主要内容
聚合酶链反应（PCR）
一种用于扩增或复制DNA的特定靶区的技术。
要点：
- 聚合酶链式反应，或PCR，是一种在 体外 （在试管中而不是在生物体内）制备特定DNA区域的很多复制体的技术。
- PCR依赖于一种热稳定的DNA聚合酶 Taq 聚合酶，并且需要专门针对目的DNA区域设计的DNA 引物 。
- 在PCR中，反应通过一系列重复循环的温度变化，这允许产生目的区域的许多复制。
- PCR具有许多研究和实际的应用。它通常用于DNA克隆，医学诊断和DNA的法医分析。
Taq 聚合酶
就如生物体内的DNA复制，PCR需要一个DNA聚合酶。它使用现有的链作为模板来产生新的DNA链。通常用于PCR的DNA聚合酶以分离它的耐热细菌（水生栖热菌 Thermus aquaticus）命名，被称为 Taq 聚合酶。
水生栖热菌 生活在温泉和深海热泉中。它的DNA聚合酶有高热稳定性，并在
PCR引物
和其他DNA聚合酶一样，Taq 聚合酶只有在给出 引物 的情况下才能制造DNA。引物是一个短核苷酸序列，它为DNA合成提供了一个起点。在PCR反应中，实验者通过其选择的引物来决定将被复制或扩增的DNA区域。
PCR引物是一小段单链DNA，通常长约
当引物与模板结合时，它们可以被聚合酶延伸，而位于它们之间的区域将被复制。
PCR 的步骤
PCR反应的关键成分是 Taq 聚合酶，引物，模板DNA和核苷酸（DNA构建模块）。将这些成分与酶所需的辅助因子一起装在管中，并通过重复的加热和冷却循环，从而使DNA合成。
基本步骤是：
- 变性 (
- 退火 (
- 延伸 (
在一个典型的PCR反应中，这个循环重复
那是因为每次反应中，不仅仅初始的DNA会被用作模板。相反，在一轮中制造的新DNA可以作为下一轮DNA合成的模板。有许多复制的引物和许多 Taq 聚合酶分子在反应中漂浮，因此每轮循环中DNA分子的数量大致可以翻倍。这种指数增长模式如下图所示。
使用凝胶电泳可视化PCR的结果
PCR反应的结合通常经过凝胶电泳来实现可视化。凝胶电泳 是一种通过电流将DNA片段拉过凝胶基质的技术，它根据大小分离DNA片段。它通常包括一条标准带，即DNA梯，以便可以确定PCR样品中片段的大小。
相同长度的DNA片段在凝胶上形成“带”，若凝胶被DNA结合染料染色了，它就可以通过眼睛看到。
例如，PCR反应产生的
DNA带包含非常多目标DNA区域的拷贝，而不仅仅是一个或几个的复制体。因为DNA是微观的，所以必须存在大量的副本我们才能通过眼睛看到。这是PCR成为一个重要工具的主要原因：它能产生足够的DNA序列副本以至于我们可以看到或操纵那个DNA区域。
样题：法医学中的PCR
假设你在法医实验室工作。你刚从犯罪现场留下的头发中得到了DNA样本，以及来自三个可能的嫌疑人的DNA样本。你的工作是检查一个特定的遗传标记，看看三个嫌疑人中是否有人的这个标记与头发DNA的相匹配。
该标记有两个等位基因，或版本。一个包含单个重复（下面的棕色区域），而另一个包含重复的两个拷贝。在使用位于重复区域侧边的引物的PCR反应中，第一个等位基因产生一个
如下所示，你在四份DNA样品上执行 PCR，并通过凝胶电泳观察结果：
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在真实的对于来自犯罪现场DNA的法医检验中，技术人员将进行一个在概念上类似于上述示例中的分析。然而，在犯罪现场DNA和嫌疑人的DNA之间将比较许多不同的标记（不仅仅是示例中的单个标记）。
此外，典型的法医分析中使用的标记不仅仅有两种不同的形式。相反，它们是高度多态 （多 = 许多不同, 态 = 形态）。也就是说，它们有许多长度变化很小的等位基因。
法医学中最常用的标记物类型，称为短串联重复序列（short tandem repeats，STRs），由相同短核苷酸序列（通常为
通过检查多种标记，每种标记都有许多等位基因形式，法医科学家可以从DNA样本中建立一种独特的遗传“指纹”。在使用
虽然我们可能会认为DNA证据是被用来对罪犯进行定罪，但它在豁免被诬告的被告人（包括一些被判入狱多年的人）方面发挥了至关重要的作用。法医分析还用于建立亲子关系并从灾难现场中识别人类遗骸。