PCR技术详解：从变性到延伸，一文了解其反应过程

PCR技术是一种在实验室中广泛应用的技术,可以用来检测和诊断各种疾病。PCR的全称是聚合酶链式反应,其反应过程是在一个叫做PCR反应管(polymerase chain reaction tube)的容器中完成的。

PCR反应管通常由聚丙烯或玻璃制成,里面装有特制的溶液,包括DNA模板、引物、dNTPs(脱氧核苷酸三磷酸盐)、MgCl2(氯化镁)等成分。当加入这些成分后,PCR反应管会封闭起来,形成一个小小的生物反应器。在这个反应器中,DNA会在高温下被复制成许多份,从而实现疾病的早期筛查和诊断。

PCR反应的过程分为三个阶段:变性、退火和延伸。这三个阶段都是通过改变反应条件来实现的,具体步骤如下:

1. 变性:在PCR反应开始时,反应管中的DNA双链会被加热到95°C以上,使得DNA双链解旋成单链。这个过程被称为变性。在变性过程中,DNA的双螺旋结构被破坏,变成了两条单链DNA,每个单链上都有许多个碱基对。

2. 退火:在变性之后,反应管会迅速冷却到55-60°C左右的温度,使单链DNA与引物结合。这个过程中,反应管内的温度会不断变化,以便让引物能够与单链DNA上的互补序列配对。这个过程被称为退火。在退火的过程中,引物的末端会与单链DNA上的互补序列配对,形成一种叫做复合物的物质。

3. 延伸:在退火之后,反应管会再次加热到72°C左右的温度,使dNTPs(脱氧核苷酸三磷酸盐)加入到反应体系中,并与单链DNA上的引物结合。这个过程被称为延伸。在延伸的过程中,dNTPs中的磷酸二酯键会断裂,将单个的脱氧核苷酸连接到单链DNA上,最终形成一条新的DNA链。这条新合成的DNA链会与原来的DNA链一起,成为两条完整的DNA分子。

综上所述,PCR技术的反应过程都是在PCR反应管中完成的。在这个过程中,DNA的双链被变性为单链,然后与引物结合,并在dNTPs的作用下进行延伸,最终形成两条新的DNA分子。