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Biologie LK KS2 Eichenhofer

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Biologie LK KS2 Eichenhofer – Exkursion ins KIT Nord/Forschungszentrum (14.10.2021)

Der US-amerikanische Biochemiker Kary Mullis erhielt 1993 den Nobelpreis in Chemie für seine Erfindung der PCR-Methode. Mit der PCR („Polymerase Chain Reaktion“ -Polymerasekettenreaktion) ist es möglich, eine kleine Menge DNA, die z.B. an einem Tatort gefunden wird, zu vervielfältigen und sie mit der möglicher Täter*innen abzugleichen, um den Verbrecher ausfindig zu machen.

Wir, der Bio-Leistungskurs der KS2 von Frau Eichenhofer, haben uns am 14.10.2021 im Schülerlabor des KIT Campus Nord ebenfalls auf Spurensuche mithilfe der PCR gemacht.
Nach einer freundlichen Begrüßung und ausführlichen Sicherheitsbelehrung durch Dr. Christine Scholl, die uns mit viel Humor und Fachwissen durch das Praktikum begleitet hat, ging es auch schon ins Labor. Eingehüllt in Handschuhe, Kittel, Schutzbrille und natürlich Mundschutz, bestritten wir mit einer Präzisionspipette, deren Funktionsweise wir erst einmal verstehen mussten, die ersten Arbeitsschritte.

Statt mit der DNA von Tätern arbeiteten wir allerdings mit unseren eigenen Mundschleimhautzellen. Um an das in den Zellen verpackte Erbgut zu gelangen waren einige Pipettier-Schritte, Zentrifugationen und der Einsatz von Chelex nötig. Nach einer Kaffeepause mit Kuchen, in der der Inkubator fleißig für uns arbeitete, hatten wir unsere DNA gewonnen.

Nun kamen wir zu Mullis PCR: zunächst wurde ein „Mastermix“ zu unserer DNA gegeben, dann verschiedene Primer, die bewirken, dass nur ein bestimmter Teil des Erbguts bei den Folgeschritten vervielfältigt wird. Auf diesem Stück nicht codierender DNA, das wir uns anschauen wollten, liegt bei manchen Menschen das sogenannte ALU-Gen.
Wir wollten nun also herausfinden, wer von uns dieses Gen, dessen Fehlen oder Vorhandensein keine Auswirkung für den Menschen hat, besitz. Nachdem unsere Mischung fertig zusammengemixt war, wohl gemerkt in richtigen Mikroliter-Verhältnissen, wanderte sie in einen sogenannten Thermocycler, der für uns alle weiteren Schritte der PCR übernahm, die aus Zyklen von Abkühlen und Erhitzen bestehen.

So konnten wir in die wohlverdiente Mittagspause gehen.
Wir gingen hinüber in die Mensa, wo wir uns mit Mensakarte, Impfnachweis, Registrierung etc. erst einmal zurechtfinden mussten. Irgendwann hatten es dann aber alle geschafft, einen Teller vor sich zu haben.
Beim Essen wurde dann mit Eifer und Vorfreunde das Kursfest im nächsten Jahr geplant. Die nächste Hürde bestand aus dem Automaten, der uns das verbliebene Geld von den Mensakarten auszahlen sollte, aber wohl Spaß daran hatte, alles in Cent-Münzen herauszugeben bzw. uns entgegenzuwerfen.

Wieder heil und gesättigt im Labor angekommen hatten wir nun aus unserer anfänglich kleinen Menge DNA aus unseren Mundschleimhautzellen viel DNA gemacht, da in jedem PCR-Zyklus die DNA kopiert und somit ihre Menge verdoppelt wird, sodass nach einer Stunde mehrere Millionen Kopien der ursprünglichen DNA vorlagen.

Als nächstes haben wir die DNA in ein Agarosegel eingefüllt, an das eine Spannung angelegt wird, sodass die Stücke von selbst durch das Gel wandern, dieses Verfahren nennt man Gelelektrophorese. Besitzt nun ein*e Schüler*in das ALU-Gen, ist sein/ihr durch die Primer festgelegter Abschnitt der DNA länger, als der von einer*em Schüler*in ohne das Gen und wandert dadurch langsamer durch das Gel.

Nach einer erneuten Kaffee-und-Kuchen-Pause, mit sehr unterhaltsamen, humoristischen Parodieeinlagen, bekamen wir eine kleine Führung durchs Museum im Fortbildungszentrum, wo wir einen Versuch mit einem Supraleiter durchführen konnten und die Funktionsweise eines Nebeltisches erklärt bekamen, der radioaktive Teilchen sichtbar macht.

Dann ging es zur Auswertung der Gelelektrophorese. Tatsächlich wurde das Ergebnis bei allen sichtbar und wir konnten sehen, wer das ALU-Gen besitzt. Wir waren sehr stolz, dass der Versuch geklappt hatte und auch Frau Eichenhofer und Fr. Dr. Scholl waren sehr zufrieden mit uns.

Durch das Schülerpraktikum „Genetischer Fingerabdruck“ am KIT, das wegen Corona unsere erste Exkursion in der Kursstufe darstellte, haben wir praktische Einblicke in das bekommen, was wir bisher nur in der Theorie gelernt haben und konnten einmal in den Beruf eines*r Molekularbiologen*in hineinschnuppern.

Der Kurs dankt Frau Dr. Scholl und dem ganzen Team des Fortbildungszentrum für Technik und Umwelt am KIT Campus Nord und natürlich Frau Eichenhofer für diesen lehrreichen und spannenden Tag.

Bericht von Lena Schmitt im Namen des Bio LK KS2

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