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什么是PCR（聚合酶链式反应）？
聚合酶链反应（PCR）是一种用于扩增痕量DNA（在某些情况下，RNA）的技术，其位于DNA链可能沉积的几乎任何液体或表面中或上。 理解PCR的关键是要知道每个人，动物，植物，寄生虫，细菌或病毒都含有遗传物质，如DNA（或RNA）序列（核苷酸序列或DNA或RNA片段），这些物种是其物种独有的，以及该物种的个体成员。 因此，如果样品含有DNA或RNA片段，则PCR是一种用于扩增（制作更多相同拷贝）这些独特序列的方法，因此它们可用于以非常高的概率确定来源的身份（a在几乎任何材料样本中或其上发现的痕量DNA或RNA的特定人，动物或病原生物。
然而，PCR扩增仅是鉴定试验的一部分。 一旦完成扩增（参见下文），需要将扩增的区段与来自已知来源（例如，特定的人，动物或病原生物）的其他核苷酸区段进行比较。 这种独特区段的比较通常通过将PCR产生的核苷酸序列置于分离凝胶中来自人，病原体或其他来源的已知核苷酸序列旁边来完成。 电流通过凝胶，并且各种核苷酸序列根据其电荷和分子大小形成类似“梯子”的条带。 这称为凝胶电泳。 在凝胶中迁移至相同水平的条带或“阶梯”状步骤显示核苷酸序列的同一性。 该方法是PCR测试完成的最流行的方法之一（参见图1）。
图1，条带或“阶梯”类似PCR的步骤产生了分枝杆菌的DNA（由CDC提供）
数字。 重复分子（Rep）-PCR（A）和脉冲场凝胶电泳（PFGE）（B）模式的分枝杆菌分离株来自俄亥俄州的2名患者和委内瑞拉的1名患者。 通过使用BOXA1R引物（3）进行Rep-PCR，并用限制酶AseI进行PFGE。 泳道1, 2，俄亥俄州分离OH1和OH2; 泳道3, 4，对照菌株ATCC BAA-878T和ATCC BAA-879; 5号车道，委内瑞拉隔离VZ1。 DNA大小标准是100-bp（S1）和48.5-kb标记（S2）。
如何进行PCR（聚合酶链式反应）？
1983年，Kary Mullis找到了扩增DNA序列的基本步骤。 他和迈克尔史密斯在1993年因开发这一程序而被授予诺贝尔奖。按顺序遵循一些基本步骤; PCR可在单管中使用适当的化学品和专门设计的加热器进行。 所需的试剂或化学品如下：
- 含有核苷酸序列的样品（来自血液，头发，脓液，皮肤刮屑等）
- DNA引物：短链单链DNA，附着于促进核苷酸互补链合成的核苷酸序列
- DNA聚合酶：一种酶，当DNA具有引物结合时，沿着连接DNA构建块的DNA片段向下形成互补碱基对，从而合成DNA的互补核苷酸链（引入耐热DNA聚合酶，Taq聚合酶，来自耐热细菌，显着提高了PCR的能力）
- 大量过量的DNA构建块称为核苷酸（腺嘌呤，胸苷，胞嘧啶和鸟嘌呤，分别缩写为：A，T，C和G）存在于溶液中。 当这些嵌段连接在一起时，它们形成核苷酸序列或单链DNA。 当这些结构单元通过弱氢键结合它们的互补结构单元时（例如，A仅与T键合，而C仅与C键合），形成互补的DNA核苷酸序列并与原始的单链DNA结合。 当结合完成时，以特定序列形成互补双链DNA。
然后，PCR开始于来自样品的DNA片段，所述样品置于具有上述试剂的管中。 将溶液加热至至少94℃（201.2℉）; 这种热破坏了允许互补DNA链形成的氢键，因此混合物中只存在单链（这被称为双链DNA的变性）。
将混合物冷却至约54℃（129.2°F）。 在此温度下，DNA引物和DNA聚合酶与单个单链DNA结合（这称为DNA的退火）。 因为混合物中的结构单元过量（高浓度），聚合酶使用它们来制造新的DNA互补链（称为DNA的延伸），并且该过程在72℃（161.6F）下更快。 该过程从原始分子的每条链中产生新的双链DNA分子。
该循环在称为热循环仪的机器中重复约40次，该热循环仪自动重复加热 - 冷却循环，每次加热 - 冷却循环完成时每个DNA序列的量加倍。 在40次倍增循环后，最初的单个短片段DNA可以扩增至约1000亿个拷贝。
为什么医生会要求进行PCR（聚合酶链反应）检测？
PCR测试构成了许多测试的基础，这些测试可以回答许多不同的医学问题，帮助医生诊断和治疗患者。 例如，PCR检测可以检测和鉴定患者中的致病生物，特别是那些难以培养的病原体（例如，HIV和其他病毒和某些真菌）。
其他医生下令进行PCR检测以帮助诊断遗传性疾病，而其他医生则使用PCR来检测生物关系，例如识别儿童的父母。 PCR测试还用于鉴定和表征某些癌症中发现的基因突变和重排。
然而，PCR测试已经被修改并扩展到科学研究的许多方面，包括进化生物学，遗传指纹识别，法医调查和许多其他方面。
什么是RT-PCR？
RT-PCR是一种PCR检测，旨在检测和测量RNA。 尽管最初的PCR测试扩增了DNA，但许多病毒和其他生物成分（例如，线粒体）利用RNA作为其遗传物质。 RT-PCR与常规PCR的不同之处在于首先取RNA并将RNA链转化为DNA链。 这通过基本上与上述PCR相同的方法完成，除了使用称为逆转录酶而不是DNA聚合酶的酶。 逆转录酶允许单链RNA翻译成DNA的互补链。 一旦发生该反应，则可以使用常规PCR方法来扩增DNA。 RT-PCR已被用于检测和研究许多RNA病毒。
不应将RT-PCR与另一种PCR变异混淆，称为实时PCR。 实时PCR是PCR的变体，其允许在该过程的通常40个循环期间分析扩增的DNA。 尽管该过程类似于循环的常规PCR，但实时PCR使用附着于一些构建块或小核苷酸链的荧光染料。 根据所使用的方法，当形成扩增的DNA链时发生荧光。 可以在整个40个循环中测量荧光量，并允许研究者在扩增循环期间测量特定产物及其量。 这通常允许研究人员或实验室技术人员跳过分析PCR产物所需的凝胶电泳或其他二级程序，从而产生更快速的结果。
实时PCR和RT-PCR是原始PCR测试的变化或修改。 但是，存在许多变化（至少25个）并用于解决特定问题。 它们都有不同的名称，如装配PCR，热启动PCR，多重PCR，固相PCR等等。
PCR可能会继续修改，以帮助回答医学，生物学中的任何其他问题。 和其他研究领域。
