واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) روشی است که قسمتی از سکانس مولکول DNA که بین دو پرایمر قرار دارد توسط آنزیم پلیمراز و به کمک چهار داکسی نوکلئوتید تری فسفات در آزمایشگاه تکثیر (Amplify) می شود. dsDNA متشکل از دو رشته آنتی پارالل می باشد که توسط اتصالات هیدروژنی و به صورت کووالانت به یکدیگر متصل هستند.

همانند سازی DNA به کمک الیگو نوکلئو تیدهایی که پرایمر گفته می شوند انجام می گیرد. الیگونوکلئوتیدها مولکولهای DNA تک رشته کوتاه هستند که هر کدام از آنها مکمل یک انتهای سکانس DNA هدف (الگو) می باشند.

پرایمر ها توسط آنزیم DNA پلیمراز و در حضور dNTPها از روی DNA الگو (تک رشته ای است) همانند سازی می کنند و رشته های جدیدی مکمل رشته های هدف سنتز می گردد.

مراحل یک سیکل PCR:

۱- مرحله Denaturation: در این مرحله DNA هدف بر اثر حرارت تک رشته ای می شود.

۲- مرحله Annealing: در این مرحله با کاهش حرارت سیستم، پرایمرها در محل مناسب روی رشته مکمل متصل می شوند.

۳- مرحله Extension: در این مرحله که دمای آن برای آنزیم DNA پلیمراز مطلوب می باشد موجب توسعه پرایمرها شده و همانند سازی DNA هدف انجام می گیرد. محصول PCR عبارت است از قطعه همانند سازی شده ای که دو طرف این قطعه سکانس پرایمرها وجود دارند.

 فاکتور هایی که روی کار آیی PCR تاثیر دارند:

۱- بعد از ۲۵ تا ۳۰ سیکل بعلت حرارت آنزیم دناتوره شده و غیرفعال می شود.

۲- غلظت زیاد رشته های هدف موجب Reannealing آنها شده و با پرایمرها رقابت می کنند.

روش PCR توسط مولیس کارمند شرکت Cetus ابداع گردید. ابتدا این کار توسط سه بن ماری با حرارت های مختلف انجام می گرفت و از آنریم کلنو بعنوان DNA polymerase استفاده می شد. این آنزیم در اثرحرارت دناتوره می شود و اجبارا باید دوباره در هر سیکل به واکنش اضافه شود. Saiki از آنزیم DNA polymerase مقاوم به حرارت که از باکتری ترموس آکواتیکوس خالص می شود و اصطلاحا Taq DNA polymerase گفته می شود استفاده کرد و امروزه واکنش PCR به صورت اتوماتیک انجام می گیرد.

پارامتر های موثر در PCR:

۱- زمان و دمای Denaturation بستگی به تعداد G و C دارد.

۲- دمای Annealing پرایمرها که باید ۴-۳ درجه کمتر از دمای ذوب پرایمرها باشد.

۳- زمان Primer extension که به تعداد بازهای بین دو پرایمر بستگی دارد.

۴- تعداد سیکلها

۵- Ramp (زمانی که طول می کشد تا دمای مبدا دستگاه به دمای مقصد برسد) هر چه این زمان کمتر باشد نتیجه کار بهتر است و واکنش زمان کمتری در دمای ناخواسته قرار می گیرد.

۶- غلظت dNTP ها و یون منیزیوم (اینها مجموعه ای را تشکیل می دهند که موجب فعالیت آنزیم پلیمراز می شوند و غلظت این دو ماده تابعی از یکدیگر می باشند).

۷- غلظت Template DNA (یک دهم تا یک میکروگرم می باشد) چنانچه DNA هدف بصورت مالتی کپی در ژنوم باشد بهتر است.

۸- اضافه کردن تشدید کننده های PCR  

۹- حذف مهارکننده های آنزیم از محیط

۱۰- بهتر است نقطه ذوب پرایمرها شبیه هم باشد(Tm یکسان داشته باشند).