Gelelektrophorese und DNA-Analyse

Gelelektrophorese

• Die Gelelektrophorese ist eine Methode, um DNA-Fragmente nach ihrer Größe zu trennen.
• Die genomische DNA eines Organismus ist ein langer, dünner Faden.
• Um DNA-Fragmente zu erzeugen, wird die DNA mit Restriktionsenzymen geschnitten.
• Restriktionsenzyme schneiden die DNA an spezifischen Erkennungssequenzen, wodurch viele unterschiedliche Fragmente entstehen.
• Die DNA-Fragmente werden amplifiziert (vervielfältigt) und dann in einem Gel sichtbar gemacht.
• Die DNA ist negativ geladen aufgrund der Phosphatgruppen.
• In der Gelelektrophorese wird ein elektrisches Feld angelegt, wodurch die DNA zum positiven Pol wandert.
• Das Gel hat Poren, wodurch kleinere Fragmente schneller durch das Gel wandern als größere.
• Größere Fragmente wandern somit langsamer durch das Gel und erscheinen weiter oben auf der Gelelektrophorese.
• Die DNA-Fragmente werden durch Radioaktivität oder Fluoreszenz sichtbar gemacht.

Anwendungsbereiche der Gelelektrophorese

• Genetischer Fingerabdruck:
  • Individuen können über ihren genetischen Fingerabdruck identifiziert werden.
  • Die Wahrscheinlichkeit, dass zwei nicht verwandte Menschen das gleiche Erbgut haben, liegt bei 1 zu 1 Milliarde.
  • Polymorphe Sequenzen (Sequenzen, die sich von Mensch zu Mensch unterscheiden) werden analysiert.
  • Der genetische Fingerabdruck wird beispielsweise in der Kriminalistik und Forensik eingesetzt.
• Vaterschaftstest:
  • Durch die Analyse von DNA-Fragmenten kann die Abstammung eines Kindes ermittelt werden.
  • STR-Regionen (Short Tandem Repeats) sind charakteristische Sequenzen, die für jeden Menschen unterschiedlich sind.
  • Die STR-Regionen werden vererbt und können daher zur Identifizierung des Vaters herangezogen werden.

Polymorphe Sequenzen

• Polymorphe Sequenzen sind DNA-Abschnitte, die sich von Mensch zu Mensch unterscheiden.
• Es gibt verschiedene Arten polymorpher Sequenzen:
  • STRS (Short Tandem Repeats): sich wiederholende Sequenzen
  • VNTRs (Variable Number of Tandem Repeats): lange, sich wiederholende Sequenzen
  • SNPs (Single Nucleotide Polymorphisms): einzelne Basen-Mutationen

Zusammenfassung

• Die Gelelektrophorese ist eine wichtige Methode in der Molekularbiologie zur Trennung von DNA-Fragmenten nach ihrer Größe.
• Die Ergebnisse der Gelelektrophorese finden in verschiedenen Bereichen Anwendung, z. B. in der Kriminalistik, Forensik und Vaterschaftstest.
• Die Analyse von polymorphen Sequenzen, insbesondere STRs, spielt eine zentrale Rolle bei der Erstellung eines genetischen Fingerabdrucks.

In diesem Quiz lernen Sie die Grundlagen der Gelelektrophorese, einer Methode zur Trennung von DNA-Fragmenten nach ihrer Größe. Sie erfahren, wie Restriktionsenzyme arbeiten, um DNA zu schneiden, und wie elektrische Felder die Bewegung der Fragmente im Gel beeinflussen.