PCR原理及注意事项
PCR原理与操作
PCR原理与操作PCR（Polymerase Chain Reaction），也称为聚合酶链反应，是一种重要的分子生物学技术。
它是通过体外复制DNA分子来产生大量DNA分子的方法。
PCR技术在基因工程、医学诊断、犯罪现场调查等领域有广泛应用。
PCR技术依赖于DNA分子的核酸扩增过程。
其基本原理可分为三个步骤：变性、引物的结合和延伸。
1.变性：PCR反应开始时，DNA样本被加热至95℃到98℃的高温。
这个高温的作用是将DNA的两个螺旋链分离，使之成为单链DNA。
2.引物的结合：PCR反应中，引物是一段由合成的DNA片段。
引物的序列与待扩增的DNA序列的两端互补。
引物的加入使得单链DNA在较低的温度下重新连成双链结构。
引物被限制性核酸酶进行体外合成。
这个链合成过程是在一个低于变性温度的温度下进行的。
3.延伸：在第二步引物的结合后，加入了一定浓度的DNA聚合酶。
DNA聚合酶能够扩增引物，使得新的DNA链得以合成。
而且PCR反应中还加入了一定浓度的dNTPs（核苷酸三磷酸聚合物），它们是dATP、dCTP、dGTP和dTTP的混合溶液。
通过这些反应物，DNA聚合酶能够与引物进行大量的扩增。
PCR操作步骤及注意事项：1.样品准备：a.提取待扩增的DNA，保证DNA纯度和浓度。
b.使用无细菌污染的试剂和消毒的实验室设备。
2.PCR体系准备：a.准备PCR反应液，包括模板DNA、引物、酶、缓冲液、dNTP和盐。
b.根据所需扩增的目标序列和引物设计合适的引物。
c.确保PCR反应液没有污染，防止产生假阳性或假阴性结果。
3.PCR反应设置：a.取合适的PCR管，加入PCR反应液。
b.打开PCR仪，将PCR管放入合适的位置，设置温度和时间参数。
c.检查PCR仪的热盖是否正常工作，以确保反应条件的稳定性。
4.PCR反应：a.将PCR管放入预热PCR仪中，并启动程序。
b.进行PCR循环扩增反应，根据需要进行不同数目的循环。
PCR原理及注意事项
PCR一、PCR的原理PCR;Polymerase Chain Reaction;聚合酶链式反应;由Kary Mullis博士在1985年于美国的PE-Cetus公司工作期间发明..该技术基本原理如下：在模板DNA、primers和4种dNTPs存在下;依赖于DNA polymerase的酶促合成反应..DNA polymerase以单链DNA为模板;借助一小段双链DNA来启动合成;通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结合;形成部分双链..在适宜的温度和环境下;DNA聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3´-OH末端退火;并以此为起始点;沿模板5´→3´方向延伸;合成一条新的DNA互补链的过程并依次循环..1.PCR反应的基本成分包括：Templates DNA待扩增DNA、Primers、4种脱氧核苷酸dNTPs、DNA聚合酶和适宜的Buffer对于高GC含量的模板有时加入3% DMSO..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..2.PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：①.模板DNA的变性：模板DNA经加热至94℃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;成为单链;以便它与引物结合;为下轮反应做准备；②.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℃或60℃左右;引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；③.