引物设计的原理与方法
引物设计原理及详细步骤
2、引物长度一般在15-30碱基之间。
引物长度(primer length)常用的是18-27bp,但不应大于38bp,因为过长会导致其延伸温度大于74℃,不适于Taq DNA 聚合酶进行反应。
3、引物GC含量在40%~60%之间,Tm值最好接近72℃。
GC含量(composition)过高或过低都不利于引发反应。
上下游引物的GC含量不能相差太大。
另外,上下游引物的Tm值(melting temperature)是寡核苷酸的解链温度,即在一定盐浓度条件下,50%寡核苷酸双链解链的温度。
有效启动温度,一般高于Tm 值5-10℃。
若按公式Tm=4(G+C+2(A+T)估计引物的Tm值,则有效引物的Tm为55-80℃,其Tm值最好接近72℃以使复性条件最佳。
4、引物3'端要避开密码子的第3位。
如扩增编码区域,引物3'端不要终止于密码子的第3位,因密码子的第3位易发生简并,会影响扩增的特异性与效率。
5、引物3'端不能选择A,最好选择T。
引物3'端错配时,不同碱基引发效率存在着很大的差异,当末位的碱基为A时,即使在错配的情况下,也能有引发链的合成,而当末位链为T时,错配的引发效率大大降低,G、C错配的引发效率介于A、T之间,所以3'端最好选择T。
6、碱基要随机分布。
引物序列在模板内应当没有相似性较高,尤其是3’端相似性较高的序列,否则容易导致错误引发(False priming)。
降低引物与模板相似性的一种方法是,引物中四种碱基的引物自身不应存在互补序列,否则引物自身会折叠成发夹结构(Hairpin)使引物本身复性。
这种二级结构会因空间位阻而影响引物与模板的复性结合。
引物自身不能有连续4个碱基的互补。
两引物之间也不应具有互补性,尤其应避免3'端的互补重叠以防止引物二聚体(Dimer 与Cross dimer)的形成。
引物之间不能有连续4个碱基的互补。
引物二聚体及发夹结构如果不可避免的话,应尽量使其△G值不要过高(应小于4.5kcal /mol)。
引物设计原理
引物设计原理引物设计原理是指利用一种叫做引物的化学物质来控制基因表达的原理。
引物是一种小分子化合物,它可以与DNA或RNA结合,以激活或阻止基因表达。
引物被用于多种应用,包括体外诊断、基因工程、生物技术和分子生物学等。
引物设计是基因工程中一个重要的步骤,它涉及到精心设计、合成和测试引物,以使其能够灵活地与待检测的目标片段结合,并发挥所需的功能。
引物设计的基本原理是:精心设计和合成一种特定的化合物,使其特异性地与感兴趣的目标片段结合,并发挥所需的功能。
引物的作用是将目标片段的复制过程定向激活或阻止,以便达到特定的研究目的。
精心设计引物的基本原理是合成一种适宜大小的化合物,使其能够与特定的目标片段特异性结合,从而激活或阻止特定的基因表达。
要做到这一点,需要考虑三个重要的指标:引物的长度、基序和热稳定性。
引物的长度是指引物的氨基酸数,也就是引物的序列长度。
一般来说,引物的长度应该在18-30个氨基酸之间,这样才能保证引物具有足够的灵敏度和特异性,从而达到最佳的表达效果。
引物的基序决定了它与目标片段的结合特异性。
引物的基序应该完全符合表达目标片段的基序,以确保引物能够特异性地与目标片段结合。
引物的热稳定性决定了它在高温环境中的稳定性,即它能够在高温环境中保持原来的结构和功能。
引物的热稳定性取决于其结构,如基序、碱基对等。
一般来说,引物的热稳定性越高,它在更高的温度下的稳定性就越好。
根据上述原理,引物设计的一般步骤如下:(1)确定目标片段的序列;(2)选择合适的引物长度;(3)设计和合成引物;(4)测试引物的活性和特异性;(5)测试引物的热稳定性;(6)测试引物的灵敏度。
综上所述,引物设计原理是指利用一种叫做引物的化学物质来控制基因表达的原理。
它包括精心设计、合成和测试引物,以使其能够灵活地与待检测的目标片段结合,并发挥所需的功能,从而实现特定的研究目的。
引物设计原理
引物设计原理引物设计是一种在分子生物学中使用的技术,它可以用来控制基因的表达或用于获取某些基因组的一部分分子序列。
因此,引物设计的准确性和特异性非常重要,它可以满足分子生物学研究对高质量特异性DNA序列的需求。
引物设计原理是引物设计的基础,它涉及到基因组学、分子生物学、基因工程等科学领域,是研究引物设计的思路和方法标准。
分子生物学中的引物设计是基因组学研究的重要组成部分,通过建立特异性的引物,可以提高基因表达的特异性和准确性,从而加快对基因的研究和理解。
因此,引物设计的原理和方法是指其能够实现的标准,也是指DNA、RNA以及含有引物序列的模板的分子结构和表达特异性。
引物设计原理的基础是基因组学研究,由基因组学所获得的结果有助于分子生物学研究,特别是在揭示基因的功能和调控机制上。
利用基因组学获取的序列信息,可以设计具有特定功能的引物,如在载体上的引物序列设计、基因的PCR扩增、连锁反应以及基因编辑,都能够从引物设计获得有效的特异性和准确性。
生物信息学技术经常被用于引物设计,通过运用相关的软件和算法,结合基因组序列和已知的信息,可以进行引物设计。
这些软件有很多种,如OptiMAGE、OligoPerfect、PrimerSelect和GeneRunner 等,它们可以提供一些方便的工具来实现特定的引物设计。
此外,引物设计也应考虑到合成能力,即根据特定条件确定的引物的长度、GC含量和结构,以确保引物的有效性和可生物合成性。
一般而言,引物的最佳长度为18-25个核苷酸,其中包含一个或多个T节段,以简化引物合成过程。
引物的GC含量应保持在30-70%之间,并且不应含有太多的碱基重复(优先选择三个及以下的碱基重复),这有助于避免引物的自反应。
最后,引物设计应考虑引物的热稳定性,即引物在特定条件下的稳定性,引物的Tm值(融合温度)应保持在55-65℃,从而保证引物的有效性。
对于一号引物(环状),Tm值应高于3’端,以减少反应体系的复杂性;对于二号引物(键合),Tm值应与一号引物相同或略低,以减少反应体系的复杂性。
PCR引物设计原理
PCR引物设计原理PCR(Polymerase Chain Reaction)是一种分子生物学常用的技术方法,可以通过复制DNA片段来扩增目标DNA序列。
PCR引物是PCR过程中的重要组成部分,其设计合理与否直接影响到PCR的效果。
本文将详细介绍PCR引物设计的原理。
PCR引物是用于扩增目标DNA序列的两条短链DNA片段,通常长度在18至30个核苷酸碱基对之间。
引物设计时需要满足一定的要求,如两个引物的Tm值要相近,避免形成二聚体等。
引物设计的目标是选择能够特异性结合到目标DNA序列的引物,以达到高效、特异性和可重复的扩增效果。
1.引物长度:PCR引物长度通常在18至30个碱基对之间,较短的引物长度可提高PCR扩增效率,但可能导致非特异性结合,较长的引物长度则可提高特异性结合,但降低扩增效率。
