Kurz gesagt ist die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) eine Labortechnik, mit der Millionen Kopien eines bestimmten DNA-Segments erstellt werden. Wissenschaftler müssen oft DNA untersuchen, aber biologische Proben (wie ein Blutstropfen oder ein Wangenabstrich) enthalten normalerweise eine sehr kleine Menge genetisches Material – zu wenig, um es direkt zu sehen oder zu analysieren. Die PCR löst dieses „Nadel im Heuhaufen“-Problem, indem sie die DNA amplifiziert, bis eine ausreichend große Menge vorhanden ist, mit der man arbeiten kann.
Wie PCR funktioniert: Der Drei-Schritte-Zyklus
Für die PCR sind keine komplexen Maschinen zum „Ausschneiden und Einfügen“ von DNA erforderlich. Stattdessen nutzt es Temperaturänderungen, um die Reaktion zu steuern. Der Vorgang findet in einem Thermocycler statt und wiederholt sich etwa 25 bis 40 Mal.
- Denaturierung (das „Unzip“)
Die Reaktionsmischung wird auf etwa 95°C erhitzt. Bei dieser hohen Temperatur brechen die Wasserstoffbrückenbindungen, die die beiden Stränge der DNA-Doppelhelix zusammenhalten, wodurch sich die DNA in zwei Einzelstränge trennt.
- Glühen (die „Prime“)
Die Temperatur wird auf 50°C bis 65°C abgesenkt. Dadurch können kurze Stücke speziell angefertigter DNA, sogenannte Primer, an die spezifischen Zielsequenzen auf der einzelsträngigen DNA binden (anlagern). Diese Primer fungieren als „Lesezeichen“ und teilen dem Enzym genau mit, wo es mit dem Kopieren beginnen soll.
- Erweiterung (Der „Build“)
Die Temperatur wird auf etwa 72°C erhöht. Ein Enzym namens Taq-Polymerase (eine hitzestabile DNA-Polymerase) greift nach den Primern und beginnt, dem Strang Nukleotide hinzuzufügen. Es baut einen neuen komplementären DNA-Strang auf und verdoppelt so effektiv die Menge der Ziel-DNA.