引物的延伸：DNA模板--引物结合物在Taq DNA聚合酶或Phusion DNA聚合酶或Pfu DNA聚合酶的作用下;以dNTPs为原料;靶序列为模板;按碱基互补配对半保留复制原理;合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链;新链又可成为下次循环的模板..3.PCR的反应动力学PCR的三个反应步骤反复进行;使DNA扩增量呈指数上升..反应最终的DNA 扩增量可用Y＝1＋X n计算..Y代表DNA片段扩增后的拷贝数;X表示实际扩增效率;平均约为75%;n 代表循环次数..平均扩增效率的理论值为100%;但在实际反应中平均效率达不到理论值..如果进行30个Cycles;实际扩增倍数往往为106-107理论上以Y=2n计算;为109..反应初期;靶序列DNA片段的增加呈指数形式;随着PCR产物的逐渐积累;被扩增的DNA 片段不再呈指数增加;而进入线性增长期或静止期;即出现“停滞效应”;这种效应称平台期..PCR 扩增效率及DNA聚合酶、PCR的种类和活性及非特异性产物的竟争等因素与之都有关..大多数情况下;平台期的产生不可避免..二、PCR的种类1.常规PCR2.反转录PCRreverse transcription;RT- PCR先在逆转录酶的作用下;以mRNA为模板;Primer 1常用OligodT引物为引物合成与其互补的cDNAcomplementary DNA;再以cDNA为模板;Primer 2为引物进行PCR反应..常用逆转录酶有AMVavian myeloblastosis virus;酶活最适温度42℃和MMLVmoloney murine leukemia virus; 酶活最适温度37℃..RT-PCR是一种快速简便敏感度极高的检测mRNA转录量或蛋白表达水平的方法..半定量RT-PCR以组织中普遍表达且表达量恒定的管家基因的mRNA表达为对照;将目的基因mRNA 与之一起逆转录成各自cDNA;最后计算它们的比值来达到对mRNA表达半定量的目的..3.实时荧光定量PCRQuantitative Real-time PCR;Q-RT-PCR在PCR反应体系中加入荧光基团SYBP Green 1或Taqman或分子信标等;利用荧光信号累积实时监测整个PCR进程;最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法..利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化;通过Ct值C 代表Cycle;T代表threshold和标准曲线的分析对起始模板进行定量分析..Ct值：扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数..荧光阈值是前3-15个循环荧光信号的标准偏差的10倍..用途：绝对定量检测起始模板数的精确拷贝数;通常用到标准曲线；相对定量确定经过不同处理的样本目标转录本之间或不同基因之间的基因表达差异；基因型/等位基因分析;例如SNP检测；转基因生物监测等4.重组PCR又称重叠PCR;overlap PCR：制备杂合基因5.多重PCR又称复合PCR;multiplex PCR两对或两对以上引物在一个反应体系中扩增多条目的基因片段6.不对称PCR：使用浓度相差100倍的正反引物;得到单链DNA7.反向PCR：扩增引物相反方向DNA 序列目的基因之外的序列;从而研究未知序列8.巢式PCRNest PCR：高特异性扩增;一对引物扩全长;一对引物扩内部部分序列此外;还有Touchdown PCR、锚定PCRA-PCR、Allele- specific PCRAS-PCR、单链构型多态性PCRSSCP-PCR和低严格单链特异性引物PCRLSSP- PCR等..。
1、试述荧光定量pcr技术的原理、方法、注意事项及其在临床与科研中的应用
1、试述荧光定量pcr技术的原理、方法、注意事项及其在临床与科研中的应用
荧光定量PCR是一种在PCR反应过程中，通过荧光信号的检测来对PCR产物进行实时定量分析的技术。
1. 原理：
荧光定量PCR利用荧光染料或者荧光探针，标记扩增过程中的每一个循环的产物，这些荧光标记的产物在激发光的作用下会发出荧光。
