聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(pcr)是一種用于放大擴(kuò)增特定的dna片段的分子生物學(xué)技術(shù),它可看作是生物體外的特殊dna復(fù)制,pcr的最大特點(diǎn)是能將微量的dna大幅增加。因此,無(wú)論是化石中的古生物、歷史人物的殘骸,還是幾十年前兇殺案中兇手所遺留的毛發(fā)、皮膚或血液,只要能分離出一丁點(diǎn)的dna,就能用pcr加以放大,進(jìn)行比對(duì)。
pcr是利用dna在體外攝氏95°高溫時(shí)變性會(huì)變成單鏈,低溫(經(jīng)常是60°c左右)時(shí)引物與單鏈按堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則結(jié)合,再調(diào)溫度至dna聚合酶最適反應(yīng)溫度(72°c左右),dna聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互補(bǔ)鏈。基于聚合酶制造的pcr儀實(shí)際就是一個(gè)溫控設(shè)備,能在變性溫度,復(fù)性溫度,延伸溫度之間很好地進(jìn)行控制。
pcr法具有特異性強(qiáng),靈敏度高,快速簡(jiǎn)便、純度要求低等優(yōu)點(diǎn),但也存在一些假陰性、假陽(yáng)性等問(wèn)題。
pcr原理的圖解
pcr(生物學(xué)的聚合酶鏈反應(yīng))
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)是一種用于放大擴(kuò)增特定的dna片段的分子生物學(xué)技術(shù),它可看作是生物體外的特殊dna復(fù)制,pcr的最大特點(diǎn),是能將微量的dna大幅增加。因此,無(wú)論是化石中的古生物、歷史人物的殘骸,還是幾十年前兇殺案中兇手所遺留的毛發(fā)、皮膚或血液,只要能分離出一丁點(diǎn)的dna,就能用pcr加以放大,進(jìn)行比對(duì)。這也是“微量證據(jù)”的威力之所在。由1983年美國(guó)mullis首先提出設(shè)想,1985年由其發(fā)明了聚合酶鏈反應(yīng),即簡(jiǎn)易dna擴(kuò)增法,意味著pcr技術(shù)的真正誕生。到如今2013年,pcr已發(fā)展到第三代技術(shù)。1973 年,臺(tái)籍科學(xué)家錢(qián)嘉韻,發(fā)現(xiàn)了穩(wěn)定的taq dna聚合酶,為pcr技術(shù)發(fā)展也做出了基礎(chǔ)性貢獻(xiàn)。
pcr(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))是利用dna在體外攝氏95°高溫時(shí)變性會(huì)變成單鏈,低溫(經(jīng)常是60°c左右)時(shí)引物與單鏈按堿基互補(bǔ)配對(duì)的原則結(jié)合,再調(diào)溫度至dna聚合酶最適反應(yīng)溫度(72°c左右),dna聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互補(bǔ)鏈?;诰酆厦钢圃斓膒cr儀實(shí)際就是一個(gè)溫控設(shè)備,能在變性溫度,復(fù)性溫度,延伸溫度之間很好地進(jìn)行控制。
1、基本要素和擴(kuò)增原理
基本要素與dna復(fù)制的基本要素是一致的。待拷貝的 dna 稱(chēng)為模板,它可以是雙鏈 dna 也可是單鏈dna,最后擴(kuò)增得到的產(chǎn)物是雙鏈狀態(tài)的。引物是 dna 復(fù)制的先鋒,就象結(jié)晶過(guò)程中的晶核,引導(dǎo) dna 的合成。在 pcr 擴(kuò)增中一般使用合成的寡核苷酸作引物。dna 聚合酶是 dna 復(fù)制的動(dòng)力,在 dntp 等底物存在時(shí)在引物的引導(dǎo)下沿著模板 dna 合成互補(bǔ)的 dna 鏈。
2 、pcr 擴(kuò)增的步驟
首先將模板 dna 置于 92℃ -96℃,進(jìn)行變性(denaturation)處理,使 dsdna 在高溫下解鏈成為 ssdna ,且熱變性不改變其化學(xué)性質(zhì);然后退火(annealing) ,將溫度降至 37℃ -72℃,使引物與模板的互補(bǔ)區(qū)相結(jié)合;最后,在 72℃ 條件下, dna 聚合酶將 dntp 連續(xù)加到引物的 3'-oh 端,合成 dna ,這個(gè)步驟稱(chēng)為延伸(extension)。這三個(gè)熱反應(yīng)過(guò)程的重復(fù)稱(chēng)為一個(gè)循環(huán),經(jīng)過(guò) 20-40 個(gè)循環(huán)可擴(kuò)增得到大量位于兩條引物之間序列的 dna 片段。