当前课程知识点:普通生物学 > 第二章 分子生物学基础 > 第三节 生物技术及其应用 > 2.3.3 聚合酶链式反应
聚合酶链式反应
也就是Polymerase Chain Reaction或者也就是我们熟知的PCR
是一种在体外快速扩增
某一个特定的基因或者某一段特定DNA序列的技术
其最大的特点
是能够将微量的DNA大幅度的提增
从而使得研究者可以获得
大量的实验材料
PCR最早是由Kary Mullis在1985年所发明
是在体外利用了DNA聚合酶
根据碱基互补配对原则
对一特定序列进行扩增
前面我们在学习的DNA复制过程中
我们知道为了DNA能够在体内进行复制
需要很多种酶的参与
首先我们需要DNA进行解旋
然后通过引物酶合成短链的引物
聚合酶才可以开始进行
DNA链的合成与延伸
那么如何在体外
实现这个过程
首先让我们简单的看一下
PCR体系中需要那些组分
PCR反应体系是
一个包含多种组分的复杂体系
其中包含有DNA的模板
也就是说我们想要从这个DNA里面
找出来我们想要的东西
DNA聚合酶一对寡聚核苷酸引物
用来特异性的扩增我们所需要的DNA
以及最后DNA合成所需要的原料
也就是四种脱氧核苷三磷酸或者dNTP
最后我们也需要有个整个
是在一个缓冲液的体系中
使得这个反应可以进行
DNA模板提供了所需扩增基因的来源
DNA模板可以是基因组中的
一个拷贝的基因
也可以是质粒等等
DNA聚合酶是实际上执行这个扩增的任务
而寡聚核苷酸链它是确定了
所需要扩增的基因范围
而最后dNTP则是提供了
DNA合成所需的原料
其次让我们看一下PCR中的各个步骤
PCR实际上可以简单的分为三步
它们分别是在高温下面的一个变性叫高温变性
然后是低温降低温度的一个退火叫低温退火
最后是一个在适当温度下面的一个延伸叫适温延伸
这三步循环进行
在第一个循环中
在高温变性过程中
模板的DNA双链会被打开
形成两个单链
当进入低温退火时
温度的降低
使得PCR体系中加入的引物
可以结合到模板上
然后在适温的延伸过程中
DNA聚合酶可以按照这个引物所在的位置
不断的从5’到3’的方向合成互补的DNA链
因为适温延伸的时间是固定的或者我们可以设定
DNA聚合酶根据自身
合成DNA的速度
在这个给定的时间内
实际上可以合成不同长度的DNA
而我们一般给定的时间
往往是要按照我们所需要扩增的基因长度来决定
当进入第二个循环时
我们又回到了高温变性过程中
在这个循环的高温变性过程中
原先的模板它们依然存在
以及新合成的这个DNA链
它们是在第一个循环里面合成的
在这个过程中它们都会发生解旋变成单链
然后到了退火的过程中
原本的引物除了
可以结合到原先的模板上之外
新合成的DNA链也可以被结合上去
从而作为
DNA模板链的数目实际上是翻了一番
所以当最后延伸结束的时候
所获得的目标片度的
数目也同时翻倍
所以就沿着这样的循环次数不断的增加
我们所获得的扩增的目的基因数目
也会以指数增长速度来增加
这就是PCR的整个过程
在知道了PCR的过程之后
那么请问PCR中最关键的因素又是什么呢
而实际上在PCR中最为重要的
就是我们所需要的DNA聚合酶
因为每个循环都有高温变性的过程
而这种高温变性在PCR体系中实际上是
会被升到大约100摄氏度的高温
而想想我们人体能够耐受的温度是多少
我们人体的温度是恒定在37度左右
我们很多的蛋白在高温下都会失活
从而丧失了催化功能
所以我们不能直接拿我们体内的DNA聚合酶做这个实验
如何能够获得一种耐高温的
DNA聚合酶成为了
成为了PCR能不能实现的关键
幸运的是我们所处的这个自然界中
它是非常丰富的
除了我们日常所见的各种生物体之外
还有很多可以在极端环境下
生存的这些生物
正是在黄石公园的热泉中
研究者获得了一种嗜热菌
它们可以生存在100度以上的环境中
而嗜热菌也是一个生物
所以它们也需要稳定的遗传需要复制它们的DNA
从这个嗜热菌中人们分离获得了
这个耐高温的DNA聚合酶
这也就是我们现在
所熟知的很多实验室都在使用的Taq聚合酶
-绪论
--绪论
-人物访谈——走进精准医学
-第一节 细胞概述
-第一章 细胞生物学基础--第一节 细胞概述
-第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第一章 细胞生物学基础--第二节 细胞膜与物质的跨膜运输
-第三节 真核细胞的结构
-第一章 细胞生物学基础--第三节 真核细胞的结构
-第四节 细胞的能量代谢
-第一章 细胞生物学基础--第四节 细胞的能量代谢
-第五节 细胞的分裂与分化
-第一章 细胞生物学基础--第五节 细胞的分裂与分化
-第一节 遗传的分子基础
-第二章 分子生物学基础--第一节 遗传的分子基础
-第二节 基因的表达调控
-第二章 分子生物学基础--第二节 基因的表达调控
-第三节 生物技术及其应用
-第二章 分子生物学基础--第三节 生物技术及其应用
-第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第二章 分子生物学基础--第四节 人类基因组及其遗传疾病
-第一节 高等植物体的细胞与组织
-第三章第一节 高等植物体的细胞与组织
-第二节 植物的生长
-第三章 高等植物体的结构与功能--第二节 植物的生长
-第三节 植物的生殖和发育
-第三章 高等植物体的结构与功能--第三节 植物的生殖和发育
-第四节 植物的营养与运输
-第三章 高等植物体的结构与功能--第四节 植物的营养与运输
-第五节 植物生长发育的调控
--3.5.6 乙烯
-第三章 高等植物体的结构与功能--第五节 植物生长发育的调控
-第一节 动物的组织
--4.1.5 软骨
--4.1.6 硬骨
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-第二节 消化系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第二节 消化系统
-第三节 呼吸系统
-第三节 呼吸系统--作业
-第四节 循环系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第四节 循环系统
-第五节 内环境的控制
-第四章 高等动物体的结构与功能--第五节 内环境的控制
-第六节 内分泌系统
-第四章 高等动物体的结构与功能--第六节 内分泌系统
-第七节 神经系统与神经调节
-第四章 高等动物体的结构与功能--第七节 神经系统与神经调节
-第八节 生殖与胚胎发育
-第四章 高等动物体的结构与功能--第八节 生殖与胚胎发育
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