随着反应的进行，PCR产物不断累积，荧光信号也随之增强。
通过对荧光信号的实时监测，可以推断出样本中起始模板的数量。
2. 方法：
主要方法包括探针法、SYBR Green I染料法和分子信标法等。
探针法使用与目标序列特异性结合的荧光探针来标记PCR产物。
SYBR Green I染料法则是利用染料与双链DNA的结合特性，将染料添加到反应体系中，随着PCR产物的增加，染料的荧光信号也增强。
3. 注意事项：
荧光定量PCR对样品纯度要求较高，应避免杂质的干扰。
反应体系中的成分和浓度需要精确控制，以确保实验结果的准确性。
荧光定量PCR的结果解读需要参考标准曲线，以确定未知样本中的目标序列数量。
4. 在临床与科研中的应用：
在临床应用中，荧光定量PCR被广泛用于病原体检测、基因突变分析、遗传病诊断以及癌症研究等。
例如，用于检测病毒如HIV、HBV等的载量，或者检测癌症相关基因的表达水平。
在科研领域，荧光定量PCR可用于基因表达分析、基因组学和表观遗传学研究中。
例如，比较不同组织或细胞类型的基因表达差异，或者研究表观遗传修饰对基因表达的影响。
总的来说，荧光定量PCR技术是一种高灵敏度、高特异性的核酸定量分析方法，对于临床诊断和科学研究具有重要意义。
PCR Protocol
聚合酶链式反应（PCR，Polymerase Chain Reaction）是一种分子生物学技术，通过特定的引物和DNA聚合酶，将特定的DNA片段在体外进行快速、特异的扩增。
以下是PCR的原理、所需试剂和耗材、实验仪器、准备工作、实验方法、注意事项、常见问题及解决方法。
一、PCR的原理PCR技术的基本原理是通过对DNA的双链进行特异性解旋，然后在DNA聚合酶的作用下，以解开的每一条单链为模板，将特定的引物与单链的5’端和3’端结合，形成起始复合物。
在适宜的温度和条件下，DNA聚合酶将从引物3’端开始延伸DNA链，并通过反复变性-延伸循环，实现DNA片段指数级扩增。
二、所需试剂和耗材1.引物：用于与模板DNA结合，指示DNA聚合酶从何位置开始延伸。
引物可以是人工合成的寡核苷酸，也可以是从RNA或天然DNA中提取的。
2.DNA模板：被扩增的DNA片段的原始双链分子。
3.DNA聚合酶：催化DNA复制的酶，如Taq DNA聚合酶。
4.dNTPs（脱氧核糖核苷三磷酸）：DNA合成的原材料，包括dATP、dTTP、dCTP、dGTP。
5.缓冲液：调节反应液的pH值，一般含有Mg2+离子以及其他辅助因子。
6.耐高温的DNA分离酶抑制剂：防止在高温下DNA被破坏。
7.DEPC水：用于制备无RNA酶的水。
三、实验仪器1.基因扩增仪（PCR仪）：用于完成PCR的变性-延伸循环。
2.微量移液器：用于精确添加PCR反应液。
3.离心管：用于混合和离心PCR反应液。
4.水浴锅：用于PCR反应液保温。
5.电泳仪和电泳槽：用于分析扩增的DNA片段。
6.显微镜：观察细胞和组织样品。
7.分光光度计：用于测量DNA和RNA的浓度。
四、准备工作1.了解PCR的基本原理和步骤。
2.设计和制备引物：根据目的基因序列设计特异性引物。
3.准备基因组DNA或cDNA：从细胞或组织中提取基因组DNA或通过反转录制备cDNA。
4.缓冲液和其他试剂的准备：根据PCR试剂清单准备所有必需的试剂。
聚合酶链式反应(PCR)基本原理
四、PCR实验中应注意的事项
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采取以下措施有助于防止污染和结果的假阳性： 1、隔离不同操作区； 2、分装试剂； 3、严格实验操作； 4、严格按无菌操作的原则进行PCR所有操作等。
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聚合酶链反应（PCR）
• • • • 一、PCR的概念； 二、PCR的基本原理； 三、PCR反应条件的优化； 四、PCR操作的注意事项。
• 一、概念：
• 聚合酶链反应（polymerase chain reaction， PCR）扩增技术，即体外试管内DNA的扩增， 以高特异性、高灵敏度、高效率及忠实性等特 点，在生命科学研究领域产生着巨大的影响。
