分子生物学实验报告.docx

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1、分子生物学实验报告实验二从cDNA文库中靶片断扩增(4h)一、实验目的1.掌握聚合酶链式反应的原理。2.掌握移液枪和PCR仪的基本操作技术。二、实验原理:PCR技术,即聚合酶链反应(PolymeraseChainReaction,PCR)。经典的PCR过程包括:变性(denaturingstep)、退火(annealingstep)和延伸(extensionstep)三个步骤。变性过程,即在高温94℃~98℃下,模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之形成两条单链ssDNA。随后,模板DNA与引物的退火(复性)过程中,温度降至55℃左右,特异序列的引物与模板DNA单链的互

2、补序列配对结合;之后,引物的延伸过程,DNA模板-引物结合物在耐热的DNA聚合酶(如:Taq酶)的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基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。PCR反应的成分和作用:总体积:一般为25μl~100 μl  (一)无Mg2+buffer:由纯水、kcl、Tris组成。Tris用于调节反应体系pH值,使Taq酶在偏碱性环境中反挥活性。kcl可

3、降低退火温度,但不能超过50 mmol/L,否则会抑制DNA聚合酶活性。(二)Mg2+:终浓度为1.5~2.0mmol/L,其对应dNTP为200 μmol/L,注意Mg2+与dNTPs之间的浓度关系,由于dNTP与Taq酶竟争Mg2+,当dNTP浓度达到1 mmol/L时会抑制Taq酶的活性。 Mg2+能影响反应的特异性和产率。  (三)BSA:一般用乙酰化的BSA,起着减少PCR管对Taq酶的吸附作用,对Taq酶有保护作用。(四)底物(dNTPs):dNTPs具有较强酸性,其储存液用NaOH调pH值至7.0~7.5,一般存储浓度为 10 mmol/L,各成份以等当量配制,反应终浓度

4、为20~200μmol/L。高浓度可加速反应,但同时增加错误掺入和实验成本;低浓度可提高精确性,而反应速度会降低。(五)Taq酶:能耐95℃高温而不失活,其最适pH值为8.3~8.5,最适温度为75~80℃,一般用72℃。能催化以DNA单链为模板,以碱基互补原则为基础,按5’→3’方向逐个将dNTP分子连接到引物的3’端,合成一条与模板DNA互补的新的DNA子链。无3’→5’的外切酶活性,没有校正功能。某种dNTP或Mg2+浓度过高,会增加其错配率。用量一般为0.5~5个单位/100μl。(六)模板:PCR对模板DNA的纯度不要求很高,但应尽量不含有对PCR反应有抑制作用的杂质存在,如

5、蛋白酶、核酸酶、TqaDNA聚合酶抑制剂、能与DNA结合的蛋白质。模板DNA的量不能太高,否则扩增可能不会成功,在此情况下可适当稀释模板。(七)引物:引物浓度一般为0.1~0.5μmol/L,浓度过高会引起错配和非特异扩增,浓度过低则得不到产物或产量过低。引物长度一般15~30个碱基,引物过长或过短都会降低特异性。其3’末端一定要与模板DNA配对,末位碱基最好选用A、C、G(因T错配也能引发  链的延伸)。  引物G+C约占45~55%,碱基应尽量随机分布,避免嘧啶或嘌呤堆积,两引物之间不应有互补链存在,不能与非目的扩增区有同源性。PCR反应条件的选择(影响因素):1、温度参数:(1)

6、变性:模板变性完全与否是PCR成功的关键,一般先于94℃(或95℃)变性3~10min,接着94℃变性30~60s。(2)退火:退火温度一般低于引物本身变性温度5℃。引物长度在15~25bp可通过公Tm=(G+C)×4℃+(A+T)×2℃计算退火温度,一般退火温度在40~60℃之间,时间为30~45s。如果(G+C)低于50%,退火温度应低于55℃。较高的退火温度可提高反应的特异性。3、延伸:延伸温度应在Taq酶的最适温度范围之内,一般在70~75℃。延伸时间要根据DNA聚合酶的延伸速度和目的扩增片段的长度确定,通常对于1kb以内的片段1min是够用的。循环数:PCR的循环数主要由模板

7、DNA的量决定,一般20~30次循环数较合适,过多的循环数会增加非特异扩增产物,具体要多少循环数可通过预试验确定。PCR产物积累规律:反应初期产物以2n呈指数形式增加,至一定的循环数后,引物、模板、DNA聚合酶形成一种平衡,产物进入一个缓慢增长时期(“停滞效应”),即“平台期”。到达平台期所需PCR循环数与模板量、PCR扩增效率、聚合酶种类、非特异产物竟争有关。PCR常见问题一.没有扩增产物1.循环温度:变性温度、退火温度2.引物设计3.DNA

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