PCR 反應(yīng)體系由反應(yīng)緩沖液(10×PCR Buffer)、脫氧核苷三磷酸底物(dNTPmix)、
耐熱 DNA 聚合酶(Taq 酶)、寡聚核苷酸引物(Primer1,Primer2)、靶序列(DNA 模板)
五部分組成。各個(gè)組份都能影響 PCR 結(jié)果的好壞。
1.反應(yīng)緩沖液:
一般隨 Taq DNA 聚合酶供應(yīng)。標(biāo)準(zhǔn)緩沖液含:50mM KCl,10mM Tris-HCl
(pH8.3 室溫),1.5mM MgCl2。Mg2+的濃度對(duì)反應(yīng)的特異性及產(chǎn)量有著顯著影響。濃
度過高,使反應(yīng)特異性降低;濃度過低,使產(chǎn)物減少。在各種單核苷酸濃度為 200μM 時(shí),
Mg2+為 1.5mM 較合適。若樣品中含 EDTA 或其它螯合物,可適當(dāng)增加 Mg2+的濃度。在
高濃度 DNA 及 dNTP 條件下進(jìn)行反應(yīng)時(shí),也必須相應(yīng)調(diào)節(jié) Mg2+的濃度。一般
以 1.5-2mM(終濃度)較好。
2. dNTP :
高濃度 dNTP 易產(chǎn)生錯(cuò)誤摻入,過高則可能不擴(kuò)增;但濃度過低,將降低反
應(yīng)產(chǎn)物的產(chǎn)量。PCR 中常用終濃度為 50-400μM 的 dNTP。四種脫氧三磷酸核苷酸的濃度
應(yīng)相同,如果其中任何一種的濃度明顯不同于其它幾種時(shí)(偏高或偏低),就會(huì)誘發(fā)聚合酶
的錯(cuò)誤摻入作用,降低合成速度,過早終止延伸反應(yīng)。此外,dNTP 能與 Mg2+結(jié)合,使
游離的 Mg2+濃度降低。因此,dNTP 的濃度直接影響到反應(yīng)中起重要作用的 Mg2+濃度。
3. Taq DNA 聚合酶酶:
在 100μl 反應(yīng)體系中,一般加入 2-4U 的酶量,足以達(dá)到每 min
延伸
1000-4000 個(gè)核苷酸的摻入速度。酶量過多將導(dǎo)致產(chǎn)生非特異性產(chǎn)物。但是,不同的
公司或不同批次的產(chǎn)品常有很大的差異,由于酶的濃度對(duì) PCR 反應(yīng)影響極大,因此應(yīng)當(dāng)作
預(yù)試驗(yàn)或使用廠家推薦的濃度。當(dāng)降低反應(yīng)體積時(shí)(如 20μl 或 50μl),一般酶的用量仍不
小于 2U,否則反應(yīng)效率將降低。
4. 引物:
引物是決定 PCR 結(jié)果的關(guān)鍵,引物設(shè)計(jì)在 PCR 反應(yīng)中極為重要。要保證 PCR
反應(yīng)能準(zhǔn)確、特異、有效地對(duì)模板 DNA 進(jìn)行擴(kuò)增,通常引物設(shè)計(jì)要遵循以下幾條原則:⑴ 引物的長度以 15-30bp 為宜,一般(G+C)的含量在 45-55%,Tm 值高于 55℃
[Tm=4(G+C)+2(A+T)]。應(yīng)盡量避免數(shù)個(gè)嘌呤或嘧啶的連續(xù)排列,堿基的分布應(yīng)表現(xiàn)出
是隨機(jī)的。
⑵ 引物的 3’端不應(yīng)與引物內(nèi)部有互補(bǔ),避免引物內(nèi)部形成二級(jí)結(jié)構(gòu),兩個(gè)引物在 3’端
不應(yīng)出現(xiàn)同源性,以免形成引物二聚體。3’端末位堿基在很大程度上影響著 Taq 酶的延伸
效率。兩條引物間配對(duì)堿基數(shù)少于 5 個(gè),引物自身配對(duì)若形成莖環(huán)結(jié)構(gòu),莖的堿基對(duì)數(shù)不
能超過 3 個(gè)由于影響引物設(shè)計(jì)的因素比較多,現(xiàn)常常利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。
⑶ 人工合成的寡聚核苷酸引物需經(jīng) PAGE 或離子交換 HPLC 進(jìn)行純化。
⑷ 引物濃度不宜偏高,濃度過高有兩個(gè)弊端:一是容易形成引物二聚體(primer-dimer),
二是當(dāng)擴(kuò)增微量靶序列并且起始材料又比較粗時(shí),容易產(chǎn)生非特異性產(chǎn)物。一般說來,用低
濃度引物不僅經(jīng)濟(jì),而且反應(yīng)特異性也較好。一般用 0.25-0.5pM/μl 較好。
⑸ 引物一般用 TE 配制成較高濃度的母液(約 100μM),保存于-20℃。使用前取出其中
一部分用 ddH2O 配制成 10μM 或 20μM 的工作液。
5. 模板:
PCR 對(duì)模板的要求不高,單、雙鏈 DNA 均可作為 PCR 的樣品。雖然 PCR 可以
用極微量的樣品(甚至是來自單一細(xì)胞的 DNA)作為摸板,但為了保證反應(yīng)的特異性,一
般還宜用μg 水平的基因組 DNA 或 104 拷貝的待擴(kuò)增片段作為起始材料。原材料可以是粗
制品,某些材料甚至僅需用溶劑一步提取之后即可用于擴(kuò)增,但混有任何蛋白酶、核酸酶、
Taq DNA 聚合酶抑制劑以及能結(jié)合 DNA 的蛋白,將可能干擾 PCR 反應(yīng)。