Blue Genes 2017

Schüler des SGG experimentieren an der TH Bingen

Vom 31.01. bis 03.02. 2017 bekamen die drei Biologie-Leistungskurse der Jahrgangsstufe 12 des Stefan-George-Gymnasiums die Möglichkeit, insgesamt zwei Tage lang den Alltag in einem Gentechniklabor oder Bioinformatiklabor an der technischen Hochschule Bingen zu erleben. Herr Prof. Dr. Becker, der Präsident der TH, begrüßte die Schüler mit einem Vortrag über die Geschichte der technischen Hochschule. Die Schüler und Schülerinnen konnten zwischen zwei Praktikumsthemen wählen: Gentechnik oder Bioinformatik.

Die Gentechnik-Gruppe wurde zunächst durch Prof. Dr. sc. agr. Stier über die theoretischen Grundlagen zum anstehenden Klonierungsversuch von Bakterien – auch als „Blue Genes – Experiment“ bekannt -  aufgeklärt. Zudem setzten sich die Schüler und Schülerinnen mit der Bedeutung, mit den Zielen sowie Anwendungsmöglichkeiten der Gentechnik auseinander.

Nach einer Einführung in das zur Verfügung gestellte Labor konnten sich die Lernenden mit den einzelnen Instrumenten zum Experimentieren vertraut machen. Anschließend wurde dann in mehreren Schritten versucht, ein Gen in die isolierte DNA von Bakterien einzusetzen und diese DNA mit dem Fremdgen wieder in Bakterien einzuschleusen. Da der Erfolg der einzelnen Schritte nicht mit bloßem Auge überprüft werden kann, wurden die Einzelergebnisse mithilfe weiterer gentechnischer Verfahren wie der Gelelektrophorese kontrolliert. Am Ende des ersten Praktikumstages wurden die Bakterien auf Nährboden übertragen und über Nacht kultiviert, so dass am nächsten Tag mehrere Bakterienkolonien zu sehen waren. Im Fall, dass die Bakterien die veränderte DNA aufgenommen hatten, entstanden blaue Kolonien, da nun die Bakterien in der Lage waren, ein blaues Produkt herzustellen – daher kommt auch der Name des Experiments. 

Die andere Schülergruppe erhielt zunächst von Frau Prof. Dr. Antje Krause einen Einblick in das Fachgebiet der Bioinformatik, das mehrere  Disziplinen miteinander verbindet: Biologie, Informatik, Mathematik, Medizin, Physik und Chemie.

Ein Bereich beschäftigt sich mit der Auswertung von DNA-Sequenzen, also der Abfolge der einzelnen Bausteine des Erbguts. Da bereits die DNA-Sequenz eines Organismus eine riesige Menge an Daten darstellt, braucht man die Bioinformatik, die diese Daten verarbeitet und mithilfe von speziellen Programmen auswertet. Diese Daten können genutzt werden, um z.B. Verwandtschaftsverhältnisse zwischen Arten zu überprüfen. Bioinformatiker entwickeln dazu die Software, die den Vergleich von DNA-Sequenzen durchführt und das Erstellen von Stammbäumen ermöglicht. Nach einer  Einführung in verschiedene Programme (z.B. ClustalX/ Dendroscope) konnten die Schüler diese nutzen und die Anwendungsmöglichkeiten selbst ausprobieren. Durch den Zugriff auf öffentliche Datenbanken konnte man sich die DNA-Sequenz des Enzyms beta-Galactosidase, das in vielen Organismen vorkommt, anzeigen lassen und  untersuchen, ob es bei bestimmten Lebewesen diesbezüglich Unterschiede gibt. Zudem konnten die Schüler und Schülerinnen dieses Enzym  in dreidimensionaler Form visualisieren und die verschiedenen Strukturen, wie z.B. einzelne Atome, unterschiedlich darstellen und somit verdeutlichen.

Der Dank der Schüler/-innen und betreuenden Lehrkräfte Frau Müller-Bötticher, Frau Fries und Herrn Vicinus gilt Herrn Prof. Dr. Stier und Frau Prof. Dr. Krause sowie ihren Mitarbeitern, die die praktische Anwendung von gentechnischen Verfahren und Einblicke in die Bioinformatik ermöglichten, und dem Fonds der Chemischen Industrie, ohne dessen großzügige Förderung dieses Praktikum nicht hätte stattfinden können. 

Juliane Micka, Lars Rößner, Frau Fries

 

 

 

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