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„Genetischer Fingerabdruck“

1Der Leistungskurs Biologie der 12 Jahrgangsstufen zusammen mit Lehrerin Frau Seegräber besuchte am 31. August 2018 die Herderschule in Gießen und untersuchten ihrem Fachthema entsprechend die eigene DNA.
Das Molekularbiologische Schülerlabor der Herderschule ist ein Labor, in dem unter anderem die DNA eines Menschen sichtbar gemacht werden kann. Der Fingerabdruck in Form von Erbinformationen z.B. eines Schülers oder einer Schülerin wird durch verschiedene biologische und chemische Schritte sichtbar gemacht. In diesem Labor können die Schülerinnen und Schüler dieselben Geräte benutzen, die auch bei echten Ermittlungen, bei der Kriminalpolizei, verwendet werden, um die DNA zu extrahieren.
Der Tag war in mehrere Themenbereiche unterteilt. Uns wurde als erstes erklärt, wie genau wir unseren Fingerabdruck am Ende ablesen können und was genau wir dafür brauchen würden. Am Anfang kam der erste Theorie-Teil. Hier wurde uns erklärt, wie genau der Vorgang ablaufen würde, welche Substanzen wir bräuchten und wie lange die einzelnen Schritte dauern würden. Danach konnten wir beginnen unsere DNA zu extrahieren. Der zweite Theorie-Teil folgte nach einer kurzen Mittagspause, und am Ende analysierten wir unsere Ergebnisse.


Der Vorgang:
1) Damit die DNA, oder wie in unserem Fall ein bestimmter Abschnitt der DNA, sichtbar gemacht werden kann, sammelten wir unsere Spucke in einem Becher. Als nächstes mussten wir die Desoxyribonukleinsäure freilegen. Die DNA lag im Becher noch nicht frei, sondern in Zellen vor. Dafür füllten wir ein bisschen Spucke in Eppendorfgefäße (Zentrifugen-Röhrchen) und stellten diese dann in die Zentrifuge. Durch das schnelle Drehen zerfielen Teile der Zelle und die DNA wurde nach mehrmaligem Wiederholen frei gelegt. Den Proteinen wird als nächstes das Wasser entzogen (durch einen Fällungspuffer F) und die DNA im Wasser gelöst.
2) Die Methode, die im Schülerlabor als nächstes verwendet wurde, ist die sogenannte PCR (kurz für Polymerasekettenreaktion). Diese kopiert die DNA-Abschnitte und macht es somit möglich diese später anschaulich darzustellen. Damit das funktionieren kann, müssen aber erst alle Bestandteile hinzugefügt werden.


- Die eigene DNA.
- Es werden 2 neue Primer hinzugefügt (für jeden Strang einen), die als Startpunkte der späteren Synthese dienen.
- Die 4 Nucleotide (Base-Zucker-Phosphatrest) als Basis für einen neuen DNA-Strang.
- 1 neue Polymerase (DNA-Polymerase anstatt der RNA-Polymerase), die hitzefest ist.
- 2 Puffer, MgCl2 und noch dNTP-Mix.


2Diese Mischung wird erneut in ein Eppendorfgefäß gefüllt und in eine PCR-Maschine gesteckt. Als erstes beginnt die Denaturierung. Die Mischung wird erhitzt (ca. 89° C). Hierbei wird zuerst die Helicase von der DNA abgelöst und dann die Wasserstoffbrückenbindung zwischen den Basen der beiden Stränge getrennt. Als zweites beginnt es mit der Annealing, also dem schnellen abkühlen (auf ca. 72° C). Nun setzt sich der hinzugefügte DNA-Primer an die Einzelstränge und die Polymerase beginnt mit dem synthetisieren.
Diese Schritte werden werden jetzt ca. 30-40 mal wiederholt, bis am Ende ungefähr 4,3 Milliarden Kopien vorhanden sind.
Mit allen oben genannten Anleitungen konnten wir so unsere DNA-Abschnitte vervielfältigen. Der PCR Vorgang dauerte bei uns eine halbe Stunde, in der wir unsere Pause hatten.
Nach der Pause haben wir mit dem letzten Schritt begonnen. Die vielen Kopien der DNA mussten getrennt werden um sie später sichtbar machen zu können.
Dafür mischten wir ein Gel zusammen, das Agarosegel. Mit der Agarosegelelekrophorese konnten wir unsere DNA darstellen. Das Geld wird in die Apparatur gefühlt und es wird gewartet bis es abgekühlt und somit erstarrt ist. Die Probe mit unserer DNA lag in einer kleinen Probe vor, die wir blau einfärbten, um sie später sehen zu können.
Diese Mischung wurde in das erstarrte Gel gefüllt. Jetzt wird Spannung angelegt und die DNA beginnt zu wandern. Die DNA ist nämlich negativ geladen und kann dadurch mit genug Spannung zum positiven Pol gezogen werden. Das Gel ist löchrig genug, damit das passieren kann.


3Nach ca. 30 bis 40 Minuten ist alles fertig und das Gel wird von der Apparatur entfernt und unter ein UV-Tisch gelegt, damit die DNA sichtbar wird. Der Farbstoff macht, der vorher dazugegeben wurde, macht das möglich.
Die Ergebnisse sind entweder homozygot oder heterozygot.
Homo bedeutet in diesem Fall die gleichen Basenpaare sind vorhanden, es gibt nur eine Linie.
Hetero bedeuten in diesem Fall ungleiche Basenpaare, also gibt es auch zwei Linien.
Der Tag im Schülerlabor in der Herderschule war sehr lehrreich und ich bin froh, dass wir die Möglichkeit hatten daran teilzunehmen.

Svenja Nowak

 

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