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PCR-Methode und Gelelektrophorese einfach erklärt – Alle Infos zu PCR und Gelelektrophorese DNA Ablauf

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PCR-Methode und Gelelektrophorese einfach erklärt – Alle Infos zu PCR und Gelelektrophorese DNA Ablauf
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Die PCR-Methode einfach erklärt und die Gelelektrophorese sind zwei grundlegende Techniken in der Molekularbiologie. Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ermöglicht die gezielte Vervielfältigung von DNA-Abschnitten, während die Gelelektrophorese zur Trennung und Analyse von DNA-Fragmenten dient. Beide Methoden finden breite Anwendung in Medizin, Forschung und Forensik.

13.4.2021

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PCR UND GELELEKTROPHORESE INHALTSVERZEICHNIS
PCR
1. Was ist PCR?
2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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Was ist PCR?

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist ein Verfahren zur gezielten Vervielfältigung (Amplifikation) von DNA. Sie ähnelt der natürlichen DNA-Replikation im Körper und nutzt das Enzym DNA-Polymerase. Die PCR läuft in Zyklen ab, wobei jeder Zyklus aus drei gleichen Schritten besteht. Typischerweise werden etwa 20 Zyklen durchgeführt.

Vocabulary: Amplifikation bezeichnet in der Molekularbiologie die Vervielfältigung von DNA-Sequenzen.

Example: Die PCR findet unter anderem Anwendung bei COVID-19-Tests.

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PCR
1. Was ist PCR?
2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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3. Amplifikation

Der dritte Schritt der PCR ist die Amplifikation, auch als Elongation PCR bekannt:

  • Die Temperatur wird auf ca. 70°C erhöht.
  • Dies ist die optimale Arbeitstemperatur für die DNA-Polymerase.
  • Das Enzym verknüpft die freien Nukleotide miteinander und bildet so einen neuen DNA-Strang.

Definition: Amplifikation oder Elongation bezeichnet die Verlängerung des DNA-Strangs durch die DNA-Polymerase.

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PCR
1. Was ist PCR?
2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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Aufbau der Gelelektrophorese

Der Aufbau einer Gelelektrophorese-Apparatur umfasst folgende Komponenten:

  1. Eine Gelmatrix (meist aus Agarose)
  2. Eine Stromquelle
  3. Eine Kammer mit zwei Elektroden (Kathode und Anode)
  4. Glasplatten zur Begrenzung des Gels

Die Gelmatrix wird elektrisch aufgeladen, wobei eine Seite als Kathode und die andere als Anode fungiert.

Vocabulary: Die Gelmatrix ist die Substanz, durch die die zu trennenden Moleküle wandern.

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PCR
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2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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Nach der erfolgreichen Vervielfältigung

Nach Abschluss der PCR-Zyklen:

  • Ist eine passende DNA-Sequenz zum Folgestrang gebildet worden.
  • Der Zyklus startet erneut bei Schritt 1 (Denaturierung).
  • Die Anzahl der DNA-Kopien steigt mit jedem Zyklus exponentiell an.

Anschließend müssen die amplifizierten DNA-Abschnitte getrennt und identifiziert werden, da:

  • Verschiedene Fragmente unterschiedlicher Länge entstanden sind.
  • Oft nur ein bestimmter Abschnitt für weitere Analysen erforderlich ist.

Diese Trennung und Identifizierung erfolgt mittels Gelelektrophorese.

Highlight: Die exponentielle Vermehrung der DNA-Abschnitte ermöglicht die Analyse selbst kleinster DNA-Mengen.

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PCR
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2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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Quellen

Die Präsentation basiert auf verschiedenen Quellen, darunter:

  • Biologiebücher
  • Online-Ressourcen wie studyflix.de und biologie-schule.de
  • YouTube-Videos zur Veranschaulichung der Methoden

Diese Quellen bieten weiterführende Informationen für interessierte Leser.

Highlight: Die Nutzung verschiedener Quellen gewährleistet eine umfassende und fundierte Darstellung der Thematik.

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PCR
1. Was ist PCR?
2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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Warum wird die DNA vervielfältigt?

Die PCR-Anwendung ist vielfältig und wird eingesetzt, wenn nicht genügend DNA-Material vorhanden ist. Hauptanwendungsgebiete sind:

  1. Medizin
  2. Kriminalistik
  3. Lebensmittelkontrolle
  4. Vaterschaftstests
  5. Wissenschaftliche Forschung

Highlight: Die PCR ermöglicht Analysen in verschiedenen Bereichen, von der medizinischen Diagnostik bis zur Forensik.

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PCR
1. Was ist PCR?
2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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1. Denaturierung

Der erste Schritt der PCR ist die Denaturierung:

  • Die Probe wird auf etwa 90°C erhitzt.
  • Die hohe Temperatur führt zur Trennung der Wasserstoffbrückenbindungen in der DNA.
  • Aus dem DNA-Doppelstrang entstehen zwei Einzelstränge.
  • Diese Einzelstränge dienen als Vorlage für die Vervielfältigung.

