如何链式反应可以放大基因(chain reaction works to amplify genes)
聚合酶链反应（PCR）是一种分子遗传学技术，用于制造基因的多个拷贝，也是基因测序过程的一部分。
聚合酶链反应的工作原理
基因拷贝是用DNA样本制作的，这项技术足够好，可以从样本中发现的一个基因拷贝中复制多个拷贝。一个基因的PCR扩增可以产生数百万份拷贝，允许使用基于DNA片段大小和电荷（+或-）的视觉技术检测和识别基因序列。
在受控条件下，DNA的小片段由称为DNA聚合酶的酶产生，该酶将互补脱氧核苷酸（dNTPs）添加到称为“模板”的DNA片段中。甚至称为“引物”的较小DNA片段也被用作聚合酶的起始点。
引物是小的人造DNA片段（低聚物），通常长度在15到30个核苷酸之间。它们是通过知道或猜测被扩增基因末端的短DNA序列而产生的。在PCR过程中，被测序的DNA被加热，双链分离。冷却后，引物与模板结合（称为退火），并为聚合酶创造一个开始的位置。
pcr技术
通过发现嗜热菌和嗜热聚合酶（高温加热后保持结构完整性和功能性的酶），聚合酶链反应（PCR）成为可能。PCR技术涉及的步骤如下：
- 通过优化浓度的DNA模板、聚合酶、引物和dNTPs，创建了一种混合物。加热混合物而不使酶变性的能力允许DNA样品的双螺旋在94摄氏度的温度范围内变性。
- 变性后，样品冷却至更温和的温度范围，约54度，这有助于引物与单链DNA模板的退火（结合）。
- 在循环的第三步中，将样品重新加热至72度，这是Taq DNA聚合酶的理想温度，以进行延伸。在延伸过程中，DNA聚合酶使用原始的DNA单链作为模板，在每个引物的3'端添加互补的DNTP，并在感兴趣的基因区域生成一段双链DNA。
- 退火到与之不完全匹配的DNA序列的引物不会在72度下保持退火，因此限制了感兴趣基因的延伸。
变性、退火和延伸过程重复多次（30-40次），从而使混合物中所需基因的拷贝数呈指数增长。虽然这一过程如果手动进行会非常繁琐，但样品可以在可编程的热循环器中制备和培养，这在大多数分子实验室中很常见，并且可以在3-4小时内完成完整的PCR反应。
每一个变性步骤都会停止前一个周期的伸长过程，从而截短新的DNA链，使其保持在所需基因的大致大小。延长周期的持续时间可以更长或更短，这取决于相关基因的大小，但最终，通过重复PCR周期，大多数模板将仅限于相关基因的大小，因为它们将由两个引物的产物生成。
有几个不同的因素可以控制PCR的成功，以提高结果。最广泛使用的检测PCR产物存在的方法是琼脂糖凝胶电泳。用于根据大小和电荷分离DNA片段。然后用染料或放射性同位素观察碎片。
进化
自从发现PCR以来，已经发现了与原始Taq不同的DNA聚合酶。其中一些具有更好的“校对”能力或在更高的温度下更稳定，从而提高PCR的特异性并减少插入错误dNTP的错误。
PCR的一些变体是为特定的应用而设计的，现在经常在分子遗传学实验室中使用。其中一些是实时PCR和逆转录酶PCR。PCR的发现也促进了DNA测序、DNA指纹和其他分子技术的发展。
- 发表于 2021-10-15 22:02
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- 分类：数学
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