PCR 之原理與應用

吳老師是嘉義技術學院與嘉義師範學院合併成嘉義大學後，第一批招聘的新教師，於2001年2月加入新成立的「分子與生物化學系」（現今的「生化科技學系」） 教學團隊。他是美國普渡大學生化博士，專長包括生物化學、藥劑毒物學與分子生物學。於1995年由普渡大學藥劑毒物學系結束博士後研究返國，進入預防醫學研究所（疾病管制局的前身）服務，從事疫苗研發。由於對教學有著更高的興趣與熱忱，他在工作五年多後便毅然決然地離開上述純研究的機構，投入教導後進的百年大業。我聽說他回國時，為了在將來從事教職時可能需要參考，在所租的貨櫃中同時運回十幾個大紙箱的hard copy的papers，其中有很多是他在美國期間自己所整理出來跟教學有關的文獻，但礙於當時並沒有類似USB的東西，只好將文件原稿全部運回臺灣，雖然多所費力，可見熱愛教學的種子很早就深植其心。

我認識吳老師已逾14年，由多次的接觸與討論中，可以清楚知道他對生物化學、分子生物學，及生物醫學都有很深入的見解。這當然要歸因於他在博士階段的紮實基礎、訓練與豐富的知識。甚且，在嘉大多年的教學經驗，更使得他練就出闡述相關課題時都能達到使學生清晰易懂的功力。也因為他在分子生物學的努力教導，系上有很多學生在考取優質研究所時都曾受到他很大的幫忙。吳老師的教學熱情與努力付出當然也受到學校的肯定，他曾四度獲得全校教學績優獎表揚。

吳老師的另一門課「PCR的原理與應用」，更是一門在學生間口碑不錯的課程。包括我的幾個研究生也都曾修過這門課，對生物機電學系的學生而言，雖有點難，但也能有相當程度的收穫。PCR（聚合酶鏈鎖反應）這門技術大約在1980年代初便具雛型，而吳老師在1989年就開始使用第一代的PCR機器（聽說是用水冷卻的循環方式）。時至今日，他對PCR的理論與實作經驗堪稱既深且廣，他不但熟稔很多PCR的細節與特性，再加上多年教學所累積豐富的PCR相關之應用方法與實驗經驗，已幫忙解決了很多學生在PCR實驗上的疑難雜症。在兩年前一次與吳老師的談話中，我建議他何不將這累積將近20 年的知識與寶貴經驗寫成一本專業的工具書，供學者參考。過了一年多，這本著作在吳老師的積極寫作下，於焉誕生。

這是一本以中文寫作（專有名詞也附有英文翻譯）的書，書中收納吳老師過去對PCR 的所有學習經驗與精闢認知。仔細閱讀便不難發現，其內容條理分明、鉅細靡遺、深入淺出，由基本PCR 原理解說到較深入的應用，不但書寫流暢，且敘述清晰。對於一個初學者，應該可以由本書的Part I 章節去了解PCR 的特性與基本運作，也就是「What is PCR?」；已經具有這些基礎的研究者，則可進一步由本書Part II 章節去擴展對PCR 的多項應用的了解，清楚這些應用方法可以幫他們做什麼？解決何種實驗問題？這就是「Why PCR?」。整本書的寫作除了內容豐富，蘊含吳老師一貫的用心、仔細的教學精神外，我覺得最難得的是，為了使讀者易懂好學，吳老師還親手精心繪製了超過100 個圖表來闡述較複雜的理論；此外，書中所述原理及方法也都特別附有很多適切的對應參考文獻。相信每位讀者將發現，它是一本仔細研讀就會有豐碩收穫的好書。

艾群
國立嘉義大學校長
生物機電工程學系終身特聘教授

吳老師是嘉義技術學院與嘉義師範學院合併成嘉義大學後，第一批招聘的新教師，於2001年2月加入新成立的「分子與生物化學系」（現今的「生化科技學系」） 教學團隊。他是美國普渡大學生化博士，專長包括生物化學、藥劑毒物學與分子生物學。於1995年由普渡大學藥劑毒物學系結束博士後研究返國，進入預防醫學研究所（疾病管制局的前身）服務，從事疫苗研發。由於對教學有著更高的興趣與熱忱，他在工作五年多後便毅然決然地離開上述純研究的機構，投入教導後進的百年大業。我聽說他回國時，為了在將來從事教職時可能需要參考，在所租的貨櫃中同...

