DNA-Sequenzierung

Die DNA-Sequenzierung ist eine wichtige Methode in der Gentechnik, die es ermöglicht, die genaue Basenabfolge eines DNA-Abschnitts zu bestimmen. Die klassische Methode nach Frederick Sanger basiert auf dem Prinzip des Kettenabbruchs.

Definition: Die Sequenzierung der DNA ist der Prozess zur Bestimmung der genauen Abfolge der Nucleotide (A, T, G, C) in einem DNA-Molekül.

Die moderne Methode der Kapillarelektrophorese nutzt folgende Komponenten:

• Normale Nucleotide (A, T, G, C) in 200-facher Menge
• Kettenabbruch-Nucleotide (A', T', G', C') in einfacher Menge
• DNA-Polymerase
• Einzelsträngige DNA als Matrize
• Einen DNA-Primer

Highlight: Der Einbau eines Kettenabbruch-Nucleotids führt zum Abbruch der DNA-Synthese, was zur Entstehung von DNA-Fragmenten unterschiedlicher Länge führt.

Die Fragmente werden durch Kapillarelektrophorese aufgetrennt und von einem Fluoreszenzdetektor analysiert. Die Sequenz wird anhand der Farbsignale der Kettenabbruch-Nucleotide abgelesen.

Example: Die DNA-Sequenzierung wird unter anderem zur Aufklärung ganzer Genome, zur Identifizierung von Genen und zur Erkennung von Mutationen eingesetzt.

Diese Methode ist ein wesentlicher Bestandteil der Werkzeuge der Gentechnik und hat die genetische Forschung revolutioniert.

Anwendung und Methode der PCR

Die PCR ist ein Grundprinzip der Gentechnik zur Manipulation von Lebewesen, da sie es ermöglicht, selbst kleinste DNA-Mengen zu vervielfältigen und zu analysieren. Ein typischer PCR-Ansatz enthält:

• Proben-DNA
• Ausreichend Nucleotide (A, T, G, C)
• Hitzestabile DNA-Polymerase
• Zwei DNA-Primertypen

Vocabulary: Primer sind kurze DNA-Sequenzen, die als Startpunkt für die DNA-Synthese dienen.

Die Methode nach Kary Mullis, dem Erfinder der PCR, umfasst folgende Schritte:

1. Denaturierung bei 94°C
2. Hybridisierung bei 50-60°C
3. Verlängerung bei 68-72°C

Highlight: Die Spezifität der PCR wird durch die Verwendung von zwei verschiedenen Primern erreicht, die den zu vervielfältigenden Bereich eingrenzen.

Bei wiederholten PCR-Zyklen entstehen Kopien des gewünschten DNA-Fragments in der richtigen Länge. Diese Methode ist ein wesentlicher Bestandteil vieler Grundoperationen der Gentechnik und wird in zahlreichen Anwendungen eingesetzt.

Example: Die PCR wird beispielsweise beim genetischen Fingerabdruck, in der Forensik und in der medizinischen Diagnostik verwendet.

Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Die PCR ist eine fundamentale Methode in der Gentechnik zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Sequenzen. Der Prozess besteht aus drei Hauptschritten, die in Zyklen wiederholt werden:

1. Denaturierung: Erhitzen der DNA auf 90-95°C, um die Doppelstränge zu trennen.
2. Hybridisierung: Abkühlen auf 50-60°C, damit sich Primer an die DNA-Einzelstränge anlagern können.
3. Polymerisation: Erwärmen auf 70-75°C für die optimale Aktivität der Taq-Polymerase, die neue DNA-Stränge synthetisiert.

Definition: Die Taq-Polymerase ist ein hitzestabiles Enzym, das bei hohen Temperaturen DNA synthetisieren kann und daher ideal für die PCR geeignet ist.

Die Anzahl der DNA-Stränge verdoppelt sich in jedem Zyklus, was zu einer exponentiellen Vermehrung führt.

Example: Nach 30 PCR-Zyklen können aus einer einzigen DNA-Kopie theoretisch über eine Milliarde Kopien entstehen.

Die Gelelektrophorese wird oft in Kombination mit der PCR verwendet, um die amplifizierten DNA-Fragmente nach ihrer Größe aufzutrennen und sichtbar zu machen.

Highlight: Die PCR Gelelektrophorese Auswertung ist ein wichtiger Schritt zur Analyse der vervielfältigten DNA-Fragmente und kann Aufschluss über deren Größe und Menge geben.