2.引物嵌合特性:PCR引物的两端碱基对应目标序列的两端,引物的嵌合特性对PCR效果至关重要。
引物的两端应选择与目标序列互补的碱基,以实现稳定的结合。
此外,还需注意避免引物之间的内部互补结构,以防止引物形成二聚体而影响PCR效果。
3.特异性:PCR引物设计需要确保引物能够特异性结合到目标DNA序列上,而不结合非目标序列。
引物特异性结合的关键在于引物的序列,通过在目标序列上选择特异性的引物序列,可以保证PCR扩增只在目标序列上进行。
4.Tm值:PCR引物设计中,Tm值(熔解温度)是一个重要的参数,表示引物和DNA的双链在扩增温度下脱离为两条单链的温度。
引物的Tm值应在PCR反应的最优温度范围内,通常为50至65摄氏度。
Tm值过低会导致非特异性结合,Tm值过高则可能影响PCR效率。
1.手工设计:手工设计是一种常见的PCR引物设计方法,可以通过参考目标DNA序列的碱基配对规则和特定要求,选择适当长度和特异性的引物序列。
手工设计需要结合生物信息学工具,如序列比对软件和引物设计软件等。
2. 计算机辅助设计:由于手工设计的引物存在一定的主观性,容易出现设计不佳的情况。
引物设计知识点归纳总结
引物设计知识点归纳总结引物设计是分子生物学和基因工程领域中非常重要的一项技术。
合理设计的引物能够用于聚合酶链式反应(PCR)、DNA测序、基因克隆等实验操作,对实验结果的准确性和可靠性起到至关重要的作用。
本文将对引物设计的关键知识点进行归纳总结。
一、引物的基本原理在开始介绍引物设计的具体知识点之前,我们首先需要了解引物的基本原理。
引物是一串能够与目标DNA序列特异性结合的短链核酸分子。
在PCR等实验中,引物通过与DNA序列的互补配对,在酶的催化下引导合成新的DNA链。
因此,引物的设计需要考虑以下几个方面:1. 引物长度:一般来说,引物的长度在18-30个碱基对左右。
过短的引物可能导致非特异性引物结合,而过长的引物则会增加实验成本和复杂性。
2. 引物GC含量:引物的GC含量对引物的特异性和结合稳定性有一定影响。
通常来说,引物的GC含量在40% - 60%之间较为合适。
3. 引物特异性:引物设计的最重要原则是要确保引物与目标DNA序列能够特异性结合。
这就需要通过合理的选择引物序列,避免引物与非目标序列发生配对。
二、引物设计中的重要考虑因素在引物设计中,需要综合考虑多个因素,以确保引物在实验中的成功应用。
以下是引物设计中的一些重要考虑因素:1. 引物的互补性:引物应该具有高度的互补性,即引物序列与目标DNA序列的互补配对部分要尽可能多。
这有助于提高引物与模板DNA 的结合能力。
2. 引物的内部结构:引物在设计时,需避免存在自身内部结合部分,即引物序列中不应出现太多连续的互补序列,以防止引物在实验中形成二聚体或多聚体。
3. 引物的Tm值:引物的熔解温度(Tm值)是指引物与目标DNA序列之间的双链分离温度。
引物的Tm值需要根据所需实验条件和目标DNA序列的碱基组成来确定,以保证引物与目标DNA能够在适当的温度下进行特异性结合。
4. 引物的特异性:在引物设计中,需要进行引物序列的BLAST(基础局部比对搜索工具)检测,以确保引物序列与非目标序列不存在高度相似之处,避免产生假阳性结果。
引物设计的原理与方法
引物设计的原理与方法引物设计是指为了在PCR、荧光定量PCR、基因克隆、基因表达、基因测序等分子生物学实验中特异性地扩增DNA序列或检测特定DNA序列而设计的一对或多对寡核苷酸。
引物设计的原理是基于两个核心要素:特异性和效能性。
特异性指引物与目标DNA序列完全互补,没有或只有微小的不匹配,以确保扩增或检测的特异性;效能性指引物的长度、GC含量、无特异结构和互补等因素需要优化,以提高PCR的效率和产物的质量。
1.模板DNA序列分析:通过对目标DNA序列进行分析,选择合适的扩增区域。
可根据目标序列的功能域、暴露度、多样性等特点进行选择。
2.引物长度和GC含量的优化:引物的长度通常在18-25个核苷酸之间,GC含量一般在40%-60%之间。
过长或过短的引物可能导致特异性和效率下降。
3.引物间的特异性检测:使用基因组数据库进行BLAST或其他比对算法的分析,检测引物是否有特异性。
确保引物的特异性是避免非特异扩增或检测的重要因素。
4. 引物设计软件的应用:目前市场上有很多引物设计软件,如Primer3、Beacon Designer、OligoAnalyzer等。
这些软件通过输入目标序列,自动生成引物并进行特异性和效能性的评估和预测。
5.引物的互补性检测:引物间的互补性会导致多聚体的形成,降低PCR效率和特异性。
可以使用软件或实验方法,如熔解曲线分析、聚丙烯酰胺凝胶电泳等,来检测引物间的互补性。
6.实验证明和优化:设计好的引物需要经过实验证明,通过PCR或其他检测方法来验证引物的特异性和效能性。
如果引物不符合要求,可以进行引物的调整和优化。
综上所述,引物设计的原理是基于特异性和效能性,方法包括模板DNA序列分析、引物长度和GC含量的优化、引物间的特异性检测、引物设计软件的应用、引物的互补性检测和实验证明和优化。
这些方法可以帮助科研人员设计特异性和效能性较好的引物,以提高实验的成功率和准确性。
引物设计原理
引物设计原理概述引物设计是在分子生物学和遗传学研究中非常重要的一部分内容。
引物是用于PCR(聚合酶链式反应)、基因克隆和DNA测序等实验中的关键组成部分。
引物的设计必须精确合理,以确保实验的准确性和可重复性。
本文将介绍引物的设计原理以及一些常用的引物设计工具。
引物的定义引物是一段短的DNA或RNA序列,它们与待扩增或待测序的目标序列的两个特定位点相互作用。
在PCR反应中,引物与目标序列的两个末端结合,然后通过聚合酶的作用,在目标序列上合成新的DNA链。
在基因克隆和测序中,引物与目标序列特定区域结合,以实现目标序列的扩增或测序。
引物设计原则引物的设计需要考虑以下几个原则:1. 特异性引物应该具有高度的特异性,即只与目标序列的特定区域相互作用。
这可以通过选择具有较高GC含量的引物来实现,因为高GC含量使引物更稳定,并能够与目标序列更特异地结合。
同时,通过在引物的3’末端引入一些限制性内切酶位点,还可以进一步确保引物的特异性。
2. 避免组内和组间杂交在引物设计过程中,需要避免引物之间的互相杂交以及引物与非目标序列的互相杂交。
互相杂交可能导致非特异性扩增产物的产生,影响实验结果的准确性。
为了避免这种情况的发生,引物设计时需要借助生物信息学工具进行引物比对和引物间互相比对的分析,以确保引物之间没有相互重叠的区域。
3. 合适的长度和温度引物的长度和温度也是引物设计中需要考虑的因素。
通常,引物的长度在18-30个碱基对之间,过长或过短的引物都会导致不理想的扩增效果。
