Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Die PCR-Methode ist ein fundamentales Verfahren in der Molekularbiologie zur gezielten Vervielfältigung von DNA-Abschnitten. Sie basiert auf dem Prinzip der natürlichen DNA-Replikation und wird in zahlreichen Bereichen der Forschung und Diagnostik eingesetzt.

Der PCR-Ablauf gliedert sich in drei wesentliche Phasen:

1. Denaturierung: In dieser Phase wird die DNA durch Erhitzung auf etwa 90°C in Einzelstränge aufgetrennt. Dabei werden die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Basenpaaren gelöst.

Definition: Denaturierung bezeichnet in der Molekularbiologie den Prozess, bei dem die Doppelhelix-Struktur der DNA durch Hitzeeinwirkung in Einzelstränge aufgelöst wird.

2. Primerhybridisierung: Nach Abkühlung auf etwa 60°C lagern sich kurze DNA-Sequenzen, die sogenannten Primer, an die komplementären Bereiche der DNA-Einzelstränge an.

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

3. Polymerisation/Synthese: Bei einer Temperatur von etwa 70°C, die optimal für die Aktivität der DNA-Polymerase ist, werden komplementäre Nukleotide an die Primer angelagert und zu einem neuen DNA-Strang verknüpft.

Highlight: Die Amplifikation PCR führt zu einem exponentiellen Anstieg der DNA-Kopien. Mit jedem Zyklus verdoppelt sich die Anzahl der DNA-Stränge.

Die PCR Phasen werden typischerweise 25 bis 50 Mal wiederholt, wobei eine höhere Anzahl von Wiederholungen das Risiko fehlerhafter Kopien erhöht.

Die PCR Anwendung ist vielfältig und umfasst unter anderem:

• Den genetischen Fingerabdruck in der Kriminalistik
• Vaterschaftstests
• Nachweis von Krankheitserregern durch Detektion von Virus-DNA
• Untersuchung von DNA-Resten aus Fossilien zur Klärung evolutionärer Verwandtschaftsverhältnisse

Example: Bei einem Vaterschaftstest Gelelektrophorese werden die durch PCR vervielfältigten DNA-Proben des Kindes und des mutmaßlichen Vaters verglichen, um die genetische Verwandtschaft zu bestimmen.

Die PCR-Methode einfach erklärt ist somit ein leistungsfähiges Werkzeug, das es ermöglicht, selbst kleinste DNA-Mengen zu analysieren und zu vervielfältigen, was revolutionäre Fortschritte in verschiedenen wissenschaftlichen Disziplinen ermöglicht hat.