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PCR全称多聚酶链式反应（polymerase chain reaction），是一种非常强大的技术，可以通过一种非常简单但是高效的方法来复制DNA，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。
复制DNA必要性：
DNA复制是很多研究的基础，例如，当我们对RNA进行测序时，必须先将RNA转化为DNA，并进行大量复制。在对于某个人进行基因组测序时，我们不能对于某个细胞或者单个分子进行测序。测序的基础要求拥有大量的相同的DNA分子拷贝，因此，DNA复制是做生物研究中的基础工具。那么怎么获取这么多拷贝呢？PCR正是一个复印机一般的存在，利用DNA的几个特性，成为批量复制DNA的方法。
PCR原理及步骤：
说到原理，我们就要回顾一下DNA结构：
DNA分子两条单链以双螺旋结构结成，DNA两条链拥有自行粘附的特性，A与T配对，C与G配对，DNA粘附特性是PCR的核心原理。同时DNA复制时也是具有方向性的，DNA序列的开始端称为5‘端，末端称为3’端。
在复制时，需要加入一种叫做引物（primers）的东西。可以将引物理解为一个短序列，下图中红色的部分就是引物。引物通常15到20个碱基，可以短一些，也可以长一些。但是必须和我们想合成的DNA片段成互补关系。将引物与DNA链混合时，会自动粘在上面，因为他们是互补的。引物获得可以从公司订购，后续有机会我们也会分享引物设计方法。
PCR过程分三步：
变性--退火--延伸，PCR中会对这三步循环播放。
A. 变性
在开始准备变性的过程中，要慢慢加热混合物，加热混合物时，两条链间氢键会融化，DNA两股链会分开，就像上图粉色的部分。如果混合物热的情况下，引物不会和DNA黏在一起，两条DNA链也不会黏在一起。
B. 退火
接下来混合物慢慢的冷却，这时引物会黏在DNA上，因为引物较小，更容易漂浮起来，和DNA结合。温度控制在54摄氏度左右可以保证引物序列和DNA互补配对，而DNA双链不会黏在一起。
C. 延伸
这一步我们需要一个帮助DNA复制的工具，即聚合酶链式反应中的聚合酶（polymerase）。下图中绿色的图形就代表着DNA聚合酶，所到之处万物生，这也是我们身体各个细胞中用来复制DNA的工具。聚合酶的作用方式也非常生猛，直接找到部分单链，部分双链的地方，咬住那里的序列开始进行复制。也就是说聚合酶会先找到引物，开始沿着引物进行缺失的序列填充。如下图中看到的，在一轮填充序列后，引物所在的链条（橙色链）会被补齐。这一步中会加入As, Cs, Gs和Ts这些DNA原材料，这样可以把他们整合到新的与模板DNA 链互补的半保留复制链。这一步的温度稍微高一些，大概是72摄氏度。最初我们加入的是双链DNA，在一个周期后，我们会获得四条链，两个周期后获得8条链，30个周期后，会获得10亿条DNA链。
DNA 复制所需的基本要素：
DNA 的半保留复制是生物进化和传代的重要途径。双链 DNA 在多种酶的作用下可以变性解旋成单链，在 DNA 聚合酶的参与下，根据碱基互补配对原则复制成同样的两分子拷贝。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，通过温度变化控制 DNA 的变性和复性，加入设计引物，DNA 聚合酶，dNTP 就可以完成特定基因的体外复制，这是 PCR 的理论基础。PCR 反应是在体外模拟 DNA 的复制过程，因此反应体系中必须具有 DNA 复制所需的基本要素：
1、模板（template），含有需要扩增的 DNA 片段。
2、引物（primer），一对引物决定了需要扩增的起始和终止位置。
3、聚合酶（polymerase ），DNA 聚合酶复制需要扩增的区域。
4、脱氧核苷三磷酸（dNTP），用于构造新的互补链。
5、缓冲液（buffer），提供适合聚合酶行使功能的化学环境。
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