此外,引物的熔点温度(Tm)应该在50-65摄氏度之间,以保证PCR反应的成功进行。
4. 避免引物自身二聚体和非特异性扩增引物自身的二聚体和引物与非特异序列的互相作用可能会导致非特异性扩增,影响实验结果的准确性。
为了避免这种情况的发生,我们需要使用生物信息学工具进行引物序列的分析,确保引物本身不会发生相互结合以及与非特异序列发生结合的情况。
引物设计工具在引物设计中,有许多生物信息学工具可以帮助我们进行引物的选择和优化。
pcr引物设计原理
pcr引物设计原理PCR引物设计原理。
PCR(Polymerase Chain Reaction)是一种分子生物学技术,它可以在体外迅速扩增DNA片段,是分子生物学实验中常用的技术手段之一。
而PCR引物设计是PCR技术成功实施的关键,合理的引物设计可以保证PCR反应的准确性和高效性。
本文将介绍PCR引物设计的原理和关键要点。
1. 引物的选择。
在PCR反应中,引物是起到扩增目的DNA片段的作用,因此引物的选择非常重要。
引物通常是由20-30个碱基组成的寡核苷酸,它们分别位于目的DNA片段的两端。
在选择引物时,需要注意以下几点:引物的长度,引物的长度通常在18-25个碱基之间,过长的引物可能会导致非特异性扩增,而过短的引物可能会导致特异性不足。
引物的碱基组成,引物的碱基组成需要符合一定的比例,其中GC含量在40%-60%之间为宜,这样可以保证引物在反应温度下的稳定性和特异性。
引物的特异性,引物需要与目的DNA片段的序列完全匹配,以确保扩增的特异性。
2. 引物的设计。
引物的设计通常是通过计算机软件进行,常用的软件有Primer3、Oligo等。
在设计引物时,需要输入目的DNA片段的序列,软件会根据一定的算法和规则自动生成合适的引物。
在引物设计过程中,需要注意以下几点:引物之间的配对,引物对之间的碱基配对需要避免形成二聚体或者内聚体,这样可以避免引物之间的相互作用影响PCR反应的效果。
引物的位置,引物需要位于目的DNA片段的两端,同时需要避开重复序列或者其他干扰因素,以确保扩增的特异性和准确性。
3. 引物的验证。
设计好引物之后,需要进行一定的验证工作,以确保引物的质量和特异性。
常用的验证方法包括:电泳分析,通过电泳分析引物扩增产物的大小和特异性,可以初步判断引物的质量和特异性。
序列分析,对引物扩增产物进行测序分析,可以确保引物扩增的是目的DNA 片段,而不是其他非特异性产物。
4. 引物的优化。
在实际应用中,有时候设计的引物可能并不能满足要求,需要进行一定的优化工作。
引物设计的原理与程序
引物设计的原理与程序引物设计是一项用于DNA或RNA扩增的关键技术,它在分子生物学和遗传学的研究中起着重要作用。
引物设计的原理是通过合成、设计一对互补序列的引物,在PCR(聚合酶链式反应)等技术中,使其能够高度特异地结合到目标DNA/RNA的特定区域,从而引导扩增反应的发生。
为了实现引物的高精确性和特异性,人们依据一些特定的规则和算法来设计引物,其中最常用的是吉布斯自由能最小化法和龙格-库塔法(Runge-Kutta algorithm)等。
引物设计程序可以粗略地分为以下几个步骤:1.目标序列选择:首先,根据实验需求和研究目的选择一个适当的目标序列,该序列通常来自于已知序列数据库或文献报道。
2.引物长度和Tm值的设定:确定所需的引物长度以及Tm值(熔解温度),Tm值通常在50-60℃之间。
引物长度的选择可以考虑到特定的实验条件,如扩增反应中的嵌合效应和引物的特异性。
3.引物序列设计:根据目标序列,设计一对能够互补结合到目标DNA/RNA特定片段的引物。
引物的设计一般应满足以下几个条件:a.引物长度一般为18-25个核苷酸,长度相似,所取的GC含量相似;b.引物之间的互补碱基序列长度差异不大,理想情况下应相同,差异尽量不超过2个碱基;c.引物的GC含量应在40%-60%之间,根据需要可以适量调整;d.引物不能含有重复序列、空白区域、内部多聚物等;e. 引物的3'端应尽可能避免GCgc和ATat碱基对的设计。
4. 引物的特异性分析:在引物设计过程中,需要进行特异性分析,确保引物与非目标序列无法结合。
利用生物信息学工具,如BLAST(Basic Local Alignment Search Tool)可以进行引物与已知序列数据库的比对,评估引物的特异性。
需要注意的是,引物设计的复杂性和准确性会受到许多因素的影响,如目标序列的长度、目标序列中的GC含量、所选择的引物长度和Tm值等。
因此,在引物设计过程中需要结合多个因素综合考虑,进行合理的设计。
引物设计的原理和程序
引物设计的原理和程序一、设计原理1、择合适的靶序列:设计引物之前,必须分析待测靶序列的性质,选择高度保守、碱基分布均匀的区域进行引物设计。
2、长度:一般来说,寡核苷酸引物长度为15~30bp。
3、Tm值:引物的Tm值一般控制在55~60℃,尽可能保证上下游引物的Tm值一致,一般不超过2℃。
若引物中的G+C含量相对偏低,则可以使引物长度稍长,而保证一定的退火温度。
4、(G+C)含量:有效引物中(G+C)的比例一般为40~60%。
5、碱基的随机分布:引物中四种碱基的分布最好是随机的,不存在聚嘌呤和聚嘧啶,尤其在引物的3’端不应超过3个连续的G或C。
6、引物自身:引物自身不存在连续4个碱基以上的互补序列,如回文结构,发夹结构等,否则会影响到引物与模板之间的复性结合,尤其避免3’末端的互补。
二、引物设计操作流程序列下载引物设计筛选1、 序列查找根据所需检测的病原体或者待检特定基因,在/pubmed 网址查询有关序列。
2、同源性比较 主要有两种方法A、在/blast/blast.cgi 网址进行在线的两两比较。
B、采用OMIGA, PCGENE 等软件进行两两或多序列比较。
1、打开OMIGA 软件,导入(import)下载存盘的纯文本序列文件:2、选择待比较的多条序列,右键点击“align sequences”命令;3、等待计算机处理,直至状态显示排列结束,点击“alignment”显示结果;4、“alignment”结果,相同碱基以同色标记三、引物设计与筛选 Primer Premier 5.0软件为例,进行引物设计和筛选的操作示范1、 打开软件,调入序列2、选择路径,选择序列文件名,加入右框3、序列文件显示如图,点击“primer”;4、按照引物设计的原理,设定引物的各种参数,点击“确定”进行引物搜寻5、等待引物搜寻,显示结束后,点击“确定”,进入下一页;6、按照搜寻结果显示,逐条分析,在主窗口中检查该引物对的二级结构情况,依次筛选。
PCR引物设计原理及原则
PCR引物设计原理及原则PCR引物设计是指在聚合酶链反应(PCR)中使用的引物的设计过程。
PCR引物起到了在PCR扩增过程中特异性识别和引导DNA复制反应的作用。
因此,PCR引物的设计直接影响PCR反应的成功与否。
