BIO_PRÄSENTATION_G.F.

Der genetische Fingerabdruck

Abb.1: Genetischer Fingerabdruck mittels VNTR-Analyse

Gliederung 1. Frage 2. Einleitung 3. Vergleich 3.1 Der normale Fingerabdruck 3.2 Der genetische Fingerabdruck 3.3 g. Fingerabdruck - Verwendung 4. Allgemeines 4.1 Struktur des Genoms 4.2 VNTR-Loci

Gliederung

5. Methoden 5.1 Isolierung und Bearbeitung der DNA 5.2 Gelelektrophorese 5.3 RFLP-Methode 5.4 PCR 5.5 Zusammenfassung der Verfahrensweise

Gliederung 6. Aussagekraft 6.1 Mögliche Fehlerquellen 6.2 Bewertung der DNA-Analytischen Verfahren 6.3 Rechtliche Handhabung 7.Fazit 8. Quellen

1. Verstößt der genetische Fingerabdruck gegen die Privatsspähre eines jeden Individuums?

2. Einleitung

●

Individuen besitzen durch DNA festgelegte Merkmale → manche davon davon sind Einige einzigartig (Polymorphismen)

2. Einleitung ●

Früher

Heute

Blutkörperchen

DNA

Enzymsystem

Serumsysteme

Abb.2 Basis d. Ermittlungsmethoden „Früher/Heute“

●

Vergleich von Merkmalen auf verschiedenen Ebenen Heutzutage, Merkmale in Erbsubstanz (DNA) –

VNTRPolymorphismen ordnen Spuren am Tatort einem Verdächtigen zu

3. Vergleich zwischen dem echten und genetischen Fingerabdruck

3.1 Der echte Fingerabdruck ●

Papillarlinien auf der Haut → bilden wirbelartige, bogenförmige Muster an Fingerkuppen aus

●

Schweiß haftet Stoffe an Haut (z.B. Fette) → Fingerabdrücke an Gegenständen → Interessant für Kriminalistik

3.1 Der echte Fingerabdruck ●

Muster entstehen zufällig in Embryonalentwicklung –

Zentrum

Triradius

Abb.3: Fingerabdruck, Begriffe sind wichtige Hilfen zur Musterbestimmung

Sogar eineiige Zwillinge haben unterschiedliche Fingerabdrücke! → Überführung von Verbrechern

3.2 Der genetische Fingerabdruck ●

Entdecker dieses Verfahrens ist Alec Jeffrey (~mitte der 1980'er) ●

Bestimmte DNA-Elemente aus untersuchten Zellen eines Individums visualisiert ●

Männlicher und weiblicher gen. Fingerabdruck

3.2 Der genetische Fingerabdruck ●

Kann weitreichender als der echte Fingerabdruck verwendet werden

Abb.4: Illustration des genetischen Fingerabdrucks; Banden von verschieden großen DNA-Fragmenten

4. Allgemeines

4.1 Struktur des Genoms

●

Nahezu jede Zelle eines Mehrzellers besitzt eine vollständige DNA

Gesamtmolekül der DNA des Menschen ist zusammengesetzt aus: 3% codierenden und 97% nichtcodierenden Bereichen ●

4.1 Struktur des Genoms

Abb. 5: Vereinfachte Struktur eines (eukaryotische) Genoms

●

●

Codierendes Gen unterliegt evolutionären Selektionsmechanismen → geringe Mutationen (Lebensfähigkeit höher) Nichtcodierende extragene DNA-Abschnitte bei jedem Menschen individuel lang, da kein Selektionszwang

4.2 Struktur des Genoms ●

spezifische DNA-Bereiche in Genom enthalten die: -polymorph sind - resistent auf Umwelteinflüsse -in allen Geweben gleich vorkommen → macht genetischen Fingerabdruck möglich

4.2 VNTR-Loci

●

●

●

Im extragenen Bereich der DNA zu finden

„Variable Number of Tandem Repeats“ mit 10-150 Basenpaaren/Einheit Spezifische Zusammensetzung der Allele für jedes Individuum → optimal für DNA-Vergleich

4.2 VNTR-Loci ●

Jeder Mensch trägt zwei homologe Allele; können unterschiedlich lang sein Wiederholungssequenz –

Abb. 6: Beispiel: VNTR-Loci zweier Personen (Allele nur einzelsträngig)

abgetrennt durch bestimmte Basenfolgen „Erkennungssequenzen“

4.2 VNTR-Loci ●

Erkennungssequenzen dienen als: –

●

●

Anlagerungsstellen für Primer (Erstellung d. Genetischen Fingerabdrucks/PCR siehe 5.4)

Man stützt sich auf bis zu 7 Sequenzbereiche Damit VNTRs vergleicht werden können, müssen erst einige Schritte erfolgen

5.Methoden

5.1 Isolierung und Bearbeitung der DNA ●

1. DNA wird aus Zellmaterial extrahiert –

●

●

2. Erbsubstanz wird gereinigt

Blut, Haar etc.

