《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)原理：第7章 第2節(jié) PCR技術(shù) 第3節(jié) 序列分析》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)原理：第7章 第2節(jié) PCR技術(shù) 第3節(jié) 序列分析（59頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、基因操作基因操作第七章第七章Gene ManipulatingGene Manipulating2022年年2月月11日日21時時59分分1PCR Polymerase Chain Reaction2022年年2月月11日日21時時59分分2http:/ PCR(polymerase chain reaction)技術(shù)是技術(shù)是19851985年年由美國科學(xué)家由美國科學(xué)家Kary B Mullis發(fā)明的體外基因片段擴(kuò)發(fā)明的體外基因片段擴(kuò)增的方法。增的方法。一、一、PCR技術(shù)的產(chǎn)生技術(shù)的產(chǎn)生2022年年2月月11日日21時時59分分32022年年2月月11日日21時時59分分4二、二、PCRPCR
2、技術(shù)的基本原理技術(shù)的基本原理DNADNA模板變性模板變性 (denature)(denature)： 95 95左右高溫使模板左右高溫使模板DNADNA完全變性。完全變性。單鏈單鏈DNADNA模板與引物退火模板與引物退火 (annealing)(annealing)： 5555左右引物與模板形成復(fù)合物的幾左右引物與模板形成復(fù)合物的幾率率DNADNA分子自身的復(fù)性。分子自身的復(fù)性。引物的延伸引物的延伸 (extension)(extension)： 72 72左右耐熱左右耐熱DNADNA聚合酶在最適溫度下聚合酶在最適溫度下催化催化DNADNA合成反應(yīng)。合成反應(yīng)。2022年年2月月11日日21時時
3、59分分55 Primer 15 Primer 2Cycle 2Cycle 15 5 5 5 5 5 Template DNA5 5 5 5 5 5 5 5 PCRPCR技術(shù)的基本原理示意圖技術(shù)的基本原理示意圖TaqTaq酶酶TaqTaq酶酶2022年年2月月11日日21時時59分分6Cycle 35 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 2530 次循環(huán)后，次循環(huán)后， PCR PCR的擴(kuò)增倍的擴(kuò)增倍數(shù)為數(shù)為(1+x)(1+x)n n, x=75%, n, x=75%, n為循環(huán)數(shù)。為循環(huán)數(shù)。2022年年2月月11日日21時時59分分7DNA PolymerasedNTP
4、sPCR buffer, Mg2+PrimersTemplate DNA PCR PCR體系的體系的5 5種基本組成成分種基本組成成分2022年年2月月11日日21時時59分分8PCR反反應(yīng)應(yīng)循循環(huán)環(huán)變性變性9395C左右左右延伸延伸酶最適溫度酶最適溫度退火退火引物引物Tm-5C 經(jīng)過經(jīng)過3030個左右的循環(huán)后，個左右的循環(huán)后，模板模板DNA的的含量可以擴(kuò)大含量可以擴(kuò)大100萬倍以上。萬倍以上。2022年年2月月11日日21時時59分分9思考題思考題 1 PCRPCR技術(shù)的主要特點(diǎn)技術(shù)的主要特點(diǎn)1.特異性強(qiáng)特異性強(qiáng) 2.靈敏度高靈敏度高 3.簡便快速簡便快速 4.對標(biāo)本的純度要求低對標(biāo)本的純度
