在初次接觸PCR儀(yi) 時,小白們(men) 都會(hui) 有各種各樣的困惑。譬如:PCR儀(yi) 上的熱蓋和PCR管蓋作用一樣嗎?,不同品牌的熱蓋都是一樣的嗎?熱啟動又是什麽(me) 意義(yi) ?兩(liang) 個(ge) 加熱模式哪種情景適用?帶著這些問題,小寶給大家一一解答!
*,PCR儀(yi) 又稱熱循環儀(yi) ,是配合PCR過程的變溫儀(yi) 器,熱蓋是儀(yi) 器上方的一部分,用來避免樣品在高溫環境下蒸發冷凝在管蓋上而減少反應樣品體(ti) 積的風險。
PCR又稱聚合酶鏈反應,是體(ti) 外擴增目的DNA片段的方法,在多方麵廣泛應用,主要分為(wei) 三大步驟:高溫變性、低溫退火、適溫延伸。分別添加引物、模板、Taq酶、dNTP和緩衝(chong) 液等反應物混合,在約為(wei) 95℃環境下,雙鏈DNA氫鍵斷裂解旋為(wei) 單鏈;單鏈與(yu) 人工設計的引物在約為(wei) 60℃溫度下,按照堿基互補配對的原則相結合;並升溫到72℃左右,利用Taq酶延伸合成一條新的與(yu) 模板DNA鏈互補的半保留複製鏈。
在此過程中,某段溫度會(hui) 接近或高於(yu) 100℃,部分樣品會(hui) 隨著高溫向上蒸發,遇上溫度較低的PCR管蓋,則會(hui) 冷凝在管蓋上,管內(nei) 的樣品就會(hui) 有一定損失,少一部分沒有參加循環,造成樣品得率降低。
在此之前儀(yi) 器還不具備這個(ge) 裝置,是通過樣品裏滴加石蠟油來解決(jue) 此問題的,但實際上後續對石蠟油的處理較為(wei) 繁瑣。後續熱蓋的出現能夠有效避免該風險,熱蓋的溫度一般都會(hui) 比模塊高5-10℃,這樣模塊內(nei) 的PCR管上端溫度始終大於(yu) 反應液的溫度,由於(yu) 高溫處壓強大於(yu) 低溫處壓強,液體(ti) 不會(hui) 向上蒸發,於(yu) 是所有的樣品反應液體(ti) 積不會(hui) 發生變化。
但由於(yu) 樣品管的高度不一,早期的儀(yi) 器不可調熱蓋隻能用於(yu) 統一高度的樣品管,當使用較矮的樣品管時,需要加入鋁塊,較為(wei) 麻煩;目前可調式熱蓋分為(wei) 旋鈕式和自調節式等:有些儀(yi) 器旋鈕式熱蓋的高度和壓力是根據樣品管可調整:但換樣之前需要將旋鈕旋回原位。並且存在壓力不好控製的問題:過緊會(hui) 使樣品管變性等;過鬆則無法達到相應溫度影響結果。自調節則可根據樣品管高低調節高度。
所謂熱啟動則是在樣品管中添加的Taq酶用於(yu) 適溫延伸這一步驟,但往往在室溫的環境下,Taq酶也能發揮作用,因此在加反應物或是高溫變性前,都需要防止Taq酶在非適當溫度下開始工作,以避免該情況下非特異性產(chan) 物。模板和酶數量一定,產(chan) 生非特異性的產(chan) 物,這說明特異性產(chan) 物含量會(hui) 降低,因此,會(hui) 在冰上加樣,或是先預熱PCR儀(yi) ,再迅速放入PCR管。
還可以將凝固冷卻的蠟將引物,Mg2+,dNTP,和緩衝(chong) 液混合和剩餘(yu) 反應組分上、下層隔離開來。在變性階段,蠟受熱熔化,所有成分混合,且液態蠟浮到樣品的上部,充當熱蓋的作用,但後續蠟處理較為(wei) 棘手。利用化學修飾或者製備抗原抗體(ti) 複合物等方法使得其按照溫度高低控製酶活性。
石蠟熔化示意圖(管內(nei) 黃色部分為(wei) 石蠟)
麵對高通量的樣品,手動熱啟動防護會(hui) 十分耗時,因此,PCR儀(yi) 會(hui) 設定熱蓋溫度,當熱蓋加熱到一定溫度之前,模塊溫度保持不變;熱蓋溫度達到設定值時,模塊迅速升溫,達到熱啟動的效果。
另外,很多PCR儀(yi) 在加熱模式上有Tube、Block兩(liang) 種方式可選。這是因為(wei) 儀(yi) 器的溫度傳(chuan) 感器在模塊下部,實際上無法測得樣品管內(nei) 的溫度。一般情況(Block)下,在輸入設定溫度及運行時間時,指的是模塊在到達溫度下持續相應的時間,樣品管的溫度不能迅速達到的溫度;而Tube模式是先將模塊溫度高於(yu) 設定溫度,等樣品管溫度到達溫度,再將模塊溫度降到溫度,這樣能快速使管內(nei) 溫度達到設定值。不同反應體(ti) 積和要求可使用不同的模式:普通PCR或體(ti) 積較大使用Tube模式,當長時間保溫且對溫度過衝(chong) 要求較高或是體(ti) 積較小時,可以使用Block模式。
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