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PCR即聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction)的缩写,它是体外酶促合成特异DNA片段的方法。这一方法的要点是合成两个分别互补于待扩增DNA片段两端的小片段引物,在含有引物、待扩增DNA模板核苷酸底物和DNA多聚酶的反应体系中DNA复制反复进行,在短时间内可以取得大量扩增产物。其原理是寡聚核苷酸链引物在DNA聚合酶的作用下沿模板延伸,合成两个与靶DNA两侧序列互补的引物,在体外进行靶DNA的重复合成。
主要的技术步骤是:
(1)DNA变性 加热使靶DNA序列双链解离成单链DNA。
(2)引物与靶DNA退火 适当降低温度,使两个引物分别结合成靶DNA两条的3′末端向5′末端延伸。
(3)引物延伸 在DNA聚合酶的催化下,引物沿着靶DNA3′末端向5′末端延伸。新合成的DNA链在变性解离后,又可作为模板与引物杂交,并且在DNA聚合酶的催化下,引导合成新的靶DNA链。如此反复进行以上3个步骤,即可使靶DNA片段指数性扩增。
基因工程的基本操作程序
PCR扩增是以单链DNA为模板,4种脱氧核糖核苷酸为底物,在模板末端有引物存在的情况下,用酶进行互补链的延伸,多次反复的循环能使微量的模板DNA得到极大程度的扩增。反应时先溶液加热,使模板DNA在高温下变性,双链解开为单链状态;然后降低溶液温度,使合成引物在低温下与其靶序列配对,形成部分双链,称为退火;再将温度升至合适温度,在热稳定DNA聚合酶的催化下,以脱氧核糖核苷酸为原料,引物沿DNA模板延伸,形成新的DNA片段,该片段又可作为下一轮反应的模板,如此重复改变温度,由高温变性、低温复性和适温延伸组成一个周期,反复循环,使目的基因得以迅速扩增。因此PCR循环过程为三部分构成:模板变性、引物退火、热稳定DNA聚合酶在适当温度下催化DNA链延伸合成。
PCR怎么获得目的基因
基因工程的基本操作程序的内容如下:
基因工程的基本操作程序指的是生物基因工程技术中的一种操作的程序。
1、目标获取
从基因文库中获取:
(1)基因文库:将含有某种生物不同基因的许多DNA片段,导入受体菌的群体储存,各个受体菌分别含有这种生物的不同的基因,称为基因文库。
(2)基因文库的种类:1、基因组文库;2、部分基因文库。
利用PCR技术扩增目的基因:
(1)PCR含义:是一项在生物体外复制特定DNA片段的核糖合成技术。全称是多聚酶链式反应。
(2)PCR原理:DNA双链复制。
(3)前提条件:有一段已知目的基因的核苷酸序列,以便根据这一序列合成引物。
(4)扩增过程:目的基因DNA受热变性后解链为单链,引物与单链相应互补序列结合,在DNA聚合酶的作用下进行延伸,如此重复循环多次。
(5)结果:每次循环后的目的基因的量增加一倍,即成指数形式扩增。
人工合成:
如果基因较小,核苷酸序列又已知,可以通过DNA合成仪用化学方法直接人工合成。
2、载体构建
组成:目的基因、启动子、终止子、标记基因。
功能:使目的基因在受体细胞中稳定存在,并且可以遗传给下一代;2、使目的基因能够表达和发挥作用。
步骤:
⑴用一定的限制酶切割质粒,使之出现一个黏性末端切口。
⑵用同种限制酶切割目的基因,产生相同的黏性末端。
⑶将目的基因片段插入质粒切口,加入适量DNA连接酶,使目的基因与质粒形成重组质粒。
⑷基因表达载体的构成:目的基因+启动子+终止子+标记基因。
关于基因工程:
基因工程又称基因拼接技术和DNA重组技术,是以分子遗传学为理论基础,以分子生物学和微生物学的现代方法为手段,将不同来源的基因按预先设计的蓝图,在体外构建杂种DNA分子,然后导入活细胞,以改变生物原有的遗传特性、获得新品种、生产新产品的遗传技。
基因工程技术为基因的结构和功能的研究提供了有力的手段。它是生物工程的一个重要分支,它和细胞工程、酶工程、蛋白质工程和微生物工程共同组成了生物工程。所谓基因工程是在分子水平上对基因进行操作的复杂技术。
基因工程最突出的优点是打破了常规育种难以突破的物种之间的界限,可以使原核生物与真核生物之间、动物与植物之间,甚至人与其他生物之间的遗传信息进行重组和转移。人的基因可以转移到大肠杆菌中表达,细菌的基因可以转移到植物中表达。
PCR是根据建基互补的原则来进行DNA扩增的。用PCR来获得目的基因,是依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物(即上游引物,下游引物)。通过PCR的变性--退火--延伸三个基本反应,在引物区间内的基因就能大量被复制,达到钓取基因的目的。
PCR三个基本反应步骤构成:①模板DNA的变性:模板DNA经加热至93℃左右一定时 聚合酶链式反应
间后,使模板DNA双链或经PCR扩增形成的双链DNA解离,使之成为单链,以便它与引物结合,为下轮反应作准备;②模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA经加热变性成单链后,温度降至55℃左右,引物与模板DNA单链的互补序列配对结合;③引物的延伸:DNA模板--引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基配对与半保留复制原理,合成一条新的与模板DNA链互补的半保留复制链重复循环变性--退火--延伸三过程,就可获得更多的“半保留复制链”,而且这种新链又可成为下次循环的模板。每完成一个循环需2~4分钟,2~3小时就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。
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