background image

Polymerase Chain Reaction (PCR) 

Dr.Mohammad  A.Alfaham 

M.Sc :Ph.D Microbiology Dept. 


background image

Polymerase Chain Reaction 

Polymerase:

 DNA polymerase enzyme 

–  DNA polymerase duplicates DNA 
– Before a cell divides, its DNA must be 

duplicated 
 

Chain Reaction:

 The product of a reaction 

is used to amplify the same reaction  

– Results in rapid increase in the product 

 


background image

Polymerase Chain Reaction (PCR) 

 

 PCR performs the chemistry of DNA 

duplication 

in vitro 

 Numerous PCR applications make this 

process a staple in most biology 

laboratories 

 Understanding properties of DNA 

polymerases helps understanding PCR 


background image

Discovery 

PCR was discovered by Kary Mullis 

– On a long motorcycle drive 
– Mentally visualized the process 

 

Nobel Prize in Chemistry 

– 1993 


background image

DNA polymerase 

Duplicates DNA 

Necessary for reproduction of new 

cells 

More than one DNA polymerases exist 

in different organisms 


background image

Properties of DNA polymearse  

3’ 

5

’ 

5

’ 

3

’ 

Needs a pre-existing DNA to duplicate 

– Cannot assemble a new strand from 

components 

– Called template DNA(Unknown DNA) 

Can only extend an existing piece of 

DNA 

– Called primers 


background image

Properties of DNA polymearse  

DNA polymerase needs Mg

++

 as 

cofactor 

Each DNA polymerase works best 

under optimal temperature, pH and 

salt concentration 

PCR buffer provides optimal pH and 

salt condition 


background image

Properties of DNA polymearse  

DNA strands are anti-parallel 

– One strand goes in 5’  3’ 
– The complementary strand is opposite 

 

DNA polymerase enzyme always 

moves in one direction (from 5’  3’) 

3

’ 

5

’ 

5

’ 

3

’ 


background image

Properties of DNA polymearse  

DNA polymerase incorporates the four 

nucleotides (A, T, G, C) to the growing 

chain 

dNTP follow standard base pairing rule 

3

’ 

5

’ 

5

’ 

3’ 

dCTP 

dTTP 

dCTP 

dGTP 

dATP 

dGTP 

dCTP 

dTTP 

dATP 

dGTP 

dCTP 

dTTP 

dATP 

dATP 

dGTP 

dCTP  dTTP 

dATP 

dGTP 

dATP 

dGTP 

dTTP 

dATP 

dCTP 

dTTP 


background image

Properties of DNA polymearse  

The newly generated DNA strands 

serve as template DNA for the next 

cycle 

PCR is very sensitive 

Widely used 


background image

Setting up a PCR Reaction  

Add template DNA and primers 

3

’ 

5

’ 

5

’ 

3

’ 

dCTP 

dTTP 

dCTP 

dGTP 

dATP 

dGTP 

dCTP 

dTTP 

dATP 

dGTP 

dCTP 

dTTP 

dATP 

dATP 

dGTP 

dCTP  dTTP 

dATP 

dGTP 

dATP 

dGTP 

dTTP 

dATP 

dCTP 

dTTP 

Add dNTPs 

Add DNA polymerase 


background image

Taq DNA polymerase 

It was derived from Bacteria called 

Thermus aquaticus 

 Heat stable DNA polymerase enzyme 

 Ideal temperature 72C 


background image

Thermal Cycling 

A PCR machine controls temperature 

Typical PCR go through three steps 

– Denaturation 
– Annealing 
– Extension 


background image

Denaturation 

Heating separates the 

double stranded DNA 

– Denaturation 

 Slow cooling anneals the 

two strands 

– Renaturation 

Heat 

Cool 


background image

Annealing 

Two primers are supplied in molar 

excess  

They bind to the complementary 

region 

As the DNA cools, they wedge between 

two template strands 

Optimal temperature varies based on 

primer length etc.  

Typical temperature from 40 to 60 C 

 


background image

Extension 

DNA polymerase duplicats DNA 

Optimal temperature 72C 


background image

PCR Amplification 

Exponential Amplification of template DNA 


background image

Typical PCR mix 

In a thin wall Eppendorf tube assemble the 

following 

PCR components 

Amount 

Template DNA(extructed DNA) (5-200 ng) 
1 mM dNTPs  (200 uM final) 
10 X PCR buffer 
25 mM MgCl2 (1.5 mM final) 
20 uM forward primer (20 pmoles final) 
20 uM reverse primer (20 pmoles final) 
5 units/uL Taq DNA polymerase (1.5 units) 
Water 

Final Volume 

variable 
10 uL 
5 uL 
3 uL 
1 uL 
1 uL 
0.3 uL 
Variable 

50 uL 


background image

Applications 

Ubiquitous applications 

Revolutionized how we study biology 

– Research;For molecular analysis to 

explain the pathogenisty of many 

diseases and genotyping of 

organism,human and animal 

– Diagnostics 
– Forensics medicine 

 

 




رفعت المحاضرة من قبل: Abdalmalik Abdullateef
المشاهدات: لقد قام 18 عضواً و 218 زائراً بقراءة هذه المحاضرة








تسجيل دخول

أو
عبر الحساب الاعتيادي
الرجاء كتابة البريد الالكتروني بشكل صحيح
الرجاء كتابة كلمة المرور
لست عضواً في موقع محاضراتي؟
اضغط هنا للتسجيل