原理及意義
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase chain reaction,PCR)是一種分子生物學(xué)技術(shù),用于體外擴(kuò)增特定的DNA片段,其原理類似于DNA的天然復(fù)制過程。PCR實(shí)驗(yàn)參與反應(yīng)的五要素包括模板DNA、引物、4種脫氧核苷酸、DNA聚合酶和Mg2+,將待擴(kuò)增的DNA片段與其兩側(cè)互補(bǔ)的寡核苷酸鏈引物經(jīng)“高溫變性——低溫退火——引物延伸”三步反應(yīng)的多次循環(huán),使DNA片段在數(shù)量上呈指數(shù)增加,從而在短時間內(nèi)獲得我們所需的大量的特定基因片段。
PCR技術(shù)是由美國PE Cetus公司的Kary Mullis在1983年建立的,他也因此在1993年獲得了諾貝爾化學(xué)獎。這項(xiàng)技術(shù)能實(shí)現(xiàn)在數(shù)小時內(nèi)將試管內(nèi)的特定DNA片段擴(kuò)增至數(shù)百萬倍,這種迅速獲取大量單一核酸片段的技術(shù)在分子生物學(xué)研究領(lǐng)域具有舉足輕重的意義,極大地推動了生命科學(xué)的研究進(jìn)展。且它不僅是DNA分析最常用的技術(shù),在DNA重組與表達(dá)、基因結(jié)構(gòu)分析和功能檢測中也具有重要的應(yīng)用價值。
模板DNA的變性:將被復(fù)制的DNA片段在高于其Tm的條件下(93~95℃)加熱,使DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的氫鍵斷裂二解螺旋,形成兩條單鏈分子作為擴(kuò)增反應(yīng)的模板,以便與引物結(jié)合,為下輪反應(yīng)做準(zhǔn)備。
模板DNA與引物的退火:該步驟又稱為復(fù)性,將反應(yīng)體系的溫度降至寡核苷酸(引物)的熔點(diǎn)溫度以下(40~70℃),以便使引物能與模板DNA序列互補(bǔ)配對結(jié)合,形成雜交鏈。
引物的延伸:將反應(yīng)體系的溫度升至72℃左右,此時反應(yīng)體系以dNTP為反應(yīng)原料,以靶序列為模板并根據(jù)堿基互補(bǔ)配對與半保留復(fù)制原則,在Taq DNA聚合酶的作用下,雜交鏈不斷延伸,直至形成新的DNA雙鏈,而這種新鏈又能稱為下一次循環(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(kuò)目的基因擴(kuò)增放大幾百萬倍。
以PCR為基礎(chǔ),常用于各種實(shí)驗(yàn)研究中的相關(guān)技術(shù)包括逆轉(zhuǎn)錄PCR、單細(xì)胞PCR、PCR誘導(dǎo)定點(diǎn)突變、原位PCR、熒光定量PCR和數(shù)字PCR等等。經(jīng)過近30年的發(fā)展,PCR技術(shù)已廣泛應(yīng)用于各種基礎(chǔ)研究以及臨床檢驗(yàn)診斷等,像一些醫(yī)院的檢驗(yàn)科也已開始規(guī)范地開展實(shí)時熒光PCR檢測項(xiàng)目,為患者治療提供進(jìn)一步的疾病監(jiān)控及預(yù)后。筆者也曾應(yīng)用熒光定量PCR技術(shù)測定大麗輪枝菌侵染后不同時間的感病材料‘鷹嘴長茄’的根中某特定抗黃萎病基因的表達(dá)量。
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策劃:镕達(dá)生物市場部? ?|?封面圖來源:镕達(dá)生物設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)