備課素材：PCR+的擴增是指數(shù)增長嗎 第一學(xué)期高中生物學(xué)選擇性必修三

PCR的擴增是指數(shù)增長嗎先看一道試題：如圖為形成cDNA過程和PCR擴增過程示意圖．據(jù)圖分析，下列說法正確的是A.催化①過程的酶是RNA聚合酶B.④過程發(fā)生的變化是引物與單鏈DNA結(jié)合C.催化②⑤過程的酶相同，且都能耐高溫D.通過該過程可以使目的基因的量以指數(shù)的形式增長答案：BD解析：結(jié)合圖示過程分析，①過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，②過程為單鏈DNA合成雙鏈DNA的過程；③④⑤過程為PCR反應(yīng)過程。①過程為逆轉(zhuǎn)錄過程，需要逆轉(zhuǎn)錄酶催化，A錯誤；④過程發(fā)生的變化是引物與單鏈DNA結(jié)合，B正確；催化②⑤過程的酶都是DNA聚合酶，但只有催化⑤過程的酶能耐高溫，C錯誤；通過PCR技術(shù)可以使DNA

擴增量呈指數(shù)上升，反應(yīng)最終的DNA擴增量可用Y=(1+X)n計算，D正確。這道試題D選項：通過該過程可以使目的基因的量以指數(shù)的形式增長。解析中認(rèn)為如此。PCR擴增中是指數(shù)增長嗎？在PCR中，隨著擴增周期的增加，理論上模板以指數(shù)方式進行擴增。每一擴增周期后產(chǎn)物的量可以下式表達Yn=Yn-1*(1+E)

0≤E≤1

-------1其中E表示擴增效率，Yn表示在n個周期后PCR產(chǎn)物的數(shù)量，Yn-1為n-1個周期后PCR產(chǎn)物的數(shù)量。而擴增一定的周期后，擴增產(chǎn)物的總數(shù)量可以下式表示Yn=X·(1+E)n

-------2其中Y為PCR產(chǎn)物的分子數(shù)量，X為原始模板的數(shù)量，n為周期數(shù)，E為擴增效率，位于0至1之間。公式（2）僅在限定的擴增周期數(shù)即指數(shù)擴增期（通常為20~30個循環(huán)）內(nèi)成立，超過此周期數(shù)，擴增過程即由指數(shù)擴增降低至穩(wěn)定的擴增速率，最終達到平臺，不再擴增。此時，公式（1）中的E逐步降低，直至0。影響擴增效率的因素較多，如：引物／靶核酸的退火情況；參與擴增反應(yīng)試劑的相對量尤其是TaqDNA聚合酶／靶核酸；擴增儀孔中溫度的不均一性；臨床標(biāo)本中TaqDNA聚合酶抑制物的去除不完全；擴增試劑的有限和擴增中焦亞磷酸鹽累積等。因此，PCR擴增最后不再以指數(shù)方式進行。要定量PCR擴增產(chǎn)物很容易，但從上述擴增產(chǎn)物與模板之間的關(guān)系來看，由于E和擴增周期數(shù)（n）的變化，擴增產(chǎn)物的量與最初PCR模板的量之間沒有一個確定的比例關(guān)系。只有在PCR的指數(shù)擴增期的擴增產(chǎn)物量才與起始模板的量有正比例相關(guān)。因此，定量PCR必須在PCR擴增的指數(shù)期進行測定，而以前的非實時PCR方法很難確定特定的PCR的擴增指數(shù)期，通常需要大量的實驗論證實時PCR的出現(xiàn)，則使得整個PCR的擴增過程測定信號的變化處于動態(tài)監(jiān)測之中，很容易判斷指數(shù)擴增期的出現(xiàn)，從而避免了傳統(tǒng)PCR反應(yīng)中產(chǎn)物量的可變性。實時PCR，就是檢測PCR擴增周期每個時間點上擴增產(chǎn)物的量，通常是檢測每個循環(huán)結(jié)束后的產(chǎn)物量，從而實現(xiàn)PCR擴增的動力學(xué)監(jiān)測。要達到這一點，就需要有