Der genetische Fingerabdruck

Haben Sie sich schon mal gefragt, wie die Kriminalpolizei Täter nur anhand von Hautzellen identifizieren kann? Genau dieser Frage sind die Biologie-Leistungskurse der Qualifikationsphase 1 und 3 am 17.11.2022 in einem XLAB von der Georg-August-Universität Göttingen nachgegangen.

In jeder Zelle befindet sich die DNA, welche Informationen verschlüsselt speichert. Sie ist einzigartig, genauso wie der Fingerabdruck eines jeden Menschen. Daher kommt die Bezeichnung „genetischer Fingerabdruck“.

Die Schüler starteten mit der Isolation von der DNA aus menschlichen Mundschleimhautzellen. Hierzu wird mittels eines Abstrichstäbchens eine Mundschleimhautprobe entnommen und der Informationsträger durch Hinzugabe von Substanzen sowie verschiedenen Arbeitsschritten isoliert. Ein schöner Nebeneffekt ist, dass jeder von den Oberstufenschülern sich im Pipettieren üben konnte und leider feststellen musste, dass es gar nicht so einfach ist, wie es aussieht.

Darauf folgte die PCR. Jeder kennt mittlerweile diesen Begriff, doch nur die wenigsten wissen genau, um was es sich dabei handelt. Hinter der Abkürzung versteckt sich das Verfahren „polymerase chain reaction“, zu Deutsch „Polymerase-Kettenreaktion“. Hierbei handelt es sich um eine Vervielfältigung einer DNA-Sequenz, die durch die Hinzugabe von bestimmten Reagenzien sowie einem Gerät, dem Thermocycler, erreicht wird. Der PCR-Mix, welcher aus den Substanzen und der isolierten DNA besteht, durchläuft im Thermocycler mehrmals den gleichen Zyklus. Die Anzahl der DNA-Sequenzen wächst exponentiell.

Zuletzt machten die Schüler die Erbsubstanz durch die Agarosegel-Elektrophorese sichtbar. Hierbei handelt es sich um ein Verfahren, mit dem die DNA für das menschliche Auge erkennbar gemacht und nach Größe aufgetrennt wird. Der erste Arbeitsschritt ist die Herstellung des Agarosegel. Darauf folgt das Anlegen einer positiven sowie einer negativen Spannung. Da die DNA negativ geladen ist, wandert sie automatisch zum positiven Pol. Je länger eine Sequenz ist, desto länger braucht ein Molekül für den Weg zum positiven Pol. Durch dieses Prinzip lassen sich die verschiedenen Längen der einzelnen Moleküle feststellen. Den Vorgang nennt man Elektrophorese. Schließlich haben die Schüler der Adam-von-Trott-Schule das Gel unter einem UV-Licht ausgewertet.

Zurückkommend auf die Ermittlungen der Kriminalpolizei kann nun festgestellt werden, wer der Täter war. Unter dem UV-Licht werden nun Striche sichtbar, die einen unregelmäßigen Abstand zueinander haben. Der Täter ist gefunden, wenn alle Striche miteinander übereinstimmen.

Leni Hohmann und Lucas Marth, LK Biologie Q1-Phase

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