5、要求低 2022年年2月月11日日21時時59分分10u衡量衡量PCR好壞的參數(shù)：好壞的參數(shù)：特異性特異性Specificity:最好最好只有目的只有目的DNA帶。帶。真實(shí)性真實(shí)性Fidelity:DNA序序列正確。列正確。產(chǎn)量產(chǎn)量Q Quantity:DNA帶帶明亮。明亮。2022年年2月月11日日21時時59分分11思考題思考題 2 利用利用特異性引物特異性引物以以cDNAcDNA或基因組或基因組DNADNA為模為模 板獲得已知目的基因片段。板獲得已知目的基因片段。 利用利用簡并引物簡并引物從從cDNAcDNA文庫或基因組文庫中文庫或基因組文庫中 獲得具有一定同源性的基因片段。獲得具有一定
6、同源性的基因片段。 利用利用隨機(jī)引物隨機(jī)引物從從cDNAcDNA文庫或基因組文庫中文庫或基因組文庫中 隨機(jī)克隆基因。隨機(jī)克隆基因。u 用不同引物進(jìn)行用不同引物進(jìn)行PCRPCR獲取目的基因：獲取目的基因：（一）目的基因的克?。ㄒ唬┠康幕虻目寺?022年年2月月11日日21時時59分分12(reverse transcription PCR,RT-PCR)PCR 特點(diǎn)：特點(diǎn)：敏感度高、特異性強(qiáng)、省時等。敏感度高、特異性強(qiáng)、省時等。 RT-PCR是從組織細(xì)胞中獲得目的基因、對已知是從組織細(xì)胞中獲得目的基因、對已知 序列序列RNA進(jìn)行定性及半定量分析最的有效方法。進(jìn)行定性及半定量分析最的有效方法?？?/p>
7、總RNA( (或或mRNA) ) ss-cDNAds-cDNAPCR擴(kuò)增擴(kuò)增2022年年2月月11日日21時時59分分13u 獲取目的基因的特殊獲取目的基因的特殊PCRPCR技術(shù)：技術(shù)：RT-PCR原理原理AAnATTnT 55mRNA反轉(zhuǎn)錄酶mRNAcDNA3TTnTAAnA核糖核酸酶HTTnT3DNA poly IcDNA核酸酶S1雙鏈雙鏈cDNAcDNA35 35 5加熱變性加入特異性引物DNA聚合酶PCR大量的產(chǎn)物大量的產(chǎn)物2022年年2月月11日日21時時59分分14-actin 433bp HIF-1 359bp300 bp500 bp400 bp300bp500bp400bp20
8、0bp-actin 433bpVEGF 238bpRT-PCR的結(jié)果舉例的結(jié)果舉例2022年年2月月11日日21時時59分分15限制酶切位點(diǎn)限制酶切位點(diǎn)限制酶消化限制酶消化 cos LR coscos L左臂左臂R cos右臂右臂限制酶部分消化限制酶部分消化 外源外源DNA與載體與載體DNA混合混合 連接反應(yīng)連接反應(yīng) 體外包裝體外包裝 感染大腸桿菌感染大腸桿菌 7 Kb DNA 片段片段 cos LR cos7 Kb 外源外源 cDNA 片段片段 cDNA文庫文庫c DNA 片段片段 2/11/2022 9:59 PM16重組噬菌體重組噬菌體錨定錨定PCRPCR 先合成第一鏈先合成第一鏈cDN
9、AcDNA后后, ,添加一同聚物尾添加一同聚物尾(polydG),(polydG),與帶與帶有有polydC polydC 限制性內(nèi)切位點(diǎn)的限制性內(nèi)切位點(diǎn)的33錨定引物一起擴(kuò)增。錨定引物一起擴(kuò)增。2022年年2月月11日日21時時59分分17原理：原理：設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)“內(nèi)、外內(nèi)、外” ” 兩對引物：兩對引物：-PCR（nested-PCR） 先用外引物進(jìn)行先用外引物進(jìn)行PCR反應(yīng)，從反應(yīng)，從模板上模板上擴(kuò)增出擴(kuò)增出含有內(nèi)引物擴(kuò)增的靶序列的較長產(chǎn)物，并以此作含有內(nèi)引物擴(kuò)增的靶序列的較長產(chǎn)物，并以此作為模板用內(nèi)引物進(jìn)行第二次為模板用內(nèi)引物進(jìn)行第二次PCR反應(yīng)，擴(kuò)增出內(nèi)反應(yīng)，擴(kuò)增出內(nèi)側(cè)的較短靶序列。側(cè)的較
