PCR原理互动演示

实验目的

理解 PCR 所需的条件和三步循环过程，认识 DNA 呈指数扩增的特点。

实验原理

PCR 利用 DNA 半保留复制的原理，在体外靠温度变化控制反应。90℃以上，DNA 双链受热变性解为单链；50℃左右，引物与单链模板按碱基互补配对结合（复性）；72℃左右，耐高温的 DNA 聚合酶从引物 3′端开始，以 dNTP 为原料合成子链（延伸）。每循环一次，DNA 数量约增加一倍，n 次循环后约为原来的 2^n 倍。

实验器材

• 模板 DNA（双链）
• 两种引物
• 4 种脱氧核苷酸（dNTP）
• 耐高温 DNA 聚合酶（Taq 酶）
• 缓冲液（含 Mg2+）
• 温度循环变化曲线

实验步骤

1. 观察反应体系中的模板 DNA、引物、dNTP 和 DNA 聚合酶。
2. 升温至 90℃以上，观察 DNA 双链解开成两条单链。
3. 降温至 50℃左右，观察引物与单链模板结合。
4. 升温至 72℃左右，观察子链沿引物 3′端延伸。
5. 重复循环，记录每轮结束后 DNA 分子数的变化。

实验现象与结论

每经过一个“变性—复性—延伸”循环，DNA 分子数约增加一倍，多次循环后目的 DNA 片段大量积累。结论：PCR 需要模板、引物、原料、耐高温 DNA 聚合酶和温度控制，能在较短时间内扩增特定 DNA 片段。

常见问题

PCR 为什么要用耐高温的 DNA 聚合酶？

变性需要 90℃以上的高温，普通酶会失活；耐高温 DNA 聚合酶能反复经受高温，循环中不必重复加酶。

PCR 中为什么要加两种引物？

两种引物分别与目的片段两条链的 3′端互补，从两端引导子链合成，使两条链都能被复制。