Home

Biologie

Molekularbiologie

Ablauf PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion)

Ablauf PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion)

Erklärvideos

Zusammenfassung

Übungen

Lektion auswählen

Lebewesen und ihre Lebensräume

Biodiversität

Verschiedene Wirbellose und ihre Lebensweisen

Pflanzen

Aufbau von Pflanzen und Blüten

Fortpflanzung von Pflanzen am Beispiel Kirsche

Die Zelle

Zellbiologie

Die eukaryotische Zelle - Tierzelle & Pflanzenzelle

Die prokaryotische Zelle - Aufbau & Vermehrung

Systemebenen: Von der Zelle zum Lebewesen

Vom Einzeller zum Mehrzeller - tierisch und pflanzlich

Bau- und Inhaltsstoffe der Zelle

Licht- und Elektronenmikroskopie

Zelle

Zellkern, Zellteilung und Zellwachstum

Zellatmung - Nährstoffabbau mithilfe von Sauerstoff

Zelltypen und Zelldifferenzierung

Cytoskelett: Transport in der Zelle

Ablauf von enzymatischen Prozessen

Biomembranen

Aufbau und Funktion von Biomembranen

Stofftransport über Biomembranen - Diffusion & Osmose

Ökologie

Ökosysteme

Ökosystem Wald - Aufbau & Organismen

Ökosystem Boden - Eigenschaften & Lebewesen

Ökosystem Gewässer - Arten & Bewohner

Beziehungen in Ökosystemen

Grundbegriffe der Ökologie - Biotop & Biozönose

Einfluss von Umweltfaktoren auf Tiere und Pflanzen

Nahrungsbeziehungen

Konkurrenz, Koexistenz & Gesellschaft

Entstehung einer ökologische Nische durch Umweltfaktoren

Trophiestufen, Biomasse, Produzenten & Konsumenten

Der Kohlenstoffkreislauf & Kohlenstoffspeicher

Lokale Stoffkreisläufe im Wald

Populationsökologie

Populationsentwicklung und Räuber-Beute-Modelle

Fortpflanzungsstrategien: r- und K-Strategie

Nachhaltigkeit

Klimawandel und Treibhauseffekt

Nachhaltigkeit und ökologischer Fussabdruck

Ressource Wasser und Trinkwasserversorgung

Der menschliche Bewegungsapparat

Bewegungsapparat

Bewegungsapparat - Knochen, Gelenke, Muskeln

Bewegung und Sport - Muskelkater und Muskelfaserriss

Der Stoffwechsel des Menschen

Ernährung und Verdauung

Makro- & Mikronährstoffe in Nahrungsmitteln

Gesunde Ernährung und die Nahrungsmittelpyramide

Verdauungsorgane und -system: Vorgänge und Enzyme

Zähne, Leber und Nieren: Aufbau & Funktion

Körpergewicht, BMI und Essstörungen

Blutkreislauf

Das Herz - Aufbau & Ablauf eines Herzschlags

Bestandteile des Blutes & Aufbau der Blutgefässe

Blutkreislauf - Lungenschleife & Körperschleife

Zusammensetzung und Aufgaben des Blutes

Erkrankungen von Herz und Kreislauf

Atmung

Der Weg der Atemluft

Vorgänge in der Lunge - Gasaustausch & Zellatmung

Rauchen - Schadstoffe & ihre Wirkung

Stoff- und Energieumwandlung

Resorption von Nährstoffen bei der Verdauung

Abbauender Stoffwechsel - Zellatmung & ATP-Synthese

Aufbauender Stoffwechsel: Photosynthese

Neurobiologie

Nervenzellen

Aufbau und Erregungsweiterleitung von Nervenzellen

Vom Reiz zur Reaktion - Vorgänge und Reflexe

Vorgänge in elektrischen und chemischen Synapsen

Aufbau des zentralen und peripheren Nervensystems

Sinnesorgane

Das Auge - Aufbau und Sehsinn

Verarbeitung von Signalen im Gehirn

Sinneszellen und ihre Funktionen

Hormone

Bildung, Wirkungsweise und Funktion von Hormonen

Regulation des Blutzuckerspiegels und Diabetes

Stress - Symptome, Adrenalin und Stressbewältigung

Hormonklassen und ihre Wirkungsmechanismen

Immunbiologie

Krankheitserreger

Bakterien - Aufbau, Ernährung, Vermehrung & Unterscheidung

Viren - Aufbau, Vermehrung, Grippeverlauf

Andere Krankheitserreger: Einzeller, Pilze, Parasiten

Immunsystem

Angeborene Immunantwort: Leukozyten & ihre Funktion

Erworbene Immunantwort: humoral und zellulär

Kommunikation der Lymphocyten bei Immunabwehr

Antikörper