3. DNA wird in viele kleinere Fragment zerlegt (Restriktion)

5.2 Gelelektrophorese

Abb.7: Aufbau einer Gelelektrophoresekammer ●

●

Auftrennung der isolierten DN-Säure im Inneren eines „Gels“ (z.B. Agarose) DNA, ist aufgrund ihres Phosphatrückgrates negativ geladen –

Wandert zur Anode (elektri. Spannung im Gel)

5.2 Gelelektrophorese ●

Fragmente werden nach ihrer Laufstrecke im Gel der Größe nach unterschieden u. aufgetrennt

–

Kleinere wandern schneller zum + (Anode)

–

Bildung von spezifischen Bandenmustern (siehe Abb.11)

5.2 Gelelektrophorese

Abb.8: kompletter Vorgang der Gelelektrophorese

5.3 RFLP-Methode 1. DNA versch. Individuen wird mit gleichen Restriktionsenzym geschnitten → unterschiedlich lange DNA-Fragmente 2. Gelelektrophorese → individuelles Bandenmuster entsteht ●

Heutzutage durch PCR ersetzt

5.4 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ●

Ermöglicht Analyse bei sehr wenig DNA-Menge –

●

Grundprinzip der Replikation

Spezifische Primer werden synthetisiert –

Erkennen Anfang und Ende der Basensequenz des Loci ← spezifische Vervielfältigung

5.4 Polymerase-Kettenreaktion (PCR)

Abb.9: Die Polymerase-Kettenreaktion, ein Zyklus = 3.Schritte

5.4 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ●

Prozess findet im „Thermocycler“ statt

●

Ein Zyklus dauert etwa 3 Minuten → je VNTR 2 Allele –

Zyklen können ununterbrochen aneinanderfolgen, da taq-Polymerase hitzestabil

5.4 Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ●

●

Nach meist 30 Zyklen → Elektrophorese, Gel der Elektrophorese werden Fluorszenzfarbstoffe* zugesetzt, trennt DNA in DNA-Fragmente * haften zwischen Basen der Nukleinsäuren an → Banden unter UV-Licht sichtbar

Abb.10: schwarze Bande aus dem Autoradiogramm

5.5 Zusammenfassung der Verfahren ●

DNA-Material, z.B. aus Spuren am Tatort 1.DNA wird gereinigt u. Restriktionsenzyme schneiden DNA 2.evtl. PCR 3.Gelelektrophorese 4.Gesuchten Banden werden markiert ===> man erhält den genetischen Fingerabdruck

6. Aussagekraft

6.1 mögliche Fehlerquellen ●

●

Verunreinigungen (z.B Bakterien); unhygenische Bearbeitung im Labor

beschränkte Trennschärfe der DNAElektrophorese-Systeme

6.2 Bewertung DNAanalytischer Befunde ●

●

Einzelpersonenspuren ( reines Spurenmaterial eines Spuregebers) → zweifelsfreie Zuordnung Mischspuren (Mischungen v. Zellmaterial) → keine Ableitung einzelner DNA-Profile mögl. → deshalb biomathematische Berechnungen

6.3 Rechtliche Handhabung ●

●

Nur Festellung, Speicherung und Verwendung von DNA-Identifizierungsmustern erlaubt, die aus nichtcodierenden Teilen d. DNA stammen

Genetischer Fingerabdruck führt nur im Zusammenhang mit anderen Indizien zur Verurteilung

7. Fazit ●

Methode vergleicht nur anonyme Regionen –

●

Keine Infos über Merkmale, Verhaltensweisen

In Datenbank des BKA: nur nichtcodierende DNA-Abschnitte gespeichert

→ Bez. „gläserner Mensch“ trifft nicht zu

8.Quellen Text-Ursprung / 31.10.13 http://de.wikipedia.org/wiki/Alec_Jeffreys http://www.lerntippsammlung.de/GenetischesFingerabdruckverfahren.html http://www.biologie-lk.de/showthread.php?t=21932 http://www.meine-molekuele.de/der-genetische-fingerabdruck/ http://www.br.de/telekolleg/faecher/biologie/biologie-11gentechnik114.html

