基因诊断与性病/PCR的基本原理和基本程序

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基因诊断与性传播疾病

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PCR扩增DNA的原理是:先将含有所需扩增分析序列的靶DNA双链经热变性处理解开为两个寡聚核苷酸单链,然后加入一对根据已知DNA序列由人工合成的与所扩增的DNA两端邻近序列互补的寡聚核苷酸片段作为引物,即左右引物。此引物范围就在包括所欲扩增的DNA片段,一般需20-30个碱基对,过少则难保持与DNA单链的结合。引物与互补DNA结合后,以靶DNA单链为模板,经反链杂交复性(退火),在Taq DNA聚合酶的作用下以4种三磷酸脱氧核苷(dNTP)为原料按5'到3'方向将引物延伸、自动合成新的DNA链、使DNA重新复制成双链。然后又开始第二次循环扩增。引物在反应中不仅起引导作用,而且起着特异性的限制扩增DNA片段范围大小的作用。新合成的DNA链含有引物的互补序列,并又可作为下一轮聚合反应的模板。如此重复上述DNA模板加热变性双链解开—引物退火复性—在DNA聚合酶作用下的引物延伸的循环过程,使每次循环延伸的模板又增加1倍,亦即扩增DNA产物增加1倍,经反复循环,使靶DNA片段指数性扩增。

PCR的扩增倍数Y=(1+E)n,这里Y是扩增量,n为PCR的循环次数。E为PCR循环扩增效率。设PCR扩增效率E为100%、循环次数n=25次,靶DNA将扩增到33554432个拷贝,即扩增3355万倍:若E为80%、n=20、则扩增数量将下降到1408865拷贝,即扩增产物约丢失93%,若E=100%,n=20,则扩增数量减少1048576个拷贝,扩增产物约减少97%。可见PCR循环扩增效率及循环次数都对扩增数量有很大影响。PCR扩增属于酶促反应,所以,DNA扩增过程遵循酶促动力学原理。靶DNA片段的扩增最初表现为直线上升,随着靶DNA片段的逐渐积累,当引物—模板/DNA/聚合酶达到一定比值时,酶的促化反应趋于饱和,此时靶DNA产物的浓度不再增加,即出现所谓平台效应。PCR反应达到平台期的时间主要取决于反应开始时样品中的靶DNA的含量和扩增效率,起始模板量越多到达平台期的时间就越短、扩增效率越高到达平台期的时间也越短。另外酶的含量,dNTp 浓度,非特异性产物的扩增都对到达平台期时间有影响。

32 基因扩增技术(PCR) | PCR的特点 32
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