DNA Parmak İzi Nasıl Çıkarılır?

Adli tıp araştırmalarında olay yerinden alınan DNA örneklerinden suçluların belirlenmeye çalışıldığına polisiye dizilerde ya da filmlerde tanık olmuşsunuzdur. DNA dizisindeki kişiye özgü sıralamaları analiz ederek bir DNA örneğinin kime ait olduğunu belirlemeye yarayan yöntem DNA parmak izi olarak isimlendiriliyor. Peki, bu yöntem nasıl çalışıyor?

 

Bilmekte Fayda Var!

Vücudumuzdaki birçok hücre DNA’mızı içerir. İki insanın DNA’sı %99,9 oranında aynıdır. Ancak geri kalan kısım parmak izi gibi kişiye özgüdür. Bu, çok düşük bir oran gibi görünebilir. İnsan DNA’sının yaklaşık üç milyar nükleotid çifti içerdiği göz önüne alındığında iki insanın DNA’larında üç milyon farklı nükleotid çifti bulunduğu söylenebilir.

İnsan DNA’sındaki farklılıkların belirlenmesi yöntemi DNA parmak izi olarak isimlendirilir. DNA parmak izinin belirlenmesi sayesinde günlük hayatta karşılaşılan birçok probleme çözüm bulunabilir. DNA parmak izi belirlenirken DNA örnekleri elektroforez yöntemi kullanılarak karşılaştırılır.

Elektroforez, moleküler biyoloji ve genetik mühendisliği araştırmalarında yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biridir. Bu yöntemde elektriksel olarak yüklü moleküller büyüklüklerine göre ayrılır.

Elektroforez yönteminde ilk olarak DNA hücreden ayrılarak saf hâlde elde edilir. Daha sonra molekül ölçeğinde bir makas gibi görev yapan enzimler aracılığıyla, DNA molekülü, farklı noktalardan kesilerek farklı uzunluklarda DNA parçaları elde edilir. Farklı uzunluktaki DNA parçaları elektroforez yöntemi ile büyüklüklerine göre ayrılır. Bunun için gözenekli yapıdaki bir jel kullanılır. Elektrik akımı uygulandığında jelin bir ucu artı, diğer ucu eksi yükle yüklenir. DNA molekülü elektriksel olarak eksi yüklü olduğu için elektrik akımı uygulandığında DNA parçaları jelin artı kutbuna doğru hareket eder. Jelin yapısında gözenekler bulunduğundan DNA parçaları elektrik akımı etkisiyle hareket ederken bu gözeneklerden geçmesi gerekir. Bu süreçte büyük DNA parçaları daha yavaş hareket ederken, küçük DNA parçaları daha hızlı hareket ederek ileri gider. Sonuçta belirli bir süre sonunda farklı uzunluktaki DNA molekülleri büyüklüklerine göre birbirinden ayrılır.

Jel üzerinde ayrılan DNA parçalarını gösteren bantlar

DNA parçaları birbirinden ayrıldıktan sonra farklı yöntemlerle görüntülenebilir. Örneğin DNA’ya bağlanabilen floresan boyalar kullanılarak işaretlenir. Bu sayede ayrılan DNA parçaları morötesi ışık altında kısa çizgiler ya da bantlar hâlinde görülebilir.

yourgenome CC BY 4.0

Olay yerinden alınan örneğin DNA parmak izi ile iki şüphelinin DNA parmak izleri karşılaştırıldığında, 2 numaralı şüphelinin DNA parmak izi olay yerinden alınan örneğin DNA parmak iziyle eşleşiyor.

Deneyler köşesinin bu etkinliğinde DNA parmak izinin belirlenmesinde yararlanılan elektroforez yöntemini kullanarak farklı renkteki gıda boyalarını oluşturan alt renkleri birbirinden ayırıyoruz.

Nelere İhtiyacımız Var?

• Agar agar tozu
• Karbonat
• Üç farklı renkte gıda boyası
• 5 adet 9 V’luk pil
• 2 adet krokodil kablo
• Şeffaf plastik kap
• Alüminyum folyo
• 4 adet çöp şiş
• Pipet
• Makas
• Maket bıçağı
• Cetvel
• Isıya dayanıklı kap
• Bardak
• Isıtıcı
• Su
• Elektrik bandı

Ne Yapıyoruz?

• Çöp şişlerden üçünü yaklaşık 10 cm uzunluğunda olacak şekilde keselim.
• Kestiğimiz parçaları aralarında yaklaşık 1,5 cm olacak ve plastik kabın tabanının yaklaşık 0,5 cm üzerinde kalacak şekilde başka bir çöp şişe dik olarak bantlayalım.

. Çöp şişi, görseldeki gibi, bir kenara daha yakın olacak şekilde plastik kaba bantlayarak sabitleyelim.

 

. Bir bardak suya yarım çay kaşığı karbonat ve yarım çay kaşığı agar agar tozu ekleyelim ve karıştıralım.

. Hazırladığımız karışımı ısıya dayanıklı bir kapta, içinden kabarcıklar çıkıncaya kadar ısıtalım.

. Isınan karışımı soğutmadan plastik kabın içine dökelim. Karışım çöp şişlerin 0,5 cm üzerine çıkmalıdır.

. Karışımın soğuyup jel hâline gelmesi için birkaç saat bekleyelim.

. Alüminyum folyodan A4 boyutunda bir parça keselim ve uzun kenarı boyunca iki parçaya ayıralım.

. Her iki parçayı da dar şeritler elde edecek şekilde katlayalım.

. Kabın içindeki jeli kabın her iki kısa tarafından yaklaşık 0,5 cm genişliğinde olacak şekilde keserek çıkaralım.