【PART I 聚合酶鏈鎖反應（Polymerase Chain Reaction, PCR）之緣起與原理】

第1章 PCR發展之背景與歷史（Historical Background of PCR Development）
1-1 PCR：一個二十世紀分子生物學研究的突破性技術
1-2 PCR技術的發展簡史

第2章 典型PCR的反應成分與條件設定（Recipe and Condition Setup for a Typical PCR）
2-1 典型的PCR反應成分
2-2 典型的PCR反應條件
2-3 循環增幅的細節（Details of Cycling Amplification）
2-4 PCR偵測實驗的對照組

第3章 PCR的產率與專一性（Sensitivity and Specificity of PCR）
3-1 PCR反應可能遭遇的問題與改進方法
3-2 PCR反應抑制劑
3-3 增進PCR產率與專一性的試劑
3-4 調整PCR的方法來增進產率或專一性
3-5 長片段與富含GC（GC-Rich）的DNA片段之PCR增幅

第4章 PCR增幅的忠誠性（Fidelity of PCR Amplification）
4-1 PCR的錯誤率（或忠誠性）對我們的研究有何影響？　
4-2 聚合酶加入錯誤核苷酸的機制
4-3 影響PCR 忠誠性的因素

【PART II PCR 之基礎應用（Basic Applications of PCR）】
第5章 逆向PCR 與連接反應媒介PCR（Inverse PCR, IPCR and Ligation Mediated PCR, LMPCR）
5-1 IPCR 對未知序列之增幅
5-2 IPCR 應用於刪除突變與定點突變之基因建構
5-3 以連接反應媒介PCR（LMPCR）來進行未知序列之增幅
5-4 LMPCR 指紋分析（LMPCR Fingerprinting Analysis）
5-5 以LMPCR 進行DNA 胞內腳紋（In Vivo Footprinting）分析

第6章 多重引子PCR（Multiplex PCR, mPCR）與巢狀PCR（Nested PCR）
6-1 多重引子PCR（Multiplex PCR, mPCR）
6-2 巢狀PCR（Nested PCR）

第7章 反轉錄PCR（Reverse Transcription PCR, RT-PCR）
7-1 RT-PCR 的用途
7-2 RT-PCR 的基本步驟
7-3 反轉錄酶的特性與選擇
7-4 單一步驟或兩步驟RT-PCR
7-5 RT-PCR 常用於分析特定基因之差異性表現

第8章 定量PCR 與即時PCR（Quantitative PCR and Real-Time PCR）
8-1 早期定量PCR 是一種終端PCR（End-Point PCR）的分析方式
8-2 新一代的定量PCR：即時PCR（Real-Time PCR）
8-3 第三代的核酸PCR 定量：數字PCR（Digital PCR）dPCR

第9章 應用PCR 做全基因體差異性分析（Genomic Variation Analysis by PCR）
9-1 RAPD：隨機增幅多型性DNA（Random Amplified Polymorphic DNA）
9-2 AFLP：增幅片段長度多型性分析（Amplify Fragment Length Polymorphysm）
9-3 IRS-PCR：散布性重複序列PCR（Interspersed Repeat Sequence PCR）
9-4 STR-PCR：短而連續重複序列PCR（Short Tandem Repeat PCR）
9-5 CODIS：組合式DNA 指標系統（Combined DNA Index System）

第10章 PCR 於基因選殖之應用（PCR Mediated Gene Cloning）
10-1 T/A（或稱A/T）選殖（T/A cloning）
10-2 利用PCR 將目標DNA 兩側加入選殖所需特定限制性內切酶之辨識序列
10-3 不需使用連接酶或限制性酵素的特殊PCR 基因選殖
10-4 使用Degenerate 引子的PCR 與基因建構
10-5 利用PCR 來製備單股目標基因（或DNA）

第11章 利用PCR 偵測基因變異（Mutation Detection by PCR）
11-1 已知突變點與突變方式之PCR 偵測
11-2 特定基因中之未特定突變點（或突變樣式）之PCR 相關偵測

第12章 利用PCR 來創造突變（PCR Mediated Mutagenesis）
12-1 利用PCR 做定點突變（PCR Mediated Site-Directed Mutagenesis）
12-2 以兩步驟PCR 方法來製備一長片段插入性突變（Two-Step PCR Method for Making a Long Insertion Mutant）
12-3 連接子掃描突變（Linker Scanning Mutagenesis, LSM）
12-4 利用PCR 進行隨機突變（PCR Mediated Random Mutagenesis）

第13章 結語

英中文索引

【PART I 聚合酶鏈鎖反應（Polymerase Chain Reaction, PCR）之緣起與原理】

第1章 PCR發展之背景與歷史（Historical Background of PCR Development）
1-1 PCR：一個二十世紀分子生物學研究的突破性技術
1-2 PCR技術的發展簡史

第2章 典型PCR的反應成分與條件設定（Recipe and Condition Setup for a Typical PCR）
2-1 典型的PCR反應成分
2-2 典型的PCR反應條件
2-3 循環增幅的細節（Details of Cycling Amplification）
2-4 PCR偵測實驗的對照組

第3章 PCR的產率與專一性（Sensitivity and Specificity of PCR）
3-1 PC...