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PCR反应体系的组成与反应条件的优化

2024/5/3 11:38:01发布23次查看
pcr反应体系由反应缓冲液(10×pcr buffer)、脱氧核苷三磷酸底物(dntpmix)、耐热dna聚合酶(taq酶)、寡聚核苷酸引物(primer1,primer2)、靶序列(dna模板)五部分组成。各个组份都能影响pcr结果的好坏。1. 反应缓冲液:一般随taq dna聚合酶供应。标准缓冲液含:50mm kcl,10mm tris-hcl(ph8.3室温),1.5mm mgcl2。mg2+的浓度对反应的特异性及产量有着显著影响。浓度过高,使反应特异性降低;浓度过低,使产物减少。在各种单核苷酸浓度为200μm时,mg2+为1.5mm较合适。若样品中含edta或其它螯合物,可适当增加mg2+的浓度。在高浓度dna及dntp条件下进行反应时,也必须相应调节mg2+的浓度。据经验,一般以1.5-2mm(终浓度)较好。2. dntp :高浓度dntp易产生错误掺入,过高则可能不扩增;但浓度过低,将降低反应产物的产量。pcr中常用终浓度为50-400μm的dntp。四种脱氧三磷酸核苷酸的浓度应相同,如果其中任何一种的浓度明显不同于其它几种时(偏高或偏低),就会诱发聚合酶的错误掺入作用,降低合成速度,过早终止延伸反应。此外,dntp能与mg2+结合,使游离的mg2+浓度降低。因此,dntp的浓度直接影响到反应中起重要作用的mg2+浓度。3. taq dna聚合酶酶:在100μl反应体系中,一般加入2-4u的酶量,足以达到每min延伸1000-4000个核苷酸的掺入速度。酶量过多将导致产生非特异性产物。但是,不同的公司或不同批次的产品常有很大的差异,由于酶的浓度对pcr反应影响极大,因此应当作预试验或使用推荐的浓度。当降低反应体积时(如20μl或50μl),一般酶的用量仍不小于2u,否则反应效率将降低。4. 引物:引物是决定pcr结果的关键,引物设计在pcr反应中极为重要。要保证pcr反应能准确、特异、有效地对模板dna进行扩增,通常引物设计要遵循以下几条原则:⑴ 引物的长度以15-30bp为宜,一般(g+c)的含量在45-55%,tm值高于55℃[tm=4(g+c)+2(a+t)]。应尽量避免数个嘌呤或嘧啶的连续排列,碱基的分布应表现出是随机的。⑵ 引物的3’端不应与引物内部有互补,避免引物内部形成二级结构,两个引物在3’端不应出现同源性,以免形成引物二聚体。3’端末位碱基在很大程度上影响着taq酶的延伸效率。两条引物间配对碱基数少于5个,引物自身配对若形成茎环结构,茎的碱基对数不能超过3个由于影响引物设计的因素比较多,现常常利用计算机辅助设计。⑶ 人工合成的寡聚核苷酸引物需经page或离子交换hplc进行纯化。⑷ 引物浓度不宜偏高,浓度过高有两个弊端:一是容易形成引物二聚体(primer-dimer),二是当扩增微量靶序列并且起始材料又比较粗时,容易产生非特异性产物。一般说来,用低浓度引物不仅经济,而且反应特异性也较好。一般用0.25-0.5pm/μl较好。⑸ 引物一般用te配制成较高浓度的母液(约100μm),保存于-20℃。使用前取出其中一部分用ddh2o配制成10μm或20μm的工作液。5. 模板:pcr对模板的要求不高,单、双链dna均可作为pcr的样品。虽然pcr可以用极微量的样品(甚至是来自单一细胞的dna)作为摸板,但为了保证反应的特异性,一般还宜用μg水平的基因组dna或104拷贝的待扩增片段作为起始材料。原材料可以是粗制品,某些材料甚至仅需用溶剂一步提取之后即可用于扩增,但混有任何蛋白酶、核酸酶、taq dna聚合酶抑制剂以及能结合dna的蛋白,将可能干扰pcr反应。6. pcr循环加快,即相对减少变性、复性、延伸的时间,可增加产物的特异性。
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