PCR实验报告

7月19日     高遄

实验目的：了解PCR技术原理，掌握最基础的PCR实验步骤。

实验试剂：模板DNA，Mg2+，buffer，dNTPs，Taq DNA聚合酶，引物，H2O，石蜡油。

实验原理：

l PCR全称聚合酶链反应，是体外快速扩增特定基因或DNA序列最常用的方法。

l 基本原理：首先将双链DNA分子在临近沸点的温度下加热分离成2条单链DNA分子，DNA聚合酶以单链DNA为模板并利用反应混合物中的四种脱氧核苷三磷酸合成新的DNA互补链。PCR反应时，只要在试管内加入模板DNA、PCR引物、四种核苷酸及适当浓度的Mg2+，DNA聚合酶就能在数小时内将目标序列扩增100万倍以上。

（1）  双链模板DNA分子首先在高温下解开成长的单链，短链引物分子立即与该模板DNA两端的特定序列相结合，产生双链区。

（2）  DNA聚合酶从引物处开始复制其互补链，迅速产生与目标序列完全相同的复制品。

（3）  在后续反应中，无论是起始模板DNA还是经复制的杂合DNA双链，都会在高温下解开成为单链，体系中的引物分子再次与其互补序列相结合，聚合酶也再度复制模板DNA。

（4）  由于在PCR反应中选用的一对引物，是按照与扩增区域两端序列彼此互补的原则设计的，因此每一条新生链的合成都是从引物的退火结合位点开始并朝反方向延伸的，每一条新合成的DNA链上都有新的引物结合位点。

（5）  整个PCR的反应全过程，即DNA解链（变性）、引物与模板DNA结合（退火）、DNA合成（链的延伸）三步可以被不断重复。经多次循环之后，反应混合物中所含有的双链DNA分子数，即两条引物结合位点之间的DNA区段的拷贝数，理论上的最高值应该是2^n，能进一步满足遗传分析的需要。

l 试剂作用：

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PCR扩增反应的操作实验报告

实验原理:

以单链DNA为模板，4种dNTP为底物，在模板3’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。在微量离心管中，加入与待扩增的DNA片段两端已知序列分别互补的两个引物、适量的缓冲液、微量的DNA膜板、四种dNTP溶液、耐热Taq DNA聚合酶、Mg2+等。反应时先将上述溶液加热，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Taq DNA聚合酶的催化下，以dNTP为原料，引物沿5’→3’方向延伸，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。

实验步骤:一、PCR反应的条件

PCR反应条件为温度、时间和循环次数。

1． 温度与时间的设置

（1） 变性温度与时间：变性温度低，解链不完全是导致PCR失败的最主要原因。

一般情况下，93℃～94℃ lmin足以使模板DNA变性，若低于93℃则需延长时间，但温度不能过高，因为高温环境对酶的活性有影响。此步若不能使靶基因模板或PCR产物完全变性，就会导致PCR失败。

（2） 退火（复性）温度与时间：退火温度是影响PCR特异性的较重要因素。变

性后温度快速冷却至40℃～60℃，可使引物和模板发生结合。由于模板

DNA比引物复杂得多，引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞。退火温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度，还有靶基序列的长度。对于20个核苷酸，G+C含量约50%的引物，55℃为选择最适退火温度的起点较为理想。

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多聚酶链式反应（PCR）扩增DNA片段及琼脂糖凝胶电泳产物检测

