ה-PCR, או בשמה המלא Polymerase Chain Reaction, היא שיטה שחוללה מהפיכה בביולוגיה המולקולרית ובמחקר הגנטי, וזיכתה את ממציאה בפרס נובל. הגאונות של השיטה, היא הקלות בה היא מאפשרת יצירת כמות אדירה של DNA מכמות זעומה על ידי שימוש באמצעים פשוטים יחסית. ב-PCR נעשה שימוש לא רק במחקר ביולוגי, אלא גם בבדיקות גנטיות, בדיקות זיהוי פלילי, מחקר רפואי ולמעשה כל יישום המערב שימוש ב-DNA. הסרטונים שלפנינו מתארים את שיטת ה-PCR על שלביה השונים. הסרטון השני מכיל הסברים באנגלית, על כן הוספנו תרגום והסברים בהמשך העמוד.
סרטון זה הופק בידי PHG foundation ותורגם על-ידי צוות אתר דוידסון אונליין.
הכפלת DNA מתבצעת על ידי הפרדת הגדילים, התחברות אנזים ה- DNA polymearase לאחד הגדילים על באזור ההפרדה אל על גבי פריימר (תחל) וסנתיזה של ה-DNA ל פי תבנית הגדיל. ה-PCR עושה שימוש בעקרון זה, רק שהוא חוזר על השלבים עשרות פעמים ובכך מכפיל את כמות ה-DNA פי שתיים בכל שלב, כלומר 30 שלבים יצרו מעל מליארד עותקים מ-2 עותקים. היופי שבשיטה הוא שהיא לא מגבירה את כל ה-DNA, אלא רק מקטע ספציפי אותו קובעים מראש. לשם כך בוחרים זוג פריימרים (תחלים) - קטעי DNA התוחמים את האזור אותו רוצים להגביר. כל פריימר מתאחה עם גדיל אחר ובכך מגדיר את מקטע ההגברה.
ל-PCR שלושה שלבים מחזוריים, המתאפיינים בטמפרטורת עבודה שונה. מרכיבי התגובה הם: תבנית DNA דו גדילי, זוג פריימרים, נוקלאוטידים (אבני הבניין של ה-DNA), האנזים DNA polymerase ותמיסת מלחים המאפשרת את קיום התגובה.
שלבי התגובה הם: דנטורציה (פרימה), אנילינג (איחוי) אלונגציה (התארכות). שלב הדנטרציה מתבצע ב-95 מעלות, ובמהלכו שני גדילי ה-DNA נפרדים. שלב זה אורך כחצי דקה. בשלב האנילינג, מתאחים שני הפריימרים על הגדילים המנוגדים. שלב זה מתבצע בטמרטורה של בין 45-70 מעלות וזה תלוי באורך והרכב הפריימרים. בשלב האלונגציה, נקשר ה-DNA polymerase אל הפריימרים ומתחיל לסנתז DNA במורד הגדיל.
בתום המחזור הראשון, אם יצאנו ממולקולת DNA יחידה קיבלנו שתי מולוקולות DNA לא שלמות כלומר מסונתזות החל מהפריימר שנקשר אליהן. בתום המחזור השני נקבל כבר ארבע מולקולות מתוכן אחת מכילה רק את המקטע הרצוי. בתום השלב השלישי, כבר יהיהו לנו שמונה מולקולות DNA מתוכן ארבע מכילות רק את המקטע הרצוי. בתום השלב הרביעי יהיו לנו 16 מולקולות DNA מתוכן 8 מכילות את המקטע הרצוי וכך כמות ה-DNA רק עם המקטע הרצוי יגדל באופן לוגריטמי (מעריכי).בתום התגובה, מספר מולוקולות המכילות שאריות מה-DNA המקורי שאינו במקטע הנבחר יהיה כל כך נמוך ביחס לשאר, שזה יהיה זניח, וזאת משום שקצב הריבוי שלהם הינו קצב ישר (לינארי) אם יש 30 שלבים, יהיו 60 מולקולות ביחס ליותר ממליארד המולוקולת של המקטע.
שיטת ה-PCR הולידה שיטות רבות כמו ה-realtime PCR המאפשרת מעקב בזמן אמת אחר קצב התרבות ה-DNA, מכאן ללמוד על קצב ביטוי הגן אותו הוא מקודד. שיטה נוספת היא ה- RT-PCR. שיטה זו מאפשרת הפיכת RNA ל-DNA על ידי הוספת האנזים reverse transcriptase שמקורו בוירוס ה-HIV והופך RNA ל-DNA ואז הגברתו. שיטה זו מאפשרת חקר ביטוי גנים ברקמות או תאים שונים. PCR משמש גם להוספת אתרי חיתוך אנזימטיים או מוטציות בקטעי DNA ולעוד יישומים רבים ומגוונים.