10、短靶序列。 外引物外引物對應(yīng)的序列在模板的外側(cè)；對應(yīng)的序列在模板的外側(cè)； 內(nèi)引物內(nèi)引物對應(yīng)的序列在外引物的內(nèi)側(cè)。對應(yīng)的序列在外引物的內(nèi)側(cè)。2022年年2月月11日日21時時59分分18第第1輪輪PCR：1520個循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)增。個循環(huán)的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)增。第第2輪輪PCR：將第：將第1輪輪PCR擴(kuò)增產(chǎn)物稀釋擴(kuò)增產(chǎn)物稀釋1001000倍，倍， 作為模板進(jìn)行第作為模板進(jìn)行第2輪輪PCR ，擴(kuò)增，擴(kuò)增1520個循環(huán)。個循環(huán)。2022年年2月月11日日21時時59分分19 降低了多個靶位點(diǎn)擴(kuò)增的可能性，因與降低了多個靶位點(diǎn)擴(kuò)增的可能性，因與2套引物都互補(bǔ)的靶序列很少。如用相同引物對套引物都互補(bǔ)的靶序列很少。如用
11、相同引物對作總數(shù)相同的循環(huán)，會擴(kuò)增非特異性靶點(diǎn)。作總數(shù)相同的循環(huán)，會擴(kuò)增非特異性靶點(diǎn)。 可增加有限量靶序列可增加有限量靶序列( (如稀有如稀有mRNA)mRNA)的靈的靈敏度，并且提高了困難敏度，并且提高了困難PCR(PCR(如如5 RACE)5 RACE)的特的特異性。異性。 用外、內(nèi)用外、內(nèi)2 2對引物擴(kuò)增，可大大提高擴(kuò)增的對引物擴(kuò)增，可大大提高擴(kuò)增的靈敏度和特異性。靈敏度和特異性。2022年年2月月11日日21時時59分分202022年年2月月11日日21時時59分分213-RACE2022年年2月月11日日21時時59分分225-RACE5-capAAAAAAAAAA3mRNAGSP1
12、1.逆轉(zhuǎn)錄逆轉(zhuǎn)錄去除RNA和GSP12.末端轉(zhuǎn)移酶末端轉(zhuǎn)移酶3CCCCC3CCCCC3.退火，退火，PCRGSP25GACTCGAGTCGACATCGAGGGGG-3Xho l Sal I ClaI3CCCCC5GACTCGAGTCGACATCGAGGGGGXho l Sal I ClaI3CCCCCGSP25GACTCGAGTCGACATCGAGGGGGXho l Sal I ClaI3. PCR用限制性內(nèi)切酶切割克隆即獲得用限制性內(nèi)切酶切割克隆即獲得5末端片段末端片段2022年年2月月11日日21時時59分分232022年年2月月11日日21時時59分分24反向反向PCR (reverse
13、 PCR) PCR (reverse PCR) 用反向的互補(bǔ)引物來擴(kuò)增兩引物以外的用反向的互補(bǔ)引物來擴(kuò)增兩引物以外的DNADNA片段對片段對某個已知某個已知DNADNA片段兩側(cè)的未知序列進(jìn)行擴(kuò)增。片段兩側(cè)的未知序列進(jìn)行擴(kuò)增。2022年年2月月11日日21時時59分分25電泳電泳負(fù)極負(fù)極正極正極 測序反應(yīng)測序反應(yīng) GATC*2，3雙脫氧核苷酸雙脫氧核苷酸*用用4種不同熒光標(biāo)記種不同熒光標(biāo)記 DNADNA樣品樣品 引物、引物、DNADNA聚合酶、聚合酶、dNTPdNTPddGddAddTddC5 3 AACGTGGACddTCCGATTT TTGCACCTGAGGCTAAAAAC GTGGACTA
14、ACGTGGAddCAACGTGGddAddAAddAAAddCAACGddTAACddGAACGTddGAACGTGddGu 末端合成終止法測定末端合成終止法測定DNADNA序列的原理序列的原理DNA自動測序結(jié)果自動測序結(jié)果2022年年2月月11日日21時時59分分27The Nobel Prize in Chemistry 1980for his fundamental studies of the biochemistry of nucleic acids, with particular regard to recombinant-DNAfor their contributions
