聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）是一種分子生物學(xué)技術(shù)，用于擴(kuò)增DNA（脫氧核糖核酸）序列。科研人員可以借用PCR能夠復(fù)制特定的DNA區(qū)域使其成為遺傳學(xué)、基因組學(xué)、微生物學(xué)、法醫(yī)學(xué)和醫(yī)學(xué)診斷學(xué)等各個(gè)領(lǐng)域的重要工具。接下來(lái)，上海通蔚為大家介紹下PCR及何時(shí)用到PCR。

  什么是PCR

  聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)是一種常見(jiàn)的實(shí)驗(yàn)室技術(shù)，用于復(fù)制特定DNA區(qū)域的多個(gè)副本（數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億）。這個(gè)DNA區(qū)域可以是實(shí)驗(yàn)者感興趣的任何內(nèi)容。例如，它可能是研究人員想要了解其功能的基因，或者是法醫(yī)科學(xué)家用來(lái)將犯罪現(xiàn)場(chǎng)DNA與嫌疑人進(jìn)行匹配的基因標(biāo)記。

  通常，PCR的目的是獲得足夠多的目標(biāo)DNA區(qū)域，以便對(duì)其進(jìn)行分析或以其他方式使用。例如，PCR擴(kuò)增的DNA可以送去測(cè)序、通過(guò)凝膠電泳進(jìn)行可視化，或克隆到質(zhì)粒中以供進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)。

  PCR應(yīng)用于生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的許多領(lǐng)域，包括分子生物學(xué)研究、醫(yī)學(xué)診斷，甚至生態(tài)學(xué)的一些分支。

  PCR步驟

  PCR反應(yīng)的關(guān)鍵成分是Taq聚合酶、引物、模板DNA和核苷酸（DNA構(gòu)建塊）。這些成分與酶所需的輔因子一起組裝在試管中，并經(jīng)過(guò)反復(fù)加熱和冷卻循環(huán)，以合成DNA。

  基本步驟如下：

  1.變性（96°C）：強(qiáng)烈加熱反應(yīng)物以分離或變性DNA鏈。這為下一步提供了單鏈模板。

  2.退火（55-65°C）：冷卻反應(yīng)，以便引物可以與單鏈模板DNA上的互補(bǔ)序列結(jié)合。

  3.擴(kuò)增（72°C）：提高反應(yīng)溫度，使Taq聚合酶延伸引物，合成新的DNA鏈。

  循環(huán)往復(fù)25-35典型的PCR反應(yīng)通常需要2-4數(shù)小時(shí)，具體取決于被復(fù)制的DNA區(qū)域的長(zhǎng)度。如果反應(yīng)高效（效果良好），目標(biāo)區(qū)域的復(fù)制量可以從一個(gè)或幾個(gè)增加到數(shù)十億個(gè)。

  這是因?yàn)槊看斡米髂０宓牟粌H僅是原始DNA。相反，在一輪中生成的新DNA可以作為下一輪DNA合成的模板。反應(yīng)中有許多引物的副本和許多Taq聚合酶分子，因此DNA分子的數(shù)量在每一輪循環(huán)中大約可以翻倍。下圖顯示了這種指數(shù)增長(zhǎng)模式。

  PCR應(yīng)用

  使用PCR，DNA序列可以擴(kuò)增數(shù)百萬(wàn)或數(shù)十億次，產(chǎn)生足夠的DNA拷貝，可以使用其他技術(shù)進(jìn)行分析。例如，DNA可以通過(guò)凝膠電泳可視化，送去測(cè)序，或用限制性酶消化并克隆到質(zhì)粒中。

  PCR在許多研究實(shí)驗(yàn)室中都有使用，在法醫(yī)學(xué)、基因檢測(cè)和診斷方面也有實(shí)際應(yīng)用。例如，PCR用于從患者的DNA（或在產(chǎn)前檢測(cè)中從胎兒DNA）中擴(kuò)增與遺傳疾病相關(guān)的基因。PCR還可用于檢測(cè)患者體內(nèi)的細(xì)菌或DNA病毒：如果存在病原體，則可能從血液或組織樣本中擴(kuò)增其DNA區(qū)域。

  PCR作為分子生物學(xué)，用于擴(kuò)增DNA（脫氧核糖核酸）序列。而PCR技術(shù)為生命科學(xué)研究帶來(lái)更多的成果。這些成果涉及到醫(yī)學(xué)，生物學(xué)、法醫(yī)和食品各個(gè)領(lǐng)域。了解PCR，助力生命科學(xué)研究。