Deine Küche wird zum Labor - den Täter*innen auf der Spur

In jedem guten Krimi werden die Täter*innen anhand von DNA überführt. DNA ist die Abkürzung für desoxyribonucleic acid oder auf deutsch: Desoxyribonukleinsäure. Möchtest du genauer wissen, was DNA ist, dann lies hier nach: https://www.simplyscience.ch/teens/wissen/was-ist-dna. Falls du das in der Schule schon gelernt hast, kannst du diesen Teil natürlich auch überspringen.

GIF: https://giphy.com/gifs/dna-s1IJ0L8hZ4wms

Nachdem die Spurensicherung am Tatort wichtige Hinweise gefunden hat, analysieren Wissenschaftler*innen im Labor diese Beweisstücke. Um an die darin enthaltene DNA zu gelangen, muss diese aus den Zellkernen gewonnen werden. Wie genau das funktioniert, lernst du in diesem Experiment.

Um DNA aus Zellkernen zu lösen brauchst du:

• Ein „Beweisstück“, welches DNA enthält, wie zum Beispiel eine Tomate oder Erdbeeren
• ½ Teelöffel Kochsalz
• 25ml Zitronensaft (filtriert)
• 5ml Spülmittel
• Wasser
• Brettchen und Messer
• Mörser oder Mixer
• Kaffeefilter
• Brennspiritus, Feuerzeugbenzin (gibt’s beides im Supermarkt oder in der Drogerie für maximal 2-3€, aber vielleicht ist vom letzten Grillabend auch noch etwas übrig) oder gut gekühltes Isopropanol (gibt es in der Apotheke)
• Kleines Schraubglas

Zuerst bereitest du einen sogenannten Extraktionspuffer vor. Dazu vermischt du das Kochsalz, den Zitronensaft, das Spülmittel und 20ml Wasser. ACHTUNG: Arbeitest du später mit Isopropanol, dann ersetzte den Zitronensaft durch Wasser. Anschließend schneidest du dein Beweisstück mit dem Messer in Stücke und gibst es gemeinsam mit dem Extraktionspuffer in den Mixer oder Mörser. Das Verhältnis von Extraktionspuffer zu Beweisstück sollte 1:1 sein. Nun musst du beides gründlich vermischen. Mixe oder mörsere dazu mindestens eine Minute.

Anschließend filtrierst du deine Mischung durch den Kaffeefilter in ein kleines Glas. Danach füllst du das Glas mit der gleichen Menge Brennspiritus, Feuerzeugbenzin oder Isopropanol auf. Jetzt kommt der Deckel drauf und du musst das Glas einige Male umdrehen oder schwenken. Die DNA ist nach wenigen Minuten als weißer Knäuel zu sehen. Die Reagenzien müssen nach deinem Experiment nicht speziell entsorgt werden, sondern du kannst sie einfach wegschütten.

Wie funktioniert das Experiment nun eigentlich?

Im ersten Schritt des Experimentes wird die DNA aus dem Zellkern gelöst. Zuerst werden die Zellen durch Mörsern oder Mixen beschädigt und aufgebrochen. Der Extraktionspuffer kann nun die restlichen Zellwände und Zellkerne auflösen. Zum einen löst das Spülmittel (Detergens) Fette, zum anderen erhöht die Zitronensäure die Löslichkeit der Fette. Das Salz im Extraktionspuffer ist wichtig, da es ähnlich wie in einer physiologischen Kochsalzlösung die Salzkonzentrationen eines lebenden Organismus imitiert. Die frei gewordene DNA kann sich anschließend an die Wasserteilchen anlagern. Wasser ist zwar nicht geladen, hat jedoch eine Polarität was bedeutet, dass eine Seite des Moleküls positiver und eine Seite negativer ist (siehe Foto rechts). Die DNA ist negativ und lagert sich dadurch gerne an die positivere Seite des Wassers an. Im Wasser gelöst kann die DNA problemlos durch den Kaffeefilter fließen und nur die Überreste des „Beweismittels“ bleiben im Filter zurück. Um die DNA nun sichtbar zu machen, muss die Verbindung zu den Wassermolekülen wieder gelöst werden. Das geschieht durch Brennspiritus, Feuerzeugbenzin oder Isopropanol.  Die DNA wird frei und verklumpt zu einem großen weißen Knäul.

Einfach gesagt: Das Mörsern oder Mixen und der Extraktionspuffer brechen die Hülle der Zellen auf. Da die so freiwerdende DNA wasserlöslich ist, lagert sich die DNA an das Wasser im Extraktionspuffer an und kann so problemlos mit durch den Kaffeefilter fließen. DNA kann sich im Gegensatz zu Wasser nicht in Brennspiritus, Feuerzeugbenzin oder Isopropanol lösen. Die Zugabe einer dieser Substanzen bewirkt so, dass die DNA wieder frei wird, verklumpt und als weißes Knäul in deiner Lösung sichtbar ist.