15、concerning the determination of base sequences in nucleic acidsPaul Berg1/2 of the prizeStanford University Stanford, CA, USA1926 - Walter Gilbert Frederick Sanger1/4 of the prize 1/4 of the prize Harvard University, Biological Laboratories Cambridge, MA, USAMRC Laboratory of Molecular Biology Cambr
16、idge, United Kingdom1932 - 1918 - 2022年年2月月11日日21時時59分分28（二）基因的體外突變（二）基因的體外突變 利用利用PCR技術(shù)可以隨意設(shè)計(jì)引物在體外技術(shù)可以隨意設(shè)計(jì)引物在體外進(jìn)行基因的嵌和、缺失、點(diǎn)突變等改造。進(jìn)行基因的嵌和、缺失、點(diǎn)突變等改造。 利用利用PCR技術(shù)構(gòu)建重組體和突變體的方技術(shù)構(gòu)建重組體和突變體的方法稱為法稱為重組重組PCR( (recombinant PCR) )。 特點(diǎn)是簡單、省時；利用兩對引物很容特點(diǎn)是簡單、省時；利用兩對引物很容易的在易的在DNA片段的任何位置進(jìn)行點(diǎn)突變。片段的任何位置進(jìn)行點(diǎn)突變。2022年年2月月11日日2
17、1時時59分分291. 隨機(jī)突變：隨機(jī)突變：應(yīng)用：應(yīng)用：策略：易錯策略：易錯PCR（error-prone PCR）。）。 利用利用Taq DNATaq DNA聚合酶等沒有聚合酶等沒有3535校校對功能的特性，在對功能的特性，在PCRPCR擴(kuò)增反應(yīng)中可能摻入擴(kuò)增反應(yīng)中可能摻入錯誤的核苷酸，產(chǎn)生隨機(jī)錯誤的擴(kuò)增產(chǎn)物。錯誤的核苷酸，產(chǎn)生隨機(jī)錯誤的擴(kuò)增產(chǎn)物。 加入加入ITPITP并限制某一種核苷酸用量，從并限制某一種核苷酸用量，從而促進(jìn)而促進(jìn)DNADNA聚合酶選擇其它聚合酶選擇其它3 3種核苷酸或種核苷酸或ITPITP，導(dǎo)致產(chǎn)物發(fā)生突變。導(dǎo)致產(chǎn)物發(fā)生突變。構(gòu)建突變體文庫，繼而可從中篩選出具有特構(gòu)建突變
18、體文庫，繼而可從中篩選出具有特殊性質(zhì)的突變個體殊性質(zhì)的突變個體2022年年2月月11日日21時時59分分302.2.定點(diǎn)點(diǎn)突變定點(diǎn)點(diǎn)突變(1) 5(1) 5端引入點(diǎn)突變：端引入點(diǎn)突變：(2) (2) 序列中的點(diǎn)突變：序列中的點(diǎn)突變： 通過修飾上游引物的通過修飾上游引物的55端的堿基序列，端的堿基序列，可引入標(biāo)記的堿基、限制性酶切位點(diǎn)、啟可引入標(biāo)記的堿基、限制性酶切位點(diǎn)、啟動子序列等。動子序列等。 采用重疊延伸采用重疊延伸PCR(Overlap Extension PCR(Overlap Extension PCRPCR，OE PCROE PCR。2022年年2月月11日日21時時59分分31P
19、CR 用酶用酶A A和和B B消化、克隆，將突變位點(diǎn)引入消化、克隆，將突變位點(diǎn)引入PCRPCR重組體。重組體。(1) 末端引入點(diǎn)突變末端引入點(diǎn)突變ABP2P1AB2022年年2月月11日日21時時59分分32EcoRIHindIIIIsolate products, mixAmplifydigest, subclone sequencePvuII(2) (2) 序列中的點(diǎn)突變：序列中的點(diǎn)突變：2022年年2月月11日日21時時59分分33例子：例子：S.pn的的ply146aa缺失的突變序列構(gòu)建缺失的突變序列構(gòu)建肺炎鏈球菌肺炎鏈球菌S.Pn的的ply為一細(xì)胞毒性分子，其為一細(xì)胞毒性分子，其14
