Der Biologie LK der Q1 experimentiert im Schülerlabor
Am Donnerstag, den 09.02.2023, machte sich der Biologie Leistungskurs von Frau Lange auf den Weg nach Köln in ein Schülerlabor, um an einem Experimentier-Kurs mit dem Thema „Plasmidpräparation und Restriktionsanalyse“ teilzunehmen. Zuvor wurde im Unterricht bereits die Arbeit mit Restriktionsenzymen besprochen und theoretisch nahegelegt. Unter einem Restriktionsenzym versteht man ein Enzym, das DNA-Sequenzen erkennen und schneiden kann. Nun war es nach langer Planung endlich Zeit, im Rahmen der Unterrichtsreihe ein solches Vorgehen auch einmal in der Praxis zu erproben.
Angekommen in Köln, wurde der Leistungskurs von den Mitarbeiterinnen des „Just Science“-Schülerlabors empfangen. Nach einer kurzen Vorstellung und Einführung wurde zunächst der Umgang mit den Laborwerkzeugen besprochen und praktisch erprobt. Ziel der praktischen Arbeit war es, eine Probe bakterieller Plasmide auf den Einbau eines definierten DNA-Abschnitts (Insert genannt) zu überprüfen. Bakterien verfügen neben ihrem Hauptchromosom über kleinere ringförmige DNA-Elemente, sogenannte Plasmide, die zusätzliche Erbinformationen, z.B. eine Resistenz gegen Antibiotika, beinhalten. Die Mitarbeiterinnen des Schülerlabors haben zuvor mithilfe von Restriktionsenzymen die DNA-Sequenzen der Plasmide gezielt geschnitten und dort eine andere Sequenz (das Insert) eingebaut. Um dieses Insert nachweisen zu können, mussten die Schülerinnen und Schüler die Plasmide vorerst aus den Zellen isolieren. Dazu mussten sie mithilfe von verschiedenen Lösungen die äußeren Bestandteile der Zelle auflösen, um an die Plasmide der Bakterienzellen zu gelangen.
Nachdem nun die Plasmid-DNA isoliert wurde, war es Zeit für eine Pause. In dem modern gestalteten Aufenthaltsraum des Gebäudes konnten die Schüler dabei ihre mitgebrachte Verpflegung essen, Kaffee trinken, eine Runde Kicker spielen oder sich einfach nur entspannen.
Nach der Pause folgte der Einsatz von Restriktionsenzymen zum Schneiden der vorher isolierten Plasmid-DNA an bestimmten Stellen. Durch das Schneiden der Restriktionsenzyme entstehen aus dem zuvor ringförmigen Plasmid lineare DNA-Fragmente unterschiedlicher Größe, je nachdem, ob zuvor ein Insert im Plasmid vorhanden war, oder nicht.
Im Anschluss wurde von den Schülerinnen und Schülern des Leistungskurses eine Gelelektrophorese durchgeführt, um die Größe der entstandenen DNA-Fragmente zu ermitteln und somit eine Aussage darüber treffen zu können, ob zuvor ein Insert in der jeweiligen Plasmid-Probe enthalten war. Die Gelelektrophorese ist ein Verfahren, um Moleküle je nach ihrer Größe voneinander zu trennen und in Bandenmustern sichtbar zu machen. Die zu trennenden Moleküle bewegen sich in einem porösen Gel, das unter Spannung steht. Je nach Größe wandern die Moleküle unterschiedlich weit, d.h. kleine Moleküle wandern schneller als große Moleküle. Liegen anschließend zwei Banden unterschiedlicher Größe vor, war ein Insert im Plasmid enthalten. Das Entstehen nur einer Bande definierter Größe lässt auf eine Plasmid-Probe ohne Insert schließen.
Während der Wartezeit auf die Ergebnisse der Gelelektrophorese folgte noch eine ausführliche Auskunft über die beruflichen Perspektiven in den MINT-Bereichen (Mathe-Informatik-Naturwissenschaften-Technik). Nach dieser Auskunft wurden uns unsere Experimentierergebnisse vorgelegt. Allen Schülern ist es gelungen, eine Restriktionsanalyse durchzuführen. Gegen Nachmittag ging es wieder zur Schule zurück.
Letzten Endes kann man sagen, dass der Tag sehr gelungen war. Ein großes Dankeschön sowohl an das Schülerlabor „Just Science“ als auch an Frau Lange.
Ein Bericht von Tobias Dickes und Jonas Schulz (Q1)
28. März 2023
Autor: Janosch Eckert
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