目的基因的擴(kuò)增:PCR原理與過程
一、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的基本過程
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是通過PCR儀,模擬DNA半保留復(fù)制,從而體外快速擴(kuò)增DNA的方式。
生物實(shí)驗(yàn)室要用到PCR的地方……簡直數(shù)不勝數(shù)。比如擴(kuò)基因、檢測、吃螺師粉兒(什么鬼……)等等。
典型的PCR包括高溫變性、低溫退火、中溫延伸三個步驟,通過將這一套過程不斷循環(huán),使DNA得以成百萬倍的擴(kuò)增。
當(dāng)然這是典型的……不典型的PCR五花八門。
因此所謂的PCR儀,其實(shí)就是一套自動溫控系統(tǒng),早先人們做PCR都是用水浴鍋來做,指甲蓋大小的離心管,在三個鍋?zhàn)永飦砘氐箒淼谷?,拼個手速,攢個人品,好不熱鬧。
這么想想,其實(shí)現(xiàn)在實(shí)驗(yàn)室還是蠻幸福的。
高溫變性:所謂變性是95℃左右時DNA雙鏈打開的過程,使之能夠與引物結(jié)合,為下面的反應(yīng)做準(zhǔn)備。但是注意考點(diǎn):這里的DNA不只是我們加進(jìn)去的模板DNA,還包括擴(kuò)增出來的DNA,體系里但凡是雙鏈,高溫都能給他打開了。這個過程大約需要5 min左右,再長就煮熟了。
低溫退火:退火是個很親切的詞,這是我們做無機(jī)非金屬里面的概念,不知道是哪位巨巨給引入了生物學(xué)。所謂退火就是適宜條件下冷卻的過程,上面說到DNA高溫變性,變性后的單鏈與引物通過堿基互補(bǔ)配對,再次形成局部雙鏈。更準(zhǔn)確的來講應(yīng)該叫復(fù)性,恢復(fù)雙鏈的過程。
中溫延伸:模板-引物接頭之后,對你沒看錯,人家就叫接頭,濃濃的社會氣息。延伸就是在72℃、TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP為原料,以靶向序列為模板,堿基互補(bǔ)配對為原則,再次合成完整的雙鏈DNA的過程。我們可以看到這里復(fù)制之后實(shí)際上有一條鏈?zhǔn)切潞铣傻?,另一條則是原先就存在的,因此說這叫半保留復(fù)制。
二、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的組成成分
1.模板(1 ng/μL)
模板DNA可以從各種生物組織中得到,通常濃度為1 ng/μL。濃度不是越高越好,濃度太高會導(dǎo)致大量的非特異性結(jié)合。
2.引物(10 μmol/L)
引物濃度通常是10 μmol/L。
引物濃度太低,產(chǎn)量較低;
引物濃度太高,引起錯配、非特異性以及引物二聚體。
一般都是商用的合成好之后直接用就好。
聽說西雙版納植物園早先的時候訂個引物要花一個星期送到,也是十分艱苦了。
現(xiàn)在的公司一般次日達(dá),甚至當(dāng)天給你送到,絕不會耽誤你的畢業(yè)。
上海生工貌似快要一統(tǒng)江湖了,給金維智打一波廣告……
3.Taq酶(5 U/μL)
U是酶活力單位,定義為:25℃下(其它為最適條件),1分鐘內(nèi)能轉(zhuǎn)化1 μmol底物的酶含量,或是轉(zhuǎn)化底物中1 μmol有關(guān)基團(tuán)的酶含量。
4.dNTP(2.5 mmol/L)
dNTP可與Mg2+結(jié)合,使游離的Mg2+濃度下降,從而影響DNA聚合酶的活性。
5.Buffer(含Mg2+)
Mg2+是DNA聚合酶的激活劑。
Mg2+濃度過低會使DNA聚合酶活性降低,PCR產(chǎn)量下降。
Mg2+濃度過高會使特異性降低。
三、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的體系
四、聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的結(jié)果
瓊脂糖凝膠電泳檢測以大腸桿菌堿性磷酸酶(AKP)為例,進(jìn)行瓊脂糖凝膠電泳檢測,結(jié)果如下。
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