PCR原理动画示意
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PCR的基本原理和应用 PPT课件
PCR 的 基 本 原 理 和 应 用
聚合酶链式反应（PCR Polymerase Chain Reaction）
一种人工在体外进行快速DNA片断扩增的方法。
PCR技术基本原理
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： 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； 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； 引物的延伸：DNA模板--引物结合 物在TaqDNA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。到达平台期 (Plateau)所需循环次数取决于样品中模板的拷贝。
分子克隆(clone,cloned,cloning) 在生物体外用重组技术将特定基因插入载体分子中.将DNA片段(或基因)与载体 DNA分子共价连接，然后引入寄主细胞，再筛选获得重组的克隆，按克隆的目 的可分为DNA和cDNA克隆两类。
Cloning vectors (克隆载体):在基因工程重组DNA技
育，形成DNA-蛋白质复合物，电泳后用放射性自显影技 术可以确定DNA条带的位置，从而确定它与蛋白质是否 结合。
A DNA bound with more than one protein to form a larger complex.
聚合酶链式反应（PCR Polymerase Chain Reaction）
一种人工在体外进行快速DNA片断扩增的方法。
PCR技术基本原理
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： 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； 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； 引物的延伸：DNA模板--引物结合 物在TaqDNA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。到达平台期 (Plateau)所需循环次数取决于样品中模板的拷贝。
分子克隆(clone,cloned,cloning) 在生物体外用重组技术将特定基因插入载体分子中.将DNA片段(或基因)与载体 DNA分子共价连接，然后引入寄主细胞，再筛选获得重组的克隆，按克隆的目 的可分为DNA和cDNA克隆两类。
Cloning vectors (克隆载体):在基因工程重组DNA技
育，形成DNA-蛋白质复合物，电泳后用放射性自显影技 术可以确定DNA条带的位置，从而确定它与蛋白质是否 结合。
A DNA bound with more than one protein to form a larger complex.
PCR的原理和操作过程ppt课件
PPCCRR反过应程条件95℃
PCR的特点
1
2
3
高温变性 低温退火 适温延伸
94
温
度 72
（℃）
55
22
DNA 2
形 成
条变
子链延伸
单性
DNA加倍
链
DNA单链
与引物复性
DNA双螺旋
重复1~3步 25~30轮
目的DNA片段 扩增100万倍以上
1第一轮2 扩增3
4
5
时间（min）
ppt精选
6
退 火 PCR的基本原理
3扩增 在PCR仪上设置PCR反应参数（具体数据根
据引物和扩增片段的大小而定）：94℃下加热4分钟左右 ；依次94℃变性1分钟，45℃退火1分钟，72℃延伸2分钟 ，循环32次左右；72℃下保温7分钟，使反应产物扩增充 分
4PCR扩增产物分析 PCR产物是否为特异性扩增，
其结果是否可靠，必须对其进行严格的分析与鉴定，才能 得出正确的结论。ＰＣＲ产物的分析，可依据研究对象和 目的不同而采用不同的分析方法
PCR过程 PCR的特点
第4轮扩增
ppt精选
12
PCR的特点
PCR 的特点
• 灵敏度高
1. 皮克(pg=10-12)量级扩增到微克(ug=10-6)水平
2. 能从100万个细胞中检出一个靶细胞
3. 病毒检测的灵敏度可达3个RFU 4. 细菌检测的最小检出率为3个细菌
1. 简便、快速
1. 一次性加好反应液，2～4 小时完成扩增 2. 扩增产物一般用电泳分析
2. 对标本的纯度要求低
1. 血液、体腔液、洗嗽液、毛发、细胞、活组 织等组织的粗提DNA
ppt精选
pcr原理动画演示
