Reaksi berantai polimerase (PCR) menggunakan enzim untuk mereplikasi massal sebagian untai asam deoksiribonukleat (DNA) untuk analisis yang lebih mudah, seperti mencari gen yang diinginkan. Seperti reaksi berantai nuklir, reaksi berantai polimerase adalah proses eksponensial yang berlangsung selama bahan baku untuk mempertahankan reaksi tersedia. Berbeda dengan replikasi DNA di alam, PCR hanya dapat mereplikasi potongan DNA yang cukup kecil, dengan batas atas sekitar 2-3 kilo pasangan basa (kb). Ia menggunakan enzim mati untuk mencapai efek replikasinya, membedakannya dari pendekatan penyalinan lain yang menggunakan organisme aktif.
Reaksi berantai polimerase modern memerlukan enam komponen dasar untuk bekerja: segmen DNA yang akan disalin, primer untuk membatasi segmen, Taq polimerase untuk melakukan penyalinan, nukleotida DNA untuk berfungsi sebagai bahan baku, lingkungan penyangga kimia, dan mesin yang disebut termal. pengendara sepeda. Pengendara sepeda termal sering memegang beberapa tabung reaksi dengan beberapa PCR, masing-masing menampung 15 hingga 100 mikroliter, nilainya hanya di bawah satu milimeter kubik air. Sekitar seratus nanogram basa DNA digunakan.
Taq polimerase, bahan utama untuk reaksi berantai polimerase, diekstraksi dari bakteri laut dalam yang tinggal di ventilasi termal, Thermus aquaticus. Ini berfungsi dengan baik untuk menyalin, tetapi tidak sempurna, membuat kesalahan sekitar sekali setiap 8 juta pasangan basa. Sebelum Taq polimerase, polimerase lain digunakan, tetapi banyak dari mereka yang rusak pada suhu yang diperlukan untuk memulai reaksi. Siklus pemanasannya rumit, tetapi mencakup suhu yang secara singkat berkisar hampir sampai ke titik didih, sehingga daya tahan dalam polimerase sangat penting.
Langkah-langkah dasar PCR adalah sebagai berikut. Semua bahan dicampur bersama dalam botol kecil, biasanya dengan volume 200 mikrogram. Campuran dipanaskan hingga mendekati titik didih untuk memutuskan ikatan hidrogen dalam DNA untai berpasangan, menciptakan untai tunggal yang rentan untuk disalin. Ini disebut denaturasi. Semakin lama untai disalin, semakin lama proses denaturasi berlangsung.
Langkah selanjutnya dalam reaksi berantai polimerase disebut anil. Primer, yang merupakan untaian DNA pendek yang dibuat khusus, dirancang khusus untuk mengikat ke situs di awal dan akhir segmen yang akan disalin. Jika primer tidak dirancang dengan benar atau suhu pada tahap ini salah, primer akan mengikat DNA secara acak, menghasilkan salinan segmen yang salah. Kebanyakan primer meleleh pada sekitar dua pertiga dari jalan ke titik didih, dan anil, proses 1-2 menit, terjadi pada beberapa derajat di bawah ini.
Langkah terakhir dalam PCR disebut extension dan final extension. Ini adalah dimana keajaiban terjadi. Polimerase menyalin segmen DNA dengan cepat, menciptakan jutaan salinan hanya dalam beberapa menit. Biasanya, satu siklus terdiri dari semua langkah sebelumnya, diulang sekitar dua puluh atau tiga puluh kali.
Hasilnya adalah sekumpulan DNA yang disalin. Reaksi berantai polimerase memiliki berbagai kegunaan, termasuk pengujian paternitas, menentukan ada tidaknya cacat genetik atau DNA virus, kloning gen, memperkenalkan mutasi spesifik, menganalisis DNA spesies punah atau orang mati, “sidik jari genetik” di TKP, dan lainnya.