POLYMERASE-KETTENREAKTION (PCR)

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine Methode zur Vervielfältigung spezifischer DNA-Abschnitte. Sie folgt dem Grundprinzip der identischen DNA-Replikation und läuft in drei Hauptschritten ab:

1. Denaturierung

   • Erhitzung auf ca. 90°C
   • Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den DNA-Doppelsträngen werden zerstört
   • Zwei DNA-Einzelstränge entstehen

2. Primerhybridisierung

   • Abkühlung auf 60°C
   • Primer lagern sich an die 3'-Enden der DNA-Einzelstränge an
   • Anlagerung erfolgt nach dem Prinzip der komplementären Basenpaarung

3. Polymerisation/Synthese

   • Temperaturerhöhung auf 70°C (optimale Temperatur für die DNA-Polymerase)
   • Komplementäre Nukleotide werden durch die DNA-Polymerase verknüpft
   • Aus zwei Einzelsträngen werden zwei Doppelstränge

Wichtiges Konzept: Die PCR-Methode führt zu einem exponentiellen Anstieg der DNA-Kopien $1-4-8-16...$, da bei jedem Zyklus die Anzahl der DNA-Stränge verdoppelt wird. Der Prozess wird typischerweise 25-50 mal wiederholt, wobei zu viele Zyklen das Risiko von Kopierfehlern erhöhen können.

Die Anwendungsgebiete der PCR sind vielfältig:

• Erstellung eines genetischen Fingerabdrucks in der Kriminalistik
• Durchführung von Vaterschaftstests
• Nachweis von Krankheitserregern (Virus-DNA)
• Untersuchung von DNA-Resten aus Fossilien
• Klärung von evolutionären Verwandtschaftsverhältnissen

Die PCR-Methode ist heute ein unverzichtbares Werkzeug in der Molekularbiologie, das durch seine Amplifikation kleinster DNA-Mengen zahlreiche wissenschaftliche und medizinische Fortschritte ermöglicht hat.