《PCR 最新技術原理、方法及應用(第三版)》系統(tǒng)介紹各種PCR技術及其在各個領域中的應用,涵蓋了最新發(fā)展的技術。第三版對第二版進行了修訂和補充。例如,在方法方面增加了恒溫PCR,該方法可在一個溫度下即可完成PCR,省略了昂貴的PCR儀,適用于現(xiàn)場作業(yè);增加了微流控微滴數(shù)字PCR方法,該法的優(yōu)點是使用的樣本極少,定量比常規(guī)的實時熒光定量PCR更精確,而且敏度高。在應用方面,新版包括了在植物學、大家畜和水生動物方面的應用,以及在轉(zhuǎn)基因動物方面的應用。
本書是關于PCR技術的全面實驗手冊,可供所有從事生命科學研究的科技工作者、教師和研究生閱讀參考。
王恒樑,軍事科學院軍事醫(yī)學研究院生物工程研究所副所長、研究員,病原微生物生物安全國家重點實驗室副主任,博士生導師。一直從事病原細菌致病機理和基因工程疫苗研究。曾獲國家自然科學杰出青年基金、國務院政府特殊津貼、科協(xié)求是杰出青年獎、科技部和蓋茨基金聯(lián)合頒發(fā)首屆“大挑戰(zhàn)2015·青年科學家”,入選國家百千萬人才工程,獲“有突出貢獻中青年專家”稱號。
第一章緒論001
第一節(jié)PCR發(fā)展簡史001
第二節(jié)PCR技術的基本原理和操作002
一、PCR的基本原理002
二、PCR的基本成分002
三、PCR的基本操作005
第三節(jié)PCR的主要應用006
一、基礎研究方面的應用006
二、臨床上的應用007
三、在法醫(yī)學中的應用008
四、在其它方面的應用008
參考文獻009
第二章擴增已知序列兩側(cè)DNA的PCR011
第一節(jié)反向PCR011
一、引言011
二、基本原理011
三、材料012
四、方法013
五、注意事項014
六、應用015
七、小結(jié)017
第二節(jié)錨定PCR018
一、引言018
二、原理018
三、用連接錨定PCR從基因文庫中擴增已知基因側(cè)翼序列020
四、用互補錨定PCR直接擴增已知序列側(cè)翼cDNA序列021
五、問題及對策025
六、小結(jié)026
第三節(jié)RACE——cDNA末端的快速擴增027
一、引言027
二、RACE基本原理028
三、實驗方案030
四、RACE的應用033
五、小結(jié)034
第四節(jié)連接介導的PCR034
一、引言034
二、原理034
三、材料035
四、操作步驟035
五、注意事項038
六、應用039
七、小結(jié)042
第五節(jié)Bubble-PCR042
一、引言042
二、原理042
三、材料與方法043
四、注意事項044
五、應用045
六、小結(jié)045
參考文獻045
第三章巢式PCR048
第一節(jié)常規(guī)巢式PCR048
一、引言048
二、原理048
三、材料049
四、方法049
五、注意事項050
六、應用與小結(jié)050
第二節(jié)半巢式PCR050
一、引言050
二、材料050
三、方法051
四、注意事項051
五、應用與小結(jié)052
第三節(jié)反轉(zhuǎn)錄巢式PCR052
一、引言052
二、材料052
三、方法052
四、注意事項054
五、應用054
第四節(jié)共有序列巢式PCR054
一、引言054
二、材料055
三、方法055
四、注意事項056
五、應用與小結(jié)056
第五節(jié)種特異巢式PCR056
一、引言056
二、材料057
三、方法057
四、注意事項058
五、應用與小結(jié)058
第六節(jié)巢式PCR-變性梯度凝膠電泳058
一、引言058
二、材料059
三、方法059
四、注意事項060
五、應用與小結(jié)060
第七節(jié)巢式PCR-限制性片段長度多態(tài)性061
一、引言061
二、材料061
三、方法062
四、注意事項063
五、應用與小結(jié)063
參考文獻063
第四章實時熒光定量PCR065
第一節(jié)實時熒光定量PCR原理065
一、引言065
二、概念及原理065
第二節(jié)實時熒光定量PCR中的熒光化學物質(zhì)067
一、引言067
二、熒光染料067
三、水解探針068
