第一節 PCR 的原理

聚合酶鏈反應(PCR)是一種在細胞外擴增 DNA 片段的技術。利用 DNA 聚合酶和不同的引物, PCR 技術可擴增任何 DNA 片段。

PCR 循環的三個步驟

1. 變性

當反應容器的溫度上升到 \(\rm{95\,^\circ C}\) 時,DNA 雙鏈分子變性,分裂成兩個單鏈 DNA,即為 DNA 的擴增模板。

當反應容器冷卻到 \(\rm{55\,^\circ C}\) 左右時,引物與單鏈 DNA 分子結合。

引物是人工合成的含有約 \(20\) 個鹼基的單鏈 DNA 分子。兩種引物分子根據鹼基互補配對規則,分別與兩條 DNA 模板鏈結合。
引物的鹼基序列由人工設計,因此可限定 DNA 片段進行擴增。

當反應容器的溫度上升到 \(\rm{72\,^\circ C}\) 時,DNA 聚合酶黏附到引物上,根據鹼基互補配對規則,用游離的核苷酸分子合成新的 DNA 互補鏈。

DNA 聚合酶是一種熱穩定性很好的酶(高溫下不變性),Taq DNA 聚合酶是其中一種,乃從一種生活在 \(\rm{95\,^\circ C}\) 的水生棲熱菌中提取。

試根據 PCR 的原理,擴增 DNA 分子
PCR 的過程

通過改變溫度,不斷重複 PCR 的三個步驟:變性、引物黏合和延伸(\(30 - 40\) 次), 可在數小時內將 DNA 分子複製上億次。

PCR 儀通過改變反應溫度擴增 DNA 片段
每經歷一次 PCR 循環,DNA 副本數加倍
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