DNA聚合酶是PCR的重要組成部分，它們能夠從單鏈DNA模板合成新的互補鏈。主要活性是催化DNA的合成（在具備模板、引物、dNTP等的情況下）及其相輔的活性。DNA聚合酶在生物技術中的作用也越來越多，各種通過基因手段突變的DNA聚合酶廣泛的應用在生物技術中。 1955年，阿瑟-科恩伯格又分離得到了DNA和RNA生成過程中8種核苷酸合成的相關酶。受沃森和克里克雙螺旋結構模型與半保留復制猜想，以及奧喬亞發現催化RNA合成酶的影響。他堅信DNA的復制是需要酶來幫助完成的，并決心尋找到幫助DNA完成復制的酶。
1956年，科恩伯格從大腸桿菌中純化出能夠幫助DNA完成復制的酶，并將其命名為DNA聚合酶。1958年，M.Meselson和F.Stahl利用氮的同位素（15N）標記大腸桿菌DNA，證明了沃森和克里克推測的DNA半保留復制方式。
1959年，諾貝爾生理學和醫學獎被火速授予科恩伯格，以表彰他發現脫氧核糖核酸的合成機制，從研究成果出現到獲獎如此神速在諾貝爾獎的歷*是十分罕見的。而發現DNA雙螺旋結構的沃森和克里克在1962年才被授予諾貝爾生理學和醫學獎。回顧這一過程，確實有點不可思議。
科恩伯格在后續的研究中，闡明DNA聚合酶Ⅰ是一個多功能酶，其兼有聚合酶，3’→5’外切核酸酶和5’→3’外切核酸酶活性。而5’→3’外切核酸酶活性的存在，表明DNA聚合酶Ⅰ不是真正幫助DNA完成復制的酶，而它真正的作用后來證明是在DNA復制過程中取代RNA引物并參與DNA的局部修復，也就說，DNA聚合酶Ⅰ是個修復酶。
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