引物是DNA的短片段,用来启动DNA的酶复制DNA聚合酶在一个聚合酶链反应(PCR).引物通常是18-25个核苷酸长度,并将结合(退火)到单链DNA的互补区,称为模板链。当一个引物被结合时,聚合酶也可以与引物3'端DNA结合(图1)。在与引物3'端结合后,DNA聚合酶将复制DNA模板链。

图1:DNA合成过程中引物作用示意图

引物设计

如果我们得到一个DNA片段,如下图所示,并且想要设计引物来在PCR反应中扩增整个区域,我们必须将引物放在序列的两端。引物区域如下粗体所示:

DNA聚合酶只能在DNA链的3'端添加核苷酸。因为引物是聚合酶生成新DNA链的“起点”,我们必须确保引物的3'端指向正确的方向,这样序列才会正确之间的两个引物被复制,而不是序列走了从引物。因为DNA链是反平行的,引物必须与不同的链结合。如下图所示:

我们现在已经确定了引物的位置,只需要确定序列。我们可以观察到引物需要退火(结合)的序列,因此引物序列必须与它们结合的链互补。引物一般有18-25个碱基长。这里我们将设计20个底漆。左边的引物(引物1)通常被称为正向(fv)引物,右边的是反向(rv)引物。

实际上,在设计引物时需要考虑更多的因素。例如,我们希望避免二聚体的形成,这意味着引物与自身结合,而不是与单链DNA结合。此外,引物的熔化温度决定了模板DNA/引物双链的稳定性。幸运的是,已经开发了许多程序,它们将这些参数考虑在内,并在给定输入序列(您想要放大的序列)时设计引物。

PCR产物长度

PCR产物的长度取决于引物的放置。在这张图中,我们跟随一条单链,观察引物放置如何通过多轮复制缩短片段长度(需要三轮才能得到第一个双链片段,其中两条链都是引物的长度)。

PCR产物的长度取决于引物的放置(图2)。

图2:引物退火和DNA链延伸由于特异性引物的结合,单DNA链在多轮复制中被复制和缩短(需要三轮才能得到第一个双链片段,其中两条链都是引物的长度)。

在聚合酶链反应中,选择引物,使其符合所需要的序列。这也决定了得到的片段的长度,并且引物包含在最终的PCR产物中。

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