Gentechnik

Der knapp zweistündige Versuch zeigt, welche Schritte in der Laborpraxis nötig sind, um aus biologischen Proben wie Speichel, Blut, oder Haarfollikeln die Erbsubstanz DNA zu isolieren. Mit einem Wattetupfer werden  Zellen aus der Mundschleimhaut entnommen, aus denen die DNA isoliert wird.  Im Anschluss wird die gereinigte DNA auf einem Agarose-Gel sichtbar gemacht. In der Rechtsmedizin kann die so gewonnene DNA zur Identifizierung von Tatverdächtigen über ihren genetischen Code genutzt werden (genetischer Fingerabdruck).

Im anschließenden Versuch, ebenfalls zwei Stunden, wird ein solcher genetischer Fingerabdruck zur Aufklärung eines Verbrechens simuliert. Die Schüler erhalten DNA-Proben vom Tatort  von drei Verdächtigen. Nach dem Schneiden der DNA mit Restriktionsenzymen entsteht eine einzigartige „Schnipselsammlung“, die in der anschließenden Gelelektrophorese sichtbar gemacht wird. Durch den Vergleich der Bandenmuster kann der „Täter“ identifiziert werden.

Für wen? ab 10. Klasse

Preis: 12,00 Euro pro Schüler

Teilnehmer: 10 bis 20

In diesem Versuch wird ein fiktives Verbrechen mit Hilfe einer DNA-Analyse aufgeklärt. Als Ausgangsmaterial dienen DNA-Proben von drei fiktiven Verdachtspersonen und einer DNA Probe, die der Täter am Tatort zurückgelassen hat. Diese DNA wird in der Praxis aus biologischem Material wie Speichel, Blut oder Haarfollikeln gewonnen. Nach dem Schneiden die DNA mit Restriktionsenzymen entsteht eine einzigartige „Schnipselsammlung“, die in der anschließenden Gelelektrophorese sichtbar gemacht wird. Durch den Vergleich der Bandenmuster kann der „Täter“ identifiziert werden.

Der zweite Versuch bringt im wahrsten Sinne des Wortes Licht in die Technik der Klonierung.  Auf einem Plasmid liegt das Gen für ein grün-fluoreszierendes Protein vor. Dieses stammt ursprünglich aus einer Tiefseequalle und wird  auf Coli-Bakterien übertragen. Im Ergebnis fluoreszieren die Bakterien ebenfalls.

Für wen? ab 10. Klasse

Preis: 12,00 Euro pro Schüler

Teilnehmer: 10 bis 20

Die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) ist heute eine Standardmethode in jedem Genlabor. In der Medizin können mit der PCR Krankheitserreger noch vor Ausbruch der Krankheit identifiziert werden, in der Lebensmittelanalytik können winzigste Spuren von gentechnisch veränderten Pflanzen oder Allergenen (z.B. Spuren von Erdnüssen) nachgewiesen werden. Wenn mittels der PCR definierte Bereiche der humanen DNA untersucht werden, können damit Menschen eindeutig identifiziert werden. Dies kommt z.B. bei Verwandtschaftsanalysen, oder in der Kriminalistik zum Einsatz. In diesem Versuch werden mit einem Wattestäbchen Zellen aus der Mundschleimhaut entnommen aus denen die DNA isoliert wird. Mittels der PCR wird eine nichtkodierte Sequenz auf dem Chromosom 1 untersucht. Die anschließende Gelelektrophorese wird Aufschluss geben, ob sich die Schüler  der Klasse alle unterscheiden lassen. Vorkenntnisse empfohlen!

Methoden:
Isolation von DNA mit Silica Technologie aus Zellen der Mundschleimhaut
PCR: Amplifikation eines VNTR-Lokus auf Chromosom 1
Nachweis der PCR Amplifikate mittels Agarose-Gelelektrophorese

Für wen? ab 10. Klasse

Preis: 12,00 Euro pro Schüler

Teilnehmer: 10 bis 20

Seit 1996 werden in zunehmendem Maße gentechnisch veränderte Pflanzen auf Feldern angebaut. Dies gilt vor allem für die USA, Kanada und China, wo der Anbau zugelassen ist. In der Europäischen Union gibt es eine sehr intensive Biosicherheitsforschung, die vor einer Zulassung von genetisch modifizierten Sorten untersucht, ob deren Anbau negative Auswirkungen auf die Umwelt oder den Menschen haben könnte. Für Lebensmittel gilt in Deutschland eine Kennzeichnungspflicht für gentechnische Veränderungen. Aber lässt sich bei einem globalisierten Weltmarkt immer alles kontrollieren?
In diesem Kurs werden Lebensmittel aus unseren Supermärkten auf Spuren von gentechnisch veränderter Soja untersucht. Dabei kommt die Polymerase-Kettenreaktion (PCR) zum Einsatz.
Vorkenntnisse empfohlen!

