M. Olivia 生命世界 2022-06-15 21:10 发表于广东

PCR中使用的引物是一段“特异性”的寡核苷酸吗？引物和基因有什么关系呢？从同学们答题的表现来看，常常会将一对引物之间的DNA片段理解为基因（图1），这种理解正确吗？

图1：学生倾向于将PCR中一对引物之间的DNA片段理解为基因

要回答这个问题，我们仍然要先思考一下正常的胞内DNA复制过程。

首先，对于真核细胞的核DNA分子，复制时并非从分子的两端开始，而是从分子内部的多个复制起点陆续开始复制，形成多个“复制泡”结构。

图2：(B)早期苍蝇胚胎细胞中的DNA复制电镜照片，沿着DNA的可见粒子是核小体；(A)是根据(B)绘制的示意图，红色箭头指示复制叉的移动方向（图片来源：《Essential Cell Biology》第5版，侵删）

那么一个DNA分子上有多少个复制起点呢？

表1：几种生物的基因组大小及复制起点数目

（数据来源：MIT 《分子生物学》 在线课程）

在真核生物中，两个复制起点之间的间隔常常在30000bp左右，而基因长度则从几千bp到上万bp不等，再考虑到一个DNA分子上基因区段所占比例并不高，因此，复制起点位置和基因并没有一一对应关系。对于真核生物而言，复制起点位置通常可能含有较多的AT对（更容易解旋），以及可能是一小段无核小体的区域。

其次，引物并不仅仅出现在复制起点的位置。由于DNA聚合酶只能在核苷酸链的3’末端添加新的结构单元，因此在复制起点处形成的引物只能向一个方向延伸，而在另一个方向，则会合成许多长约150~200核苷酸残基（真核生物）的核苷酸链，即冈崎片段，每一个冈崎片段的合成也都需要有一段引物（图2）。

图2：尚未解开螺旋的亲代双链DNA同新合成的子代DNA的交界处,称为复制叉。5’端朝向复制叉移动方向的子链称为后随链，后随链最初必须形成一系列较短的核苷酸链——冈崎片段，再连接在一起（引物被切除后，冈崎片段会继续延伸以填补空缺）。

从冈崎片段的长度就可以意识到，在DNA复制过程中，引物区域完全可能出现在基因内部。

因此，从胞内DNA复制的情况来看，引物序列可以是非基因序列，也可以是基因序列。

类似的，对于PCR而言，根据我们的需求，引物序列可能位于某个基因的两端，也可能在基因内部；还有一些时候，需要进行PCR扩增的对象本身也并非基因，这时候的引物序列就更谈不上和基因序列有什么关系了。

最后，和胞内DNA复制不同，PCR中使用的引物通常是一小段寡聚脱氧核苷酸，这既是因为寡聚脱氧核苷酸稳定性更好，也是因为这是一种更常用的选择。