氧包含哪些物质
【名称】氧 【序数】8 【符号】O 【旧称】氱 【原子量】15.9994 【晶体结构】简单立方晶胞 【声音在其中的传播速率】330m/s 【原子体积】14.0(立方厘米/摩尔) 【相对原子质量】16 【元素在太阳中的含量】9000ppm 【地壳中含量】474000（ppm） 【化合价】-2价 氧化态： Main O-2 Other O-1, O0, O+1, O+2 化学键能： (kJ /mol) 146 O-O 498 O=O 200 O-N 360 O-C 743 O=C 电离能 (kJ/ mol) M - M+ 1313.9 M+ - M2+ 3388.2 M2+ - M3+ 5300.3 M3+ - M4+ 7469.1 M4+ - M5+ 10989.3 M5+ - M6+ 13326.2 M6+ - M7+ 71333.3 M7+ - M8+ 84076.3 晶胞参数： a = 540.3 pm b = 342.9 pm c = 508.6 pm α = 90° β = 132.530° γ = 90° 拉瓦锡
热导率: W/(m·K) 26.58 元素类型：非金属
起源
氧元素是由英国化学家约瑟夫·普利斯特里与瑞典药剂师及化学家舍勒于1774年分别发现。但是普利斯特里却支持燃素学说。 另有说法认为氧气首先由中国人马和首先发现。[1] 1777年，法国化学家拉瓦锡提出燃烧的氧化学说，指出物质只能在含氧的空气中进行燃烧，燃烧物重量的增加与空气中失去的氧相等，从而推翻了全部的燃素说，并正式确立质量守恒定律。从严格意义上讲，发现氧元素的为瑞典化学家舍勒，而确定氧元素化学性质的为法国化学家拉瓦锡。 舍勒
名称
氧旧译作氱（Oxygen）希腊文的意思是“酸素”，该名称是由法国化学家拉瓦锡所起，原因是拉瓦锡错误地认为，所有的酸都含有这种新气体。现在日文里氧气的名称仍然是“酸素”。而台语受到台湾日治时期的影响，也以“酸素”之日语发音称呼氧气。 氧气的中文名称是清朝徐寿命名的。他认为人的生存离不开氧气，所以就命名为“养气”即“养气之质”，后来为了统一就用“氧”代替了“养”字，便叫这“氧气”。
性质
吸氧
氧气通常条件下是呈无色、无臭和无味的气体，密度1.429克/升，1.419克/立方厘米（液），1.426克/立方厘米（固），熔点-218.4℃，沸点-182.962℃，在-182.962℃时液化成淡蓝色液体，在-218.4℃时凝固成雪状淡蓝色。固体在化合价一般为0和-2。电离能为13.618电子伏特。除惰性气体外的所有化学元素都能同氧形成化合物。大多数元素在含氧的气氛中加热时可生成氧化物。有许多元素可形成一种以上的氧化物。氧分子在低温下可形成水合晶体O2.H2O和O2.H2O2，后者较不稳定。氧气在空气中的溶解度是：4.89毫升/100毫升水（0℃），是水中生命体的基础。氧在地壳中丰度占第一位。干燥空气中含有20.946%体积的氧；水有88.81%重量的氧组成。除了O16外，还有O17和O18同位素。
物理性质
为无色气体；无臭，无味；有强助燃力。 在常压20℃时，能在乙醇7 容或水32容中溶解。 氧的单质形态有氧气(O2)和臭氧(O3)。氧气在标准状况下是无色无味无臭，能帮助燃烧的双原子的气体。液氧呈淡蓝色，具有顺磁性。氧能跟氢化合成水。臭氧在标准状况下是一种有特殊臭味的蓝色气体。 新的氧单质（O4）：O4是意大利的一位科学家合成的一种新型的氧分子，一个分子由四个氧原子构成. 振荡会发生爆炸，产生氧气：O4===振荡===2O2 它的氧化性比O2强的多. 在大气中含量极少 合成方法： 意大利科学家使用普通氧分子与带正电的氧离子作用，制造出o4 O4的能量密度比普通氧分子高 O4是一种比黄金还贵的气体，氧化性极强,可以与黄金反应. 是用普通氧分子和带正电的氧离子制造出含4个氧原子的氧分子。 这种氧分子可以稳定存在，预计构型为正四面体或者矩形，从两种构型中性分子O4,正一价分子O4+和负一价分子O4-的基态电子结构,并根据能量最低原则确定了各自的结构参数,从而得到了O4分子2种结构的基态总能量、一价电离能及电子亲合势能.与氧原子、普通氧分子O2和臭氧分子O3的计算结果比较,显示O4分子可以以正方形结构或正四面体结构形式存在,其中正方形结构更有可能是O4分子的真实空间结构.
化学性质
氧的非金属性和电负性仅次于氟，除了氦氖氩氪氟所有元素都能与氧起反应，这些反应称为氧化反应，而反应产生的化合物称为氧化物。一般而言，绝大多数非金属氧化物的水溶液呈酸性，而碱金属或碱土金属氧化物则为碱性。此外，几乎所有的有机化合物，可在氧中剧烈燃烧生二氧化碳与水蒸气。 氧的化合价：氧的化合价很特殊一般为-2价和0价。而氧在过氧化物中通常为-1价。在超氧化物中为-1/2，臭氧化物中氧为-1/3，超氧化物中氧的化合价只能说是超氧根离子，不能单独的看每个原子，因为电子是量子化的，不存在1/2个电子，自然化合价也就没有0.5的说法，臭氧化物也一样。而氧的正价很少出现，只有在和氟的化合物二氧化氟，二氧化二氟和六氟合铂酸二氧（O2PTF6)中显示+2价和+1价，在中学化学中只要记住氧和氟是没有正价就可以了。 实验证明，除黄金外的所有金属都能和氧发生反应生成金属氧化物，比如铂在高温下在纯氧中被氧化生成二氧化铂，黄金一般认为不能和氧发生反应，但是有三氧化二金和氢氧化金等化合物，其中金为+3价；氧气不能和氯，溴，碘发生反应，但是臭氧可以氧化它们.
