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PCR技术是由Cetus公司和加利福尼亚大学1985年联合创造的 主要贡献者为KaryBmulis和H恩而已A、Erlich。该方法首先被应用于人B-珠蛋白DNA的扩增及镰刀状红细胞贫血病的产前诊断 自85年首次报道PCR方法以来 PCR被广泛应用于分子克隆 序列分析 基因突变 遗传病 传染病 性传播性疾病及法医判定和考古研究等多领域 并发挥了越来越大的作用 因而发明人K啊蠕B、mulis获1993年诺贝尔化学奖
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DN*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TaqDNA聚合酶的作用下以4种三磷酸脱氧核苷(但NTP)为原料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*扩增DN*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一引物退火复性一在DNA聚合酶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DN*段指数性扩增
PCR的扩增倍数Y=(1+E)镍,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% 你=20、则扩增数量将下降到1408865拷贝 扩增产物约丢失93% 若E=100%你=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DN*段的扩增最初表现为直线上升 随着靶DN*段的逐渐积累 当引物一模板/DNA/聚合酶达到一定比值时 酶的反应趋于饱和 此时靶DNA产物的浓度不再增加 即出现所谓平台效应 PCAR反应达到平台期的时间主要取决于反应开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