20、6位位aa缺失后毒性大大減弱。構(gòu)建突變體作為疫苗：缺失后毒性大大減弱。構(gòu)建突變體作為疫苗：首先設(shè)計(jì)首先設(shè)計(jì)4 4個引物：個引物：(M1(M1和和M2M2完全重疊完全重疊) )P1: 5-P1: 5-CGGGATCCCGGGATCCATGGCAAATAAAGCAGTAAATG-3ATGGCAAATAAAGCAGTAAATG-3 BamH IBamH IP2: 5-P2: 5-CCGCTCGACCGCTCGAGCAAGCATTCTCCTCTCCTAGTC-3GCAAGCATTCTCCTCTCCTAGTC-3 Xho I Xho IM1: 5-GGTCAATAATGTCCCA-AGAATGCAGTA
21、TG-3M1: 5-GGTCAATAATGTCCCA-AGAATGCAGTATG-3M2: 5-CATACTGCATTCT-TGGGACATTATTGACC-3 M2: 5-CATACTGCATTCT-TGGGACATTATTGACC-3 2022年年2月月11日日21時時59分分34突變位點(diǎn)突變位點(diǎn)M2M2M1M1P2P2P1P1555555333355為酶切位點(diǎn)序列為酶切位點(diǎn)序列1.1.以基因組以基因組DNADNA為模板，以為模板，以P1P1和和M1M1為引物擴(kuò)增出為引物擴(kuò)增出plyply上游片斷，以上游片斷，以P2P2和和M2M2為引物擴(kuò)增出為引物擴(kuò)增出plyply下游片斷；下游片斷；2
22、.2.以上下游片斷為模板，以以上下游片斷為模板，以P1P1和和P2P2為引物擴(kuò)出全長；為引物擴(kuò)出全長；3.3.酶切后克隆到質(zhì)粒中保存。酶切后克隆到質(zhì)粒中保存。2022年年2月月11日日21時時59分分35ABP1P2P3P4PCRABPCRAB3.3.引入大片段缺失引入大片段缺失2022年年2月月11日日21時時59分分364.4.多位點(diǎn)突變多位點(diǎn)突變策略：多次重疊策略：多次重疊PCRPCR關(guān)鍵：重疊引物設(shè)計(jì)關(guān)鍵：重疊引物設(shè)計(jì)( (每對均需部分重疊，方向相反每對均需部分重疊，方向相反) )。2022年年2月月11日日21時時59分分37基基本本操操作作2022年年2月月11日日21時時59分分
23、38（三）（三）DNADNA的微量分析的微量分析 PCR PCR技術(shù)敏感度很高，理論上只要存在技術(shù)敏感度很高，理論上只要存在1 1分子的模板，就可以獲得目的片段，是分子的模板，就可以獲得目的片段，是DNADNA微微量分析的最好方法。量分析的最好方法。 實(shí)際工作中，實(shí)際工作中，1滴血液、滴血液、1根毛發(fā)或根毛發(fā)或1個細(xì)個細(xì)胞已足以滿足胞已足以滿足PCR的檢測需要。的檢測需要。2022年年2月月11日日21時時59分分39（四）（四）mRNAmRNA的含量分析的含量分析 用于用于RNA檢測的常用字方法有原位雜交、點(diǎn)雜檢測的常用字方法有原位雜交、點(diǎn)雜交、交、Northern印跡雜交及核酸酶保護(hù)試驗(yàn)等
24、，都難印跡雜交及核酸酶保護(hù)試驗(yàn)等，都難以檢測低豐度的以檢測低豐度的mRNA，且操作繁瑣。，且操作繁瑣。 在敏感性方面，在敏感性方面，RT- PCR用于用于mRNA定量分析定量分析要遠(yuǎn)高于上述傳統(tǒng)方法。要遠(yuǎn)高于上述傳統(tǒng)方法。RT-PCRRT-PCR用于用于mRNAmRNA定量分析面臨的問題：定量分析面臨的問題： 在第一步合成在第一步合成cDNA的反應(yīng)中會造成一些誤差，的反應(yīng)中會造成一些誤差，但是更重要和顯著的誤差是由但是更重要和顯著的誤差是由PCR反應(yīng)本身造成。反應(yīng)本身造成。2022年年2月月11日日21時時59分分40u用于定量用于定量PCRPCR分析的兩種技術(shù)：分析的兩種技術(shù)：競爭性定量競爭