编辑本段用途
氧被大量用于熔炼、精炼、焊接、切割和表面处理等冶金过程中；液体氧是一种制冷剂，也是高能燃料氧化剂。它和锯屑、煤粉的混合物叫液氧炸药，是一种比较好的爆炸材料，氧与水蒸气相混，可用来代替空气吹入煤气气化炉内，能得到较高热值的煤气。液体氧也可作火箭推进剂；氧气是 用途
许多生物过程的基本成分，因此氧也就成了担负空间任何任务是需要大量装载的必需品之一。医疗上用氧气疗法，医治肺炎、煤气中毒等缺氧症。石料和玻璃产品的开采、生产和创造均需要大量的氧。
编辑本段鉴别
本品能使炽红的木条突然发火燃烧。
检查
酸碱度 取甲基红指示液与溴麝香草酚蓝指示液各0.3ml,加水400ml ， 煮沸5 分钟，放冷，分取各100ml,置甲、乙、丙3 支比色管中，乙管中加盐酸滴定液（ 0.01mol/L ）0.20ml，丙管中加盐酸液(0.01mol/L)0.40ml；再在乙管中通本品2000ml （速度为每小时4000ml），乙管显出的颜色不得较丙管的红色或甲管的绿色更深。 一氧化碳 取甲、乙2 支比色管，分别加微温的氨制硝酸银试液25ml，甲管中通本 品1000ml（速度为每小时4000ml）后，与乙管比较，应同样澄清无色。 二氧化碳 取甲、乙2 支比色管，分别加5％氢氧化钡溶液100ml ，乙管中加0.04％ 碳酸氢钠溶液1.0ml ，甲管中通本品1000ml（速度为每小时40 氧气
00ml）后，所显浑浊与乙 管比较，不得更浓（0.01％）。 其他气态氧化物质 取新制的碘化钾淀粉溶液（取碘化钾0.5g，加淀粉指示液100ml 溶解，即得）100ml ，置比色管中，加醋酸1 滴，通本品2000ml（速度为每小时4000ml ）后，溶液应无色。
编辑本段含量测定
仪器装置 如图：A、C为总容量约300ml 的吸收器，B为适宜的塞子，D、E及I为细玻璃导管，F为刻度精密至0.1ml 、容量为100ml 的量气管主体，G为三通活塞，H为气体进出口，J为平衡瓶。临用前用橡胶管将吸收器与量气管连接，后者再与平衡瓶连接。 测定法 先将铜丝节（取直径约0.8mm 的紫铜丝缠成直径约4mm 的铜丝卷并剪成长 约10mm的小节）装满于吸收器A中，用塞B塞紧，再将氨－氯化铵溶液（取氯化铵150g，加水200ml ，随搅随小心加浓氨溶液200ml ，混匀）导入，使充满A并部分留于C中，再将饱和氯化钠溶液注入平衡瓶J中，提高平衡瓶，使饱和氯化钠溶液充满F，多余溶液由H流出，转动G接通量气管与吸收器，下降平衡瓶使吸收器中的溶液全部充满导管D、E、I和活塞G的入口，立即关 氧
闭活塞，如有气体和部分氨－氯化铵溶液进入量气管时，可提高平衡瓶转动活塞，使由H排出。 将供试品钢瓶接上减压阀（专供氧气用），后者出口接上橡胶管，小心微开钢瓶气阀，再开减压阀使氧气喷放1 分钟后，调整至较弱的气流。 将橡胶管另一端连接在气体进出口H上，俟量气管装满本品后，关闭G并立即拆去气体进出口H上的橡胶管，静置数分钟，转动G接通气体进出口H，将平衡瓶徐徐升降（为防止吸入外界空气，应注意使平衡瓶内的液面略高于量气管内的液面），使量气管内的液面恰达刻度100ml 处。转动G接通量气管与吸收器，举起平衡瓶使供试品进入吸收器A中，当饱和氯化钠溶液流经导管I并充满导管D时，关闭G并将吸收器A小心充分振摇5 ～10分钟，俟气体被吸收近完毕时（所剩者为氮或其他不被吸收的气体），转动G接通量气管与吸收器，降低平衡瓶，将剩余气体由吸收器转入量气管中，当氨－氯化铵溶液充满吸收器A并经导管D、E与I通过活塞G时，关闭活塞。 约5 分钟后，调节平衡瓶的液面使量气管内的气体压力与大气压力一致，读出量气管内的液面刻度，算出供试品的含量。 液氧罐
为了检查氧是否完全被吸收，应重复上述操作，自“转动G接通量气管与吸收器，举起平衡瓶”起，依法操作，至剩余的气体体积恒定为止（二次差不大于0.05ml）。 检查或测定前，应先将供试品钢瓶在试验室温度下放置6 小时以上。
贮藏
置耐压钢瓶内，在30℃以下保存。
编辑本段实验室制法
实验室制氧可在玻璃容器中加热氧化汞或分解硝酸盐和利用浓硫酸与二氧化锰作用亦制得氧。实验室中通常用加热高锰酸钾的方法制取氧气,还可用加热氯酸钾与二氧化锰混合物的方法制取氧气但现在多不采用这种方法，因为氯酸钾可爆炸；用催化剂催化过氧化氢[2](双氧水)分解也可方便地制取氧气。大规模地生产氧而且对纯度要求不高时使用空气的液化和分馏来进行的，少量氧或纯度较高的氧由电解水制取。
同位素
氧的同位素已知的有十五种，包括氧-12至氧-26，其中氧-16、氧-17和氧-18三种属于稳定型，其他已知的同位素都带有放射性，其半衰期全部均少于三分钟。利用医用回旋加速器产生的质子，轰击重氧水之中的氧-18，通过(p,n)核反应，从而获得可以发射正电子的放射性同位素氟-18离子，用于合成正电子发射计算机断层扫描检查所需的示踪剂氟代脱氧葡萄糖。
分布
氧元素占整个地壳质量的48.6%是地壳中含量最多的元素，它在地壳中基本上是以氧化物的形式存在的。每一千克的海水中溶解有2.8毫克的氧气，而海水中的氧元素差不多达到了88%.就整个地球而言，氧的质量分数为15.2%。无论是人、动物还是植物，他们的生物细胞都有类似的组成，其中氧元素占到了65%的质量。
编辑本段工业制氧
采用变压吸附（简称PSA）法从富氢气流中回收或提纯氢,改变操作条件可生产不同纯度的氢气,氢气纯度可达99.99.采用气相吸附工艺,原料气不能含有任何液体或固体；采用四塔二均工艺流程,它的关键部分由四个吸附塔和气动阀,调节阀,截止阀组成.另外在原料气输入管路上配一个原料气缓冲罐 在产品气输出管路上配一个氢缓冲罐使产品气稳定的输出. 在解吸气输出管路上配一个解吸气缓冲罐,然后输入燃烧系统燃烧.
编辑本段中毒
“氧中毒”一般发生在长期吸氧的病人中。尽管适当吸氧能提高人体细胞新陈代谢能力、增强人体免疫力，但长期吸入高浓度氧气也会发生肺泡表面活性物质减少，引发肺泡内渗液，出现肺水肿，出现头昏、面色苍白、心跳加快等诸多问题。 更为严重的是，氧中毒当时不容易被觉察，往往在2－3天后才会发生临床症状，此时再进行抢救往往容易贻误时间。一些家庭用氧者往往不注意吸入氧气的浓度和时间，认为氧浓度越高越好，吸氧的时间越长越好。这就增大了氧中毒的危险性。 早产儿因氧中毒失明
肺型氧中毒
1、症状： 类似支气管肺炎。其表现及通常的发展过程为：最初为类似上呼吸道感染引起的气管刺激症状，如胸骨后不适（刺激或烧灼感）伴轻度干咳，并缓慢加重；然后出现胸骨后疼痛，且疼痛逐渐沿支气管树向整个胸部蔓延，吸气时为甚；疼痛逐渐加剧，出现不可控制的咳嗽；休息时也伴有呼吸困难。在症状出现的早期阶段结束暴露，胸疼和咳嗽可在数小时内减轻。 2、体征： 肺部听诊，常没有明显的阳性体征；后期症状严重时，可以出现散在的湿罗音或支气管呼吸音。氧压越高，这些症状和体征的潜伏期越短。 3、实验室检查： ⑴ X线检查：可发现肺纹理增粗，或肺部片状阴影。 ⑵ 肺活量测定：肺活量减少是肺型氧中毒最灵敏的指标。 惊厥型氧中毒：惊厥型氧中毒的表现，大体上可分为连续的四个阶段： ⑴ 潜伏期：潜伏期长短与吸入气中的氧压呈负相关，但并不呈线性。氧压增高，潜伏期缩短。 ⑵ 前驱期：表现包括：① 面部肌肉抽搐，最常见，主要为面肌及口唇颤动；②植物神经症状：有出汗、流涎、恶心、呕吐、眩晕、心悸和面色苍白等；③感觉异常：可有视野缩小、幻视、幻听、幻嗅、口腔异味和肢端发麻等；④情绪异常：烦躁、忧虑或欣快等；⑤ 前驱期末期可出现极度疲劳和呼吸困难，少数情况下可能有虚脱发生。及时发现前驱症状并立即采取措施，脱离高压氧环境，对于预防氧惊厥的发生非常重要。需要注意的是，具体患者往往只出现一项或几项前驱期症状，有时甚至无明显前驱症状直接出现惊厥。 ⑶ 惊厥期：前驱期后，很快出现惊厥。①癫痫大发作样全身强直或阵发性痉挛，每次持续2 min左右；②在人，发作前有时会发出一声短促的尖叫，神志丧失，有时伴有大小便失禁；③脑电图变化：出现于惊厥发生前，电压升高和频率加快，出现棘状波和梭状波（spindle-like waves）。 ⑷ 昏迷期：如果在发生惊厥后仍处于高氧环境，即进入昏迷期。实验动物表现为昏迷不醒，偶尔局部有轻微抽搐，呼吸困难逐渐加重，再继续下去则呼吸微弱直至停止。人员在惊厥过后即使及时脱离高压氧环境，也有一段时间意识模糊或精神和行为障碍，一般在1～2h后即可恢复，少数可熟睡数小时。不留明显后遗症。 发病机理 目前仍未完全明了。主要有以下几个观点： ⑴ 高压氧对组织、器官的直接毒性作用。当我们找不更具体确切的损伤机理时，暂时考虑是氧的直接毒性作用。 ⑵ 生物膜受损 在高压氧条件下，肺泡壁的分泌细胞（Ⅱ型细胞）内板层小体的膜受损，肺表面活性物质的合成、分泌及功能均下降，造成肺表面张力增加，导致肺不张。 ⑶ 有关酶受抑制 高压氧下许多酶的活性受抑制如谷氨酸脱羧酶和 Na+-K+-ATP酶。 ⑷ 氧自由基的作用 氧自由基是一类具有高度化学反应活性的含氧基团。正常时，机体内产生的氧自由基主要由体内的抗氧化系统清除。机体暴露于高压氧下，产生过多的氧自由基，且大大超过机体抗氧化系统清除的能力。氧自由基主要造成以下两方面的损伤：1.生物膜脂质过氧化；2.破坏蛋白质的多肽链：酶都是蛋白质，其活性受影响。自由基学说能在分子水平上解释氧中毒的许多现象。 ⑸ 神经－体液因素⑹ 脑内的某些肽类物质的作用 如b内啡肽和精氨酸加压素。 发病原因 简单地说，发病原因就是吸入了过多的氧，而高压氧暴露的压力和时程是引起氧中毒的两个主要因素。 1 潜水中呼吸高分压氧 ⑴ 使用氧气轻潜水装具潜水时，超过规定深度； ⑵ 使用空气通风式潜水装具潜水时，在水下停留时间过长； ⑶ 用氦氧装具进行较大深度潜水时，如果没有按规定配制相应氧浓度的混合气，或误将较浅处吸用的气体在深处使用。 2 加压舱内呼吸高压氧：超过规定的压力－时间限制。 影响因素 ⑴ 个体差异与个体日差异：不同的个体对高浓度氧的敏感性差别很大。即使同一个体，其对氧的耐受力在不同状态下有很大波动。 ⑵ CO2 ：增加吸入气中CO2浓度促进氧惊厥。 ⑶ 劳动强度：劳动强度加大促使氧中毒的发生。 ⑷ 温度：高温可降低机体对高压氧的耐受性。低温在一定程度上可增加耐受性，但若太低引起肌肉颤抖，消耗的能量增多，则耐受性也将降低。 ⑸ 精神因素：情绪波动、精神紧张、睡眠不足等都能降低机体对高压氧的耐受性。 潜水时发生氧中毒的救治 ⑴ 迅速离开高气压环境：出现前驱症状时立即上升出水，已惊厥时则应及时派潜水员下水救护，但要控制好上升速度(＜ 10 m/min),以防止肺气压伤。 ⑵ 出水后救治：卸除装具，平卧休息，保持安静，注意保暖，继续观察，防突发惊厥。 ⑶ 抗惊厥治疗：对出现惊厥者用药，应选择对心肺功能影响较小的药物，可用4%水合氯醛50ml灌肠，2 h后皮下注射吗啡，可反复应用，每天不超过4次。也可肌肉或静脉注射0.2～0.3 g异戊巴比妥。因氧惊厥常伴有一定程度的肺脏损伤，禁用吸入性麻醉药。 加压舱内发生氧中毒的救治 ⑴ 在通过面罩吸氧的舱内，迅速摘除面罩，呼吸舱内压缩空气，并按空气常规减压。 ⑵ 在纯氧舱内，先用压缩空气进行通风，降低舱内氧分压，然后逐渐减压出舱。 ⑶ 出现惊厥时，应注意以下几点： ① 防止跌倒摔伤或舌被咬破，必要时可适当使用止痉剂。 ② 应注意患者呼吸状况，惊厥时容易发生喉头痉挛而屏气，此时不能减压，以防声门关闭造成肺气压伤。只有待节律性呼吸恢复，呼吸道通畅后，才可按规定减压。 ③ 离开高压氧环境，仍有惊厥者，进行抗惊厥治疗。 对肺型氧中毒，轻者，回到正常环境后数小时即可恢复；重者，作肺部透视监测，数日可恢复。 两型氧中毒都有肺部损伤，应常规使用抗菌素治疗。
脑型氧中毒
最初出现额、眼、鼻、口唇及面颊肌肉的纤维性颤动，也可累及手的小肌肉；面色苍白、有异味感。继而可有恶心、呕吐、眩晕、汗、流涎、上腹部紧张；也可出现视力丧失、视野缩小、幻视、幻听；还会有心动过缓、心悸、气哽、指(趾)端发麻、情绪反常(忧虑、抑郁、烦躁或欣悦)。接着出现极度疲劳、嗜睡、呼吸困难等。少数情况还可能发生虚脱。
眼型氧中毒
主要表现为视网膜萎缩。 早产婴儿在恒温箱内吸氧时间过长，视网膜有广泛的血管阻塞、成纤维组织浸润、晶体后纤维增生，可因而致盲。
预防
氧中毒是能够很好预防的，一方面要加强平时对有关人员的教育，使其对氧中毒的症状，尤其是前驱症状有所了解和警惕，另一方面在用氧的过程中，要严格遵守各项操作规则。具体预防措施有以下几个方面。 ⑴ 氧敏感试验（oxygen susceptibility test） 让受试者在280 kPa下吸纯氧30 min，如出现惊厥前驱症状，则氧敏感试验阳性，不能选做潜水员或潜艇舰员。 ⑵ 严格控制吸氧的压强-时程(pressure-duration limitation)。 ⑶ 间歇吸氧（intermittent oxygen exposure） 即将吸氧分阶段进行，在两次吸氧之间吸空气5～10 min。事实证明，较短的间歇时间能够预防较长吸氧时间内可能引致的氧中毒，从而可以延长吸氧的总时程，达到最大限度利用氧的目的。 ⑷ 控制发病因素 ① 保证供氧装置处于良好状态，严格操作规程； ② 了解潜水员或患者的日常生活、作息制度和精神状态； ③ 吸氧时，尽量减少不必要的体力活动； ④ 吸氧期间，医务人员应密切关注，以便发现情况及时处理。
编辑本段氧效应
氧效应指X射线和γ射线照射时，由于氧分压的高低或存在与否所出现的生物学效应的增减现象。（G．Sch－warz（1909）在通过压迫人的皮肤使血行发生障碍时，发现了可使皮肤的放射线伤害减轻的氧效应，这是人工控制放射线效应的最早的例子。从细菌到高等生物，都能看到这种现象，说明在放射线间接作用时，细胞内产生的游离基与机体物质的反应是受氧的影响。对于LET高的放射线（中子、 α线、质子），氧效应不显著。其实氧是催化人衰老的物质，当空气中达到一定数量时会氧中毒。氧气也是导致细胞的线粒体突变的罪魁祸首之一。 氧效应在医学中的应用 氧效应是放射生物学中具有重要意义的一个方面。早在1921年，Holthusen已经注意到无氧时蛔虫卵对射线有一定的拮抗作用。1953年，英国的Gray LH和他的同事首先提出“氧效应”的概念，立即引起了放射生物学家的极大关注。前已述及，电离辐射过程中产生的自由基引起生物体的各种损伤。如果有氧存在，氧就与自由基R作用而产生有机的过氧化物自由基R00。R00 是靶物质的一种不可修复的形式。使受照射后物质的化学成分发生变化。如没有氧存在，上述反应就不产生，而且很多被电离的靶分子可自行修复。从这一意义而言，氧可以被认为能“固定”放射损伤，这就是所谓的氧效应。氧效应的确切作用机理尚不完全了解，而且看法也有不同，但认为氧作用在自由基上这一点是一致的。临床放射学家已经重视氧效应对肿瘤辐射敏感性的影响，并已在实践中发现它对放疗具有较大的作用。是开展氧自由基抗癌治疗，所用药物为过氧化氢H202，其进入人体，最重要的一步反应就是在过氧化氢酶CAT作用下，生成水并放出氧。一般人只看到这个O2可以增加组织供氧，缓解缺氧，增加组织氧化供能。结果在H2O2抗癌治疗中，这个O2还能在自由基损伤癌细胞后，将这个损伤固定下来，使之无法修复，增加癌细胞的死亡率。这样，H2O2抗癌就有了两方面机理：①氧自由基攻击癌细胞，造成损伤；②氧效应将定损伤固定下来。即H2O2不仅提供氧自由基，还提供氧，实在难得。 现在正在研究中的增加组织氧合的措施： ①、在高压氧仓中进行放射治疗 ②、在照射同时，在常压下，让病人吸入含95%氧与5%CO2的混合气体，可引起呼吸频率增加，促使末梢血管扩张，氧扩散增加。 ③、采用传递修饰剂，如氟碳乳剂（FC）。由于它能携带大量的氧，并能在进入肿瘤组织的乏氧区而放出氧。 ④、血红蛋白携氧能力增强化合物，如BW12C、BW589C。 ⑤、钙离子拮抗剂如肉桂苯哌唪、氟桂唪，通过抑制细胞呼吸而达到提高肿瘤细胞氧张力的作用。 ⑥、利用每次照射后乏氧细胞转变成氧合细胞的规律，采用小剂量分次照射。
