一、PCR技術簡介
PCR(聚合酶鏈式反應)是一種在體外通過酶促反應,特異性地擴增DNA片段的分子生物學技術。PCR技術以其高靈敏度、高特異性和快速簡便的特點,在分子生物學、醫(yī)學診斷、遺傳分析等領域得到了廣泛應用。通過PCR技術,我們可以在短時間內將極少量的DNA片段擴增到數(shù)百萬倍,從而方便我們進行后續(xù)的分析和研究。
二、PCR技術發(fā)展歷程
PCR技術是由美國科學家Kary B. Mullis于1983年發(fā)明,并在1985年與加利福尼亞大學合作進行了報道。該技術最初被應用于人β-珠蛋白DNA的擴增及鐮刀狀紅細胞貧血病的產前診斷。由于其巨大的應用價值和廣闊的發(fā)展前景,PCR技術迅速得到了廣泛的關注和應用。自1993年報道以來,PCR技術已經歷了四代產品的發(fā)展,從一開始的手動/機械手式水浴基因擴增,到自動化控制型定性基因擴增儀,再到現(xiàn)在的實時定量PCR技術,PCR技術的自動化程度越來越高,操作越來越簡便,應用也越來越廣泛。
三、PCR反應體系及其簡介
PCR反應體系主要由以下幾個部分組成:模板DNA、引物、dNTPs(脫氧核糖核苷三磷酸)、DNA聚合酶和PCR反應緩沖液。
其中,模板DNA是PCR擴增的起始物,可以是基因組DNA、cDNA或質粒DNA等;
引物是根據(jù)目標DNA序列設計的,用于引導DNA聚合酶在模板DNA上進行特異性擴增的寡核苷酸片段;
dNTPs是DNA合成的原料,包括dATP、dCTP、dGTP和dTTP四種;
DNA聚合酶是PCR反應中的關鍵酶,它能夠在引物的引導下,以dNTPs為原料,在模板DNA上進行DNA鏈的延伸;
PCR反應緩沖液則是為PCR反應提供適宜的反應環(huán)境。
在PCR反應中,模板DNA先經過高溫變性處理,使雙鏈DNA解離成單鏈;然后,在低溫條件下,引物與模板DNA上的特定序列結合;接著,在DNA聚合酶的作用下,以dNTPs為原料,在引物的引導下進行DNA鏈的延伸;最后,通過反復的熱循環(huán)過程,使目標DNA片段得到指數(shù)級擴增。
在PCR反應體系的設計中,需要注意以下幾個原則:
引物的設計要遵循一定的規(guī)則,如長度適中、避免內部二級結構、G/C和A/T堿基均勻分布等;其次,PCR反應體系中的各組分要按照一定的比例進行配制,以保證PCR反應的順利進行;最后,PCR反應條件(如溫度、時間等)也需要進行優(yōu)化,以獲得更好的擴增效果。