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Anwendungen und Methoden der Gentechnik - Referat
Um DNA zu untersuchen werden heutzutage viele verschiedene Methoden der Gentechnik angewandt. Die meisten von ihnen wurden erst vor sehr kurzer Zeit entwickelt.
Bei der Strangabbruchmethode, die von den Wissenschaftlern Sanger und Coulson entwickelt wurde, werden mehrere DNA-Stücke synthetisiert, die sich in ihrer Länge jeweils um ein Basenpaar unterscheiden. Benötigt werden dazu eine einzelsträngige Proben-DNA, das Enzym DNA-Polymerase, DNA-Primer, ein Gemisch aus Nukleotiden und Strangabbruchnukleotide bei denen die OH-Gruppe fehlt. Die Strangabbruchnukleotide werden zuerst mit verschiedenen fluoreszierenden Farbstoffen markiert. Sie werden nun von der Polymerase eingebaut. Da die OH-Gruppe fehlt bricht die Synthese immer nach den Strangabbruchnukleotiden ab. Dies führt zu unterschiedlich langen DNA-Strängen. Anschließend werden die synthetisierten Stränge in einer gelgefüllten Kapillare elektrophoretisch nach ihrer Größe aufgetrennt. Je kürzer die Stränge, desto schneller bewegen sie sich im Gel nach unten.
Die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) dient der gezielten und beliebig häufigen Vervielfältigung von DNA-Abschnitten. Benötigt werden ein spezielles Gerät namens Thermocycler, die Proben-DNA mit dem zu amplifizierenden Abschnitt (Template), die hitzebeständige taq-Polymerase, zwei DNA-Primertypen, Nukleotide sowie Ionen und Puffer. Zuerst wird die Denaturierung durchgeführt. Dabei wird die doppelsträngige DNA bei 95 Grad Celsius an den Wasserstoffbrückenbindungen in zwei Tochterstränge aufgetrennt. Nun kommt es zum Annealing. Bei 55 Grad Celsius lagern sich die primer an ihre komplementären Abschnitte an. Nach erneuter Erhitzung auf 72 Grad Celsius wird die Elongation durchgeführt. Bei dieser Temperatur kann die taq-Polymerase am besten arbeiten. Bei der Elongation werden von der Polymerase von den Primern aus (in 3´-Richtung) neue komplementäre Tochterstränge synthetisiert. Nach zwanzig bis fünfunddreißig Zyklen dieses Vorgangs liegt eine nachweisbare DNA-Menge vor, die zum Beispiel zur Suche nach dem Täter bei Verbrechen eingesetzt werden kann. Diese Methode wurde zuerst von dem Wissenschaftler Mullis durchgeführt.
Eine weitere Methode der Gentechnik ist die Gel-Elektrophorese. Dabei können DNA-Abschnitte voneinander getrennt und in einem Bandenmuster sichtbar gemacht werden. Benötigt wird zuerst eine Gelmatrix, welche von Molekülen durchwandert werden kann. Diese wird elektrisch aufgeladen, wobei eine Seite als Anode und die andere Seite als Kathode dient. Zudem werden bestimmte DNA-Abschnitte benötigt. Diese müssen unterschiedlich groß und demnach auch unterschiedlich stark geladen sein. Deshalb bewegen sie sich in der Gelkapillare unterschiedlich weit nach unten und Moleküle mit gleicher Größe, also auch gleicher Ladung, lagern sich in Banden zusammen.
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