编辑本段溶解氧
空气中的氧溶解在水中成为溶解氧。水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。在自然情况下，空气中的含氧量变动不大，故水温是主要的因素，水温愈低，水中溶解氧的含量愈高。 溶解氧是指溶解在水里氧的量，通常记作DO，用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。它跟空气里氧的分压、大气压、水温和水质有密切的关系。在20℃、100kPa下，纯水里大约溶解氧9mg／L。有些有机化合物在喜氧菌作用下发生生物降解，要消耗水里的溶解氧。如果有机物以碳来计算，根据C+O2=CO2可知，每12g碳要消耗32g氧气。当水中的溶解氧值降到5mg／L时，一些鱼类的呼吸就发生困难。水里的溶解氧由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用会不断得到补充。但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水体中的厌氧菌就会很快繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭。 溶解氧值是研究水自净能力的一种依据。水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短，说明该水体的自净能力强，或者说水体污染不严重。否则说明水体污染严重，自净能力弱，甚至失去自净能力。
编辑本段相关信息
氧气是空气的主要组成部分。许多氧化合物，例如硝酸钾、氧化汞等在加热后都会放出氧气。氧是所有元素在地壳中含量最大的。这些都说明，氧气很早就可能被人们取得。但由于氧气是在平常状态下以气体状况存在，和可接触到的、可见的固体、液体不同，使人们单纯用直觉观 氧保健
察，是不能认清它的。 从16世纪开始，在西欧，不少研究者们对加热含氧化合物获得的气体，对空气在物质燃烧和动物呼吸中所起的作用，进行了初期的科学的化学实验，从而才发现了氧气。也就是在人们正确认识到燃烧现象，发现氧气后，才彻底推翻了燃素说。 拉瓦锡通过实验确定了空气中促进物质燃烧的气体物质是一种元素，称它为oxygène（法文，英文为oxygen）。这一词来自希腊文oxys（酸）和gene（产、生、源），即“酸之源”的意思。空气中的另一部分称为azote，来自希腊文a（没有）和zoe（生命），是“不能维持生命”的意思。 “oxygen”，我们今天称为氧。它的拉丁名称是oxygenium，元素符号为O。
氯气和碘化物反应时，氯气会把碘化物里的碘元素置换出来，说明氯气的化学性质比碘活泼。
卤族元素指周期系ⅦA族元素。包括氟（F）、氯（Cl）、溴（Br）、碘（I）、砹（At）、钿（Ts），简称卤素。它们在自然界都以典型的盐类存在 ，是成盐元素。卤族元素的单质都是双原子分子，它们的物理性质的改变都是很有规律的，随着分子量的增大，卤素分子间的色散力逐渐增强，颜色变深，它们的熔点、沸点、密度、原子体积也依次递增（石田的熔点及沸点未知）。卤素都有氧化性，氟单质的氧化性最强。卤族元素和金属元素构成大量无机盐，此外，在有机合成等领域也发挥着重要的作用。
一、氟气。
氟气常温下为淡黄色的气体，有剧毒。与水反应立即生成氢氟酸和氧气并发生燃烧，同时能使容器破裂，量多时有爆炸的危险。氟、氟化氢（氢氟酸）对玻璃都有较强的腐蚀性。氟是非金属性最强的元素（而且不具有d轨道），在单质中显零价，在化合物中只能显-1价。单质氟与盐溶液的反应，都是先与水反应，生成的氢氟酸再与盐的反应，氟气不能置换出盐溶液里的卤素；通入碱中可能导致爆炸。水溶液氢氟酸是一种弱酸，但却是稳定性最强的氢卤酸，因为氟原子含有较大的电子亲和能。如果皮肤不慎粘到，将一直腐蚀到骨髓。化学性质活泼，能与几乎所有元素发生反应（除氦、氖等惰性气体）。
二、氯气。
氯气常温下为黄绿色气体，可溶于水，1体积水能溶解2体积氯气。有毒，与水部分发生反应，生成盐酸（HCl）与次氯酸（HClO)，次氯酸（HClO)不稳定，分解放出氧气，并生成盐酸，次氯酸氧化性很强，可用于漂白。此外，氯的其余含氧酸如亚氯酸、氯酸和高氯酸氧化性也很强，氯的水溶液称为氯水，不稳定，受光照会分解成盐酸与氧气。液态氯气称为液氯。盐酸是一种强酸。氯有多种可变化合价。氯气对肺部有强烈刺激。氯可与大多数元素反应。氯气具有强氧化性，氯气与变价金属反应时，生成最高金属氯化物 。
三、溴。
液溴，在常温下为深红棕色液体，可溶于水，100克水能溶解约3克溴。挥发性极强，有毒，蒸气强烈刺激眼睛、粘膜等。水溶液称为溴水。溴单质需要存储在密闭的容器中，同时要在瓶中加些水，构成水封，防止蒸气逸出危害人体。有氧化性，有多种可变化合价，常温下与水微弱反应，生成氢溴酸和次溴酸。氢溴酸是一种强酸，酸性强于盐酸，溴一般用于有机合成等方面。还可用于一些物质的萃取（如碘）。
四、碘。
碘在常温下为紫黑色固体，具有毒性，易溶于汽油、乙醇、苯等溶剂，微溶于水，加碘化物可增加碘的溶解度并加快溶解速度。100g水在常温下可溶解约0.02g碘。低毒，氧化性弱，有多种可变化合价。有升华性，加热即升华，蒸汽呈紫红色，但无空气时为深蓝色。有时需要加水封存。氢碘酸为无放射性的最强氢卤酸，也是无放射性的最强无氧酸。但腐蚀性是所有无放射氢卤酸中最弱的，因为碘原子的半径较大，电子亲和能与电负性较小，易于损失氢离子。有还原性。 碘是所有卤族元素中最安全的，因为氟、氯、溴的毒性、腐蚀性均比碘强，而砹虽毒性比碘弱，但有放射性，所以碘的安全性在卤素中是最强的，但是，碘对人体并不安全，尤其是碘蒸气，会刺激粘膜。即使要补碘，也要用无毒的碘酸盐（如碘酸钾KIO₃）。
五、砹。
砹（At）极不稳定。砹210是半衰期最长的同位素，其半衰期也只有8.1小时。地壳中砹含量只有10亿亿亿分之一，主要是镭、锕、钍自动分裂的产物。砹是放射性元素。其量少、不稳定、难于聚集，其 “庐山真面目”谁都没见过（金属性应该更强。颜色应比碘还要深，可能呈黑色固体）。但科学家却合成砹的同位素20种。砹的金属性质比碘还明显一些，可以与银化合形成极难还原的AgAt。砹与氢化合产生的氢砹酸（HAt）是最强的、最不稳定的氢卤酸，但腐蚀性是所有氢卤酸中最弱的。
在有机化学中，卤族元素经常作为决定有机化合物化学性质的官能团存在。
希望我能帮助你解疑释惑。
4Br2+C2H5OH=CBr3CHO+5HBr常温
类似乙醇与氯的反应（生成三氯乙醛）。
反应中：首先卤素解离为卤阳离子和卤阴离子。乙醇的alpha氢被卤阴离子夺去生成卤化氢。乙醇脱去alpha氢生成碳负离子，与卤阳离子加成。重排后得到三卤乙醛。（卤素=氯，溴）
结构式 CH3-CH2-OH， 其中右边的碳与-OH羟基（官能团）相连，左边的碳与其相连，称为alpha碳。alpha碳上的氢成为alpha氢
这个反应中，乙醇分子内与羟基相连的alpha碳上的氢先被溴离子（碱）夺去生成溴化氢和碳负离子。
Br- + C2H5OH= C2H5O- + HBr
生成的碳负离子与溴正离子加成，
C2H5O- + Br+=CH2BrCH2OH
生成的溴代乙醇可以继续发生alpha氢的反应，直到三个氢均被取代，得到CBr3CH2OH 三溴乙醇.
