香港計算器

引物 Tm 計算器

輸入引物中 A、T、G、C 四種鹼基數目,即時算出 Wallace 規則與鹽校正 GC 法的熔解溫度 Tm,適用於 PCR 引物設計。

輸入資料

引物序列中腺嘌呤(A)的個數。
引物序列中胸腺嘧啶(T)的個數。
引物序列中鳥嘌呤(G)的個數。
引物序列中胞嘧啶(C)的個數。

計算結果

60°C
68.25°C
20nt

重點速覽:引物熔解溫度(primer melting temperature, Tm)是一半引物與模板解離(雙鏈變為單鏈)時的溫度,是 PCR 設定退火溫度的關鍵。對短引物(< 14 nt),常用 Wallace 規則:Tm = 4×(G+C) + 2×(A+T);對較長引物,可用考慮鹽濃度的 GC 法:Tm = 81.5 + 0.41×%GC − 675÷長度(約 50 mM Na⁺)。退火溫度通常設在較低引物 Tm 減約 5 °C。

計算公式

Wallace 規則(短引物):Tm = 4 × (G + C) + 2 × (A + T)。

鹽校正 GC 法:Tm = 81.5 + 0.41 × %GC − 675 ÷ 長度。

退火溫度參考:Ta ≈ 較低引物 Tm − 5 °C。

$$T_m = 4(G + C) + 2(A + T)$$
$$T_m = 81.5 + 0.41 \times \%GC - \dfrac{675}{L}$$

使用說明

  1. 數出引物序列中 A、T、G、C 各自的鹼基數目並填入。
  2. 系統同時顯示 Wallace 規則與鹽校正 GC 法的 Tm 與引物長度。
  3. 短引物(< 14 nt)參考 Wallace,較長引物參考 GC 法。

常見引物組成對應 Tm(Wallace 規則)

常見引物組成對應 Tm(Wallace 規則)
組成長度(nt)Wallace Tm(°C)
A3 T3 G3 C31236
A2 T2 G4 C41240
A5 T5 G5 C52060
A4 T4 G6 C62064

Wallace 規則簡單但只適合 < 14 nt 的短引物;較長引物用它會高估 Tm,應改用鹽校正 GC 法或最近鄰模型。

理財情境案例

短引物 Wallace 估算

一支 12 nt 引物含 A3、T3、G3、C3。

Wallace Tm = 4×(3+3) + 2×(3+3) = 24 + 12 = 36 °C。

屬短引物,退火溫度可設約 31 °C 起試,再依擴增專一性微調。

較長引物 GC 法

一支 20 nt 引物含 A5、T5、G5、C5,GC 含量 50%。

GC 法 Tm = 81.5 + 0.41×50 − 675÷20 = 81.5 + 20.5 − 33.75 ≈ 68.25 °C。

退火溫度可設約 63 °C,較 Wallace 規則(此例 60 °C)更貼近長引物實況。

常見問題

Wallace 規則和 GC 法該用哪個?

Wallace 規則(4×GC + 2×AT)只適合約 14 nt 以下的短引物或寡核苷酸;超過此長度會系統性高估 Tm。較長引物請用鹽校正 GC 法,或更精確的最近鄰(nearest-neighbor)熱力學模型。本計算器同時給出兩者供對照。

退火溫度要怎麼由 Tm 決定?

常見經驗法是取一對引物中較低的 Tm 再減約 5 °C 作為退火溫度起點。實務上可做梯度 PCR 在 Tm−5 上下數度掃描,找出擴增專一且產量高的溫度。GC 豐富模板可能需要更高退火溫度或添加 DMSO。

為什麼一對引物 Tm 要接近?

正向與反向引物 Tm 差異過大(一般建議 < 5 °C),會使兩者在同一退火溫度下結合效率不均,導致擴增偏差或非專一產物。設計時應調整引物長度與 GC 含量,使兩支 Tm 儘量接近。

鹽濃度與引物濃度會影響 Tm 嗎?

會。較高的一價陽離子(如 Na⁺、K⁺)與 Mg²⁺ 濃度會屏蔽磷酸骨架負電、穩定雙鏈而提高 Tm;引物濃度也略有影響。本計算器的 GC 法內含約 50 mM Na⁺ 的校正,精確計算需採納入這些變數的模型。

GC 含量對 Tm 影響有多大?

很大。因 G–C 有三個氫鍵、A–T 只有兩個,GC 含量越高 Tm 越高。在 Wallace 規則中,每個 G/C 貢獻 4 °C、每個 A/T 只 2 °C;在 GC 法中,每提高 1% GC 約增 0.41 °C。

相關工具

參考資料

內容審核:香港計算器科學團隊。Wallace 規則與鹽校正 GC 法 Tm 公式參考標準 PCR 實驗手冊。