聚合酶链反应（polymerase chain reaction，PCR），又称无细胞克隆技术（“free bacteria” cloning technique），是一种在体外扩增DNA片段的重要技术。当存在模板DNA、底物、上下游引物和耐热的DNA聚合酶时，经过多次“变性-复性-延伸反应”的循环过程，痕量模板DNA可扩增至几百万倍。
1．DNA半保留复制 是生物进化和传代的重要途径。在生物体内，双链DNA在多种酶的作用下可以变性解链成单链，在DNA聚合酶与启动子的参与下，根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子挎贝。在实验中发现，DNA在高温时也可以发生变性解链，当温度降低后又可以复性成为双链。因此，在生物体外，通过温度变化控制DNA的变性和复性，并设计引物做启动子，加入DNA聚合酶、dNTP就可以实现特定基因的体外复制。PCR通过变性、退火、延伸三个基本步骤完成一个循环。多次循环后，目的DNA可得以迅速扩增。理论扩增率为2n递增（n为循环次数），25～30循环，目标DNA可增加109倍。由于引物和底物的消耗，酶活力的下降等因素，扩增产物的增加，逐渐由指数形式变为线性形式，所以并不是循环次数越多越好。实际进行30个循环后，扩增倍数一般可达106～107。每完成一个循环需2～4min，2～3h就能将待扩目的基因扩增放大几百万倍。
2．标准PCR过程 分为三步，每一步的转换通过温度的改变控制。
（1）DNA模板解链（变性）（90～96℃）：双链DNA模板在热作用下，氢键断裂，形成单链DNA。
（2）引物与模板结合（退火）（25～65℃）：系统温度降低，引物与DNA模板结合，形成局部双链。
（3）DNA聚合酶催化新生DNA的合成（延伸）（70～75℃）：在TaqDNA聚合酶的作用下，以dNTP为原料，从引物的5′端→3′端延伸，合成与模板互补的DNA链。此循环反复进行，可使目的DNA得以迅速扩增。
3．PCR反应特点 特异性强、灵敏度高、简便快速和对标本的纯度要求低，不需要分离病毒或细菌及培养细胞，DNA粗制品及总RNA均可作为扩增模板。可直接用临床标本如血液、体腔液、洗漱液、毛发、细胞、活组织等粗制的DNA扩增检测。
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