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Polymerase Chain Reaction

by Georgina Cornwall, PhD

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    00:00 Lassen Sie uns nun besprechen, wie wir DNA-Fragmente einfacher vervielfachen können. Wie ich bereits sagte, konnte DNA früher nur durch bakterielles Klonen vervielfältigt werden. Obwohl sich Bakterien relativ schnell teilen, kann es sehr lange dauern, auf diese Weise viele DNA-Kopien zu erhalten. PCR-Maschinen beschleunigen die Synthese vieler DNA-Kopien. Es können eine unendliche Anzahl an Kopien erzeugt werden. Mit PCR-Maschine vervielfältigen wir DNA in vitro, also in einem Reagenzglas. Wir erhitzen die DNA, an der wir interessiert sind.

    00:51 So funktioniert der Prozess. Wir erhitzen und trennen dadurch die DNA und induzieren anschließend eine Replikation der DNA. Dafür senken wir die Temperatur, Primer lagern sich an und die DNA wird repliziert.

    01:04 Dann können wir die DNA erneut abkühlen und erhitzen. Das Erhitzen ist notwendig, um die beiden DNA-Stränge zu trennen. Es ist schwierig, den Reißverschluss aus Wasserstoffbrückenbindungen mittig zu trennen.

    01:18 So erhalten wir zwei DNA-Stränge, an denen die Replikation stattfinden kann.

    01:27 Dafür müssen wir irgendwie Primer anheften. Bei Hitze können die Primer nicht binden, deshalb senken wir die Temperatur.

    01:34 Geben wir Primer in das Reagenzglas, binden sie an die DNA.

    01:40 Nun wird eine DNA-Polymerase hinzugefügt. Die DNA-Polymerase arbeitet bei einer bestimmten Temperatur.

    01:49 Wenn wir im nächsten Zyklus wieder erhitzen, könnte die Polymerase allerdings zerstört werden. Der Prozess verläuft zyklisch, es wird polymerisiert und dann wieder erhitzt. Daraufhin trennen sich die DNA-Stränge erneut.

    02:00 Wir benötigen demnach eine hitzebeständige DNA-Polymerase. Es wurde die DNA-Polymerase von Bakterien aus heißen Quellen im Yellowstone National Park gefunden.

    02:14 Diese heißen thermus aquaticus Bakterien. Deshalb nennen wir die Polymerase Taq-Polymerase. Die Taq-Polymerase polymerisiert und fügt Nukleotide bei viel höheren Temperaturen an die DNA-Sequenz, als normale Polymerasen.

    02:28 Dadurch kann die DNA-Polymerisation trotz der Erhitzungs- und Kühlungszyklen stattfinden.

    02:34 Die DNA-Polymerase kann während der Erhitzung erhalten werden. Im Wesentlichen spalten wir also DNA, replizieren sie, sodass sie vervollständigt wird. Dann wird sie wieder geteilt und repliziert. Bei jedem Zyklus in der PCR-Maschine wird die DNA-Menge verdoppelt. Somit können unendlich viele DNA-Molekülen entstehen.

    02:55 Das ist wirklich cool. Eine sehr kleine Menge DNA, beispielsweise von einem Tatort, kann unendlich oft vervielfältigt werden, sodass wir DNA-Fingerabdrücke erstellen können.

    03:07 Auch die Fingerabdrücke können wir vermehren. Früher konnten mit einem kleinen DNA-Fragment nicht viele Tests durchgeführt werden. Man hatte einen Versuch und eine Wiederholung des Tests war nicht möglich, weil keine DNA mehr übrig war. Die PCR hat großen Einfluss auf viele Bereiche, insbesondere auf die Erstellung von DNA-Fingerabdrücken, aber auch auf die DNA-Analyse embryonaler Zellen, für die Bestimmung von genetischen Krankheitsprädispositionen.

    03:39 Die DNA kann aus einer Zelle entnommen und vervielfältigt werden.

    03:46 Wir müssen keine große Gewebeprobe entnehmen, um festzustellen, ob die DNA bestimmte Marker enthält, die mit Krebserkrankungen und Ähnlichem assoziiert sind. Die PCR ist eine bahnbrechende neue Methode für die Genomforschung.

    04:00 In dieser Lektion haben wir uns mit vielen Grundlagen der Biotechnologie befasst. Zum Einen sollten Sie in der Lage sein, die Funktionsweise von Restriktionsenzymen bei der Synthese rekombinanter DNA zu erklären.

    04:19 Zudem sollten Sie die Bedeutung der Gelelektrophorese in der Biotechnologie erläutern können.

    04:24 Darüber werden wir bald noch mehr erfahren. Sie sollten auch die Rolle von Vektoren beim molekularen Klonen erklären können und außerdem den Prozess der PCR und die Art und Weise, wie dieser den Zugang zu Methoden der Biotechnologie verbessert hat, beschreiben können. Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.

    04:45 Es war ein Vergnügen. Wir sehen uns bei der nächsten Vorlesung.


    About the Lecture

    The lecture Polymerase Chain Reaction by Georgina Cornwall, PhD is from the course Biotechnology.


    Included Quiz Questions

    1. Synthesis
    2. Renaturation
    3. Denaturation
    4. Annealing of primers
    5. Reverse transcription
    1. Exonuclease
    2. DNA template
    3. Taq DNA polymerase
    4. Primers
    5. dNTPs
    1. Amplification of DNA
    2. Amplification of RNA
    3. Amplification of protein molecules
    4. Synthesis of lipid bilayers
    5. Synthesis of an artificial 30s ribosomal subunit

    Author of lecture Polymerase Chain Reaction

     Georgina Cornwall, PhD

    Georgina Cornwall, PhD


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