《CR技术的应用》PPT课件

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1、PCR技术的应用分子克隆操作的一般步骤：（1）获得目的基因；（2）与克隆载体连接，形成新的重组DNA分子；（3）用重组DNA分子转化受体细胞，并能在受体细胞中复制和遗传；（4）对转化子筛选和鉴定；（5）对获得外源基因的细胞或生物体通过培养，获得所需的遗传性状或表达出所需要的产物。一、概述PCR：使用一对寡核苷酸引物，以目的序列为模板，利用DNA合成酶和四种脱氧核糖核酸进行DNA的体外合成反应。PCR技术具有灵敏度高，特异性高、操作方便和重复性好等特点，能够在几个小时内获得多达几百万拷贝的目的基因。该技术在上个世纪80年代中期由美国K.Mullis发明建立，经过近二十年已发展成包

2、括多种衍生技术，在很多领域中广泛使用，K.Mullis也因此获得1993年度的诺贝尔化学奖。二、PCR基本原理DNA在细胞中的复制是一个复杂的酶促脱氧核糖核酸聚合过程，是DNA聚合酶、DNA连接酶、引发酶、RNA引物、四种脱氧核糖核酸、DNA超螺旋酶、离子环境等多成份参与的过程。PCR是在试管内使用最基本的成份模拟了细胞内的DNA复制，所以在一个PCR中必需成分是1.模板DNA2.DNA聚合酶3.四种脱氧核糖核酸4.正向和反向两条引物5.适当的缓冲体系。模板序列：待扩增的DNA序列，一般为双链的DNA可包括线形双螺旋DNA，如基因组DNA，及闭环双链DNA，如质粒；模板的来源很

3、广，如从细胞/细菌中提取基因组DNA、提取mRNA经反转录得到cDNA、质粒、病毒等；每个反应中模板的量为1ng～1μg。质粒DNA和纯化的DNA的量可少一些，而基因组DNA的量应多一些。PCR灵敏度很高，所以在操作中注意避免非目的基因序列的污染，否则会导致PCR的非特异性扩增。1、模板DNA引物（primer）也称为寡核苷酸引物，常规的PCR反应需要两种引物，分别成为5′端引物和3’端引物，或称为正向引物和反向引物。通常DNA及mRNA序列的写法为5′→3′，所以5′端引物与目的序列的5′末端序列相同，而3′端引物与目的序列的3′末端序列反向互补。2、引物它们作为DNA扩增的

4、起始部分，能限定待扩增DNA序列的长度。为了保证扩增的特异性和有效性，引物与模板相匹配部分应至少有15～18bp。5′5′3′3′5′5′3′3′上游引物下游引物DNA聚合酶：以DNA为模板，以脱氧核糖核酸为底物催化合成新的DNA的一种酶。早期的PCR反应使用的DNA聚合酶为大肠杆菌DNA聚合酶I的Klenow片段。但该酶在高温下容易失活，需要在每次合成反应进行时候再加入一份酶。随着新的耐热DNA聚合酶的发现及在PCR反应中的应用，使PCR操作更方便，产量更稳定。目前商品化的DNA聚合酶有TaqDNA聚合酶和PfuDNA聚合酶。TaqDNA聚合酶最适工作温度为75-80℃。该酶

5、具有5′→3′聚合酶活性，在镁离子存在情况下可催化核苷酸沿5′→3′方向发生聚合反应。3、DNA聚合酶4、脱氧核糖核酸四种脱氧核苷三磷酸即dATP、dTTP、dCTP和dGTP，为PCR反应中DNA合成原料。在新的一个反应体系中，这四种脱氧核糖核酸的起始浓度应该都相等，如果其中一种的浓度明显不同于其他的就会诱发错配，并降低新链合成速度。缓冲液提供PCR反应所必需的合适酸碱度与离子环境。主要成分有KCl、Tris-Cl和MgCl2。其中Mg2＋的浓度最重要，它能影响DNA聚合酶的活性，以及模板与PCR产物的解链温度。5、缓冲液变性：是指模板的热变性，双螺旋模版DNA成为单链的DN

6、A分子；在应用TaqDNA聚合酶进行PCR反应时，变性往往在94℃～95℃条件下进行。这也是TaqDNA聚合酶进行30个左右的PCR循环而活力不致受到过多损失时所能耐受的最适温度。退火：是指引物和模板在局部形成互补的杂交链的过程。退火温度比两条寡核苷酸引物的熔解温度低5～10℃，PCR实验要对退火温度进行优化。三、PCR基本步骤延伸：在镁离子存在条件下，DNA聚合酶按碱基互补原则，催化四种脱氧核糖核酸加在引物的3′端，使引物沿5′→3′方向生成与模版DNA互补的新DNA链。双链模版DNA变性退火5′3′5′3′5′5′3′3′5′5′3′3′5′5′3′3′上游引物下游引物延伸

7、3′5′5′3′3′5′5′3′多次循环（2n拷贝）下面为一个典型的PCR循环参数设置：备注：*比两条引物的Tm值低5~10℃。94℃5min94℃30sX℃*30s72℃1kb/min72℃5min25-35个循环四、影响PCR因素虽然PCR操作很方便，但影响因素也很多，从而影响PCR的特异性和高效性。引物变性温度和时间退火温度和时间延伸温度和时间循环次数引物决定了PCR产物的长度和特异性。引物的设计要求请看本实验讲义“引物设计”部分。1、引物在PCR反应刚开始时，为保证作为模板的双链DN