ปฏิกิริยาลูกโซ่พอลิเมอเรส (PCR) ใช้เอ็นไซม์ในการทำซ้ำส่วนของกรด deoxyribonucleic (DNA) เพื่อการวิเคราะห์ที่ง่ายขึ้นเช่นการค้นหายีนที่น่าสนใจ เช่นเดียวกับปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเป็นกระบวนการแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลที่ดำเนินการตราบเท่าที่มีวัตถุดิบสำหรับการทำปฏิกิริยาอย่างยั่งยืน ตรงกันข้ามกับการจำลองดีเอ็นเอในโลกธรรมชาติปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสสามารถจำลองดีเอ็นเอชิ้นเล็ก ๆ ได้โดยมีเพดานส่วนบนประมาณ 2-3 กิโลกรัมคู่เบส (kb) ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสใช้เอนไซม์ที่ไม่มีชีวิตเพื่อให้ได้ผลการจำลองแบบโดยตั้งค่าให้แตกต่างจากวิธีการทำสำเนาอื่น ๆ ที่ใช้สิ่งมีชีวิตที่ใช้งานอยู่
ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสที่ทันสมัยต้องใช้องค์ประกอบพื้นฐานหกอย่างในการทำงาน: ส่วนของดีเอ็นเอที่จะคัดลอก, ไพรเมอร์เพื่อกำหนดขอบเขตเซ็กเมนต์, โพลิเมอเรส Taq เพื่อทำการคัดลอก, นิวคลีโอไทด์ของดีเอ็นเอเพื่อทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบ Cycler นักปั่นความร้อนมักจะบรรจุหลอดทดสอบหลายอันที่มีปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสหลายตัวแต่ละหลอดมีขนาด 15 ถึง 100 ไมโครลิตรค่าอยู่ใต้น้ำลูกบาศก์มิลลิเมตร ใช้ฐานดีเอ็นเอประมาณร้อยนาโนกรัม
Taq polymerase ซึ่งเป็นส่วนผสมสำคัญสำหรับปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสสกัดจากแบคทีเรียในทะเลน้ำลึก Thermus aquaticus มันทำงานได้ดีสำหรับการคัดลอก แต่ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดข้อผิดพลาดเกี่ยวกับทุกๆ 8 ล้านคู่เบส ก่อนที่ Taq polymerase จะมีการใช้ polymerase ตัวอื่น แต่ก็มีหลายตัวที่อุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการเกิดปฏิกิริยา วงจรการทำความร้อนมีความซับซ้อน แต่รวมถึงอุณหภูมิโดยประมาณตั้งแต่ช่วงสั้น ๆ จนถึงเกือบจุดเดือดดังนั้นความทนทานในพอลิเมอเรสจึงเป็นสิ่งจำเป็น
ขั้นตอนพื้นฐานของปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสมีดังนี้ ส่วนผสมทั้งหมดถูกผสมเข้าด้วยกันในขวดเล็กโดยปกติจะมีปริมาณ 200 ไมโครกรัม ส่วนผสมจะถูกทำให้ร้อนถึงใกล้จุดเดือดเพื่อทำลายพันธะไฮโดรเจนใน DNA คู่กันซึ่งสร้างเส้นเดี่ยวที่ไวต่อการลอกเลียนแบบ นี่เรียกว่า denaturing ยิ่งการคัดลอก strand นั้นยาวเท่าไหร่กระบวนการ denaturing ยิ่งนานขึ้น
ขั้นตอนต่อไปในปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเรียกว่า การหลอม ไพรเมอร์ซึ่งเป็น DNA แบบสั้นที่ทำเองได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเชื่อมกับไซต์ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของส่วนที่จะคัดลอก หากไพรเมอร์ได้รับการออกแบบอย่างไม่ถูกต้องหรืออุณหภูมิในขั้นตอนนี้ไม่ถูกต้องไพรเมอร์จะผูกแบบสุ่มกับ DNA ทำให้เกิดการคัดลอกเซ็กเมนต์ผิด ไพรเมอร์ส่วนใหญ่ละลายที่ประมาณสองในสามของวิธีการถึงจุดเดือดและการหลอมกระบวนการ 1-2 นาทีจะเกิดขึ้นที่ด้านล่างนี้ไม่กี่องศา
ขั้นตอนสุดท้ายในปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเรียกว่า ส่วนขยาย และ ส่วนขยายสุดท้าย นี่คือสิ่งที่เวทมนตร์เกิดขึ้น โพลีเมอเรสจะคัดลอกส่วนของดีเอ็นเออย่างรวดเร็วสร้างสำเนาได้หลายล้านชิ้นในเวลาไม่กี่นาที โดยปกติวงจรประกอบด้วยขั้นตอนก่อนหน้านี้ซ้ำแล้วซ้ำอีกประมาณยี่สิบหรือสามสิบครั้ง
ผลที่ได้คือดีเอ็นเอคัดลอก ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสมีความหลากหลายของการใช้งานรวมถึงการทดสอบความเป็นพ่อการกำหนดว่ามีหรือไม่มีข้อบกพร่องทางพันธุกรรมหรือ DNA ของไวรัสการโคลนยีนแนะนำการกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงการวิเคราะห์ DNA ของเผ่าพันธุ์สูญพันธุ์ ที่เกิดเหตุและอื่น ๆ