Titel: Alec John Jeffreys Genetisches-Fingerabdruckverfahren RFLP und VNTR-Verfahren Der-genetische-fingerabdruck Anwendung der Gentechnik – Der genetische Fingerabdruck

http://www.u-helmich.de/bio/gast/Schneider/Skript2010.pdf http://en.wikipedia.org/wiki/Hypervariable_region http://unterricht.hellinger-seite.de/Biologie/BGenFingerabdruck.html

Der genetische Fingerabdruck – Beweistechnik Hypervariable-Region Der genetische Fingerabdruck

http://www.biokurs.de/skripten/13/bs13-11c.htm http://flexikon.doccheck.com/de/Genetischer_Fingerabdruc k

DNA Fingerprinting Genetischer Fingerabdruck

http://www.gutefrage.net/frage/kann-mir-jemand-diegelelektrophorese-in-eigenen-worten-erklaeren

Kann mir jemand die Gelelektrophorese in eigenen worten erklären?

http://de.wikipedia.org/wiki/Restriktionsfragmentl%C3%A4ngenpolymorphismus Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus http://www.innovations-intelligenz.de/der-genetischeDer genetische Fingerabdruck: Bedeutung bei der fingerabdruck-bedeutung-bei-der-verbrechensaufklaerungVerbrechensaufklärung 206778.html http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologie/molangewandt/3fingerprint/sequ.gif Nachweismethode für spezi. DNA-Sequenzen 03.11.2013 http://de.wikipedia.org/wiki/Genetischer_Fingerabdruck Genetischer Fingerabdruck

8.Quellen Text-Ursprung / 02.11.2013:

Titel:

http://www.scheffel.og.bw.schule.de/faecher/science/biologi e/natworking/natworking.htm

Die DNA-Fingerprint - Technik

http://www.gen-ethischesnetzwerk.de/gid/191/nachweisgrenzen-dna-analyse

nachweisgrenzen-dna-analyse

http://www.med4you.at/laborbefunde/techniken/lbef_pcr .htm

PCR-Methode

http://www.helmholtzmuenchen.de/fileadmin/FLUGS/PDF/Themen/Genetik/DNA -Analytik.pdf

DNA-Analytik

http://www.krimlex.de/artikel.php? BUCHSTABE=&KL_ID=230 http://www.bio.vobs.at/gen-mol/g-krimi-3.htm http://www.biologie-lk.de/showthread.php?t=21572 http://lernarchiv.bildung.hessen.de/sek/biologie/allgemein/g enetik/gentechnik/anwendungen/genetfingerabdruck/index. html http://www.youtube.com/watch?v=0gYj3YfDWOg

Genetischer Fingerabdruck

Anwendung der Gentechnik in der Kriminalistik FA - Genetik-Kriminalistik-Aufklärung eines Mordes Genetik- Fingerabdruck

Biologie Abitur Genetik: Genetischer Fingerabdruck

8.Quellen Grafiken-Ursprung / 04.11.2013:

Titel:

Abb.1 Genetischer Fingerabdruck (VNTR-Methode) http://userpage.chemie.fu-berlin.de/biochemie/agerdmann/Blockpraktikum/Seminar/Seminare/VNTR-Seminar.pdf Abb.2 Verschiedene Methoden Heute/Früher http://de.slideshare.net/21studios/biologie-genetischer-fingerabdruck-presentation Abb.3,4,5,6,7 Fingerabdruck, Illustration des genetischen http://miami.uni-muenster.de/servlets/DerivateServlet/Derivate-2161/idb13_103-120.pdf Fingerabdrucks, vereinfachte Struktur eines Genoms, VNTR-Loci zweier Personen im Vergleich, Aufbau einer Gelelektrophoresekammer Abb.8 http://3.bp.blogspot.com/-SqxmvDeA8U/UW7HgjdzMSI/AAAAAAAAAHo/BPT27SHMBK8/s1 600/el.jpgf Abb.9: http://www.lci-koeln.de/static/generated/293-lci-focus.10.gif Abb.10 http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/6/60/ Gel_electrophoresis_2.jpg/170pxGel_electrophoresis_2.jpg

Kompletter Vorgang der Gelelektrophorese

schwarze Bande aus dem Autoradiogramm

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit und Geduld

- Vincent Piatkowski