Gelelektrophorese - Auswertung / Anwendungsaufgaben [Vaterschaftstest] - [Biologie, Oberstufe] [1/2] 

In diesem Video werden wir uns mit konkreten Anwendungsaufgaben zur Gelelektrophorese auseinandersetzen - wie ihr noch sehen werdet, geht es bei den meisten dieser Aufgaben darum, die bei der Gelelektrophorese entstehenden Bandenmuster auszuwerten.
Ihr solltet zu diesem Zeitpunkt bereits sehr detaillierte Kenntnisse über die Gelelektrophorese besitzen oder aber das Grundlagenvideo zur Gelelektrophorese gesehen haben - ich verlinke es euch an dieser Stelle nochmal.
In diesem letzten Video haben wir unter anderem besprochen, wozu eine Gelelektrophorese nützlich ist - dass man sie anwendet, um Personen zu identifizieren. Mit der Gelelektrophorese werden DNA-Abschnitte bzw. DNA-Fragmente nach ihrer Größe aufgetrennt. Wenn man einzelne DNA-Fragmente einer Person mithilfe der Gelelektrophorese nach ihrer Größe auftrennt, entsteht ein für diese Person ganz spezifisches Bandenmuster, das als genetischer Fingerabdruck verwendet werden kann.
(...) Auch der Vaterschaftstest zur Überprüfung, wer der leibliche Vater eines Kindes ist, ist ein klassisches Anwendungsbeispiel der Gelelektrophorese.
Eine kleine Aufgabe habe ich bereits im Grundlagenvideo zur Gelelektrophorese besprochen - als kleine Wiederholung blende ich sie euch hier nochmal ein: In der Aufgabe soll begründet werden, welcher der drei möglichen Kandidaten der leibliche Vater des Kindes ist. Ihr wisst, dass man mithilfe der Gelelektrophorese bestimmte DNA-Fragmente von Personen nach ihrer Größe auftrennen kann und kleinere Fragmente schneller durch das Gel wandern und dadurch weiter unten im Gel erscheinen. Auch logisch erscheint, dass das Kind die jeweiligen DNA-Fragmente vererbt bekommen hat. Die einzelnen, beim Kind sichtbaren Banden, müssen also vom Vater oder der Mutter stammen und entsprechend bei ihnen auftreten. In diesem vorliegenden Fall ist die dritte Bande des Kindes ausschlaggebend - diese taucht nicht bei der Mutter auf, sodass das Kind dieses DNA-Fragment von ihrem Vater vererbt bekommen haben muss. Weil nur Kandidat 3 die Bande aufweist, muss es sich dabei um den Vater des Kindes handeln.
Eine weitere Anwendungsaufgabe - wieder ein Vaterschaftstest - findet ihr hier abgebildet: Lest sie euch einmal durch und versucht sie, zu lösen.
Vaterschaftstest - Biologie-Hilfe!? (gutefrage.net)
Wir erfahren, dass es sich bei den DNA-Fragmenten, die man aufgetrennt hat, um Fragmente eines bestimmten STR-Locus handelt. Ihr wisst, dass unsere DNA in Form von 46 Chromosomen im Zellkern verpackt liegt - eins dieser Chromosomen stellen wir an dieser Stelle einmal exemplarisch größer dar.
(...)
Wenn wir sagen, dass Bandenmuster sehr charakteristisch und individuell sind, dann muss dies natürlich auch auf die DNA-Fragmente zutreffen, die man sich anguckt. Erst durch die Analyse dieser von Mensch zu Mensch sehr individuellen DNA-Fragmente kann überhaupt ein ebenso charakteristisches Bandenmuster erzeugt werden. Wie eben bereits erwähnt, ist klar, dass es sich bei Mann b um Person 1 handelt; wir sehen die sieben Wiederholungen auf dem einen Allel als Bande und die andere Wiederholungssequenz mit vier Wiederholungen als kürzeres Fragment weiter unten im Elektrophorese-Gel. Zur Erinnerung: Das Elektrophorese-Gel weist kleine Poren auf, die es kleineren Molekülen schneller erlauben, das Gel zu durchwandern als größere Moleküle. Deshalb ist das kürzere DNA-Fragment mit nur 4 Wiederholungen schneller durch das Gel gewandert und befindet sich weiter unten im Gel. Oft steht aber auch die Anzahl der Basenpaare an der Seite - ich habe sie an dieser Stelle nicht aufgeführt.
Entsprechend handelt es sich bei Mann a um Person 2 - die zwei DNA-Fragmente mit der gleichen Wiederholungssequenz werden entsprechend nur als eine Bande im Gel sichtbar. Trotzdem Vorsicht: Es sind zwei, übereinanderliegende Banden, was man auch an der Dicke der Bande erkennt.
Zur Beantwortung der Frage gehen wir wieder vom Bandenmuster des Kindes aus, das es vererbt bekommen hat von seinen Eltern, sodass die jedes der Fragmente entweder beim Vater oder der Mutter auftauchen muss. Das kürzere Fragment hat es von seiner Mutter vererbt, das längere Fragment hat es demnach vom Vater vererbt bekommen. Weil Mann a kein gleiches Fragment hat, kann er als biologischer Vater des Kindes ausgeschlossen werden. Mann b hat das Fragment, sodass es sich um den leiblichen Vater des Kindes handelt.