DNA是人类几百年来一直寻找的遗传密码,在近几十年里,对这一成果的研究取得了突飞猛进的进展。生物课程中也加入了对DNA 的学习课程,让学生门感受到现代科技取得的进步,体验到科技的乐趣.
2016年暑假的前几天,我们能有幸的成为第一批做PCR实验的学生,为了能够更好的完成实验,在做实验前的晚上,我回家上网上查询了们关于本次实验的,一些信息,以避免实验室、时不必要的错误。查询的内容包括实验的历史信息,提出这个实验的人,实验的原理,目的,做实验所准备的器材,实验当中的操作步骤,及注意事项等。
PCR,即聚合酶链式反应Khorana (1971)等最早提出核酸体外扩增的设想:“经DNA变性,与合适的引物杂交,用DNA聚合酶延伸引物,并不断重复该过程便可合成tRNA基因。”
但由于当时基因序列分析方法尚未成熟,热稳定DNA聚合酶尚未报道以及引物合成的困难,这种想法似乎没有实际意义。加上70年代初分子克隆技术的出现提供了一种克隆和扩增基因的途径,所以,Khorana的设想被人们遗忘了。
1985年,Kary Mullis在Cetus公司工作期间,发明了PCR。Mullis要合成DNA引物来进行测序工作,却常为没有足够多的模板DNA而烦恼。
1983年4月的一个星期五晚上,他开车去乡下别墅的路上,猛然闪现出“多聚酶链式反应”的想法。
1983年12月,Mullis用同位素标记法看到了10个循环后的49 bp长度的第一个PCR片段;
1985年10月25日申请了PCR的专利,1987年7月28日批准(专利号4,683,202 ),Mullis是第一发明人;
1985年12月20日在Science杂志上发表了第一篇PCR的学术论文,Mullis是共同作者;
1986年5月,Mullis在冷泉港实验室做专题报告,全世界从此开始学习PCR的方法。
从PCR的提出到推广到世界,仅用了短短的十五年,比起世界上其他实验的曲折历程,PCR的推广可以说是及其迅速的。目前pcr多用于大量目标片段或基因工程检测
PCR的原理DNA的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。双链DNA在多种酶的作用下可以变性解旋成单链,在DNA聚合酶的参与下,根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子拷贝。在实验中发现,DNA在高温时也可以发生变性解链,当温度降低后又可以复性成为双链。因此,通过温度变化控制DNA的变性和复性,加入设计引物,DNA聚合酶、dNTP就可以完成特定基因的体外复制。 但是,DNA聚合酶在高温时会失活,因此,每次循环都得加入新的DNA聚合酶,不仅操作烦琐,而且价格昂贵,制约了PCR技术的应用和发展。
耐热DNA聚合酶--Taq酶的发现对于PCR的应用有里程碑的意义,该酶可以耐受90℃以上的高温而不失活,不需要每个循环加酶,使PCR技术变得非常简捷、同时也大大降低了成本,PCR技术得以大taq酶量应用,并逐步应用于临床。
PCR技术的基本原理类似于DNA的天然复制过程,其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。PCR由变性--退火--延伸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72℃、DNA聚合酶(如TaqDNA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。
PCR仪器
1. 移液器 移液器又称移液枪,是一种用于定量转移液体的器具,被广泛用于生物、化学等领域。
2.高速离心机 高速离心机属常规实验室用离心机,广泛用于生物,化学,医药等科研教育和生产部门 ,适用于微量样品快速分离合成。
3. PCR仪 简单的说,PCR就是利用DNA聚合酶对特定基因做体外或试管内In Vitro的大量合成,基本上它是利用DNA聚合酶进行专一性的连锁复制。目前常用的技术,可以将一段基因复制为原来的一百亿至一千亿倍。根据DNA扩增的目的和检测的标准
实验步骤:1:取材毛囊细胞或口腔上皮细胞
2PCR反应体系,0.2mg离心管+16ul预混液 3PCR得到扩增的目的基因 4制胶
5PCR的到的目的基因加2ul(loading buffer1ul+荧光染料1ul)
6点样18ul 8电泳
9对电泳图进行观察
虽然查阅了大量的资料,学习了PCR的实验步骤,原理。但到自己真正做实验的时候却频频出错,第一步时,我选择了口腔上皮细胞,但在加预混液时就出现了问题,取液时候没选好量程,开始变出现了失误。在加入荧光涂料的时候没有取够,连续取了几次,这还是在看了我前面的人犯错后又犯了相同的错误,很是惭愧。最后,在将液体打入胶中的时候把,打进去的液体又吸了回来,出错后还疑问为什么液体没有打进去。在将液体打入后进入了等待的时间,上面出现了数次失误,心里想怎么样也不会成功了,最后看到结果时,发现自己并没有失败,虽然嘴角只是微微翘起,但心中的喜悦远胜于此。
PCR实验只是我们步入高中以来的第一次称得上是高科技的实验,在未来,这个科技急速发展的年代,谁知道还会带给我们什么样的
惊喜。在我们身边的种种事物都是那么的神秘。生物的DNA虽然说在这个年代得到了很快的发展,但等待人们去解决的未知的谜团还不知道有多少。但无论怎样都应当以严谨认真的态度去对待,实验中有小失误还是会成功,但这个实验终究是不完美的,实验的结果会出现细微的误差。误差不可避免,但是可以减小。我希望以后无论对待什么,都应当尽量避免失误,哪怕是0.01,最后带来的结果可能就是整个团队的失败。
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