三溴乙醇,象其他醇一样，可以与质子/氢离子（H+，来自溴代氢）生成“氧（应为左边金属旁，右边一个羊的字）盐”中间体：CBr3CH2OH+ H+ =CBr3CH2H2O+
氧原子因与一个质子结合而带部分正电荷。
“氧盐”不稳定，易失去一分子水形成碳正离子(碳带部分正电荷）：
CBr3CH2H2O+ = H2O + CBr3CH2+
溴在水中岐化：Br2+H2O=HBr+ H+ + BrO- (次溴酸根）
次溴酸根与碳正离子结合：
CBr3CH2+ + BrO- = CBr3CH2OBr (碳与两个氢和一个-OBr链接）
生成的CBr3CH2OBr不稳定，脱去HBr得到三溴乙醛：
CBr3CH2OBr= CBr3CHO +HBr。
也可以理解为：次溴酸根具有强氧化性，氧化三溴乙醇为三溴乙醛，自身变为溴离子
只是该反应中，实际上三溴化磷只是催化剂，还需要用液溴作反应物。
3Br2+CH3CH2OH=催化剂=（Br)3CCH2OH + 3HBr
4Br2+C2H5OH=CBr3CHO+5HBr常温
类似乙醇与氯的反应（生成三氯乙醛）。
反应中：首先卤素解离为卤阳离子和卤阴离子。乙醇的alpha氢被卤阴离子夺去生成卤化氢。乙醇脱去alpha氢生成碳负离子，与卤阳离子加成。重排后得到三卤乙醛。（卤素=氯，溴）
是本科的知识。
至于解释地更详细一点吗…推荐你找本有机教科书看看，重点是反应机理部分。
我稍微试着解释一下吧：
所谓alpha氢，指的是与官能团附近连接的碳原子（alpha碳）上的氢。【请看下面乙醇的例子】许多官能团的alpha氢，如与羰基C=O相连的alpha氢，很活泼，可以被碱夺取（脱去氢离子），使alpha碳（与官能团相连的叫alpha,与alpha相连的叫beta,再往后还有gamma,delta等。其实是用希腊字母表来命名/表示特定碳原子与官能团的相对位置）带负电荷。这带负电的碳原子成为碳负离子。碳负离子可以与许多试剂发生加成反应。
【乙醇的alpha碳和alpha氢】：
结构式 CH3-CH2-OH， 其中右边的碳与-OH羟基（官能团）相连，左边的碳与其相连，称为alpha碳。alpha碳上的氢成为alpha氢
这个反应中，乙醇分子内与羟基相连的alpha碳上的氢先被溴离子（碱）夺去生成溴化氢和碳负离子。
Br- + C2H5OH= C2H5O- + HBr
生成的碳负离子与溴正离子加成，
C2H5O- + Br+=CH2BrCH2OH
生成的溴代乙醇可以继续发生alpha氢的反应，直到三个氢均被取代，得到CBr3CH2OH 三溴乙醇.
三溴乙醇,象其他醇一样，可以与质子/氢离子（H+，来自溴代氢）生成“氧（应为左边金属旁，右边一个羊的字）盐”中间体：CBr3CH2OH+ H+ =CBr3CH2H2O+
氧原子因与一个质子结合而带部分正电荷。
“氧盐”不稳定，易失去一分子水形成碳正离子(碳带部分正电荷）：
CBr3CH2H2O+ = H2O + CBr3CH2+
溴在水中岐化：Br2+H2O=HBr+ H+ + BrO- (次溴酸根）
次溴酸根与碳正离子结合：
CBr3CH2+ + BrO- = CBr3CH2OBr (碳与两个氢和一个-OBr链接）
生成的CBr3CH2OBr不稳定，脱去HBr得到三溴乙醛：
CBr3CH2OBr= CBr3CHO +HBr。
也可以理解为：次溴酸根具有强氧化性，氧化三溴乙醇为三溴乙醛，自身变为溴离子
在常温下，氢比较不活泼，但可用催化剂活化。在高温下氢非常活泼。除稀有气体元素外，几乎所有的元素都能与氢生成化合物。
名称, 符号, 序号 氢、H、1
系列 非金属
族, 周期, 元素分区 1族, 1, s
密度、硬度 0.0899 kg/m3(273K)、NA
颜色和外表 无色
Image:H,1.jpg
大气含量 10-4 %
地壳含量 0.88 %
原子属性
原子量 1.00794 原子量单位
原子半径 (计算值) 25（53）pm
共价半径 37 pm
范德华半径 120 pm
价电子排布 1s1
电子在每能级的排布 1
氧化价（氧化物） 1（两性的）
晶体结构 六角形
物理属性
物质状态 气态
核内质子数：1
核外电子数：1
核电核数：1
质子质量：1.673E-27
质子相对质量：1.007
所属周期：1
所属族数：IA
摩尔质量：1
氢化物：无
氧化物：H2O
最高价氧化物：H2O
外围电子排布：1s1
核外电子排布：1
颜色和状态：无色气体
原子半径：0.79
常见化合价+1,-1
熔点 14.025 K （-259.125 °C）
沸点 20.268 K （-252.882 °C）
摩尔体积 11.42×10-6m3/mol
汽化热 0.44936 kJ/mol
熔化热 0.05868 kJ/mol
蒸气压 209 帕（23K）
声速 1270 m/s（293.15K）
其他性质
电负性 2.2（鲍林标度）
比热 14304 J/(kg·K)
电导率 无数据
热导率 0.1815 W/(m·K)
电离能 1312 kJ/mol
最稳定的同位素
同位素 丰度 半衰期 衰变模式 衰变能量
MeV 衰变产物
1H 99.985 % 稳定
2H 0.015 % 稳定
3H 10-15 % /
人造 12.32年 β衰变 0.019 3He
4H 人造 9.93696×10-23秒 中子释放 2.910 3H
5H 人造 8.01930×10-23秒 中子释放 ? 4H
6H 人造 3.26500×10-22秒 三粒中子
释放 ? 3H
7H 人造 无数据 中子释放? ? 6H?
