Der DNA auf der Spur- Der Bio-Leistungskurs besucht die Hochschule Niederrhein

Der Leistungskurs Biologie von Herrn Pchalek nahm am 10.11.2023 an der Exkursion “Find the superbug” teil. Diese fand an der Hochschule Niederrhein im Genetiklabor statt. Das Ziel war den Schüler:innen einen Einblick in die molekularbiologischen Arbeiten zu bieten. Dabei wurde isolierte DNA mithilfe von Restriktionsenzymen und Gelelektrophorese analysiert. Diese werden zur Identifizierung der DNA-Probe verwendet, um die gesuchte DNA herauszufiltern.
Damit die Arbeit für die Teilnehmenden besonders interessant wird, hatte man sich im Vorfeld eine Geschichte passend zu der Identifizierung der verschiedenen DNA überlegt.

Insgesamt mussten acht unterschiedliche Mikroorganismen (bzw. Ihre DNA) untersucht und identifiziert werden. Durch den Ablauf der Exkursion führten folgende verschiedene Schritte/Fragestellungen:

1. Theoretische Einführung in das gentechnische Arbeiten sowie Durchführung einer Sicherheitsbelehrung.
2. Vorstellung der Hintergrundinformationen zu den Versuchen und Erläuterung der Fragestellung
3. Isolation von Plasmid-DNA aus dem Bakterium Escherichia coli (Stamm 1-8) Wie können Bakterienzellen geöffnet werden und wie kann die DNA von den restlichen Zellbestandteilen abgetrennt werden?

4. Konzentrationsbestimmung der Isolierten DNA-Proben mittels Nanophotometer Auf welchem Prinzip kann die Konzentration einer DNA bestimmt werden? Wieviel DNA muss ich für den nachfolgenden Restriktionsversuch einsetzen (Berechnung)?

5. Restriktionsversuch der DNA-Proben Wie funktionieren Restriktionsenzyme? Welchen Nutzen haben Restriktionsenzyme in der Natur? Wozu werden Restriktionsenzyme in der Gentechnik eingesetzt?

6. Herstellung eines Agarosegels zur späteren Auftrennung der DNA-Proben Was ist das Prinzip der Größentrennung und Ladungswanderung von DNA in einem Gel?

7. Gelelektrophorese der DNA-Fragmente und Visualisierung unter UV-Licht Wie kann man DNA sichtbar machen? Wie funktionieren DNA-Farbstoffe

8. Bestimmung aller 8 möglichen Restriktionsmuster und Identifizierung der gesuchten DNA-Probe Wie kann anhand von Plasmid-DNA-Karten die Größen der Fragmente vorhergesagt werden? (Berechnung der Fragmentgrößen)

Die Arbeit der Schüler:innen soll sowohl Interesse an MINT-Fächern wecken als auch erste praktische Erfahrungen in diversen naturwissenschaftlichen Fächern und grundlegende Kenntnisse im Molekularbiologischen und Genetischen bieten. Abschließend wurden die Ergebnisse der Schüler:innen zusammengetragen, um ein gemeinsames Gruppenergebnis zu erzielen.

Das Projekt wurde von einem Dozenten der Hochschule vorgestellt und zusätzlich von einer Mitarbeiterin als Hilfskraft betreut und war für den Leistungskurs äußerst bereichernd.

Ein Artikel von Annika Spitz (9c) und Annabel Walpurger (9a) (Moltke-Redaktion)