影响PCR实验技术因素的分析与探讨

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影响PCR的主要因素

影响PCR的主要因素

影响PCR的主要因素PCR技术必须有人工合成的合理引物和提取的样品DNA,然后才进行自动热循环,最后进行产物鉴定与分析。

引物设计与合成目前只能在少数技术力量较强的研究院、所进行,临床应用只需购买PCR检测试剂盒就可开展工作,PCR 自动热循环中影响因素很多,对不同的DNA样品,PCR反应中各种成份加入量和温度循环参数均不一致.现将几种主要影响因素介绍如下.一、温度循环参数在PCR自动热循环中,最关键的因素是变性与退火的温度。

如操作范例所示,其变性、退火、延伸的条件是:94℃60s,37℃60s, 72℃120s,共25~30个循环,扩增片段500bp。

在这里,每一步的时间应从反应混合液达到所要求的温度后开始计算。

在自动热循环仪内由混合液原温度变至所要求温度的时间需要30~60s,这一迟滞时间的长短取决于几个因素,包括反应管类型、壁厚、反应混合液体积、热源(水浴或加热块)以及两步骤间的温度差,在设置热循环时应充分给以重视和考虑,对每一仪器均应进行实测。

关于热循环时间的另一个重要考虑是两条引物之间的距离;距离越远,合成靶序列全长所需的时间也越长,前文给出的反应时间是按最适于合成长度500bp的靶序列拟定的。

下面就各种温度的选择作一介绍。

1.模板变性温度变性温度是决定PCR反应中双链DNA解链的温度,达不到变性温度就不会产生单链DNA模板,PCR也就不会启动。

变性温度低则变性不完全,DNA双链会很快复性,因而减少产量。

一般取90~95℃.样品一旦到达此温度宜迅速冷却到退火温度。

DNA变性只需要几秒种,时间过久没有必要;反之,在高温时间应尽量缩短,以保持Taq DNA聚合酶的活力,加入Taq DNA聚合酶后最高变性温度不宜超过95℃。

2.引物退火温度退火温度决定PCR特异性与产量;温度高特异性强,但过高则引物不能与模板牢固结合,DNA 扩增效率下降;温度低产量高,但过低可造成引物与模板错配,非特异性产物增加。

