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Polymerase-Kettenreaktion

(englisch: Polymerase Chain Reaction, kurz: PCR)

Diese Animation zeigt einen DNA-Abschnitt, der vervielfältigt werden soll. Dies ist zum Beispiel notwendig, wenn an einem Tatort Spuren vom Täter gefunden wurden: Aus einer einzigen DNA-Sequenz, die beispielsweise in Hautzellen oder einer Haarwurzel gefunden wurde, kann man mit Hilfe der PCR beliebig viele Kopien dieser Sequenz erstellen, um dann damit weiter forschen zu können.

Wie in der Animation schon aufgezählt, wird die zu vervielfältigende DNA-Sequenz in eine Pufferlösung mit freien Nucleosidtriphosphaten gegeben. Zudem wird Taq-Polymerase, ein besonders hitzebeständiges Enzym, welches die Anlagerung der Nucleosidtriphosphate kathalysiert (fördert), hinzugefügt. Damit dieses Enzym jedoch erst anfängt, die Nukleosidtriphosphate an die DNA-Einzelstränge anzulagern, sind Primer erforderlich. Es müssen zwei verschiedene Primer, die jeweils den Startpunkt an den zwei verschiedenen Einzelsträngen bestimmen, vorliegen.

In einem Thermozykler durchläuft das oben beschriebene Gemisch drei wesentliche Stationen:
Denaturierung: Bei etwa 94°C werden die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Nucleotiden getrennt, sodass sich der DNA-Doppelstrang zu zwei Einzelsträngen spaltet.
Hybridisierung: Bei etwa 62°C werden lagert sich je ein Primer an einen der Einzelstränge an.
Polymerisation: Bei etwa 72°C werden die mit je einem Primer besetzten Einzelstränge mit Hilfe der Taq-Polymerase zu DNA-Doppelsträngen vervollständigt. Dazu lagern sich die freien Nucleosidtriphosphate komplementär an die Einzelstränge an.

Nach diesem Zyklus wurde der DNA-Doppelstrang also verdoppelt. Findet anschließend ein weiterer solcher Zyklus statt, so werden beide Doppelstränge wiederum verdoppelt, sodass nach 2 Zyklen schon 4 DNA-Doppelstränge vorhanden sind. Durch diese Kettenreaktion sind also nicht allzu viele Zyklen notwendig, damit man eine einzige DNA-Sequenz ausreichend vervielfältigt hat.

 

©2014 Lukas Hensel