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PCR原理及检测方法 一、PCR的定义： PCR（polymerase chain reaction) ： 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Kary Mullis 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。 Kary Mullis 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 ～ 50 mM Tris- Cl (pH8.4) 维持 Taq 酶作用环境的偏碱性 25 ～ 50 mM KCl 促进引物退火，50 mM 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 ～ 2.0 mM 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 ～ 0.2 mM 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 ～ 2.5 mM。 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 ～ 1 μM 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. Taq DNA 聚合酶：耐高热 0.5 ～ 5 U / 100 μl 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 ～ 105 bp DNA片段，实际用量远远