四、分子信標069
五、雙雜交探針071
六、復合探針071
第三節(jié)實時熒光定量PCR的定量方法072
一、絕對定量072
二、相對定量073
第四節(jié)實時熒光定量PCR的實驗方法076
一、實時熒光定量PCR076
二、實時定量RT-PCR079
三、多重實時定量PCR081
四、多重實時定量RT-PCR084
五、實驗方案的優(yōu)化086
六、實踐中應注意的問題087
第五節(jié)實時熒光定量PCR技術的應用088
一、在病原體檢測中的應用089
二、在腫瘤研究中的應用090
三、在基因表達研究中的應用092
四、在細胞因子表達分析中的應用092
五、在遺傳學及SNP分析上的應用092
六、小結(jié)093
參考文獻094
第五章致突變PCR097
第一節(jié)利用易錯DNA聚合酶進行隨機突變098
一、原理098
二、實驗方案098
三、注意事項100
四、討論100
五、應用101
第二節(jié)利用PCR引物構(gòu)建位點特異突變體102
一、方法1:利用重疊延伸PCR構(gòu)建定點突變體102
二、方法2:利用大引物PCR構(gòu)建定點突變體105
三、方法3:利用重組PCR進行掃描突變107
四、討論111
五、應用112
六、小結(jié)113
參考文獻113
第六章測定基因突變的PCR115
第一節(jié)多重PCR115
一、引言115
二、原理116
三、材料116
四、方法116
五、常見問題的解決120
六、應用121
七、小結(jié)128
第二節(jié)常用的等位基因特異性PCR128
一、引言128
二、原理129
三、材料130
四、方法130
五、注意事項131
六、對等位基因特異PCR的改進131
七、應用與小結(jié)132
第三節(jié)簡單等位基因辨別PCR133
一、引言133
二、原理133
三、材料134
四、方法135
五、注意事項136
六、應用與小結(jié)136
第四節(jié)L-DNA標記的等位基因特異性PCR136
一、引言136
二、原理137
三、材料137
四、方法138
五、注意事項139
六、應用與小結(jié)139
第五節(jié)同源一步熒光等位基因特異性PCR139
一、引言139
二、原理139
三、材料140
四、方法141
五、注意事項142
六、應用與小結(jié)142
第六節(jié)低溫變性共擴增PCR142
一、引言142
二、原理143
三、材料144
四、方法144
五、小結(jié)145
第七節(jié)限制性片段長度多態(tài)性PCR145
一、原理145
二、材料145
三、操作方法146
四、注意事項147
五、應用148
第八節(jié)PCR-變性梯度凝膠電泳149
一、原理149
二、材料149
三、操作方法149
四、注意事項151
五、應用151
參考文獻152
第七章測序和DNA合成PCR156
第一節(jié)不對稱PCR156
一、引言156
二、引物濃度不對稱PCR156
三、熱(引物長度)不對稱PCR158
四、應用162
五、小結(jié)163
第二節(jié)PCR測序法164
一、直接測序法164
二、循環(huán)測序法165
三、全自動DNA測序法167
四、應用167
第三節(jié)乳化液PCR168
一、引言168
二、原理168
三、材料和方法169
四、應用177
五、小結(jié)177
第四節(jié)基于PCR的大片段DNA的合成177
一、引言177
二、基本原理178
三、目的序列、寡核苷酸和測序引物的設計178
四、操作步驟180
五、DNA合成時常出現(xiàn)的問題及解決辦法184
六、小結(jié)184
參考文獻184
第八章免疫PCR188
第一節(jié)免疫PCR技術188
一、引言188
二、基本原理188
三、材料和試劑190
四、方法191
五、注意事項196
六、應用197
七、小結(jié)198
第二節(jié)免疫捕捉PCR198
一、引言198
二、基本原理198
三、材料199
四、方法199
五、注意事項201
六、應用202
七、小結(jié)204
第三節(jié)PCR-ELISA205
一、引言205
二、原理205
三、材料206
四、方法207
