Die Polymerase-Kettenreaktionist eine Methode, um die Erbsubstanz DNA in vitro zu vervielfältigen. Dazu wird ein Enzym verwendet, die DNA-Polymerase.

PCR wird eingesetzt, um einen kurzen, genau definierten Teil eines DNA-Strangs zu vervielfältigen. Dabei kann es sich um ein Gen oder auch nur um einen Teil eines Gens handeln oder auch um nicht-kodierende DNA-Sequenzen. Im Gegensatz zu lebenden Organismen kann der PCR-Prozess nur relativ kurze DNA-Abschnitte kopieren. Bei einer Standard-PCR können dies bis zu etwa 3.000 Basenpaare lange DNA-Fragmente sein.
Eine menschliche Zelle enthält beispielsweise etwa drei Milliarden Basenpaare pro haploidem Genom.

Der PCR-Prozess besteht aus einer Anzahl von 12–50 Zyklen, die in einem Thermocycler durchgeführt werden. Diese Maschine erhitzt und kühlt die in ihr befindlichen Reaktionsgefäße präzise auf die Temperatur, die für den jeweiligen Schritt benötigt wird.

1. Denaturierung (Melting, Schmelzen):
Zunächst wird die doppelsträngige DNA auf 94–96 °C erhitzt, um die Stränge zu trennen. Die Wasserstoffbrückenbindungen, die die beiden DNA-Stränge zusammenhalten, werden aufgebrochen, dabei trennen sich sowohl die Ausgangs-DNA als auch die Primer vollständig voneinander und es liegen nur noch Einzelstränge vor.

2. Primerhybridisierung:
Die Temperatur wird ca. 30 Sekunden lang auf einem Wert gehalten, der eine spezifische Anlagerung der Primer an die DNA erlaubt. Die genaue Temperatur wird hierbei durch die Länge und die Sequenz der Primer bestimmt.

3. Elongation:
Schließlich füllt die DNA-Polymerase die fehlenden Stränge mit freien Nukleotiden auf. Sie beginnt am 3'-Ende des angelagerten Primers und folgt dann dem DNA-Strang. Der Primer wird nicht wieder abgelöst, er bildet den Anfang des neuen Einzelstrangs.

In den folgenden Zyklen vermehren sich die gewünschten Produkte exponentiell, während die ungewünschten langen Produkte (Produkte des ersten Zyklus) nur linear ansteigen. Dies ist der theoretische Idealfall, in der Praxis fallen zudem in geringem Maße auch kürzere Fragmente als die gewünschte Ziel-DNA an. Diese kurzen Fragmente häufen sich vor allem in den späten Zyklen an, wodurch meist nur etwa 30 Zyklen durchlaufen werden, um insgesamt vorwiegend DNA der gewünschten Länge und Sequenz zu erhalten.

Als Microarray wird ein Trägermaterial bezeichnet, auf dem sich durch gezielte Anordnung eine große Zahl biologischer oder biochemischer Nachweise auf engstem Raum durchführen lassen. Es ist ein Sammelbegriff für eine Vielzahl unterschiedlichster Testmethoden und technischer Verfahren.Häufig werden die Arrays nach den Substanzen unterteilt, die darauf untersucht werden. So lassen
sich auf einem DNA-Microarray die Fragmente von DNA und RNA nachgewiesen.

DNA-Microarrays dienen dazu, die mRNA-Menge bestimmter Gene oder rRNA bestimmter Organismen nachzuweisen.
RNA wird zunächst aus dem zu untersuchenden Objekt extrahiert und diese nach eventuellen Aufreinigungs- und/oder Vermehrungsschritten in cDNA oder cRNA umgeschrieben und beispielsweise mit Fluoreszenzfarbstoffen markiert.
Nach Abwaschen der nicht gebundenen DNA/cDNA/cRNA Stücke wird das Fluoreszenzsignal jeder Position des DNA-Microarrays mittels eines Lasers ausgelesen. Diese reine Intensität wird üblicherweise noch normalisiert um Abbaueffekten, verschieden guten Extraktionen und anderen Effekten Rechnung zu tragen.

Die Einsatzgebiete von DNA-Microarrays sind sehr vielfältig. In der medizinischen Diagnostik werden sie zB zur Bluttypisierung oder für den Nachweis von Erbkrankheiten verwendet. Diese Profile geben wichtige Hinweise, um eine akkurate Diagnose und Prognose zu
ermöglichen.

Die Vorteile von DNA-Microarrays gegenüber altgedienter Techniken der DNA-Analytik, wie z.B. das
sogenannte „Blotting“ sind deutlich erkennbar. Microarrays ermöglichen parallele Analysen und damit verbunden eine immense Zeitersparnis, weiter sind sie sehr sensitiv und vielfältig einsetzbar.
Kombiniert man DNA-Microarrays mit bereits bekannten molekularbiologischen Verfahren, wie z.B.
PCR, so steht eine leistungsfähige Plattform für die biologische Forschung der Zukunft zur Verfügung.

Gelelektrophorese mit Agarose-gel ist eine molekularbiologische Methode, um DNA oder RNA nach ihrer Größe zu trennen und um ihre Größe durch Vergleich mit Strängen bekannter Größe zu bestimmen.
Je höher die Agarose konzentriert ist, desto kleiner sind die Poren, die sich in dem Gel befinden.

Die Gelelektrophorese funktioniert wie ein Sieb für Moleküle; ein elektrisches Feld wird verwendet, um die negativ geladenen Nukleinsäure-Moleküle durch die Gelmatrix zu ziehen, wobei die kleineren Moleküle sich schneller durch das Gel bewegen können und somit eine Auftrennung der Stränge nach ihrer Größe ermöglicht wird.

Im Idealfall wird die Elektrophorese beendet, wenn die kleinsten beziehungsweise mobilsten Moleküle das Ende des Gels erreicht haben. Das garantiert die höchstmögliche Auftrennung der Moleküle.

Zur Auswertung des Gels nach der Elektrophorese werden die zu trennenden Moleküle mit verschiedenen Farbstoffen „eingefärbt“ und unter UV-Licht betrachtet. So verfährt man etwa mit DNA-Fragmenten.

Gleiche Moleküle laufen in sogenannten Banden durch das Gel. Mehrere Proben können parallel nebeneinander gleichzeitig durch dasselbe Gel laufen. Ist die Größe einiger Moleküle bekannt, kann man durch Vergleich von deren Banden mit den restlichen Banden die Größe der anderen Moleküle abschätzen.

Eine Bestimmung der Menge einer Substanz in einer Bande beziehungsweise der relative Anteil einer Bande ist nach der Färbung des Gels und einer anschließenden Auswertung möglich. Zur Bestimmung der Messwerte eines Geles wird in den meistens eine Auswertungssoftware genutzt.

Ich habe am 4. Juli nun im CeMM (Center for Molecular Medicine) zu arbeiten begonnen und habe seit dem viele neue Erfahrungen gemacht.
Zudem möchte ich noch erwähnen das in diesem Institut die Standardsprache Englisch ist, da es der Verständlichkeit wegen viel besser ist und generell in der Wissenschaft nicht mehr wegzudenken ist.
Mein Betreuer, Uwe Rix, ist sehr nett und versucht alles für mich so verständlich wie möglich zu erklären.
Macht euch keine Sorgen, falls ihr etwas nicht gleich versteht, sondern lasst es euch einfach noch einmal erklären, bis ihr es versteht. Mir wurde selbst gesagt, dass man nicht alles von Anfang an verstehen kann.
Also Fazit: sehr interessant, cool und vor allem man kann so viel lernen!!!