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Bei einem DNA-Doppelstrang enthalten alle Phosphatgruppen 32P, das im Gegensatz zu 31P radioaktiv ist. Dieser Doppelstrang wird dann mittels Polymerase-Kettenreaktion mit TAQPolymerase, 31P-Nukleotiden und 31P-Primern vervielfältigt.

Wie viele DNA-Moleküle tragen nach 8 PCR-Zyklen eine radioaktive Markierung?

Wählen Sie eine Antwort:

A. 2
B. 4
C. 16
D. 64
E. 256

Die richtige Antwort ist: 2


Ansatz/Problem:

Ich verstehe nicht, warum und wie man hier auf 2 kommen soll. Ich würde mich über eine ausführliche Erklärung freuen.

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Antwort mit KI erzeugt

Erklärung zur Aufgabe

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist eine Methode, um eine spezifische DNA-Sequenz Millionenfach zu kopieren oder zu amplifizieren. Dabei läuft die PCR in drei Hauptphasen ab: Denaturierung, Annealing (Anlagerung der Primer) und Elongation (Synthese des neuen DNA-Strangs).

In deinem Fall beginnst du mit einem DNA-Doppelstrang, bei dem alle Phosphatgruppen das radioaktive Isotop \(^{32}P\) enthalten. Während der PCR verwendest du jedoch \(^{31}P\)-Nukleotide und \(^{31}P\)-Primer. Das bedeutet, dass alle neu synthetisierten DNA-Stränge \(^{31}P\) enthalten, also nicht-radioaktiv sind.

Warum tragen nach 8 PCR-Zyklen nur 2 DNA-Moleküle eine radioaktive Markierung?

1. Ausgangssituation: Du beginnst mit einem einzigen DNA-Doppelstrang, der \(^{32}P\) enthält. Es gibt also initial ein radioaktives DNA-Molekül (oder genauer: zwei Stränge eines Doppelstrangs, die radioaktiv sind).

2. 1. Zyklus: Bei der ersten Runde der PCR denaturierst du den doppelsträngigen DNA-Ausgangsstrang in zwei Einzelstränge. Jeder Strang dient als Template für die Synthese eines neuen Strangs. Da die neuen Stränge aus \(^{31}P\)-Nukleotiden bestehen, werden sie nicht radioaktiv markiert sein. Nach dem ersten Zyklus hast du somit zwei doppelsträngige DNA-Moleküle: Eines mit einem \(^{32}P\)-Strand und einem neu synthetisierten \(^{31}P\)-Strand und das andere identisch aufgebaut. Jedes Molekül enthält also einen radioaktiven Strang.

3. Weitere Zyklen: Mit jedem weiteren Zyklus verdoppelt sich die Anzahl der DNA-Moleküle. Allerdings stammen alle neu synthetisierten DNA-Stränge aus \(^{31}P\)-Nukleotiden, sodass keine weiteren radioaktiven Stränge entstehen. Die einzigen radioaktiven DNA-Stränge sind die beiden Originalstränge aus der Ausgangssituation.

4. Nach 8 Zyklen: Auch wenn du nach 8 PCR-Zyklen insgesamt \(2^8 = 256\) DNA-Moleküle erhältst, tragen nur die zwei allerersten Stränge, die zu Beginn der PCR verwendet wurden, das radioaktive Isotop \(^{32}P\), da alle nachfolgend erzeugten Stränge mit \(^{31}P\)-Nukleotiden synthetisiert wurden.

Fazit: Daher ist die richtige Antwort A. 2, weil nach 8 PCR-Zyklen nur die zwei ursprünglichen DNA-Stränge des allerersten Doppelstrangs noch eine radioaktive \(^{32}P\)-Markierung tragen. Alle anderen in den PCR-Zyklen synthetisierten DNA-Moleküle bestehen aus nicht-radioaktiven \(^{31}P\)-Nukleotiden.
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