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.
