von Melina Karakoulakis (Q1), Celina Limpert (Q1)
Kürzlich besuchte der Biologie-LK von Frau Katharina Lücker die Philipps-Universität in Marburg, um einen Praktikumstag in der Genetik zu absolvieren. Dort bekamen die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, wissenschaftliche Arbeitsmethoden und die Arbeit eines Biologen kennenzulernen.
Die Aufgabe für den Tag war es, den eigenen genetischen Fingerabdruck herzustellen zu untersuchen.
Als der Kurs an der Universität ankam, nahm uns Malte Klimczak, welcher im Labor als Biologe arbeitet, in Empfang. Zunächst versammelten wir uns in einem Raum und besprachen unseren Tagesablauf. Auch wurde uns erklärt, wie man im Labor vorsichtig und präzise arbeitet.
Für die Wissenschaft ist heutzutage die Analyse der DNA zu einem wesentlichen Bestandteil geworden. So dient der genetische Fingerabdruck zur Identifizierung einzelner Personen und wird zum Beispiel in der Kriminalforschung oder bei Vaterschaftstests genutzt. Um den genetischen Fingerabdruck zu untersuchen, musste zuerst die DNA aus der Mundschleimhaut extrahiert werden. Dafür spülten die Schülerinnen und Schüler für einige Minuten den Mund gründlich mit Wasser aus, um anschließend Speichel und Mundschleimhautzellen in einem Becher zu übertragen. Mit einer Eppendorf-Pipette überführten die Schülerinnen und Schüler die Flüssigkeit in ein kleines Gefäß, das sogenannte „Eppi“, welches anschließend für zwei Minuten in eine Zentrifuge gestellt wurde. Danach konnte man beobachten, dass die Zellbestandteile aufgrund des höheren Gewichtes sich unten im Eppi anlagerten. Oberhalb befand sich nur Wasser, welches sich im Speichel befand. Der Überstand wurde entsorgt, sodass das Ergebnis die angesammelten Zellen als Zellpellet enthielt. Nun waren die Zellen vom Speichel getrennt worden. Das nächste Ziel war es, die DNA aus dem Zellkern zu gewinnen. Dies gelang mithilfe von Lysepuffer, in dem Spülmittel enthalten war, welches für das Aufbrechen der Zellmembran sorgt. Dieses Gemisch wurde zentrifugiert. Um die Proteine von der DNA zu trennen, gaben wir Fällungspuffer hinzu. Nach einer erneuten Zentrifugation bildete sich ein Überstand aus DNA, Fällungs- und Lysepuffer. Es wurden fünf Milliliter aus dem Überstand entnommen und in ein neues Eppi mit Isopropanol und DNA- Farbstoff gegeben.
Nach weiteren Zwischenschritten war die reine DNA war nun extrahiert worden. Da man jedoch mit einem einzelnem DNA-Abschnitt nichts anfangen konnte, musste dieser mit dem Verfahren der Polymerase Kettenreaktion (PCR- Polymerase Chain Reaction) vervielfältigt bzw. amplifiziert werden. Die PCR verläuft in drei Stufen ab. Zuerst wird die Template DNA (Ursprungs-DNA) auf 90°C erhitzt und denaturiert. Die Wasserstoffbrückenbindungen der beiden komplementären Stränge lösen sich und es entstehen Einzelstränge. Anschließend erfolgt das Primer-Annealing. Dabei lagern sich künstlich synthetisierte Primer, welche in der Lösung vorhanden sind, an die einzelnen DNA- Stränge. Im dritten Schritt, der Elongation, beginnt die Taq-Polymerase, welche erst bei 72° ihr Optimum hat, komplementäre Ergänzungen der DNA- Stränge zu synthetisieren. Es dauerte ca. eine Stunde, bis ausreichend viele DNA-Stränge gebildet wurden. Im Anschluss der Vervielfältigung fand eine Gelelektrophorese statt. Die vervielfältigte DNA wurde in eine Agarose-Gelplatte überführt, welche an ein Spannungsfeld angeschlossen wurde. Da die DNA wegen ihrer Phosphatgruppen negativ geladen ist, wanderte diese vom Minus- zum Pluspol. Das Aragose-Gel wirkte dabei wie ein Sieb und trennte die DNA-Abschnitte nach ihrer Größe. Je kleiner die DNA-Fragmente sind, desto besser und schneller können sie durch das Gel zum Pluspol hindurch. Am Ende konnte man durch einen UV-Farbstoff die DNA-Banden sichtbar machen.
Die Schülerinnen und Schüler konnten herausfinden, ob sie heterozygot oder homozygot in Bezug auf den untersuchten Abschnitt sind. Dies war sehr interessant.
Der Ausflug war insgesamt sehr schön und lehrreich. Es war eine tolle Möglichkeit den eigenen genetischen Fingerabdruck zu erstellen und die Theorie in Praxis umzusetzen. Dabei konnten die Schülerinnen und Schüler einen Eindruck in die Welt der Gentechnik gewinnen und neue Erkenntnisse sammeln. Zudem erfuhren sie viel über das Berufsfeld eines Molekularbiologen. Insgesamt hat diese Exkursion allen Beteiligten viel Spaß gemacht!
Gruppenfoto des Leistungskurses