五、注意事項208
六、應用208
七、小結(jié)211
第四節(jié)原位PCR211
一、引言211
二、基本原理211
三、原位PCR方法分類及其設計方案212
四、原位PCR基本步驟214
五、原位PCR方法的選擇216
六、原位PCR操作注意事項217
七、原位PCR存在的問題和結(jié)果分析218
八、原位PCR的應用219
九、原位PCR操作程序示例220
十、小結(jié)222
參考文獻223
第九章PCR芯片227
第一節(jié)PCR芯片的結(jié)構(gòu)及其工作原理227
一、引言227
二、原理227
三、方法230
四、應用230
五、小結(jié)231
第二節(jié)納升高通量PCR231
一、引言231
二、原理232
三、材料232
四、方法233
五、注意事項233
六、應用234
七、小結(jié)234
第三節(jié)微流控PCR234
一、引言234
二、原理235
三、材料(以不對稱螺旋管芯片微流控PCR為例)236
四、方法(以不對稱螺旋管芯片微流控PCR為例)236
五、應用236
六、小結(jié)237
第四節(jié)連續(xù)流熱梯度PCR237
一、引言237
二、原理237
三、材料238
四、操作方法238
五、注意事項238
六、應用238
七、小結(jié)239
第五節(jié)PCR芯片的應用239
一、引言239
二、應用240
三、注意事項242
四、小結(jié)243
參考文獻243
第十章數(shù)字PCR實驗方法245
第一節(jié)數(shù)字PCR概述245
一、引言245
二、數(shù)字PCR系統(tǒng)分類247
第二節(jié)數(shù)字PCR技術關鍵點分析249
一、PCR微流控芯片249
二、連續(xù)流PCR微流控芯片251
三、微滴PCR技術252
四、微閥、微泵和微混合器與PCR微流控芯片的關系255
五、dPCR與液滴微流控芯片的結(jié)合和應用256
第三節(jié)數(shù)字PCR的應用257
一、在突變檢測方面的應用257
二、病毒載量的絕對定量操作方法271
參考文獻277
第十一章核酸恒溫擴增技術的原理、方法及應用278
第一節(jié)聚合酶螺旋擴增技術的原理、方法及應用280
一、基本原理280
二、方法281
三、結(jié)果分析286
四、注意事項289
五、小結(jié)289
第二節(jié)環(huán)介導等溫擴增技術的原理、方法及應用289
一、基本原理290
二、方法292
三、結(jié)果分析299
四、注意事項302
五、應用302
六、小結(jié)302
第三節(jié)重組酶聚合酶擴增技術的原理、方法及應用304
一、基本原理304
二、器材306
三、實驗方法306
四、結(jié)果分析309
五、注意事項311
六、應用312
七、小結(jié)313
參考文獻313
第十二章其它PCR方法316
第一節(jié)高(G+C)含量DNA的PCR擴增316
一、使用增強劑改善高(G+C)含量DNA模板的PCR擴增317
二、NaOH對模板進行預處理改善高(G+C)含量DNA的PCR擴增320
三、利用高溫PCR體系改善高(G+C)含量DNA模板的PCR擴增321
四、應用322
五、小結(jié)322
第二節(jié)長片段PCR323
一、引言323
二、原理323
三、材料323
四、方法324
五、注意事項325
六、應用327
七、小結(jié)329
第三節(jié)利用熱激活引物進行熱啟動PCR330
一、引言 330
二、原理330
三、材料331
四、方法331
五、注意事項333
六、應用333
七、小結(jié)336
第四節(jié)融合PCR337
一、引言337
二、融合PCR的原理337
三、應用于基因插入的融合PCR的具體操作步驟337
四、融合PCR的應用338
五、融合PCR操作方法的注意事項341
六、小結(jié)343
第五節(jié)不依賴連接反應的克隆PCR343
一、引言343
二、基本原理343
三、材料345
四、方法346
五、注意事項346
六、應用346
第六節(jié)菌落PCR348
一、引言348
二、原理348
三、材料349
四、操作方法349
五、注意事項349