PCR实验室污染与对策

PCR实验室污染与对策

PCR实验室污染与对策PCR(Polymerase Chain Reaction)实验室是进行核酸分析和生物学研究的重要场所。

然而,由于PCR实验室使用高灵敏度的技术,可能会受到外源性DNA污染的影响,导致结果的失真甚至错误。

因此,PCR实验室污染的问题需要引起重视,并采取相应的对策来减少对实验结果的影响。

外源性污染主要指的是在实验室环境中引入外部DNA污染源。

这些污染源可能包括实验室用具(如罗氏管、管盖、显微镜片等)、实验材料(如引物、模板DNA等)、工作人员(如手部皮肤上的DNA)以及空气中的微生物等。

为了减少外源性污染,可以采取以下对策:1.消毒和清洁实验室:实验室应定期进行彻底的清洁和消毒,包括工作台、工具和设备等。

使用消毒剂对工作台和设备进行彻底的消毒,防止污染源的交叉感染。

3.使用无DNA污染的试剂和材料:选用经过严格筛选和检测的PCR试剂和材料,确保其无DNA污染。

同时,使用专门为PCR实验设计和包装的罗氏管和管盖,减少外源性DNA污染的可能。

4.严格的实验室操作规范:建立和执行严格的实验室操作规范,包括实验室的通风设施、培训工作人员、制定标准操作流程等。

工作人员应按照规范操作,遵守实验室操作规程,确保实验的准确性和可靠性。

内源性污染是指实验过程中引入的内源性DNA污染。

内源性污染通常是由前一PCR扩增反应的产物污染了下一PCR反应。

1.严格控制实验操作的顺序:按照从低到高浓度的样品进行PCR扩增。

首先进行阴性对照,检测PCR反应体系中是否存在污染。

然后进行低浓度样品的扩增,最后进行高浓度样品的扩增,以减少内源性污染的可能。

2.应用反转录酶酶和RNA不是DNA模板:在RNA模板的PCR扩增反应中,可以使用反转录酶酶将RNA转录成cDNA。

由于RNA是DNA的模板,反转录过程不会引入外部DNA污染,从而减少内源性污染的可能。

3.使用消除污染酶:在每一PCR扩增反应中加入消除污染酶,可以在扩增反应结束后对DNA污染进行降解。

PCR实验常见失败原因、对策分析及体系优化

PCR实验常见失败原因、对策分析及体系优化

PCR实验常见失败原因、对策分析及体系优化PCR虽然为一个简单的实验,但在实际过程中可能会出现各种问题.产生问题的原因可能来源于以下几个方面:实验操作,试剂质量,PCR反应过程中各种试剂的含量,以及反应条件,温度设置等,本文对各个方面进行了讨论,大家遇到问题后可以对号入座的查一下.当然,具体问题的解决还依靠实验者就可能的原因逐项排除,并不断的摸索才能彻底解决.假阴性,不出现扩增条带PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备,②引物的质量与特异性,③酶的质量及,④PCR循环条件.寻找原因亦应针对上述环节进行分析研究。

模板:①模板中含有杂蛋白质,②模板中含有Taq酶抑制剂,③模板中蛋白质没有消化除净,特别是染色体中的组蛋白,④在提取制备模板时丢失过多,或吸入酚。

⑤模板核酸变性不彻底。

在酶和引物质量好时,不出现扩增带,极有可能是标本的消化处理,模板核酸提取过程出了毛病,因而要配制有效而稳定的消化处理液,其程序亦应固定不宜随意更改.酶失活:需更换新酶,或新旧两种酶同时使用,以分析是否因酶的活性丧失或不够而导致假阴性.需注意的是有时忘加Taq酶或溴乙锭.引物:引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称,是PCR失败或扩增条带不理想、容易弥散的常见原因。

有些批号的引物合成质量有问题,两条引物一条浓度高,一条浓度低,造成低效率的不对称扩增,对策为:①选定一个好的引物合成单位。

②引物的浓度不仅要看OD值,更要注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳,一定要有引物条带出现,而且两引物带的亮度应大体一致,如一条引物有条带,一条引物无条带,此时做PCR有可能失败,应和引物合成单位协商解决。

如一条引物亮度高,一条亮度低,在稀释引物时要平衡其浓度。

③引物应高浓度小量分装保存,防止多次冻融或长期放冰箱冷藏部分,导致引物变质降解失效。

④引物设计不合理,如引物长度不够,引物之间形成二聚体等。

Mg2+浓度:Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大,浓度过高可降低PCR扩增的特异性,浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带.反应体积的改变:通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul。

PCR常见问题分析及对策

PCR常见问题分析及对策

PCR常见问题分析及对策PCR常见问题分析及对策(无扩增产物、非特异性扩增、拖尾、假阳性) 问题1:无扩增产物现象:正对照有条带,而样品则无原因:1.模板:含有抑制物,含量低2.Buffer对样品不合适3.引物设计不当或者发生降解4.反应条件:退火温度太高,延伸时间太短对策:1.纯化模板或者使用试剂盒提取模板DNA或加大模板的用量2.更换Buffer或调整浓度3.重新设计引物(避免链间二聚体和链内二级结构)或者换一管新引物4.降低退火温度、延长延伸时间问题2:非特异性扩增现象:条带与预计的大小不一致或者非特异性扩增带原因:1.引物特异性差2.模板或引物浓度过高3.酶量过多4.Mg2+浓度偏高5.退火温度偏低现非特异条带而另一来源的酶则不出现,酶量过多有时也会出现非特异性扩增。

