聚合酶鏈式反應 (PCR) 有時稱為分子復印，傳統的聚合酶鏈式反應 (PCR) 有時稱為分子復印，是一種用于放大（復制）樣品中痕量 DNA 和 RNA 的技術。PCR 熱循環儀用于生產研究所需的大量樣品。

  PCR 過程可用于多種實驗室和臨床應用和目的。法醫實驗室用它來分析犯罪現場的 DNA 樣本。臨床醫療保健實驗室用它來診斷病毒感染的患者。制藥研究實驗室使用它來分析和復制 DNA 和 RNA 樣本，用于藥物和疫苗的制造。

  PCR原理

  在PCR實驗過程，需要四種成分（試劑或化學品）如下：

  DNA 或 RNA 樣本（來自唾液、血液、頭發、皮膚刮屑等）

  （1）、DNA 引物：促進核苷酸互補鏈合成的短單鏈 DNA

   （2）、DNA聚合酶：一種有助于合成DNA互補鏈的酶

  （3）、含有腺嘌呤 (A)、胸苷 (T)、胞嘧啶 (C) 和鳥嘌呤 (G) 的核苷酸溶液混合物，用于構建重復的 DNA 鏈

  原理分為四步走，如下：

  （1）變性：是利用DNA在體外高溫時變性，雙鏈解離變成單鏈；

  （2）退火：低溫時引物與單鏈DNA按堿基互補配對原則結合；

  （3）延伸：再調溫度至DNA聚合酶最適反應溫度（72℃左右），DNA聚合酶沿著磷酸到五碳糖(5’- 3’)的方向合成互補鏈。

  將這3個步驟重復（“循環”）25-35次，即可按指數方式獲得精確的目標DNA拷貝。

  PCR原理是一種用于放大擴增特定的DNA片段的分子生物學技術。以單鏈DNA為模板，4種dNTP為底物原料，在引物引導的情況下，模板與底物通過DNA聚合酶的聚合延伸，多次重復后使DNA呈指數擴增復制。

  PCR流程步驟

  PCR過程有 4 個步驟：收集、制備、擴增和 PCR 后清理。PCR 機器步驟發生在擴增步驟中。首先將一段 DNA 樣本與上面列出的試劑和化學品一起放入合適的試管中。將管放入PCR 機或熱循環儀中。熱循環儀通過 3 個步驟處理溶液：變性、退火和延伸。

  PCR擴增實驗步驟

  第 1 步 - 變性

  使用熱循環儀將管中包含的溶液加熱至至少 94°C (201.2°F)。熱量會破壞原始 DNA 樣品的氫鍵，并將 DNA 分離成單鏈（這稱為雙鏈 DNA 變性）。

  第 2 步 - 退火

  然后將樣品混合物冷卻至 50 至 60°C（122 至 140°F），使 DNA 引物和 DNA 聚合酶與通過加熱分離的各個 DNA 鏈結合（這稱為 DNA 退火）引物）。此時，添加的混合物溶液中的核苷酸（A、T、C、G）將與加熱過程中產生的單獨的 DNA 鏈配對。

  第 3 步 - 擴展

  一旦連接在一起，它們就會形成一條新的互補 DNA 鏈（稱為 DNA 延伸）。因此，由原始樣品分子的每條單鏈形成了新的雙鏈DNA分子副本。溫度從 95°C 循環至 50 至 60°C。然后使用熱循環器重復該循環約 35 至 40 次，熱循環器自動重復該過程的加熱和冷卻循環。每次循環儀進行加熱/冷卻循環時，所得 DNA 序列都會加倍。因此，最初來自一個樣本的一小段 DNA 在 35 個倍增循環后可以被擴增形成數百萬個拷貝。

  PCR 流程循環

  PCR 三個主要步驟的流程圖，包括 PCR 溫度循環、循環次數和總程序長度

  該過程提供了由原始樣品分子的每條單鏈形成的新的雙鏈DNA分子副本。這個三步過程需要進行 35 到 40 次，才能將 DNA/RNA 擴增成數百萬個重復片段。

  第 4 步 - 電泳分析

  一旦 PCR 過程完成，所產生的擴增（復制）片段就可以與已知來源的其他核苷酸片段進行比較。然后將 PCR 生成的核苷酸序列放置在分離凝膠中的人類、病原體或其他來源的已知核苷酸序列旁邊。然后電流通過凝膠，凝膠內的各種核苷酸序列根據其電荷和分子大小形成類似梯子的帶。這稱為凝膠電泳。在凝膠中遷移到相同水平的條帶或梯狀臺階顯示了核苷酸序列的同一性。這種方法是完成 PCR 測試最流行的方法之一。

  定量PCR

  qPCR 是傳統 PCR 的一種變體，允許在通常的 40 個循環過程中使用熒光染料實時分析擴增/復制的 DNA。熒光染料附著在一些核苷酸鏈上，允許用戶在擴增/復制循環期間測量特定產物及其數量。qPCR 使用特殊的熱循環儀，稱為實時熱循環儀。除了加熱和冷卻裝有 PCR 試劑的管子外，他們還可以在每個循環中測量管內的熒光。這使得用戶可以跳過 PCR 產物最終分析所需的凝膠電泳或其他輔助程序，從而更快地產生結果。