聚合酶鏈反應(yīng)簡稱PCR(Polymerase Chain Reaction)，是以DNA半保留復(fù)制機(jī)制為基礎(chǔ),，發(fā)展出的體外酶促合成,、擴(kuò)增特定核酸片段的一種方法。PCR是一種非常強(qiáng)大的技術(shù),，可以通過一種非常簡單但是高效的方法來復(fù)制DNA,，它可看作是生物體外的特殊DNA復(fù)制，PCR的最大特點是能將微量的DNA大幅增加,。DNA復(fù)制是很多研究的基礎(chǔ),，例如，當(dāng)我們對RNA進(jìn)行測序時,，必須先將RNA轉(zhuǎn)化為DNA,，并進(jìn)行大量復(fù)制。在對于某個人進(jìn)行基因組測序時,，我們不能對于某個細(xì)胞或者單個分子進(jìn)行測序,。測序的基礎(chǔ)要求擁有大量的相同的DNA分子拷貝，因此,，DNA復(fù)制是做生物研究中的基礎(chǔ)工具,。那么怎么獲取這么多拷貝呢？PCR正是一個復(fù)印機(jī)一般的存在,，利用DNA的幾個特性,，成為批量復(fù)制DNA的決佳方法。

      PCR原理是DNA分子兩條單鏈以雙螺旋結(jié)構(gòu)結(jié)成，DNA兩條鏈擁有自行粘附的特性,，A與T配對,，C與G配對，DNA粘附特性是PCR的核心原理,。同時DNA復(fù)制時也是具有方向性的,，DNA序列的開始端稱為5‘端，末端稱為3’端,。

      在復(fù)制時,，需要加入一種叫做引物（primers）的東西?？梢詫⒁锢斫鉃橐粋€短序列,，下圖中紅色的部分就是引物。引物通常15到20個堿基,，可以短一些,，也可以長一些。但是必須和我們想合成的DNA片段成互補(bǔ)關(guān)系,。將引物與DNA鏈混合時，會自動粘在上面,，因為他們是互補(bǔ)的,。引物獲得可以從公司訂購，后續(xù)有機(jī)會我們也會分享引物設(shè)計方法,。下面了解PCR反應(yīng)DNA體外復(fù)制的所需條件如下：

一,、模板和底物

DNA復(fù)制是模板依賴性的，必須以親代DNA鏈作為模板,，親代DNA的兩股鏈解開后,，可分別作為模板進(jìn)行復(fù)制。同時,，DNA復(fù)制需要以四種脫氧核糖核苷酸,，即dATP、dGTP,、dCTP,、dTTP，為底物合成子代DNA,。
在體外進(jìn)行DNA復(fù)制時,，模板和底物均可通過人工添加解決。

二,、引物

DNA聚合酶必須以一段具有3’端自由羥基（3’-OH）的RNA作為引物,，才能開始合成子代DNA鏈。

在體外進(jìn)行DNA復(fù)制時，可以人工合成具有特定序列的寡核苷酸作為引物,，該引物序列與進(jìn)行擴(kuò)增的目的核酸片段互補(bǔ)匹配,，從而開始目的片段的擴(kuò)增。

因為引物的堿基序列需要與目的片段相匹配,，在合成引物之前,，必須首先已知目的片段的堿基序列，至少也要知道目的片段的部分序列,，從而確定合成引物的堿基序列,。

三、模板雙鏈的解旋

在DNA的半保留復(fù)制機(jī)制中,，雙鏈DNA的解旋是在拓?fù)洚悩?gòu)酶和解鏈酶的作用下完成的,，該過程需要拓?fù)洚悩?gòu)酶識別DNA的復(fù)制起點才能開啟，而體外擴(kuò)增特定的核酸片段只需要特異性的復(fù)制目的核酸片段,，因而需要一種方式使得模板DNA解旋為單鏈DNA,，之后在使之與引物結(jié)合，從而特異性的擴(kuò)增目的核酸片段,。

三,、DNA的變性

DNA變性是指核酸雙螺旋結(jié)構(gòu)中堿基對的氫鍵斷裂，使得雙鏈變?yōu)閱捂湹倪^程,。

對雙鏈DNA進(jìn)行加熱可以使其發(fā)生變性,，當(dāng)溫度升高到一定高度時，DNA在260nm處的吸光度會突然發(fā)生明顯的上升,，并達(dá)到最大值,，之后溫度繼續(xù)上升，其吸光度也不會發(fā)生明顯變化,，若以溫度對DNA溶液的260nm吸光度做圖,，會得到典型的DNA變性S型曲線。

DNA的變性是在一個很窄的溫度范圍內(nèi)發(fā)生的,，通常將核酸加熱變性過程中,，紫外光吸收值達(dá)到最大值50%時的溫度稱為核酸的熔解溫度 (Tm, melting temperature)。

1. 特定核酸分子的Tm值與其G+C含量成正相關(guān),，GC% = (Tm-69.3) × 2.44,；

2. Tm值的大小還與核酸分子的長度有關(guān)，核酸分子越長,，Tm值越大,；

3. 粒子強(qiáng)度越高，熔解溫度越高,，熔解溫度范圍越窄,。

四,、DNA的復(fù)性

加熱變性的DNA在緩慢冷卻后可以由單鏈恢復(fù)為雙鏈結(jié)構(gòu)，這一過程稱為DNA的復(fù)性,，也稱為“退火 (annealing)",。

當(dāng)溫度降低至比變性DNA的Tm低25℃時，其復(fù)性效果*佳,，越遠(yuǎn)離此溫度,，復(fù)性效果越差。

因此,，可以利用此特性,，在加熱使模板DNA變性后，將溫度降低至特定溫度,，從而使所加引物與模板DNA復(fù)性結(jié)合,，進(jìn)而能夠?qū)σ锼?guī)定的核酸片段進(jìn)行特異性的擴(kuò)增。

五,、DNA聚合酶

為了使模板中特定的核酸片段進(jìn)行擴(kuò)增,，在模板與引物結(jié)合后，需要有DNA聚合酶的參與,，但是由于DNA變性和復(fù)性過程的溫度較高,，普通的DNA聚合酶在此過程中會由于溫度過高而失活。

         科學(xué)家為了解決該問題,，從水生棲熱菌 (Thermus Aquaticus) 中分離出了具有熱穩(wěn)定性的DNA聚合酶,，該酶可以耐受90℃以上的高溫而不失活。