25、性定量PCRPCR： 在反應(yīng)前加入外源標(biāo)準(zhǔn)品在反應(yīng)前加入外源標(biāo)準(zhǔn)品RNA作為內(nèi)參照；須使作為內(nèi)參照；須使用與樣品用與樣品RNA同樣的引物識別序列，但產(chǎn)物的大小不同樣的引物識別序列，但產(chǎn)物的大小不同，以在電泳時區(qū)別開。同，以在電泳時區(qū)別開。 屬反應(yīng)終點(diǎn)分析方法，需用系列稀釋標(biāo)準(zhǔn)屬反應(yīng)終點(diǎn)分析方法，需用系列稀釋標(biāo)準(zhǔn)RNA做做成標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品成標(biāo)準(zhǔn)曲線，樣品RNA的含量應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)。的含量應(yīng)在標(biāo)準(zhǔn)曲線范圍內(nèi)。實(shí)時實(shí)時PCR(real time PCR)PCR(real time PCR)： 是近年發(fā)展起來的一種是近年發(fā)展起來的一種RNA微量分析技術(shù)；精確微量分析技術(shù)；精確度高，結(jié)果明確，操作容
26、易，能進(jìn)行高通量檢測。度高，結(jié)果明確，操作容易，能進(jìn)行高通量檢測。 2022年年2月月11日日21時時59分分41u實(shí)時實(shí)時PCRPCR的基本原理的基本原理 在反應(yīng)中引入了熒光標(biāo)記分子，在反應(yīng)過程中在反應(yīng)中引入了熒光標(biāo)記分子，在反應(yīng)過程中對反應(yīng)過程中每一時刻的產(chǎn)物量進(jìn)行實(shí)時分析。對反應(yīng)過程中每一時刻的產(chǎn)物量進(jìn)行實(shí)時分析。 不同公司的儀器和反應(yīng)系統(tǒng)所用的熒光報告系不同公司的儀器和反應(yīng)系統(tǒng)所用的熒光報告系統(tǒng)不同：統(tǒng)不同：Molecular Probe 公司的公司的SYBR Green 系統(tǒng)系統(tǒng)Perkin-Elmer/ABD公司的公司的TaqMan系統(tǒng)系統(tǒng)Invitrogen公司的公司的Molec
27、ular Beacons系統(tǒng)系統(tǒng)2022年年2月月11日日21時時59分分42 PCR擴(kuò) 增 時 ，擴(kuò) 增 時 ，TaqTaq酶的酶的5- 35- 3外外切酶活性切酶活性將探針酶切將探針酶切降解，使探針上的降解，使探針上的熒熒光基團(tuán)光基團(tuán)和和淬滅基團(tuán)淬滅基團(tuán)分分離，使離，使熒光基團(tuán)在激熒光基團(tuán)在激發(fā)光作用下發(fā)出發(fā)光作用下發(fā)出熒光；熒光； 每擴(kuò)增一條每擴(kuò)增一條DNA鏈就有一個熒光分子鏈就有一個熒光分子形成，實(shí)現(xiàn)了熒光信形成，實(shí)現(xiàn)了熒光信號的累積與號的累積與PCR產(chǎn)物產(chǎn)物形成完全同步。形成完全同步。2022年年2月月11日日21時時59分分43思考題思考題 31.1.實(shí)時熒光實(shí)時熒光PCRTaqM
28、an技術(shù)技術(shù)RQ5353ExcitationRQQRQRExcitation實(shí)時熒光實(shí)時熒光PCRPCRTaqMan技術(shù)技術(shù)2022年年2月月11日日21時時59分分44TaqManTaqMan技術(shù)技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：雜交效率高雜交效率高缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：(2) (2) 探針的水解依賴于探針的水解依賴于TaqTaq的酶外切活性，的酶外切活性， 故受酶性能和試劑質(zhì)量影響；故受酶性能和試劑質(zhì)量影響；(3) (3) 檢測點(diǎn)突變的能力相對不足。檢測點(diǎn)突變的能力相對不足。(1) (1) 淬滅難以徹底，本底較高；淬滅難以徹底，本底較高；2022年年2月月11日日21時時59分分45RQExcit
