Hensikt

Hensikten med dette forsøket er å forstå prinsippet bak elektroforese og lære hvordan DNA-profiler blir laget og analysert.

Bakgrunnsteori

I dag bruker rettsgenetikerne kapillærelektroforese med avansert teknologi for å lage og analysere DNA-profiler, men dette kan også gjøres i klasserommet ved bruk av tradisjonell gel-elektroforese.

Elektroforese er en teknikk der man ved hjelp av et elektrisk felt kan separere elektrisk ladde partikler fra hverandre. DNA er negativt ladd og trekkes derfor mot den positive polen i det elektriske feltet. Ved å la DNA-fragmentene vandre gjennom et porøst medium, slik som en agarose-gel, vil DNA-fragmentene skilles fra hverandre basert på lengde. Korte DNA-fragmenter beveger seg raskt, mens lange DNA-fragmenter beveger seg tregere på grunn av friksjonen mellom mediet og DNA.

DNA er i utgangspunktet usynlig, men det kan synliggjøres ved å tilsette en fargemarkør. Ved gel-elektroforese kan flere prøver kjøres samtidig, det vil si at vi kan lage flere DNA-profiler på en gang som da kan sammenlignes og analyseres direkte fra gelen.

Framgangsmåte

Ettersom DNA-profiler blir brukt både til analyse av nære slektskap og til analyse av biologiske sporprøver, kan dere velge om dere i klassen vil jobbe med åstedsgransking eller en farskapssak.

Del 1. Forberedelse lærer

Til dette forsøket trenger dere fortynnet elektroforesebuffer (1x) og agarose-gel. Dette kan lages eller kjøpes fra butikker som selger utstyr til naturfagundervisning. Elektroforesebufferen kjøpes som konsentrert løsning (50x) og fortynnes med destillert vann (blandingsforhold 49:1). Framgangsmåte for tillaging av TAE-elektroforesebuffer og agarose-gel finner du her hos NDLA.

Har dere flere elektroforesekar, anbefales det at forsøket gjøres som et elevforsøk i stedet for som et demonstrasjonsforsøk.

Tillaging av prøver

Konditorfarger er velegnet for å illustrere DNA-prøver fordi de krever mindre spesialutstyr og illustrerer prinsippet med DNA-profiler godt. Siden konditorfargene består av ulike fargemolekyler, vil fargene danne forskjellige fragmenteringsmønster og dermed illustrere ulike DNA-profiler.

Merk 4 eppendorfrør, og gjør klar prøver til ønsket case etter oppskrift fra tabellene under.

Case 1: Åstedsgransking

DNA-analyse kan brukes for å undersøke biologiske sporprøver fra et åsted. I slike analyser leter vi etter identiske mønstre mellom sporprøven og mistenkte når vi sammenligner DNA-profilene. I dette tilfellet har vi tre mistenkte i saken.

Prøve	Konditorfarger (Wilton)	Blandingsforhold/mengde
Sporprøve fra åsted	Leaf green + orange	1:1 (100 µl + 100 µl)
Mistenkt 1	Leaf green	200 µl
Mistenkt 2	Violet	200 µl
Mistenkt 3	Leaf green + orange	1:1 (100 µl + 100 µl)

Case 2: Farskapssak

DNA-analyse kan brukes i farskapssaker. Fordi vi arver halvparten av DNA-et vårt fra far og halvparten fra mor, er det gunstig også å inkludere en DNA-prøve av barnets biologiske mor i slike analyser. Vi lager derfor en DNA-profil tilhørende barnet, barnets mor og barnets to mulige fedre.

Prøve	Konditorfarger (Wilton)	Blandingsforhold/mengde
Barn	Leaf green + orange	1:1 (100 µl + 100 µl)
Barnets mor	Leaf green	200 µl
Far 1	Violet	200 µl
Far 2	Royal blue + orange	1:1 (100 µl + 100 µl)

Bruker du andre farger eller andre merker på konditorfargene, må disse testes ut i forkant. De ulike fargene består av ulike fargeløsninger og har derfor molekyler av ulik størrelse, noe som gjør at fragmenteringsmønsteret vil variere.

Del 2. Tillaging av DNA-profil i klasserommet

Klargjør elektroforesekaret, hell i elektroforesebuffer og koble til strømkilden. Fjern endestykkene av støpeformen og legg deretter gelen i elektroforesekaret slik at kammen er mot den negative (svarte) elektroden. Fyll på med fortynnet elektroforesebuffer til bufferen dekker godt over gelen. Fjern kammen forsiktig fra gelen slik at du får fine hull hvor du kan tilsette de ulike prøvene.
Tilsett 10 µl av hver prøve i ulike hull på gelen. Her er det viktig at du har kontroll på hvilken prøve som er hva. På grunn av sukkeret i konditorfargene vil prøvene være tyngre enn elektroforesebufferen og dermed legge seg fint i bunnen av hullene. Vær forsiktig når du tilsetter prøvene slik at de ikke flyter utover og blander seg.
Sett lokket på elektroforesekaret. Pass på at de elektriske polene i elektroforesekaret står riktig i forhold til hullene i gelen. Du ønsker at molekylene i de ulike fargene skal bevege seg over gelen, fra negativ til positiv pol.
Kjør prøvene på 90 volt i 20–30 minutter til fargene er godt spredd utover gelen og danner et fint fragmenteringsmønster.

Skru av strømmen og ta av lokket. Ta på hansker og løft gelen ut av elektroforesekaret. Legg gjerne et hvitt papir under for å øke kontrasten på fargene. Fragmenteringsmønsteret fra hver av de ulike prøvene representerer en DNA-profil.

Del 3. Klarer dere å løse saken?

Analyser resultatene ved å sammenligne fragmenteringsmønstrene av de ulike prøvene direkte fra gelen.

Kan dere forklare fragmenteringsmønsteret?
Forklar hva en DNA-profil er.
Hvorfor kalles en DNA-profil også et DNA-fingeravtrykk?
Hvorfor er elektroforese viktig når du skal lage en DNA-profil?
Er det forskjell i analysen av DNA-profiler i forbindelse med en farskapstest og en åstedsgranskning?
Hvordan håndterer politiet DNA-profiler hvis de ikke har noen mistenkte i saken?

Kilde

Skolelaboratoriet for biologi, Universitetet i Oslo (u.å). Agarose gel-elektroforese. Hentet 25. oktober 2020 fra https://www.mn.uio.no/ibv/om/skolelab/nedlasting-av-undervisningsmateriell.html

Siden har flyttet, men du kan finne den her: