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PCR反應(yīng)的主要物質(zhì)探究
點(diǎn)擊次數(shù):578 更新時間:2024-12-09

      PCR反應(yīng)的物質(zhì)主要包括模板DNA、引物、dNTPs、Taq DNA聚合酶和Mg2+濃度。這些物質(zhì)在PCR反應(yīng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。
1.引物

引物是PCR特異性反應(yīng)的關(guān)鍵,PCR產(chǎn)物的特異性取決于引物與模板DNA互補(bǔ)的程度。理論上,只要知道任何一段模板DNA序列, 就能按其設(shè)計互補(bǔ)的寡核苷酸鏈做引物,利用PCR就可將模板DNA在體外大量擴(kuò)增。
設(shè)計引物應(yīng)遵循以下原則:
①引物長度:15-30bp,常用為20bp左右。
②引物擴(kuò)增跨度:以200-500bp為宜,特定條件下可擴(kuò)增長至10kb的片段。
③引物堿基:G+C含量以40-60%為宜,G+C太少擴(kuò)增效果不佳,G+C過多易出現(xiàn)非特異條帶。ATGC最好隨機(jī)分布,避免5個以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。
④避免引物內(nèi)部出現(xiàn)二級結(jié)構(gòu),避免兩條引物間互補(bǔ),特別是3'端的互補(bǔ),否則會形成引物二聚體,產(chǎn)生非特異的擴(kuò)增條帶。
⑤引物3'端的堿基,特別是最末及倒數(shù)第二個堿基,應(yīng)嚴(yán)格要求配對,以避免因末端堿基不配對而導(dǎo)致PCR失敗。
⑥引物中有或能加上合適的酶切位點(diǎn), 被擴(kuò)增的靶序列最好有適宜的酶切位點(diǎn), 這對酶切分析或分子克隆很有好處。
⑦引物的特異性:引物應(yīng)與核酸序列數(shù)據(jù)庫的其它序列無明顯同源性。引物量:每條引物的濃度0.1~1umol或10~100pmol,以低引物量產(chǎn)生所需要的結(jié)果為宜。引物濃度偏高會引起錯配和非特異性擴(kuò)增,且可增加引物之間形成二聚體的機(jī)會。
2.酶及其濃度
目前有兩種Taq DNA聚合酶,一種是從棲熱水生桿菌中提純的天然酶,另一種為大腸菌合成的基因工程酶。催化一典型的PCR反應(yīng)約需酶量2.5U(指總反應(yīng)體積為100ul時),濃度過高可引起非特異性擴(kuò)增,濃度過低則合成產(chǎn)物量減少。
3.dNTP的質(zhì)量與濃度
dNTP的質(zhì)量與濃度和PCR擴(kuò)增效率有密切關(guān)系,dNTP粉呈顆粒狀,如保存不當(dāng)易變性失去生物學(xué)活性。dNTP溶液呈酸性,使用時應(yīng)配成高濃度后,以1M NaOH或1M Tris-HCL緩沖液將其pH值調(diào)節(jié)到7.0~7.5,小量分裝,-20℃冰凍保存。多次凍融會使dNTP降解。
在PCR反應(yīng)中,dNTP應(yīng)為50~200umol/L,尤其是注意4種dNTP的濃度要相等(等摩爾配制)。當(dāng)其中任何一種濃度不同于其它幾種時(偏高或偏低),就會引起錯配。濃度過低又會降低PCR產(chǎn)物的產(chǎn)量。dNTP能與Mg2+結(jié)合,使游離的Mg2+濃度降低。
4.模板(靶基因)核酸
模板核酸的量與純化程度是PCR成敗與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。傳統(tǒng)的DNA純化方法通常采用SDS和蛋白酶K來消化處理樣本。SDS的主要功能是:溶解細(xì)胞膜上的脂類與蛋白質(zhì),因而溶解膜蛋白而破壞細(xì)胞膜,并解離細(xì)胞中的核蛋白,SDS還能與蛋白質(zhì)結(jié)合而沉淀;
蛋白酶K能水解消化蛋白質(zhì),特別是與DNA結(jié)合的組蛋白,再用有機(jī)溶劑酚與
CHCl3抽提掉蛋白質(zhì)和其它細(xì)胞組份,用乙醇或異丙醇沉淀核酸。提取的核酸即可作為模板用于PCR反應(yīng)。一般臨床檢測標(biāo)本,可采用快速簡便的方法溶解細(xì)胞,裂解病原體,消化除去染色體的蛋白質(zhì)使靶基因游離,直接用于PCR擴(kuò)增。RNA模板提取一般采用異硫氰酸胍或蛋白酶K法,要防止RNase降解RNA。
5.Mg2+濃度
Mg2+對PCR擴(kuò)增的特異性和產(chǎn)量有顯著的影響。在一般的PCR反應(yīng)中,各種dNTP濃度為200umol/L時,Mg2+濃度為1.5~2.0mmol/L為宜。Mg2+濃度過高,反應(yīng)特異性降低,出現(xiàn)非特異擴(kuò)增;濃度過低會降低Taq DNA聚合酶的活性,使反應(yīng)產(chǎn)物減少。
綜上所述,PCR反應(yīng)的物質(zhì)主要包括模板DNA、引物、dNTPs、Taq DNA聚合酶和Mg2+。這些物質(zhì)的質(zhì)量和選擇對于PCR反應(yīng)的成功與否具有重要影響。

 

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