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Einführung in die PCR

Das Prinzip der PCR

Eine Polymerase-Kettenreaktion (PCR) benutzt bestimmte Enzyme, um genetisches Material wie DNA1) ausgehend von zwei kurzen, einzelsträngigen Startmolekülen immer wieder identisch zu kopieren. Die beiden kleinen Startmoleküle, auch Primer genannt, werden genau so gewählt, dass sie den gewünschten Bereich auf der DNA zu beiden Seiten hin begrenzen. In jedem Vermehrungsschritt verdoppeln die Enzyme nun das Stück DNA zwischen den beiden Primern. Das klingt zunächst nach nicht viel, führt aber schon nach wenigen Zyklen zu einer enormen Vervielfältigung der DNA-Moleküle, ähnlich wie in der Legende vom Weizenkorn.

Die folgende Animation zeigt stark vereinfacht den Ablauf einer PCR (klicken Sie auf die Bildfläche von (Abb. 1) , um die Animation in einem separaten Fenster zu starten).

Abb.1
Das Prinzip der PCR

Die Polymerase-Kettenreaktion beginnt mit einem DNA-Molekül (Ausgangsmaterial oder Template) - hier als blauer und roter Balken dargestellt. Die beiden DNA-Stränge werden im ersten Schritt durch Erhitzen getrennt. Zwei kurze einzelsträngige Oligonucleotide (Primer, in grau), die zu diesen beiden DNA-Molekülen komplementär sind, binden an die einzelsträngige DNA und werden enzymatisch verlängert.

Die jeweils ersten Verlängerungsprodukte (grüne Balken) der Template-DNA sind noch etwas länger als die späteren Endprodukte, fallen aber nach einigen PCR-Zyklen mengenmäßig nicht mehr ins Gewicht.

Aus einem doppelsträngigen DNA-Molekül werden nach n Zyklen im Idealfall 2 (n-1) Endprodukte (grüne Schlangenlinien).

Die Legende vom Weizenkorn

1)DNA: Desoxyribonucleinsäure
2)Quelle: Abu al-Hasan Ali ibn al-Husayn al-Mas'udi, Die goldenen Wiesen und Edelsteingruben. ca. 900 n.u.Z., Ägypten, zitiert in: Kastner, H. (2011): Das Schach-Sammelsurium. humboldt ,
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