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DNA-Analysen in der Kriminaltechnik

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Team Realfilm
DNA-Analysen in der Kriminaltechnik
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Grundlagen zum Thema DNA-Analysen in der Kriminaltechnik

Inhalt

DNA-Analysen in der Kriminaltechnik – Biologie

Die Desoxyribonukleinsäure (DNA) ist der Träger der Erbinformation. Die DNA ist bei jedem Menschen einzigartig – außer bei eineiigen Zwillingen. Die DNA ist eine Nukleinsäure, die in jedem Zellkern einer Zelle vorliegt. Dabei besteht die menschliche DNA aus über drei Milliarden Basen. In der Abfolge dieser Basen ist die genetische Information gespeichert. Davon stimmen mehr als 99 Prozent der Basen mit allen Menschen überein. Nur der Unterschied von einem Prozent sorgt dafür, dass Menschen keine identische DNA besitzen. Das kann bei der DNA-Analyse in der Kriminaltechnik genutzt werden.

In diesem Lerntext erfährst du auf einfache Weise erklärt, was man unter einer DNA-Analyse versteht, seit wann es DNA-Analysen gibt und wie man eine DNA-Analyse macht.

Was versteht man unter DNA-Analyse? – Definition

Um Verbrechen aufzuklären, ist der genetische Fingerabdruck von enormer Bedeutung. Aus kleinsten Proben wie Zellen, Gewebeteilen, Speichel, Sekreten, Hautzellen oder anderen Körperflüssigkeiten kann die DNA einer Person gewonnen werden.

DNA Analyse Biologie, Polizei und Kriminalistik

Für die Analyse der DNA gibt es verschiedene Methoden.

Methoden der DNA-Analyse Beschreibung
Restriktionsfragment-Längenpolymorphismus (RFLP) DNA-Fragmente werden durch Restriktionsenzyme geschnitten und mithilfe einer Gelelektrophorese der Länge nach geordnet.
Polymerase-Kettenreaktion (PCR) DNA wird erhitzt und spaltet sich auf. Es bilden sich dann exakte Kopien der DNA. Dadurch kann die DNA vervielfältigt werden.

Streng genommen ist die PCR-Methode, die in der Tabelle aufgeführt wurde, nur eine Methode zur Vervielfältigung der DNA. Mit dieser Vervielfältigung lässt sich dann die DNA besser analysieren, insbesondere wenn man nur wenig Probenmaterial zur Verfügung hat.

Im Folgenden gehen wir noch etwas mehr auf die Geschichte der DNA-Analyse ein.

Entdeckung der DNA von Watson und Crick

Die DNA-Analyse konnte natürlich erst nach der Entdeckung der DNA und dem Aufschlüsseln ihrer Struktur Einzug in die Kriminalistik und Medizin halten. Im Jahr 1953 entwickelten die Wissenschaftler Watson und Crick ein DNA-Modell aus den vier verschiedenen Basen Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin. Mit Zuckermolekülen und Phosphatresten entsteht eine DNA-Doppelhelix. In dem Video wird dir das noch näher erklärt.

In den 1960er-Jahren wurden noch große Mengen an biologischem Material benötigt, um nur die Blutgruppe festzustellen. Mehr war zu dieser Zeit noch nicht möglich. Problematisch war das, weil es nur vier Hauptblutgruppen gibt und an Tatorten in der Regel auch nicht ausreichend Blut- oder Gewebespuren zu finden waren. Dadurch konnte der Kreis an Verdächtigen nicht weiter eingegrenzt werden.

Restriktionsfragment-Längenpolymorphismus

Im Jahr 1984 entwickelte man eine Methode, die den Namen Restriktionsfragment-Längenpolymorphismus (RFLP) trägt. Diese Methode erlaubte es, einen sogenannten genetischen Fingerabdruck von jedem Menschen zu ermitteln. Dabei werden die DNA-Fragmente durch Restriktionsenzyme geschnitten und anschließend mit einer Gelelektrophorese der Länge nach angeordnet. Bei den Restriktionsenzymen handelt es sich um Werkzeuge, die DNA-Sequenzen erkennen und an der Stelle zerschneiden können. Die Gelelektrophorese ist ein Trennverfahren bzw. eine analytische Methode aus der Chemie. Mit der Elektrophorese kann man Moleküle nach ihrer Ladung auftrennen. Es wird eine elektrische Spannung angelegt und die Moleküle wandern unterschiedlich schnell durch das Gel, was zu einer Auftrennung führt.

In den nicht codierenden Bereichen der DNA existieren Abschnitte, bei denen bestimmte Bausteinabfolgen (STRs, engl. Short Tandem Repeats) unterschiedlich oft wiederholt auftreten. Die Bestimmung der Anzahl dieser STRs an bestimmten Orten auf dem DNA-Strang stellt das Ergebnis der DNA-Analyse dar und kann der eindeutigen Identifizierung von Menschen dienen.

Am Ende erhält man Bandenmuster, die man miteinander vergleichen kann. Dadurch lassen sich DNA-Proben unterscheiden. Die Methode benötigt aber immer noch größere Mengen an DNA, sodass häufig Blutproben nötig waren. Im Jahr 1987 ist ein Mensch mit der DNA-Analyse zum ersten Mal mit einem Verbrechen in Verbindung gebracht worden. Neben der Kriminaltechnik findet die Methode auch bei einem Test auf Vaterschaft Anwendung.