• 引物设计遵循下列原则：
• ①引物长度一般为15～30个核苷酸。
• ②引物中碱基的分布尽可能随机，尽量避免多 聚嘌呤或多聚嘧啶。
• ③引物内避免存在互补序列，以免折叠形成发 夹结构。
• ④两引物间不应存在互补序列，尤其是避免3′ 端的互补重叠。 • ⑤引物与非特异扩增序列的同源性<70%。 • ⑥引物的3′端碱基一定要与模板互补配对；而 5′则可相对不严，甚至还可做一些修饰。
1、变性 • 通过加热至95℃左右，使DNA双螺旋的氢键 断裂，形成单链DNA，作为反应的模板。
• 2、退火 • 将温度降至引物的 Tm 值左右或以下（比 Tm 低 5℃，通常为 55 ～ 65℃），引物与 DNA 模 板互补结合，形成杂交链。
• 3、延伸 • 在DNA聚合酶（一种耐热的DNA聚合酶）的 作用下，于70～74℃以引物3′端为起始 点按5′→3′方向使DNA新链延伸。
• 上述三步为一个循环，每一循环的产物作 为下一个循环的模板，如此经过 25 － 30 个 循环，可使新生的DNA片段得以扩增。
组织脱氧核酸聚合酶链反应检测
组织脱氧核酸聚合酶链反应检测在当前医疗领域，组织脱氧核酸聚合酶链反应检测（PCR）作为一种重要的诊断手段，广泛应用于各种疾病的诊断和研究中。
本文将为您介绍组织脱氧核酸聚合酶链反应检测的相关知识，包括其原理、应用领域以及注意事项。
一、组织脱氧核酸聚合酶链反应检测（PCR）原理组织脱氧核酸聚合酶链反应检测是一种在体外将特定DNA序列扩增的技术。
其基本原理如下：1.脱链：将双链DNA加热至高温（通常94-96摄氏度）使其分解成单链DNA。
2.导向：冷却至适当温度（通常50-65摄氏度），使寡核苷酸引物与单链DNA互补配对，形成RNA-DNA杂交双链。
3.延伸：加热至适当温度（通常72摄氏度），DNA聚合酶在引物处开始催化合成互补的DNA链，完成新的DNA双链的复制。
4.重复：重复以上三个步骤，直至达到所需扩增倍数。
二、组织脱氧核酸聚合酶链反应检测（PCR）的应用领域组织脱氧核酸聚合酶链反应检测技术在医学、生物学等领域具有广泛应用，主要包括：1.病原体检测：如新冠病毒、结核分枝杆菌等。
2.基因突变检测：如肿瘤基因、遗传病基因等。
3.基因表达分析：如实时荧光定量PCR（qPCR）。
4.分子生物学研究：如基因克隆、基因编辑等。
三、组织脱氧核酸聚合酶链反应检测（PCR）注意事项1.实验操作过程中应严格遵循无菌操作，避免外部污染。
2.引物的设计和筛选至关重要，合适的引物可以提高检测灵敏度和特异性。
3.操作过程中应严格控制温度和时间，确保扩增效果。
4.注意PCR产物的后处理，避免扩增产物的污染。
5.多次重复实验以验证结果，减少实验误差。
总之，组织脱氧核酸聚合酶链反应检测技术在疾病诊断、研究等领域具有重要价值。
正确掌握其原理、应用和注意事项，将有助于更好地利用这一技术为医学发展和人类健康服务。
简述PCR的基本原理和步骤及步骤要点
简述PCR的基本原理和步骤及步骤要点PCR（聚合酶链式反应）是一种在分子生物学中广泛应用的技术，它能够快速而准确地扩增DNA片段。
本文将对PCR的基本原理、步骤以及步骤要点进行简述。
基本原理PCR基于DNA的复制原理，通过不断重复三个基本步骤（变性、退火和延伸）来扩增特定DNA片段。
具体而言，PCR需要以下三种主要成分：DNA模板、引物和聚合酶。
1.DNA模板：PCR需要从中复制目标DNA片段的DNA模板。
该DNA可以是从细胞中提取的总DNA、cDNA或已知序列的DNA片段。
2.引物：引物是两个短的DNA片段，其中一个与目标DNA片段的起始位置互补，另一个与目标DNA片段的末端互补。
引物的作用是提供了PCR反应的起始点。
3.聚合酶：聚合酶是PCR反应中的关键组分，它能够在退火温度下从引物的起始点开始，沿着DNA模板链合成新的DNA链。
PCR的基本原理是通过不断重复以下三个步骤来扩增目标DNA片段。
步骤及步骤要点1.变性：在PCR反应的第一步，反应混合液中的DNA模板被加热到高温（通常为94-98℃），使DNA双链解开成两条单链（变性）。
