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PCR反应体系

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1.缓冲液
标准的缓冲液含 10mM Tris·HCl , pH 为 8.3-9.0(室温),而在延伸温度(72 ℃)下,pH 值接近 7.2 。缓冲液中含有一种二价阳离子,用于激活 DNA 聚合酶 的活性中心,一般使用 Mg2+ ,有时使用 Mn2+ 。一般以 MgCl2 的形式提供,标准浓度为 1.5mM 。 Mg2+ 浓度的高低会影响扩增的特异性和产率。缓冲液中还含有 50mM 的钾离子。有些缓冲液中还加入一些添加剂和共溶剂可降低错配率,提高富含 G+C 模板的扩增效率。

2.脱氧核苷三磷酸(dNTP)
脱氧核苷三磷酸是 DNA 合成的底物,标准的 PCR 反应体系中含有等摩尔浓度的 4 种 dNTP ,即 dATP、dTTP、dCTP 和 dGTP ,终浓度一般为 200mM(即饱和浓度)。 dNTP 的浓度会影响扩增的产量、特异性和忠实性。

3.引物
在多数试验中人们习惯使用的引物浓度为各 1mM ,即 1pmol/ml , 在 100 μl 反应体系中相当于6x10 13 个分子。如果 5% 用于扩增 1kb 的 DNA 片段,可得到 3.3 μg 的产物,足以用于常规分析。

引物设计一般要考虑以下几个问题:
① 长度:至少 16bp ,通常为 18-30bp ,更短的引物一般会降低扩增的特异性,但会提高扩增的有效性。
② 引物的解链温度:两个引物之间的 Tm 值差异最好在 2-5℃ 。对于小于 20 个碱基的引物其 Tm 值可用简易公式计算,即 Tm=4(G+C)+2(A+T)。 对于 14-70 个核苷酸的引物可用以下公式计算。
Tm=81.5+16.6(1g[K+])+0.41(G+C)%-(675/N)
N 表示引物的核苷酸数目, [K+] 表示单价离子即钾离子的浓度。
③ 避免引物内部或引物之间存在互补序列(3个碱基),从而减少引物二聚体的形成以及引物内部二级结构的形成。
④ G+C 含量:尽量控制在 40% 至 60% 之间, 4 种碱基的分布应尽可能均匀。尽量避免嘌呤或嘧啶的连续排列,以及 T 在 3" 末端的重复排列。
⑤ 引物的 3" 末端最好是 G 或 C ,但不要 GC 连排。

4.模板
模板的数量会直接影响扩增的效果。对于一般的 PCR 扩增,10 4 至10 7 个模板分子可达到满意的效果。用人类或哺乳动物基因组 DNA 进行扩增时,一般使用 1μg DNA , 相当于单拷贝基因有 3×10 5 个拷贝。以酵母菌、细菌、质粒和 M13 噬菌体噬菌斑的 DNA 作模板时,要达到这么多拷贝数分别需要 10ng,1ng,1pg 和 1% 噬菌斑。

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