Impfungen: passive & aktive Immunisierung

Unerwünschte Immunantwort: Allergien & Autoimmunkrankheiten

Übertragung & Vermehrung von HIV & AIDS

Die Antigen-Antikörper-Reaktion in der Wissenschaft

Fortpflanzung und Entwicklung

Fortpflanzung

Fortpflanzung von Eukaryoten: ungeschlechtlich & geschlechtlich

Keimzellen & Ablauf der Meiose

Fortpflanzung des Menschen

Die Phasen der Keimesentwicklung

Reproduktionsbiologie

Pränatale Diagnostik: nicht invasive & invasive Verfahren

Meristeme, embryonale & adulte Stammzellen

Assistierte Reproduktion: künstliche Befruchtung

Genetik

Gene

Proteine: Aufbau, Struktur & Aufgaben

DNA: Struktur, Arbeits- & Transportform

Ablauf der Proteinbiosynthese: Transkription & Translation

Genregulation bei Eukaryoten & Prokaryoten

Entwicklung & Erweiterung des Genbegriffs

Genetik

Chromosomen: Struktur, Karyogramm & Karyotyp

Replikation der DNA: Initiation, Elongation & Termination

Zellzyklus und Ablauf der Mitose

Mutationen und genetisch bedingte Krankheiten

DNA: Schäden & Reparaturmechanismen

Vorgänge beim Altern: Schadenstheorie & Telomer-Theorie

Vererbung

Vererbungsregeln & Mendels Experimente

Familienstammbäume erstellen: dominante & rezessive Erbgänge

Blutgruppen bestimmen: AB0- & Rhesussystem

Additive und komplementäre Polygenie

Gentechnik

Rote, weisse & grüne Gentechnik

Pro und Contra der Gentechnik

Gentherapie: Keimbahntherapie, Genom-Editierung & Insulinherstellung

Mikroorganismen und Biotechnologie

Molekularbiologie

Ablauf PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion)

DNA-Sequenzierung: Kettenabbruchverfahren & Gelelektrophorese

Genetischer Fingerabdruck: Täter- & Vaterschaftsnachweis

Evolution

Belege für die Evolution

Entstehung und Altersbestimmung von Fossilien

Evolutionstheorien von Darwin und Lamarck

Synthetische Evolutionstheorie - Variabilität und Genpool

Mechanismen der Evolution

Erdzeitalter und Entwicklung des Lebens

Allopatrische und sympatrische Artbildung und Artenvielfalt

Das Hardy-Weinberg-Modell: Genpool & Genotyp

Belege für die stammesgeschichtliche Verwandtschaft

Molekulare Hinweise auf Verwandtschaft

Die Systematik der Lebewesen - Die fünf Reiche

Evolution und Verhalten

Verhalten und reproduktive Fitness

Fortpflanzungserfolg der Geschlechter

Evolution Mensch

Verwandtschaft des Menschen - Primaten & Menschenaffen

Entwicklung zum Menschen - Gattung Homo

Kulturelle Evolution und archäologische Funde

Verhaltensforschung

Verhaltensforschung

Methoden der Verhaltensforschung

Genetisch bedingtes Verhalten

Erlerntes Verhalten - klassische & operante Konditionierung

Lernen und Selbsterkennung bei Tieren

Lernen und Intelligenz des Menschen

Erklärvideo

Zusammenfassung

Ablauf PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion)

​​Das Wichtigste in Kürze 

Die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) gehört zu den Standardverfahren in biologischen Laboren, um DNA zu vervielfältigen. Die PCR ermöglicht es, mit nur wenig Ausgangs-DNA massenhaft DNA-Kopien herzustellen, um Untersuchungen am jeweiligen genetischen Material zu unternehmen. Die PCR wird in Verfahren zur Aufklärung von Verbrechen (genetischer Fingerabdruck), Diagnose von Erbkrankheiten, Virusinfektionen und Erforschung von Familienverhältnissen (Stammbaumanalysen) angewendet. Die Bezeichnung PCR bezieht sich auf das Enzym Polymerase, das eine ausschlaggebende Rolle in der DNA-Replikation spielt. Das Verfahren wird als Kettenreaktion bezeichnet, da die Vervielfältigung von DNA durch den Ablauf mehrerer Zyklen derselben Prozedur erfolgt, dabei dient das Ausgangsprodukt eines Zyklus für die Folgereaktion und den Beginn eines neuen Zyklus.
​

