การทำสำเนา DNA ต้องใช้เอนไซม์ที่เรียกว่า DNA polymerase เอ็นไซม์เหล่านี้จะรักษาจีโนมไว้ในระหว่างการจำลองแบบ ก่อนทศวรรษที่ 1960 นักวิทยาศาสตร์ไม่มี DNA polymerase ที่เสถียรต่อความร้อนเพื่อใช้ทำสำเนา DNA เพิ่มเติม ในปี 1966 Thomas D. ในบ่อน้ำพุร้อนที่ร้อนระอุของอุทยานแห่งชาติเยลโลว์สโตนในสหรัฐอเมริกา บร็อกค้นพบแบคทีเรียที่เรียกว่าเทอร์โมฟิล ซึ่งสามารถอยู่รอดได้ในอุณหภูมิที่สูงมาก และตั้งชื่อมันว่า เทอร์มัส อควาติคัส. โพลีเมอเรสที่แยกได้จากสิ่งมีชีวิตนี้มีชื่อว่า ตัก พอลิเมอเรส
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
Taq polymerase ซึ่งเป็น DNA polymerase ที่เสถียรต่อความร้อนตัวแรกสำหรับ PCR ถูกค้นพบในปี 1966 PCR ได้เปลี่ยนการขยาย DNA ทำให้กระบวนการนี้รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ สิ่งนี้จะปฏิวัติการโคลนนิ่ง การทดสอบดีเอ็นเอ นิติเวช และการออกแบบยา
ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR)
ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) ได้รับการพัฒนาโดยนักเคมี Kary Mullis ในปี 1980 เพื่อใช้ในการทำสำเนาชิ้นส่วนดีเอ็นเอจำนวนมาก นักวิทยาศาสตร์ตระหนักว่าจำเป็นต้องมี DNA polymerases ที่ทนความร้อนได้เพื่อให้ PCR ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัก พอลิเมอเรสที่ทนความร้อนได้พิสูจน์แล้วว่าเหมาะสำหรับ PCR
ใน PCR ตัวอย่าง DNA จะรวมกับไพรเมอร์ ซึ่งเป็นลำดับกรดนิวคลีอิกที่เริ่มการสังเคราะห์ดีเอ็นเอ ตัก พอลิเมอเรส; และนิวคลีโอไทด์ไตรฟอสเฟต (dNTPs) ส่วนผสมนี้จะถูกวางในหลอดภายในเครื่อง PCR อัตโนมัติ การรวมกันนี้ถูกทำให้ร้อนถึง 94 องศาเซลเซียส ซึ่งทำให้ DNA เสื่อมสภาพหรือคลายตัว และกลายเป็นสาย DNA สายเดี่ยว (ssDNA) สองเส้น จากนั้นส่วนผสมจะถูกทำให้เย็นลงถึง 55 องศาเซลเซียส ซึ่งไพรเมอร์จะหลอมรวมกับส่วนของ DNA ที่จำเป็นต้องจำลองแบบ การรวมกันถูกทำให้ร้อนอีกครั้ง แต่ถึง 72 องศาเซลเซียสซึ่งเป็นอุณหภูมิในอุดมคติสำหรับ ตัก พอลิเมอเรสใช้ไพรเมอร์เพื่อสร้างสายดีเอ็นเอใหม่และการปฏิรูปเกลียว กระบวนการนี้ซึ่งเกิดขึ้นในไม่กี่นาที ทำซ้ำหลายครั้งเพื่อสร้างสำเนา DNA หลายล้านชุด Cetus Corporation ได้พัฒนาเครื่องเทอร์โมไซเคิลหรือเทอร์โมไซเคิลซึ่งเร่งกระบวนการให้ความร้อนและความเย็นแก่ตัวอย่าง
ในที่สุด แทนที่จะแยกออก ตัก พอลิเมอเรสจาก เทอร์มัส อควาติคัส เซลล์ โพล ยีนจากแบคทีเรียนั้นถูกแยกและโคลนเพื่อผลิตจีโนมของมันใน เอสเชอริเชียโคไล (E. โคไล) เซลล์. ในขณะที่มีการค้นพบ DNA polymerase ที่ทนความร้อนได้ใหม่กว่า ตัก พอลิเมอเรสยังคงเป็นมาตรฐานสำหรับ PCR
การปฏิวัติอณูชีววิทยา
ความสามารถในการใช้ DNA ชิ้นเล็ก ๆ และคัดลอกหลายล้านครั้งผ่าน PCR ได้เปลี่ยนแปลงชีววิทยาระดับโมเลกุล การทดสอบภูมิหลังทางพันธุกรรมและความบกพร่องทางพันธุกรรมนั้นต้องการเพียงตัวอย่างเพียงเล็กน้อย แต่ได้ข้อมูลสำคัญจำนวนมหาศาลที่ช่วยในการวิจัยด้านยาและเวชศาสตร์การสืบพันธ์ุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุุ PCR ยังใช้ในการตรวจหาเชื้อ HIV ในเซลล์ของมนุษย์ ซึ่งเป็นการเปิดขอบเขตของระบาดวิทยาเพื่อประโยชน์ของการขยาย DNA อย่างรวดเร็ว นักนิติวิทยาศาสตร์ใช้ PCR เป็นประจำ โดยแยกหลักฐานดีเอ็นเอออกจากเส้นผมหรือตัวอย่างเลือดเพียงเล็กน้อย และด้วยเหตุนี้จึงช่วยในการต่อสู้กับอาชญากรรม แม้แต่ซากดึกดำบรรพ์ก็สามารถให้ชิ้นส่วนของ DNA ที่สามารถทำซ้ำได้หลายครั้ง โดยให้ข้อมูลเกี่ยวกับวิวัฒนาการ พลังความร้อนคงที่- ตัก พอลิเมอเรสได้นำไปสู่ความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์ที่กว้างใหญ่และประเมินค่าไม่ได้
