PCR

Reaksi berantai polimerase atau lebih umum dikenal sebagai PCR (Polymerase Chain Reaction) merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. Prinsip umum kerja PCR adalah menggandakan potongan DNA tertentu dengan bantuan enzim. Dengan teknik ini, DNA dapat dihasilkan dalam jumlah besar dengan waktu relatif singkat sehingga memudahkan berbagai teknik lain yang menggunakan DNA. Teknik ini dirintis oleh Kary Mullis pada tahun 1983 dan ia memperoleh hadiah Nobel pada tahun 1994 berkat temuannya tersebut. Penerapan PCR banyak dilakukan di bidang biokimia dan biologi molekular karena relatif murah dan hanya memerlukan jumlah sampel yang kecil.

Prinsip kerja PCR adalah menggandakan potongan DNA tertentu dari seluruh untaian DNA, baik yang berasal dari DNA sel inti (nukleus) maupun organel sel seperti DNA mitokondria (mtDNA) atau Ribosom (rDNA). Untuk mendapat potongan DNA, diperlukan Primer yang berfungsi untuk menandai dimana ujung DNA yang akan digandakan. Primer biasanya berpasangan, yaitu Primer forward untuk menandai ujung depan untai DNA dan Primer Reverse untuk menandai dari ujung belakang. Karena DNA terdiri dari 2 untai pilinan ganda (double strand), maka DNA Primer forward bekerja pada strand yang satu sementara Primer Reverse bekerja pada untai pilinan yang satunya.

Untuk melakukan penggandaan, dibutuhkan bahan baku DNA buatan, namanya dNTP. Dalam PCR diperlukan dNTPa untuk Adenine, dNTPg, dNTPc dan dNTPt untuk masing-masing gula ribosa. Biasanya campuran dNTP-dNTP ini dalam istilah bahasa Inggris cukup disingkat dNTP's.

Untuk merakit untai DNA buatan dari dNTPs ini, dibutuhkan bantuan enzyme Taq polymerase. Enzim ini bekerja optimal pada suhu tinggi hingga 100 oC. Taq polymerase dipanen dari sebuah bakteri bernama Thermus aquaticus yang ditemukan di sumber air panas, makanya hasil enzim-nya tahan panas dan tidak rusak pada suhu air mendidih.

Ada 3 tahap dalam kerja PCR, yaitu denaturing, annealing dan extension.
1. Denaturing adalah proses memisahkan 2 untai pilinan DNA. Pada tahap ini, ikatan hidrogen yang menyatukan kedua pilinan itu terlepas sehingga masing-masing akan menjadi untai tunggal. Biasanya suhu denaturing berkisar antara 92-94 oC.
2. Annealing adalah tahapan dimana primer forward dan reverse mencari pasangannya di untai-untai DNA. Jika pas maka dia akan melekat. Suhu annealing biasanya berkisar antara 40-55 oC. Suhu yang biasanya umum dipakai adalah 50-52 oC.
3. Setelah itu, mesin PCR akan kembali memanaskan 'sup DNA' lagi ke suhu 72 oC agar Taq polymerase bekerja menggandakan potongan DNA. Taq membaca primer seperti layaknya pesawat terbang lari di landasan pacu sebelum take off.

Biasanya ketiga tahap ini diulang sebanyak 30 kali untuk mendapatkan 1.073.741.766 (satu miliar tujuh pulih tiga juta tujuh ratus empat puluh satu ribu tujuh ratus enam puluh enam) kopi/clone potongan DNA. Potongan-potongan inilah yang dimanfaatkan oleh para peneliti untuk berbagai kegunaan, mulai dari deteksi penyakit, silsilah kekerabatan keluarga, meng-kloning manusia hingga membuktikan kasus kriminal.