生化PCR名词解释
聚合酶链式反应(英文:Polymerasechainreaction,缩写:PCR,又称多聚酶链式反应),是一项利用DNA双链复制的原理,在生物体外复制特定DNA片段的核酸合成技术。透过这项技术,可在短时间内大量扩增目的基因,而不必依赖大肠杆菌或酵母菌等生物体。
凯利·穆利斯(KaryMullis)于1983年开发,当时他是Cetus公司的雇员,也是1993年诺贝尔化学奖的获得者,它是一种简单,廉价和可靠的方法复制DNA片段,这个概念适用于现代生物学和相关科学的许多领域。
PCR可能是分子生物学中使用最广泛的技术。这种技术被用于生物医学研究,犯罪取证和分子考古学。
微生物复制是一个费时耗力的流程,首先要将DNA经限制酶剪裁,再利用连接酶(Ligase)加到运载体(Vector)中,之后利用瞬间电击(Electroporation)或是热休克(HeatShock)的方式,送到大肠杆菌感受态细胞(competentcell)中;
将此菌于培养皿大量繁殖培养,再经过繁复的分离、纯化过程,时间通常需要近一周,才能大量复制片段。
所以仅需一小时的PCR能节省大量时间和繁复的操作,聚合酶链式反应技术被广泛地运用在医学和生物学的实验室,例如用于判断检体中是否会表现某遗传疾病的图谱、传染病的诊断、基因复制,以及亲子鉴定。
扩展资料:
PCR原理
DNA的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。双链DNA在多种酶的作用下可以变性解旋成单链,在DNA聚合酶的参与下,根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子拷贝。在实验中发现,DNA在高温时也可以发生变性解链,当温度降低后又可以复性成为双链。
因此,通过温度变化控制DNA的变性和复性,加入设计引物,DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的体外复制。
但是,DNA聚合酶在高温时会失活,因此,每次循环都得加入新的DNA聚合酶,不仅操作烦琐,而且价格昂贵,制约了PCR技术的应用和发展。
耐热DNA聚合酶-Taq酶的发现对于PCR的应用有里程碑的意义,该酶可以耐受90℃以上的高温而不失活,不需要每个循环加酶,使PCR技术变得非常简捷、同时也大大降低了成本,PCR技术得以大量应用,并逐步应用于临床。
PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性-退火-延伸三个基本反应步骤构成:
1、模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;
2、模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;
3、引物的延伸:DNA模板-引物结合物在72℃、DNA聚合酶(如TaqDNA聚合酶)的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基互补配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链;
重复循环变性-退火-延伸三过程就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需2~4分钟,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。
参考资料: