2022年PCR实用技巧.docx
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1、PCR实 用 技 巧 350784478 金 币 +2 ,VIP+0 : 感 谢 分 享7-1315:43增 加PCR 地 特 异 性 :1.primersdesign 这是最重要地一步 .抱负地 , 只同目地序列两侧地单一序列而非其他序列退火地引物要符合下面地 一些条件a. 足够长 ,18-24bp, 以保证特异性 .当然不是说越长越好 , 太长地引物同样会降低特异性 ,并且降低产量b.GC%40%60%d.避 免3 端GC rich,e.避免3c. 5 端 和 中 间 序 列 要 多 GC, 以 增 加 稳 定 性最 后 3 个 BASE 不 要 有 GC, 或 者 最 后 5 个 有 3
2、 个 不 要 是 GC 端 地 互 补 , 否 就 容 易 造 成 DIMERf. 避免3端地错配g. 避 免 内 部 形 成 二 级 结 构h. 附加序列 RT site, Promoter sequence加到 5 端, 在算 Tm 值时不算 ,但在检测互补和二级结构是 要加上它们i. 使用兼并引物时 , 要参考密码子使用表 ,留意生物地偏好性 ,不要在 3端使用兼并引物 ,并使用 较高地引物浓度1uM-3uMj. 最好学会使用一种designsoftware.PP5,Oligo6,DNAstar , VectorNTI,Onlinedesgin etal.* 引物地另一个重要参数是熔解温
3、度Tm ).这是当 50 地引物和互补序列表现为双链DNA 分子时地温度.Tm 对于设定 PCR 退火温度是必需地 .在抱负状态下 ,退火温度足够低 ,以保证引物同目地序列有效退火 , 同时仍要足够高 ,以削减非特异性结合 .合理地退火温度从 55 到 70 .退火温度一般设定比引物地Tm低5. 设 定 Tm有 几 种 公 式 . 有 地 是 来 源 于 高 盐 溶 液 中 地 杂 交 , 适 用 于 小 于 18碱 基 地 引 物 . 有地是依据 GC 含量估算 Tm. 确定引物 Tm 最可信地方法是近邻分析法 .这种方法从序列一级结构和相 邻 碱 基 地 特 性 预 测 引 物 地 杂 交
4、 稳 定 性 . 大 部 分 计 算 机 程 序 使 用 近 邻 分 析 法 . 依据所使用地公式及引物序列地不同,Tm 会差异很大 .由于大部分公式供应一个估算地Tm 值, 全部退火温度只是一个起始点 .可以通过分析几个逐步提高退火温度地反应以提高特异性.开头低于估算地Tm5 , 以 2为增量 ,逐步提高退火温度 .较高地退火温度会削减引物二聚体和非特异性产物地势成. 为获得正确结果 ,两个引物应具有近似地Tm 值. 引物对地 Tm 差异假如超过 5,就会引物在循环中使用较低地退火温度而表现出明显地错误起始.假如两个引物 Tm 不同,将退火温度设定为比最低地Tm 低5 或者为了提高特异性 ,
5、可以在依据较高Tm 设计地退火温度先进行5 个循环,然后在依据较低Tm 设计地退火温度进行剩余地循环 .这使得在较为严紧地条件下可以获得目地模板地部分拷贝.2. stabilityof primers定 制 引 物地 标 准 纯 度 对 于 大 多 数PCR应 用 是 足 够 地 . 引物产量受合成化学地效率及纯化方法地影响.定制引物以干粉形式运输.最好在 TE 重溶引物 , 使其最终浓度为 100M.TE 比去离子水好 ,由于水地 pH 常常偏酸 ,会引起寡核苷地水解 . 引物地稳固性依靠于储存条件 .应将干粉和溶解地引物储存在 -20 .以大于 10M浓度溶于 TE 地引物在 -20 可以
6、稳固储存 6 个月, 但在室温 15 到 30 )仅能储存不到 1 周.干粉引物可以在 -20 储存至少 1 年, 在室温,NH4+也有相同地作用 . MBI 公司地 TAQ 酶就供应了两种 BUFFER, 一种是加 Mg 地一种 是 已经混合了 NH42SO4地, 当然,过 高地阳离子浓 度KCL0.2M时 ,DNA在94度 根 本不会发生变性 ,当然 也 就 无 从 谈 起 PCR 了 .c.polymerase不同公司地酶效有所不同 ,需要 operator自己把握适合地酶地浓度 ,一些高保真没地效率要远远低于Taq polymerase, 所以可能需要地酶地量也要大一些. 另外 , 一
7、般地情形下 , 变性地温度可以使用9092度 ,变 性 地 时 间 也 可 以 缩 短 ,从 而 保 证polymerase地 活 性d.template50ulPCRSYSTEM=humangDNA0.1ug-1ugE.Coli10ng-100ngLamadaDNA0.5ng-5ngPlasmidDNA0.1ng-10ng=4. termperaturea. denaturation常 规 是 94 度 5 分 钟 , GC Rich 地 摸 板 是 95 度 5 分 钟除了 GC Rich 外, 常规地 APPLICATIONS 可以将这部分时间缩短到 1 到 2 分钟, 或者在 CYCL
8、E 1 时赐予 较 长 地 时 间 , 而 取 消 开 始 地 denaturationb. annealing重点到了:一般情形下 , 是从 55 度开头 .依据情形协作以Mg 离子浓度进行调整 . 有条件地可以做gradientpcr. 退火 地时间 在 30-60S,时间 短一些 可以得 到更好 地成效 . 由于 ,polymerase在annealing temp.时也会有一些活性 . 所以在 A.T.地时间过长 , 会极大地增加非特异性扩增地风险,另外, 在 对 于 一 些 困 难 户 ,比 如 从 gDNA里 扩 增 大 片 段 ,仍 可 使 用 twostepPCR.5. tou
9、chdownPCR原 理 很 简 单 , 但 地 确 是 一 个 很 有 用 地 方 法 . 举 个 例 子 ,ANNEALINGTEMP.55度945min9430s6030s721min2cycles9430s5930s721min2cycles9430s5830s721min2cycles9430s5130s721min2cycles9430s5030s721min20cycles725min6.热启动hot PCR是除了好地引物设计之外,提高start PCR特异性最重要地方法之一. 尽管 TaqPCRDNA 聚合酶地最佳延长温度在 72 , 聚合酶在室温仍旧有活性.因此, 在进行 P
10、CR 反应配制过程中 ,以及在热循环刚开头,保温温度低于退火温度时会产生非特异性地产物.这些非特异性产物一旦形成,就会被有效扩增 . 在用于引物设计位置点由于遗传元件地定位而受限时,如 site-directed 突变、表达克隆或用于 DNA 工程地遗传元件地构建和操作,热启动PCR尤为有效. 限制 Taq DNA 聚合酶活性地常用方法是在冰上配制PCR反应液 ,并将其置于预热地 PCR仪. 这种方法简 单 便 宜 , 但 并 不 能 完 成 抑 制 酶 地 活 性 , 因 此 并 不 能 完 全 消 除 非 特 异 性 产 物 地 扩 增 . 热启动通过抑制一种基本成分推迟DNA 合成, 直
11、到 PCR仪达到变性温度 .包括延缓加入 Taq DNA 聚合酶,在反应体系达到90 度时,PAUSE,将温度保持在70 度以上 ,手工加入 polymerase, 但这个方法过于烦琐, 特殊是对高通量应用,并简洁造成污染 .其他地热启动方法使用蜡防护层将一种基本成分, 入镁离子或酶 , 包裹起来 ,或者将反应成分 ,如模板和缓冲液 ,物理地隔离开 .在热循环时 , 因蜡熔化而把各种成分释放出来 并混合 在一 起.有很多 公司提供这 样地 酶.=ampliwaxPCRGemsPerkinElmer TaqBeadHotStartPolymerasePromega Magnesiumwaxbea
12、dsStratagene.=象手动热启动方法一样 ,蜡防护层法比较烦琐 ,易于污染 , 不适 用 于 于 高 通 量 应 用 . 仍有一种方法是使用 inactive DNA Polymerase. polymerase 被抗体抑制失活 ,当变性温度超过 70 度时 , 抗 体 也 变 性 了 , 这 样 polymerase 又 被 激 活 了 .7. BoosterPCR 我们知道 1ug human genomic DNA大约在 3X10 5 幂个模板分子 ,这样地模板分子数目可以是引物与模板很好地结合 . 当模板地浓度过低 ,比如低于 100 个分子时 , 引物和模板之间就很难发生反应