一、实验目的：

1、了解PCR技术的基本操作

2、理解PCR的原理

3、讨论PCR的应用

二、实验原理：

PCR是一种在体外模拟细胞内环境进行迅速扩增DNA片段的技术，这一技术需要模板、四种脱氧核苷酸等组分条件外，还需要不同温度环境以进行DNA的解旋和聚

1、PCR反应组分

细胞内DNA复制条件分析：

此外，试验中用到的还有Mgcl2，Mg2+能激活酶的活性；10* Buffer 缓冲液，为Taq酶提供合适的PH条件。

2、PCR反应条件

PCR利用了DNA的热变性原理，通过控制温度来控制双链的解聚与结合，现在使用的PCR仪实质上也是一台能够自动调控温度的仪器。

PCR一般经历三十多次循环，每次循环可以分为三个基本步骤──变性、复性和延伸。

(!)变性（模板DNA解旋）

模板DNA经加热至90℃以上。一定时间后，使模板DNA双链解离，使成为单链，以便于它与引物结合，为下轮反应作准备。

(2)复性（退火）

模板DNA经加热变性成单链后，温度降到50℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合。

(3)延伸

DNA模板－引物结合物在TaqDNA聚合酶的作用下以脱氧核苷酸为原料，以母链为模板，按碱基互补配对的原则与半保留复制的原理，合成一条新的DNA链。

3、PCR产物的检测

(1)紫外分光光度计

DNA在260nm的紫外波段有一强烈的吸收峰，可以通过与蒸馏水的对比进而计算扩增出DNA的含量。

(2)琼脂糖凝胶电泳

DNA在电厂作用下，可以由电源的负极向正极泳动，泳动的速度与DNA片段的长度成负相关，与电压强度成正比，因此可以分离不同长度的DNA。在有DNA marker（不同已知碱基对大小的DNA片段的混合物）的条件下，由于不同碱基大小的DNA片段在琼脂糖凝胶上涌动的速度不同，因此电泳完毕后会出现在胶块的不同位置。通过将扩增出的DNA片段与已知的条带做比较，可以大概推测出该片段的碱基对的大小。如果要进一步检测其大小，可以换另外规格的DNA marker 继续电泳。核酸荧光染料可以与DNA嵌合，一起电泳，DNA图谱观察仪可以激发特定的蓝色光源，荧光染料在该光照射下可见到荧光，荧光的亮度与DNA大小成正比。

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实验九 PCR 扩增DNA

课程名称：生物化学与分子生物学实验课 年级：2005 专业、层次：临床医学本科 授课教师：符伟玉 职称：讲师 学时：4学时 基本教材：自编 《生物化学与分子生物学实验指导》

教学目的与要求：

1、复习PCR的原理。

2、掌握PCR及电泳操作技术。

大体内容与时间安排：

1、PCR扩增目的DNA的原理

2、PCR扩增目的DNA操作步骤的改动

3、PCR扩增目的DNA的注意事项

4、学生做实验

教学方法：讲授式+启发式

教学重点、难点：

重点：1、PCR扩增目的DNA的原理

2、PCR扩增目的DNA的注意事项

难点：PCR扩增目的DNA的原理

10min 5min 5min 140min

一、实验原理

PCR：是一种选择性扩增DNA或RNA的方法，其基本原理是依据体内细胞分裂中的DNA半保留复制机理，以及在体外dNTP分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系统的温度，以促使双链DNA变成单链DNA；单链DNA与人工合成的引物退火，以及在dNTP存在下，耐高温的DNA聚合酶使引物沿单链模板延伸成为双链DNA。

PCR反应分3步：①变性：通过加热使DNA 双螺旋的氢键断裂，双链解离形成单链DNA；②退火：当温度突然降低时，由于模板分子结构较引物要复杂得多，而且反应体系中引物DNA量大大多于模板DNA，使引物和其互补的模板在局部形成杂交链，而模板DNA双链之间互补的机会较少。③延伸：在DNA聚合酶和4 种dNTP底物及Mg2+存在的条件下，5'→3'的聚合酶催化以引物为起始点的DNA链延伸反应，以上3步为一个循环，每一循环的产物可以作为下一个循环的模板，数小时之后，介于两个引物之间的特异性DNA片段得到了大量复制，数量可达2×106～7拷贝。

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PCR扩增反应

一、实验原理

PCR：是一种选择性扩增DNA或RNA的方法，其基本原理是依据体内细胞分裂中的DNA半保留复制机理，以及在体外dNTP分子于不同温度下双链和单链可以互相转变的性质，人为地控制体外合成系统的温度，以促使双链DNA变成单链DNA；单链DNA与人工合成的引物退火，以及在dNTP存在下，耐高温的DNA聚合酶使引物沿单链模板延伸成为双链DNA。

