Die Unterrichtseinheit enthält Material und Aufgaben zu den Methoden und Hintergründen der DNA-Analytik in der Kriminalistik und reicht thematisch von der Spurensuche am Tatort, über die DNA-Isolierung, PCR, Gelelektrophorese und Färbung bis hin zur Auswertung repräsentativer Versuchsergebnisse. Die Materialien sind dabei zur Vorbereitung auf die praktische Durchführung der Analysetechniken in einem Molekularbiologischen Schülerlabor geeignet.

Der Beitrag ist jedoch prinzipiell so gestaltet, dass die Materialien auch ohne diese Praxiseinheit zur Erarbeitung der Methoden gewinnbringend eingesetzt werden können.
Mit der Behandlung des DNA-Fingerprintings wird der Alltags- und Lebensbezug hergestellt, da die Thematik in Verbindung mit der Kriminalistik ständig durch die Medien geht. Weiterführend bietet sich im Zusammenhang mit der DNA-Datenspeicherung zur Verbrechensaufklärung auch die Behandlung gesellschaftlicher und ethischer Fragen („gläserner Mensch“) an.

Die Unterrichtseinheit ist in vier Phasen gegliedert:

• 1. Vorentlastung: Inhaltliche Voraussetzung für die Einheit ist die DNA-Replikation. Diese wird anhand eines Wäscheleinenmodells wieder aufgegriffen. Darüber hinaus können optional der Umgang mit Laborgeräten (und die dazugehörigen Labortätigkeiten und -begriffe) angesprochen und ggf. (mithilfe von Mikroliterpipetten) geübt werden.
• 2. Theoretische Grundlagen: Es wird der Weg von der DNA-Spurensuche über DNA-Isolierung, PCR, Gelelektrophorese und Auswertung (unter Bezugnahme auf die Grundlagen des DNA-Fingerprintings) erarbeitet. Zum Schluss wird der Kompetenzbereich der Bewertung anhand des Inhalts der DNA-Analysedatei behandelt, wobei eine Diskussion im Mittelpunkt steht, die Perspektivwechsel berücksichtigt.
• 3. Praktische Erarbeitung in einem Molekularbiologischen Schülerlabor/Auswertung der Laborergebnisse: An vielen Standorten in Deutschland gibt es mittlerweile Schülerlabore, die adäquat auf diese Zielgruppe ausgerichtet sind und den Schülern die Möglichkeit bieten, die erarbeiteten Methoden vor Ort zu rekapitulieren und kostengünstig praktisch durchzuführen. Falls das im Einzelfall nicht möglich ist, können stellvertretend die in M 8 zur Verfügung gestellten Originalergebnisse einer Schulklasse ausgewertet werden. Bei den Aufgaben zu M 8 ist Bezug auf das zuvor erarbeitete Material zu nehmen (insbesondere auf M 6).
• 4. Präsentation der gewonnenen Ergebnisse: Die Zusammenfassung der Unterrichtseinheit, d. h. die Darstellung eines Überblicks der kriminalistischen DNA-Analytik kann je nach schulischen Gegebenheiten z. B. in Form einer Postererstellung, Vitrinenausstellung oder eines schuleigenen Homepagebeitrags erfolgen.

Inhaltsverzeichnis:

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • Einstieg: DNA-Replikationsmodell und Pipettierübungen
  • DNA-Quellen und -Spurensuche am Tatort
  • Einstiegsexperiment: DNA-Isolierung aus Kiwis
  • Grundlagen der DNA-Isolierung
  • Laboranleitung zur DNA-Isolierung aus Haarwurzelzellen
  • Die Masse des Genoms
  • Die Polymerasekettenreaktion (PCR)
  • Durchführung der PCR: Mastermix und PCR-Programm
  • Die Gelelektrophorese
  • Ethidiumbromidfärbung – Sichtbarmachen der DNA-Moleküle im Gel
  • Auswertung des Elektrophoresegels
  • DNA-Fingerprinting
  • Diskussion: DNA-Datenspeicherung zur Verbrechensaufklärung?
  • Praktische Durchführung im Labor/ Auswertung der Laborergebnisse
  • Präsentation der Ergebnisse
• Lösungsvorschläge