Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Genetischer Fingerabdruck Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Gliederung • Einführung • Methode –Ansatz/Prinzip –Durchführung • Einsatzmöglichkeiten • Sicherheit/Fehler • Fazit • Quellen Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Einführung Unter dem genetischen Fingerabdruck versteht man ein DNA-Profil eines Individuums, das für dieses in hohem Maße charakteristisch ist. Die DNA wird aus Zellen gewonnen, die wiederum im Sperma, Hautzellen oder Speichel des Individuums vorhanden sind. Daher ist die DNA eines wenn nicht sogar das wichtigste Molekül im menschlichen Körper. Die Informationen auf der DNA bestehen aus 4 „Bausteinen“; Adenin, Cytosin, Guanin und Thymin1. Beim genetischen Fingerabdruck wird auf einem bestimmten Abschnitt, der DNA, analysiert, wie oft sich die Basen wiederholen. Diese Kombination aus Basen ist bei jedem Individuum einzigartig und damit eindeutig identifizierbar. Da die Informationen/Merkmale vererbbar sind, kann man mit dem genetischen Fingerabdruck Aussagen über den Verwandtschaftsgrad zwischen Personen machen. Aber man kann mit ihm nicht Aussagen über Merkmale, wie z.B. Aussehen oder Gesundheit einer Person, machen. (Quelle: http://www.biologie-schule.de/img/dna.gif) 1. organische Basen, die folgendermaßen verbunden werden können: A-T, T-A, G-C, C-G Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Ansatz/Prinzip Um nun den genetischen Fingerabdruck einer Person zu bestimmen, betrachtet man zwei Allele 2, die als Allel1 und Allel2 bezeichnet werden, eines DNA-Abschnitts (Genom 3) genauer an. Dabei schaut man sich kurze Wiederholungssequenzen(STR4), die aus vier Nukleotidpaaren bestehen, an. Untersucht man jetzt z.B den Genom mit der wissenschaftlichen Bezeichnung "TPOX" könnte man z.B. folgende Zusammensetzung finden. Allel1: AATGAATGAATGAATGAATGAATG 6 Wiederholungen Allel2: AATGAATGAATGAATGAATGAATGAATG 7 Wiederholungen Die Ergebnisse kann man dann folgendermaßen festhalten: Locus TPOX Allel1 Allel2 6 7 Die Wahrscheinlichkeit das zwei Personen auf dem gleichen Abschnitt die gleiche Anzahl an sich wiederholenden Sequenzen ist sehr gering und führt daher zum eindeutigen bestimmen einer Person. 2. alternative Form einer Gensequenz an der entsprechenden Stelle des Schwesterchromosoms. Jeder Mensch erbt jeweils ein Allel von Mutter und Vater 3. die Position eines Gens auf einem Chromosom 4. short tandem repeats Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Durchführung Die am häufigsten verwendete Methode um genetisches Material einer Person zu analysieren, ist die PCR-Methode5. Man benutzt diese um bestimmte Gen-Sequenzen in einem DNA-Abschnitt zu vervielfältigen. Dieses Verfahren besteht aus einer Anzahlt von ca. 20-50 Zyklen, die in einem Thermocycler6 durchgeführt werden. 1.Denaturierung – die Doppelstränge, der DNA werden auf 94-96°C erhitzt, um diese zu trennen – die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den Strängen der DNA werden aufgebrochen – das Erhitzen kann oft einen längeren Zeitraum in Anspruch nehmen, da man sichergeht, dass sich die Ausgangs-DNA und die Primer7 vollständig gelöst haben – danach wird auf 65°C abgekühlt, um eine Rückbildung zu verhindern 2.Primerhybridisierung – die Temperatur wird ca. 30 Sekunden gehalten, was eine spezifische Anlagerung der Primer erlaubt – die Temperatur wird durch die Länge und die Sequenz der Primer bestimmt – wird die Temperatur falsch gewählt, kommt es zu keiner ineffizienten