聚合酶链反应(polymerase chain reaction)简称pcr,是一种体外高效扩增特定dna片段的分子生物学技术。该技术的发明人是kary mullis,他从1983年开始研究pcr技术,1985年开始被逐渐采用,成为分子生物学的一项常规手段,并得到了广泛的应用,在临床诊断、生物医学研究和法医学领域都具有重要意义。pcr是在体外模拟体内dna复制的过程,它用加热的办法让需要扩增的dna片段变性解链成两条单链,人工合成的一对引物让它们结合到dna模板(分别结合到两条链上)的两端,dna聚合酶即可以大量复制该模板。了解了pcr的基本过程,再一起来学习一下pcr体系及各类常见pcr辨析吧!
pcr体系
1. 模板
需要研究或扩增的目的核酸分子,dna可以直接扩增,rna需要增加一步逆转录,或者在体系中加逆转录酶一步法进行rt-pcr扩增;
2. 引物
良好设计的引物,是扩增特异性及扩增效率的关键因素之一;
3. taqase
pcr体系的核心组分,taqase的性能,直接决定了扩增体系能否达到实验要求;
针对不同类型的模板、特异性的要求、产物保真度的要求、扩增产物的长度,需要选用能满足对应要求的taqase;所选用的酶如果不匹配,实验是无法成功的;
对一株taqase的性能评价,主要是如下几个方面:扩增效率,扩增速度,保真度,除了催化链延伸之外的其它活性,抗逆性等;
4. dntp
dntp的浓度和质量,也是影响扩增产率的一个重要因素;dntp分子中,含有一个高能磷酸键,是影响dntp稳定性的关键因素,高能磷酸键的断裂也是造成dntp质量不合格的分子层面的原因;
5. buffer
为pcr反应体系提供稳定的工作环境,主要环境因素为ph值,离子强度等;
6. mg++
因为镁离子对taqase活性影响大,所以一般buffer之外,还单独带一管mg++,方便用户灵活调节体系里面mg++浓度;
除了上述六种必要的组分之外,还有较多的工具蛋白或者小分子化合物,能对pcr体系起到相应的作用,这方面累积的研究成果也比较多。
各类常见pcr辨析
1. pcr,通常指的是普通pcr,以双链dna为模板,以dntp为底物,大量(30个循环理论上可以使产物增加到模板初始摩尔数的10的9次方倍)扩增双链dna。产物通常以电泳及凝胶成像方式来分析。
2. qpcr和real-time pcr,指的是实时荧光定量pcr,以dna或cdna为模板,以dntp为底物,以荧光基团为报告分子,收集荧光信号从而对扩增出的dna进行定量分析。为避免和rt-pcr(逆转录pcr)混淆,现在一般不太常用real-time pcr,通常交流,用qpcr指代更明确。
3. rt-pcr,指的是逆转录pcr,以由mrna逆转录成的cdna为模板,以dntp为底物,进行dna的扩增及检测。
4. rt-qpcr,指的是实时荧光定量逆转录pcr,是qpcr+rt-pcr的组合,将总rna或mrna逆转录成cdna后再作为模板,以dntp为底物,进行产物的定量分析。
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