PCR und gewünschte Produktmoleküle?
Stehe hier vor einer Biologieaufgabe und komme einfach nicht auf das Ergebnis:
Mit einer Polymerasekettenreaktion (PCR) soll ein doppelsträngiger DNA-Abschnitt vervielfältigt werden.
Wie viele der gewünschten Produktmoleküle (d. h. DNA-Doppelstränge, die von den beiden eingesetzten Primersequenzen begrenzt werden) sind nach dem ersten PCR-Zyklus maximal entstanden, wenn zu Beginn zwei doppelsträngige DNA Ausgangsmoleküle vorlagen?
A. 0
B. 1
C. 2
D. 4
E. 8
Mein Gedankengang, bzw. wie ich die PCR verstanden habe:
Ein Zyklus besteht aus 3 Schritten:
- Die Denaturierung. Ein DNA-Doppelstrang wird durch Hitze (etwa 90 Grad) aufgebrochen. Wir erhalten zwei DNA-Stränge.
- Die Primerhybridisierung. Jetzt kühlen wir die ganze Suppe auf ca. 60 Grad, damit an den Enden der zwei DNA-Stränge die Primer ansetzen können.
- Die Polymerisation. Wir erhöhen wieder die Temperatur, damit der Primer (?) die restlichen ungepaarten DNA-Bausteine auffüllen kann. Ist dies geschehen, haben wir wieder einen vollständigen DNA-Doppelstrang.
Und jetzt geht es wieder mit Schritt 1 weiter, nur eben mit 2 DNA-Doppelsträngen anstatt einem (expon. Wachstum)
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In der Aufgabe sind bereits 2 Doppelstränge zu Beginn gegeben, also hätten wir nach einem Zyklus 4 DNA-Doppelstränge (Antwort D).
Nur ist D. falsch, anscheinend haben wir nach einem Zyklus 0 gewünschte Produktmoleküle. Warum sind denn unsere Produkte nach einem Zyklus nicht erwünscht? Wir haben doch Doppelstränge begrenzt durch die Primer?
Nach weiterer Recherche weiß ich, dass in der Praxis 20-30 Zyklen üblich bzw. nötig sind, aber in der Aufgabe wurde doch ganz speziell nach dem Produkt nach einem Zyklus gefragt.
1 Antwort
Das Reaktionsprodukt hat im Gegensatz zum Ausgangsmolekül eine genau definierte Länge, die durch die Primer bestimmt wird. Das Produkt, also ein Doppelstrang definierter Länge, liegt darum erst nach dem dritten Replikationszyklus überhaupt vor.
Nach dem ersten Zyklus gibt es hingegen Doppelstränge aus einem Einzelstrang des Ausgangsmoleküls und einem neu synthetisierten Einzelstrang, der aber nur an einem Ende von einem Primer begrenzt wird. Im zweiten Zyklus werden auf dieser Grundlage Einzelstränge synthetisiert, die an beiden Enden von den Primern begrenzt werden und darum die richtige Länge haben. Doppelstränge der richtigen Länge erhält man aber erst nach dem dritten Zyklus. Deren Anzahl erhöht sich dann in den späteren Zyklen exponentiell.
Wir erhöhen wieder die Temperatur, damit der Primer (?) die restlichen ungepaarten DNA-Bausteine auffüllen kann.
Das macht die Polymerase, die Primer dienen für sie lediglich als Ansatzpunkt.