其对策有:①必要时重新设计引物。

②减低酶量或调换另一来源的酶。

③降低引物量,适当增加模板量,减少循环次数。

④适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性,65℃左右退火与延伸)。

出现片状拖带或涂抹带PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。

其原因往往由于酶量过多或酶的质量差,dNTP浓度过高,Mg2+浓度过高,退火温度过低,循环次数过多引起。

其对策有:①减少酶量,或调换另一来源的酶。

②减少dNTP的浓度。

③适当降低Mg2+浓度。

④增加模板量,减少循环次数。

克隆PCR产物的最优条件是什么?最佳插入片段:载体比需实验确定。

1:1(插入片段:载体)常为最佳比,摩尔数比1:8或8:1也行。

应测定比值范围。

连接用5ul 2X连接液, 50ng质粒DNA,1Weiss单位的T4连接酶,插入片段共10ul。

室温保温1小时,或4oC过夜。

在这2种温度下,缺T-凸出端的载体会自连,产生蓝斑。

室温保温1小时能满足大多数克隆要求,为提高连接效率,需4oC过夜。

PCR产物是否需要用凝胶纯化?如凝胶分析扩增产物只有一条带,不需要用凝胶纯化。

如可见其他杂带,可能是积累了大量引物的二聚体。

分子实验——影响PCR扩增因素的分析

分子实验——影响PCR扩增因素的分析

分子实验——影响PCR扩增因素的分析PCR(聚合酶链反应)是一种广泛应用于分子生物学领域的实验技术,用于扩增目标DNA片段。

PCR扩增的效果受多种因素的影响,下面将对影响PCR扩增的因素进行分析。

首先是引物设计。

引物是PCR扩增的关键,它们在PCR反应中起到引导DNA合成的作用。

引物的设计需要考虑多个因素,包括引物长度、碱基互补性、引物浓度以及引物之间的相互作用等。

引物的长度应该在18-30个碱基对之间,太短会导致非特异性扩增,太长则可能会影响扩增效率。

引物的碱基互补性要求较高,避免自身结合形成二聚体或多聚体,影响PCR反应。

引物的浓度也需要优化,过高的浓度可能会导致引物的非特异性结合,而过低的浓度则可能会影响扩增效率。

此外,引物之间的相互作用也应该考虑,避免引物之间的二聚体或多聚体形成,会导致非特异性扩增。

其次是反应条件。

PCR反应需要一定的温度和时间条件。

PCR反应的温度包括变性温度、退火温度和延伸温度。

变性温度用于将目标DNA变性为单链DNA,一般设定为95℃,时间为1-5分钟。

退火温度应该合适,使引物与模板DNA特异性结合,一般设计退火温度为5℃低于引物的结合温度,时间为30-60秒。

延伸温度用于合成新的DNA链,一般推荐为72℃,时间根据目标片段长度决定,一般为每kb1-2分钟。

另外,PCR反应的循环次数也需要优化,过多会增加非特异性扩增的风险,过少则可能无法达到预期的扩增效果。

第三是DNA模板的质量和浓度。

DNA模板的质量和浓度对PCR扩增的效果有重要影响。

模板DNA的质量应该尽可能纯净,避免有附带的细菌DNA、RNA或PCR抑制物等。

有时,模板DNA的浓度也需要优化,过高或过低的浓度都可能会影响扩增效果,一般推荐的DNA浓度为10-100ng。

第四是酶的选择和浓度。

PCR扩增需要用到聚合酶,常用的酶有Taq聚合酶和Pfu聚合酶等。

Taq聚合酶具有耐高温的特性,适用于PCR反应的变性和延伸步骤,但是它的扩增精确度较低,容易引起突变。

pcr实验报告结论与心得

pcr实验报告结论与心得

pcr实验报告结论与心得PCR(聚合酶链反应)是一种基因分析技术,可以在试管中扩增DNA序列,从而提供大量的DNA样本进行分析。

在进行PCR实验后,我得出了以下结论和心得体会。

结论:1. PCR技术可以有效扩增DNA序列,使得小样本量的DNA得以被扩增,从而可以进行更加精细的分析。

2. PCR反应体系中各种试剂的配比和操作步骤的精准度对PCR反应效果有重要影响,因此需要精细的操作技巧和实验设计。

3. PCR反应过程中需要对PCR产物进行实时监测,以便及时对反应条件进行调整,从而获得更好的PCR扩增效果。

