基因擴(kuò)增的基本要素及PCR基因擴(kuò)增儀的三步基本反應(yīng)
1、基因擴(kuò)增的基本要素
基因擴(kuò)增的基本要素與DNA復(fù)制的基本要素是一致的。
?、貲NA模板:待拷貝的DNA稱為模板,它可以是雙鏈DNA也可是單鏈DNA,后擴(kuò)增得到的產(chǎn)物是雙鏈狀態(tài)的。
②引物:是DNA復(fù)制的先鋒,就象結(jié)晶過程中的晶核,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。
?、跠NA聚合酶(TaqDNA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。
④緩沖液:提供DNA合成反應(yīng)所需的pH,離子強(qiáng)度等環(huán)境。
?、?種單核苷酸:dNTP,提供DNA合成原料。
2、基因擴(kuò)增儀原理
基因擴(kuò)增儀是利用PCR技術(shù)對(duì)特定基因做體外的大量合成,用于以檢測(cè)DNA/RNA為目的的各種基因分析。
PCR反應(yīng)一般設(shè)置20~40次循環(huán),每一循環(huán)包括高溫變性、低溫退火、中溫延伸三步反應(yīng)。每一循環(huán)的產(chǎn)物作為下一個(gè)循環(huán)的模板。PCR的擴(kuò)增效率很高,如果循環(huán)次數(shù)是30次,那么新生DNA片段理論上達(dá)到230拷貝(約為109個(gè)分子)。
1.模板DNA的變性:模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時(shí)間后,使模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離,使之成為單鏈,以便它與引物結(jié)合,為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備;
2.模板DNA與引物的退火(復(fù)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(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合;
3.引物的延伸:DNA模板-引物結(jié)合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP為反應(yīng)原料,靶序列為模板,按堿基配對(duì)與半保留復(fù)制原理,合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈重復(fù)循環(huán)變性、退火、延伸三過程,就可獲得更多的“半保留復(fù)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(gè)循環(huán)需2~4分鐘,2~3小時(shí)就能將待擴(kuò)增的目的基因擴(kuò)增放大幾百萬倍。
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