【Sanger法测序的原理是什么】Sanger法测序,又称链终止法,是一种经典的DNA测序技术,由弗雷德里克·桑格(Frederick Sanger)于1977年提出。该方法基于DNA复制过程,并利用特殊的双脱氧核苷酸(ddNTP)来终止链的延伸,从而实现对DNA序列的精确测定。
一、Sanger法测序的基本原理总结
Sanger法测序的核心在于通过控制DNA合成反应中不同种类的双脱氧核苷酸(ddNTP)的加入,使新合成的DNA链在特定位置终止。通过对这些终止片段进行电泳分离,可以确定原始DNA模板的碱基序列。
整个过程包括以下几个关键步骤:
1. 模板准备:将待测的DNA片段作为模板。
2. 引物结合:使用一段已知序列的短单链DNA作为引物,与模板互补结合。
3. DNA聚合酶作用:在DNA聚合酶的作用下,引物开始延伸,合成新的DNA链。
4. 随机加入ddNTP:在反应体系中加入四种不同的ddNTP(ddATP、ddTTP、ddCTP、ddGTP),它们会随机地被掺入到正在合成的新链中。
5. 链终止:一旦ddNTP被掺入,由于其缺少3'-OH基团,无法继续延伸,导致链终止。
6. 电泳分析:将四个独立的反应产物进行聚丙烯酰胺凝胶电泳,根据片段大小排列顺序,读取DNA序列。
二、Sanger法测序原理对比表
步骤 | 内容描述 | 关键要素 |
模板准备 | 将待测DNA片段作为模板 | DNA模板、引物 |
引物结合 | 引物与模板互补配对 | 碱基互补配对原则 |
DNA聚合酶作用 | 引物延伸,合成新链 | DNA聚合酶、dNTPs |
ddNTP掺入 | 随机引入双脱氧核苷酸 | ddATP、ddTTP、ddCTP、ddGTP |
链终止 | ddNTP缺乏3'-OH导致链终止 | 双脱氧核苷酸特性 |
电泳分析 | 分离不同长度的DNA片段 | 聚丙烯酰胺凝胶电泳 |
序列读取 | 根据片段大小判断碱基顺序 | 从5'到3'方向读取 |
三、Sanger法测序的优点与局限性
优点:
- 准确度高,适用于小片段DNA测序;
- 技术成熟,操作流程清晰;
- 适合实验室常规使用。
局限性:
- 通量低,不适合大规模基因组测序;
- 成本较高,耗时较长;
- 对长片段或复杂区域测序效果较差。
四、总结
Sanger法测序是一种基于DNA复制和链终止原理的经典测序技术,通过引入双脱氧核苷酸实现对DNA序列的逐个碱基解析。虽然随着新一代测序技术(如Illumina、PacBio等)的发展,Sanger法的应用逐渐减少,但在某些特定场景下,如验证测序结果或小片段测序中,仍具有不可替代的价值。