PCR 扩增反应的基本原理 一、聚合酶链式反应(PCR)的基本构成 PCR 是聚合酶链式反应的简称,指在引物指导下由酶催化的对特定模板(克隆或基因组 DNA)的扩增反应,是模拟体内 DNA 复制过程,在体外特异性扩增 DNA 片段的一种技术,在分子生物学中有广泛的应用,包括用于 DNA 作图、DNA 测序、分子系统遗传学等
PCR 基本原理是以单链 DNA 为模板,4 种 dNTP 为底物,在模板 3’末端有引物存在的情况下,用酶进行互补链的延伸,多次反复的循环能使微量的模板 DNA 得到极大程度的扩增
在微量离心管中,加入与待扩增的 DNA 片段两端已知序列分别互补的两个引物、适量的缓冲液、微量的DNA 膜板、四种 dNTP 溶液、耐热Taq DNA 聚合酶、Mg2+等
反应时先将上述溶液加热,使模板 DNA 在高温下变性,双链解开为单链状态;然后降低溶液温度,使合成引物在低温下与其靶序列配对,形成部分双链,称为退火;再将温度升至合适温度,在 Taq DNA 聚合酶的催化下,以 dNTP 为原料,引物沿5’→3’方向延伸,形成新的 DNA 片段,该片段又可作为下一轮反应的模板,如此重复改变温度,由高温变性、低温复性和适温延伸组成一个周期,反复循环,使目的基因得以迅速扩增
因此PCR 循环过程为三部分构成:模板变性、引物退火、热稳定 DNA聚合酶在适当温度下催化 DNA 链延伸合成(见图)
1.模板 DNA 的变性 模板 DNA 加热到 90~ 95℃时,双螺旋结构的氢键断裂,双链解开成为单链,称为 DNA 的变性,以便它与引物结合,为下轮反应作准备
变性温度与 DNA 中 G-C 含量有关,G-C 间由三个氢键连接,而 A-T 间只有两个氢键相连,所以 G-C 含量较高的模板,其解链温度相对要高些
故PCR 中 DNA 变性需要的温度和时间与模板 DNA 的二级结构的