PCR的原理是什么？

DNA的半保守复制是生物进化和传代的重要方式。双链DNA可以在多种酶的作用下变性并解旋成单链，在DNA聚合酶的参与下，根据碱基互补配对的原理复制成同一个两分子拷贝。

PCR技术的基本原理类似于DNA的自然复制过程，其特异性依赖于与靶序列两端互补的寡核苷酸引物。

PCR由三个基本反应步骤组成:变性-退火-延伸:

(1)模板DNA的变性:将模板DNA加热到93℃左右一定时间后，模板DNA的双链DNA或PCR扩增形成的双链DNA解离下来，以便与引物结合，为下一轮反应做准备；

(2)模板DNA与引物的退火(复性):模板DNA加热变性为单链后，降温至55℃左右，引物与模板DNA单链的互补序列配对结合；

③引物延伸:DNA模板-引物偶联物，在72℃下，在DNA聚合酶(如TaqDNA聚合酶)的作用下，以dNTP为反应原料，以靶序列为模板，根据碱基互补配对和半保守复制原理，合成一条与模板DNA链互补的新的半保守复制链。

重复循环变性-退火-延伸三个过程可以得到更多的“半保守复制链”，这个新链可以成为下一个循环的模板。完成一个循环需要2 ~ 4分钟，待扩增的目的基因在2 ~ 3小时内可扩增百万倍。

扩展数据:

高度特异性PCR反应的特异性决定因素是:

①引物和模板DNA的特异性正确组合；

②碱基配对原理；

③Taq DNA聚合酶合成反应的真实性；

④目的基因的特异性和保守性。

引物和模板的正确组合是关键。引物与模板的结合和引物链的延伸遵循碱基配对的原理。由于聚合酶合成反应的保真性和Taq DNA聚合酶的耐高温性，反应中模板和引物的结合(复性)可以在较高的温度下进行，结合的特异性大大增加，扩增的目的基因片段可以保持较高的准确性。通过选择特异性高、保守的靶基因区域，其特异性会更高。

灵敏度高的PCR产物量呈指数级增加，可将待测初始模板以皮克量级(pg=10-12g)扩增至微克级(ug=10-6g)。可以从654.38+0万个细胞中检测出一个目标细胞；在病毒检测中，PCR的灵敏度可达3 RFU(空斑形成单位)；在细菌学中，最低检出率为3个细菌。

PCR反应的延伸温度一般为70 ~ 75℃，常见温度为72℃。过高的延伸温度不利于引物和模板的结合。PCR延伸反应的时间取决于待扩增片段的长度。一般对于1Kb以内的DNA片段，1min的延伸时间就足够了。

3 ~ 4 KB的靶序列耗时3 ~ 4min；10Kb的扩增需要延伸到15min。过长的延伸会导致非特异性扩增带的出现。对于低浓度模板的扩增，延伸时间稍长。

循环次数决定了PCR扩增的程度。PCR循环的次数主要取决于模板DNA的浓度。一般循环次数在30 ~ 40次之间，循环次数越多，非特异性产物越多。

参考资料:

百度百科-PCR扩增