PCR (聚合酶链式反应)扩增程序循环步骤
384 人阅读发布时间:2025-07-10 11:21
PCR(聚合酶链式反应)是一种用于扩增特定DNA片段的技术,它通过模拟生物体内DNA复制的过程,在体外将目标DNA序列进行指数级扩增。这项技术由Kary Mullis在1983年发明,并因此获得了1993年的诺贝尔化学奖。PCR的基本原理包括三个主要步骤:变性、退火和延伸,这三步构成了一个循环,通过多次循环,可以将目标DNA片段扩增数百万倍。
引物设计原则:
- 同源性与特异性:引物应与目标序列完全匹配,避免引物内部或彼此之间形成二聚体。
- 长度与退火温度:引物长度通常为18-24个碱基,确保每对引物的退火温度相近,这有助于提高扩增效率和特异性。
- 避免互补性:引物不应与非目标序列互补,以减少非特异性扩增。
PCR 扩增程序优化循环步骤:
一、变性(Denaturation):
- 温度:93℃左右
- 时间:通常为30秒至2分钟
- 过程:在此阶段,双链DNA模板被加热至高温,导致氢键断裂,双链解离成两条单链。这个步骤使得DNA分子的两条链分开,为后续的引物结合和复制做好准备。
二、退火(Annealing):
- 温度:55℃左右,具体取决于引物的Tm值
- 时间:通常为30秒
- 过程:温度下降后,引物与模板DNA单链的互补序列结合。引物是预先设计的短DNA序列,能够特异性地与目标区域配对。
三、延伸(Extension):
- 温度:72℃左右,这是Taq DNA聚合酶的最佳活性温度
- 时间:通常为1分钟,根据目标片段的长度可能有所不同
- 过程:在Taq DNA聚合酶的作用下,以dNTP(脱氧核苷三磷酸)为原料,按照碱基互补配对原则,从引物的3'端开始合成新的DNA链。新链的合成方向是从5'到3'。
这些步骤组成一个循环,通常重复25-35次,每次循环后,目标DNA序列的数量会呈指数级增长。循环的次数决定了最终扩增的DNA片段数量,而每个循环的温度设置是根据引物的Tm值(熔解温度)来调整的,以确保引物能够特异性地结合到模板上。通过控制循环次数和温度,可以精确控制PCR的扩增效率和特异性。
实验问题解决:
- 无条带:检查模板、引物、酶的活性,尝试以第一次PCR产物作为模板再扩增。
- 引物二聚体:降低引物浓度,优化退火温度。
- 条带弥散:可能是DNA降解或PCR抑制剂的影响,需检查反应体系的纯度和抑制剂的存在。