以下是PCR引物设计的原理及原则。
一、PCR引物设计的原理1.引物长度:引物的长度通常为18-25个碱基对。
引物过短可能导致非特异性引物结合,引物过长可能导致反应条件不佳。
较长引物(20-25个碱基对)通常用于扩增目标DNA较长的片段,而较短引物(18-20个碱基对)通常用于扩增较短的目标DNA片段。
2.引物序列:引物的序列应与目标DNA序列互补,以确保引物与模板DNA的特异性结合。
引物序列应尽量避免重复序列或序列中的碱基。
此外,引物序列的催化部位(3'端)应该具有高度的特异性与模板DNA序列匹配,以确保PCR反应的特异性。
3.引物的Tm值:引物的Tm值是指反应温度下引物和目标DNA序列的熔解温度。
引物的Tm值应相似,通常在56-64℃之间,以保证引物与目标DNA序列结合的特异性和稳定性。
4.引物的GC含量:引物的GC含量对PCR反应的效率和特异性有重要影响。
引物的GC含量应控制在40-60%之间,过高或过低的GC含量可能导致引物结合能力不佳。
二、PCR引物设计的原则1.引物特异性:引物应与目标DNA序列的特异区域互补,以确保特异性扩增。
在设计引物时,应避免引物与非目标序列互补或有任何交叉杂交现象。
2.引物长度:引物长度通常为18-25个碱基对,过短或过长的引物可能导致PCR反应效果不佳。
3.引物序列中避免重复序列:引物序列中避免过多的重复序列,以免引发非特异性引物结合。
4.引物催化部位特异性:引物的催化部位(3'端)应具有高度的特异性与模板DNA序列匹配,以确保PCR反应的特异性。
5.引物的Tm值匹配:引物的Tm值应相似,通常在56-64℃之间,以确保引物在反应温度下与模板DNA序列结合的稳定性。
引物设计涉及的知识点
引物设计涉及的知识点引物设计是分子生物学和遗传学研究中的重要环节,它涉及到多个知识点和技术原理。
本文将系统地介绍引物设计所涉及的主要知识点,以帮助读者更好地理解和应用这一技术。
一、引物设计的基本原理在介绍引物设计涉及的具体知识点之前,我们先来了解一下引物设计的基本原理。
引物是DNA或RNA序列的一段寡聚核苷酸链,它具有与目标序列特异性互补的碱基配对能力。
引物设计的目的是在目标DNA或RNA序列上选择适当的引物,以确定需要扩增或检测的目标序列。
二、引物设计所涉及的知识点1. 碱基配对规则在引物设计中,了解DNA和RNA的碱基配对规则是必不可少的知识点。
DNA的碱基有腺嘌呤(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌呤(G)和胞嘧啶(C)四种,而RNA的碱基则将胸腺嘧啶(T)替换为尿嘧啶(U)。
根据碱基配对规则,A与T(或U)之间形成两个氢键,G与C之间形成三个氢键。
在引物设计中,准确把握碱基配对规则有助于合成特异性强的引物。
2. 目标序列的选择引物设计的首要任务是选择需要扩增或检测的目标序列。
在选择目标序列时,考虑到扩增效率和特异性,应优先选择长度适中(100-1000 bp)且具有一定GC含量的目标序列。
此外,还应避免选择含有较长重复序列或自身互补区域的目标序列,以避免引物间的非特异性结合。
3. 引物长度和GC含量的确定引物的长度和GC含量会直接影响引物的特异性和扩增效率。
一般来说,较短的引物(18-25 bp)具有较高的特异性和扩增效率,但在某些特殊情况下,如设计用于检测稀有突变的引物时,可以适当增加引物长度。
此外,引物的GC含量应在40%-60%之间,以保证引物和目标序列之间的热力学性质相近。
4. 引物的特异性评估在引物设计过程中,需要对设计的引物进行特异性评估,以确保其只与目标序列特异性结合。
常用的特异性评估方法包括BLAST分析和引物二聚体分析。
BLAST分析可以用于检查引物是否与非特定目标序列部分互补,而引物二聚体分析可以评估引物与自身及其他引物之间的非特异性结合情况。
引物设计知识点总结图
引物设计知识点总结图引物设计是在分子生物学研究中常用的实验技术之一,用于扩增目标DNA序列。
本文将就引物设计的相关知识点进行总结和图示,以帮助读者更好地理解和应用该技术。
一、引物设计的基本原理在引物设计之前,我们需要了解PCR(聚合酶链式反应)的基本原理。
PCR是一种快速扩增DNA的方法,其关键在于引物的选择和设计。
引物是PCR反应中的两段寡核苷酸序列,分别与目标DNA序列的起始点和终止点互补配对。
通过PCR反应,引物与目标DNA序列结合,聚合酶随后从引物的3'端开始合成新链,形成所需扩增的DNA。
二、引物设计的关键要点1. 引物长度:引物长度通常为18-30个碱基,过短的引物可能无法特异性地结合目标DNA,而过长的引物则可能导致不必要的非特异扩增产物。
2. 引物序列:引物的序列应与目标DNA的互补序列相匹配,确保引物能够特异性地结合目标DNA并进行扩增。
3. 引物峰值温度(Tm值):Tm值是引物设计中非常重要的参数,它表示引物与目标DNA的解链温度。
引物的Tm值应相似,以确保二者能够在相同的温度下扩增。
4. 引物GC含量:引物的GC含量直接影响其Tm值,较高的GC 含量通常意味着较高的Tm值。
适当调整GC含量可以帮助优化引物的扩增效率。
5. 引物间的相互作用:在引物设计过程中,需要避免引物之间的互补性,以免引物间发生二次结合导致非特异性扩增。
三、引物设计的步骤示意图[图示]四、引物设计的实际应用引物设计广泛应用于分子生物学领域中的DNA克隆、基因表达分析、突变检测等实验中。
具体应用包括:1. DNA克隆:通过引物设计扩增目标DNA序列,可用于获得目标基因的全长序列或特定片段。
2. 基因表达分析:通过引物设计扩增特定基因的编码区域,可用于研究该基因的表达水平和调控机制。
3. 突变检测:通过引物设计扩增包含突变位点的DNA片段,可用于检测目标基因的突变类型和频率。
五、引物设计的常见问题及解决方法1. 引物的Tm值差异较大:可通过调整引物的长度和GC含量来优化Tm值,使其相似。
pcr引物设计原理
pcr引物设计原理
PCR(聚合酶链式反应)是一种常用的分子生物学技术,用于复制和扩增特定的DNA序列。
PCR引物是在PCR反应中使
用的两个短的单链DNA分子,它们与目标DNA序列的两端
相互互补。
引物的设计是PCR的关键步骤之一。
引物设计的原理考虑了目标DNA序列的多个因素,包括长度、GC含量、互补性和特异性等。
以下是PCR引物设计的一般原理:
1. 引物长度:引物通常由18-30个碱基对组成,这个长度范围
有助于在PCR反应中实现高效的扩增。
过短的引物可能无法
准确地与目标DNA序列的特定区域结合,而过长的引物可能
导致PCR反应较低的产物产量。
2. GC含量:为了确保引物的稳定性和特异性结合,引物的
GC含量应在40-60%之间。
这是因为GC碱基对比AT碱基对
具有更高的结合能力,能够增加引物与目标DNA序列的互补性。
