PCR教程-研究生用.ppt

一、DNA置备 6pg/细胞 （一）理想DNA样品的要求 1.纯度-RNA、蛋白质、多糖、脂类 2.完整性-DNA大分子 3.DNA量二）经典DNA提取法 1.在弱碱和螯合剂的条件下行组织匀浆，溶解胞、核膜 2.去垢剂（SDS）与蛋白酶消化蛋白，分离DNA 3.有机溶剂（酚与氯仿）去除蛋白，萃取DNA 4.乙醇与盐类沉淀DNA三）试剂的使用原理 1.弱碱和螯合剂：Tris-HCl pH8.0，DNA分子稳定 EDTA（乙二胺四乙酸）-通过螯合镁离子抑制核酸酶 2.去垢剂与蛋白酶：SDS（十二烷基磺酸钠）增加膜通透性；促进DNA与蛋白质分解；促使核酸酶与蛋白质变性 蛋白酶K酶解组蛋白 3.有机溶剂：酚：变性沉淀蛋白质，组蛋白、蛋白酶等 氯仿：变性沉淀蛋白质，除酚，水相分离 异戊醇：除酚，除泡沫 4.乙醇与盐类：DNA不溶于乙醇与盐类四）基本步骤 1.样品处理：分离细胞，低渗盐水（0.2%）或细胞悬浮液10mmol/L Tris-HClpH8.0,0.1mol/LEDTA,20mg/ml胰RNA酶,0.5%SDS） 2.消 化：TNE缓冲液 （15mmol/L Tris-HClpH8.0,15mmol/LEDTA, 5mmol/L NaCl）4ml，10%SDS0.45 ml，10mg/ml蛋白酶K（终浓度，100μg/ml），混匀，50℃3h，45℃过夜。

3.DNA 分离：等体积饱和酚；等体积饱和酚/氯仿/异戊醇（25/24/1）；氯仿/异戊醇（24/1）500r/min,10min 4.沉淀 DNA：1/10体积3mol/L NaAc，2倍无水乙醇-70%乙醇离心，挥干可加醋酸钠（终浓度：0.3mol/L）并低温10-20分钟 5.溶解DNA：适量TE（10mmol/L Tris-HClpH8.0,1mmol/LEDTA）,长时间五）其他方法 1.Chelex-100提取DNA 基本成分：含有亚氨基二乙酸盐离子的苯乙烯-二乙基苯 共聚物 基本方法：沉淀细胞；5%试剂200μl；56℃0.5h以上；100℃8min；剧烈震荡；离心上清注意：离心彻底 2.硅珠法提取DNA 基本成分：GuSCN（硫氰酸胍，蛋白变性），二氧化硅（硅珠，核酸吸附） 基本方法：血液（1-4μl）TES（100μl）SDS（20μl）煮沸5min；300μl GuSCN溶液与20μl硅珠液保温15 min；离心后加GuSCN溶液；离心加乙醇漂洗；TES56℃10 min离心取上清 3.直接煮沸法 100℃10min,（六）注意事项 1.如消化不完全，可用TNE溶解后再重提。

2.消化时间宜长不宜短 3.操作轻柔 4.混匀要充分 5.挥干不宜过度七）DNA定量 1.凝胶电泳半定量分析法：参照标准分析 2.分光光度计分析 基本原理：260nm波长为核酸吸收峰，1OD值为50μg/μl双链核酸（40μg/μl单链核酸），根据OD值可计算DNA含量 计算方法：DNA浓度（μg/μl）=OD×50×稀释倍数÷1000 例：40倍稀释液，OD值为1.7 DNA浓度=1.7×50×40÷1000=3.4μg/μl 280nm波长为蛋白吸收峰，260/280比检测核酸纯度1.6-1.8 （八）DNA纯化,二、聚合酶链式反应技术 聚合酶链式反应（polymerase chain reaction，PCR）：在模板DNA和4种脱氧核苷酸存在的条件下，由一对特异性引物限定的靶DNA片段，经DNA聚合酶催化的体外合成过程100万倍，由数pg-数μg一）PCR的基本过程 1.变性（denaturation）:在加热的条件下（94℃左右），模板DNA配对碱基间氢键断裂，DNA双链变成单链 2.退火/复性（annealing）：在降温的条件下（55℃-62℃），引物与其互补的模板DNA片段（靶片段的側翼序列）结合形成杂交双链。