Methoden:
Isolation von DNA aus Supermarkt- und Biomarkt-Produkten
PCR: Amplifikation des Gen-Konstrukts (round up ready)
PCR: Amplifikation eines spezifischen Soja-Gens (Lectin)
Nachweis der PCR Amplifikate mittels Agarose-Gelelektrophorese

 

Für wen? ab 10. Klasse

Preis: 12,00 Euro pro Schüler

Teilnehmer: 10 bis 20

In Deutschland erhalten pro Jahr etwa 60.000 Menschen die Diagnose Darmkrebs (Angaben des dkfz). Darmkrebs ist bei beiden Geschlechtern die zweithäufigste Krebserkrankung. Bei einer frühzeitigen Erkennung bestehen gute Heilungschancen. Ist der Krebs jedoch weit fortgeschritten, oder sogar metastasiert, sinken die Heilungschancen rapide.

Am Max Delbrück Zentrum für molekulare Medizin (MDC) auf dem Campus Berlin Buch, ist es einer Forschungsgruppe gelungen, in Darmkrebszellen einen Diagnosemarker zu identifizieren. Je mehr macC1 exprimiert wird, umso höher die Wahrscheinlichkeit, dass der Tumor lebensbedrohliche Metastasen gebildet hat.

Die Schüler erhalten humanes Zellmaterial (gesundheitlich unbedenklich) aus welchem sie die RNA mittels eines Silica-Säulen-Kits isolieren. Die RNA wird zuerst mit Hilfe des Enzyms, Reverse Transkriptase, in cDNA umgeschrieben. Die cDNA kann im Anschluss als Ausgangsmaterial in einer herkömmlichen PCR-Reaktion vervielfältigt werden. Wird in den Patientenproben kein macC1 transkribiert, kann die RNA nicht in cDNA umgeschrieben und somit nicht durch PCR nachgewiesen werden. Das Ergebnis der PCR wird durch eine Gelelektrophorese sichtbar gemacht. Anhand des Ergebnisses auf dem Agarosegel sollen die Schüler entscheiden, ob sie ihren Patienten, wegen eines erhöhten Risikos der Metastasierung, eine Chemotherapie empfehlen würden.

Für wen? ab 12. Klasse (Vorkenntnisse erforderlich: Proteinbiosynthese, PCR)

Wann: Termine 2021 in Planung

Kursdauer: 6h

Preis: 14,00 Euro pro Schüler

max. Teilnehmerzahl: 16

Teilnehmer: 10 bis 16

Es erscheinen immer mehr Nachrichten über CRISPR. Hinter diesem Namen könnte sich auch ein neuer Knusperkeks verbergen. Was steckt wirklich dahinter? – Kein Keks, sondern eine neue Methode in der Gentechnik. 

Mit Hilfe von CRISPR/Cas9 können Bakterien so verändert werden, dass sie letztlich weiß statt blau auf der Petrischale erscheinen. Manche Bakterien, wie z.B. das Darmbakterium Escherichia coli, können Lactase – auch beta Galactosidase genannt – herstellen. Es ist ein Enzym, das den Milchzucker Lactose aufspaltet und damit für die Bakterien nutzbar macht. Im Experiment bewirkt die Lactase, dass die farblose Substanz X-Gal zu einem blauen Indigofarbstoff umgesetzt wird. In Anwesenheit von X-Gal bilden diese Bakterien auf einer Agarplatte blaue Kolonien. Das Gen, das für die Lactase codiert und damit für die Blaufärbung verantwortlich ist, heißt lacZ. Mit Hilfe von CRISPR/Cas9 ist es nun möglich, exakt dieses lacZ-Gen in den Bakterien anzusteuern und abzuschalten. Das CRISPR/Cas9 System ist auf Plasmiden codiert und gelangt über eine Transformation in die Bakterienzellen. Zwei weitere klassische Methoden aus der Molekularbiologie, die PCR und die Gelelektrophorese werden genutzt, um zu überprüfen, ob die Transformation erfolgreich war.

Eine Lehrerfortbildung vor dem Kurs ist verpflichtend!!  bitte buchen Sie unter: https://www.glaesernes-labor.de/de/lehrerfortbildungen

Kursdauer: 6 h (freitags)

Für wen? ab 12. Klasse
(Vorkenntnisse erforderlich: Klonierung, Plasmide, Transformation, Lac Operon, PCR)

Preis: 14,00 Euro pro Schüler

Teilnehmer: 10 bis 16