2.4.1 Quantitative Analyse der DNA-Fragmente
Würdest du dem Augenmaß eines Laboranten beim Vergleich der Bandenmuster trauen, wenn du vor Gericht stündest, oder würdest du auf eine genauere Analyse bestehen?
Um beim Vergleich der Tatort-DNA und der DNA der Verdächtigen die größtmögliche Genauigkeit zu erzielen, muss außer dem augenscheinlichen auch ein quantitativer Vergleich der Fragmentgröße gemacht werden.
1. Mit einem Lineal wird die zurückgelegte Strecke jeder Bande gemessen (in mm). Gemessen wird von der Mitte jedes Startslots bis zur Mitte jeder DNA-Bande. Die Werte werden in die Tabelle im Anhang eingetragen.
2. Um die Fragmentgröße ungefähr zu bestimmen, wird mit Hilfe der Daten des Längenmarkers
(Strecke = x-Achse; Fragmentgröße = y-Achse; der Längenmarker ist DNA eines Virus (l-Phage), die mit HindIII geschnitten wurde. Die Basensequenz des Virus ist genau bekannt und somit auch alle möglichen Schnittstellen des Restriktionsenzyms HindIII. Wir wissen daher genau, wie groß die DNA-Fragmente sind und wie viel entstehen.)
eine Eichkurve wie folgt erstellt: Trage die Werte der Banden 1-6 in je ein Koordinatensystem auf halblogarithmischem und linearem Papier ein (Anhang). Danach werden die Punkte verbunden.
3. Welche graphische Darstellung (linear oder halblogarithmisch) sollte deiner Meinung nach bei der Analyse verwendet werden? Warum ist deiner Meinung nach diese graphische Darstellung eher geeignet?
4. Die Streckenlängen werden nun auf der x-Achse eingetragen und die Fragmentgröße anhand der Eichkurve an der y-Achse abgelesen, um die Fragmentgrößen der DNA-Proben abschätzen zu können. Die Werte werden auch in der Tabelle eingetragen.
2.4.2 Interpretation der Ergebnisse
a) Was wollen wir feststellen? Wiederhole noch einmal die Ausgangsfragestellung.
Wir wollen herausfinden, welche Verdächtigen - DNA mit der Täter - DNA identisch ist.
b) Welche der DNA-Proben wurde fragmentiert? Wie würde das Gel aussehen, wenn die DNA nicht fragmentiert wäre?
Es wurden alle DNA-Proben fragmentiert. Voraussetzung hierfür ist, dass die DNA - Stränge eine Erkennungssequenz für das Restriktionsenzym besitzen.
c) Vergleiche jetzt die Fragmentgrößen der DNA der Verdächtigen mit denen der Tatort DNA. Gibt es einen Verdächtigen, dessen Fragmente mit den Tatortfragmenten annähernd übereinstimmen?
????
2.5 Anhang
1. Tabelle Fragment-Größe (bp) Strecke (mm)
| Standartlängenmarker | Tatort | V1 | V2 | V3 | V4 | ||||||
Strecke(mm) |
Fragment grösse(bp) |
(mm) |
(bp) |
(mm) |
(bp) |
(mm) |
(bp) |
(mm) |
(bp) |
(mm) |
(bp) |
11,5 |
23130 |
||||||||||
14,5 |
9416 |
||||||||||
17 |
6557 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
20,5 |
4361 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
27 |
2322 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
28,5 |
2027 |
|
|
|
|
|
|||||
2.5.1 Graphpapier (halblogarithmisch und linear)
2.5.2 Fragen zur Wiederholung
Was verursacht die Fragmentierung von DNA in diesem Praktikum?
Was stellt sicher, wo ein DNA-Molekül bei einer Restriktion "geschnitten" wird?
Zeichne ein DNA-Molekül mit 5 Restriktionsstellen für ein bestimmtes Palindrom. Wie viele Fragmente entstehen, wenn alle Stellen von Restriktionsenzymen geschnitten werden?
Ein DNA-Molekül wird bei einer Restriktion in 4 Fragmente (siehe unten) geschnitten. Die geschnittene DNA-Probe wird in einem Agarose-Gel einer Elektrophorese unterzogen. Zeichne in die Abbildung, wie die Fragmente sich auftrennen werden?
Die folgende Abbildung repräsentiert ein DNA-Molekül, welches mit HindIII bei jeder der angezeigten Positionen geschnitten wurde. Die Nummern stehen für die Anzahl der Basenpaare in jedem Fragment.
