DNA kopiëren door middel van een PCR

DNA kopiëren

Onderzoek met DNA is de laatste jaren enorm toegenomen. Voor onderzoek met DNA is vaak meer DNA nodig dan er voorhanden is. Als er bijvoorbeeld bij een forensisch onderzoek een spatje bloed is gevonden, is de hoeveelheid bruikbaar DNA ontzettend klein. Toch moeten er veel tests mee worden gedaan om te ontdekken van wie het bloed afkomstig is. Er bestaat een techniek die kan worden gebruikt om zelfs hele kleine hoeveelheden DNA te vermeerderen tot een hoeveelheid waar goed mee gewerkt kan worden. Deze techniek wordt PCR genoemd.

Een PCR

DNA kan worden gekopieerd met behulp van de Polymerase-kettingreactie. Deze reactie wordt vrijwel altijd een PCR genoemd. Dit is een afkorting van de Engelse term Polymerase Chain Reaction. Deze methode is gedeeltelijk gebaseerd op de wijze waarop DNA in je cellen wordt gekopieerd als de cellen delen. Voor een PCR zijn de volgende producten nodig:

DNA. Een hoeveelheid van het te kopiëren DNA moet in het reactiemengsel aanwezig zijn.
Steriel water. Het water in het reactiemengsel mag geen andere stoffen bevatten. Als er bijvoorbeeld een bacterie in zit, kan het zijn dat het DNA van deze bacterie mee gekopieerd wordt.
DNTP's. Dit zijn de bouwstoffen voor een nieuwe streng DNA.
Primers. Een primer is een klein stukje DNA. De werking wordt verderop in het artikel uitgelegd.
Een buffer. De buffer is noodzakelijk om de omstandigheden tijdens de reactie zo optimaal mogelijk te houden. De buffer zorgt bijvoorbeeld voor een pH waarbij de reactie optimaal kan verlopen.
Een polymerase. Een polymerase is een enzym dat de afzonderlijke bouwstenen van DNA aan elkaar kan rijgen om zo een nieuwe streng DNA te krijgen.

Van alle producten die nodig zijn voor de PCR wordt een reactiemengsel gemaakt. Dit mengsel ondergaat vervolgens een aantal stappen waarbij de hoeveelheid DNA vermenigvuldigt wordt. Een PCR verloopt in de volgende stappen:

Een DNA molecuul bestaat uit twee complementaire strengen DNA. Deze twee strengen moeten gescheiden worden zodat elke streng gekopieerd kan worden. Om dit voor elkaar te krijgen, wordt het DNA verhit. Op deze manier breken de waterstofbruggen die de twee strengen bij elkaar houden. Het DNA in het reactiemengsel bestaat nu uit losse strengen DNA. Afbeelding 1 geeft een DNA molecuul weer. Op de afbeelding is duidelijk te zien dat een DNA molecuul uit twee strengen bestaat.
In de tweede stap van de PCR binden de toegevoegde primers aan de losse strengen DNA. Primers zijn eigenlijk hele kleine strengetjes DNA die precies moeten passen op het stuk DNA dat je wilt kopiëren. Omdat de primers complementair zijn aan het DNA zullen ze gemakkelijk binden waar dat nodig is. De primers zijn nodig als beginnetje voor het kopiëren.

Nu de primers als beginnetjes aanwezig zijn, komt de polymerase in actie. De polymerase kan niet zomaar ergens beginnen. Daarom zijn de primers nodig als beginnetje. De polymerase zal vanaf de primer de hele streng DNA afwerken en stukje voor stukje de losse bouwstenen aaneenrijgen tot een streng DNA. Het resultaat is een nieuw dubbelstrengs DNA molecuul. Afbeelding 2 geeft een overzicht weer van een streng DNA die wordt gekopieerd. In dit geval is er sprake van RNA en een RNA polymerase. Bij een PCR gaat het om DNA en een DNA polymerase. Het principe van het kopiëren is echter in grote lijnen gelijk
Dit proces wordt net zolang herhaald totdat er voldoende DNA is. Met elke cyclus van het proces verdubbelt de hoeveelheid DNA in de oplossing.

Tot slot

Een PCR is niet alleen erg belangrijk bij het forensisch onderzoek. Een PCR bewijst bijvoorbeeld ook bij biomedisch en biologisch onderzoek een belangrijke rol. Veel kennis hadden wij vandaag de dag niet gehad als de PCR niet was ontwikkeld. In de moleculaire biologie is een PCR tegenwoordig zelfs een van de basistechnieken.