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PCR eine revolutionäre Methode der Molekularbiologie
Der Text besagt, dass eine Vermehrung der gesamten DNA eines Organismus nicht möglich ist. Es ist jedoch möglich, ein kleines Stück DNA von etwa 6000 Basenpaaren Länge zu amplifizieren.
Dies ist mit der Polymerase-Kettenreaktion (PCR) möglich.
Dabei werden nur kleinste Spuren des Ausgangsmaterials benötigt. Die so genannte PCR-Methode nutzt bestimmte Mechanismen der DNA-Replikation (In der Molekularbiologie ist die DNA-Replikation der biologische Prozess der Herstellung von zwei identischen DNA-Repliken aus einem Original-DNA-Molekül), d.h. eine Einzelstrang-DNA steht als Vorlage für die Synthese zur Verfügung.
Der Startpunkt der DNA-Synthese kann durch Auswahl des gewünschten Primers bestimmt werden. Für diesen Prozess müssen jedoch bestimmte DNA-Sequenzen zur Verfügung stehen, die vermehrt werden sollen.
Eine neue Synthese der DNA kann auch auf beiden Strängen der Doppelhelix gestartet werden (in der Molekularbiologie bezieht sich der Begriff Doppelhelix auf die Struktur, die aus doppelsträngigen Molekülen von Nukleinsäuren wie der DNA besteht). Hierfür werden zwei verschiedene Primermünzen verwendet.
Die DNA-Polymerase (In der Molekularbiologie sind DNA-Polymerasen Enzyme , die DNA-Moleküle aus Desoxyribonukleotiden synthetisieren, die Bausteine der DNA) in der PCR ist ein Enzym (Enzyme sind makromolekulare biologi
sche Katalysatoren) aus dem Bakterium Thermus aquaticus (Thermus aquaticus ist eine Bakterienart, die hohe Temperaturen verträgt, eines von mehreren thermophilen Bakterien , die zur Gruppe Deinococcus-Thermus gehören), das in heißen Schalen lebt. Diese Bakterien sind sehr hitzebeständig, was den Vorteil hat, dass sie dem PCR-Batch nur einmal zugesetzt werden müssen.
Denn das Bakterium (Bakterien stellen eine große Domäne prokaryontischer Mikroorganismen dar) wird durch die anschließende Erhitzung nicht zerstört. Die Komponenten eines PCR-Ansatzes sind: die zu amplifizierende DNA, die vier DNA-Nukleotide, der Primer und die Taq-Polymerase. (die eigentliche PCR (Polymerase-Kettenreaktion ist eine Technik, die in der Molekularbiologie verwendet wird, um eine einzelne Kopie oder einige Kopien eines DNA-Segments über mehrere Größenordnungen hinweg zu amplifizieren, wobei Tausende bis Millionen von Kopien einer bestimmten DNA-Sequenz erzeugt werden) besteht aus Zyklen von sich wiederholenden Schritten: Die Charge wird auf 94 Grad erhitzt, wobei sich die DNA-Stränge der Doppelhelix trennen. Unmittelbar danach wird das Gemisch auf ca. 65 Grad abgekühlt. Dadurch wird ein Zurückweichen der Doppelhelix verhindert. Primer und Taq-Polymerase (Taq-Polymerase ist eine thermostabile DNA-Polymerase, benannt nach dem thermophilen Bakterium Thermus aquaticus, aus dem sie ursprünglich von Chien et al. isoliert wurde) sind nun an die beiden einzelnen DNA-Stränge gebunden. Nun wird das Gemisch auf die optimale Temperatur erwärmt.(72 Grad) Dieser Vorgang dauert etwa 5 Minuten. In dieser Zeit findet die DNA-Synthese statt. Nach diesem Vorgang wird die Temperatur wieder auf 94 Grad angehoben, wodurch sich die Doppelwendelabschnitte trennen. Diesmal muss nur der neu synthetisierte DNA-Strang von der Matrix gelöst werden und nicht die gesamte Original-DNA (Desoxyribonukleinsäure ist ein Molekül, das die genetischen Anweisungen für Wachstum, Entwicklung, Funktion und Vermehrung aller bekannten lebenden Organismen und vieler Viren trägt). Daher reichen 30 Sekunden für diesen Vorgang aus. Durch Änderung der Temperatur werden die Schritte der Primerbildung und der DNA-Resynthese wiederholt. In der Regel wird der Prozess 30 bis 60 Mal ausgeführt. Die PCR-Geräte sind so weit automatisiert, dass aus winzigen DNA-Spuren über Nacht so viel Material gewonnen werden kann, dass weitere Untersuchungen mit ihnen durchgeführt werden können. Die PCR-Methode wurde Mitte der 80 Jahre entwickelt und es spielt keine Rolle, wie alt die DNA-Reste sind. Auch in der Medizin ist der diagnostische Fortschritt mit der PCR-Methode möglich.