【正确答案】PCR反应的基本要素。
(1)PCR反应的缓冲液:Tris-HCl缓冲液;KCl促进引物的退火,浓度太高时会抑制Taq DNA聚合酶活性;加入BSA或明胶有利于保护TaqDNA聚合酶活性;必要时加入适量二甲基亚砜(DMSO)或甲酰胺利于破坏模板二级结构,提高PCR反应特异性。
(2)镁离子浓度:一般用量1.5~2.0mmoL/L,Taq DNA聚合酶活性需要Mg2+。Mg2+浓度过低,会显著降低酶活性。Mg2+浓度过高又使酶催化非特异性扩增增强。Mg2+浓度还会影响引物的退火、模板与PCR产物的解链温度,从而影响扩增片段的产率。
(3)底物浓度:工作浓度20~200μmo[/L,dNTPs浓度过高可加快反应速度,也增加碱基的错配率和实验成本。降低浓度会导致反应速度下降,可提高反应的特异性。在PCR反应中,4种dNTP必须以等摩尔浓度配制,以减少PCR反应的错配误差并提高使用效率。
(4)TaqDNA聚合酶:75~80℃时具有最高的聚合酶活性,150个核苷酸/秒;具有良好的热稳定性,95℃仍有活性,应用浓度一般为1~2.5μ/100μl反应体积。
(5)引物:0.1~0.5μmol/L。引物浓度偏高会引起错配或非特异性扩增、生成引物二聚体,使目的DNA片段产率下降。退火温度与引物Tm值有关,引物Tm值在55~80℃范围较为理想。
(6)反应温度和循环次数。
【答案解析】[考点]PCR反应的要素。PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,DNA聚合酶以一段单链DNA为模板,通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段序列互补结合,形成部分双链。在适宜的温度和环境下,在体外通过酶促反应迅速扩增一段目的基因。其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR反应包括变性→退火→延伸三个基本反应步骤:
模板DNA的变性:模板DNA经加热至94℃左右一定时间后,使模板ADN双链或经PCR扩增形成的双链:DNA解离成单链,以便它与引物结合,为下一轮合成做准备。
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。退火温度主要与引物的长度和碱基组成有关。
链的延伸:DNA模板与引物结合形成的部分双链在TaqDNA聚合酶或其它DNA聚合酶的作用下,以dNTP为反应原料,靶序列为模板,按碱基互补配对原则,合成一条新的与模板DNA链互补的新链。
多次重复“变性→退火→延伸”三过程,就可获得大量的目的DNA片段。