又称PCR技术是80年代中期发展起来的体外核酸扩增技术。 它具有特异、敏感、产率高、 快速、 简便、重复性好、易自动化等突出优点。1985年美国PE-Cetus公司人类遗传研究室的Mullis 等发明了具有划时代意义的聚合酶链反应。

【原理和方法】ＤＮＡ是由四种碱基按互补配对原则（即腺嘌呤Ａ对胸腺嘧啶Ｔ，鸟嘌呤Ｇ对胞嘧啶Ｃ）组成的螺旋双链。在细胞内，ＤＮＡ复制时，解螺旋酶首先解开双链让它变成单链做为模板，然后，另一种酶－－ＲＮＡ聚合酶合成一小段引物（ｐｒｉｍｅｒ）结合到ＤＮＡ模板上，最后，ＤＮＡ合成酶以这段引物为起点，合成与ＤＮＡ模板配对的新链。ＰＣＲ即是在体外模拟ＤＮＡ复制的过程，它用加热的办法让所研究的ＤＮＡ片段变性变成两条单链，人工合成两个引物让它们结合到ＤＮＡ模板的两端，ＤＮＡ聚合酶即可以大量复制该模板。

假定我们要研究的ＤＮＡ双链两端的序列是：
TATTCGGGCTTTCCAAGCAACTAG...........GATCTATCCAACGGCTAGGCATTTATAAGCCCGAAAGGTTCGTTGATC...........CTAGATAGGTTGCCGATCCGTAAA在ＰＣＲ之前，我们首先人工合成两段有２０－３０碱基的引物，能够分别与上下两条链的一端配对，比如一条是（为与模板能够区别，以小写表示）:ataagcccgaaaggttcgtt，另一条就是tttacggatcggcaacctat。把这两段引物和ＤＮＡ模板、ＤＮＡ聚合酶、底物（四种脱氧核苷）混合在一起，我们就可以开始做ＰＣＲ了。

第一步叫“变性”，把样品加热到９４－９６摄氏度一到数分钟，让ＤＮＡ模板变性变成单链。

第二步叫“退火”，让样品的温度下降到５０－６５摄氏度一到数分钟，引物就可以结合到模板上去。

TATTCGGGCTTTCCAAGCAACTAG...........GATCTATCCAACGGCTAGGCATTTataagcccgaaaggttcgtttatccaacggctaggcatttATAAGCCCGAAAGGTTCGTTGATC...........CTAGATAGGTTGCCGATCCGTAAA第三步叫“延伸”，让样品的温度上升到７２摄氏度一到数分钟，ＤＮＡ聚合酶就可以从引物开始用底物复制出新链。

TATTCGGGCTTTCCAAGCAACTAG...........GATCTATCCAACGGCTAGGCATTTataagcccgaaaggttcgttGATC...........CTAGATAGGTTGCCGATCCGTAAATATTCGGGCTTTCCAAGCAACTAG...........GATCtatccaacggctaggcatttATAAGCCCGAAAGGTTCGTTGATC...........CTAGATAGGTTGCCGATCCGTAAA这样经过三步一个循环，一条双链就变成了两条，再来一个循环，就变成了四条……在一个由计算机控制的循环加热器上经过三十个循环，就可以把原来的样品精确地扩增了２的３０次方倍，而这只需要两三个小时。ＰＣＲ要成功，必须要有能够忍耐高温、在高温下仍然能有活性的ＤＮＡ聚合酶。这种酶可从生活在温泉中的细菌中提取，其中最常用的一种叫Ｔａｑ聚合酶。野生型的Ｔａｑ聚合酶保真度较差，在复制比较长的模板时容易发生点突变。通过遗传工程，我们已获得了高保真度的Ｔａｑ聚合酶，大大提高了ＰＣＲ复制的精确程度。

【应用】在分子生物学基础研究上，ＰＣＲ被广泛地用于基因克隆和制造突变。在临床医学上，ＰＣＲ被用于鉴别遗传疾病和快速检测病毒、病菌感染。用传统的方法，要检测病毒、病菌的感染需要把病原体培养数周才能鉴定，而现在用ＰＣＲ，即可以迅速判断人体细胞（比如血液细胞）中是否存在病毒、病菌的ＤＮＡ（比如ＨＩＶ的ＤＮＡ）而确诊。

在法医上，ＰＣＲ目前已成为发现罪证的重要方法。比如，０•１微升的唾液痕迹所含的ＤＮＡ就可以通过ＰＣＲ扩增而获得足够量的ＤＮＡ进行测序鉴定罪犯。毛发、血迹、唾沫、精液因此都可以成为重要的罪证。利用ＰＣＲ技术，科学家们已从林肯的头发和血液、埃及的木乃伊、琥珀中八千万年前的昆虫、恐龙的骨头等不寻常的样品中提取了足够的ＤＮＡ进行研究。博物馆中的化石标本都有可能成为遗传学的研究对象，一门分子古生物学因此诞生。