Eine Polymerase-Kettenreaktion oder PCR besteht aus drei Schritten: DNA-Denaturierung, Primer-Anlagerung und -Verlängerung. Diese Schritte werden zwischen 20 und 35 Mal wiederholt, um die richtige Menge der interessierenden DNA zu synthetisieren . Jeder dieser Schritte erfordert einen anderen Temperaturbereich, der es PCR-Maschinen ermöglicht, die Schritte zu steuern. Die PCR wird normalerweise in kleinen PCR-Reaktionsröhrchen durchgeführt, die alle notwendigen Zutaten für die DNA-Synthese enthalten.
Der erste Schritt der PCR, die DNA-Denaturierung, erfordert eine hohe Temperatur, typischerweise um 95 Grad Celsius. Durch Denaturierung wird die DNA entpackt und in Einzelstränge getrennt, wodurch die DNA-Basen dem Rest des PCR-Gemischs ausgesetzt werden.
Der zweite Schritt, das Primer-Annealing, muss bei einer niedrigeren Temperatur als der Denaturierungsschritt erfolgen. Die PCR-Maschine kühlt die Lösung auf eine Temperatur zwischen 45 und 72 Grad Celsius. Die spezifische Temperatur für das Annealing hängt von den Primern ab. Primer sind kurze Stücke zuvor synthetisierter DNA, die am Anfang und am Ende der interessierenden DNA vorkommen. Beim Primer-Annealing binden die Primer an die entsprechenden Teile des DNA-Strangs.
Der dritte Schritt, die Verlängerung, erfolgt bei 72 Grad Celsius. Dieser Schritt beinhaltet die Verlängerung neuer DNA-Stränge, beginnend mit den Primern.
Nach der Verlängerung wird die Reaktion wieder auf 95 Grad Celsius erhitzt, um einen weiteren PCR-Zyklus zu starten. Die Anzahl der DNA-Stränge nach jedem Zyklus von PCR-Schritten verdoppelt sich, so dass die produzierte DNA-Menge exponentiell ist. Auf diese Weise werden in 20 bis 35 PCR-Zyklen Millionen von Strängen der interessierenden DNA erzeugt.
