Aufgabe 1 - Ablauf der Polymerasekettenreaktion · Abitur NRW Biologie LK · Giraffe 2025

1 Beschreiben Sie ausgehend von Material 1 den Ablauf der Polymerasekettenreaktion (PCR).

Lösung: Ausgangssituation und PCR-Ansatz: Der PCR-Ansatz enthält eine doppelsträngige DNA-Vorlage und zwei passende, spezifische Primer (für die Flankierungsbereiche an den 3'-Enden der Vorlagenstränge). Zudem sind freie Desoxynukleosidtriphosphate (dNTPs) sowie eine hitzestabile DNA-Polymerase (z. B. Taq-Polymerase) und ein Puffer erforderlich. Zyklischer Ablauf: 1. Denaturierung (ca. 90 °C bis 95 °C): Erhitzen der doppelsträngigen DNA führt zum Aufbrechen der Wasserstoffbrückenbindungen und zur Trennung in Einzelstränge. 2. Primerhybridisierung / Annealing (ca. 50 °C bis 60 °C): Abkühlung ermöglicht die spezifische Anlagerung der Primer an die komplementären Bereiche der Einzelstränge. 3. Elongation / Polymerisation (ca. 70 °C bis 72 °C): Erwärmen auf das Temperaturoptimum der hitzestabilen Polymerase. Diese synthetisiert ausgehend von den Primern den komplementären Gegenstrang durch Anlagerung freier Nukleotide in 5'→3'-Richtung. Die Zyklen (Denaturierung, Annealing, Elongation) werden mehrfach wiederholt, sodass die Zielsequenz exponentiell vervielfältigt wird, bis genügend DNA für die Sequenzierung vorliegt.