PCR( Polymerase Chain Reaction)-聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng),，可以選擇性擴(kuò)增一段DNA序列,。其基本步驟是，首先將待擴(kuò)增的模板DNA變性使之成為單鏈,，DNA樣品中,，特異性的引物能夠與其互補(bǔ)的序列雜交，在dNTPs和Taq酶存在時(shí),，就可以合成模板DNA的互補(bǔ)鏈,，反應(yīng)完成后，將反應(yīng)混合物加熱使DNA雙鏈變性,，溫度下降后,，過(guò)量的引物又可以開(kāi)始第二輪的合成反應(yīng)。這種延伸-變性-退火-延伸的循環(huán)可以重復(fù)多次,，使所需要的DNA片段得到特異性的擴(kuò)增,。

1. 變性：加熱使模板DNA在高溫下（94℃）變性，雙鏈間的氫鍵斷裂而形成兩條單鏈,。

2. 退火：使溶液溫度降至50～60℃,，模板DNA與引物按堿基配對(duì)原則互補(bǔ)結(jié)合。

3. 延伸：溶液反應(yīng)溫度升至72℃,，耐熱DNA聚合酶以單鏈DNA為模板,，在引物的引導(dǎo)下，利用反應(yīng)混合物中的4種脫氧核苷三磷酸（dNTPs）,，按5ˊ→3ˊ方向復(fù)制出互補(bǔ)DNA,。

上述3步為一個(gè)循環(huán),，即高溫變性、低溫退火,、中溫延伸3個(gè)階段,。從理論上講，每經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán),，樣本中的DNA量應(yīng)該增加一倍,，新形成的鏈又可成為新一輪循環(huán)的模板，經(jīng)過(guò)25～30個(gè)循環(huán)后DNA可擴(kuò)增106～109倍,。

影響PCR 反應(yīng)結(jié)果因素：
1,、引物：
引物是PCR特異性反應(yīng)的關(guān)鍵，PCR 產(chǎn)物的特異性取決于引物與模板DNA互補(bǔ)的程度,。
設(shè)計(jì)引物應(yīng)遵循以下原則：
①引物長(zhǎng)度： 15-30bp,，常用為20bp左右。
②引物擴(kuò)增跨度： 以200-500bp為宜,，特定條件下可擴(kuò)增長(zhǎng)至10kb的片段,。
③引物堿基：G+C 含量以40-60%為宜，G+C太少擴(kuò)增效果不佳,，G+C 過(guò)多易出現(xiàn)非特異條帶,。ATGC最好隨機(jī)分布，避免5 個(gè)以上的嘌呤或嘧啶 核苷酸的成串排列,。
④避免引物內(nèi)部出現(xiàn)二級(jí)結(jié)構(gòu)，避免兩條引物間互補(bǔ),，特別是3'端的互補(bǔ),，否則會(huì)形成引物二聚體，產(chǎn)生非特異的擴(kuò)增條帶,。
⑤引物3'端的堿基,，特別是最末及倒數(shù)第二個(gè)堿基，應(yīng)嚴(yán)格要求配對(duì),，以避免因末端堿基不配對(duì)而導(dǎo)致PCR失敗,。
⑥引物中有或能加上合適的酶切位點(diǎn)， 被擴(kuò)增的靶序列最好有適宜的酶切位點(diǎn),， 這對(duì)酶切分析或分子克隆很有好處,。
⑦引物的特異性：引物應(yīng)與核酸序列數(shù)據(jù)庫(kù)的其它序列無(wú)明顯同源性。引物量： 每條引物的濃度0.1～1umol或10～100pmol,，以低引物 量產(chǎn)生所需要的結(jié)果為好,，引物濃度偏高會(huì)引起錯(cuò)配和非特異性擴(kuò)增，且可增加引物之間形成二聚體的機(jī)會(huì),。

