Hans-Joachim Müller, Daniel Ruben Prange - PCR
Polymerase - Kettenreaktion
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ASIN/ISBN: B01AWPHDOS |
Nicht wenige unter uns haben eines ihrer Anwendungsgebiete während der letzten Pandemie sozusagen schleimhautnah erlebt, der Polymerase - Kettenreaktion nämlich, als qualifizierte Testmethode bei Virusinfektionen.
Ziel dieses Buches ist, die Standard- und Spezialanwendungen der PCR praxisnah und verständlich zu erklären. Diese auf den ersten Blick unscheinbare Methode hat nämlich so einiges revolutioniert in der Biochemie, der Seuchenbekämpfung und vor allem in der Kriminalistik. Dank der PCR genügen heute schon winzigste Spuren von DNA, um biologisch und forensisch evidente Nachweise zu erbringen.
Zunächst aber gilt es im ersten Teil, einige grundsätzliche Aussagen zu machen:
Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine Labormethode, um gewünschte DNA - Sequenzen zu replizieren und zu vervielfältigen.
Es gibt bei dieser Methode Varianten und Abwandlungen. Die PCR ist der Goldstandard unter den Virustests, mit einer Abstrichprobe aus den Schleimhäuten kann zuverlässig die Vorhandenheit viraler Erreger nachgewiesen werden.
Wie läuft die PCR ab?
Die Polymerase ist ein Enzym, also ein Stoff, der eine Reaktion herbeiführen oder stoppen kann, ohne sich selbst dabei chemisch zu verändern.
Polymerasen lesen die DNA immer nur von der 3' nach der 5' - Richtung des Mutterstranges. Das führt dazu, daß die Polymerase auf dem Leitstrang kontinuierlich in Richtung der Replikationsgabel läuft. Das ist die Stelle, wo der Strang sich teilt.
Die doppelsträngige DNA wird dabei zunächst auf 94°C erhitzt, um sie in zwei Stränge zu trennen.
Danach wird die T abgesenkt, um die optimale T für die Primer zu erreichen, die die Reaktion starten und sich an die Einzelstränge binden.
In einem sog. Thermocycler wird die DNA mit freien Nukleotiden, den Polymerasemolekülen und Primermolekülen zusammengebracht. Der Thermocycler ermöglicht einen automatischen Ablauf der PCR, es sind mehrere Cyclen nötig, um genügend DNA zu vervielfältigen.
Bereits ein Doppelstrang genügt, um das Verfahren anzuwenden.
Pro Cyclus steigt die Zahl der DNA - Doppelstränge dann exponentiell an ( 1-2-4-8-16 usw.) , sodas nach 30-50 Zyklen genügend Erbgut zur Verfügung steht.
Es werden bei PCR jedoch keine kompletten DNA-Doppelstränge vervielfältigt, sondern nur festgelegte Teilabschnitte, die durch künstlich synthetisierte Primer initiiert werden.
1. Denaturierung:
Die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den komplementären Basen lösen sich auf bei 90°Grad, die Stränge trennen sich auf.
2. Hybridisierung:
Die Primer lagern sich bei etwa 60° an die Einzelstränge bei den komplementären Gegenstücken an, also Adenin mit Thymin, Guanin mit Cytosin, usw.
3. Polymerisation:
Die T wird wieder auf 70° erhöht.
Die Polymerasen beginnen nun mit der Anlagerung von komplementären Basen. (Elongation)
Am Ende sind aus zwei DNA-Strängen zwei DNA - Doppelstränge geworden.
Nun findet die Wiederholung dieser Schritte statt.
Die DNA- Polymerase besteht aus taq-Polymerase des thermophilen Bakteriums thermus aquaticus ,dieses lebt in heißen Quellen, ist also an hohe Temperaturen durchaus gewöhnt.
Die Primer bestehen aus mehreren Nukleotiden, die eine reaktive Gruppe bilden.
Fazit:
Dies ist ein Buch für naturwissenschaftlich Interessierte, die es meistens ganz genau wissen wollen. Polymerase- Chain- Reaction? Gut, aber wie funktioniert das denn?
Das Thema ist hochaktuell, denn die PCR wird sich in Zukunft sicher vermehrt in unser aller Leben einmischen. Sie ist geschaffen für das molekularbiologische und diagnostische Multitasking.
In der Forensik hat die PCR die Möglichkeit geschaffen, zum Teil jahrzehntealte "Cold Cases" noch aufzuklären, da durch sie schon allerkleinste Spuren von DNA zu Analyseergebnissen führen können. Da die Forensik zu meinen Steckenpferden gehört, mußte ich das Buch einfach lesen und kann es nur weiterempfehlen.
Auch für den Amateur ist die Biotechnologie verständlich erklärt, ein Basiswissen der Biologie und Genetik vorausgesetzt.
