Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), ilgilenilen genleri aramak gibi daha kolay analiz için bir deoksiribonükleik asit (DNA) şeridinin bir kısmını çoğaltmak için enzimler kullanır. Nükleer zincir reaksiyonu gibi, polimeraz zincir reaksiyonu, reaksiyonun sürdürülmesi için ham maddeler mevcut olduğu sürece devam eden üssel bir işlemdir. Doğal dünyadaki DNA replikasyonunun aksine, polimeraz zincir reaksiyonu, yaklaşık 2-3 kilo baz çiftinin (kb) bir üst tavanıyla, sadece oldukça küçük DNA parçalarını çoğaltabilir. Bir polimeraz zincir reaksiyonu, replikasyon etkisini gerçekleştirmek için cansız enzimler kullanır ve bunu aktif organizmalar kullanan diğer kopyalama yaklaşımlarından ayırır.
Modern bir polimeraz zincir reaksiyonu çalışmak için altı temel bileşen gerektirir: kopyalanacak DNA segmenti, segmenti sınırlandıran primerler, kopyalamayı yapmak için Taq polimeraz, besleme stoku olarak kullanılmak üzere DNA nükleotidleri, kimyasal tampon ortamı ve termal olarak adlandırılan bir makine sayklır. Termal döngüleyici, her biri 15 ila 100 mikrolitre olan ve sadece bir milimetre küp su altındaki değerleri tutan çoklu polimeraz zincir reaksiyonlarına sahip birçok test tüpünü tutar. Yaklaşık yüz nanogram DNA tabanı kullanılır.
Bir polimeraz zincir reaksiyonunun ana bileşeni olan Taq polimeraz, derin deniz, termal havalandırmada yaşayan bir bakteri Thermus aquaticus'tan ekstrakte edilir. Her 8 milyon baz çiftinde bir hata yapma, mükemmel şekilde değil, kopyalama için iyi çalışır. Taq polimerazından önce, diğer polimerazlar kullanıldı, ancak birçoğu reaksiyonun başlaması için gereken sıcaklıklarda bozuldu. Isıtma döngüsü karmaşıktır, ancak kaynama noktasına kadar neredeyse tamamen değişen sıcaklıkları içerir, bu nedenle polimerazda dayanıklılık esastır.
Polimeraz zincir reaksiyonunun temel adımları aşağıdaki gibidir. Tüm bileşenler, genellikle 200 mikrogram hacminde, küçük bir şişe içinde karıştırılır. Karışım, çift sarmallı DNA'daki hidrojen bağlarını koparmak ve kopyalamaya duyarlı olan tek sarmallar oluşturacak şekilde yakın kaynama noktasına kadar ısıtılır. Buna denatüre denir. Kopyalanacak iplik ne kadar uzunsa, denatüre etme işlemi o kadar uzun sürer.
Polimeraz zincir reaksiyonunda bir sonraki adıma tavlama denir. Özel yapım kısa DNA şeritleri olan primerler, özellikle kopyalanacak bölümün başlangıcındaki ve sonundaki bölgelere bağlanacak şekilde tasarlanmıştır. Primerlerin yanlış tasarlanması veya bu aşamadaki sıcaklık yanlış olması durumunda, primer DNA'ya rasgele bağlanır ve bu da yanlış segment kopyasına neden olur. Primerlerin çoğu kaynama noktasına giden yolun yaklaşık üçte ikisinde erir ve 1-2 dakikalık bir işlemle tavlama bunun birkaç derecesinde gerçekleşir.
Polimeraz zincir reaksiyonundaki son adımlara uzatma ve son uzatma denir. Sihir yapılan yer burasıdır. Polimeraz DNA segmentini hızlı bir şekilde kopyalar, birkaç dakika içinde milyonlarca ve milyonlarca kopya oluşturur. Genellikle, bir döngü, yaklaşık yirmi veya otuz kez tekrarlanan önceki tüm adımlardan oluşur.
Sonuç, bir grup kopya DNA. Polimeraz zincir reaksiyonları, babalık testi, genetik kusur veya viral DNA'nın varlığını veya yokluğunu belirleme, bir gen klonlama, spesifik mutasyonlar verme, nesli tükenmiş türlerin veya ölü kişilerin DNA'sını analiz etme, olay yeri ve daha fazlası.