•高温变性有助于断开DNA双链的氢键，使之成为两条单链。
2.退火：在PCR反应的第二步，反应混合液被冷却到较低的温度（通常为50-65℃），使引物与目标DNA片段互补结合。
•引物与目标DNA片段的互补配对使得引物能够定位在目标DNA片段的特定位置。
3.延伸：在PCR反应的第三步，反应混合液被加热到适合聚合酶活性的温度（通常为72℃），使聚合酶从引物的起始点开始合成新的DNA链。
聚合酶能够识别引物，在引物的3’端添加互补的核苷酸，从而合成新的DNA 链。
这三个步骤组成了一次循环，形成一个PCR循环。
每个PCR循环都会使目标DNA 片段的数量成倍增加。
通常，进行20-35个PCR循环，即可扩增到足够的DNA量以进行后续分析。
需要注意的是，PCR反应需要针对具体的目标DNA片段选择合适的引物，在设定的PCR温度条件下进行。
pcr纯化试剂盒的基本原理
pcr纯化试剂盒的基本原理PCR（聚合酶链式反应）的研究和应用越来越广泛，而纯化PCR产物是进行后续实验和分析的必要步骤。
PCR纯化试剂盒是一种常用的纯化PCR产物的工具。
那么，它的基本原理是什么呢？本文将从试剂盒组成及原理、试剂盒使用注意事项等方面展开介绍。
一、试剂盒组成及原理PCR纯化试剂盒一般包括PCR产品纯化试剂（Buffer），醚类萃取试剂，吸附柱和洗脱缓冲液。
它的原理基于DNA特异性的吸附和洗脱过程，以下是具体步骤：1. 首先将PCR反应混合物加入醚类萃取试剂中，并充分混合离心，离心过程中，胶体、蛋白质和其他杂质会被醚类萃取试剂带走，而PCR产物则会与细胞外膜纤维蛋白（PEI）相结合，形成PEI-DNA复合物。
2. PEI-DNA复合物被加入吸附柱内，其中吸附柱内有一定比例的硅胶，这可以保证PEI-DNA复合物牢固地吸附在硅胶上。
3. 加入洗脱缓冲液后，硅胶上的PEI-DNA复合物便会被洗脱，从而获得高纯度的PCR产物。
二、试剂盒使用注意事项1. 在试剂盒操作时需要注意使用手套等个人防护设备，严格遵守规定的步骤和试剂使用比例。
2. 在制备PCR反应混合物时，需要遵循浓度和质量的要求，以避免在后续操作中对产物的影响。
3. 充分离心试剂混合物可以更好地去除杂质，提高产物的纯度。
4. 注意试剂盒保存条件，尤其是醚类萃取试剂，应在阴凉处保存，以免受热或阳光照射导致失去活性。
5. 吸附柱在使用前需要事先激活，以提高其吸附效率。
三、总结综上所述，PCR纯化试剂盒基于DNA特异性的吸附和洗脱过程，具有操作简单、产物纯度高等优点，是进行PCR产物纯化的主要工具之一。
在使用时需要注意操作规范和使用说明，以确保产物的纯度和实验数据的准确性。
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PCR
一、PCR的原理
PCR，Polymerase Chain Reaction，聚合酶链式反应，由Kary Mullis博士在1985年于美国的PE-Cetus公司工作期间发明。
该技术基本原理如下：
在模板DNA、primers和4种dNTPs存在下，依赖于DNA polymerase的酶促合成反应。
DNA polymerase以单链DNA为模板，借助一小段双链DNA来启动合成，通过一个或两个人工合成的寡核苷酸引物与单链DNA模板中的一段互补序列结合，形成部分双链。
在适宜的温度和环境下，DNA聚合酶将脱氧单核苷酸加到引物3´-OH末端(退火),并以此为起始点，沿模板5´→3´方向延伸，合成一条新的DNA互补链的过程并依次循环。
1.PCR反应的基本成分
包括：Templates DNA(待扩增DNA)、Primers、4种脱氧核苷酸(dNTPs)、DNA聚合酶和适宜的Buffer(对于高GC含量的模板有时加入3% DMSO)。
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。
2.PCR由变性--退火--延伸三个基本反应步骤构成：
