Molekularbiologie

Entdecke die Welt der leuchtenden Bakterien: Einführung in die Klonierung

Dieser Kurs bringt im wahrsten Sinne des Wortes „Licht“ in die Technik der Klonierung.  Auf einem Plasmid ist das Gen für ein grün-fluoreszierendes Protein (GFP) codiert. Dieses stammt ursprünglich aus einer Tiefseequalle und wird in Bakterien übertragen. Im Ergebnis fluoreszieren die Bakterien ebenfalls. Das Plasmid trägt zusätzlich ein Operon, so dass die Bakterien nur dann „leuchten“, wenn der Repressor deaktiviert ist.

Im Schülerexperiment wird das Plasmid zunächst mit unterschiedlichen Enzymen geschnitten. In der anschließenden Gelelektrophorese werden die entstandenen Fragmente ausgewertet. Der Rest des Plasmids wird in Bakterien transformiert. Diese Bakterien werden auf Agarplatten zur Selektion ausplattiert.

Methoden:
Restriktionsanalyse
Agarose-Gelelektrophorese
Transformation von chem. kompetenten Bakterien mittels Hitzeschock
Selektion auf  antibiotikahaltigen Agarplatten

Themen:
workflow der Klonierung
Plasmide
Lac Operon

Für wen? ab 11. Klasse

Preis: 13,00 Euro pro Schüler:in

Teilnehmer: 10 bis 20

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.

Methoden:
Transformation von chem. kompetenten Bakterien mittels Hitzeschock
Selektion auf  antibiotikahaltigen Agarplatten
Colony PCR zur Kontrolle
Nachweis der PCR Amplifikate mittels Agarose-Gelelektrophorese

Themen:
CRISPR/Cas
Lac Operon
Klonierung, Plasmide
PCR
Diskussion für Chancen und Risken 

Kursdauer: 6 h

Für wen? ab 12. Klasse. Der Kurs ist nur im Wintersemester buchbar.
(Vorkenntnisse erforderlich: Klonierung, Plasmide, Transformation, Lac Operon, PCR)

Bitte beachten Sie: Der Kurs wird 2x im Jahr als Kompaktwoche angeboten, im Februar und im Dezember.

Nächste Kurse:
11. bis 21.12.2023

12. bis 23.02.2024
09. bis 19.12.2024

Preis: 15,00 Euro pro Schüler:in

Teilnehmer: 10 bis 16

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

Diskutiert werden die gesundheitlichen, ökologischen und sozioökonomischen Chancen und Risiken der grünen Gentechnik.

This course is available in English!

Für wen? ab 11./12. Klasse

Preis: 13,00 Euro pro Schüler:in

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

This course is available in English!

Für wen? ab 10. Klasse

Preis: 13,00 Euro pro Schüler:in

Teilnehmer: 10 bis 20

Die Kinderdemenz NCL (Neuronale Ceroid Lipofuszinose) ist eine seltene Erbkrankheit. Bei den NCL-Patienten kommt es durch eine Mutation zu krankhaften Protein- und Lipidablagerungen in den Zellen und zu einem massiven Absterben von Nervenzellen. Die Ursache für die juvenile NCL (auch CLN3 genannt) ist eine Deletion im CLN3-Gen auf Chromosom 16.

Im Kurs wird die Weitervererbung dieser Krankheit bei einer betroffenen Familie nachgestellt. Die Schülerinnen und Schüler erhalten (fiktive) DNA Proben von verschiedenen Familienmitgliedern und weisen mittels PCR die Mutation im CLN3-Gen nach. Eine Gelelektrophorese im Anschluss an die PCR gibt Auskunft, welche Familienmitglieder betroffen sind. Es kann unterschieden werden, ob die Familienmitglieder heterozygot oder homozygot betroffen sind. Nur im letzteren Fall wird die Krankheit auch ausbrechen, während ein „Träger“ noch eine intakte Kopie des Gens besitzt, was ihn schützt. Die defekte Version kann jedoch an Nachkommen weitergegeben werden.

Methoden:
PCR
Gelelektrophorese

Themen:
Unterschiedliche Arten von Mutationen und deren Auswirkungen
Stammbaumanalyse

Kursdauer: 4 h

Für wen? Wir empfehlen diesen Kurs für die 10. Klasse

This course is soon available in English!

Preis: 13,00 Euro pro Schüler:in

Bei Klassen mit mehr als 16 Schülern nutzen Sie die Möglichkeit zwei Labore zu buchen.

Teilnehmer: 10 bis 16