Formål
Formålet med dette forsøket er å forstå prinsippet bak elektroforese og lære korleis DNA-profilar blir laga og analyserte.
Bakgrunnsteori
I dag bruker rettsgenetikarane kapillærelektroforese med avansert teknologi for å lage og analysere DNA-profilar, men dette kan òg gjerast i klasserommet ved bruk av tradisjonell gel-elektroforese.
Elektroforese er ein teknikk der ein ved hjelp av eit elektrisk felt kan separere elektrisk ladde partiklar frå kvarandre. DNA er negativt lada og blir derfor trekt mot den positive polen i det elektriske feltet. Ved å la DNA-fragmenta vandre gjennom eit porøst medium, slik som ein agarose-gel, vil DNA-fragmenta bli skilde frå kvarandre basert på lengd. Korte DNA-fragment rører seg raskt, mens lange DNA-fragment rører seg treigare på grunn av friksjonen mellom mediet og DNA-et.
DNA er i utgangspunktet usynleg, men det kan synleggjerast ved å tilsetje ein fargemarkør. Ved gel-elektroforese kan fleire prøver køyrast samtidig, det vil seie at vi kan lage fleire DNA-profilar på ein gong som då kan samanliknast og analyserast direkte frå gelen.
Framgangsmåte
Sidan DNA-profilar blir brukte både til analyse av nære slektskap og til analyse av biologiske sporprøver, kan de velje om de i klassen vil jobbe med åstadsgransking eller ei farskapssak.
Del 1. Førebuing lærar
Til dette forsøket treng de fortynna elektroforesebuffer (1x) og agarose-gel. Dette kan lagast eller kjøpast frå butikkar som sel utstyr til naturfagundervisning. Elektroforesebufferen blir kjøpt som konsentrert løysing (50x) og blir fortynna med destillert vatn (blandingsforhold 49:1). Framgangsmåte for tillaging av TAE-elektroforesebuffer og agarose-gel finn du her hos NDLA.
Har de fleire elektroforesekar, tilrår vi at forsøket blir gjort som eit elevforsøk i staden for som eit demonstrasjonsforsøk.
Tillaging av prøver
Konditorfargar er veleigna for å illustrere DNA-prøver fordi dei krev mindre spesialutstyr og illustrerer prinsippet med DNA-profilar godt. Sidan konditorfargane består av ulike fargemolekyl, vil fargane danne ulike fragmenteringsmønster og dermed illustrere ulike DNA-profilar.
Merk 4 eppendorfrøyr, og gjer klar prøver til ønskt case etter oppskrift frå tabellane under.
Case 1: Åstadsgransking
DNA-analyse kan brukast for å undersøkje biologiske sporprøver frå ein åstad. I slike analysar leiter vi etter identiske mønster mellom sporprøva og mistenkte når vi samanliknar DNA-profilane. I dette tilfellet har vi tre mistenkte i saka.
Prøve | Konditorfargar (Wilton) | Blandingsforhold/mengd |
|---|---|---|
Sporprøve frå åstad | 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 brukast i farskapssaker. Fordi vi arvar halvparten av DNA-et vårt frå far og halvparten frå mor, er det gunstig òg å inkludere ei DNA-prøve av den biologiske mora til barnet i slike analysar. Vi lagar derfor ein DNA-profil tilhøyrande barnet, mora til barnet og dei to moglege fedrane til barnet.
Prøve | Konditorfargar (Wilton) | Blandingsforhold/mengd |
|---|---|---|
Barn | Leaf green + orange | 1:1 (100 µl + 100 µl) |
Mora til barnet | Leaf green | 200 µl |
Far 1 | Violet | 200 µl |
Far 2 | Royal blue + orange | 1:1 (100 µl + 100 µl) |
Bruker du andre fargar eller andre merke på konditorfargane, må desse testast ut i forkant. Dei ulike fargane består av ulike fargeløysingar og har derfor molekyl av ulik storleik, noko som gjer at fragmenteringsmønsteret vil variere.
Del 2. Tillaging av DNA-profil i klasserommet
- Klargjer elektroforesekaret, hell i elektroforesebuffer og kople til straumkjelda. Fjern endestykka av støypeforma og legg deretter gelen i elektroforesekaret slik at kammen er mot den negative (svarte) elektroden. Fyll på med fortynna elektroforesebuffer til bufferen dekkjer godt over gelen. Fjern kammen forsiktig frå gelen slik at du får fine hol der du kan tilsetje dei ulike prøvene.
- Tilsett 10 µl av kvar prøve i ulike hol på gelen. Her er det viktig at du har kontroll på kva prøve som er kva. På grunn av sukkeret i konditorfargane vil prøvene vere tyngre enn elektroforesebufferen og dermed leggje seg fint i botnen av hola. Vêr forsiktig når du tilset prøvene slik at dei ikkje flyt utover og blandar seg.
- Set lokket på elektroforesekaret. Pass på at dei elektriske polane i elektroforesekaret står riktig i forhold til hola i gelen. Du ønskjer at molekyla i dei ulike fargane skal flytte seg over gelen, frå negativ til positiv pol.
- Køyr prøvene på 90 volt i 20–30 minutt til fargane er godt spreidde utover gelen og dannar eit fint fragmenteringsmønster.
Skru av straumen og ta av lokket. Ta på hanskar og løft gelen ut av elektroforesekaret. Legg gjerne eit kvitt papir under for å auke kontrasten på fargane. Fragmenteringsmønsteret frå kvar av dei ulike prøvene representerer ein DNA-profil.
Del 3. Klarer de å løyse saka?
Analyser resultata ved å samanlikne fragmenteringsmønstera av dei ulike prøvene direkte frå gelen.
- Kan de forklare fragmenteringsmønsteret?
- Forklar kva ein DNA-profil er.
- Kvifor kallast ein DNA-profil òg eit DNA-fingeravtrykk?
- Kvifor er elektroforese viktig når du skal lage ein DNA-profil?
- Er det forskjell i analysen av DNA-profilar i samband med ein farskapstest og ei åstadsgransking?
- Korleis handterer politiet DNA-profilar viss dei ikkje har nokon mistenkte i saka?
Relatert innhald
Kilde
Skolelaboratoriet for biologi, Universitetet i Oslo (u.å). Agarose gel-elektroforese. Henta 25. oktober 2020 frå https://www.mn.uio.no/ibv/om/skolelab/nedlasting-av-undervisningsmateriell.html