PCR擴增儀歷史發展

PCR這項技術是由凱利·穆利斯(Kary Mullis)發明，并因此在七年之后，1993年10月，獲得了諾貝爾化學獎該項殊榮。穆利斯的想法是，利用一種人工方法，和反復相同程序的方法，并利用一種特殊的酶——即DNA聚合酶來擴增特定的DNA片段。

DNA聚合酶天然存在于生物體內，在細胞分裂前進行DNA的復制。當DNA開始復制時，解旋酶將雙股的DNA分開成兩個單股。DNA聚合酶便結合在兩DNA單股鏈上，生成互補鏈。在穆利斯最初的PCR反應中，將DNA聚合酶用于體外試驗。雙鏈DNA被加熱到96℃，使得雙鏈分離成為兩條單鏈。但是在這個溫度下，DNA聚合酶被破壞，因此在每個循環的加熱步驟后必須補充新的聚合酶。穆利斯的原始PCR反應效率極低，需要大量時間和DNA聚合酶，并且在整個PCR反應中都需要人來照看。

后來，由嗜熱細菌水生棲熱菌(Thermus aquaticus)體內產生的DNA聚合酶改善了這種低效的PCR反應。由于嗜熱細菌生活在溫度達到50至80 °C (122至176 °F)的間歇泉中，它的DNA聚合酶具有耐熱性。在用于PCR反應時，高溫并不能破壞這種DNA聚合酶，因此不需要不斷加入新的聚合酶，PCR反應由此變得簡單并且可以由機器操作。

最初的具有耐熱性的DNA聚合酶來自于水生棲熱菌(Thermus aquaticus)，因此被稱為Taq。Taq酶被廣泛用于當前的PCR操作中。Taq酶的缺點是它缺少3'->5'校正外切酶活性，因此在復制DNA時有時會出錯，造成DNA序列突變(錯誤)。從古菌中獲得的Pwo酶及Pfu酶均有校正機制，能夠大大降低PCR反應中的突變。將Taq與Pfu結合使用可以保證真實準確得擴增DNA。