La reazione a catena della polimerasi (PCR) utilizza gli enzimi di massa replicare una parte di un acido desossiribonucleico (DNA) per la sezione più facile l'analisi, come ad esempio la ricerca di geni di interesse. Come la reazione nucleare a catena, la reazione a catena della polimerasi è un processo esponenziale che procede fino a quando le materie prime per sostenere la reazione sono disponibili. In contrasto con la replicazione del DNA nel mondo naturale, la reazione a catena della polimerasi non può che replicare a pezzi piuttosto piccoli di DNA, con un massimale superiore di circa 2-3 kg coppie di Base (KB). Una reazione a catena della polimerasi utilizza enzimi inanimati per realizzare il suo effetto di replica, che lo distingue da altri approcci copia che utilizzano organismi attivi.

Una reazione a catena della polimerasi moderna richiede sei componenti di base per lavorare: il segmento di DNA da copiare , primer per delimitare il segmento, Taq polimerasi a fare la copia, il DNA nucleotidi a servire come materia prima, un ambiente di buffer di chimica, e una macchina chiamata termociclatore. Il termociclatore tiene spesso provette multiple con reazioni a catena della polimerasi multiple, ciascuna azienda 15-100 microlitri, valori di poco meno di un millimetro cubo di acqua. Circa un centinaio di nanogrammi di basi del DNA sono utilizzati.

Taq polimerasi, l'ingrediente fondamentale per una reazione a catena della polimerasi, viene estratta da una profondità del mare, termica vent-batterio dimora, Thermus aquaticus . Funziona bene per la copia, ma non perfettamente, facendo un errore di circa una volta ogni 8 milioni di paia di base. Prima di Taq polimerasi, polimerasi altri sono stati utilizzati, ma molti di loro abbattendo alle temperature necessarie per la reazione di cominciare. Il ciclo di riscaldamento è complicata, ma comprende temperature brevemente che vanno quasi tutta la strada fino al punto di ebollizione, quindi la durata della polimerasi è essenziale.

I passi fondamentali della reazione a catena della polimerasi sono i seguenti. Tutti gli ingredienti sono mescolati insieme in un piccolo flaconcino, di solito con un volume di 200 microgrammi. La miscela viene riscaldata vicino al punto di ebollizione a rompere i legami idrogeno in coppia elica del DNA, la creazione di singoli filamenti che sono suscettibili di copia. Questo è chiamato denaturazione . Quanto più a lungo il filamento di essere copiati, il più a lungo dura il processo di denaturazione.

Il prossimo passo nella reazione a catena della polimerasi è chiamato ricottura . Gli iniettori, che sono fatti su misura, filamenti di DNA a breve, sono stati progettati specificamente per legame ai siti all'inizio e alla fine del segmento da copiare. Se gli iniettori sono progettati in modo errato o la temperatura in questa fase è sbagliato, il primer si legano in modo casuale al DNA, causando la copia sbagliata segmento. La maggior parte dei primer fondono a circa due terzi del cammino verso il punto di ebollizione, e ricottura, un processo di 1-2 minuti, si svolge a pochi gradi sotto di questa.

Le ultime fasi di reazione a catena della polimerasi sono chiamato estensione e estensione finale . È qui che avviene la magia. La polimerasi copia il segmento di DNA rapidamente, la creazione di milioni e milioni di copie in pochi minuti. Di solito, un ciclo si compone di tutti i passi precedenti, ripetuta circa venti o trenta volte.

Il risultato è un mazzo di DNA copiato. Le reazioni a catena della polimerasi hanno una varietà di usi, compresi i test di paternità, determinare la presenza o l'assenza di un difetto genetico o DNA virale, la clonazione di un gene, l'introduzione di specifiche mutazioni, analizzando il DNA di specie estinte o morti, "impronte digitali genetiche" presso il scena del crimine, e altro ancora.