PCR原理的圖解

PCR（生物學的聚合酶鏈反應）

聚合酶鏈式反應是一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術，它可看作是生物體外的特殊DNA復制，PCR的最大特點，是能將微量的DNA大幅增加。因此，無論是化石中的古生物、歷史人物的殘骸，還是幾十年前兇殺案中兇手所遺留的毛發、皮膚或血液，只要能分離出一丁點的DNA，就能用PCR加以放大，進行比對。這也是“微量證據”的威力之所在。由1983年美國Mullis首先提出設想，1985年由其發明了聚合酶鏈反應，即簡易DNA擴增法，意味著PCR技術的真正誕生。到如今2013年，PCR已發展到第三代技術。1973 年，臺籍科學家錢嘉韻，發現了穩定的Taq DNA聚合酶，為PCR技術發展也做出了基礎性貢獻。

PCR(聚合酶鏈式反應）是利用DNA在體外攝氏95°高溫時變性會變成單鏈，低溫（經常是60°C左右）時引物與單鏈按堿基互補配對的原則結合，再調溫度至DNA聚合酶最適反應溫度（72°C左右），DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互補鏈。基于聚合酶制造的PCR儀實際就是一個溫控設備，能在變性溫度，復性溫度，延伸溫度之間很好地進行控制。

1、基本要素和擴增原理

基本要素與DNA復制的基本要素是一致的。待拷貝的 DNA 稱為模板，它可以是雙鏈 DNA 也可是單鏈DNA，最后擴增得到的產物是雙鏈狀態的。引物是 DNA 復制的先鋒，就象結晶過程中的晶核，引導 DNA 的合成。在 PCR 擴增中一般使用合成的寡核苷酸作引物。DNA 聚合酶是 DNA 復制的動力，在 dNTP 等底物存在時在引物的引導下沿著模板 DNA 合成互補的 DNA 鏈。

2 、PCR 擴增的步驟

首先將模板 DNA 置于 92℃ -96℃，進行變性（denaturation）處理，使 dsDNA 在高溫下解鏈成為 ssDNA ，且熱變性不改變其化學性質；然后退火（annealing） ，將溫度降至 37℃ -72℃，使引物與模板的互補區相結合；最后，在 72℃ 條件下， DNA 聚合酶將 dNTP 連續加到引物的 3'-OH 端，合成 DNA ，這個步驟稱為延伸（extension）。這三個熱反應過程的重復稱為一個循環，經過 20-40 個循環可擴增得到大量位于兩條引物之間序列的 DNA 片段。