基因擴(kuò)增技術(shù)(PCR)聚合酶鏈反應(yīng)(polymerase chain reaction簡(jiǎn)稱PCR)又稱無(wú)細(xì)胞分子克隆系統(tǒng)或特異性DNA序列體外引物定向酶促擴(kuò)增法，是基因擴(kuò)增技術(shù)的一次重大革新。
 

       PCR擴(kuò)增DNA的原理是：先將含有所需擴(kuò)增分析序列的靶DNA雙鏈經(jīng)熱變性處理解開(kāi)為兩個(gè)寡聚核苷酸單鏈，然后加入一對(duì)根據(jù)已知DNA序列由人工合成的與所擴(kuò)增的DNA兩端鄰近序列互補(bǔ)的寡聚核苷酸片段作為引物，即左右引物。此引物范圍就在包括所欲擴(kuò)增的DNA片段，一般需20-30個(gè)堿基對(duì)，過(guò)少則難保持與DNA單鏈的結(jié)合。引物與互補(bǔ)DNA結(jié)合后，以靶DNA單鏈為模板，經(jīng)反鏈雜交復(fù)性(退火)，在Taq DNA聚合酶的作用下以4種三磷酸脫氧核苷(dNTP)為原料按5'到3'方向?qū)⒁镅由臁⒆詣?dòng)合成新的DNA鏈、使DNA重新復(fù)制成雙鏈。然后又開(kāi)始第2次循環(huán)擴(kuò)增。引物在反應(yīng)中不僅起引導(dǎo)作用，而且起著特異性的限制擴(kuò)增DNA片段范圍大小的作用。新合成的DNA鏈含有引物的互補(bǔ)序列，并又可作為下一輪聚合反應(yīng)的模板。如此重復(fù)上述DNA模板加熱變性雙鏈解開(kāi)—引物退火復(fù)性—在DNA聚合酶作用下的引物延伸的循環(huán)過(guò)程，使每次循環(huán)延伸的模板又增加1倍，亦即擴(kuò)增DNA產(chǎn)物增加1倍，經(jīng)反復(fù)循環(huán)，使靶DNA片段指數(shù)性擴(kuò)增。
 

       PCR的擴(kuò)增倍數(shù)Y=(1+E)n,這里Y是擴(kuò)增量，n為PCR的循環(huán)次數(shù)。E為PCR循環(huán)擴(kuò)增效率。設(shè)PCR擴(kuò)增效率E為100%、循環(huán)次數(shù)n=25次，靶DNA將擴(kuò)增到33554432個(gè)拷貝，即擴(kuò)增3355萬(wàn)倍：若E為80%、n=20、則擴(kuò)增數(shù)量將下降到1408865拷貝，即擴(kuò)增產(chǎn)物約丟失93%，若E=100%，n=20，則擴(kuò)增數(shù)量減少1048576個(gè)拷貝，擴(kuò)增產(chǎn)物約減少97%?？梢?jiàn)PCR循環(huán)擴(kuò)增效率及循環(huán)次數(shù)都對(duì)擴(kuò)增數(shù)量有很大影響。PCR擴(kuò)增屬于酶促反應(yīng)，所以，DNA擴(kuò)增過(guò)程遵循酶促動(dòng)力學(xué)原理。靶DNA片段的擴(kuò)增初表現(xiàn)為直線上升，隨著靶DNA片段的逐漸積累，當(dāng)引物—模板/DNA/聚合酶達(dá)到一定比值時(shí)，酶的促化反應(yīng)趨于飽和，此時(shí)靶DNA產(chǎn)物的濃度不再增加，即出現(xiàn)所謂平臺(tái)效應(yīng)。PCR反應(yīng)達(dá)到平臺(tái)期的時(shí)間主要取決于反應(yīng)開(kāi)始時(shí)樣品中的靶DNA的含量和擴(kuò)增效率，起始模板量越多到達(dá)平臺(tái)期的時(shí)間就越短、擴(kuò)增效率越高到達(dá)平臺(tái)期的時(shí)間也越短。另外酶的含量，dNTp 濃度，非特異性產(chǎn)物的擴(kuò)增都對(duì)到達(dá)平臺(tái)期時(shí)間有影響。