PCR

Mittels PCR (Polymerase Chain Reaction), der sogenannten Polymerase-Kettenreaktion lässt sich die Erbsubstanz der DNA in vitro vervielfältigen. Bei diesem Vorgang wird ein Enzym, die sogenannte DNA-Polymerase, eingesetzt. Es handelt sich hierbei um eine Kettenreaktion. Produkte der vorherigen Zyklen werden als Ausgangsstoffe für den nächsten Zyklus verwendet. Somit wird eine exponentielle Vervielfachung ermöglicht. PCR kommt hauptsächlich in biologischen und medizinischen Laboratorien zum Einsatz. Als Beispiel hierfür können die Erkennung von Erbkrankheiten und Virusinfektionen sowie das Erstellen und Überprüfen genetischer Fingerabdrücke genannt werden.

Praktische Anwendung der Polymerase-Kettenreaktion

PCR wird zur Vervielfachung eines definierten Teils des DNA-Stranges eingesetzt. Hierbei handelt es sich entweder um ein Gen oder um eine nicht-kodierte DNA-Sequenz. Der PCR-Prozess kann nur relativ kurze DNA-Abschnitte kopieren. Es kann sich jedoch um bis zu 3000 Basenpaare handeln. Eine menschliche Zelle enthält bis zu drei Milliarden Basenpaare. Voraussetzung für den PCR Prozess ist das Vorhandensein der Original-DNA. Zusätzlich müssen zwei Primer, um auf beiden Einzelsträngen der DNA den Startpunkt der Synthese festzulegen, zur Verfügung stehen. Die DNA-Polymerase darf bei hoher Temperatur nicht zerstört werden. Magnesiumionen sind für die Funktion der Polymerase essentiell. Pufferlösungen müssen eine geeignete chemische Umgebung sicherstellen. Desoxyribonucleosidtriphosphate dienen als Bausteine für den synthetisierten DNA-Strang.

Ablauf der Polymerase-Kettenreaktion

Der PCR-Prozess setzt sich aus 12 bis 50 Zyklen zusammen. Jeder Zyklus besteht wiederum aus drei Schritten. Die Denaturierung, die Primerhybridisierung und die Elongation. Bei der Denaturierung wird zunächst die doppelsträngige DNA auf 94 bis 96 °C erhitzt, um die Wasserstoffbrückenbindungen aufzubrechen und somit die Stränge zu trennen. Bei der Primerhybridisierung wird die Temperatur für eine halbe Minute auf einen bestimmten Wert gehalten. Hierbei erfolgt eine Anlagerung der Primer an die DNA. Bei der Elongation füllt die DNA-Polymerase die fehlenden Stränge mit freien Nukleotiden auf. Sie beginnt am 3´- Ende des angelagerten Primers. Der Primer wird hierbei nicht wieder abgelöst. Er stellt den Anfang des neuen Einzelstrangs dar.

Literatur

• http://de.wikipedia.org/w/index.php?title=Polymerase-Kettenreaktion&oldid=86620992 (Abgerufen: 31.03.11).