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Polymerase-Kettenreaktion:

 

Das PCR-Verfahren dient zur Vervielfältigung bestimmter Bereiche genomischer DNA, wodurch der Nachweis und die Klonierung kleinster Mengen spezifischer DNA-Sequenzen gelingt. Theoretisch genügt für dieses Vorhaben eine einzelne Kopie der zu vervielfältigenden DNA-Sequenz. Das Prinzip der PCR ist die enzymatische Vermehrung eines DNA-Abschnittes zwischen 2 Oligonucleotid-Primern, die gegenläufig an komplementäre DNA-Stränge gebunden sind. Voraussetzung für den Einsatz von PCR-Methoden ist also eine Information über die Nukleotid-Sequenzen beider Seiten des DNA-Abschnittes und die Verfügbarkeit von geeigneten Oligonukleotiden. Die Oligonukleotid-Primer werden im Überschuß unter Hybridisierungsbedingungen (etwa bei 70°C) zu einer DNA-Präparation gegeben. Die DNA-Polymerase heftet Nukleotide an die 3´-OH-Primer-Enden und synthetisiert komplementäre DNA-Sequenzen. Die entstandenen DNA-Synthese-Produkte werden bei 94°C denaturiert. Dann folgt eine neue Runde mit der Hybridisierung von Oligonukleotid-Primern und DNA-Strang-Synthesen. Die Zyklen werden 20 – 50 mal wiederholt. Um zu verhindern, daß die DNA-Polymerase, welche aus Bakterien isoliert wird, bei hohen Temperaturen denaturiert und somit bei jedem Zyklus durch Zugabe ersetzt werden muß, nutzt man heute die thermostabile DNA-Polymerase aus Bakterien, die normalerweise in heißen Quellen vorkommen. Ein Typ dieser DNA-Polymerasen ist die Taq-Polymerase von Thermus aquaticus. Der Einsatz thermostabiler DNA-Polymerasen ermöglichte die Automatisierung der PCR-Methode.

Neben der DNA-Probe und der geeigneten Polymerase werden der Kavität für die Reaktion zudem freie Nukleotide, Puffer und MgCl2 (als Co-Faktor für die Polymerase) zugegeben. Um das Verdampfen der sehr geringen Flüssigkeitsmenge zu verhindern, werden die Ansätze jeweils mit einigen Tropfen Paraffinöl bedeckt.