3.延伸（extension）：在合适的温度下（68℃-72℃），经DNA聚合酶催化4种脱氧核苷酸，由引物的3ˊ端为起始点，从5ˊ向3ˊ端延伸，合成新的与DNA 靶片段互补的DNA链 每反应一个循环，靶DNA片段数量增加一倍，并以指数的量堆积，经30余次循环，产物量可达到2×105-7个拷贝几个循环后扩增产物作为模板二）PCR反应的体系 标准体系为50-100μl，常用20μl DNA模板10-50ng DNA聚合酶0.5-1.0U 一对引物0.1-0.5μmol/L 4种脱氧核苷酸40μmol/L 缓冲液 反应条件：95℃4-5min,94℃50s/55℃-62℃30-60s/72℃30-60s,30各循环后72℃5-10min三）试剂的要求 1.引物：人工合成的单链DNA A：长度15-30bp，最好20-24 bp B：内部的互补序列 C：引物间的互补序列 D：序列的随机 E：识别序列的单拷贝 F：浓度：02-1μmol/L G：应纯化低温保存2.DNA模板 A：量10-50ng左右 B：纯，无污染 3.DNA聚合酶 A：根据具体实验要求选择60-150/S,Taq DNA酶5ˊ-3ˊ外切酶活性。

1/300-18000错配 B：注意外切酶活性，5ˊ-3ˊ或3ˊ-5ˊ C：活性最适温度70-75℃，半衰期一般95℃40 min ；92℃130 min D：镁离子依赖 E：低温保存四）常见问题与处理 1.没有产物 （1）聚合酶活性，换酶 （2）样品，换或重新处理 （3）变性温度 （4）检查引物，序列、二聚体等,2.非特异产物 （1）退火温度提高 （2）降低镁离子浓度 （3）调整引物、酶、样品加样量 （4）减少循环次数 （5）低温处理样品 （6）换金牌酶 （7）减少退火及延伸时间 （8）巢式PCR或2重PCR3.产物量少 （1）降低退火温度 （2）增加循环次数 （3）增加样品量 （4）适当增加镁离子浓度 4.预防假阳性 样品、器械、操作防污染 5.增强剂 可提高特异性与产量的方法: DMSO（5%）；甲酰胺（5%）；甘油（10%）；牛血清白蛋白（20μg/ml）等三、DNA多态性分析方法 （一）长度多态性分析 扩增片段长度多态性分析（amplified fragment length polymorphisms,Amp-RLP）主要指VNTR和STR步骤 1.PCR扩增 遗传标记特异性由特异性引物决定。

2.电泳分离PCR产物 A：凝胶：聚丙烯酰氨凝胶（polyacrylamide gel,PAG）， 成分：丙烯酰氨与甲叉丙烯酰氨 凝胶浓度（T）：6-8%，与分析的片段大小有关 交联度（C）：3%，甲叉/丙烯酰氨与甲叉 B:载样缓冲液：甘油（蔗糖）密度重力，防扩散 泳速指示剂：溴酚蓝（5%，65bp） 二甲苯青（5%，260bp） C：电压：100-200V,3.谱带显示 A：溴化乙啶（ethidium bromide,EB）染色：嵌合于DNA双链间，紫外线激发红色荧光 注意：强致变剂,可加凝胶中或凝胶放染色液中染色 B：银染色：AgNO3，Ag+可与DNA稳定结合，甲醛还原Ag+颗粒，显黑褐色比溴乙啶敏感度高 C：荧光显色：（P78）染料标记在引物5ˊ端，激光激发 4.基因型判定 根据等位基因分型标准物（allele ladder）或片段长度标准物(molecular marker)同步电泳比对判型 注意事项：出现3条谱带或3个峰时，污染；混合样品；变异,,,,（二）序列多态性分析 1.限制性片段长度多态性分析法 限制性片段长度多态性（restriction fragment length polymorphisms,RFLPs）因DNA核苷酸序列的变异，使DNA限制性内切酶识别部位产生或消失，致使酶切片段长度和/或数量发生变化而呈现的DNA多态性。

