Hilfe-Hinweis D: Die PCR (Rätsel 3)

Aufgaben 1-8

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR, polymerase chain reaction) ist eine enzymatische Technik, die zur schnellen Herstellung von DNA-Kopien eines gewünschten DNA-Abschnitts dient. Der Mechanismus der Polymerase-Kettenreaktion ähnelt der natürlichen DNA-Verdopplung (Replikation). Jeder Reaktionsablauf (Zyklus) beinhaltet dabei immer drei Reaktionsschritte, die in einem geeigneten Puffer stattfinden. Nach jedem Zyklus sind damit doppelt so viele DNA-Moleküle vorhanden wie im vorhergehenden Zyklus.

• Bei der Denaturierung bei ca. 92–96 °C werden die DNA-Doppelstränge aufgeschmolzen.
• Bei der Primerhybridisierung lagern sich bei etwa 50–60 °C Primer an. Dies sind kurze, künstlich hergestellte Startersequenzen bestehend aus 15–30 DNA-Basen, die sich passend (komplementär) an die Enden (3‘) der zu vervielfältigenden DNA-Sequenz anlagern können. Da bei jeder PCR-Reaktion zwei unterschiedliche Primer hinzugegeben werden, können Anfang und Ende der gewünschten Sequenz genau festgelegt werden. 
• Bei der Amplifikation werden mit Hilfe eines Polymerase-Enzyms (hitzestabiles Enzym, z.B. aus einer Tiefseequalle) am 3‘-Ende der Primer die passenden Nukleotidbausteine angelagert und verknüpft (70–75 °C). So wird eine zum Vorlagestrang komplementäre DNA-Sequenz gebildet. 

Weitere Enzyme sind somit, anders als bei der natürlichen Replikation, nicht notwendig.