Praktisches Arbeiten im Schülerlabor: „DNA-Fingerprinting“ zur Täterüberführung
Ein Einblick in molekulargenetische Verfahren im Schülerlabor

In unserem neuen Schülerforschungslabor können wir nun vertiefende, experimentelle Unterrichtseinheiten durchführen, die einen kleinen Einblick in die Studienfächer und die beruflichen Möglichkeiten der MINT-Fächer geben. Mit den Biologiekursen der Q1 führten wir molekularbiologische Experimente zum Genetischen Fingerabdruck durch. Zwei Bonner Biologie-Masterstudierende unterstützen die experimentellen Arbeiten und standen für Fragen zum Studium sowie zu den beruflichen Möglichkeiten zur Verfügung. Hier folgt der Bericht von Katja Stellmacher aus dem Biologiegrundkurs von Frau Jäschner:

Tafel Ergebnis

Nachdem im Herbst letzten Jahres das neue Schülerlabor eröffnet wurde, gibt es schon seit einiger Zeit die erweiterte Möglichkeit (und die entsprechende Ausstattung) zum naturwissenschaftlichen Experimentieren am Altenforst. Als einer der ersten Kurse bekam unser Biologie-Q1-GK die Gelegenheit, im Schülerlabor zu experimentieren: Unter Anleitung von Herrn Funke, dem Koordinator unseres MINT-Leistungszentrums, sowie Frau Jäschner, unserer Biologie-Lehrerin, durften wir ein sogenanntes DNA-Fingerprinting durchführen und mithilfe von Gelelektrophorese selber DNA „sichtbar machen“.


Zu angemessenen Versuchen und Versuchsergebnissen gehört jedoch auch immer eine gute Vorbereitung: Im letzten Halbjahr haben wir uns bereits längere Zeit mit dem Thema Genetik beschäftigt, sodass uns die theoretischen Grundlagen zur PCR (Polymerasekettenreaktion), Gelelektrophorese und allgemein zum genetischen Fingerabdruck schon bekannt waren (*).

 

 

(*) Der genetische Fingerabdruck bezeichnet das (evtl. sichtbar gemachte) individuell unterschiedliche DNA-Profil eines Lebewesens und ermöglicht es also, ein Lebewesen anhand seines Erbguts eindeutig zu identifizieren. Daher wird dieses Verfahren u.a. zur Identifizierung von Tatverdächtigen in Kriminalfällen genutzt. Die PCR dient dabei zunächst dazu, die isolierte DNA zu vervielfältigen. In der anschließenden Gelelektrophorese werden die DNA-Proben in einem Agarose-Gel durch eine angelegte Spannung in ihre einzelnen Fragmente aufgetrennt und der Länge nach sortiert, wobei ein charakteristisches Bandenmuster entsteht.

Zudem haben wir in einer Vorbereitungs- und Einführungsstunde die wichtigsten Aspekte wiederholend besprochen und Neues über die Anwendungsgebiete dieser Methoden erfahren. Des Weiteren lernten wir durch „Pipettier-Übungen“ den Umgang mit den klassischen Laborpipetten, damit wir für die präzise Durchführung vorbereitet waren.
In der darauffolgenden Stunde ging es endlich los und alle waren sehr gespannt auf den Versuch. Uns wurden hierfür vier DNA-Proben zur Verfügung gestellt (bereits isoliert und vervielfältigt); um das DNA-Fingerprinting eines Kriminalfalls zu simulieren, waren diese mit „Tatort“, „Opfer“, „Verdächtiger 1“ und „Verdächtiger 2“ beschriftet. Unsere experimentelle Aufgabe war es nun, mithilfe der Gelelektrophorese herauszufinden, welcher der beiden Verdächtigen als Täter in Frage kommt.
Als erstes haben wir die Gelelektrophorese vorbereitet, indem wir das Agarose-Gel präzise eingegossen und nach dem Erkalten mit einer Puffer-Lösung übergossen haben. Das anschließende Befüllen der Gele mit den DNA-Proben stellte zwar für viele von uns eine Herausforderung dar, hat jedoch bei allen gut funktioniert. Danach hieß es: Deckel drauf, Spannung an und abwarten!

Schritt 1: Agarose-Gel gießen
Schritt 2: Geltaschen mit DNA-Proben befüllen
Schritt 3: Kammer verschließen
Schritt 4: Spannung anlegen

In der nächsten Biologiestunde konnten wir gemeinsam mit Herrn Funke und Frau Jäschner unsere Agarose-Gele mit DNA-Bandenmustern ansehen und auswerten. Das Ergebnis war eindeutig: „Verdächtiger 2“ ist der Täter!

05

Obwohl unsere Gelelektrophorese nur einen Teil des gesamten DNA-Analyse-Prozesses abbildete, war es für uns alle ein großartiges Erlebnis, die unterrichtlichen Inhalte praktisch umsetzen zu können und einmal selbst als „Forscher“ im Labor zu stehen. Dies verdanken wir unter anderem auch dem zdi-Netzwerk.

Katja Stellmacher (GK Biologie Jäschner)

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