DNA鏈中核苷酸以3’,5’-磷酸二酯鍵連線,合成DNA所用的底物是 2’-脫氧核苷三磷酸。2’,3’ddNTP與普通dNTP不同,它們在脫氧核糖的3’位置缺少一個羥基。在DNA聚合酶作用下通過三磷酸基團摻入到延伸的DNA鏈中,但由於沒有3’羥基,不能同後續的dNTP形成磷酸二酯鍵,因此,正在延伸的DNA鏈不能繼續延伸。在DNA合成反應混合物的4種普通dNTP中加入少量的一種ddNTP,鏈延伸將與偶然發生但卻十分特異的鏈終止競爭,產物是一系列的核苷酸鏈,其長度取決於引物末端到出現過早鏈終止位置間的距離。在4組獨立酶反應中分別採用4種不同的ddNTP,結果將產生4組寡核苷酸,它們將分別終止於模板鏈的A、C、G或T位置。
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