Warum wird der nicht codierende DNA Strang für den genetischen Fingerabdruck genutzt?
In Bio gab es eine Aufgabe, der gefragt wurden ist, warum man den nicht codierende DNA Strang für den genetischen Fingerabdruck benutzt und nicht den codierende DNA Strang nimmt ?
Ich würde mich sehr über hilfreiche Antworten freuen.
3 Antworten
Es geht nicht um einen der beiden DNA-Stränge, sondern um einen Abschnitt auf der DNA. Ihr habt als Methode des Fingerprints sicherlich die PCR mit anschließender Gelelektrophorese kennen gelernt. Dabei werden die DNA-Abschnitte ihrer Größe nach aufgetrennt. Um zwischen zwei Menschen unterscheiden zu können muss man also DNA-Abschnitte untersuchen, die in beiden Menschen unterschiedlich lang sind. Das ist bei codierender DNA fast nie der Fall, sponst würde die Zelle lauter kaputte Proteine synthetisieren. Die Zelle schützt sich vor Veränderungen. Die DNA-Bereiche die man untersucht müssen in der Evolution also möglichst wenig Selektionsdruck haben und während der vergangenen Jahrtausende sehr oft verändert haben. Selbst in einer begrenzten Population wie einem Dorf (wo vor wenigen hundert Jahren nur innerhalb weniger Familien verheiratet wurde) ist jeder Mensch genetisch unterscheidbar. Die nicht codierenden Bereiche unterliegen keinem großen Selektionsdruck, schließlich haben sie oft keine nachweisbaren Einflüsse auf uns. Die Bereiche die man sich hier anschaut sind repetitive Bereiche (also die gleichen Basen wiederholen sich immer und immer wieder). Durch fehlerhaftes Aneinanderlagern der Chromosomen während der meiotischen Teilung (sie sieht ja ständig die gleiche Sequenz, da kommt man schonmal durcheinander) und anschließendem Crossing over kommt es alle paar Generationen zu einer Änderung der Länge dieser Wiederholungen. Damit sind diese Bereiche wunderbar auf der Geleletrophorese voneinander zu unterscheiden.
Für das DNA Fingerprinting wird nicht der nicht codierende Strang benutzt (das wäre der Strang, der während der Translation nicht übersetzt wird und somit in seiner Sequenz, sieht man mal von U anstelle von T ab, der translatierten mRNA entspricht), sondern nicht codierende DNA.
Damit sind DNA-Regionen gemeint, die nicht für ein Protein codieren. Wenn man als Definition für ein Gen zugrunde legt, dass ein Gen ein DNA-Abschnitt ist, der den Bauplan eines Proteins beinhaltet, dann sind nicht codierende DNA-Bereiche sozusagen die DNA-Abschnitte zwischen den Genen, wobei es auch innerhalb von Genen Bereiche gibt, die nicht codieren (so genannte Introns)und heraus geschnitten werden (Splicing). Der eigentliche Bauplan ist nur in den Abschnitten enthalten, die man Exons nennt.
Der Grund, warum man diese DNA-Abschnitte für die Erstellung genetischer Fingerabdrücke benutzt, ist simpel. Da sie ja keine Information codieren, unterliegen sie nicht der Selektion und entsprechend viele Mutationen (will heißen: Sequenzunterschiede) können sich in diesen Bereichen ansammeln. Dadurch sind nicht codierende Bereiche extrem variabel und können genutzt werden, um einzelne Individuen ein und derselben Art voneinander zu unterscheiden.
Sequenzbereiche, die häufig zum Erstellen von genetischen Fingerabdrücken genutzt werden, sind z.B. D-Loops oder Mikrosatelliten (auch STR genannt). Bei Mikrosatelliten handelt es sich um so genannte repetitive DNA, das heißt, hier werden bestimmte Muster von Basenabfolgen wiederholt. Die Anzahl der Wiederholungen und damit die Länge des STR ist bei jedem Menschen verschieden. Wenn man mit Hilfe der Gelelektrophorese verschiedene Mikrosatelliten nach ihrer Größe auftrennt, erhält man so eine Karte mit einem einzigartigen Bandenmuster. Vergleicht man dann die Banden zweier Personen miteinander, kann man anhand der Fragmentlängen z.B. ermitteln, ob ein Mann der Vater eines Kindes ist (Vaterschaftsanalyse) oder einen Täter eindeutig identifizieren und mit einer sichergestellten Probe von einem Tatort in Verbindung bringen.
Früher hat man auch durch Restriktionsenzyme genetische Fingerabdrücke erstellt (RFLP - Restriktionsfragmentlängenpolymorphismus). Restriktionsenzyme sind Enzyme, die in Bakterien die Aufgabe haben, bestimmte Sequenzen in fremder DNA (z.B. von Viren, die Bakterien befallen, so genannte Bakteriophagen) zu erkennen und zu zerschneiden, also unschädlich zu machen. Solche Schnittstellen finden sich auch im menschlichen Erbgut, aber bei jedem Menschen an anderen Stellen. Eine Verdauung mit unterschiedlichen Restrikitonsenzymen führt dann dazu, dass wieder DNA-Fragmente mit unterschiedlicher Länge entstehen. Trennt man diese dann wieder mittels Gelelektrophorese auf, erhält man wieder ein individuelles Bandenmuster, das man dann mit anderen Bandenmustern vergleichen kann.
Hi,
ich denke hier liegt eine Verwechslung vor, vermutlich oder ganz sicher war gemeint, dass "nicht codierende Regionen der DNA" verwendet werden.
Rund 98% der menschlichen DNA codieren keine RNA und keine Proteine.
Das ist hier mit "nicht codierend" gemeint. Die Funktion, falls es eine gibt, ist bis heute unbekannt.
Es ist also so, wenn die DNA ein Buch mit 100 Seiten sei, stehen auf nur 2 Seiten alle zum Leben notwendige Informationen und auf 98 Seiten scheinbar wertloses, wirres Zeug. Hier findet man die sog. "short tandem repeats" (STR`s) sich wiederholende kurze DNA-Sequenzen, die für den genetischen Fingerabdruck verwendet werden.
Denn die Anzahl an Wiederholungen an einem Genort in Kombination mit einer bestimmten Anzahl an untersuchten Genorten, ergibt ein Muster, welches auf der Welt einmalig ist und mit dem sich genau diese Person individualisieren lässt, also eindeutig zuordenbar macht. Gruß