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影響PCR反應結果的各組分綜述
閱讀:750 發布時間:2023-6-27 PCR反應體系由反應緩沖液(10×PCR Buffer)、脫氧核苷三磷酸底物(dNTPmix)、耐熱DNA聚合酶(Taq酶)、寡聚核苷酸引物(Primer1,Primer2)、靶序列(DNA模板)五部分組成。各個組份都能影響PCR結果的好壞。
1. 反應緩沖液:
一般隨Taq DNA聚合酶供應。標準緩沖液含:50mM KCl,10mM Tris-HCl(pH8.3室溫),1.5mM MgCl2。Mg2+的濃度對反應的特異性及產量有著顯著影響。濃度過高,使反應特異性降低;濃度過低,使產物減少。在各種單核苷酸濃度為200μM時,Mg2+為1.5mM較合適。若樣品中含EDTA或其它螯合物,可適當增加Mg2+的濃度。在高濃度DNA及dNTP條件下進行反應時,也必須相應調節Mg2+的濃度。據經驗,一般以1.5-2mM(終濃度)較好。
2. dNTP :
高濃度dNTP易產生錯誤摻入,過高則可能不擴增;但濃度過低,將降低反應產物的產量。PCR中常用終濃度為50-400μM的dNTP。四種脫氧三磷酸核苷酸的濃度應相同,如果其中任何一種的濃度明顯不同于其它幾種時(偏高或偏低),就會誘發聚合酶的錯誤摻入作用,降低合成速度,過早終止延伸反應。此外,dNTP能與Mg2+結合,使游離的Mg2+濃度降低。因此,dNTP的濃度直接影響到反應中起重要作用的Mg2+濃度。
3. Taq DNA聚合酶酶:
在100μl反應體系中,一般加入2-4U的酶量,足以達到每min延伸1000-4000個核苷酸的摻入速度。酶量過多將導致產生非特異性產物。但是,不同的公司或不同批次的產品常有很大的差異,由于酶的濃度對PCR反應影響極大,因此應當作預試驗或使用廠家推薦的濃度。當降低反應體積時(如20μl或50μl),一般酶的用量仍不小于2U,否則反應效率將降低。
4. 引物:
引物是決定 PCR 結果的關鍵,引物設計在 PCR 反應中極為重要。要保證 PCR
反應能準確、特異、有效地對模板 DNA 進行擴增,通常引物設計要遵循以下幾條原則:
⑴ 引物的長度以 15-30bp 為宜,一般(G+C)的含量在 45-55%,Tm 值高于 55℃
[Tm=4(G+C)+2(A+T)]。應盡量避免數個嘌呤或嘧啶的連續排列,堿基的分布應表現出
是隨機的。
⑵ 引物的 3’端不應與引物內部有互補,避免引物內部形成二級結構,兩個引物在 3’端
不應出現同源性,以免形成引物二聚體。3’端末位堿基在很大程度上影響著 Taq 酶的延伸
效率。兩條引物間配對堿基數少于 5 個,引物自身配對若形成莖環結構,莖的堿基對數不
能超過 3 個由于影響引物設計的因素比較多,現常常利用計算機輔助設計。
⑶ 人工合成的寡聚核苷酸引物需經 PAGE 或離子交換 HPLC 進行純化。
⑷ 引物濃度不宜偏高,濃度過高有兩個弊端:一是容易形成引物二聚體(primer-dimer),
二是當擴增微量靶序列并且起始材料又比較粗時,容易產生非特異性產物。一般說來,用低
濃度引物不僅經濟,而且反應特異性也較好。一般用 0.25-0.5pM/μl 較好。
⑸ 引物一般用 TE 配制成較高濃度的母液(約 100μM),保存于-20℃。使用前取出其中
一部分用 ddH2O 配制成 10μM 或 20μM 的工作液。
5. 模板:
PCR對模板的要求不高,單、雙鏈DNA均可作為PCR的樣品。雖然PCR可以用極微量的樣品(甚至是來自單一細胞的DNA)作為摸板,但為了保證反應的特異性,一般還宜用μg水平的基因組DNA或104拷貝的待擴增片段作為起始材料。原材料可以是粗制品,某些材料甚至僅需用溶劑一步提取之后即可用于擴增,但混有任何蛋白酶、核酸酶、Taq DNA聚合酶抑制劑以及能結合DNA的蛋白,將可能干擾PCR反應。
6. PCR循環加快,即相對減少變性、復性、延伸的時間,可增加產物的特異性。