PCR反应是不仅对科学界产生巨大影响,而且影响我们日常生活的许多方面的技术之一。重组DNA技术作为生物科学工具的引入改变了生命研究。分子克隆允许研究生物体的个体基因, 然而这种技术依赖于获得相对大量的纯DNA。这取决于在微生物细胞分裂过程中质粒DNA的复制。从生物样本中存在的基因中获取大量特定DNA是非常费力和困难的,PCR是一种通过简单的酶促反应扩增DNA的技术。
PCR仪改变了需要操作DNA片段的研究,可以作为其简单性和实用性的结果进行转化的方式。它已被用于检测DNA序列,诊断遗传疾病,进行DNA指纹识别,检测细菌或病毒,以及研究人类进化。先前用于分离特定DNA片段的技术依赖于基因克隆,这是一个繁琐而缓慢的过程。PCR是从微量源DNA材料中复制特定DNA片段的快速,廉价且简单的方法,即使该源DNA质量相对较差,它不一定需要使用放射性同位素或有毒化学品。想要扩增DNA有两个原因。例如,法医科学家可能需要从现场放大一小段DNA。希望比较两种不同的DNA样本,以了解哪种更丰富。因为DNA是微观的,所以无法看到哪个样本含有最多的DNA。但是如果以相同的速率放大两个样品,可以通过确定扩增后的样品来计算哪个样品更大。
聚合酶将合成任何单链DNA的互补碱基序列,条件是它具有双链起始点,这非常有用,通过添加与基因互补的小片DNA,来选择希望聚合酶在混合DNA样本中扩增的基因,这些小的DNA片段被称为引物,因为它们可以为DNA样品提供准备,使聚合酶能够结合并开始复制目的基因。在PCR仪反应期间,温度变化用于控制聚合酶的活性和引物的结合。
为了开始将温度升高至95 ℃的反应,在此温度下以单链所有双链DNA被熔融:然后将温度降低到约50℃,这允许引物结合到目的基因,因此聚合酶具有某种结合位点,可以开始复制DNA链。聚合酶的操作温度为72℃,以使酶更快地发挥作用。基因拷贝数量是开始时的两倍,在将基因扩增到数百万拷贝后,可以将扩增的DNA在琼脂糖凝胶上运行,并用染料染色以使其可视化,可见光带越大,包含更多基因拷贝。
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