Definition: Denaturierung bezeichnet in der Molekularbiologie die Trennung der DNA-Doppelhelix in Einzelstränge durch Erhitzen.

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PCR
1. Was ist PCR?
2. Kary Mullis
3. Warum wird PCR durchgeführt
4. Was wird für die PCR-Reakt

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Inhaltsverzeichnis

Die Präsentation gliedert sich in zwei Hauptteile: PCR und Gelelektrophorese. Der PCR-Teil umfasst eine Definition, Informationen zum Erfinder Kary Mullis, Anwendungsbereiche, benötigte Materialien, Reaktionsschritte und Nachbearbeitung. Der Gelelektrophorese-Teil behandelt allgemeine Informationen, Aufbau, Ablauf und Verwendung. Abschließend werden ein Fazit gezogen und Quellen angegeben.

Highlight: Die strukturierte Gliederung ermöglicht einen umfassenden Überblick über beide Techniken.

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PCR
1. Was ist PCR?
2. Kary Mullis
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Verwendung der Gelelektrophorese

Die Gelelektrophorese findet vielfältige Anwendung, insbesondere in der Forensik:

  • Zur Identifizierung von Tätern, Opfern oder Eltern (genetischer Fingerabdruck)
  • Der genetische Fingerabdruck basiert auf Tandemwiederholungen in der DNA
  • Tandemwiederholungen sind Wiederholungen von einem oder mehreren Nukleotiden
  • Diese befinden sich in sogenannten VNTR-Regionen (nicht-codierende Bereiche)
  • VNTR-Regionen werden durch PCR vervielfältigt und können dann als Referenz dienen

Vocabulary: VNTR steht für "Variable Number Tandem Repeat" und bezeichnet sich wiederholende DNA-Sequenzen.

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PCR und Gelelektrophorese

Die Präsentation behandelt zwei zentrale Techniken der Molekularbiologie: die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) und die Gelelektrophorese. Diese Methoden sind von grundlegender Bedeutung für die moderne Genetik und finden vielfältige Anwendungen in Wissenschaft und Praxis.

Highlight: Die PCR und Gelelektrophorese sind Schlüsseltechniken in der Molekularbiologie mit breitem Anwendungsspektrum.

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Was ist PCR?

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist ein Verfahren zur gezielten Vervielfältigung (Amplifikation) von DNA. Sie ähnelt der natürlichen DNA-Replikation im Körper und nutzt das Enzym DNA-Polymerase. Die PCR läuft in Zyklen ab, wobei jeder Zyklus aus drei gleichen Schritten besteht. Typischerweise werden etwa 20 Zyklen durchgeführt.

Vocabulary: Amplifikation bezeichnet in der Molekularbiologie die Vervielfältigung von DNA-Sequenzen.

Example: Die PCR findet unter anderem Anwendung bei COVID-19-Tests.

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3. Amplifikation

Der dritte Schritt der PCR ist die Amplifikation, auch als Elongation PCR bekannt:

  • Die Temperatur wird auf ca. 70°C erhöht.
  • Dies ist die optimale Arbeitstemperatur für die DNA-Polymerase.
  • Das Enzym verknüpft die freien Nukleotide miteinander und bildet so einen neuen DNA-Strang.

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Der Aufbau einer Gelelektrophorese-Apparatur umfasst folgende Komponenten:

  1. Eine Gelmatrix (meist aus Agarose)
  2. Eine Stromquelle
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Die Gelmatrix wird elektrisch aufgeladen, wobei eine Seite als Kathode und die andere als Anode fungiert.

Vocabulary: Die Gelmatrix ist die Substanz, durch die die zu trennenden Moleküle wandern.

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  • Verschiedene Fragmente unterschiedlicher Länge entstanden sind.
  • Oft nur ein bestimmter Abschnitt für weitere Analysen erforderlich ist.

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Quellen

Die Präsentation basiert auf verschiedenen Quellen, darunter:

  • Biologiebücher
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  • Die hohe Temperatur führt zur Trennung der Wasserstoffbrückenbindungen in der DNA.
  • Aus dem DNA-Doppelstrang entstehen zwei Einzelstränge.
  • Diese Einzelstränge dienen als Vorlage für die Vervielfältigung.

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Verwendung der Gelelektrophorese

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  • Der genetische Fingerabdruck basiert auf Tandemwiederholungen in der DNA
  • Tandemwiederholungen sind Wiederholungen von einem oder mehreren Nukleotiden
  • Diese befinden sich in sogenannten VNTR-Regionen (nicht-codierende Bereiche)
  • VNTR-Regionen werden durch PCR vervielfältigt und können dann als Referenz dienen

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