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Die PCR - eine revolutionäre Methode der Molekularbiologie Der Text sagt aus dass eine Vervielfachung der Gesamt-DNA eines Organismus nicht möglich ist. Möglich ist allerdings die Vermehrung eines kleinen DNA-Stückes von etwa 6000 Basenpaarungen Länge. Dies ist mit der Methode der Polymerasekettenreaktion (PCR) möglich. Für diesen Vorgang sind nur winzigste Spuren des Ausgangsmaterials notwendig. Die sogenannte PCR-Methode nutzt bestimmte Mechanismen der DNA-Replikaktion, was bedeutet dass eine Einzelstrang-DNA als Vorlage für die Synthese vorliegt. Den Startpunkt der DNA-Synthese kann man durch die Wahl des erforderlichen Primer bestimmen.
Allerdings müssen für diesen Vorgang bestimmte Sequenzen der DNA vorliegen, welche vervielfacht werden soll. Man kann auch eine Neusynthese der DNA an beiden Strängen der Doppelhelix starten. Dazu verwendet man zwei verschiedene Primersequenzen. Bei der in der PCR eingesetzten DNA-Polymerase handelt es sich um ein Enzym aus dem Bakterium Thermus aquaticus, welches in heißen Quellen lebt. Diese Bakterien sind sehr Hitzebeständig was den Vorteil hat, dass sie nur ein einziges mal zum PCR-Ansatz zugefügt werden müssen. Denn durch nachfolgende Erwärmungen wird das Bakterium nicht zerstört.
Die Komponenten eines PCR-Ansatzes sind: die zu vervielfältigende DNA, die vier DNA-Nucleotiden, der Primer und die Taq-Polymerase. (die eigentliche PCR besteht aus Zyklen sich wiederholender Schritte: Der Ansatz wird auf 94 Grad erwärmt, wobei sich die DNA-Stränge der Doppelhelix trennen. Direkt im Anschluss daran wird der Ansatz auf ca. 65 Grad abgekühlt. Dadurch wird die Rückbildung der Doppelhelix verhindert. An die beiden Einzelstränge der DNA lagern sich nun Primer und die Taq-polymerase an.
Nun wird der Ansatz auf Optimaltemperatur erwärmt.(72 Grad) Dieser Vorgang dauert etwa 5 Minuten. In dieser Zeit erfolgt die DNA-Synthese. Nach diesem Vorgang wird die Temperatur wieder auf 94 Grad erhöht, was zur Folge hat dass sich die Doppelhelix Abschnitte trennen. Diesmal muss nur der neu synthetisierte DNA-Strang von der Matrize gelöst werden und nicht die gesamte Ausgangs-DNA. Deshalb reichen für diesen Vorgang auch 30 Sekunden aus.
Durch Temperaturänderung wiederholen sich die Schritte Primerbildung und DNA-Neusynthese. Meist lässt man den Vorgang 30- bis 60 mal ablaufen. Die PCR-Geräte sind heute soweit automatisiert dass sich über Nacht aus winzigen DNA-Spuren soviel Material gewinnen lässt dass man mit ihnen weitere Untersuchungen anstellen kann. Die PCR-Methode wurde Mitte der 80 Jahre entwickelt und es spielt keine Rolle wie alt die DNA-Reste sind. Auch in der Medizin sind durch die PCR-Methode Fortschritte in der Diagnose möglich.
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