Infotext: VNTR und STR Bereiche

GenFinger
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EXPERTENPUZZLE - EXPERTENGRUPPE 1:
Während des Expertenpuzzles arbeitet Ihre Versuchsgruppe mit einer
Partnerversuchsgruppe zusammen. Jede Gruppe bearbeitet ein anderes
Thema (GenFinger 9 oder 10), dass sich die Gruppenmitglieder nach einer
Bearbeitungszeit gegenseitig vorstellen und erklären. Einigen Sie sich
zunächst welche Gruppe welches Thema bearbeitet
Schritte
1. und 2.
(10 Min.)
Schritt 3:
(10 Min.)
Schritt 4:
(5-7 Min.)
Schritt 5:
Abb.: Darstellung des Ablaufs
des Expertenpuzzles
Ihre 3er Versuchs- Gruppe (z.B. A1) hat eine Partnergruppe
(z.B. B1) gefunden und die Themen (GenFinger 9 oder 10)
aufgeteilt. Lesen Sie den Infotext und bearbeiten Sie in Ihrer
Versuchsgruppe die Aufgabe 1 (Gilt für beide Gruppen!).
Stellen Sie ihrer Partnergruppe ihr Thema (Infotext & Aufgabe 1)
vor und lassen Sie sich das Thema ihrer Partnergruppe
erklären.
Verbleiben Sie in der Großgruppe (A1 + B1). Nutzen Sie die
Informationen beider Gruppen, um das Verfahren des
genetischen Fingerabdrucks zu komplettieren (Aufgabe 2).
In der Plenumsphase werden die Ergebnisse gesammelt und
das Verfahren auf dem Arbeitsblatt GenFinger 3 (unten) notiert.
Infotext: VNTR und STR Bereiche
Der genetische Fingerabdruck basiert heutzutage auf der PCR. Das Genom jedes Menschen umfasst
über 3 Milliarden Basenpaare, die auf 46 Chromosomen (23 maternale und 23 paternale) verteilt sind.
Lediglich einen geringen Teil machen hierbei aktive (kodierende) Gene aus (Exons). Die restlichen nicht
kodierenden Basensequenzen (Introns) sind Bereiche, deren Bedeutung noch nicht genauer geklärt ist.
In diesen Bereichen befinden sich Sequenzabschnitte, die bei jedem Menschen vorkommen, sich aber
hinsichtlich ihrer Länge unterscheiden. Für
Abb. Beispiel für einen STR Bereich
den genetischen Fingerabdruck nutzt man
diese
sogenannte
VNTR-Abschnitte
(Variable Number of Tandem Repeats).
VNTRs sind DNA- Sequenzen, die aus
tandemartigen Wiederholungen von Basensequenzen bestehen. Heute konzentriert
man sich auf die sehr kurzen STR-Bereiche
(short tandem repeats). In unseren
Versuchen nutzen wir den STR-Bereich
D1S80, der auf dem menschlichen Chromosom 1 lokalisiert ist. Durch fehlerhafte Zusammenlagerung
beim Crossingover (während der Meiose) haben sich im Verlauf der Evolution viele verschiedene STRAllele gebildet, die jeweils eine andere Anzahl an Wiederholungen aufweisen. Das menschliche Genom
ist durch das Human Genom Projekt komplett entschlüsselt, so dass auch die DNA-Sequenzen vor und
nach den STR-Bereichen bekannt sind. Primer (mit gewünschten Basensequenz) können heute ohne
größere Probleme innerhalb weniger Tage von spezialisierten Firmen produziert werden.
Aufgabe 1: Überlegen Sie, wie Ihnen diese Informationen für die Durchführung eines
Genetischen Fingerabdrucks helfen können und was Ihnen noch fehlt.
Aufgabe 2: Komplettieren Sie nach dem Expertenpuzzle das Verfahren zum
genetischen Fingerabdruck. Benennen Sie die drei zu verwendenden Verfahren
(Versuche) und deren Aufgaben (Funktionen)  Arbeitsblatt GenFinger 3
GenFinger
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EXPERTENPUZZLE - EXPERTENGRUPPE 1:
Während des Expertenpuzzles arbeitet Ihre Versuchsgruppe mit einer
Partnerversuchsgruppe zusammen. Jede Gruppe bearbeitet ein anderes
Thema (GenFinger 9 oder 10), dass sich die Gruppenmitglieder nach einer
Bearbeitungszeit gegenseitig vorstellen und erklären. Einigen Sie sich
zunächst welche Gruppe welches Thema bearbeitet
Schritte
1. und 2.
(10 Min.)
Schritt 3:
(10 Min.)
Schritt 4:
(5-7 Min.)
Schritt 5:
Abb.: Darstellung des Ablaufs
des Expertenpuzzles
Ihre 3er Versuchs- Gruppe (z.B. A1) hat eine Partnergruppe
(z.B. B1) gefunden und die Themen (GenFinger 9 oder 10)
aufgeteilt. Lesen Sie den Infotext und bearbeiten Sie in Ihrer
Versuchsgruppe die Aufgabe 1 (Gilt für beide Gruppen!).
Stellen Sie ihrer Partnergruppe ihr Thema (Infotext & Aufgabe 1)
vor und lassen Sie sich das Thema ihrer Partnergruppe
erklären.
Verbleiben Sie in der Großgruppe (A1 + B1). Nutzen Sie die
Informationen beider Gruppen, um das Verfahren des
genetischen Fingerabdrucks zu komplettieren (Aufgabe 2).
In der Plenumsphase werden die Ergebnisse gesammelt und
das Verfahren auf dem Arbeitsblatt GenFinger 3 (unten) notiert.
Infotext: Die Gelelektrophorese
Abb.: Gelelektrophorese
Häufig arbeitet man in der Molekularbiologie mit Proben, in
denen isolierte DNA-Stücke (Fragmente) unterschiedlicher
Länge vorliegen. Jedes Fragment liegt meist in mehr als 1
Million Kopien vor. Zur Auftrennung der DNA Fragmente
nach ihrer Länge wird die Gelelektrophorese eingesetzt.
Dabei wird in eine Gelelektrophoresekammer ein ungiftiges
Agarosegel (wirkt wie ein mehrschichtiges Sieb) mit
Taschen (Einstülpungen) zur Probenaufnahme, eine
Pipette, eine Pufferlösung (definierte Ionenlösung) und eine
Spannungsquelle (mit Anode und Kathode) verwendet.
[Tipp: Die DNA Stücke müssen Sie sich wie gekochte Nudelstücke
(unterschiedlicher Länge) vorstellen, die vom Querschnitt her durch die
Löcher des Siebs schlüpfen können.]
Aufgabe 1: Überlegen Sie, wie die Auftrennung der
DNA-Fragmente bei der Gelelektrophorese funktioniert
und welche Ladung die DNA, bzw. die Anode und die
Kathode haben. Erklären Sie, warum eine Pufferlösung und kein Aqua dest. verwendet wird.
Aufgabe 2: Komplettieren Sie nach dem Expertenpuzzle das Verfahren zum
genetischen Fingerabdruck. Benennen Sie die drei zu verwendenden Verfahren
(Versuche) und deren Aufgaben (Funktionen)  Arbeitsblatt GenFinger 3