六、應用349
七、小結(jié)350
參考文獻350
第十三章PCR在基因分型中的應用353
第一節(jié)任意引物PCR353
一、引言353
二、任意引物PCR的基本原理及技術特點353
三、AP-PCR 方法354
四、RAP-PCR方法355
五、注意事項356
六、應用356
七、小結(jié)361
第二節(jié)通用PCR361
一、引言361
二、原理361
三、材料362
四、方法362
五、注意事項363
六、應用364
七、小結(jié)365
第三節(jié)rep-PCR365
一、引言365
二、原理366
三、材料366
四、方法366
五、注意事項369
六、應用370
七、小結(jié)372
第四節(jié)序列特異性引物PCR372
一、引言372
二、原理373
三、材料373
四、方法373
五、注意事項376
六、應用與小結(jié)376
第五節(jié)簡單序列重復區(qū)間PCR376
一、引言376
二、原理377
三、材料377
四、方法378
五、注意事項379
六、應用379
七、小結(jié)380
第六節(jié)鉗制PCR380
一、引言380
二、原理380
三、材料381
四、方法381
五、注意事項382
六、應用382
第七節(jié)序列特異性寡核苷酸多態(tài)性PCR382
一、原理382
二、試劑383
三、方法384
四、注意事項387
五、應用388
參考文獻389
第十四章PCR在臨床診斷及流行病調(diào)查中的應用394
第一節(jié)表位特異PCR394
一、引言394
二、原理394
三、材料394
四、方法395
五、應用395
六、小結(jié)395
第二節(jié)雙標記PCR396
一、引言396
二、原理396
三、材料396
四、方法397
五、應用397
六、注意事項397
第三節(jié)降落PCR397
一、引言397
二、原理398
三、材料398
四、方法398
五、降落PCR與常規(guī)PCR的比較399
六、應用401
七、小結(jié)402
第四節(jié)16S rRNA PCR402
一、引言402
二、原理402
三、材料及設備403
四、方法403
五、注意事項405
六、應用405
七、小結(jié)407
第五節(jié)PCR偶聯(lián)連接酶鏈式反應407
一、原理407
二、材料408
三、方法409
四、注意事項410
五、應用411
第六節(jié)快速PCR412
一、引言412
二、原理412
三、實驗方法414
四、應用416
五、小結(jié)417
第七節(jié)稀有限制性位點PCR418
一、引言418
二、原理418
三、材料420
四、方法420
五、注意事項421
六、應用422
七、小結(jié)422
參考文獻423
第十五章PCR在法醫(yī)學中的應用426
第一節(jié)小衛(wèi)星可變重復序列PCR426
一、引言426
二、原理427
三、方法428
四、應用431
五、小結(jié)433
第二節(jié)短串聯(lián)重復序列的PCR433
一、引言433
二、原理434
三、材料435
四、方法436
五、注意事項440
六、應用441
七、小結(jié)442
第三節(jié)單核苷酸多態(tài)性PCR444
一、引言444
二、原理445
三、材料及方法447
四、SNP-PCR檢測方法448
五、數(shù)據(jù)庫451
六、應用452
七、小結(jié)454
第四節(jié)全基因組PCR455
一、引言455
二、全基因組PCR的種類455
三、基因組DNA模板的制備460
四、不同WGA方法的比較461
五、WGA的產(chǎn)物分析及應用461
六、小結(jié)464
第五節(jié)單分子PCR464
一、引言464
二、原理465
三、材料465
四、方法465
五、注意事項465
六、SM-PCR的應用466
七、小結(jié)467
參考文獻467
第十六章PCR在癌癥診斷中的應用474
第一節(jié)甲基化特異PCR474
一、引言474
二、基本原理474
三、材料475
四、方法475
五、注意事項477
六、應用478
七、小結(jié)479