2,、酶及其濃度
目前有兩種Taq DNA聚合酶供應(yīng),， 一種是從棲熱水生桿菌中提純的天然酶，另一種為大腸菌合成的基因工程酶,。催化一典型的PCR反應(yīng)約需酶量2.5U(指總反應(yīng)體積為100ul時(shí)),，濃度過(guò)高可引起非特異性擴(kuò)增，濃度過(guò)低則合成產(chǎn)物量減少,。
3,、dNTP的質(zhì)量與濃度
dNTP的質(zhì)量與濃度和PCR擴(kuò)增效率有密切關(guān)系，dNTP粉呈顆粒狀,，如保存不當(dāng)易變性失去生物學(xué)活性,。dNTP溶液呈酸性，使用時(shí)應(yīng)配成高濃度后,，以1M NaOH或1M Tris.HCL的緩沖液將其  PH調(diào)節(jié)到7.0～7.5,，小量分裝， -20℃冰凍保存,。多次凍融會(huì)使dNTP降解,。在PCR反應(yīng)中，dNTP應(yīng)為50～200umol/L,，尤其是注意4種dNTP的濃度要相等( 等摩爾配制),，如其中任何一種濃度不同于其它幾種時(shí)(偏高或偏低)，就會(huì)引起錯(cuò)配,。濃度過(guò)低又會(huì)降低PCR產(chǎn)物的產(chǎn)量,。dNTP能與Mg2+結(jié)合，使游離的Mg2+濃度降低,。
4,、模板(靶基因)核酸
模板核酸的量與純化程度，是PCR成敗與否的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一,，傳統(tǒng)的DNA純化方法通常采用SDS和蛋白酶K 來(lái)消化處理標(biāo)本,。SDS的主要功能是： 溶解細(xì)胞膜上的脂類(lèi)與蛋白質(zhì)，因而溶解膜蛋白而破壞細(xì)胞膜,，并解離細(xì)胞中的核蛋白,，SDS還能與蛋白質(zhì)結(jié)合而沉淀； 蛋白酶K 能水解消化蛋白質(zhì),，特別是與DNA結(jié)合的組蛋白,，再用有機(jī)溶劑酚與lv 仿抽提掉蛋白質(zhì)和其它細(xì)胞組份，用乙醇或異丙醇沉淀核酸,。提取的核酸即可作為模板用于PCR反應(yīng),。一般臨床檢測(cè)標(biāo)本，可采用快速簡(jiǎn)便的方法溶解細(xì)胞,，裂解病原體,，消化除去染色體的蛋白質(zhì)使靶基因游離,，直接用于PCR擴(kuò)增。RNA模板提取一般采用異硫氰酸胍或蛋白酶K 法,，要防止RNase降解RNA,。
5、Mg2+濃度
Mg2+對(duì)PCR擴(kuò)增的特異性和產(chǎn)量有顯著的影響,，在一般的PCR反應(yīng)中,，各種dNTP濃度為200umol/L時(shí)，Mg2+濃度為1.5～2.0mmol/L為宜,。Mg2+濃度過(guò)高,，反應(yīng)特異性降低，出現(xiàn)非特異擴(kuò)增,，濃度過(guò)低會(huì)降低Taq DNA聚合酶的活性,，使反應(yīng)產(chǎn)物減少。
6,、溫度與時(shí)間的設(shè)置：
基于PCR原理三步驟而設(shè)置變性-退火-延伸三個(gè)溫度點(diǎn),。在標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)中采用三溫度點(diǎn)法，雙鏈DNA在90～95℃變性,，再迅速冷卻至40 ～60℃,，引物退火并結(jié)合到靶序列上，然后快速升溫至70～75℃,，在Taq DNA 聚合酶的作用下,，使引物鏈沿模板延伸。對(duì)于較短靶基因(長(zhǎng)度為100～300bp時(shí))可采用二溫度點(diǎn)法,， 除變性溫度外,、退火與延伸溫度可合二為一，一般采用94℃變性,，65℃左右退火與延伸(此溫度Taq DNA酶仍有較高的催化活性)。
①變性溫度與時(shí)間：
變性溫度低,，解鏈不全是導(dǎo)致PCR失敗的最主要原因,。一般情況下，93℃～94℃lmin足以使模板DNA變性,，若低于93℃則需延長(zhǎng)時(shí)間,，但溫度不能過(guò)高，因?yàn)楦邷丨h(huán)境對(duì)酶的活性有影響,。此步若不能使靶基因模板或PCR產(chǎn)物全變性,，就會(huì)導(dǎo)致PCR失敗。
②退火(復(fù)性)溫度與時(shí)間：
退火溫度是影響PCR特異性的較重要因素,。變性后溫度快速冷卻至40℃～60℃,，可使引物和模板發(fā)生結(jié)合,。由于模板DNA 比引物復(fù)雜得多，引物和模板之間的碰撞結(jié)合機(jī)會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于模板互補(bǔ)鏈之間的碰撞,。退火溫度與時(shí)間,，取決于引物的長(zhǎng)度、堿基組成及其濃度,，還有靶基序列的長(zhǎng)度,。對(duì)于20 個(gè)核苷酸，G+C含量約50%的引物,，55℃為選擇最適退火溫度的起點(diǎn)較為理想,。引物的復(fù)性溫度可通過(guò)以下公式幫助選擇合適的溫度：
Tm值(解鏈溫度)=4(G+C)＋2(A+T)
復(fù)性溫度=Tm值-(5～10℃)
在Tm值允許范圍內(nèi)， 選擇較高的復(fù)性溫度可大大減少引物和模板間的非特異性結(jié)合,，提高PCR反應(yīng)的特異性,。復(fù)性時(shí)間一般為30～60sec，足以使引物與模板之間全結(jié)合,。
③延伸溫度與時(shí)間：
Taq DNA聚合酶的生物學(xué)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℃時(shí),， DNA 合成幾乎不能進(jìn)行。
PCR反應(yīng)的延伸溫度一般選擇在70～75℃之間,，常用溫度為72℃,，過(guò)高的延伸溫度不利于引物和模板的結(jié)合。PCR延伸反應(yīng)的時(shí)間,，可根據(jù)待擴(kuò)增片段的長(zhǎng)度而定,，一般1Kb以?xún)?nèi)的DNA片段，延伸時(shí)間1min是足夠 的,。3～4kb的靶序列需3～4min,；擴(kuò)增10Kb 需延伸至15min。延伸進(jìn)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致非特異性擴(kuò)增帶的出現(xiàn),。對(duì)低濃度模板的擴(kuò)增,，延伸時(shí)間要稍長(zhǎng)些。
7,、循環(huán)次數(shù)
循環(huán)次數(shù)決定PCR擴(kuò)增程度,。PCR循環(huán)次數(shù)主要取決于模板DNA的濃度。一般的循環(huán)次數(shù)選在30～40次之間,，循環(huán)次數(shù)越多,，非特異性產(chǎn)物的量亦隨之增多。