4042 12130 6557 9416 4361 3952
Die Fragmente des Standardlängenmarkers in bp: 8361, 6000, 5500, 5000, 4500, 4000,
Wie sieht das zu erwartende Gelbandenmuster aus?
Beschrifte jede Bande mit der Basenpaaranzahl.
DNA Überprüfung von Familien. Hierbei lassen sich viele Anwendungsbeispiele aufführen: Eine Frau wurde von ihrem Arbeitgeber vergewaltigt und dadurch schwanger. Das Kind wusste, wer sein Vater war, doch verneinte der Vater zu Lebzeiten diesen Sachverhalt. Nach seinem Tod wurde durch den DNA-Fingerprint der Nachweis erbracht, dass die nun erwachsene Frau seine Tochter war und ihr dadurch das Erbe zugesprochen. („A Child of Rape Wins Award from Estate of her Father.“ New York Times, July 10, 1994).
 |
In diesem Original Fingerprint wurden je 5µg DNA von Vater, Tochter, Mutter und Großmutter mit dem Restriktionsenzym Hinf I gespalten und elektrophoretisch aufgetrennt.
Das Bandenmuster zeigt, dass alle Banden des Kindes auf väterliche und mütterliche Banden zurückzuführen sind, d.h., die Vaterschaft ist erwiesen.
M= Marker-DNA; A-P bezeichnen die einzelnen Banden des Markers, die bestimmten Fragmentgrößen entsprechen. (Abbildung aus IBELGAUFTS, H. 1990, S. 144) |
Kinder, die nach ihrer Geburt oder im Babyalter von ihren Eltern getrennt wurden und bei Pflegeeltern aufwuchsen, lassen sich mit dem DNA-Test wieder ihren leiblichen Eltern zuordnen. So ließen sich viele durch Krieg getrennte Familien wieder vereinigen (DNA Fingerprints: J.M. Diamond „Abducted Orphans Identified by Grandpaternity Testing“ 327:552-553. 1987).
Ärzten wird mit dieser Technik ein wertvolles Instrument an die Hand gegeben, um z.B. die Effektivität einer Knochenmarktransplantation zu überprüfen. Wenn die Transplantation erfolgreich war, wird der DNA-Fingerabdruck aus dem Blut des Patienten Banden aus dem Bandenmuster des Spenders aufweisen. Wenn jedoch nicht alles maligne Knochengewebe entfernt wurde, werden sich die Krebszellen wieder vermehren, und das Bandenmuster des Patienten wird wieder verstärkt dominieren („Our Ultimate Identity Card in Sickness and in Health,“ in „Inside Science“, New Scientist, Nov. 16, 1991).
Auch bei der Untersuchung von Verwandtschaftsbeziehungen zwischen Tier- und Pflanzenarten wird zunehmend der genetische Fingerabdruck hinzugezogen. Wissenschaftler haben dadurch wohl eine dritte Schimpansenart identifiziert („Genetics Suggest Existance of a Third Species of Chimp.“ The New York Times, National. Aug. 26, 1994, p.A9).
In der Nahrungsmittelkontrolle lassen sich die Verfahren des DNA-Fingerprinting anwenden. Z.B. wird das Fleisch in Hamburgern oft mit Schweinefleisch und anderen „billigen“ Fleischarten gemischt. Mit dieser Analysetechnik lässt sich Rinderfleisch auf seine Reinheit überprüfen. Behörden haben diese Technik auch schon oft benutzt, um festzustellen, dass der Fisch im Sushi in Wirklichkeit aus Fleisch von Walen und Delphinen bestand. Hierbei handelt es sich ja um Tiere, die zu den gefährdeten Arten gehören (Angier, Natalie. “DNA Test in Meat of Endangered Whales for Sale in Japan.“ p.A11, Sept.13, 1994).
-- I can´t believe it´s DNA !!! --
Brown, T.A.: Gentechnologie für Einsteiger. Spektrum Verlag; Heidelberg/Berlin/Oxford 1995
Hafner, L. u.a.: Biologie heute SII. Schroedel Verlag; Hannover 1998.
Gassen, H.G.: Gentechnologie, Ethik und Gesellschaft. Fischer Verlag 1996.
Ibelgaufts, H.: Gentechnologie von A-Z, Studienausgabe. VCH, 1990.
Poli, L. und Janigian, R.: Biotechnology Explorer; DNA Fingerprinting Kit; Instruction Manual. Firma BioRad Laboratories o.A. (Bei der Erstellung des Praktikumskripts habe ich mich an dem `Instruction Manual´ des `Fingerprinting Kit´ orientiert. anm.d.V.)