核磁公振特性
1H 2H 3H
核自旋 1/2 1 1/2
灵敏度 1 0.00965 1.21
假阴性，不出现扩增条带
PCR反应的关键环节有①模板核酸的制备，②引物的质量与特异性，③酶的质量及， ④PCR循环条件。寻找原因亦应针对上述环节进行分析研究。
模板：①模板中含有杂蛋白质，②模板中含有Taq酶抑制剂，③模板中蛋白质没有消 化除净，特别是染色体中的组蛋白，④在提取制备模板时丢失过多，或吸入酚。⑤模 板核酸变性不彻底。在酶和引物质量好时，不出现扩增带，极有可能是标本的消化处 理，模板核酸提取过程出了毛病，因而要配制有效而稳定的消化处理液，其程序亦应 固定不宜随意更改。
酶失活：需更换新酶，或新旧两种酶同时使用，以分析是否因酶的活性丧失或不够而 导致假阴性。需注意的是有时忘加Taq酶或溴乙锭。
引物：引物质量、引物的浓度、两条引物的浓度是否对称，是PCR失败或扩增条带不 理想、容易弥散的常见原因。有些批号的引物合成质量有问题，两条引物一条浓度 高，一条浓度低，造成低效率的不对称扩增，对策为：①选定一个好的引物合成单 位。②引物的浓度不仅要看OD值，更要注重引物原液做琼脂糖凝胶电泳，一定要有引物条带出现，而且两引物带的亮度应大体一致，如一条引物有条带，一条引物无条带，此时做PCR有可能失败，应和引物合成单位协商解决。如一条引物亮度高，一条亮度低，在稀释引物时要平衡其浓度。③引物应高浓度小量分装保存，防止多次冻融或长期放冰箱冷藏部分，导致引物变质降解失效。④引物设计不合理，如引物长度不够，引物之间形成二聚体等。
Mg2+浓度：Mg2+离子浓度对PCR扩增效率影响很大，浓度过高可降低PCR扩增的特 异性，浓度过低则影响PCR扩增产量甚至使PCR扩增失败而不出扩增条带。
反应体积的改变：通常进行PCR扩增采用的体积为20ul、30ul、50ul。或100ul，应用多 大体积进行PCR扩增，是根据科研和临床检测不同目的而设定，在做小体积如20ul 后，再做大体积时，一定要模索条件，否则容易失败。
物理原因：变性对PCR扩增来说相当重要，如变性温度低，变性时间短，极有可能出现假阴性退火温度过低，可致非特异性扩增而降低特异性扩增效率退火温度过高影响引物与模板的结合而降低PCR扩增效率。有时还有必要用标准的温度计，检测一下扩增仪或水溶锅内的变性、退火和延伸温度，这也是PCR失败的原因之一。
靶序列变异：如靶序列发生突变或缺失，影响引物与模板特异性结合，或因靶序列某 段缺失使引物与模板失去互补序列，其PCR扩增是不会成功的。
假阳性
出现的PCR扩增条带与目的靶序列条带一致，有时其条带更整齐，亮度更高。
引物设计不合适：选择的扩增序列与非目的扩增序列有同源性，因而在进行PCR扩增时，扩增出的PCR产物为非目的性的序列。靶序列太短或引物太短，容易出现假阳性。需重新设计引物。
靶序列或扩增产物的交叉污染：这种污染有两种原因：一是整个基因组或大片段的交叉污染，导致假阳性。这种假阳性可用以下方法解决：操作时应小心轻柔，防止将靶序列吸入加样枪内或溅出离心管外。除酶及不能耐高温的物质外，所有试剂或器材均应高压消毒。所用离心管及样进枪头等均应一次性使用。必要时，在加标本前，反应管和试剂用紫外线照射，以破坏存在的核酸。二是空气中的小片段核酸污染，这些小片段比靶序列短，但有一定的同源性。可互相拼接，与引物互补后，可扩增出PCR产物，而导致假阳性的产生，可用巢式PCR方法来减轻或消除。
出现非特异性扩增带
PCR扩增后出现的条带与预计的大小不一致，或大或小，或者同时出现特异性扩增带 与非特异性扩增带。非特异性条带的出现，其原因：一是引物与靶序列不完全互补、 或引物聚合形成二聚体。二是Mg2+离子浓度过高、退火温度过低，及PCR循环次数 过多有关。其次是酶的质和量，往往一些来源的酶易出现非特异条带而另一来源的酶 则不出现，酶量过多有时也会出现非特异性扩增。其对策有：必要时重新设计引 物。减低酶量或调换另一来源的酶。降低引物量，适当增加模板量，减少循环次 数。适当提高退火温度或采用二温度点法(93℃变性，65℃左右退火与延伸)。
出现片状拖带或涂抹带
PCR扩增有时出现涂抹带或片状带或地毯样带。其原因往往由于酶量过多或酶的质量 差，dNTP浓度过高，Mg2+浓度过高，退火温度过低，循环次数过多引起。其对策有：减少酶量，或调换另一来源的酶。②减少dNTP的浓度。适当降低Mg2+浓 度。增加模板量，减少循环次数。
克隆PCR产物
1)克隆PCR产物的最优条件是什么？
最佳插入片段：载体比需实验确定。1：1（插入片段：载体）常为最佳比，摩尔数比1：8或8：1也行。应测定比值范围。连接用5ul 2X连接液, 50ng质粒DNA,1Weiss单位的T4连接酶，插入片段共10ul。室温保温1小时，或4℃过夜。在这2种温度下，缺T-凸出端的载体会自连，产生蓝斑。室温保温1小时能满足大多数克隆要求，为提高连接效率，需4℃过夜。
2)PCR产物是否需要用凝胶纯化？
如凝胶分析扩增产物只有一条带，不需要用凝胶纯化。如可见其他杂带，可能是积累了大量引物的二聚体。少量的引物二聚体的摩尔数也很高，这会产生高比例的带有引物二聚体的克隆，而非目的插入片段。为此需在克隆前做凝胶纯化。
3)如果没有回收到目的片段，还需要作什么对照实验？
A）涂布未转化的感受态细胞。
如有菌落，表明氨苄失效，或污染上带有氨苄抗型的质粒，或产生氨苄抗型的菌落。
B）转化完整质粒，计算菌落生长数，测定转化效率。
例如，将1ug/ul质粒1:100稀释,1ul用于100ul感受态细胞转化。用SOC稀释到1000ul后，用100ul铺板。培养过夜，产生1000个菌落。转化率为： 产生菌落的总数/铺板DNA的总量。
铺板DNA的总量是转化反应所用的量除以稀释倍数。具体而言转化用10ng DNA，用SOC稀释到1000u后含10 ng DNA，用1/10铺板，共用1 ng DNA。转化率为：
1000克隆X10（3次方） ng /铺板1 ng DNA ug=10（6次方）cfu/ ug
转化pGEM-T应用10（8次方）cfu/ ug感受态细胞
如没有菌落或少有菌落，感受态细胞的转化率太低。
C）如用pGEM-T正对照，或PCR产物，产生>20-40蓝斑（用指定步骤10（8次方）cfu/ ug感受态细胞），表明载体失去T。可能是连接酶污染了核酸酶。T4 DNA连接酶（M1801，M1804，M1794）质量标准好无核酸酶污染，不应用其它来源的T4 DNA连接酶替换。
D）用pGEM-T或pGEM-T Easy载体，连接pGEM-T正对照，转化高频率感受态细胞（10（8次方）cfu/ug）,按照指定的实验步骤，可得100个菌落，其中60%应为白斑，如产生>20-40蓝斑, 没有菌落或少有菌落，连接有问题。
4)对照实验结果好，却没有回收到目的片段，实验出了什么问题？
A）连接用室温保温1小时，能满足大多数克隆，为提高效率，需4℃过夜。
B）插入片段带有污染，使3`-T缺失，或抑制连接，抑制转化。为此，将插入片段和pGEM-T正对照混合，再连接。如降低了对照的菌落数，插入片段需纯化，或重新制备。如产生大量的蓝斑，插入片段污染有核酸酶，使pGEM-T或pGEM-T Easy载体3`-T缺失。
C）插入片段不适于连接。用凝胶纯化的插入片段，因受UV过度照射，时有发生。UV过度照射会产生嘧啶二聚体，不利于连接，DNA必需重新纯化。
D）带有修复功能的耐热DNA聚合酶的扩增产物末端无A，后者是pGEM-T或pGEM-T Easy载体克隆所需。加Taq DNA聚合酶和核苷酸可在末端加A。详情查pGEM-T pGEM-T Easy载体技术资料（TM042）。
E）高度重复序列可能会不稳定，在扩增中产生缺失和重排，如发现插入片段高频率地产生缺失和重排，需用重组缺陷大肠杆菌菌株，如SURE细胞
PCR反应体系与反应条件
标准的PCR反应体系：
10×扩增缓冲液 10ul
4种dNTP混合物 各200umol/L
引物 各10～100pmol
模板DNA 0.1～2ug
Taq DNA聚合酶 2.5u
Mg2+ 1.5mmol/L
加双或三蒸水至 100ul
PCR反应五要素： 参加PCR反应的物质主要有五种即引物、酶、dNTP、模板和Mg2+
引物： 引物是PCR特异性反应的关键，PCR 产物的特异性取决于引物与模板DNA互补的程度。理论上，只要知道任何一段模板DNA序列， 就能按其设计互补的寡核苷酸链做引物，利用PCR就可将模板DNA在体外大量扩增。
设计引物应遵循以下原则：
①引物长度： 15-30bp，常用为20bp左右。
②引物扩增跨度： 以200-500bp为宜，特定条件下可扩增长至10kb的片段。
③引物碱基：G+C含量以40-60%为宜，G+C太少扩增效果不佳，G+C过多易出现非特异条带。ATGC最好随机分布，避免5个以上的嘌呤或嘧啶核苷酸的成串排列。
