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DNA 的半保留復制是生物進化和傳代的重要途徑。雙鏈 DNA 在多種酶的作用下可以變性解旋成單鏈，在 DNA 聚合酶的參與下，根據堿基互補配對原則復制成同樣的兩分子拷貝。在實驗中發現，DNA 在高溫時也可以發生變性解鏈，當溫度降低后又可以復性成為雙鏈。因此，通過溫度變化控制 DNA 的變性和復性，加入設計引物，DNA 聚合酶，dNTP 就可以完成特定基因的體外復制，這是 PCR 的理論基礎。PCR 反應是在體外模擬 DNA 的復制過程，因此反應體系中必須具有 DNA 復制所需的基本要素：
1、模板（template），含有需要擴增的 DNA 片段。
2、引物（primer），一對引物決定了需要擴增的起始和終止位置。
3、聚合酶（polymerase ），DNA 聚合酶復制需要擴增的區域。
4、脫氧核苷三磷酸（dNTP），用于構造新的互補鏈。
5、緩沖液（buffer），提供適合聚合酶行使功能的化學環境。
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