Begegnungen mit der Natur 8, Schulbuch

140 Biotechnologie und Gentechnik M Arbeitsheft Seite 39 Erstellung eines DNA-Profils – der genetische Fingerabdruck Jeder Mensch, eineiige Zwillinge ausgenommen, besitzt seine einzigartige DNA. Der genetische Fingerabdruck ist ein ganz bestimmtes genetisches Mus- ter (DNA-Profil), an Hand dessen man einen Menschen identifizieren kann. Das Muster kommt durch Wiederholungen von bestimmten DNA-Sequenzen an bestimmten Stellen in den nicht codierenden Bereichen der Chromosomen zustande. Je nach Länge bezeichnet man sie als Minisatelliten oder Mikro­ satelliten . Zum Ermitteln des genetischen Fingerabdruckes wird an mehreren definierten Stellen der DNA die Kombination der Anzahl der Wiederholungen, die bei jedem Menschen individuell verschieden ist, analysiert. Mathemati- sche Berechnungen haben ergeben, dass die Auswertung von acht unterschiedlichen Mikro- bzw. Minisatelliten ausreicht, um ein eindeutiges Ergebnis (das statistisch nur auf einen Menschen der Weltbevölkerung zutrifft) zu bekommen. Bei der Gelelektrophorese erhält man charakteristische Bandenmuster Für die DNA-Analyse muss in einem ersten Schritt die DNA der zu untersuchen- den Person extrahiert werden. Anschließend werden die definierten Abschnit- te mit Hilfe der PCR-Methode (Polymerase-Kettenreaktion) vervielfältigt. Sie haben, je nach Anzahl der Wiederholungen, bestimmte Längen und lassen sich mittels Gelelektrophorese als einzelne Banden darstellen: Die vervielfältigten DNA-Abschnitte werden in die Vertiefungen eines Gelfel- des eingebracht (mehrere verschiedene Proben nebeneinander), an das elekt- rische Spannung angelegt wird ( Abb. 20). Da die DNA-Fragmente aufgrund der Phosphatgruppen negativ geladen sind, wandern sie zur Anode (positiver Pol) – je kleiner sie sind, desto schneller. Gleich große Moleküle wandern gleich schnell. Ist der Gellauf beendet, wird das Gel mit einem speziellen Farbstoff einge- färbt, wodurch die gewanderten DNA-Fragmente unter UV-Licht (als Bande) sichtbar gemacht werden können.  genetischer Fingerabdruck auch als DNA-Fingerprint bezeichnet  Minisatelliten werden auch VNTR ( V ariable N umber of T andem R epeats) genannt; typische Repeatlänge 15–50 Basen, die über 100-mal hintereinander liegen können.  Mikrosatelliten werden auch STR ( S hort T andem R epe- ats) genannt; typische Repeatlänge 2–5 Basen, die zwischen 8- und 25-mal hin- tereinander liegen.  PCR-Methode Methode, mit der relativ rasch DNA ver- vielfältigt werden kann: Zu einer DNA-Probe werden Nukleotide, DNA-Po- lymerase und Primer gegeben. Durch Er- hitzen (ca. 95 °C) wird der DNA-Doppel- strang aufgetrennt, bei Abkühlung lagern sich die Primer an (markieren An- fang und Ende). Die DNA-Polymerase füllt die freigewordenen Basen mit den komplementären Nukleotiden auf. Die- ser Ablauf wird bis zu 50-mal wiederholt, wobei sich die DNA-Abschnitte jedes Mal verdoppeln. DNA-Fingerprinting wird u.a. zur Feststellung der Vaterschaft eingesetzt Bei der Feststellung der Vaterschaft werden DNA-Fragmente des Kindes, der Mutter und des vermeintlichen Vaters gewonnen und mit Hilfe der Gelelektro- phorese aufgetrennt. Da das Erbmaterial eines Kindes jeweils zur Hälfte von Mutter und Vater stammt, muss es beim Vergleich der Banden Übereinstim- mungen zwischen Mutter und Kind und Vater und Kind (wenn er der Vater ist) geben. Treten Banden auf, die weder bei Mutter noch Vater zu finden sind, kann die Vaterschaft ausgeschlossen werden. 19  Gelelektrophoresebild (Schema) M V K1 K2 K3 Abb. 19 zeigt die DNA-Fingerprints einer Mutter (M) und ihrer drei Kinder (K1, K2, K3) sowie des ver- meintlichen Vaters (V). Nenne die Fälle, in denen eine Vaterschaft angenommen werden kann. Selbst aktiv! 20  Gelelektrophorese (Schema) Spannungs- quelle Gemisch von Molekülen unterschiedlicher Größe kürzere Moleküle längere Moleküle Gel Glasplatten unsichtbar gefärbtes, fertiges Gel Nur zu Prüfzweck n – Eigentum d s Verlags öbv