4. 在PCR反应过程中,需要防止样本的污染和交叉感染,以免影响PCR反应的准确性和可靠性。

心得:1. PCR实验需要精细的操作和实验设计,因此需要提前充分准备和规划,以确保实验顺利进行。

2. 在PCR反应过程中,实时监测PCR产物的扩增情况可以及时调整反应条件,从而获得更好的PCR扩增效果。

3. 在进行PCR实验时,需要防止样本的污染和交叉感染,尽量避免使用已被污染的试剂和工具,以确保PCR反应结果的可靠性。

4. 在进行PCR实验时,需要仔细阅读实验操作手册和相关文献,了解PCR反应的基本原理和应用技巧。

5. PCR技术在生命科学研究中具有广泛的应用前景,如基因诊断、病原体检测和种群遗传学研究等方面,因此具有重要的科学意义和实际应用价值。

总之,PCR实验是一项高精度的基因分析技术,可以为生命科学研究提供精细的DNA分析和检测手段。

在进行PCR实验时,需要认真掌握PCR反应的基本原理和应用技巧,避免样本污染和交叉感染,并及时调整反应条件,以获得更好的PCR扩增效果。

通过PCR实验的学习和实践,我对PCR技术的原理和应用有了更深入的了解和认识,以及更加实际的操作技巧和经验。

荧光定量PCR循环数过高的原因有哪些

荧光定量PCR循环数过高的原因有哪些

荧光定量PCR循环数过高的原因有哪些1. 引物浓度过高荧光定量PCR中的引物是扩增反应的关键因素之一。

引物浓度过高会使扩增反应过于强烈,导致循环数过高。

此时,扩增产物的数量超过荧光探针的检测范围,可能会造成信号饱和,使荧光定量PCR无法准确测量扩增产物的数量。

2. 模板DNA浓度过高在荧光定量PCR中,模板DNA的浓度也是影响循环数的重要因素。

当模板DNA浓度过高时,扩增反应容易在早期循环阶段就达到饱和状态。

这会导致扩增曲线的增长速度加快,循环数过高。

3. PCR反应体系不平衡荧光定量PCR反应体系中各组分的浓度和比例对循环数也有很大影响。

例如,核酸扩增酶的浓度过高或过低,引物浓度与模板DNA浓度的比例失衡等都可能导致循环数过高。

因此,在进行荧光定量PCR实验前,需要仔细优化反应体系,确保各组分浓度的合理选择。

4. PCR条件不准确温度条件是PCR反应的关键。

如果温度过高或时间过长,扩增反应速度会增加,导致循环数过高。

此外,反应体系的pH值也需要正确调整,否则会影响酶的活性和扩增效率,导致循环数异常增多。

5. 污染或杂质存在在荧光定量PCR实验中,常常会遇到来自污染或杂质的干扰。

例如,外源性DNA污染、核酸酶污染等都可能导致循环数过高。

在实验过程中,必须严格控制实验环境的洁净度,并采取必要的防护措施,避免污染的出现。

6. 存储条件不当PCR试剂盒和引物在存储过程中,被暴露在不适宜的温度或光照条件下,可能会导致其质量下降。

在使用PCR试剂盒和引物之前,必须确保其保存在适当的温度下,并检查是否存在明显的变质现象。

否则,这些因素都可能导致荧光定量PCR循环数过高。

7. 其他未知因素除了上述列举的原因外,仍有可能存在其他未知的因素。

由于荧光定量PCR是一种复杂的实验技术,涉及多个步骤和多个试剂,可能会出现其他影响循环数的因素。

因此,在进行荧光定量PCR实验时,需要综合考虑多种因素,并进行细致的实验操作和数据分析。

PCR检测常见问题与解决途径

PCR检测常见问题与解决途径

PCR检测常见问题与解决途径PCR 检测常见问题与解决途径利用 PCR 方法检测转基因成分时,经常出现假阳性、假阴性、非特异性扩增和涂抹带。

尤其是假阳性和假阴性可使检测结果得出错误结论,有时可造成严重后果。

为了提高转基因检测的准确性和可靠性,PCR 检测应尽量减少假阳性、假阴性、非特异性扩增和涂抹带现象的发生。

一个好的PCR 方法不但要求特异性好、灵敏度高、还要求具有高的可重复性、重现性、鲁棒性,尽量减少假阳性、假阴性和非特异性扩增。

本文对 PCR 检测中出现的假阳性、假阴性、非特异性扩增和涂抹带的原因及其解决方法予以综述。

一、假阳性:(一)假阳性现象假阳性是指检测阴性材料得到阳性结果。

如果一次实验中的几个阴性对照中出现一个或几个阳性结果,提示本次实验中其它标本的检测结果可能有假阳性。

实验中设立的阴性对照可提示有无假阳性结果出现。

