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Für gentechnische Ansätze oder für DNA-Vergleiche von Lebewesen stehen oft nur Spuren von zellulärem Material zur Verfügung, darum sind diese Möglichkeiten erst interessant geworden, als die DNA isoliert und künstlich in ausreichenden Mengen vervielfältigt werden konnte. Mit der Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) wurde eine Methode entwickelt, mit der man DNA-Fragmente aus winzigen Spuren des Ausgangsmaterials beliebig oft und in kurzer Zeit vervielfältigen kann. Dabei wird, ähnlich wie bei der DNA-Replikation (DNA-Verdoppelung), in den Zellen vor ihrer Teilung ein DNA-Einzelstrang durch ein besonderes Enzym (DNA-Polymerase) zum Doppelstrang ergänzt. Der neu entstandene Doppelstrang wird nun durch Hitze denaturiert (in Einzelstränge zerlegt) und die beiden Einzelstränge werden an den Enden komplementär mit einem synthetisierten Primer als Startpunkt für die DNA-Polymerase versehen. Die so vorbereiteten Einzelstränge werden dann durch Taq-Polymerase (hitzebeständiges Enzym) jeweils wieder zum Doppelstrang ergänzt. Dieser Zyklus wird 30 bis 60 mal wiederholt.
Es kommt zu einer exponentiellen Vermehrung der Ausgangs-DNA und in wenigen Umläufen wird das Material vielfach identisch kopiert.
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