用PCR可以扩增mRNA吗？

 

来源公众号：生命教育观察　作者：小强大生物

在选择性必修3教材里，介绍PCR反应过程中，教材中有个问题，我觉得很有思维含量，特别有教学利用价值。

那就是：用PCR可以扩增mRNA吗？不知道各位老师在教学的时候是怎么处理的，但是我觉得如果命题中出现这个问题，应该会有不少学生感觉到困难。问了几位学生这个问题，他们给出的答案很具有代表性。学生常见的错误回答

错误回答1：PCR 可以直接扩增 mRNA，因为 mRNA 是核酸。这位学生是不理解DNA 聚合酶的底物特异性，PCR 依赖的 Taq 酶或其他常用 DNA 聚合酶，只能以DNA为模板合成新链，mRNA 是RNA，无法直接被 DNA 聚合酶识别与扩增。

错误回答 2：PCR 完全不能扩增 mRNA，因为 mRNA 是 RNA，和 PCR 毫无关系。这位同学忽略了反转录的桥梁作用，mRNA 可通过反转录酶合成与其互补的 DNA（cDNA），cDNA 作为DNA 模板，能被后续的 PCR 扩增，即通过RT-PCR 间接实现对 mRNA 的扩增分析。

错误回答3：普通 PCR 就能扩增 mRNA，不需要额外步骤。他混淆了普通 PCR 与 RT-PCR，普通 PCR 的模板是 DNA；而扩增 mRNA 需要先经反转录将 mRNA 转化为 cDNA，再用 PCR 扩增 cDNA，这一组合技术才是 RT-PCR。

为什么不能用PCR直接扩增mRNA？

PCR（聚合酶链式反应）是设计用来扩增DNA的技术。它需要以下几个关键成分。DNA模板：PCR的聚合酶（如Taq酶）只能以DNA为模板进行复制。DNA引物：引物是短链DNA片段，用于起始DNA合成。原料（dNTPs）：合成新DNA链的原料。

这里有同学可能会问：如果把上述模板、引物和原料都换成可用于RNA合成的呢？那当然可以，但是，这项技术已经不是PCR了！

此外，mRNA是核糖核酸，它与DNA有根本区别在于化学结构不同，RNA的核糖骨架比DNA的脱氧核糖骨架多一个羟基，使其更不稳定、更容易降解。PCR酶无法识别，常规的PCR聚合酶（如Taq酶）不能以RNA为模板进行复制。它只能识别DNA模板。

因此，如果你将mRNA、引物、Taq酶和dNTPs直接混合进行PCR，反应将不会发生，无法得到任何扩增产物。

RT-PCR（逆转录-聚合酶链反应）扩增mRNA的过程

首先是逆转录，这是整个过程的關鍵。我们使用一种叫做逆转录酶 的特殊酶。这种酶（通常来源于逆转录病毒）具有一种独特的能力。它能以RNA为模板，合成一条互补的DNA链（cDNA）。然后就是PCR扩增。现在，我们有了cDNA（它是DNA），就可以进行常规的PCR扩增了。

所以，RT-PCR的流程就是：mRNA → (逆转录酶 + 引物) → cDNA → (常规PCR) → 大量扩增的DNA片段。

教学处理建议

在教学中，建议通过3 个核心问题，让学生基于已有知识尝试回答：

• 问题 1：PCR的模板是什么？DNA 聚合酶（如 Taq 酶）的作用底物是DNA 还是 RNA？
• 问题 2：mRNA 的化学本质是什么？它能直接作为 DNA 聚合酶的模板吗？
• 问题 3：如果要‘扩增’mRNA，你觉得 PCR 能直接做到吗？为什么？

此外，还可以通过开放性问题，让学生将逻辑迁移到更多场景。例如设问：如果要分析一种tRNA 的序列，能否用 PCR 技术？应该怎么做？引导学生推导tRNA是RNA→先经反转录转化为 cDNA → 用PCR扩增cDNA→对扩增产物测序分析。

由此，可以总结出所有RNA的PCR相关操作，都遵循RNA→cDNA→PCR的核心逻辑。

　

来源网址：精读教材：用PCR可以扩增mRNA吗？