④避免引物内部出现二级结构，避免两条引物间互补，特别是3'端的互补，否则会形成引物二聚体，产生非特异的扩增条带。
⑤引物3'端的碱基，特别是最末及倒数第二个碱基，应严格要求配对，以避免因末端碱基不配对而导致PCR失败。
⑥引物中有或能加上合适的酶切位点， 被扩增的靶序列最好有适宜的酶切位点， 这对酶切分析或分子克隆很有好处。
⑦引物的特异性：引物应与核酸序列数据库的其它序列无明显同源性。引物量： 每条引物的浓度0.1～1umol或10～100pmol，以最低引物量产生所需要的结果为好，引物浓度偏高会引起错配和非特异性扩增，且可增加引物之间形成二聚体的机会。
酶及其浓度 目前有两种Taq DNA聚合酶供应， 一种是从栖热水生杆菌中提纯的天然酶，另一种为大肠菌合成的基因工程酶。催化一典型的PCR反应约需酶量2.5U(指总反应体积为100ul时)，浓度过高可引起非特异性扩增，浓度过低则合成产物量减少。
dNTP的质量与浓度 dNTP的质量与浓度和PCR扩增效率有密切关系，dNTP粉呈颗粒状，如保存不当易变性失去生物学活性。dNTP溶液呈酸性，使用时应配成高浓度后，以1M NaOH或1M Tris。HCL的缓冲液将其PH调节到7.0～7.5，小量分装， -20℃冰冻保存。多次冻融会使dNTP降解。在PCR反应中，dNTP应为50～200umol/L，尤其是注意4种dNTP的浓度要相等( 等摩尔配制)，如其中任何一种浓度不同于其它几种时(偏高或偏低)，就会引起错配。浓度过低又会降低PCR产物的产量。dNTP能与Mg2+结合，使游离的Mg2+浓度降低。
模板(靶基因)核酸 模板核酸的量与纯化程度，是PCR成败与否的关键环节之一，传统的DNA纯化方法通常采用SDS和蛋白酶K来消化处理标本。SDS的主要功能是： 溶解细胞膜上的脂类与蛋白质，因而溶解膜蛋白而破坏细胞膜，并解离细胞中的核蛋白，SDS 还能与蛋白质结合而沉淀； 蛋白酶K能水解消化蛋白质，特别是与DNA结合的组蛋白，再用有机溶剂酚与氯仿抽提掉蛋白质和其它细胞组份，用乙醇或异丙醇沉淀核酸。提取的核酸即可作为模板用于PCR反应。一般临床检测标本，可采用快速简便的方法溶解细胞，裂解病原体，消化除去染色体的蛋白质使靶基因游离，直接用于PCR扩增。RNA模板提取一般采用异硫氰酸胍或蛋白酶K法，要防止RNase降解RNA。
Mg2+浓度 Mg2+对PCR扩增的特异性和产量有显著的影响，在一般的PCR反应中，各种dNTP浓度为200umol/L时，Mg2+浓度为1.5～2.0mmol/L为宜。Mg2+浓度过高，反应特异性降低，出现非特异扩增，浓度过低会降低Taq DNA聚合酶的活性，使反应产物减少。
PCR反应条件的选择
PCR反应条件为温度、时间和循环次数。
温度与时间的设置： 基于PCR原理三步骤而设置变性-退火-延伸三个温度点。在标准反应中采用三温度点法，双链DNA在90～95℃变性，再迅速冷却至40 ～60℃，引物退火并结合到靶序列上，然后快速升温至70～75℃，在Taq DNA 聚合酶的作用下，使引物链沿模板延伸。对于较短靶基因(长度为100～300bp时)可采用二温度点法， 除变性温度外、退火与延伸温度可合二为一，一般采用94℃变性，65℃左右退火与延伸(此温度Taq DNA酶仍有较高的催化活性)。
①变性温度与时间：变性温度低，解链不完全是导致PCR失败的最主要原因。一般情况下，93℃～94℃min足以使模板DNA变性，若低于93℃则需延长时间，但温度不能过高，因为高温环境对酶的活性有影响。此步若不能使靶基因模板或PCR产物完全变性，就会导致PCR失败。
②退火(复性)温度与时间：退火温度是影响PCR特异性的较重要因素。变性后温度快速冷却至40℃～60℃，可使引物和模板发生结合。由于模板DNA 比引物复杂得多，引物和模板之间的碰撞结合机会远远高于模板互补链之间的碰撞。退火温度与时间，取决于引物的长度、碱基组成及其浓度，还有靶基序列的长度。对于20个核苷酸，G+C含量约50%的引物，55℃为选择最适退火温度的起点较为理想。引物的复性温度可通过以下公式帮助选择合适的温度：
Tm值(解链温度)=4(G+C)＋2(A+T)
复性温度=Tm值-(5～10℃)
在Tm值允许范围内， 选择较高的复性温度可大大减少引物和模板间的非特异性结合， 提高PCR反应的特异性。复性时间一般为30～60sec，足以使引物与模板之间完全结合。
③延伸温度与时间：Taq DNA聚合酶的生物学活性：
70～80℃ 150核苷酸/S/酶分子
70℃ 60核苷酸/S/酶分子
55℃ 24核苷酸/S/酶分子
高于90℃时， DNA合成几乎不能进行。
PCR反应的延伸温度一般选择在70～75℃之间，常用温度为72℃，过高的延伸温度不利于引物和模板的结合。PCR延伸反应的时间，可根据待扩增片段的长度而定，一般1Kb以内的DNA片段，延伸时间1min是足够 的。3～4kb的靶序列需3～4min；扩增10Kb需延伸至15min。延伸进间过长会导致非特异性扩增带的出现。对低浓度模板的扩增，延伸时间要稍长些。
1.PCR反应的最适条件
4．1 TaqDNA聚合酶
在早期进行的PCR反应中，使用的是大肠杆菌DNA聚合酶1的大片段，，即Klenow片段。也曾有人用噬菌体T4 DNA聚合酶。这两种酶的共同弱点是对热不稳定性，DNA合成反应只能在370C进行。PCR时每一循环的解链温度都在90C以上进行，故在每两个循环之间要加入新的DNA聚合酶，使得整过程整个实验过程很繁琐和昂贵。同时在370C，引物与DNA模板之间会发生分子非特异性结合，最终导致很多非特异性DNA片段的扩增。
Taq 酶有耐高温的特性，其最适的活性温度是720C（75-80），连续保温30分钟仍具有相当的活性，而且在比较宽的温度范围内都保持着催化DNA合成的能力，一次加酶即可满足PCR操作过程自动化的实现。
（1） TaqDNA聚合酶的热稳定性及最适延伸温度
相对分子质量为94000的TaqDNA聚合酶的酶活性较高，大约为200000Umg，在合成时有一个较高的最适温度75-80C，转换数Kcat接近150nt/(s•酶分子)。这种活性有明显的温度依赖性。TaqDNA聚合酶虽然在90C以上合成DNA的能力有限，但高温时仍比较稳定。有人试验证明在92.5C,95C,和97.5C时，PCR混合物中的TaqDNA聚合酶分别经130分钟、40分钟和5-6分钟后仍可保持50%左右的活性，其半衰期较长。所以，在一个PCR预备试验中，每次循环时上限温度为95C（试管内）处理20秒，则循环50次后TaqDNA聚合酶仍可保持65%的活性，能够保证实验的需要。
TaqDNA聚合酶具有很高的加工合成特性，其最适延伸温度在75-80C时，dNTP的掺入速度为35-100nt/(•酶分子),最长延伸长度7。6kb，如对M13上的富含GC的30-me引物，该酶在70C的延伸率高于60nt/(•酶分子), 在55C仍有较高的延伸活性，22C和37C时延伸速度分别为0。25和1。5 nt/(•酶分子)。由此可见，在低温下，TaqDNA聚合酶一表现活性明显降低，因而，导致此酶在模板链分子内局部二级结构区域的延伸能力受损或前进速率常数与解离常数的比值发生改变。在很高的温度（90C以上）时，很少DNA合成。在体外条件下，DNA在较高温度时的合成速度受到引物或引物链与模板链的双链结构稳定性的限制。温度对TaqDNA聚合酶活性的影响见表。
由于TaqDNA聚合酶的最适延伸温度高达75-80C，故退火和延伸反应温度均可提高，限制了非特异性扩增产物的出现，增加了PCR的特异性。
4．2 模板
（1） 模板的纯度 一般不要求很高，不需要达到超纯。某些扩增实验中甚至可以直接将溶细胞液煮沸加热，用蛋白质变性后的DNA溶液作模板。但DNA溶液中不能有影响扩增反应的物质存在，例如蛋白酶、核酸酶、结合DNA的蛋白质等；另一类是尿素、十二烷基硫酸钠、卟啉类物质等；还有一类是二价金属离子的络合剂（如EDTA）等，会与Mg2+络合，影响Taq DNA聚合酶的活性。上述物质的存在会影响扩增效果，甚至使扩增失败。
（2） 模板DNA的量 一般对于单拷贝的哺乳动物基因组模板来说，100ul的反应体系中有100ng的模板已足够。有时，加的模板太多，会令扩增失败。这时如果对模板稀释后再加入反应体系中，往往能获得成功。
4．3 dNTP
dNTP储备液必须为PH7.0左右,浓度一般为2mmol/L, 分装后置-20C保存.典型的PCR扩增体系中,两种dNTP的终浓度为20-200umol/L. 理论上,100ul反应液中两种dNTP的浓度为20umol/L时,足以合成12.5ug DNA或合成10pmol 400bp的DNA片段. DNTP会络合溶液中的 Mg2+, 而且大于200umol/L的dNTP会增加Taq DNA聚合酶的错配率.如果dNTP的浓度达到1mmol/L时,则会抑制Taq DNA聚合酶活性.