pcr原理动画演示PCR（Polymerase Chain Reaction）是一种常用的遗传学技术，用于扩增（amplify）DNA的特定片段。
PCR的原理相对复杂，但通过动画演示可以更直观地理解PCR的过程和原理。
首先，我们来看PCR的步骤。
PCR通常包括三个主要的温度循环：变性（denaturation）、退火（annealing）和延伸（extension）。
接下来，我们将通过动画为您展示每个步骤的详细过程。
第一步：变性在此步骤中，PCR反应混合物中的DNA双链被加热至高温，一般在94至98°C之间。
这个高温会断裂DNA双链，使其变为两个单链DNA。
动画展示：我们可以看到，在高温下，DNA的双链会逐渐分离，形成两个单链的DNA。
这个过程被称为变性，由于DNA的融点会根据序列的碱基配对程度而变化，所以需要根据目标DNA片段的融点来确定变性温度。
第二步：退火在PCR反应中，我们需要引入引物（primers），它们是特异性序列的DNA片段，可与目标DNA序列的两端碱基配对。
退火步骤的设计温度通常在50至65°C之间，具体取决于引物的特异性与引物之间的相互作用。
动画展示：在这一步骤中，温度被降至适合引物与目标DNA序列结合的退火温度。
引物结合到目标DNA的两端，并形成引物-目标DNA的复合物。
第三步：延伸在PCR反应中，我们引入了DNA聚合酶（DNA polymerase），它能够读取引物与目标DNA序列结合的起始点，并沿着DNA模板链合成新的DNA链。
此过程在温度约为72°C时进行，这是DNA聚合酶的最适温度。
动画展示：在延伸步骤中，DNA聚合酶通过读取引物与目标DNA序列结合的位置，沿着DNA模板链合成新的DNA链。
这一步完成后，DNA中的目标序列将得到扩增。
通过多次循环这三个步骤（变性、退火和延伸），PCR反应可以产生大量的特定DNA片段。
每个循环都会产生两倍的目标DNA，因此，经过足够多的循环，我们可以从初始数量极少的DNA分子扩增到数量足够进行进一步分析的水平。
PCR技术的原理及其应用 ppt课件
③引物的延伸：在TaqDNA聚合酶的最适温度（72℃）下， 以dNTP为原料，按碱基配对与半保留复制原理，从引物的 5’→3’方向延伸，合成DNA新链。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。
2021/3/26
PCR技术的原理及其应用 ppt课件
2021/3/26
PCR技术的原理及其应用 ppt课件
7
模板：模板核酸的量与纯化程度，是PCR成败与否的关键 环节之一。传统的DNA纯化方法通常采用SDS和蛋白酶K 来消化处理标本。SDS的主要功能是： 溶解细胞膜上的 脂类与蛋白质，因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜，并解离 细胞中的核蛋白，SDS 还能与蛋白质结合而沉淀； 蛋白 酶K能水解消化蛋白质，特别是与DNA结合的组蛋白，再 用有机溶剂酚与氯仿抽提掉蛋白质和其它细胞组份，用
2021/3/26
PCR技术的原理及其应用 ppt课件
6
酶浓度：催化PCR反应约需酶量1ul(总反应体系为100ul时)， 浓度过高可引起非特异性扩增，浓度过低则合成产物量减少。
dNTP的质量与浓度：注意4种dNTP的浓度要相等(等摩尔配 制)。如其中任何一种浓度不同于其它几种时，就会引起错 配；浓度过低又会降低PCR产物的产量。dNTP能与Mg2+结 合，使游离的Mg2+浓度降低。
12
反向PCR的不足：
①需要从许多酶中选择限制酶，或者说必须选择一种 合适的酶进行酶切才能得到合理大小的DNA片段。这 种选择不能在非酶切位点切断靶DNA；
②大多数有核基因组含有大量中度和高度重复序列， 而在YAC或Cosmid中的未知功能序列中有时也会有这 些序列，这样，通过反向PCR得到的探针就有可能与多 个基因序列杂交。
2021/3/26
PCR技术的原理及其应用 ppt课件
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模板：模板核酸的量与纯化程度，是PCR成败与否的关键 环节之一。传统的DNA纯化方法通常采用SDS和蛋白酶K 来消化处理标本。SDS的主要功能是： 溶解细胞膜上的 脂类与蛋白质，因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜，并解离 细胞中的核蛋白，SDS 还能与蛋白质结合而沉淀； 蛋白 酶K能水解消化蛋白质，特别是与DNA结合的组蛋白，再 用有机溶剂酚与氯仿抽提掉蛋白质和其它细胞组份，用
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酶浓度：催化PCR反应约需酶量1ul(总反应体系为100ul时)， 浓度过高可引起非特异性扩增，浓度过低则合成产物量减少。
