Polymerase Chain Reaction (PCR)

2 Comments

DNA merupakan pembawa pesan genetik yang diturunkan dari satu generasi ke generasi yang lain. DNA memegang peranan penting dalam proses perkembangan makhluk hidup. Secara alamiah DNA digandakan melalui proses replikasi. Tapi tahukah anda bahwa DNA juga bisa digandakan secara buatan?

Sequen DNA di Science Museum London (Flickr/John Goode)

Reaksi berantai polimerase atau lebih umum dikenal sebagai PCR (kependekan dari istilah bahasa Inggris polymerase chain reaction) merupakan suatu teknik atau metode perbanyakan (replikasi) DNA secara enzimatik tanpa menggunakan organisme. 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.

Komponen-komponen yang diperlukan untuk melangsungkan PCR :
(a) Cetakan DNA, adalah sampel DNA yang berisi urutan target.
(b) DNA Polymerase, adalah jenis enzim yang mensintesis untai baru DNA melengkapi urutan target. Yang pertama dan paling umum digunakan enzim ini adalah polimerase Taq DNA (dari Thermis aquaticus), sedangkan Pfu DNA polimerase (dari Pyrococcus furiosus) digunakan secara luas karena ketepatan yang lebih tinggi saat menyalin DNA. Meskipun enzim ini agak berbeda, kedua enzim tersebut memiliki dua kemampuan sehingga cocok untuk PCR antara lain (1) dapat menghasilkan untaian baru DNA menggunakan DNA Template dan primer, dan (2) tahan panas.
(c) Primer, adalah potongan pendek DNA untai tunggal yang melengkapi urutan target. Polimerase mulai mensintesis DNA baru dari ujung primer.

(d) Nukleotida, adalah unit tunggal dari basis A, T, G, dan C, yang pada dasarnya "blok bangunan" untuk untai DNA baru.

Secara prinsip, PCR merupakan proses yang diulang-ulang antara 20–30 kali siklus yang tergantung oleh kebutuhan. Setiap siklus terdiri atas tiga tahap. Berikut adalah tiga tahap bekerjanya PCR dalam satu siklus :

(1) Tahap peleburan (melting) atau denaturasi. Pada tahap ini (berlangsung pada suhu tinggi, 94–96 °C) ikatan hidrogen DNA terputus (denaturasi) dan DNA menjadi berberkas tunggal. Biasanya pada tahap awal PCR tahap ini dilakukan agak lama (sampai 5 menit) untuk memastikan semua berkas DNA terpisah. Pemisahan ini menyebabkan DNA tidak stabil dan siap menjadi templat ("patokan") bagi primer. Durasi tahap ini 1–2 menit.

(2) Tahap penempelan atau annealing. Primer menempel pada bagian DNA templat yang komplementer urutan basanya. Ini dilakukan pada suhu antara 45–60 °C. Penempelan ini bersifat spesifik. Suhu yang tidak tepat menyebabkan tidak terjadinya penempelan atau primer menempel di sembarang tempat. Durasi tahap ini 1–2 menit.

(3)Tahap pemanjangan atau elongasi. Suhu untuk proses ini tergantung dari jenis DNA polimerase (ditunjukkan oleh P pada gambar) yang dipakai. Dengan Taq-polimerase, proses ini biasanya dilakukan pada suhu 76 °C. Durasi tahap ini biasanya 1 menit.

Polimerase Chain Reaction (Wikimedia.org)

Lepas tahap 3, siklus diulang kembali mulai tahap 1. Akibat denaturasi dan renaturasi, beberapa berkas baru (berwarna hijau) menjadi templat bagi primer lain. Akhirnya terdapat berkas DNA yang panjangnya dibatasi oleh primer yang dipakai. Jumlah DNA yang dihasilkan berlimpah karena penambahan terjadi secara eksponensial.

-dari berbagai sumber