對(duì)特定的DNA片段起到放大擴(kuò)增作用的一種分子生物學(xué)技術(shù)，被稱(chēng)為聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。其可以被當(dāng)作生物體外的特殊DNA復(fù)制，能夠大幅增加微量的DNA。1971年Khorana首先提出設(shè)想，1985年Mullis發(fā)明了聚合酶鏈反應(yīng)。

PCR原理

生物進(jìn)化和傳代的重要途徑為DNA的半保留復(fù)制，在多種酶的作用下雙鏈DNA變性能夠解旋成單鏈，在DNA聚合酶的作用下，按照堿基互補(bǔ)配對(duì)原則復(fù)制成同樣的兩分子拷貝。通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，在高溫時(shí)，DNA也能夠發(fā)生變性解鏈，當(dāng)溫度降低時(shí)，又能夠復(fù)性成為雙鏈。所以，DNA的變性和復(fù)性能夠通過(guò)變化溫度來(lái)控制。加入設(shè)計(jì)引物，DNA聚合酶、dNTP就能夠使得特定基因的體外復(fù)制完成。

然而，當(dāng)高溫時(shí)，DNA聚合酶容易失活，所以，每次循環(huán)都必須將新的DNA聚合酶加入。不但操作變得復(fù)雜，而且成本變高，使得PCR技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展受到了制約。

對(duì)于PCR的應(yīng)用來(lái)說(shuō)，Taq酶的發(fā)現(xiàn)具有里程碑的意義，在90℃以上的高溫下，此酶依然不失活，不再需要每次循環(huán)加入新的酶。不但使得CR技術(shù)操作變得簡(jiǎn)單，而且使得成本大大地降低，從而使PCR技術(shù)被廣泛的應(yīng)用，并且在臨床方面逐步得到應(yīng)用。

PCR技術(shù)的基本原理和DNA的天然復(fù)制過(guò)程類(lèi)似，與靶序列兩端互補(bǔ)的寡核苷酸引物是其特異性的關(guān)鍵。變性-退火-延伸是構(gòu)成PCR的三個(gè)基本反應(yīng)步驟。

①模板DNA的變性：

模板DNA經(jīng)加熱至93℃左右一定時(shí)間后，模板DNA雙鏈或經(jīng)PCR擴(kuò)增形成的雙鏈DNA解離，成為單鏈，為它與引物結(jié)合提供便利，為下輪反應(yīng)作準(zhǔn)備。

②模板DNA與引物的退火（復(fù)性）：

模板DNA經(jīng)加熱變性成單鏈后，溫度降至55℃左右，引物與模板DNA單鏈的互補(bǔ)序列配對(duì)結(jié)合；

③引物的延伸：

DNA模板-引物結(jié)合物在72℃、DNA聚合酶（如TaqDNA聚合酶）的作用下，以dNTP為反應(yīng)原料，靶序列為模板，根據(jù)堿基互補(bǔ)配對(duì)與半保留復(fù)制原理，合成一條新的與模板DNA鏈互補(bǔ)的半保留復(fù)制鏈，重復(fù)循環(huán)變性-退火-延伸三個(gè)步驟就可獲得更多的“半保留復(fù)制鏈”，而且這種新鏈又能夠變成下次循環(huán)的模板。