13、. 引物简洁自身进行反应形成二聚体.这样就有来了个boosterPCR 我始终找不到合适地词来翻译这个booster .详细是这样地 .开头几个 cycles 保持 primer 地低浓度 ,保证 primer:template地 molar ratio 在 10 7108.以 确 保 开 始 扩 增 地 准 确 性 . 然 后 boostePrimer地 浓 度 到 正 常 地 水 平8. 循环数和长度确定循环数地基本原理是 : 产物能够保证你进一步分析操作地最小循环数.由于过多地循环数简洁造成ERRORS和非特异性产物地积累产物 地量不够,优化地1.增加2.如何确增定循加环数,循有一个环方
14、方 法 有 :TEMPLATE数法.分别在20,25,30,35循环时从体系中取5ul, 一起跑电泳分析. 从而确定地循环数做一个 PCR体系,40 循环,50ul,最佳另一个会影响PCR 特异性地是PCR cycling 时在两个温度间变化地速率 rampingrate. 当然是越高越 好 . 不 过 咱 们 大 部 分 条 件 有 限 , 就 那 么 几 台 PCR 仪 , 也 没 有 多 少 挑 选 地 余 地9. thermalcycler PCR 仪地因素我们常常简洁忽视 .长时间地使用后需要调整 PCR 仪, 以保证其能够到达正确地温度 .现在 地 PCR 仪 基 本 上 都 有
15、自 检 功 能 self-diagnosis.10. PCRadditives 附加物或者说 enhancer 实在是多种多样 . 基本上包括几类 , 能够增加反应退火效率地化学因子, DNA 结合蛋白和一些商业试剂. 基本地原理不外是增加引物退火特异性,削减错配 , 增加产物地长度和产量 . 在 GC Rich 情形中, additive可以造成配对碱基间地地不稳固,从而提高扩增地效率 .而在另一种情形下,additive 由于造成错配地primer-template复合物地极大地不稳固 , 而提高了扩增地忠实性 . 要留意地是,没有万能地enhancer全部通用 , 需要你依据自己地情形
16、,最好结合 gradientpcr 挑选最优条件 .=dimethylsulfoxideDMSOupto10%formamideat5%trimethylammoniumdetergentssuchaschlorideTween2010-100uM0.1-2.5%polyethyleneglycolPEG60005-15%glycerol10-15%singlestrandedDNAbindingproteinsGene32protein1nME.colisingle-strandedDNAbindingprotein5uM7Taqdeaza-dGTPforGCrichExtender150u
17、Mwith50uMdGTPstratagenePerfectMatchPCREnhancerstratagene Q-solutionQiagen=要留意地是,DMSO,GLYCEROL 等会抑制polymerase地活性 , 所以需要scouting出最适地浓度11. TemplateDNApreparation 提取 DNA 时地试剂会抑制 PCR 反应地顺当进行 .因此需要对 TEMPLATE DNA 进行纯化 .特殊是SDS 地情形下就能剧烈抑制 PCR 地进行 . 可以加入一些 nonionic 试剂,如 Tween, Nonid, Trition 之类地反过来抑制 SDS. 仍有
18、proteinase K 也要除洁净 , 不然会降解 polymerase.12. Nested PCR简洁点说 设计两对引物 , 一对是长地 , 一对是包含在长引物内地 , 用长引物扩增地产物作为其次次扩增 地 模 板 , 这 样 可 以 增 加 产 物 地 量 . 而 且 可 以 减 少 非 特 异 性 带 和 错 配 地 情 况 .增加PCR地保真性高保真酶高温 DNA POLYMERASE是以单链 DNA 或 RNA 为模板 ,在 dNTP 和一些阳离子地存在情形下 , 在特定地 引 物 指 导 下 按 3-5 方 向 合 成 DNA. 包 括 3 种 类 型a.5-3 方向地 DNA
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