Tipp: Schau Dir nochmal das Thema DNA-Replikation an



Ablauf einer PCR

Vorbereitung

Die PCR ist ein temperaturabhängiges Verfahren, das in einem Heizblock (Thermocycler) stattfindet. Die DNA, Polymerase, freie Nukleotide und Primer werden als Reaktionsmix zusammengestellt und in einem kleinen Plastikgefäss in den Thermocycler gestellt. Beim Ablauf der PCR werden die unterschiedlichen Bestandteile des Reaktionsmix durch spezifische Temperaturen abwechselnd aktiviert und inaktiviert. Der Thermocycler kann die Temperaturen den unterschiedlichen Schritten zur DNA-Vervielfältigung automatisch anpassen.


​​Ablauf eines PCR-Runs

Das PCR-Verfahren kann in  3 Hauptschritten zusammengefasst werden.

Für die Primer-Anlagerung müssen im Vorfeld komplementäre Primer für die 3'-Enden der beiden DNA-Einzelstränge synthetisch hergestellt werden. Dafür muss die Basensequenz der 3'-Enden beider DNA-Einzelstränge bekannt sein (DNA-Sequenzierung). Die Polymerase, die im dritten Schritt verwendet wird, stammt aus einem Bakterium und ist hitzestabil (Taq-Polymerase).  Nach dem Syntheseschritt wird die Temperatur kurz erhöht, damit sich die Polymerase löst. Darauf folgt wieder eine Absenkung der Temperatur und ein neuer PCR-Zyklus startet. Ein PCR-Zyklus wird auch oft als Run bezeichnet. 


Ablauf

Schritt
Beschreibung
Temperatur

DNA-Denaturierung

Auflösung der Wasserstoffbrückenbindungen der Ausgangs-DNA durch Hitze, DNA liegt in zwei Einzelsträngen vor.

​90 °C90\,°C90°C​​

Anlagerung der Primer

Komplementäre Primer (20-25 Nukleotide) lagern sich an 3'-Enden der DNA-Einzelstränge an, Bildung von Wasserstoffbrückenbindungen zwischen Primern und DNA an passenden Stellen  .

​50−65 °C50-65\,°C50−65°C​​

Synthese des DNA-Doppelstrangs

Freie Nukleotide aus dem Reaktionsmix werden durch die Taq-Polymerase an die 3'-Enden der Primer angelagert, Nukleotide werden zu einem DNA-Strang verknüpft, es liegt ein identischer DNA-Strang zur Ausgans-DNA vor.

​70 °C70\,°C70°C​​


Info

Die Vervielfältigung von DNA durch eine PCR verläuft exponentiell. Nach dem ersten Zyklus werden aus der Ausgangs-DNA zwei DNA-Kopien synthetisiert. Im zweiten Zyklus werden aus zwei DNA-Doppelsträngen vier und so weiter (8, 16, 32...). Nach 303030​ Zyklen (ca. 4 Std.) erhält man so mehr als 1 Mrd. Kopien des Ausgangsmaterials. 


Mehr dazu

Lerne mit Grundlagen

Lerne in kleinen Schritten mit Theorieeinheiten und wende das Gelernte mit Übungssets an!
Dauer:
Entwicklung & Erweiterung des Genbegriffs

Teil 1

Entwicklung & Erweiterung des Genbegriffs

Genregulation bei Eukaryoten & Prokaryoten

Teil 2

Genregulation bei Eukaryoten & Prokaryoten

DNA: Struktur, Arbeits- & Transportform

Teil 3

DNA: Struktur, Arbeits- & Transportform

Abkürzung

Erziele 80% um direkt zum letzten Teil zu springen.

Optional

Dies ist die Lektion, in der du dich gerade befindest, und das Ziel des Pfades.

Ablauf PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion)

Teil 4

Ablauf PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion)

Finaler Test

Test aller vorherigen Teile, um einen Belohnungsplaneten zu erhalten.

Erstelle ein kostenloses Konto, um mit den Übungen zu beginnen.

Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Was ist die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR)?

PCR ist eine Methode in der ein Reaktionsmix aus Primern, Polymerase und Nukleotiden verwendet wird, um DNA zu kopieren und massenweise herzustellen.

Ist die PCR temperaturabhängig?

Ja, die Abläufe einer PCR werden durch spezifische Temperaturen reguliert.

In welchen Schritten läuft die PCR ab?

Der Ablauf einer PCR kann in 3 Schritten zusammengefasst werden, der DNA-Denaturierung, Primer-Anlagerung und DNA-Doppelstrang-Synthese.

©2020 - 2024 evulpo AG

Beta