PCR原理及检测方法解读课件.ppt

PCR原理及检测方法一、PCR的定义：
PCR（polymerasechainreaction)：
聚合酶链式反应，又称体外DNA扩增技术。
近年来发展起来的一种体外扩增特异DNA片段的技术。

PCR技术：1985年由美国Cetus公司的KaryMullis首创，可以将微量目的DNA片段扩增一百万倍以上。
优点：敏感度高、特异性强、产率高、重复性好以及快速简便等，广泛应用于微生物学、考古学、法医学及体育等领域，并已普及到许多普通实验室，大大简化了传统的分子克隆技术，从而比较容易地对目的基因进行分析、鉴定。
KaryMullis本人因此获1993年诺贝尔化学奖。

二、PCR的原理：
用于扩增位于两段已知序列之间的DNA片段，类似于天然DNA的复制过程。
以拟扩增的DNA分子为模板，以一对分别与模板5′末端和3′末端互补的寡核苷酸片段为引物，在DNA聚合酶的作用下，按照半保留复制的机制沿着模板链延伸直至完成新的DNA合成，重复这一过程，即可使目的DNA片段得到扩增。

扩增的特异性取决于引物与模板DNA的特异结合，基本反应步骤分三步：
1.变性(Denaturation)：
加热使模板DNA双链间的氢键断裂而形成两条单链。94℃30″
2.退火(复性)(Annealling):
突然降温后模板DNA与引物按碱基配对原则互补结合，也存在两条模板链之间的结合，但由于引物的高浓度，结构简单的特点，主要的结合发生在模板与引物之间。55℃30″3.延伸(Extension):
将反应温度调节到酶的最适温度，在DNA聚合酶、4种dNTPs及镁离子等存在的条件下，以引物的3′端开始，结合单核苷酸，形成与模板链互补的新DNA链。72℃1′
上述3步为一个循环，每经过一个循环，样本中的DNA量应该增加一倍，新形成的链又可成为新一轮循环的模板，经过25～40个循环后DNA可扩增106～109倍。PCR的基本反应步骤PCR扩增的特异性是由一对寡核苷酸引物所决定的。反应初期，原来的DNA担负起使模板的作用，随着循环次数的递增，由引物介导延伸的片段急剧增多而成为主要模板，最终的扩增产物是介于两种引物5’端之间的DNA片段。三、PCR的成分和作用：
1.缓冲液：
10～50mMTris-Cl(pH8.4)
维持Taq酶作用环境的偏碱性
25～50mMKCl
促进引物退火，>50mM会抑制Taq酶的活性。
100μg/ml牛血清白蛋白(BSA)
对酶有一定的保护性，如质量不好将起相反的作
用，建议使用乙酰化的BSA。明胶、Tween-20、
二硫苏糖醇(DTT)也有类似作用。2.MgCl2:
1.5～2.0mM
Taq酶具有Mg2+依赖性，显著影响反应的特异性和扩增片段的产量，过量能增加非特异扩增并影响产率，过低则酶活性显著下降。
3.dNTPs:
dATP、dGTP、dCTP、dTTP——底物
0.02～0.2mM
dNTPs可与Mg2+结合，应注意Mg2+浓度与dNTPs浓度之间的关系，Mg2+浓度比dNTPs浓度高0.2～2.5mM。
过高：加快反应速度，还可增加碱基的错误掺入
率和室验成本。
过低：反应速度下降，可提高实验的精确性。4.引物(Primer-P)：
预扩增核酸片段两端的已知序列，决定特异性。
0.2～1μM
偏高：非特异产物扩增及错配，增加引物之间
形成引物二聚体，产量降低。
偏低：产量降低。5.TaqDNA聚合酶：耐高热
0.5～5U/100μl
1U/25～50μl
偏高：引物非特异产物的扩增
偏低：产物量降低6.模板DNA(Template):
最低102～105bpDNA片段，实际用量远远
超过此量，用量需在实验中摸索。1～5μl
过高：非特异产物增加
过低：产量降低
7.水：
去离子水，补足整个反应体积。
四、PCR反应体系：
各种成分的实际用量应根据实验者选用的该成分的终浓度及所拥有的储备液浓度进行核算。五、PCR反应条件优化：
1、温度、循环参数：
⑴变性温度和时间：
保证模板DNA解链完全是保证整个PCR扩增成功的关键。
加热90～95℃，30～60s，再复杂的DNA分子也可变性为单链。根据模板DNA复杂程度，可以调整变性温度和时间。一般情况下选择94℃30″，可使各种复杂的DNA分子完全变性。
温度过高或高温持续时间过长，可对Taq酶活性和dNTP分子造成损害。⑵复性温度和时间：
PCR扩增特异性取决于复性过程中引物与模板
的结合。
复性温度的选择，可根据引物的长度和G+C含量确定，长度在15～25bp之间时，复性温度Tm=4(G+C)+2(A+T)计算得到，一般位于40～60℃，30～60s。
复性温度越高，产物特异性越高。复性温度越低，产物特异性越低。
一般情况下选择55℃30″，足以使引物与模板之间完全结合。⑶