3. 互补性:PCR引物的两个引物应该互补,并形成稳定的引
物-模板DNA复合物。
引物之间的相互互补性可以通过计算引物序列之间的互补碱基数来评估,以确保引物之间没有太多的自身互补性或与其他引物的互补性。
4. 特异性:引物设计还需要确保引物与目标DNA序列具有高
度特异性的互补性。
这意味着引物与目标DNA序列的其他非
目标区域不应该有太多的互补性,以避免非特异性扩增。
引物设计可以使用基因组和引物设计软件来辅助完成。
这些软件基于目标DNA序列的输入,在计算上述因素的基础上,为PCR反应提供最佳的引物设计。
一旦引物设计完毕,它们可以被合成和纯化,并用于PCR扩增特定的DNA序列。
引物设计流程
2010级动科2班杨教童2220103282101511.引物设计的原理和步骤PCR引物设计的目的是为了找到一对合适的寡核苷酸片段,其中在扩增的DNA片断5'端的引物对应于有意链DNA序列,3'端的引物对应于无意链DNA序列,使其能有效地扩增模板DNA序列。
因此,引物的优劣直接关系到PCR的特异性与成功与否。
要设计引物首先要找到DNA序列的保守区。
同时应预测将要扩增的片段单链是否形成二级结构。
如这个区域单链能形成二级结构,就要避开它。
如这一段不能形成二级结构,那就可以在这一区域设计引物。
现在可以在这一保守区域里设计一对引物。
一般引物长度为15~30碱基,扩增片段长度为100~600碱基对。
1.引物设计的原则(1)碱基组成:GC含量应在40%-60%(45%-55% )之间,4中碱基在引物中分配均匀。
没有多聚嘌呤或多聚嘧啶序列,如AAAAA等,没有二核苷酸重复序列,如GCGCGC等;(2)引物长度:引物中与模板互补的区应为18-25个核苷酸长度,上下引物长度差别不能大于3bp,如上游引物为19bp,下游引物为24bp等。
(3)重复或自身互补序列:形成发夹结构,会阻止引物和模板之间的复性。
(4)上下引物的互补性:一个引物的3'末端序列不允许结合到另一个引物的任何位点上,因为PCR中引物浓度较高,会形成引物二聚体。
当一个PCR有多对引物时,注意检查任何一个3'末端都不能和其他任何引物互补。
(5)解链温度(Tm 值):计算出来的两个引物的Tm 值相差不能大于5 ℃,扩增产物的Tm 值与引物的Tm 值相差不能大于10 ℃;引物的Tm 值一般为50-70℃。
这些特性保证了扩增产物在每一个PCR 循环可有效变性。
(6)3’末端3’末端的性质非常关键。
如果可能的话,每个引物的3’末端碱基为G或C;最好不要A,或AA等多聚A;(7)5’端序列添加限制性酶切位点:2.用Primer Premier 5.0 软件设计两对引物(1)在网页上找到要制作引物的一段序列,最好在1000左右,比如:ORIGIN1 atgaatccaa atcaaaagat aataacaatt ggttctgttt ctctcatcat tgccacaata61 tgtttcctta tgcaaattgc tatcctagta actactgtaa cattacattt caagcagcat121 gactacaact cccccgcaaa caaccaagca atgctgtgta aaccaacaat aatagaaaga181 aacacaacag agattgtgta tttgaccaac accaccatag agaaagaaat atgccccaaa241 ctagtagaat atagaaactg gtcaaagccg caatgtaaca ttacagggtt tgcacctttt 301 tccaaggaca attcaattcg gctttctgct ggtggggaca tctgggtgac aagagaacct361 tatgtgtcat gcgatcctga caagtgttat caatttgccc ttgggcaggg aacaacatta421 aacaacggac attcaaataa cactgtacat gataggaccc cttatcgaac cctattgatg481 aatgaattgg gtgttccatt tcatttagga accaggcaag tgtgcatggc atggtccagc 541 tcaagttgtc acgatggaaa agcatggctg catgtttgta taactgggga tgatagcaat 601 gcaacagcta gcttcattta caatgggagg cttgtagata gtattggttc atggtccaaa 661 aatatactca gaacccagga gtcggaatgc gtctgtatca atggaacctg tacagtagta721 atgactgatg ggagcgcttc aggaaaagct gatactaaaa tactattcgt tgaggagggg781 aagatcgttc atgttagcac attgtcagga agtgctcagc atgttgagga gtgctcctgt 841 tatccacgat ttcctggtgt cagatgtgtc tgcagagaca actggaaagg ctccaatagg901 cccatcgtag atataaatgt aaagaattat agcattgttt ccagttatgt atgctcagga961 cttgttggag acacacccag aaaaggcgac agcgtcagca gtagttattg cctagatcct1021 aacaatgaga aaggtggtca tggggtgaaa ggctgggcct ttgatgatgg aaatgacgtg1081 tggatgggaa ggacaatcaa cgagacgtta cgcttaggtt atgaaacctt caaagtcatt1141 gaaggctggt ccaaagctaa ctccaaatta cagacaaata gacaagtcat agttgaaaag1201 ggcgacaggt ccggttattc tggtattttc tccgttgaag gcaaaagctg catcaatcgg 1261 tgcttttatg tggagttgat aaggggaagg aaagaggaaa ctaaagtctg gtggacctca1321 aacagtattg ttgtgttttg tggcacctca ggtacatatg gaacaggctc atggcctgat 1381 ggagcggata tcaatctcat gcctatataa(2)将序列粘贴到制作区域(3)点击Primer后点击Search开始搜索引物,如:上述设计得如下一对引物5’CCTAAGCGTAACGTCTCGT3’TGGGAG GCTTGTAGATAGT优点:转化率为80%,产物长度比较长,为495bp.能够很到限度的利用所选序列的,在5’端没有A或者多聚A结构,引物的Tm值的差距小于5,GC含量在45%到55%之间。
