Biologie-Leistungskurse auf Spurensuche - Der genetische Fingerabdruck

In den vergangenen Wochen besuchten die insgesamt vier Biologie-Leistungskurse der Q1 zeitversetzt das Schülerlabor der Herderschule in Gießen. Dort erstellten alle Schülerinnen und Schüler ihren "eigenen Genetischen Fingerabdruck", wodurch das Kurshalbjahr "Genetik" mit einem praxisorientierten Highlight abgeschlossen wurde.

Ein genetischer Fingerabdruck wird unter anderem erstellt, um eine Person genau identifizieren zu können (z.B. zur Strafverfolgung), aber auch über mögliche Erbkrankheiten kann er Aufschluss geben. Zur Erstellung reichen bereits kleinste Mengen des Erbguts, der DNA. Jeder Mensch besitzt 46 Chromosomen, jeweils die eine Hälfte von der Mutter und die andere vom Vater. Insgesamt umfasst die menschliche DNA ca. 3 Milliarden Basenpaare, doch lediglich ein Bruchteil derer, stellen den Bauplan des menschlichen Körpers dar. Die biologische Funktion der restlichen Basenpaare, der sogenannten Satelliten-DNA, ist den Genetikern noch unklar. Doch für einen genetischen Fingerabdruck bilden diese die Grundlage. Die Mikrosatelliten bestehen aus kurzen (nicht codierenden) Basenabfolgen, die sich immer wieder wiederholen. Die Basenabfolge ist bei jedem Menschen gleich, doch die Anzahl der Wiederholungen ist variabel. Anhand der Anzahl der Wiederholungen lassen sich Längenunterschiede feststellen, womit es möglich ist eine Person genetisch zu identifizieren. U.a. in der Kriminalistik werden 16 dieser DNA-Abschnitte untersucht. Im Rahmen des Praktikums hingegen wurde nur ein Ort exemplarisch ausgewertet, wodurch die Aussagekraft (im Sinne des Datenschutzes) des eigenen Fingerabdrucks sehr gering ist.

Das zuvor im Unterricht erworbene Hintergrundwissen wurde in diesem Praktikum handlungsorientiert vertieft. Unter der Anleitung von Herrn Meiß (Leiter des Schülerlabors) und seinen Mitarbeitern durchliefen alle Kursteilnehmer eigenständig die notwendigen Schritte und Methoden, die nicht nur bei einem genetischen Fingerabdruck eine Rolle spielen, sondern auch in anderen Bereichen der Gentechnik.

Nachdem die Schülerinnen und Schüler bei sich selbst eine Speichelprobe entnommen hatten, wird aus dieser Probe in mehreren Teilschritten die DNA isoliert. Die gewonnene Menge ist allerdings sehr gering, so dass die DNA künstlich mit Hilfe der Polymerasekettenreaktion vervielfältigt werden muss. Nachdem im sogenannten Thermocycler die PCR mehrere Male ablief, erhält man eine ausreichende Menge seines gewünschten DNA-Fragments. Um die charakteristische Länge des Mikrosatelliten zu ermitteln, mussten die Kursteilnehmer ihre DNA-Probe auf eine Gelelektrophorese auftragen und später mit Hilfe von UV-Licht auswerten bzw. mit anderen Proben vergleichen.

©2017 Text: Timo Jung
Bilder: Timo Jung, Thomas Waschke

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