29、ationRQQRExcitationEmission2.2.實(shí)時熒光實(shí)時熒光PCRPCR分子信標(biāo)分子信標(biāo)技術(shù)技術(shù)2022年年2月月11日日21時時59分分46分子信標(biāo)分子信標(biāo)技術(shù)技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：熒光本底低。熒光本底低。熒光基團(tuán)和淬滅基團(tuán)極熒光基團(tuán)和淬滅基團(tuán)極端靠近；淬滅基團(tuán)為非熒光物質(zhì)，不端靠近；淬滅基團(tuán)為非熒光物質(zhì)，不存在對供體熒光測定的干擾，熒光淬存在對供體熒光測定的干擾，熒光淬滅徹底。滅徹底。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：設(shè)計(jì)時需要同時考慮探針和臂的熔點(diǎn)，設(shè)計(jì)時需要同時考慮探針和臂的熔點(diǎn)，增加了難度。增加了難度。2022年年2月月11日日21時時59分分47SYBR Green IS
30、YBR Green I是一種只與雙鏈?zhǔn)且环N只與雙鏈DNADNA小小溝結(jié)合的染料，當(dāng)它與溝結(jié)合的染料，當(dāng)它與DNADNA雙鏈結(jié)合時，發(fā)雙鏈結(jié)合時，發(fā)出熒光；從出熒光；從DNADNA雙鏈上釋放出來時，熒光信雙鏈上釋放出來時，熒光信號急劇減弱。號急劇減弱。 因此，在一個體系內(nèi)，其信號強(qiáng)度代因此，在一個體系內(nèi)，其信號強(qiáng)度代表了雙鏈表了雙鏈DNADNA的量。的量。3.3.實(shí)時熒光實(shí)時熒光PCRPCRSYBR Green I SYBR Green I 技術(shù)技術(shù)2022年年2月月11日日21時時59分分48SYBRSYBR GreenGreen I I熒光染料的作用原理熒光染料的作用原理 2022年年2月月
31、11日日21時時59分分49SYBR Green I SYBR Green I 技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)技術(shù)的優(yōu)、缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)簡單、方便，而且可適用于任技術(shù)簡單、方便，而且可適用于任何何PCRPCR反應(yīng)；反應(yīng)；缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：非特異性結(jié)合。非特異性結(jié)合。 SYBR Green I 也可也可與非特異性的雙鏈結(jié)合如引物二聚體，與非特異性的雙鏈結(jié)合如引物二聚體，非特異性非特異性PCRPCR擴(kuò)增產(chǎn)物等擴(kuò)增產(chǎn)物等2022年年2月月11日日21時時59分分50熒光曲線 隨著隨著PCRPCR反應(yīng)的進(jìn)行，擴(kuò)增產(chǎn)物不斷累積，熒反應(yīng)的進(jìn)行，擴(kuò)增產(chǎn)物不斷累積，熒光信號強(qiáng)度不斷增加。每經(jīng)過一個循環(huán)，收集一次光信號強(qiáng)度不斷增
32、加。每經(jīng)過一個循環(huán)，收集一次熒光強(qiáng)度信號，得到一條熒光擴(kuò)增曲線圖熒光強(qiáng)度信號，得到一條熒光擴(kuò)增曲線圖4.4.實(shí)時定量實(shí)時定量PCRPCR的定量原理的定量原理2022年年2月月11日日21時時59分分51熒光閾值熒光閾值 在熒光擴(kuò)增曲線指數(shù)增長期設(shè)定一個熒光強(qiáng)在熒光擴(kuò)增曲線指數(shù)增長期設(shè)定一個熒光強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)度標(biāo)準(zhǔn)( (即即PCRPCR擴(kuò)增產(chǎn)物量的標(biāo)準(zhǔn)擴(kuò)增產(chǎn)物量的標(biāo)準(zhǔn)) )。閾值線閾值線u實(shí)時定量實(shí)時定量PCRPCR的兩個重要概念的兩個重要概念2022年年2月月11日日21時時59分分52 CtCt值的概念值的概念 Ct Ct值的定義是值的定義是PCRPCR擴(kuò)增過程中，擴(kuò)增產(chǎn)物擴(kuò)增過程中，擴(kuò)增產(chǎn)物(