简并引物设计
简并引物设计PCR(聚合酶链反应)是一种基础而重要的技术,在生物学、医学、检测等领域都有着广泛的应用。
然而,PCR技术在实际应用过程中,常常会遇到一些问题,例如引物设计不合理、多重特异性等。
简并引物设计便是为了解决这些问题而产生的技术。
本文将介绍简并引物设计的原理、方法、优缺点及应用。
一、简并引物设计的原理简并引物是一种含有多个碱基的引物,其中每个碱基的位置都可以存在多种可能性。
简并引物的设计原理是根据目标序列的多态性,将可能出现的碱基变异情况考虑在内,从而设计出能够特异性扩增目标序列的引物。
二、简并引物设计的方法简并引物设计可以通过人工设计或计算机辅助设计完成。
1. 人工设计人工设计简并引物需要根据目标序列的多态性情况,逐个考虑每个碱基的变异情况,然后选择合适的碱基组合作为简并引物的设计。
例如,对于一段序列“ATGCTAGC”,在第三个碱基位置上存在两种可能性“A”和“T”,在第七个碱基位置上存在三种可能性“A”、“C”和“G”,则可以设计出两个简并引物:ATGCTAGC和ATGCTAGN。
2. 计算机辅助设计计算机辅助设计可以通过在线工具或软件完成,例如Primer3、Primer-BLAST等。
这些工具可以根据用户输入的目标序列信息和扩增条件,自动生成合适的简并引物设计方案。
三、简并引物设计的优缺点简并引物设计相比于传统引物设计有以下优点:1. 提高特异性简并引物设计可以考虑到目标序列的多态性,从而提高扩增的特异性。
特别是对于高度变异的序列,简并引物设计可以有效地避免非特异性扩增。
2. 减少设计时间传统引物设计需要逐个考虑每个碱基的变异情况,而简并引物设计可以通过在线工具或软件自动生成设计方案,大大减少了设计时间。
3. 降低成本简并引物设计可以减少试验重复次数和材料浪费,从而降低实验成本。
简并引物设计的缺点包括:1. 扩增效率可能降低由于简并引物设计需要考虑目标序列的多态性,因此引物长度可能会增加,扩增效率可能会降低。
PCR反应引物设计方法及原理
PCR反应引物设计方法及原理(一)设计引物前应的准备工作:1.准备载体图谱,大致准备把片断插在那个部分2.对片断进行酶切分析,确定一下那些酶切位点不能用3.准备一本所买公司的酶的商品目录,便于查酶的各种数据及两种酶是否可以配用(二)引物的结构:5’—保护碱基+酶切位点+引物配对区—3’1.两个酶切位点2.酶切位点的保护碱基3.5’端保护碱基4.3’端保护碱基5.引物配对区(三)设计引物所要考虑的问题1.酶切位点两个酶切位点应是载体上的,所连接片断上没有这两个位点,且距离不能太近,否则往往导致两个酶都切不好。
因此,两个酶切位点要紧挨在一起,只能切一个,除非恰好是与上面两个酶在一起的酶切位点,最好隔四个核苷酸。
且不能有碱基的交叉,比如AGATCTTAAG,这样的位点比较难切。
2.酶的选择最好使用双酶切效率高的,但两个酶切点最好不要是同尾酶(切下来的残基不要互补),否则效果相当于单酶切,最好使用具有共同buffer,且较常用的酶(如hind3,bamh1,ecor1等),这样可以省钱。
3.Tm的计算。
Tm是由互补的DNA区域决定的,而不互补的区域对DNA的溶解是没有作用的。
因此,对于引物的Tm,只有和模板互补的区域对Tm才有贡献。
计算Tm时,只计算互补的区域(除非你的酶切位点也与模板互补)。
设计引物的时候,先不管5'端的修饰序列,把互补区的Tm控制在55度以上(我喜欢控制在58以上,具体根据PCR的具体情况,对于困难的PCR,需要适当提高Tm),再加上酶切位点和保护碱基,这样的引物通常都是可用的,即使有小的问题,也可以挽回。
Tm温度高的引物就比较容易克服3’发卡、二聚体及3'非特异结合等问题。
简单的计算公式可以用2+4的公式。
若你计算的Tm值达到了快90 ,不包括酶切位点。
引物公司给你发的单子是包括酶切位点的。
自己可以再估计一下。
如你设计了带酶切位点的引物,总长分别为29、33个碱基,去掉酶切位点和保护碱基,分别为17、21个碱基。
引物设计的原理和程序
引物设计的原理和程序引物设计是在分子生物学领域中非常重要的一项技术,用于在DNA或RNA序列中选择特定的区域进行放大、克隆或检测。
引物设计的目标是选择具有高度特异性和高效性的引物,以确保所需的目标序列可以准确地被扩增或检测到。
以下是引物设计的原理和程序的详细说明。
1.特异性:引物应该在目标区域具有高度特异性,即只与目标序列配对,并排除与非目标序列的配对。
这可以通过确保引物序列在目标区域的起始位置和长度与目标序列相匹配来实现。
2.合成效率:引物应该具有高合成效率,以确保引物在PCR或其他实验过程中可以被充分放大或扩增。
合成效率可以通过一些计算方法如GC 含量、引物长度和翻转重复等特征进行评估。
3.避免互补配对:引物设计时应避免两个引物之间或引物与DNA模板之间形成互补配对。
互补配对可能会导致引物之间的二聚体形成或降低引物与目标区域的结合能力。
引物设计通常分为两个主要步骤:目标序列选择和引物设计。
1.目标序列选择:选择目标序列是引物设计的第一步。
目标序列通常是想要扩增或检测的DNA或RNA片段。
这可以是已知序列的基因、intergenic区域、病毒或细菌的片段等。
目标序列的选择需要考虑研究的目的以及实验的具体要求。
2.引物设计:引物设计是根据目标序列选择适当的引物。
引物设计可以通过多种计算机程序或在线工具来实现。
a.引物长度选择:引物长度通常在18到30个碱基对之间,具体长度的选择取决于目标序列的特点和实验需求。
较长的引物可以提供更好的特异性,但可能会降低扩增效率。
b.GC含量计算:GC含量是引物设计中的一个重要参数,通常在40%到60%之间。
GC含量高的引物可以提供更好的热稳定性和特异性,但过高或过低的GC含量都可能影响引物的性能。
c.特异性评估:引物的特异性可以通过与非目标序列进行比对来评估。
在引物设计过程中,首先应排除与非目标序列存在高度相似度的区域,然后检查目标序列中引物能否与其他非目标序列配对。
PCR引物设计方法和原理
实验试错法是一种相对原始的引物设计方法,通过实验尝试和调整来找到最佳的引物序列。该方法适用于实验条 件不明确或缺乏先验知识的情况,通过反复实验和调整来获得最佳的引物组合。虽然实验试错法效率较低,但对 于探索新领域和未知情况具有一定的价值。
04 pcr引物设计的原理
引物的特异性原理
引物的特异性原理是指引物与模板DNA的结合具有严格的特 异性和专一性。在PCR扩增过程中,引物与模板DNA的结合 位点是特定的,只有当引物的序列与模板DNA完全互补时, 引物才能与模板结合,进行有效的扩增。
