pcr實驗原理:
qPCR基于傳統(tǒng)的聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)技術(shù),通過逐漸擴(kuò)增目標(biāo)DNA或cDNA的數(shù)量使其可檢測。與傳統(tǒng)PCR不同的是,qPCR在擴(kuò)增過程中同時進(jìn)行熒光信號的實時監(jiān)測。
qPCR的原理基于熒光探針(例如TaqMan探針或SYBR Green I染料)。這些探針通過與目標(biāo)序列的特異性結(jié)合,在PCR過程中釋放熒光信號。
SYBR Green I:該染料能與DNA雙鏈結(jié)合,當(dāng)PCR擴(kuò)增產(chǎn)生新的雙鏈DNA時,SYBR Green I與其結(jié)合并發(fā)出熒光信號。
TaqMan探針:該探針由引物和熒光探針組成,熒光探針含有一個熒光染料和一個熒光猝滅劑。在PCR擴(kuò)增過程中,熒光探針通過引物特異性結(jié)合到目標(biāo)序列上,并且Taqpolymerase酵素的核酸酶活性會切除掉熒光探針上的猝滅劑,導(dǎo)致熒光染料釋放出信號。
PCR擴(kuò)增中避免非特異性產(chǎn)物的綜合策略
一、優(yōu)化引物設(shè)計
提高引物特異性
確保引物與目標(biāo)序列高度匹配,避開非目標(biāo)區(qū)域的相似序列(如通過BLAST比對驗證);
引物長度控制在18-24 bp,GC含量40–60%,避免引物二聚體或發(fā)夾結(jié)構(gòu)。
減少引物濃度
過高引物濃度易引發(fā)非特異性結(jié)合或引物二聚體,建議調(diào)整至0.1–0.5 μM。
二、調(diào)控PCR反應(yīng)條件
調(diào)整退火溫度
適當(dāng)提高退火溫度?(接近引物Tm值±2℃),增強(qiáng)引物與模板結(jié)合的嚴(yán)謹(jǐn)性,減少非特異性結(jié)合。
優(yōu)化Mg2?濃度
Mg2?濃度過高(>2.5 mM)會降低反應(yīng)特異性,需通過梯度實驗確定最佳濃度(通常1.5–2.5 mM)。
縮短延伸時間與循環(huán)次數(shù)?
延伸時間按產(chǎn)物長度設(shè)定(1 kb/min),避免過度延伸導(dǎo)致副產(chǎn)物積累;
減少循環(huán)次數(shù)(通常25–35次),防止非特異性產(chǎn)物指數(shù)級擴(kuò)增。
使用熱啟動Taq酶
熱啟動聚合酶在低溫下無活性,可抑制早期非特異性擴(kuò)增。
三、防污染操作
分區(qū)操作?
實驗區(qū)域分為樣本處理區(qū)、試劑配制區(qū)及擴(kuò)增區(qū),避免氣溶膠污染。
使用UNG酶
添加尿嘧啶糖基化酶(UNG)降解含dU的污染產(chǎn)物,抑制殘留DNA擴(kuò)增。
設(shè)置陰性對照
加入無模板對照(NTC)以監(jiān)測試劑或環(huán)境污染物。
四、模板與試劑優(yōu)化
純化模板DNA
模板降解或雜質(zhì)(如多糖、蛋白)可能引發(fā)非特異性擴(kuò)增,需通過電泳或純化試劑盒驗證完整性。
調(diào)整模板用量
過高模板量會增加非特異性結(jié)合的幾率,建議按實驗體系推薦量添加(通常1–100 ng)。
五、其他輔助策略
使用降落PCR(Touchdown PCR)
初始退火溫度高于Tm值并逐漸降低,優(yōu)先擴(kuò)增高特異性產(chǎn)物45。
添加增強(qiáng)劑?
DMSO(5–10%)、甜菜堿(1–1.5 M)等可減少模板二級結(jié)構(gòu)干擾,提升特異性。
巢式PCR
分兩輪擴(kuò)增,使用外側(cè)和內(nèi)側(cè)兩對引物,降低背景干擾
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