DNA Anwednung

Phagen sind Viren, die ihre Erbinformationen in Zellen schleusen und sich in der Wirtszelle vermehren.

Einfügen von DNA (Rekombination)

Der Vorgang besteht aus insgesamt 5 Schritten:

  1. Erkennung durch Restriktionsenzyme

    • Restriktionsenzyme finden spezifische Schnittstellen, die als Erkennungssequenzen bekannt sind.

    • Eine Erkennungssequenz besteht aus 4 bis 8 Nukleotiden.

  2. Erzeugung von Überhängen

    • Der DNA-Doppelstrang wird geschnitten, wodurch individuelle Einzelstrangenden entstehen.

    • Diese Einzelstrangenden sind komplementär zu den Enden der DNA-Fragmente.

    • Solche Enden werden als –sticky ends– (klebrige Enden) bezeichnet, weil sie sich leicht durch Wasserstoffbrückenbindungen verbinden.

  3. Hinzufügen von DNA-Fragmenten

    • Überstehende Enden der DNA-Fragmente passen zusammen.

    • Dadurch entsteht ein vollständiges Stück DNA.

  4. Verknüpfung der DNA-Fragmente

    • Ein Enzym, bekannt als Ligase, verknüpft die DNA-Fragmente.

    • Es wird eine Phosphoesterbindung hergestellt, die es erlaubt, ein DNA-Fragment in ein Plasmid einzufügen.

  5. Transformation

    • Der Vorgang des Einschleusens eines DNA-Fragmentes in eine Bakterienzelle wird als Transformation bezeichnet.

    • Plasmide fungieren als Gentaxis oder Vektoren, um Gene in Zellen zu transportieren.

    • Beispiel: Genetisch veränderte Enzyme können bei Herzinfarktpatienten eingesetzt werden.

DNA Hybridisierung

Definition: DNA-Hybridisierung ist eine molekulargenetische Methode, bei der Einzelstränge von DNA zweier unterschiedlicher Organismen komplementär aneinander anlagern. Es entsteht eine Hybrid-DNA durch Wasserstoffbrückenbindungen zwischen komplementären Nukleinbasen.

Anwendungsbereich

Diese Methode wird verwendet, um den strukturellen Verwandtschaftsgrad zwischen Nukleinsäuren zweier Organismen nachzuweisen.

  • Beispiel: Vergleich der DNA von Mensch und Schimpanse.

Prozedur der DNA Hybridisierung

  1. Denaturierung: Erhitzen der DNA-Doppelstränge, um Wasserstoffbrücken zu brechen und Einzelstränge zu erzeugen.

  2. Hybridisierungsprozess: Einzelstränge beider Arten werden vermischt und abgekühlt, wobei komplementäre Basenpaarungen erfolgen.

  3. Wiederauftrennung: Hybrid-DNA wird durch Erwärmen getrennt. Die erforderliche Temperatur zum Trennen der Hybrid-DNA ist Indikator für den Verwandtschaftsgrad. Höhere Temperaturen deuten auf stärkere Verwandtschaft hin; Beispiel Menschen vs. Schimpansen: 88∘C88^\circ C vs. 86∘C86^\circ C.

DNA Sequenzierung

DNA-Vervielfältigung (PCR)

Der Thermozyklus-Prozess für die DNA-Replikation umfasst:

  1. Denaturierung: Erhitzen der DNA-Probe auf 94∘C94^\circ C.

  2. Hybridisierung: Abkñhlen auf 65∘C65^\circ C, wobei die Primern an den Einzelsträngen anlagern.

  3. Polymerisation: DNA Synthese erfolgt bei 72∘C72^\circ C durch Taq-Polymerase.

  4. Dieser Zyklus wiederholt sich, was zur Vervielfältigung der DNA fñhrt.

Abgrenzung der Verfahren

Um die Methoden klar zu unterscheiden, kñnnen folgende Schwerpunkte gesetzt werden:

  • PCR: Dient der reinen Vervielfältigung von DNA-Abschnitten.

  • Hybridisierung: Dient dem Nachweis von Verwandtschaft durch Paarung fremder Einzelstränge.

  • Sequenzierung: Dient der Ermittlung der exakten Basenabfolge (A,G,C,TA, G, C, T).

  • Rekombination: Dient dem gezielten Einfügen von Fremd-DNA in einen Zielorganismus (Gentaxi).