(二)造成假阳性的原因1.样品间交叉污染:样本污染主要有收集样本的容器被污染,或样本放置时,由于密封不严溢于容器外,或容器外粘有样本而造成相互间交叉污染;样本核酸模板在提取过程中,由于吸样枪污染导致标本间污染;2.PCR 试剂的污染:主要是由于在 PCR 试剂配制过程中,由于加样枪、容器、双蒸水及其它溶液被 PCR 核酸模板污染。

3. PCR 扩增产物污染:这是 PCR 贝量大 (一般为 1013 拷贝 /ml),远远高于物污染,就可形成假阳性。

反应中最主要最常见的污染问题。

因为PCRPCR 检测数个拷贝的极限,所以极微量的产物拷PCR 产4. 气溶胶污染:在空气与液体面摩擦时就可形成气溶胶,在操作时比较剧烈地摇动反应管,开盖时、吸样时及污染进样枪的反复吸样都可形成气溶胶而污染。

据计算一个气溶胶颗粒可含 48000 拷贝,因而由其造成的污染是一个值得特别重视的问题。

5.实验室中克隆质粒的污染:由于克隆质粒在单位容积内含量相当高,另外在纯化过程中需用较多的用具及试剂,而且在活细胞内的质粒,由于活细胞的生长繁殖的简便性及具有很强的生命力,其污染可能性也很大。

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个P C R体系内应含有 4种等摩 尔浓度 的脱
3 . 4 循环数 P C R扩增所需循 环数取决 于反应 体系 中起始 的模版拷贝数 以及引物延伸和扩增效率。一旦 P C R 反应进入几何级数增长期 ,反应会一直持续下去 ,
直 至某一 成分 成 为制约 因素 。扩增 产物 中绝 大多 数
退火温度至关重要 。温度过高 , 引物不能很好
5 . 2细心操作提高核酸产率。
核酸容易断裂 , 稍有不慎就会 出现核酸断裂或 流失 , 从而产生核酸产量过低或没有产量 , 可能 出
现 假 阴性结 果 。
( 下转 2 6页 )
地与模板结合 , 扩增效率降低 ; 温度过低 , 引物将产
应该是特异性 的扩增产物 , 而非特异性的扩增产物 应该是降低到难以检测 出来的程度。
4核酸 提取 核 酸在 细 胞 中总 是 与 各 种 蛋 白质 结 合 在 一 起 的 。核 酸 的分离 主要 是指 将核 酸与 蛋 白质 、 多糖 、 脂
所有 D N A聚合酶 都要 求有游 离 的二 价 阳离 子 ,通常使 用 M 。 由于 d N T P与寡核 苷酸结合
阿维链 霉菌( S t r e p t o m y c e s a v e r mi t i l i s ) , 1 9 7 6年 , 美 国
M e r c k 公 司从其培养物中发现了含有 8 个组分的混 和物 , 该混合物对寄生于动植物的线虫和外 寄生虫
有很强 的杀灭作用 , 后来被命名为阿维菌素类药物
Mg , 因而 反应 体 系 中 阳离 子 的浓度 必 须 超过 d N T P 和引物 的浓 度 。适 当增加 镁离 子浓 度可减 少 非特异
性扩增 , 通常的浓度为 4 . 5 m m o l / L , 但也不是绝对 , 应根据不 同的实验条件 、 实验要求 , 选择不同的模 版, 并经过反复多次试验予以验证 。
( A v e r me e t i n s ) t M。 自阿维 菌素 类药 物被 发 现后 , T 已迅
3 P C R反应 程序 设计原 则
3 . 1变性
分离组织中的各种多余成分 , 利用选择性沉淀等方 法可以将核酸进行分离与纯化 。利用氯仿可去除脂 肪, 使更多蛋 白质变性 , 从而提高提取效率。裂解后 离心 , 疏水性 的蛋 白质被分配至有机相 , 核酸则被
留于 上层水相。吸取 匕 层水相再加 入异 丙醇 可使 核酸
双链 D N A的变性温度 由 G + c f 胞嘧呤( G ) 和鸟
浓缩形成沉淀ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ, 经离心收集核酸沉淀 , 再用 7 5 %的
嘌呤( c ) ] 含量决定 , G + C含量越 高 , 完全分 开 D N A
的熔解温度也越高。变性 的时间是 由 D N A分子片
段 大小 决定 的 , D N A分 子越 长 ,两条 链 完全 分开 所 需 的时间也 越长 。对 于 G + C含 量 为 5 5 %的线 性
2 . 5缓冲 液