第二節(jié)差異顯示PCR479
一、引言479
二、原理480
三、方法481
四、應用484
五、小結(jié)487
第三節(jié)PCR-單鏈構(gòu)象多態(tài)性487
一、原理487
二、材料488
三、方法488
四、注意事項490
五、應用491
第四節(jié)單細胞PCR492
一、引言492
二、基本原理493
三、材料和方法493
四、注意事項497
五、應用498
六、小結(jié)498
第五節(jié)PCR檢測腫瘤細胞端粒酶活性498
一、引言498
二、基本原理499
三、材料499
四、方法500
五、注意事項501
六、應用502
七、小結(jié)與展望502
參考文獻503
第十七章PCR在動物學中的應用507
第一節(jié)微衛(wèi)星PCR在動物分類和進化中的應用507
一、引言507
二、基本原理507
三、材料508
四、方法508
五、注意事項509
六、應用509
七、小結(jié)510
第二節(jié)巢式PCR在動物疾病診斷中的應用510
一、引言510
二、基本原理510
三、材料511
四、方法511
五、注意事項512
六、應用512
七、小結(jié)513
第三節(jié)T接頭介導PCR在轉(zhuǎn)基因動物外源基因定位中的應用513
一、引言513
二、原理513
三、材料514
四、方法514
五、注意事項515
六、應用516
七、小結(jié)516
第四節(jié)等溫擴增技術在動物學中的應用516
一、引言516
二、基本原理516
三、材料518
四、方法519
五、注意事項520
六、應用520
七、小結(jié)521
參考文獻521
第十八章PCR技術在基因修飾動物研究中的應用523
第一節(jié)PCR技術在基因修飾動物基因型鑒定中的應用523
一、引言523
二、基本原理524
三、材料524
四、方法524
五、注意事項526
第二節(jié)PCR技術用于轉(zhuǎn)基因動物細胞中外源基因整合位點的分析526
一、方案一:反向PCR527
二、方案二:連接介導PCR法528
三、方案三:熱不對稱交錯PCR529
第三節(jié)PCR技術用于轉(zhuǎn)基因動物細胞中外源基因整合拷貝數(shù)的分析532
一、方案一:實時熒光定量PCR比較CT法檢測轉(zhuǎn)基因動物中外源基因的拷貝數(shù)532
二、方案二:實時熒光定量PCR標準曲線絕對定量法檢測轉(zhuǎn)基因動物中外源基因的拷貝數(shù)534
三、方案三:利用微滴數(shù)字PCR分析轉(zhuǎn)基因動物中外源基因的拷貝數(shù)535
參考文獻537
第十九章實時熒光定量PCR在動物疫病定量檢測中的應用538
第一節(jié)實時熒光定量PCR在大家畜(豬、牛、羊)傳染病中的診斷應用538
一、引言538
二、原理538
三、器材540
四、方法540
五、注意事項541
六、應用543
七、小結(jié)545
第二節(jié)實時熒光定量PCR在家禽傳染病(禽流感)中的診斷應用545
一、引言545
二、原理546
三、材料547
四、方法547
五、結(jié)果分析548
六、注意事項548
七、應用549
八、小結(jié)550
第三節(jié)實時熒光定量PCR在水生動物疫病定量檢測中的應用550
一、引言550
二、基本原理550
三、材料550
四、方法551
五、注意事項552
六、應用552
七、小結(jié)554
參考文獻555
第二十章PCR在植物學中的應用557
第一節(jié)ISSR-PCR在植物分類學中的應用557
一、引言557
二、基本原理557
三、材料557
四、方法558
五、注意事項559
六、應用559
七、小結(jié)566
第二節(jié)TAIL-PCR在轉(zhuǎn)基因植物研究中的應用567
一、引言567
二、基本原理567
三、材料568
四、方法568
五、注意事項569
六、應用570
七、小結(jié)575
第三節(jié)多重PCR在植物基因檢測中的應用575
一、引言575
二、基本原理576
三、多重PCR的實驗方法576
四、多重PCR設計方法及注意事項577
五、多重PCR在植物生物學研究中的應用579
六、多重PCR應用前景580
參考文獻580