實驗?zāi)康?nbsp;
1. 學(xué)習(xí)pcr反應(yīng)的基本原理與實驗技術(shù)。
2. 了解引物設(shè)計的一般要求。
實驗原理
單鏈DNA在互補寡聚核苷酸片段的引導(dǎo)下,可以利用DNA聚合酶按5’→3’方向復(fù)制出互補DNA。這時單鏈DNA稱為模板DNA,寡聚核苷酸片段稱為引物(primer),合成的互補DNA稱為產(chǎn)物DNA。雙鏈DNA分子經(jīng)高溫變性后成為兩條單鏈DNA,它們都可作為單鏈模板DNA,在相應(yīng)的引物引導(dǎo)下,用DNA聚合酶復(fù)制出產(chǎn)物DNA。PCR反應(yīng)應(yīng)用以上的基本過程,分別在待復(fù)制的已知序列DNA分子兩端各設(shè)計一條引物,其中在DNA 5’端的引物(Pl)對應(yīng)于上鏈DNA單鏈的序列,3’端的引物(P2)對應(yīng)于下鏈DNA單鏈的序列,Pl和P2按5’→3’方向相向配置。在含有引物、DNA合成底物dNTPs(dATP、dCTP、dGTP、dTTP 四種脫氧核糖核苷酸等摩爾數(shù)混合物)的緩沖液中,通過高溫變性,使雙鏈DNA變成單鏈DNA模板,降低溫度復(fù)性,使引物與模板DNA配對,利用DNA聚合酶便可合成產(chǎn)物DNA。引物和dNTPs過量,則在同一反應(yīng)體系中可重復(fù)高溫變性、低溫復(fù)性和DNA合成這一循環(huán),使產(chǎn)物DNA重復(fù)合成,并且在重復(fù)過程中,前一循環(huán)的產(chǎn)物DNA可作為后一循環(huán)的模板DNA參與DNA的合成,使產(chǎn)物DNA的量按2n方式擴增,所以這一反應(yīng)稱為聚合酶鏈?zhǔn)綌U增反應(yīng)。理論上如果引物及dNTP的量能夠滿足,則這一過程可無限重復(fù),使模板DNA無限擴增。PCR反應(yīng)使幾個DNA模板分子通過數(shù)小時擴增后增加到百萬倍以上,因此能用微量樣品獲取目的基因,同時也完成了基因在體外的克隆,成為分子生物學(xué)及基因工程中極為有用的研究手段。另外在醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療診斷中亦體現(xiàn)出的應(yīng)用價值。
常規(guī)PCR反應(yīng)用于已知DNA序列的擴增,反應(yīng)循環(huán)數(shù)為25~35,變性溫度為94℃,復(fù)性溫度為37℃~55℃,合成延伸溫度為72℃,dna聚合酶為Taq酶(可耐受95℃左右的高溫而不失活),DNA擴增倍數(shù)為106~109。
引物的設(shè)計在PCR反應(yīng)中極為重要。要保證PCR反應(yīng)能準(zhǔn)確、特異、有效地對模板DNA進行擴增,通常引物設(shè)計要遵守以下幾條原則:①引物長度:15~25個核苷酸;②CG含量為40%~60%;③Tm值高于55℃[Tm=4(C+G)+2(A+T)計算];④引物與模板非特異性配對位點的堿基配對率小于70%;⑤兩條引物間配對堿基數(shù)小于5個;⑥引物自身配對(特別是在引物的3’端)形成的莖環(huán)結(jié)構(gòu),莖的堿基對數(shù)不大于3。由于影響引物的設(shè)計的因素比較多,所以常常利用計算機來輔助設(shè)計。
實驗材料和試劑
(一)試劑
1.4×dNTP: lmmol/L datp
lmmol/L dCTP
lmmol/L dGTP
lmmol/L dTTP
2.taq酶:5U/ml
3.模板DNA:0.1mg/ml
4.引物:Pl: 5"-TTCCATATGCCTACTTCAAGTTCT-3"
P2:5"-ACCTAAGCTTGCTTCAAGTTAGTGT-3"
引物溶液濃度:50nmoI/L
(二)器皿
0.5ml薄壁Eppendorf管
(三)儀器
PCR自動擴增儀 離心機
微量注射器 微量移液器
電泳儀 水平電泳槽
透射紫外觀察儀
實驗步驟
(一)準(zhǔn)備PCR反應(yīng)溶液
1.取薄壁0.5ml Eppendorf管一只,用微量注射器按以下順序分別加入各試劑。
10×緩沖液 10 ml
4×dNTP 10 ml
引物Pl 1 ml
引物P2 1 ml
模板DNA 1 ml
Taq酶 1 ml
加無菌雙蒸餾水至 100 ml
2.用手指輕彈Eppendorf管底部,使溶液混勻。在臺式離心機中離心2秒以集中溶液于管底。
3.加石蠟油50ml封住溶液表面。
(二) PCR擴增反應(yīng)
將加好樣品的Eppendorf管插在PCR自動擴增儀樣品板上,95℃10分鐘,使模板充分變性。然后按以下步驟在PCR自動擴增儀中進行反應(yīng),25~35個循環(huán)。
93℃ 30秒
55℃ 45秒
72℃ 45秒
反應(yīng)完畢,將樣品取出置于冰浴中待用。
(三)結(jié)果檢測
本實驗PCR擴增的產(chǎn)物DNA片段長度為609bp,適合于1.0%瓊脂糖凝膠中進行電泳檢測。