PCR - DNA指纹

在《犯罪现场调查》(CSI)、《迈阿密》(Miami)、《纽约》(New York)等剧中，人们经常提到DNA指纹这个词。DNA指纹最常见的一种方法叫做PCR它就是用PCR和凝胶电泳来检测DNA这就是DNA指纹的意思它并不是某人的指纹。PCR是聚合酶链式反应的缩写这是一个复制DNA的过程它使用一种特殊的热稳定性DNA聚合酶来复制你感兴趣的特定基因。

凝胶电泳就是利用DNA带负电荷的事实将你的DNA拷贝放入琼脂糖凝胶或其他材料中然后用电驱动带电荷的DNA通过凝胶因为凝胶像障碍物一样它根据DNA片段的大小将其分离。让我们仔细看看这个YouTube视频，它展示了被称为PCR的过程，我们在一个装满了嫌疑犯DNA的试管中，如果我们是在CSI中，但我们感兴趣的是，DNA的一个特殊部分，称为目标序列，用绿色标出。这将利用DNA复制的一些步骤复制DNA的过程。

通常在DNA复制中，我们必须打开螺旋，要打开细胞中的螺旋，你需要使用一种酶。在这个试管里，我们要把它加热到95摄氏度这样两边就会分开，因为这几乎是沸腾的温度。现在我们把它稍微冷却一下，让一个预先准备好的叫做引物的东西告诉我们想要复制哪个基因进来，所以通过冷却到大约60度左右，引物就可以和我们的目标序列结合。这些橙色的小东西是可以在高温下存活的酶。这些绿色的上面有小棍，它们是核苷酸构建DNA副本的原料。所以酶做了它应该做的，它找到引物，说好，然后开始复制，然后继续进行。

如果你给它足够的时间，它会沿着这个方向完成整个分子的复制那个会沿着这个方向复制。记住，两条DNA链是反平行的，它们的方向相反。但我们最多只给它2分钟，所以在那一点上我们让它停止，我们在第一个周期的末尾。现在我们完成了第一个循环我们可以开始第二个循环这是完全一样的事情，我们把它加热到95摄氏度这足以分开旧的，原始的模板线和新制作的复制品。我们将其冷却到60摄氏度这个温度足以让试管中漂浮的引物与我们感兴趣的基因的起始和结束部分结合。然后我们找到适合酶的温度，DNA聚合酶它找到引物，然后开始复制这就是第二周期的结束。

现在我们有了4个拷贝每个拷贝都包含了不属于DNA的信息但是在第三个周期开始的时候当我们加热它的时候注意到有一些很短的片段只有我们感兴趣的基因的长度。我们冷却它，引物粘住，标记引物出现并结合它，它被称为标记引物这是热动力的缩写这只是这个生物的名字现在我们有了几个目标分子。所以我们准备开始我相信这是周期4,所以我们要加热,这“周期3月底我们加热周期4,我们单独的线,我们冷静下来足够的引物进来,他们结合的开始和结束部分我们的DNA聚合酶基因标记它是复制的工作我们已经采取了一系列的副本,只是我们想要的大小。最初我们有更多的长一点的但现在我们开始有越来越多的短一点的。

当我们开始第5个循环时我们重复同样的事情这就是为什么它被称为链式反应，每次复制的数量都翻倍。我们把它运行一遍，这是一个很简单的过程，这就是为什么当它被发明的时候人们会惊叹他们是怎么想到这个的有很多关于这个人是如何想到这个的故事，但他现在是一个非常富有的人因为每个人都做这个过程。现在你可以看到我们有22个分子，这是在5个循环之后。每个周期大概需要90秒到几分钟，所以你这样做30次，这可能需要90分钟，最后你会得到一个很大的数字，目标的数十亿份拷贝。

现在你看不到一个单独的分子，但你可以看到数十亿个分子。现在我们怎么把它形象化呢?我们怎么知道它有多大?这就是凝胶电泳的用武之地。我们先关掉YouTube，看一下幻灯片想象一下我们已经做了三个人的DNA指纹我们要看，我们不是用这个来识别他们是谁就像你们看到的那样，我们这样做是为了弄清楚他们有什么基因?让我们假设我们发现了一个基因，如果你有一个较长的版本，你就更有可能得某种特定的癌症。如果你有一个较短的版本，你就不太可能得某种癌症。

我们有病人1号，病人2号和病人3号，现在在第四行我们有预先制成的DNA我们可以像用尺子一样用它我们要做的是把DNA样本装进这些叫做孔的洞里。我们打开电流，这一端带负电，这一端带正电DNA带负电所以它被负电的一端排斥然后向正电的一端加速。有1000个碱基对的小家伙比有10000个碱基对的DNA长片段移动得快得多。这个人，我们只看到一个带，这个人，我们看到一个带，这个人，我们看到两个带。这是为什么呢?每个人每个基因都有两个拷贝，这个人有两个长版本的拷贝。它们是纯合子的。

这个人是纯合子的，简单来说就是没有癌症。这个人是杂合子的，所以这个人有中等几率，这个人有低几率，这个人有两倍剂量的时间越长，患癌症基因的几率就越大。这个人面临着更大的风险，这是DNA指纹的一个用途就是评估你的遗传风险这样你就能做出明智的决定在你的环境中做什么。如果这是你，我会不吸烟，注意你的饮食，尽你所能阻止这个基因预测成为基因现实。