PCR基因擴增儀是分子生物學實驗中用于體外擴增特定DNA片段的核心設備。其操作需嚴格規范以保證結果的準確性和重復性。PCR實驗的核心是通過溫度循環(變性、退火、延伸)實現DNA的指數級擴增,具體步驟可分為實驗前準備、上機運行和結果分析三部分。
1.實驗前準備
-模板DNA提取與定量:
從樣本(如細胞、組織、血液等)中提取基因組DNA或RNA(若為RT-PCR需先反轉錄為cDNA)。提取后通過分光光度計(A260/A280比值)或熒光定量法(如Qubit)檢測DNA濃度與純度,確保模板質量(無降解、無抑制物)。
-引物設計合成:
根據目標基因序列設計特異性引物(長度18-25bp,GC含量40-60,避免二級結構),并通過BLAST驗證特異性。引物需用無菌TE緩沖液溶解至工作濃度(通常10μM/L)。
-加樣與防污染:
將反應液分裝至PCR管(或八連排管),蓋緊管蓋(避免蒸發)。操作需在生物安全柜或超凈臺中進行,使用帶濾芯槍頭,防止氣溶膠污染(尤其是陽性對照或高拷貝模板)。
2.上機運行程序
根據擴增目標(片段長度、引物特性)設置溫度循環參數,典型程序如下:
-預變性:94-98℃(常用95℃),2-5分鐘(使DNA解鏈,激活熱啟動酶)。
-循環階段(25-40次):
-變性:94-98℃,15-30秒(破壞雙鏈DNA);
-退火:50-65℃(根據引物Tm值計算,通常Tm-5℃),15-30秒(引物結合模板);
-延伸:72℃,時間按片段長度調整(1kb/分鐘,不超過5分鐘)。
-終延伸:72℃,5-10分鐘(確保所有片段延伸)。
-保存:4℃(短期保存)或終止程序(長期保存)。
3.結果分析
-電泳檢測:取5-10μL擴增產物,用1-2瓊脂糖凝膠電泳(電壓100-150V,20-30分鐘),紫外燈下觀察目標條帶(與Marker對比判斷大小)。
-實時熒光定量PCR(qPCR):若使用熒光染料(如SYBRGreen)或探針(如TaqMan),可通過儀器自帶軟件分析擴增曲線、熔解曲線(驗證特異性)及Ct值(定量模板初始濃度)。
PCR基因擴增儀的優點:
1.高效性:傳統方法數天的工作可在幾小時內完成,提升研究效率。
2.高靈敏度:能將極微量DNA(如單個拷貝)擴增至可檢測水平,適用于痕量樣本分析。
3.強特異性:通過引物設計準確靶向目標序列,減少非特異性擴增。
4.操作簡便:自動化程序控制取代復雜手工操作,降低技術門檻。
5.應用廣泛:從基礎科研到臨床診斷(如傳染病檢測)、法醫學鑒定等領域均有重要價值。
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