 

. Kaba sabitlediğimiz çöp şişleri jelin içinden çıkaralım.

. Alüminyum folyoları kabın kısa kenarlarında oluşan boşluklara yerleştirelim.

. Pillerin artı ve eksi uçlarını, görseldeki gibi, birbirine takalım. Pillerden birinin açıkta kalan artı ucuna ve diğerinin açıkta kalan eksi ucuna birer krokodil kablo tutturalım.

 

. Toz hâldeki gıda boyalarına su ekleyerek üç farklı renkte gıda boyası karışımı hazırlayalım.

. Bir pipetin ucuna parmaklarımızla bastırarak yassı hâle getirelim.

. Pipetin yassılaştırdığımız ucunu gıda boyasının içine daldıralım.

. Pipet gıda boyasının içindeyken üstteki açık ucunu parmağımızla kapatarak pipeti boya karışımının içinden çıkaralım.

. Parmağımızı pipetin üstteki ucundan çekmeden diğer ucunu jelin içinde çöp şişleri kullanarak oluşturduğumuz deliklerden birinin içine yavaşça yerleştirelim.

. Pipet jelin içindeyken parmağımızı yavaşça kaldırarak boşluğun boyayla dolmasını sağlayalım.

Not: Boyanın delikten taşmamasına dikkat edelim. Bunun için boşluk boyayla dolduğunda parmağımızla pipetin ucunu tekrar kapatabiliriz.

. Aynı işlemi diğer renkler için de tekrarlayalım.

. Bir bardak suya yarım çay kaşığı karbonat ekleyip karıştıralım.

. Karbonat karışımını, jelin üzerini 0,5 cm yüksekliğinde kaplayacak şekilde, jelin üzerine yavaşça dökelim.

. Pilin eksi ucuna bağlı krokodil kablonun diğer ucunu, gıda boyalarına daha yakın olan alüminyum folyonun ucuna tutturalım.

. Pilin artı ucuna bağlı krokodil kablonun diğer ucunu plastik kabın diğer tarafındaki alüminyum folyonun ucuna tutturalım.

. Gıda boyalarındaki değişimi 1-2 saat boyunca gözlemleyelim.

 

Uyarılar:

Krokodil kabloların uçlarının birbirine temas etmemesine ve pilin ıslanmamasına dikkat edelim!

Krokodil kabloların uçlarının metal kısımlarına elimizle temas etmeyelim.

Kesici aletleri kullanırken dikkatli kullanalım.

 

Ne Oldu?

İçine karbonat eklenen agar agar jeli elektriği iletebilir. Jelin üzerine dökülen karbonat çözeltisi de elektrik akımının iletilmesini sağlar. Agar agar jeli gözenekli yapıdadır. Çöp şişlerle jelin içinde oluşturduğumuz boşluklara eklediğimiz boya molekülleri eksi yüklüdür. Jelin iki yanında bulunan alüminyum folyolara krokodil kabloları tutturduğumuzda jelin içinden elektrik akımı geçmeye başlar. Elektrik akımı etkisiyle eksi yüklü boya molekülleri pilin artı ucuna doğru hareket eder. Bu sırada jelin içindeki boşluklardan geçmeye çalışan gıda boyalarının içindeki büyük moleküller yavaş, gıda boyalarının içindeki daha küçük moleküller ise daha hızlı hareket eder.

Gıda boyları farklı renkteki pigmentlerin (renkli kimyasal maddeler) birleşiminden oluşabilir. Eğer bir rengi oluşturan alt renklere ait pigment moleküllerinin büyüklükleri birbirinden farklıysa jelin içindeki boşluklardan geçme hızları da farklı olur. Bu sayede renkler ayrılabilir.

Bu etkinlikte turuncu, yeşil ve mor renkte gıda boyaları kullandık. Jelden elektrik akımı geçerken zaman içinde gıda boyalarını oluşturan farklı renk molekülleri birbirinden ayrıldı. Mor rengi oluşturan kırmızı renk moleküllerinin mavi renk moleküllerine göre daha hızlı hareket ettiğini, bu nedenle de kırmızı ve mavi renklerin birbirinden ayrıldığını gözlemledik. Bu farklılık kırmızı renk moleküllerinin mavi renk moleküllerine göre daha küçük olduğunu gösterir.

Benzer şekilde yeşil gıda boyası bir süre sonra sarı ve mavi renklere ayrıldı. Yeşil rengi oluşturan sarı renk moleküllerinin mavi renk moleküllerinden daha hızlı hareket ettiğini gözlemledik. Bu farklılık, sarı renk moleküllerinin mavi renk moleküllerine göre daha küçük olduğunu gösterir.

Turuncu renkteki gıda boyası ise alt renklere ayrılmadı. Turuncu renk, kırmızı ve sarı renkli moleküllerden oluşur. Elektrik akımı geçtiği sırada turuncu rengi oluşturan sarı ve kırmızı renk moleküllerinin birbirinden ayrılmaması bu moleküllerin aynı büyüklükte olduğunu ve jeldeki gözeneklerden aynı hızda geçtiğini gösterir.

Kaynaklar:

• Çelik, İ., DNA Analizi, Bilim ve Teknik, Sayı 495, s.48-51, 2009.
• https://www.texasgateway.org/resource/171-biotechnology
• http://sciencecommunications.info/how-is-dna-fingerprinting-used-to-identify-a-criminal/
• https://www.yourgenome.org/facts/what-is-gel-electrophoresis
• https://www.yourgenome.org/facts/what-is-a-dna-fingerprint
• https://sciencing.com/sources-of-error-in-gel-electrophoresis-12359700.html