1）限制性片段长度多态性的DNA基础 A：识别部位的点突变：碱基的替换、修饰（甲基化）或插入与缺失 B：识别部位间的片段插入与缺失 C：识别部位间的重复序列数目的变化2）DNA限制性内切酶（ restriction endonuclease）能够识别特定的DNA序列，并在特定部位将DNA双链切断的酶 A：生物学功能：水解核酸的磷酸二酯键 B：命名：根据微生物的种（第一个字母大写）、属（前二个字母小写）、变种（第一个字母大写）、发现分离的顺序（罗马数字） C：分类：Ⅰ型：远离识别部位随机切割，非 特异 Ⅱ型：在识别部位内部特定点切割，特异 Ⅲ型：在识别部位后特定点切割，特异 D：单位：1U：在标准条件下，1h完全水解1μgλ噬菌体的酶量[Ⅱ型DNA限制性内切酶] A：识别核酸序列数目4-6个 B：识别序列为回纹序列 C：切割后产生的末端分为粘行末端与平末端 例：PstⅠ 5ˊ-C↓TGCAG-3ˊ 3ˊ-GACGT↑C-5ˊ HaeⅢ 5ˊ-GG↓CC-3ˊ 3ˊ-CC↑GG-5ˊ （3）分型法：酶+缓冲液+样品在一定的温度下孵育后电泳检测 （4）注意事项：A：星号活力 B：消化时间宜长不宜短。

C：阳性可肯定，阴性要慎重2.等位基因特异性寡核苷酸探针杂交分析法 等位基因特异性寡核苷酸探针（allele specific oligonucleotide,ASO）：根据硷基互补的原则,制备识别特定寡核苷酸序列的单链DNA探针,并标记示踪物,在高强度条件下与变性DNA样品杂交,检测示踪物,阳性者为检出相应的等位基因 相关概念: A：杂交：两条异源寡核苷酸单链按照硷基互补的原则复性为双链的过程 B：探针：标记有示踪物，能够识别靶核苷酸序列并与之复性杂交的具有已知序列的寡核苷酸单链2）探针的条件 A：长度为10-20bp左右 B：具备高度特异性 C：容易标记示踪物 D：在杂交过程中本身性质稳定 （3）对示踪物的要求 A：高灵敏度 B：不影响探针的特异性 C: 不影响探针的杂交特性 D：不改变本身的特性 E：检测方法特异 F：安全可靠无公害 G：检测方法简单，重复性好4）示踪物的种类 A：放射性同位素--灵敏度高，有放射性污染 B：非放射性物质：半抗原 生物素 荧光物质 酶：辣根过氧化物酶 碱性磷酸酶 （5）检测方法 斑点印迹杂交dot blot hybridization 反向斑点杂交reverse dot blot hybridization,（6）基本操作过程 A：固相滤膜印迹 打点；Southern转移；真空转移；电转移。

常用尼龙膜 B：DNA变性 碱变性；紫外线照射；真空烘烤 C；预杂交 封闭（蛋白质或其他生物DNA） D；杂交 高强度杂交：温度高，离子强度低特异不利于复性 低强度杂交：温度低，离子强度高利于复性，特异性差 E：漂洗 F：示踪物显示3.等位基因特异性PCR（序列特异性引物PCR） 等位基因特异性PCR （allele specific PCR，ASPCR） 序列特异性引物PCR（sequence specific primers,SSP-PCR） 基本原理：根据待测等位基因的碱基差异设计3条特异性引物，其中2条引物为上游（或下游）引物，其3ˊ端第1个碱基（或第2、3个碱基）分别与等位基因特异性碱基互补，作为等位基因特异性引物；1条下游（或上游）引物作为共通引物分为两个体系同时PCR扩增，对比电泳，依据PCR产物的有无判定等位基因的型别，有PCR产物者为阳性，证实该等位基因存在变法 A：同步扩增：设计3条引物，2条等位基因特异性引物，其5ˊ端长度有差异（5ˊ端差4-6bp），与共通引物引物在1个体系中同时PCR扩增，电泳后，依据PCR产物片段的有无与谱带的位置判定等位基因的型别 B：同一片段多等位基因同时检测：依据片段上等位基因数目，设计。