PCR-võimendussimulaator

Polümeraasi ahelreaktsioon toimib eksponentsiaalse kasvu rangetel matemaatilistel põhimõtetel, mis on modelleeritud järgmiselt: N_n = N_0(1+E)^n. See rekursiivne amplifikatsioon on piiratud reaktiivi ammendumise ja ensümaatilise poolestusajaga, luues prognoositava sigmoidse kõvera. Lävitsükli (Ct) arvutamine võimaldab esialgse sihtmassi täpset pöördkvantifitseerida. See deterministlik replikatsioonikiirus on molekulaardiagnostilise tundlikkuse põhiline statistiline piir.

PCR töötab nagu molekulaarne koopiamasin: iga tsükkel püüab kahekordistada iga DNA ahela katsutis. Ükski ensüüm ei kopeeri aga iga matriitsi täiuslikult, seega määrab efektiivsus e tegeliku tsüklikordaja (1 + e) — 2.0 täiusliku puhul, ehk 1.9 juures 90%. Langeta tööriistas efektiivsust ja vaata, kuidas see väike puudujääk ringi kohta kuhjub: 30 tsükli jooksul kasvab vahe 1.9× ja 2.0× vahel miljoniteks puuduvateks koopiateks.

Iga tsükkel kuumutab katsuti umbes 95°C-ni, et kaks DNA ahelat lahti kiskuda — piisavalt kuum, et tavaline polümeraas hävitada. Varajane PCR oli piinarikas: tehnikud lisasid pipetiga värsket ensüümi käsitsi pärast iga tsüklit. Pääste tuli bakterilt Thermus aquaticus, mis elab Yellowstone'i peaaegu keevates allikates ja mille Taq polümeraas kuumust ei karda — nii kulgeb kogu reaktsioon puutumatult ühes masinas.