Ein Labortag im Life Science Lab
Am 08.12.2023 waren wir, der Biologie eA-Kurs von Frau Angersbach, im Life Science Lab der Helene-Lange-Schule in Hannover. Im Mittelpunkt des Labortages stand die wissenschaftliche Fragestellung, inwiefern verschiedene Kohlsorten (z.B. Blumenkohl oder Brokkoli) miteinander verwandt sind, wozu wir die DNA der verschiedenen Kohlsorten extrahieren mussten.
Zuvor hatten wir uns bereits im Unterricht Grundlagen zur Molekulargenetik angeeignet.
Anfangs haben wir im Labor gelernt, wie man richtig mit Laborpipetten arbeitet, da diese ein zentrales Hilfsmittel im Experiment waren. Für den Versuch wurden wir in Zweiergruppen eingeteilt, wobei jede Gruppe jeweils eine Kohlsorte bearbeitet hat. Um die DNA der Kohlsorten zu extrahieren, haben wir zuerst den Kohl zerkleinert und gemörsert. Dann haben wir den zerkleinerten Kohl mit Pufferlösung versetzt und in die Zentrifuge gegeben. Diesen Schritt haben wir mehrfach mit verschiedenen Lösungen und Gefäßen wiederholt.
Die extrahierte DNA-Abschnitte wurden für mit anschließende PCR mit zwei künstlich hergestellten Primern (=Startersequenzen), vielen Nukleotiden (=freie DNA Bausteine), hitzestabiler Taq-Polymerase und einer Pufferlösung, die der Polymerase eine geeignete Umgebung zum Arbeiten verschafft, versetzt. Die PCR dient der Vervielfachung der DNA-Abschnitte. Bei der Denaturierung wurde das Reaktionsgefäß mit den beschriebenen Zutaten im Thermocycler auf ca. 90°C erhitzt, um die Wasserstoffbrückenbindungen zwischen den DNA-Doppelsträngen zu trennen. Man erhält daraus zwei DNA-Einzelstränge, die als Vorlage für ihre Vervielfältigung dienen. Im zweiten Schritt, der Primerhybridisierung, wird das Reaktionsgemisch auf ca. 50-65°C abgekühlt, sodass die Primer an die jeweiligen Vorlagenstränge binden können. Im letzten Schritt, der Polymerisation, wurde die Temperatur erneut auf ca. 70°C erhöht, um die optimale Arbeitstemperatur der DNA-Polymerase zu gewährleisten, um die Nukleotidbausteine zu verknüpfen. Es entsteht ein komplementärer DNA-Strang. Dieser Zyklus wird 18x wiederholt, um viele Kopien der DNA zu erhalten.
Als letztes haben wir bei der Gelelektrophorese die DNA-Fragmente anhand ihrer Länge getrennt und anschließend in kleinen Taschen eines Agarosegel (siehe Foto) platziert.
Um das Einfüllen in die Taschen für uns zu erleichtern, wurde die DNA-Lösung zuvor blau eingefärbt. Bei der Gelelektrophorese werden verschiedene DNA-Moleküle ihrer Größe nach voneinander getrennt. Das funktioniert, indem die zu trennenden Moleküle sich auf dem Agarosegel bewegen, welches elektrisch geladen ist. Je nach Größe und Ladung wandern die Moleküle unterschiedlich weit, sodass sich ein Bandenmuster bildet. Die entstandenen Bandenmuster konnten wir dann mithilfe von UV-Licht in einem speziellen Gerät sichtbar machen. Von den drei Proben die wir eingefüllt haben sollte die Positivkontrolle sowie die IFS-Kontrolle erkennbar sein, während die Negativkontrolle nicht zu sehen sein sollte. Das Ergebnis war bei manchen Gruppen besser zu sehen als bei anderen. Dies hat gezeigt, dass trotz der gleichen Arbeitsschritte die Ergebnisse voneinander abweichen können.
Insgesamt hat uns der Labortag sehr gut gefallen, da wir viel selber machen und die Verfahren besser verstehen konnte, die wir zuvor im Unterricht behandelt haben. Zudem wollen wir uns bei Frau Freiberger bedanken, die das Projekt mit uns durchgeführt hat und bei Frau Angersbach, die den Tag für uns ermöglicht hat.
Emma und Felicia (Jg. 12)