PCR反应分3步：①变性：通过加热使DNA 双螺旋的氢键断裂，双链解离形成单链DNA；②退火：当温度突然降低时，由于模板分子结构较引物要复杂得多，而且反应体系中引物DNA量大大多于模板DNA，使引物和其互补的模板在局部形成杂交链，而模板DNA双链之间互补的机会较少。③延伸：在DNA聚合酶和4 种dNTP底物及Mg²⁺存在的条件下，5'→3'的聚合酶催化以引物为起始点的DNA链延伸反应，以上3步为一个循环，每一循环的产物可以作为下一个循环的模板，数小时之后，介于两个引物之间的特异性DNA片段得到了大量复制，数量可达2×10^6~7拷贝。

图  反应历程

二、实验材料

     1·模板：细菌DNA   2·TsgDNA聚合酶  3·dNTP混合液

4·10倍浓度PCR缓冲液   5·2.5mmol/LMgCl2  6·RAPD引物：S14 S15 S18 S66 S74 S88 S97 S103 S110 S115   7·提取细菌DNA的相关试剂 

三、操作步骤 

1．细菌染色体DNA的提取（见上一组）

2．RAPD反应体系的配置

3·反应程序：

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实验三 PCR扩增

姓名：*** 专业：环境工程 学号：*** 同组人姓名：***

一、实验目的

复习PCR扩增的原理，熟悉PCR的操作流程。

二、实验原理

PCR，即聚合酶链式反应，是一项在体外、短时间内大量扩增特定的DNA片段的分子生物学技术。以单链DNA为模板、4种dNTP为底物，在模板3’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。

PCR包括三个过程：

（1）、变性：目的双链DNA片段在94℃下解链；

（2）、退火：两种寡核苷酸引物在适当温度(50~60℃)下与模板上的目的序列通过氢键配对；

（3）、延伸：DNA模板—引物结合物在Taq DNA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。

三、实验仪器及材料

PCR扩增仪，微量移液器（0.1~2.5μL、0.5~10μL、10~100μL三种），Tip头，0.2ml薄壁管，1.5ml离心管，Taq DNA 聚合酶，dNTP，buffer，引物（341FGC和534r），16S全长DNA样本。

四、实验步骤

1、用微量移液器分别取194μLddH2O、25μL Buffe、10μL dNTP、5μL 341FGC引物、5μL 534r引物及12.5μL Taq DNA聚合酶于1.5ml离心管中，混合均匀后分装到9个0.2ml薄壁管中，每支管加入24μL混合液。

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         普通生物学实验报告

实验名称：用PCR扩增的方法鉴别不同物种来源的肌肉

一、特异性目的片段DNA的扩增

（一）实验原理

    聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction,PCR）是体外酶促合成特异DNA片段的一种方法，其基本原理为DNA的半保留复制。PCR技术由①高温变性模板 ；②引物与模板退火；③引物沿模板延伸这3步反应组成一个循环，通过多次循环反应，目的DNA得以迅速扩增。其主要步骤是：将模板DNA置于高温下（通常为93℃-94℃），使其变性解成单链；人工合成的两个寡核苷酸引物在其合适的复性温度下分别与目的基因的两条单链互补结合；热稳定DNA聚合酶（Taq酶)在72℃将单核苷酸从引物的3’端开始掺入，以目的基因为模板按5’→  3’的方向延伸，合成互补链。

本实验采用物种特异性引物扩增的方法来鉴定3种不同物种来源的肌肉。以不同物种来源的动物DNA为模板，用物种特异性的引物进行PCR扩增，只有在模板和引物的物种相对应的情况下才会有特异性条带的出现。应用此方法，可以特异性地检测样品中痕量的特定DNA成分。

（二）实验步骤

1.不同反应体系的配制

按下表将各成分分别加入一做好标记的无菌PCR管中，配制50μl的PCR反应体系，注意酶要最后加，加完后将PCR管放置在冰上。

2.将上述混合液稍加离心，约10s左右。取下后立即置于PCR仪中，盖紧热盖，定好PCR仪的反应程序，执行扩增程序。

反应程序为：

            预变性    94℃    5min

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