①.模板DNA的变性：模板DNA经加热至94℃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，成为单链，以便它与引物结合，为下轮反应做准备；
②.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℃或60℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；
③.引物的延伸：DNA模板--引物结合物在Taq DNA聚合酶或Phusion DNA聚合酶或Pfu DNA聚合酶的作用下，以dNTPs为原料，靶序列为模板，按碱基互补配对半保留复制原理，合成一条新的与模板DNA 链互补的半保留复制链，新链又可成为下次循环的模板。
3.PCR的反应动力学
PCR的三个反应步骤反复进行，使DNA扩增量呈指数上升。
反应最终的DNA 扩增量可用Y＝(1＋X)n计算。
Y代表DNA片段扩增后的拷贝数，X表示实际扩增效率，平均约为75%，n代表循环次数。
平均扩增效率的理论值为100%，但在实际反应中平均效率达不到理论值。
如果进行30个Cycles，实际扩增倍数往往为106-107（理论上以Y=2n计算，为109）。
反应初期，靶序列DNA片段的增加呈指数形式，随着PCR产物的逐渐积累，被扩增的DNA 片段不再呈指数增加，而进入线性增长期或静止期，即出现“停滞效应”，这种效应称平台期。
PCR 扩增效率及DNA聚合酶、PCR的种类和活性及非特异性产物的竟争等因素与之都有
关。
大多数情况下，平台期的产生不可避免。
二、PCR的种类
1.常规PCR
2.反转录PCR（reverse transcription，RT- PCR）
先在逆转录酶的作用下，以mRNA为模板，Primer 1（常用Oligo(dT)引物）为引物合成与其互补的cDNA（complementary DNA），再以cDNA为模板，Primer 2为引物进行PCR反应。
常用逆转录酶有AMV（avian myeloblastosis virus，酶活最适温度42℃）和MMLV（moloney murine leukemia virus，酶活最适温度37℃）。
RT-PCR是一种快速简便敏感度极高的检测mRNA转录量或蛋白表达水平的方法。
半定量RT-PCR
以组织中普遍表达且表达量恒定的管家基因的mRNA表达为对照，将目的基因mRNA 与之一起逆转录成各自cDNA，最后计算它们的比值来达到对mRNA表达半定量的目的。
3.实时荧光定量PCR（Quantitative Real-time PCR，Q-RT-PCR）
在PCR反应体系中加入荧光基团（SYBP Green 1或Taqman或分子信标等），利用荧光信号累积实时监测整个PCR进程，最后通过标准曲线对未知模板进行定量分析的方法。
利用荧光信号的变化实时检测PCR扩增反应中每一个循环扩增产物量的变化，通过Ct值（C 代表Cycle，T代表threshold）和标准曲线的分析对起始模板进行定量分析。
Ct值：扩增产物的荧光信号达到设定的阈值时所经过的扩增循环次数。
荧光阈值是前3-15个循环荧光信号的标准偏差的10倍。
用途：绝对定量检测起始模板数的精确拷贝数，通常用到标准曲线；相对定量确定经过不同处理的样本目标转录本之间或不同基因之间的基因表达差异；基因型/等位基因分析，例如SNP检测；转基因生物监测等
4.重组PCR（又称重叠PCR，overlap PCR）：制备杂合基因
5.多重PCR(又称复合PCR，multiplex PCR)
两对或两对以上引物在一个反应体系中扩增多条目的基因片段
6.不对称PCR：使用浓度相差100倍的正反引物，得到单链DNA
7.反向PCR：扩增引物相反方向DNA序列（目的基因之外的序列），从而研究未知序列
8.巢式PCR（Nest PCR）：高特异性扩增，一对引物扩全长，一对引物扩内部部分序列
此外，还有Touchdown PCR、锚定PCR（A-PCR）、Allele- specific PCR（AS-PCR）、单
链构型多态性PCR（SSCP-PCR）和低严格单链特异性引物PCR（LSSP- PCR）等。