PCR（聚合酶链式反应）是一种分子生物学技术，用于在体外快速扩增特定的DNA片段。这项技术由美国生物化学家Kary Mullis于1983年发明，并因此获得了1993年的诺贝尔化学奖。PCR技术的应用非常广泛，包括遗传疾病的诊断、犯罪现场的DNA指纹鉴定、古生物学中的基因分析以及基因工程等领域。

PCR的基本原理

PCR的基本原理是模拟细胞内DNA复制的过程，通过加热和冷却的循环来实现DNA片段的指数级放大。整个过程主要包括三个主要步骤：变性、退火和延伸。

1. 变性：首先将双链DNA加热到约95°C，使双链DNA分离成两条单链DNA，这一过程称为变性。这是为了破坏DNA双螺旋结构中的氢键，使得两条互补的DNA链分开。

2. 退火：然后将温度降低至55°C左右，让两条单链DNA与预先设计好的引物（通常是两段短的DNA序列）结合。这个过程称为退火。引物是根据目标DNA序列设计的，能够特异性地识别并结合到目标DNA片段的两端。

3. 延伸：最后，将温度升至72°C左右，DNA聚合酶从引物开始合成新的DNA链，这一过程称为延伸。DNA聚合酶是一种能够添加核苷酸到DNA链上的酶，它沿着模板链读取信息，并按照碱基配对原则（A-T, C-G）添加相应的核苷酸，从而合成新的互补链。

循环进行

这三个步骤组成一个循环，通过多次循环（通常为25-35次），目标DNA片段可以被指数级地扩增。每次循环后，目标DNA片段的数量都会翻倍，从而在短时间内获得大量的目标DNA拷贝。

PCR技术的高效性和简便性使其成为现代分子生物学研究中不可或缺的工具之一。