为确保引物的特异性,通常要求引物在3'端具有18-20个与模 板DNA互补的序列,以形成稳定的氢键,同时要求引物之间 不存在互补性,以避免形成引物二聚体。
引物的长度和浓度原理
引物的长度和浓度是影响PCR扩增的重要因素。引物的长 度通常在18-30个核苷酸之间,过短可能无法有效结合模 板,过长则可能导致结合不稳定。
引物的浓度也需进行优化,过高可能导致非特异性结合,过 低则可能影响扩增效率。根据经验,一般将引物浓度设定在 0.1-0.5μM之间,具体浓度根据引物的长度和序列特性进行 适当调整。
引物的温度和平衡原理
引物的温度和平衡原理是指在PCR扩增过程中,需要选择合适的温度使引物与模板DNA结合,并保持引物与模板之间的平衡 状态。
详细描述
计算机辅助设计法利用专业的引物设计软件,根据输入的目标序列和实验条件,自动筛 选出符合要求的引物序列。该方法能够大大提高引物设计的效率和准确性,减少人工误
差和实验时间。常用的引物设计软件包括Primer3、Oligo等。
实验试错法
总结词
通过实验尝试和调整来找到最佳引物的方法,适用于未知情况和新领域。
引物设计原理
引物设计原理引物的概念在分子生物学中,引物是一种短小的单链核酸序列,用于探针或者引导聚合酶链式反应(PCR)的过程中,从DNA模板中指导合成目标序列。
引物是PCR反应中不可或缺的组成部分,正确的引物设计对于PCR反应的成功至关重要。
引物设计的要求在进行引物设计时,需要考虑以下几个主要要求:1. 引物长度:引物的长度应当在18-24个碱基对之间。
长度太短可能导致特异性不足,而长度过长则可能降低引物的扩增效率。
2. 引物GC含量:引物的GC含量应当在40-60%之间。
GC含量高于这个范围可能导致很强的结合性,而阻碍扩增的进行。
3. 引物特异性:引物在目标DNA序列上应有特异性结合,以避免非特异性扩增。
4. 引物的Tm值:引物的Tm值应当在55-65°C之间。
Tm值是引物与其模板序列结合的温度,过低的Tm值可能导致非特异性扩增,而过高的Tm值可能使引物无法结合。
5. 引物之间的互补性:引物对之间的互补性应当尽可能低,以避免二聚体的形成。
二聚体是指引物之间的相互结合,导致扩增效率下降。
引物设计的方法引物设计可以根据不同的需求和具体实验来选择不同的方法,下面介绍三种常见的引物设计方法。
1. 序列比对法序列比对法是一种常用的引物设计方法,可以通过对目标DNA序列进行比对分析,识别出可能的引物区域。
具体步骤如下:1.获取目标DNA序列,并使用比对软件(如BLAST)对其进行比对。
2.根据比对结果选择高度保守的区域作为引物的靶点。
3.分析靶点区域的其他特征,如GC含量、互补性等,来优化引物的设计。
2. 引物设计软件有许多引物设计软件可供使用,它们可以快速准确地生成满足要求的引物序列。
常用的引物设计软件包括Primer3、OligoAnalyzer等。
使用这些软件,只需输入需要扩增的目标序列,软件会自动进行引物设计并给出设计结果。
3. 实验经验法引物设计也可以根据实验经验进行,特别是针对已有的扩增方法和目标序列。
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PCR引物设计的原理及方法阎振鑫S111666(四川大学生命科学学院细胞生物学成都610014)摘要:自20世纪后期发展了PCR技术以来,PCR已经改变了整个生物学研究的进程。
而PCR反应的第一步就是设计引物,引物设计的好坏直接关系到PCR的成败。
PCR引物设计有许多的原则必须要遵循:引物与引物之间避免形成稳定的二聚体或发夹结构,引物与模板的序列要紧密互补。
引物不能在模板的非目的位点引发DNA聚合反应等。
另外,引物的设计方法也越来越多,出现了许多专门的设计软件和网站,如:PrimerPremier5.0等。
关键词:PCR 引物原理方法NCBI PrimerPremier5.0PCR primer design principle and method YanZhenxin (sichuan Univercity, Life science college cell biology chengdu 610014 ) Abstract: When PCR technology was find, PCR has changed all of the program in research of biology. The design of primer is the frist step of PCR. It is relation to the fate of PCR. There are some principals must be obey: dipolymer and hairpin structure must be avoid between different primers. The DNA polymerization reaction should not be triggered at the wrong site. Therefore, there are more and more methods of design primer, include the professional softwares and professional web site.Key word: PCR primer principle NCBI PrimerPremier5.0聚合酶链式反应(Polymerase chain reaction。
PCR)是20世纪后期发展起来的一种体外扩增特异DNA片断的技术。
具有快速、简便及高度敏感等优点,能极大地缩短目的基因扩增时间[1]。
因此,其一直是生物学者们致力于构建cDNA文库、基因克隆以及表达调控研究的必要前提和基础[2]。
PCR的第一步就是引物设计。
引物设计的好坏,直接影响了PCR的结果,因此这一步很关键。
成功的PCR反应既要高效,又要特异性扩增产物,因此对引物设计提出了较高的要求。
引物设计需要注意的地方很多,在大多数情况下,我们都是在知道已知模板序列时进行PCR扩增的。
在某些情况比如构建文库的时候也会在不知道模板序列的情况下进行设计。
这个时候随机核苷酸序列就与模板不是完全匹配。
我们通常指的设计引物都是在已知模板序列的情况下进行。
设计的目的是在两个目标间取得平衡:扩增特异性和扩增效率。
1 PCR引物设计的原则PCR引物设计的目的是为了找到一对合适的寡核苷酸片段,其中在扩增的DNA片断5'端的引物对应于有意链DNA序列,3'端的引物对应于无意链DNA序列,使其能有效地扩增模板DNA序列。
因此,引物的优劣直接关系到PCR的特异性与成功与否。
要设计引物首先要找到DNA序列的保守区。
同时应预测将要扩增的片段单链是否形成二级结构。
如这个区域单链能形成二级结构,就要避开它。