dNTP的质量与浓度：注意4种dNTP的浓度要相等(等摩尔配 制)。如其中任何一种浓度不同于其它几种时，就会引起错 配；浓度过低又会降低PCR产物的产量。dNTP能与Mg2+结 合，使游离的Mg2+浓度降低。
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反向PCR的不足：
①需要从许多酶中选择限制酶，或者说必须选择一种 合适的酶进行酶切才能得到合理大小的DNA片段。这 种选择不能在非酶切位点切断靶DNA；
②大多数有核基因组含有大量中度和高度重复序列， 而在YAC或Cosmid中的未知功能序列中有时也会有这 些序列，这样，通过反向PCR得到的探针就有可能与多 个基因序列杂交。
PCR原理 ppt课件
医学课件
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• 在脉冲电泳中，电场方向是周期变化的，头一 个脉冲电场方向与核酸的移动方向成45 ℃角， 下一个脉冲的电场方向与核酸移动方向在另一 侧成45 ℃角，由于加在琼脂糖凝胶电泳上的 电场方向、电流大小、以及作用时间都在交替 地变换着，这就使得DNA分子必须随时调整其 泳动的方向，来适应凝胶孔隙的无规则变化。 与分子量小的DNA分子相比，分子量大的 DNA分子需要较多的次数来更换其构型和方位， 使之能够按新的方向游动，所以迁移率就慢， 从而达到了分离大分子量DNA分子的目的。
（1min）
循环3
时间（min）
PCR反应的温度循环周期
PCR 反应的每一个温度循环周期都是由DNA变性、引
物退火和反应延伸三个步骤完成的。图中设定的反
应参数是94℃变性1min， 60 ℃退火1min， 72 ℃
延伸1.5min。如此周而复始，重复进行，直至扩增
产物的数量医满学课足件 实验需求为止。
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Reaction Condition for a Typical PCR Assay
Parameter Concentration
Template pH dNTPs Gelatin Primers Mg2+ oncentration Enzyme Total volume
10 attomoles(~1×106 molecules) 8.4（10mM Tris-Hcl） 200 μM(each one)
Thermus aquaticus strain YT1 94 kd 72--80℃
150 nucleotides/sec/molecule >50% at 95℃ for 40 min 1.1×10-4 substitutions per cycle
PCR技术原理简介 PPT
基本原理
变性(denaturation):通过加热使DNA双螺旋氢
键断裂，双链解离成单链DNA 模板
模板
基本原理
退火（annealing）:当温度降低时由于模板分子结
构较引物复杂得多，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
目的DNA片段 扩增100万倍以上
1
2
3
4
5
时间（min）
PCR流程
PCR完成后，取1-2ul性琼脂糖凝胶电泳检测，理想结果是 目的基因扩增条带单一，片段长度与预期相符合，条带清 晰。
2、在临床医学上的应用
①病原体诊断：利用PCR可以检测标本中的各种病毒、 细菌、真菌、支原体、螺旋体、寄生虫等病原体；标 本可以是组织、细胞、血液、排泄物等。
反应体系
引物设计的原则：
引物碱基：G+C含量以40-60%为宜，G+C太少扩增效果不 佳， G+C 过多易出现非特异条带。四种碱基分布最好 是随机的，不要有聚嘌呤或聚嘧啶的存在。 Tm值最好接近72℃：以使复性条件最佳。Tm一般低于有 效启动温度5~10℃，也可按公式Tm=4(G+C)+2(A+T)估计 Tm值。 碱基要随机分布，不要有聚嘌呤或聚嘧啶的存在，尤其 是3’端不应超过3个连续的G或C。 4. 引物自身不能有连续4个碱基互补，否则引物自身会折 叠成发夹结构影响引物本身复性。
10-25mmol/L
Tris-HCl
KCl 50mmol/L
1.5mmol/L
MgCl2
明胶或牛血清白蛋白
100ug/ml
Mg2+对PCR扩增的特异性和产量有显著的影响，在一般的 PCR反应中，各种NTP浓度为200umol/L时，Mg2+浓度为1.5～ 2.0 mmol/L为宜。Mg2+浓度过高反应特异性降低，出现非特 异扩增； 浓度过低会降低 Taq DNA聚合酶的活性，使反应