Produkten 3.Elongation – die DNA-Polymerase füllt die fehlenden Stränge mit freien Nukleotiden auf – sie beginnt am 3'-Ende des angelagerten Primers und folgt dann dem DNA-Strang – dieser Schritt dauert etwa 30 Sekunden je 500 Basenpaare – Thermocycler kühlen die Reaktionsansätze nach Vollendung aller Zyklen auf 4–8°C ab 5. Polymerase-Kettenreaktion 6. Ein Gerät, das in der Lage ist, die Temperaturzyklen einer Polymerase-Kettenreaktion selbständig durchzuführen 7. ein Oligonukleotid bezeichnet, das als Startpunkt für DNA-replizierende Enzyme wie die DNA-Polymerase dient Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Die Sequenzen des Produktes der Polymerase-Kettenreaktion werden mit der AgaroseGelelektrophorese8 der Größe nach geordnet, um sie dann anschließend mit anderen Produkten zu vergleichen. Ein so genantes Bandenmuster (genetischer Fingerabdruck) entsteht (Quelle: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/4/4a/Polymerasekettenreaktion.svg ) (Quelle: http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pcr_machine.jpg ) (Quellehttp://edoc.hu-berlin.de/dissertationen/wolf-reinhard-2003-06-12/HTML/Wolf_html_72dfeeff.jpg : 8 Ein Verfahren, bei der DNA in Agarose-Gel eingebracht wird und anschließend eine Spannung angelegt wird Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Einsatzmöglichkeiten • Vaterschaftstest und Verwandtschaftsanalyse: Die genetischen Fingerabdrücke der entsprechenden Personen werden miteinander verglichen. Je ähnlicher das Muster, desto enger die Verwandtschaft. • Kriminaltechnik: Genetische Fingerabdruck ist ein wichtiges Mittel zum Täternachweis. Genetische Spuren, die am Tatort gefunden werden, können benutzt werden um den Täter zu identifizieren. Des Weiteren können Leichen/Brandleichen identifiziert werden. • Botanik: Die Eigenschaften des genetischen Fingerabdrucks können natürlich auch auf botanische Objekte, wie Pflanzen, angewendet werden. • Medizin: Auch in der Medizin findet der genetische Fingerabdruck seine Verwendung, wie z.B. zur Genomkatierung, bei der Krebsbehandlung oder in der Transplantationsmedizin Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Sicherheit/Fehler Die Fehlerquote betrug bei von 1998 bis 2002 durchgeführten Versuchen ca. 0,5%, aber die meisten Fehler wurden beim Vertauschen von Proben und bei der Vermittlung von Ergebnissen verursacht und nicht beim genetischen Fingerabdruck. Fazit Der genetische Fingerabdruck beruht auf der Analyse spezifischer Abschnitte eines Genoms, die durch das mehrfache wiederholen bestimmter Sequenzen charakteristisch ist. Diese Muster ist für jedes Individuum einzigartig und dadurch lässt sich zuverlässig ein genetischer Fingerabdruck einer Person zuordnen. Des Weiteren ist der genetische Fingerabdruck ein wichtiges Mittel in vielen Gebieten, wie in der Kriminaltechnik oder bei Vaterschaftstest. Von: Claudio & Christoph Q1/2Bio5 Quellen • http://www.lerntippsammlung.de/GenetischesFingerabdruckverfahren.html • http://www.meine-molekuele.de/der-genetischefingerabdruck/ • http://de.wikipedia.org/wiki/Genetischer_Fingerabdruc k • http://www.genetischer-fingerabdruck.de/index.htm • http://www.genetischerfingerabdruck.de/layout/popup_frames.htm? Title=Glossar&Pic=glossar&Width=470&Url=/dna/glo ssar.php4&Aname=Allele&g_sLang=genfing • http://flexikon.doccheck.com/de/Genetischer_Fingerab druck • http://flexikon.doccheck.com/de/PCR • http://de.wikipedia.org/wiki/Desoxyribonukleins %C3%A4ure • http://de.wikipedia.org/wiki/PolymeraseKettenreaktion