如这一段不能形成二级结构,那就可以在这一区域设计引物。
现在可以在这一保守区域里设计一对引物。
一般引物长度为15~30碱基,扩增片段长度为100~600碱基对。
我们先看P1引物。
一般引物序列中G+C含量一般为40%~60%。
而且四种碱基的分布最好随机。
不要有聚嘌呤或聚嘧啶存在。
否则P1引物设计的就不合理。
应重新寻找区域设计引物。
同时引物之间也不能有互补性,一般一对引物间不应多于4个连续碱基的互补。
引物确定以后,可以对引物进行必要的修饰,例如可以在引物的5′端加酶切位点序列;标记生物素、荧光素、地高辛等,这对扩增的特异性影响不大。
但3′端绝对不能进行任何修饰,因为引物的延伸是从3′端开始的。
这里还需提醒的是3′端不要终止于密码子的第3位,因为密码子第3位易发生简并,会影响扩增的特异性与效率。
我们可以归纳一下几条PCR引物的设计原则:1.1 避免二聚体与发夹结构引物与引物之间避免形成稳定的二聚体或发夹结构,引物与模板的序列要紧密互补。
引物设计中,特别需要判断引物互补配对情况是否影响模板与引物的结合,这需要估计模板与引物结合及引物配对结合的自由能。
A、T由2个氢键连接,G、C由3个氢键连接。
一般来说。
出现3个碱基的序列互补便有些危险,尤其在引物3末端。
若3末端出现3个碱基的序列互补或碱基为GC的2个碱基的序列互补。
只好将这个引物放弃,重新设计[3]。
1.2不同物种时避开mRNA的5'和3'末端非翻译区序列在选择用来扩增不同物种DNA的引物时,应避开mRNA的5'和3'末端非翻译区序列。
不同物种mRNA的5'和3'末端非翻译区序列可能没有任何的同源性[4],如果选择的不同物种DNA序列同源性非常低,那么就无法保证获得一段或几段高度保守的序列,将会为引物设计带来很大的困扰,特别是在BLAST比对和PrimerPremier5.0软件进行评价分析时,各项参数指标将会远远达不到要求,无法充分保证引物设计的高度敏感性和特异性,更会为后期的RT-PCR试验带来诸多麻烦。
1.3不同类型引物设计的特别原则特异性引物的错配率很低,甚至为零,其中,RT-PCR引物最好跨过1个以上的内含子序列;非特异性引物的扩增位点数要在合适范围内;简并性引物的简并性要合适等。
1.4实现以上原则的注意事项(1)引物的长度一般为15-30bp,常用的是18-27bp,但不应大于38bp,因为过长会导致其延伸温度大于74℃不适于Taq DNA聚合酶进行反应[5]。
(2)引物序列在模板内应当没有较高相似性片段,尤其是3'端相似性较高的序列,否则容易导致错配[5]。
(3)引物3'端的末位碱基对Taq DNA酶的DNA合成效率有较大的影响。
不同的末位碱基在错配位置导致不同的扩增效率,末位碱基为A的错配效率明显高于其他3个碱基,因此应当避免在引物的3'端使用碱基A[6,7]。
另外,引物二聚体或发夹结构也可能导致PCR反应失败。
5'端序列对PCR影响不太大,因此常用来引进修饰位点或标记物[5]。
(4)引物序列的GC含量一般为40%-60%,过高或过低都不利于引发反应。
上下游引物的GC含量不能相差太大[5]。
(5)引物所对应模板位置序列的Tm值在72℃左右可使复性条件最佳。
Tm值的计算有多种方法,如按公式Tm =4(G+C)+2(A+T),在Oligo软件中使用的是最邻近法[5]。
(6)△G值是指DNA双链形成所需的自由能,该值反映了双链结构内部碱基对的相对稳定性。
应当选用3'端△G值较低(绝对值不超过9),而5'端和中间△G值相对较高的引物。
引物的3'端的△G值过高,容易在错配位点形成双链结构并引发DNA聚合反应[8]。
(7)引物二聚体及发夹结构的能值过高(超过4.5kcal/mol)易导致产生引物二聚体带,并且降低引物有效浓度而使PCR反应不能正常进行[8]。
(8)对引物的修饰一般是在5'端增加酶切位点,应根据下一步实验中要插入PCR产物的载体的相应序列而确定。
2引物设计的具体方法2.1NCBI搜核苷酸序列登录/GenBank, 可以从GenBank中获取基因序列作为模板。
根据试验要求来确定需要扩增的DNA序列,并知道其编码结构基因区序列。
具体方法如下:在Search对话框中选择Nucleotide在对话框中填人所要查找的Nucleotide名称,如输入CPT,点击Go即得到与CPT相关的许多序列信息,从中选择物种相近的1个,然后将其序列与GenBank中相关序列进行比较[9]。
2.2 序列同源性分析与比较运用DNAStar等相关软件进行序列比较,具体步骤为打开DNAStar,点击MegAlign,在File菜单中选择Eenter Sequences,在查找范围对话框中将上述获得的目的序列复制,点击Done,软件就自动把输入的所有序列进行比较,确定同源性区域。
找出同源性较高的区域,在该区域内选择出引物设计的模板旧,通过以上的计算机操作便可以完成图1所示的序列编辑与处理以及引物设计位置的确定。
2.3 使用PrimerPremier5.0设计引物PrimerPremier5.0是用来设计最适合引物的应用软件,利用其高级引物功能,进行引物数据库搜索、巢式引物设计、引物编辑和分析等,可以设计出有高效扩增能力的理想引物,也可以设计出用于扩增长达5Okb以上的PCR产物的引物序列。
该软件主要由GeneBank序列编辑、Primer引物设计、Align序列比较、Enzyme酶切分析和Motif基序分析等几个主要功能板块组成。
2.4 BLAST比对首先登录http://www.ncbi.nlm.nih.gov,然后点击BLAST;其次进入Nucleotideblast,在Search对话框中将上述获得的序列复制粘贴,点击BLAST,GenBank将自动把输入的序列与序列资源库中所有相关序列进行比较。
在比较结果中列出所有的相关序列比较的情况,当然也包括同一物种不同长度及不同物种已在GenBank中登记的相关基因序列的综合比较。
2.5 筛选后引物的综合评价筛选后引物首先可以在软件上进行分析评价,设计引物的软件一般要具备引物分析评价功能。
各种软件侧重点有所不同,在引物分析评价功能方面,通过综合比较,以Oligo6.0软件最优秀,可快速设计出高成功率的引物[10]。
最后,可以通过PCR扩增后的凝胶成像系统进行试验验证:一是PCR产物的量以及PCR扩增的特异性和效率;二是是否会形成引物二聚体条带;三是以DNA为模板设计引物时,PCR扩增产物是否与预期PCR产物大小相当。
3引物设计的展望和相关思考引物设计不仅是PCR的第1步,更是使其成功扩增的关键一步,好的引物不但能避免背景和非特异物的产生,而且也能识别cDNA和基因组模板[11]。
由于基因克隆成功关键步骤就在于PCR反应,扩增产物必须要具备高效性、特异性[12],所以只有科学严谨地抓住引物设计的每个环节,才会得到最理想的结果。