聚合酶鏈式反應:定量PCR允許實時定量和檢測特定的DNA序列,因為它在合成過程中測量濃度。有兩種方法可以同時檢測和定量。種方法是使用在DNA雙鏈之間非特異性保留的熒光染料。第二種方法涉及編碼特定序列并被熒光標記的探針。只有在探針與其互補DNA雜交后,才能使用這些方法檢測DNA。一種有趣的技術組合是實時PCR和逆轉錄。這種復雜的技術被稱為RT-qPCR,允許定量少量RNA。通過這種組合技術,mRNA被轉化為cDNA,并用qPCR進一步定量。這種技術降低了聚合酶鏈反應終點出錯的可能性,增加了檢測與遺傳疾病如病癥相關的基因的機會。實驗室使用RT-qPCR來靈敏地測量基因調控。聚合酶鏈式反應:模板的制備,PCR的模板可以是DNA,也可以是RNA。分子生物學PCR檢測技術
聚合酶鏈式反應的特點:特異性強,PCR反應的特異性決定因素為:引物與模板DNA特異正確的結合;堿基配對原則;Taq DNA聚合酶合成反應的忠實性;靶基因的特異性與保守性。其中引物與模板的正確結合是關鍵。引物與模板的結合及引物鏈的延伸是遵循堿基配對原則的。聚合酶合成反應的忠實性及TaqDNA聚合酶耐高溫性,使反應中模板與引物的結合(復性)可以在較高的溫度下進行,結合的特異性增加,被擴增的靶基因片段也就能保持很高的正確度。再通過選擇特異性和保守性高的靶基因區(qū),其特異性程度就更高。分子生物學PCR檢測技術聚合酶鏈式反應中的DMSO、甘油等,主要用來保持酶的活性和幫助DNA解除纏繞結構。
聚合酶鏈式反應的步驟:標準的PCR過程分為三步:DNA變性:(90℃-96℃):雙鏈DNA模板在熱作用下,氫鍵斷裂,形成單鏈DNA;退火:(60℃-65℃):系統(tǒng)溫度降低,引物與DNA模板結合,形成局部雙鏈。延伸:(70℃-75℃):在Taq酶(在72℃左右,活性很好)的作用下,以dNTP為原料,從引物的3′端開始以從5′→3′端的方向延伸,合成與模板互補的DNA鏈。每一循環(huán)經(jīng)過變性、退火和延伸,DNA含量即增加一倍。現(xiàn)在有些PCR因為擴增區(qū)很短,即使Taq酶活性不是很好也能在很短的時間內(nèi)復制完成,因此可以改為兩步法,即退火和延伸同時在60℃-65℃間進行。
PCR的反應條件:dNTP濃度過高會加快反應速度,但同時還可以增加堿基的錯誤摻入率。引物濃度過高會引起錯配和非特異性產(chǎn)物擴增。TaqDNA聚合酶濃度過高會引起錯配和非特異性產(chǎn)物擴增,低則合成產(chǎn)物量減少。TaqDNA聚合酶無校正功能,摻入錯誤率達2*E-4個核苷酸,一個30個循環(huán)的擴增反應0.1%-0.25%總錯誤率。在90~95度下可使整個基因組的DNA變性為單鏈。一般94~95度30~60s。時間過長使TaqDNA聚合酶失活和dNTP破壞增多。DNA很快冷卻到40~60度使引物和模板結合。引物長度在15~25時退火溫度。熱啟動/冷完成聚合酶鏈反應是通過新的雜合聚合酶實現(xiàn)的,這些酶在環(huán)境溫度下不活躍。
聚合酶鏈式反應:反應的控制:PCR反應的緩沖液 提供合適的酸堿度與某些離子;鎂離子濃度 總量應比dNTPs的濃度高,常用1.5mmol/L;底物濃度 dNTP以等摩爾濃度配制,20~200umol/L;TaqDNA聚合酶 2.5U(100ul);引物濃度一般為0.1 ~ 0.5umol/L;反應溫度和循環(huán)次數(shù);變性溫度和時間 95℃,30s;退火溫度和時間 低于引物Tm值5 ℃左右,一般在45~55℃;延伸溫度和時間 72℃,1min/kb(10kb內(nèi));Tm值=4(G+C) +2(A+T);循環(huán)次數(shù) :一般為25 ~ 30次。循環(huán)數(shù)決定PCR擴增的產(chǎn)量。模板初始濃度低,可增加循環(huán)數(shù)以便達到有效的 擴增量。但循環(huán)數(shù)并不是可以無限增加的。一般循環(huán)數(shù)為30個左右,循環(huán)數(shù)超過30個以后,DNA聚合酶活性逐漸達到飽和,產(chǎn)物的量不再隨循環(huán)數(shù)的增加而增加,出現(xiàn)了所謂的“平臺期”。聚合酶鏈式反應(PCR)是一種用于放大擴增特定的DN段的分子生物學技術。分子生物學PCR檢測技術
嵌套聚合酶鏈反應:通過減少DNA非特異性擴增的背景,提高DNA擴增的特異性。分子生物學PCR檢測技術
聚合酶鏈式反應PCR技術的基本原理類似于DNA的天然復制過程,其特異性依賴于與靶序列兩端互補的寡核苷酸引物。PCR由變性-退火-延伸三個基本反應步驟構成:模板DNA的變性:模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時間后,使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴增形成的雙鏈DNA解離,使之成為單鏈,以便它與引物結合,為下輪反應作準備;模板DNA與引物的退火(復性):模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后,溫度降至55℃左右,引物與模板DNA單鏈的互補序列配對結合;引物的延伸:DNA模板-引物結合物在72℃、DNA聚合酶(如TaqDNA聚合酶)的作用下,以dNTP為反應原料,靶序列為模板,按堿基互補配對與半保留復制原理,合成一條新的與模板DNA鏈互補的半保留復制鏈,重復循環(huán)變性-退火-延伸三過程就可獲得更多的“半保留復制鏈”,而且這種新鏈又可成為下次循環(huán)的模板。每完成一個循環(huán)需2~4分鐘,2~3小時就能將待擴目的基因擴增放大幾百萬倍。分子生物學PCR檢測技術
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