Die Gelelektrophorese

Nach einer PCR oder nach dem Schneiden von DNA liegt ein Gemisch unterschiedlich langer DNA-Stücke vor. Die Gelelektrophorese sortiert sie nach ihrer Größe und macht sie sichtbar.

• Gelelektrophorese:Trennverfahren: DNA-Fragmente wandern im elektrischen Feld durch ein Gel und trennen sich dabei nach ihrer Länge.
• Negative Ladung:Die Phosphatreste im Rückgrat sind negativ geladen, deshalb wandert DNA zum Pluspol (Anode); da die Ladung je Nucleotid gleich ist, entscheidet nur die Länge.
• Agarosegel:Netz aus den Fasern eines Polysaccharids aus Rotalgen; es wirkt wie ein Sieb, durch das kurze Fragmente leichter schlüpfen — sie wandern weiter als lange.
• Probentaschen:Die Proben werden mit einem schweren, gefärbten Ladepuffer in Vertiefungen am Minuspol-Ende pipettiert; dann wird Spannung angelegt.
• Größenmarker:Gemisch aus DNA-Fragmenten bekannter Länge in Basenpaaren (bp), auch DNA-Leiter genannt; es läuft in einer eigenen Spur als Maßstab mit.
• Bande:Ein Fluoreszenzfarbstoff lagert sich an die DNA an und leuchtet unter UV- oder Blaulicht; eine Bande besteht aus vielen gleich langen Fragmenten.
• Eichkurve:Trägt man die Länge der Markerfragmente logarithmisch gegen ihre Laufstrecke auf, ergibt sich näherungsweise eine Gerade; an ihr liest man die Länge unbekannter Fragmente ab.

Ziehe die orange Messmarke am Lineal auf eine Bande — oder tippe ins Gel, wähle die Marke mit Tab und verschiebe sie mit ↑/↓ (mit Shift feiner). Miss zuerst mindestens zwei Markerbanden: Dann erscheint die Eichkurve, und du kannst die Längen der Probenbanden A, B und C ablesen.

Halte fest: Die Laufstrecke allein verrät noch keine Länge — erst der Größenmarker im selben Gel liefert den Maßstab. Weil die Länge logarithmisch aufgetragen wird, bedeutet ein Zentimeter mehr Laufstrecke nicht immer gleich viele Basenpaare weniger.

Ein Bandenmuster wird erst aussagekräftig, wenn man weiß, wie die Fragmente entstanden sind: durch Schneiden mit Enzymen oder durch eine PCR an ausgewählten Stellen.

• Restriktionsenzyme:bakterielle Enzyme, die DNA an kurzen, spezifischen Erkennungssequenzen schneiden, z. B. EcoRI bei 5′-GAATTC-3′.
• Restriktionsfragmente:Zahl und Lage der Schnittstellen bestimmen Zahl und Länge der Fragmente; verändert eine Punktmutation eine Erkennungssequenz, ändert sich das Bandenmuster.
• Sichelzell-Allel:Die Mutation im β-Globin-Gen (GAG → GTG) zerstört eine Schnittstelle des Enzyms MstII: Statt zweier kürzerer Fragmente bleibt ein längeres übrig; Heterozygote zeigen beide Muster.
• Kombination mit PCR:Die PCR vervielfältigt zuerst den untersuchten Abschnitt; das Gel zeigt dann Zahl und Länge der Produkte.
• STR:Short Tandem Repeats: kurze Sequenzen von 2–6 bp, die an einem Genort viele Male hintereinander wiederholt sind; die Zahl der Wiederholungen ist von Mensch zu Mensch verschieden.
• Genetischer Fingerabdruck:PCR mit Primern links und rechts mehrerer STR-Orte; die Längen der Produkte ergeben ein individuelles Bandenmuster, das in der Forensik mit Spuren vom Tatort verglichen wird.
• Vaterschaftstest:An jedem STR-Ort erbt ein Kind ein Allel von der Mutter und eins vom Vater; jede Bande des Kindes muss sich bei Mutter oder Vater wiederfinden.