肪等生物大分子物质分开。在分离核酸时应遵循以 下原则 : 保证核酸分子一级结构的完整性 ; 排 除其
它分 子污染 。
核酸必须从细胞或其它生物物质 中释放 出来 。 细胞 裂解 可通过机械作用 、 化学作用 、 酶作用等方 法实现 。核酸的高电荷磷酸骨架结构 , 决定 了核 酸 比蛋 白质 、 多糖 、 脂肪等其它生物 大分子物质更具

实验结果确定最优的退火温度。
3 . 3延伸 在 最适 温 度下 ( 一般 7 2  ̄ C) , T a q D N A聚 合酶 的
聚合速度约为 2 0 0 0 b p / m i n , 根据多年经验一般扩增
1 0 0 0 b p片段 , 延伸 时 间可设 计为 1 mi n 。
乙醇漂洗以除去多余的盐分, 即可获得纯化的核酸。
5核 酸提 取注意 事项
5 . 1避 免 污染 。

是避免样品对操作人员感染 ; 二是避免操作
D N A模版 , 9 4 ~ 9 5 ℃变性 4 5 S 即可 。
3 . 2退 火
人 员 对样 品污染 ;三是 避 免样 品问 的交 叉 污染 , 如 果 出现样 品污染 , 可能 出现 假 阳性结果 。
学术研 究
0 . 1 - 0 . 5 m o l / L , 这个 浓度对 扩增 1 0 0 0 b y ( 碱基对) D N A的片段并 少于 3 0 个循 环 的 P C R是绰绰有余 的。因为浓度过高会增加引物错配的几率 , 导致非 特异的扩增 , 直接影响反应结果 。 2 . 3脱氧核苷三磷酸
生非特异性结合 , 导致非特异性 D N A片段 的增加 。

般在设计 引物时 ,会有一个参考的退火温度 , 最
科学 的方法是利用梯度 P C R实验技术进行试验 , 用
2 4 中 国动 物保 健 2 0 1 4年 ( 第1 6卷 ) 第1 期
学术研 究
甚至死亡 , 影响家畜 的生 产 性 能 和 品质 , 造 成 资 源( 人力 、 物 资) 的浪 费 , 给畜 牧业 造 成重 大 的经
亲水 性 ,根 据 组织 中各种 成 分 的理 化 性质 不 同 , 来
般使用商品化即可。
般包含 在缓 冲液 内 , 无 需另 外 添加 。
2 . 6一价 阳离子

2 . 7模 版 DNA
理论上 , 体系 内只要含有单拷贝的模版 即可进 行扩增反应 , 所 以在进行 P C R反应时模版使用量不 用太多 , 太多的模板会影 响新合成 D N A产量。
氧核苷 三磷酸 d N T P s 。如 果 扩 增 1 0 0 0 b p长 度 的
D N A片段 ,每种 d N T P s 浓度 在 2 0 ~ 2 0 0 m o l / L即 可, 浓度 过高可能会与 M g 2 + 螯合而抑制反应 , 影响
扩 增结 果 。 2 . 4二价 阳离子
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