33、(熒光熒光信號信號) )到達(dá)閾值時所經(jīng)過的擴(kuò)增循環(huán)次數(shù)。到達(dá)閾值時所經(jīng)過的擴(kuò)增循環(huán)次數(shù)。C(t) 值值C(t) 值值18.12 +/0.04-閾值線閾值線2022年年2月月11日日21時時59分分53模板起始濃度越高，模板起始濃度越高，Ct值越小值越小CtCt值與模板起始濃度的關(guān)系值與模板起始濃度的關(guān)系哪個樣品濃度高？哪個樣品濃度高？2022年年2月月11日日21時時59分分54CtCt值的重現(xiàn)性極好值的重現(xiàn)性極好為什么用為什么用Ct值而不用終點(diǎn)相對熒光強(qiáng)度定量？值而不用終點(diǎn)相對熒光強(qiáng)度定量？2022年年2月月11日日21時時59分分55閾值的選擇閾值的選擇 熒光閾值是在熒光擴(kuò)增曲線上人為設(shè)定
34、的熒光閾值是在熒光擴(kuò)增曲線上人為設(shè)定的一個值，它可設(shè)定在指數(shù)擴(kuò)增階段任意位置一個值，它可設(shè)定在指數(shù)擴(kuò)增階段任意位置上；上； 缺省設(shè)置一般是缺省設(shè)置一般是3-153-15個循環(huán)的熒光信號的個循環(huán)的熒光信號的標(biāo)準(zhǔn)偏差的標(biāo)準(zhǔn)偏差的1010倍。倍。 但實(shí)際應(yīng)用時要結(jié)合擴(kuò)增效率、線形回歸但實(shí)際應(yīng)用時要結(jié)合擴(kuò)增效率、線形回歸系數(shù)等參數(shù)來綜合考慮系數(shù)等參數(shù)來綜合考慮 2022年年2月月11日日21時時59分分56熒光強(qiáng)度循環(huán)數(shù)曲線熒光強(qiáng)度循環(huán)數(shù)曲線 初始模板量對數(shù)初始模板量對數(shù)C(T)循循環(huán)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線環(huán)數(shù)標(biāo)準(zhǔn)曲線.未知未知10410310610510210 定量原理：定量原理：利用已知起始拷貝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品作
35、出標(biāo)利用已知起始拷貝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)樣品作出標(biāo)準(zhǔn)曲線準(zhǔn)曲線, ,通過未知樣品的通過未知樣品的CtCt值值, ,從標(biāo)準(zhǔn)曲線上計(jì)算出該從標(biāo)準(zhǔn)曲線上計(jì)算出該樣品的起始濃度。樣品的起始濃度。2022年年2月月11日日21時時59分分57unknown104103Unknown contains 3108 copies 首先確定未知樣品的首先確定未知樣品的 C(t)C(t)值，借助標(biāo)準(zhǔn)曲線由未值，借助標(biāo)準(zhǔn)曲線由未知樣品的知樣品的C(t)C(t)值反推出其初始量值反推出其初始量得到未知樣品初始得到未知樣品初始量絕對值。量絕對值。2022年年2月月11日日21時時59分分582022年年2月月11日日21時時59分分59 2. 2.衡量衡量PCRPCR好壞的參數(shù)好壞的參數(shù)主要有哪些？一般來說主要有哪些？一般來說好的結(jié)果如何體現(xiàn)？好的結(jié)果如何體現(xiàn)？思考題：思考題： 3. 3. 以以TaqMan技術(shù)技術(shù)為例，簡述為例，簡述實(shí)時熒光實(shí)時熒光PCRPCR的的原理。原理。 1.PCR 1.PCR過程中的過程中的DNADNA模板變性、模板與引物退模板變性、模板與引物退火、引物延伸火、引物延伸3 3步的步的溫度設(shè)置溫度設(shè)置一般大致是多少？要一般大致是多少？要考慮的主要因素是什么？考慮的主要因素是什么？
醫(yī)學(xué)分子生物學(xué)原理：第7章 第2節(jié) PCR技術(shù) 第3節(jié) 序列分析
