문서의 임의 삭제는 제재 대상으로, 문서를 삭제하려면 삭제 토론을 진행해야 합니다. 문서 보기문서 삭제토론 중합 효소 연쇄 반응 (문단 편집) == 배경 == 유전 정보를 전달하는 DNA의 이중 나선 구조가 밝혀진 뒤, 생물학자들은 '어떻게 하면 이 유전자라는 것을 조작할 수 있을까?' 하는 생각을 하기 시작한다. 즉, 특정한 유전자를 없애거나 외부에서 유전자를 주입하는 방법을 통해서 생물학의 문제들을 접근하게 된 것. 당연히 그런 실험의 재료로서 해당 DNA가 대량으로 필요하게 되었다.[* 물론 대량이라고 해도 일반인이 생각하는 단위가 아니다. [[분자생물학]]에서의 질량은 [math(\rm g)] 단위도 큰 단위이며 [math(\rm mg)], [math(\rm\textμg)](마이크로그램) 단위를 많이 쓴다. 부피도 [math(\rm mL)]의 [math(\dfrac1{1000})]에 해당하는 [math(\rm\textμL)](마이크로리터)가 일반적이다.] 가장 분자적인 접근이라면 DNA 서열을 통째로 유기 합성하는 방법이 있겠지만, 이건 짧은 서열이라도 시간과 돈이 많이 들고 길이가 길어질수록 불안정해져서 합성 기술이 좋아진 21세기에나 가능해진 일이다. 반대로 가장 생물학적인 방법, 즉 단세포들의 복제 장치를 이용해서 염기 서열을 증폭하는 일[* 21세기 분자생물학 실험실에서도 항상 쓰이는 방법이기도 하다. 플라스미드 프렙이라든가...]은 세포라는 시스템을 사용해야 하기 때문에 여러 가지 제약이 있고, 무엇보다도 세포가 복제할 수 있는 형태로 DNA를 가공해야 하는데 그러려면 일단 원하는 만큼 DNA를 얻어야 하는, 일종의 닭과 달걀의 문제가 있었다. 한편, 많은 과학자들에 의해 [[센트럴 도그마]]의 기본 축인 [[복제(생물학)|복제]][* DNA에서 DNA를 만드는 것.]의 생화학적인 원리가 차차 밝혀지게 된다. 즉 DNA 복제가 다음과 같은 순서로 이루어짐을 알게 된 것이다. 1. 이중 나선이 풀어져 한 가닥의 DNA 상태가 됨. 이것을 DNA 주형이라고 부른다.[* 생체내에는 DNA 헬리케이스(DNA Helicase)라고 해서 나선 구조를 풀어주는 효소가 따로 있으며, 풀어진 상태로 가만히 놔두면 분자 운동에 의해 다시 이중 나선 구조를 형성하기 때문에 이를 막기 위해 단일 사슬 결합(single-stranded binding; SSB) 단백질 같은 보조 단백질들이 염기 부분에 달라붙는다.] 1. 풀어진 한 가닥 DNA 사슬에 [[프라이머#s-5]](primer)라고 불리는 짧은 가닥의 [[RNA]]가 복제 시작 지점에 달라붙음. 1. [[DNA 중합 효소]]가 프라이머를 인식한 후 DNA 주형 가닥과 상보적인 서열들을 합성, 한 가닥 DNA 사슬이 두 가닥의 이중 나선으로 복제됨.[* 생물 교과서에 나오듯이 DNA를 이루는 네 종류의 염기 A-T, G-C 가 서로 짝을 이뤄 두가닥을 형성한다.] 1. 프라이머 RNA를 DNA로 바꾸어서[* RNA는 불안정해서, 유전 정보를 안정적으로 보존해야 하는 유전체에는 적합하지 않다.] 복제된 DNA들을 하나로 이음. 마침내 과학자들은 '''"그러면 세포 말고 복제에 필요한 효소만 뽑아서 DNA랑 프라이머랑 섞어주면 자기가 알아서 복제를 하지 않을까?"'''라고 생각하게 되고, 멀러스는 여기서 한 발 더 나아가 "일단 복제가 일어난 다음에, 또 복제가 일어날 수 있는 조건을 잘 통제해서 반복하면 한 번 반복할 때마다 기하급수적으로[* 충분한 원료(dNTP)만 있다면 이중 나선 1개가 2개가 되고, 2^^2^^개가 되고, [math(2^n)]씩 증가한다.] DNA 카피 수를 늘릴 수 있겠다!" 하고 착안하게 된다. 즉, DNA를 복제하는 과정에 필요한 다양한 효소들 중에서 정말 필요한 DNA 복제 효소만을 남기고, RNA가 아닌 DNA 구조의 프라이머[* 일반적인 세포에서는 한 단위의 사슬 합성이 끝나면 RNA 프라이머를 모조리 분해한 뒤 빈 자리를 DNA로 채워넣어서 복제를 완료시킨다. 실험적으로는 이 과정이 불필요하므로 처음부터 DNA로 된 프라이머를 이용해서 시간을 절약하는 것이다.]를 만들어 넣어준 뒤, 온도를 높여서 이중 나선이 풀어지는 과정을 저절로 일어나게 하고[* 보통 90℃ 이상], 다시 온도를 조금 낮춰서 DNA 프라이머가 붙게 한 뒤[* 보통 50~60℃] 중합효소가 작용할 수 있는 온도로 맞춰서 중합 효소가 복제를 마치면[* 60-70℃. 후술하겠지만 이건 고온이 최적 온도인 DNA 합성 효소만 해당된다. 즉 아무데서나 얻을 수 있는 효소가 아니고 심해의 열수분출구 근처 같은 데에서 사는 미생물(호열균)들이 갖고 있는 걸 이용한다. 다만 이런 호열균이 갖고 있는 DNA 합성 효소라 하더라도 실험에 쓰기엔 정확도가 낮거나 내구성이 오래 가지 않는 단점이 있어서 높은 정밀도를 요구하는 실험의 경우 돌연변이 연구를 통해 성능이 향상된 것들을 쓴다.] 이중 나선 DNA 두 가닥이 만들어지는 것이다. 1-3을 [math(n)]번 반복하면 [math(2^n)]개 만큼의 DNA 가닥이 만들어지게 된다.[* 엄청나게 긴 생명체의 유전체와는 달리, 주로 PCR로는 짧은 염기서열(길어야 수천[math(\rm bp)] 정도)을 복제하기 때문에, 프라이머는 양쪽에 한 군데씩만 있어도 된다. 그렇기 때문에 기하급수적인 완전 복제가 가능하기도 하고.]저장 버튼을 클릭하면 당신이 기여한 내용을 CC-BY-NC-SA 2.0 KR으로 배포하고,기여한 문서에 대한 하이퍼링크나 URL을 이용하여 저작자 표시를 하는 것으로 충분하다는 데 동의하는 것입니다.이 동의는 철회할 수 없습니다.캡챠저장미리보기