Bandenmuster Gelelektrophroese DNA

Polymerase-Kettenreaktion PCR

Im Jahr 1983 erfand der Biochemiker Kary Mullis die Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Mit der PCR-Methode war es im Jahr 1997 dann möglich, auch kleine Mengen an DNA aus geringen Proben Speichel, Blut oder anderen Körperflüssigkeiten zu verwenden. Bei dieser Methode wird die DNA großer Hitze ausgesetzt und der DNA-Doppelstrang in zwei Teile getrennt. An dem abgekühlten Gemisch binden sich Enzyme an jedem DNA-Strang und erzeugen dadurch exakte Kopien der fehlenden Hälfte, sodass Kopien des ursprünglichen DNA-Strangs entstehen.

Dadurch war es möglich, aus nur kleinen Mengen Probenmaterial DNA zu vervielfältigen und diese dann mit einem Analyseverfahren wie der Gelelektrophorese genauer zu betrachten.

Dieses Video

Schon lange werden biologische Proben von Tätern und Opfern verwendet, um Verbrechen aufzuklären. Aber erst seit den 1980er-Jahren ist es möglich, die Unterschiede in der DNA dafür zu nutzen. Möglich ist das durch eine Technik, die sich genetischer Fingerabdruck nennt. Er untersucht die Länge verschiedener DNA-Abschnitte. Die Technik wurde immer weiter verbessert, sodass heute schon sehr kleine Proben genügen, um einen Menschen zu identifizieren.

Mithilfe der DNA-Sequenzierung kann nicht nur die genetische Information entschlüsselt werden. Mit dieser Methode wird die Nukleotidabfolge wiedergegeben, die zum Beispiel wichtige Erkenntnisse über unsere Geschichte wiedergeben kann.

Im Anschluss an das Video und diesen Text findest du Übungsaufgaben, um dein erlerntes Wissen zu überprüfen. Viel Spaß!

Transkript DNA-Analysen in der Kriminaltechnik

Seit den 1950er-Jahren haben Wissenschaftler Methoden entwickelt, um herauszufinden, wie wir uns durch unsere DNA unterscheiden und dabei unbeabsichtigt eines der wichtigsten Werkzeuge der modernen Spurensicherung entwickelt. DNA ist das Erbgut einer Zelle und kann als eine Art Blaupause für ein Lebewesen beschrieben werden. Menschliche DNA besteht aus über 3 Milliarden Basen und mehr als 99 % dieser Basen stimmen bei allen Menschen überein. Aber der Unterschied von 1 % sorgt dafür, dass keine zwei Menschen eine identische DNA besitzen – mit Ausnahme eineiiger Zwillinge. DNA, die man am Tatort eines Verbrechens findet, kann entweder eine Verbindung zwischen einem Verdächtigen und einem Beweis herstellen oder einen Verdächtigen entlasten. In den 1960er-Jahren benötigte man für die DNA-Analyse noch große Mengen an biologischem Material und man konnte dadurch nur die Blutgruppe feststellen. Da nur an wenigen Tatorten genug Blut- oder Gewebespuren zu finden sind und da es nur vier Hauptblutgruppen gibt, waren die frühen Methoden nicht geeignet, um einen Kreis an Verdächtigen einzugrenzen. Im Jahr 1984 hat man aber eine Methode namens Restriktionsfragment-Längenpolymorphismus entwickelt. Man könnte das auch als einen DNA-Fingerabdruck bezeichnen. Im Jahr 1987 wurde eine Person zum ersten Mal mittels DNA mit einem bestimmten Verbrechen in Verbindung gebracht. Wissenschaftler benötigten noch immer größere Mengen DNA, um einen Treffer zu erzielen, deswegen waren häufig Blutproben nötig. Schon kurz darauf wurde diese neue Technik zu einem zentralen Werkzeug der Verbrechensbekämpfung und weltweit wurden große DNA-Datenbanken aufgebaut, um Verbrecher zu fangen. Im Jahr 1997 wurde es möglich, auch kleine Mengen DNA aus winzigen Proben von Speichel, Blut oder anderen Körperflüssigkeiten zu nutzen. Forensikern gelingt das durch ein Verfahren namens Polymerase-Kettenreaktion. Bei der Polymerase-Kettenreaktion setzt man die DNA großer Hitze aus, was den DNA-Doppelstrang in zwei getrennte Teile spaltet. Wenn sich das Gemisch abkühlt, binden sich Enzyme an jeden der DNA-Stränge und erzeugen so exakte Kopien der fehlenden Hälften, sodass zwei neue DNA-Doppelstränge entstehen. So können Forensiker ein vollständiges DNA-Profil aus nur einem einzelnen DNA-Strang erstellen. Das bedeutet, dass ein einziges Haar oder ein Blutstropfen heutzutage ausreicht, um einen Verbrecher zu identifizieren. Die DNA-Analyse schreitet immer weiter fort, revolutioniert die Forensik und macht die Welt zu einem sichereren Ort.

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