Polymerase Chain Reaction (PCR)

Abb. zur PCR

Oben links ist der Abschnitt in der DNA, der amplifiziert werden soll, weiß dargestellt. Links und rechts von der zu amplifizierenden Sequenz, muss man kurze Sequenzen kennen, damit man für sie primer herstellen kann. Primer werden benötigt, damit die DNA.-Polymerase überhaupt anfängt zu arbeiten. Der Doppelstrang wird nun erhitzt, wodurch er sich in zwei Einzelstränge spaltet (in der Abb. nicht dargestellt). Nun werden die Primer im Überschuss zugegeben und die Temperatur wieder gesenkt. Dadurch werden die Stränge nun verdoppelt. Es liegen also zwei Stränge vor, die die gewünschte Sequenz enthalten.
Ist die Synthese abgelaufen, wird die Temperatur in einer 2. Runde wieder erhöht, die Stränge getrennt, primer wird zugegeben, die Temperatur wieder gesenkt, wodurch nun beide Stränge verdoppelt werden. D.h. nach der 2. Runde liegen nun 4 Stränge vor.
Das Ganze wird nun über 20 Runden fortgesetzt, so dass 2²⁰ Stränge entstehen, was mehr als 1 Milion sind.
(Verändert nach Alberts, Molekularbiologie der Zelle).

Erläuterung:
Die Polymerase chain reaction (PCR), ist eine allgemeine Methode zur Erzeugung vieler Kopien eines spezifischen DNA Fragmentes. Durch die PCR wird sehr rasch ein einzelnes DNA-Molekül millionenfach amplifiziert, d.h. vermehrt.
So kann eine winzige Menge aus einem Haar, z.B. von einem Straftäter, in genügender Menge produziert werden, um ein forensisches Verfahren durchzuführen.
Oben ist die DNA-Region, für die man sich interessiert, weiß gefärbt. Man muss Sequenzen links und rechts von der in Frage stehenden Sequenz kennen, sonst kann man das Verfahren nicht durchführen. Für diese Regionen werden künstlich Primer hergestellt (rot gefärbt, s. Pfeil). Die DNA wird denaturiert (nicht gezeichnet, Erhitzung auf 90⁰), mit den Primern hybridisiert (durch Abkühlung auf 65⁰) und dann mit Hilfe von Polymerase zum Doppelstrang aufgebaut.
In der zweiten Runde wird das Ganze dann wieder erhitzt, um die neu entstandenen DNA-Stränge zu denaturieren, neue Primer anzusetzen und dann wieder zum Doppelstrang zu ergänzen.
Dieses Verfahren wird nun so lange wiederholt bis genügend Kopien vorliegen.

Adresse: Helmut Hupfeld, Katzenberg 11, 27283 Verden, Mario.Hupfeld@uni-konstanz.de