234 Naturstoffe – Neue Materialien Haltemagneten Start Deckplatte Aufgaben A1 Angenommen, in einem Minisatelliten könnten beim Menschen bis zu 10 Wiederholungen vorkommen. Ermitteln Sie unter dieser Annahme die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Menschen den gleichen genetischen Fingerabdruck haben. Geben Sie nun die Wahrscheinlichkeit an, die sich ergibt, wenn man 10 Minisatelliten vergleichen würde. Beurteilen Sie, ob diese Vergleiche für eine zweifelsfreie Verurteilung eines Verdächtigen ausreichen. A2 Führen Sie Recherchen mithilfe von Chemie 2000+ Online zu den Themen: a) Forschungen von Rosalind Franklin, James Watson und Francis Crick zur Strukturaufklärung der DNA und b) DNA-Replika tion bei der Zellteilung durch. Fertigen Sie Referate zu den beiden Themen. Dem Täter auf der Spur B1 Sichtbar gemachte DNA-Fragmente eines genetischen Fingerabdrucks. T, O, S: DNA-Fragmente des Tatverdächtigen, des Opfers und der Spur vom Tatort; M: Marker, d.h. DNA-Fragmente bekannter, unterschiedlicher Molekülgrößen. A: Verfassen Sie auf der Basis von B1 eine Anklage bzw. Verteidigungsschrift für den Verdächtigen (T). B2 Ablauf der Erstellung eines genetischen Fingerabdrucks B3 Elektrophorese-Apparatur für DNA-Fragmente. A: Erläutern Sie mithilfe der Formeln aus B5 (links), warum die DNA-Fragmente vom Minuszum Pluspol wandern. INFO Anders als der Fingerabdruck, den ein Täter am Tatort unmittelbar zurücklässt, muss ein genetischer Fingerabdruck erst durch ein gentechnisches Verfahren erzeugt werden. Dabei wird die Desoxyribonucleinsäure eines Tatverdächtigen mit DNA-Spuren am Tatort verglichen. Der Genvergleich wird nicht mit der gesamten DNA durchgeführt, sondern nur mit repetitiven Basenabfolgen, bei denen sich z.B. die Basenabfolge A-A-T-G (B5) mehrmals (etwa 3bis 30-mal) hintereinander wiederholt. Die Anzahl an Wiederholungen kann von Mensch zu Mensch unterschiedlich sein. Die DNA-Abschnitte mit den Wiederholungen bezeichnet man als Minisatelliten. Der Vergleich nur eines Minisatelliten allein reicht nicht, um die DNA eines Verdächtigen eindeutig einer Spurenprobe zuzuordnen. In der Kriminologie werden daher etwa 8 bis 15 Minisatelliten für einen Identitätsnachweis herangezogen. Um einen genetischen Fingerabdruck herzustellen, muss man zuerst die DNA des Tatverdächtigen und die in den Spuren isolieren. Mithilfe bestimmter Enzyme werden die Minisatelliten (Bruchstücke, Fragmente) dann aus der DNA herausgeschnitten (Restriktion). Anschließend werden die beim Schneiden erzeugten DNA-Fragmente durch die Methode der Gel-Elektrophorese getrennt (B2, B3). Hierzu werden die geschnittenen DNA-Fragmente auf ein Gel aufgetragen, an das ein elektrisches Feld angelegt wird (B3). Die Fragmente wandern nun entsprechend ihrer Größe in dem Gel unterschiedlich weit (B1). Auch kleinste Mengen gefundener DNA aus Bluttropfen, Haaren, Sperma oder Haut reichen aus, um einen genetischen Fingerabdruck herzustellen. Dies funktioniert, weil die DNA ein reproduzierbares Molekül ist. Durch das Verfahren der Polymerase-Kettenreaktion PCR (Polymerase Chain Reaction) lässt sich ein einzelner DNA-Doppelstrang beliebig vervielfältigen (B4). Dafür wird der DNA-Doppelstrang erst aufgespalten (Denaturierung), indem man die komplementären Basenpaare trennt. Man erhält folglich zwei Einzelstränge. Dann wird jeweils ein Primer, ein synthetisch hergestelltes Stück DNA, das komplementär zum Anfang eines DNA-Stranges ist, angebunden. Dies ist die Voraussetzung dafür, dass das Enzym Polymerase weitere Nucleotide anlagern kann, sodass zwei komplette DNA-Doppelstränge entstehen. Dieser Vorgang wird mehrmals wiederholt, bis man genügend DNAMaterial hat, um einen genetischen Fingerabdruck anzufertigen. Spermaspur Proben Blutprobe DNA Restriktion Elektrophorese – + Tatverdächtiger DNA Restriktion Elektrophorese – + 3377_01_01_2012_Kap4_212_273 23.09.14 06:31 Seite 234 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d s C .C . B uc h er V er la gs