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Schule > Biologie > Genetik > Polymerase Kettenreaktion, Human Genom Projekt

Polymerase Kettenreaktion

wurde 1984 von dem amerikanischen Chemiker Kary Banks Mullis erfunden
ist eine biochemische Methode, mit der man kleinste DNA-Mengen vervielfältigen kann
es ermöglichte, das man ein Stück DNA beliebig oft kopieren kann
ist also die künstliche Vielfalt einer DNA durch die PCR
ähnelt der dem natürlich Kopiervorgang der Zellteilung

Sie läuft in 3 Schritten ab:

>> Denaturierung:
- die schwachen Verbindungen werden beim erhitzen von etwa 90-100°C zwischen den Basen getrennt
- die döppeltesträngige DNA wird dadurch zerlegt

>> Hybridisierung:
- die künstlichen und kleinen DNA-Stücke (Primer) befinden sich im Reaktionsgemisch
- sie passen an ein spezielles Teilstück der DNA-Einzelstrangs und grenzt an den DNA-Abschnitt
- die Basenfolge muss bekannt sein, das die Primer sich anlagern können
- um den Kopiervorgang an den Strängen starten zu können setzt man ein gegenläufiges Primerpaar ein
- dabei wird das Reaktionsgemisch auf 50°C abgekühlt
- nur können sich die DNA-Stränge verbinden >> Hybridisierung
- jeder Einzelstrang besitzt nun einen kurzen doppelsträngigen bereich, der als Startpunkt für die Bildung des 2., zu ergänzenden Strang dient

>> Polymerasation:
- die Primer werden durch die Hilfe des Enzyms Polymerase verlängert
- es verknüpft die DNA-Nucleotide im Reaktionsgemisch zu einem kompletten Gegenstrang >> Polymerasation
- das Enzym kann bei 72°C am besten arbeiten, also wird das Reaktionsgemisch bis dahin erhitzt
diese Teilschritte bilden einen Temperaturzyklus, der mehrfach wiederholt wird

>> Temperaturzyklus:
- wenn die Polymerasation beendet ist, wird die DNA wieder denaturiert
- der Prozess beginnt von vorne, nach 20 Wiederholungen ist die DNA oft genug kopiert
- mit modernen Geräten schafft dies schon in 2 stunden
- erst 9 Jahre nach der Veröffentlichung von Mullis Entdeckung erhielt er einen Nobelpreis

Human-Genom-Projekt
Kenntnis unserer Erbinformationen, das menschliche Genom will die Medizin auf eine neue Grundlage stellen
es werden dadurch Ansätze für Vorbeugung, Diagnose und Behandlung von genetisch bedingten Krankheiten
die Herausforderung ist es das menschliche Erbgut zu entschlüsseln
und herauszufinden wie die bedeutende Reihenfolge oder Sequenz der 3 Milliarden Basen in der menschlichen DNA lauten
das menschliche Genom muss mehrfach sequentiert werden, um die Basenfolge bestimmen zu können
die Reihenfolge der Buchstaben ergibt jedoch noch keinen Sinn
die Wissenschaftler müssen also erforschen, wie der Buchstabenlindwurm zu lesen ist
sie müssen herausfinden wo die Gene beginnen, enden und welche Bedeutung sie für den menschlichen Organismus haben
HUGO wurde im Oktober 1990 von der human Genome Organization gegründet
Sie haben sich mit ca. 3 Mio. US-Dollar das Ziel gesetzt, das menschliche Erbgut bís zum Jahr 2005 zu entschlüsseln
Staatl. Forschungseinrichtungen wie Großbritannien, Frankreich, Deutschland, Japan, China und die USA haben sich für diese Aufgabe zusammen getan
Vorerst zur Verbesserung der Untersuchungsmethoden
Damals noch mühsam per Hand sequentiert, heutzutage machen es Roboter
Somit kann pro Tag über eine Mio. Basenreihenfolgen bestimmt werden
Die enorme Datenflut bietet die Möglichkeit, anhand bestimmter Kriterien in der Basensequenz Gene zu suchen, zu vergleichen und deren Funktion zu bestimmen
1998 wurde Celera von Craig Venter gegründet und schockierte HUGO, mit der Ankündigung. Schneller mit der Entschlüsslung fertig zu sein
mit Hochleistungscomputern unter Verwendung öffentlicher zugänglichen Ergebnissen und Mithilfe weniger genauen, jedoch schnelleren Methoden gingen sie ans Werk
Venter wollte vor HUGO Gene finden, welche die Heilung verschiedenster Krankheiten versprechen und von großer wirtschaftlicher Bedeutung sind
HUGO und Celera lieferten sich ein wettrennen um die Entschlüsselung des menschlichen Genoms
Ventors Ziel, sich die rechte menschlicher Gene zu sichern, heizte eine Diskussion über die Patentierbarkeit der menschlichen Einzigartigkeit an
Gene kann man finden, aber nicht erfinden, meinten Kritiker
man lehnt dadurch die Vergabe an Patenten ab
am 26 Juni 2000 gaben die Vertreter des Human-genom-projekts und des Unternehmens Celera cenomics, gemeinsam im weißen haus, zusammen mit Bill Clinton ( dem damaligen Präsidenten der USA) die Entschlüsselung des menschlichen Genoms bekannt
Kary Banks Mullis
Craig Venter
Bill Clinton

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