4．4 Mg2+浓度
Taq DNA聚合酶在合成新DNA链时,要求有游离的Mg2+,因而在PCR系统中确定Mg2+的最适浓度是必要的. Mg2+浓度太低会无PCR产物,太高又会导致非特异的产物产生. 故常需根据各自的实验预先试验,以确定本实验的最佳Mg2+浓度,保证DNA聚合酶具有良好的活性.
通常情况下,要求反应体系中有0.5-2.5mmol/L的游离Mg2+.反应内容物中, dNTP能与Mg2+.结合,所含EDTA会与Mg2+络合,高浓度的DNA也有干扰作用,都会影响Mg2+的有效浓度.
4．5 PCR系统中的其它成分
PCR反应缓冲溶液通常用10 mmol/L Tris-HCl(PH8.3, 20C), 它是两性离子缓冲剂.此外,还有50 mmol/L KCL, 它有利于引物与模板退火.高于50mmol/L 的KCL, 或50mmol/L 的NaCl对Taq DNA聚合酶有抵制作用.明胶或血清白蛋白(100ug/ml)及非离子去污剂,如Tween20等,对Taq DNA聚合酶起稳定作用.
4．6 PCR的热循环计划
在标准反应中,将标本加热至90-95C,使DNA双链变性, 再快速冷却至40-60C使引物退火并结合到互补靶序列上,然后升温至70-75C, 在Taq DNA聚合酶的作用下掺入单核苷酸使引物沿模板延伸.每步时间从反应达到要求温度后计算. PCR反应的每一个温度循环周期都是由DNA变性引物退火和反应延伸3个步骤组成的.图中设定的反应参数是94C变性1分钟,60C退火1分钟,72C延伸1.5分钟.如此周而复始,重复进行,直到扩增产物的数量满足实验需求为止.
(1) 变性温度与时间 使靶基因模板和PCR产物完全变性是PCR成败的关键.DNA在其链分解温度时的变性只需几秒钟,但反应管内达到Tss还需一定时间,变性温度太高会影响酶活性通常情况下94-95C变性1分钟就足以使模板DNA完全变性,更高的温度可能更为有效(尤其是富含C+G的靶基因),若低于94C,则需延长变性时间.为提高起始模板的变性效果,保存酶活性,常常在加入Taq 酶之前97C先变性7-10分钟,再按94C的变性温度进入循环方式,这对PCR的成功有益处.
(2) 复性温度与时间 复性温度决定着PCR的特异性.引物复性所需的温度与时间取决于引物的碱基组成、长度和浓度。合适的复性温度应低于扩增引物在PCR条件下真实Tm值的5C，引物越短（12-15bp）,复性温度越低（40-45C）。一般来说，若降低复性温度（37C），可提高坟增产量，但引物与模板间错配现象会增多，导致非特异性扩增上升；若提高复性温度（56-70C），虽扩增反应的特异性增加，但扩增效果下降。理想的方法是：设置一系列对照反应，以确定扩增反应的最适复性温度。
（3）延伸温度与时间 Taq DNA聚合酶虽能在较宽的温度范围内催化DNA的合成，但不合适的温度仍可对扩增产物的特异性、产量造成影响。引物延伸温度一般为72C（较复性温度高10C左右），延伸时间视目标DNA片段长短和浓度而定。在最适温度下，核苷酸的掺入率为35-100nt/s，这也取决于缓冲体系、PH值、盐浓度和DNA模板的性质等，延伸1分钟对长达2kb的扩增片段是足够的，延伸时间过长会导致非特异扩增带的出现，但在循环的最后一步延伸时，为使反应完全，提高产量，可将延伸时间延长4-10分钟。
（4）循环数 循环数决定着扩增程度，常规PCR一般为25-40周期，在其他参数交已优化的条件下，最适循环数取决于靶序列的初始浓度，其相应关系参照下表
模板DNA分子数 需要热循环次数
3．0×105 25-30
1．5×104 30-35
1．0×103 35-40
50 40-45
循环次数太少，得不到一定的产物量；循环次数太多时，扩增反应的后期，产物积累的指数率下降甚至不再有正确的产物生成，正常的反应几乎停止，呈现平台效应。
影响出现平台效应的因素有：
A、反应试剂（dNTP或酶）稳定性的改变；
B、终产物（如焦磷酸）的抑制效应；
C、产物浓度超过10-5时可产生重复退火，于是会降低引物延伸速率或DNA聚合酶的活性
D、高浓度产物DNA双链的解链不宝剑。平台效应时的一种重要后果是由于错误引导，在开始时浓度不高的非特异产物会继续扩增，使结果的分析复杂化。
4．3引物的要求：
（1） 一般长15-30bp，常用20bp（理论上420=11×1011长的DNA片段才会有重复）。引物过长，扩增的效率降低。
（2） 碱基组成：C+G占50-60%（常规），尽量避免数个嘌呤和嘧啶的连续排列。
（3） 一对引物之间不能有2个以上的碱基互补，特别是3‘末端；引物之间的碱基互补会形成引物二聚体，引物本身应避免回文序列。
（4） 引物与模板退火的温度和所需的时间取决于引物的碱基组成、长度和溶液中引物的浓度。合适的退火温度是低于引物本身的实际变性温度（Tm）50C。20bp左右长度的DNA片段的Tm=(G+C) ×40C+(A+T) ×20C。退火火温度通常在55-720C下进行在标准的引物浓度（0.2umol/L）下，几秒内即可完成退火。提高退火温度可提高引物与模板结合的特异性。特别在最初几次循环中采用严谨的退火温度，有助于PCR特异性扩增。如果引物中（G+C）的含量小于50%，退火温度应低于550C。
（5） 100ul的PCR反应液中，引物的绝对量为10-100pmol。PCR反应液中2个引物浓度不等时，其浓度比为50:1，称为不对称PCR。
简并引物：由多种寡核苷酸组成的混合物，彼此之间仅有一个或数个核苷酸的差异。若PCR扩增引物的核苷酸组成顺序是根据氨基酸顺序推测而来，就需合成简并引物。
嵌套引物：利用第一轮PCR扩增产物作为第二轮PCR扩增的起始材料，同时除使用第一轮的一对特异引物外，另加1-2个新引物（处在同一个模板DNA的头两个引物之间序列）进行第二轮扩增。通过嵌套引物扩增的产物，产生错误扩增的可能性极小，所以应用嵌套引物技术能够使靶DNA序列得到有效的选择性扩增。
PCR的的应用：基因克隆、反向PCR、不对称PCR、RT-PCR、基因的体外诱变和突变检测、基因组的比较研究
