Die PCR: Abituraufgaben – Biologie Grundkurs

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Eine PCR planen

AFB I–II

Ein Labor soll einen 412 Basenpaare langen Abschnitt eines Gens vervielfältigen. M1 zeigt das Temperaturprogramm des Thermocyclers, M2 den Zielabschnitt und vier angebotene Primer.

M1Temperaturprogramm des Thermocyclers

Schritt	Temperatur	Dauer	Wiederholungen
Start-Denaturierung	95 °C	2 min	1×
Denaturierung	95 °C	30 s	30×
Primer-Anlagerung	58 °C	30 s	30×
Elongation	72 °C	45 s	30×
Abschluss-Elongation	72 °C	5 min	1×
Aufbewahrung	4 °C	bis zur Entnahme	–

Typisches Programm; die drei mittleren Zeilen bilden zusammen einen Zyklus.

M2Zielabschnitt und angebotene Primer

Zielabschnitt, nur ein Strang gezeigt (Anfang und Ende):
5′-TCAGGATCCA … GGTACCTTAG-3′

Angebotene Primer (verkürzt auf 10 Nucleotide):
P1 5′-TCAGGATCCA-3′ · P2 5′-AGTCCTAGGT-3′
P3 5′-GGTACCTTAG-3′ · P4 5′-CTAAGGTACC-3′

Beschreiben Sie die molekularen Vorgänge in den drei Schritten eines Zyklus (M1).
Erläutern Sie, warum für die PCR die Taq-Polymerase und nicht eine DNA-Polymerase aus menschlichen Zellen verwendet wird.
Bestimmen Sie mithilfe von M2 das geeignete Primerpaar und begründen Sie Ihre Wahl.
Nach 30 Zyklen besteht das Produkt fast ausschließlich aus Doppelsträngen von genau 412 bp Länge. Erklären Sie diesen Befund.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)

Nennen Sie zu jedem Schritt Temperatur, beteiligte Moleküle und Ergebnis.

Hinweis zu Aufgabe b)

Was geschieht mit einem gewöhnlichen Enzym bei 95 °C?

Hinweis zu Aufgabe c)

Ein Primer muss antiparallel paaren und sein 3′-Ende muss in die Zielsequenz hineinzeigen.

Hinweis zu Aufgabe d)

Unterscheiden Sie Originalstränge, lange Produkte und Zielfragmente.Erklären: Einen Sachverhalt auf Gesetzmäßigkeiten bzw. Ursachen zurückführen und in einen nachvollziehbaren Zusammenhang einordnen.