分子实验技术流程图
记住这张图,咱们分子的实验兜兜转转就在这里面了,分子技术系列内容也会以上图内容挨个介绍给大家,敬请期待吧!
PCR
01
发出疑问?它是什么?
上期(分子技术#1∣何为样本保存与核酸纯化?)中有提到:基因是DNA里面真正能够发挥遗传效应的DNA片段。那我们若想要分析/探索基因的遗传信息,则需要大量的DNA片段,例如动物的组织;凶手的毛发、血液、皮肤;古生物;历史残骸;患者的组织;亲子鉴定所需的毛发;植物组织等,可能只能分离出少量的DNA,若想研究其遗传信息,有着很大的阻碍和困难,在1985年,出现了一种方法:可以在短时间内大量复制DNA片段,此方法为PCR,它能将很微量的遗传物质在数小时内扩增数百倍达到检测水平。
PCR:聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction),实验过程是利用一段DNA为模板,在DNA聚合酶和核苷酸底物的共同参与下,将该段DNA扩增至足够的数量,以便进行结构和功能的分析。
02
它是怎么完成扩增的呢?

以上步骤为一个循环,此时已变成了两条DNA链,约需2~4分钟,每次循环之后DNA的量均是前一次的两倍,PCR产物的量一般是以指数速率增长的,但后期由于底物dNTP的消耗以及DNA聚合酶的失活等因素,产量会逐渐减少,受到限制。通常一次PCR反应进行30-35个循环,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。
03
有PCR实验的原理图吗?

注:此图来自百度百科(图里面标注的①②③,对应的是扩增步骤:变性-退火-延伸)
04
实验前,我需要提前准备什么?

PS:DNA聚合酶一般分为普通的Taq聚合酶和高保真性聚合酶。若只是判断PCR产物是否存在特异性序列,选普通Taq聚合酶;若想要得到没有任何突变的PCR产物,需选择高保真聚合酶(以上是一般实验思维选择)。另外还需注意,进行T载体连接的时候,要了解高保真的聚合酶所得的产物是没有A末端的,因此你在T载体连接之前需要进行加A反应。或者直接选用普通的Taq聚合酶(此内容可继续锁定接下来的“分子克隆技术”,敬请期待!)
05
可以仔细讲讲引物怎么选择和设计吗?
为什么要设计引物?
PCR本质是在一对引物的介导下,在体外对特定的DNA片段进行快速扩增的技术。设计引物的目的是为了找到一对可以与DNA模板序列互补的核苷酸片段,实现模板序列的有效扩增。
如何设计引物?
以下设计以NCBI网站设计引物为例
首先,进入NCBI网站(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/),点击右边BLAST

其次,点击Primer-BLAST,进入设计引物的界面。

然后,此时已进入引物设计页面,开始设置参数。
(1)在对应位置输入基因序列,以及扩增片段大小的最小值和最大值。

(2)选择模板类型以及物种

(3)设置完成后,点击Get Primers,等待页面跳转,右侧可以勾选,开启新页面还是在此页面跳转。

(4)系统会根据数据库对你设置的参数进行比对,出现比对结果,自己检查一下是否正确,无误后,点击提交。
(5)根据引物位置、Tm值、以及靶基因是否正确来选择合适的引物。选择引物时,可提前检索一下“引物设计原则”,在原则范围内,选择适合自己的引物。
(6)复制自己选择的引物,发送给公司合成,之后实验验证一下是否好用即可。
注:以上引物设计是以NCBI网站设计引物为例,还有更多引物设计方法,可自行搜索学习!
怎么寻找设计引物的靶标基因序列呢?
若有基因名称,直接在NCBI里的gene里输入点击搜索,结果里边选择你研究的物种,里边会有这个基因的序列等各种信息,下载即可。
若研究的对象有专门的基因组数据库,也可以直接在该数据库搜索。
06
PCR实验步骤是什么呢?

图注:PCR实验流程图
来源于优宁维药物研发官网