Am Montag, den 12.März trafen wir, der vierstündige Biologiekurs der J1 von Frau Lang, uns im hintersten Eck Karlsruhes, um die Theorie des Unterrichts im Rahmen eines gentechnischen Praktikums im Schülerlabor des KIT Campus Nord in die Praxis umzusetzen. Dabei zeigte sich, an wie viel mehr bei einem realen Experiment zu denken und zu beachten war, als uns die Theorie in der Schule lehrte. Ziel war es, die Stellen herauszufinden, an denen verschiedene Restriktionsenzyme das Plasmid (ein DNA-Ring) des Bakteriums 6192bp schneiden.
Plasmide präzise und an der richtigen Stelle schneiden zu können, ist zum Beispiel wichtig für das kontrollierte Einfügen eines Fremdgens in eine Bakterien-DNA, welches das Auftreten eines gewünschten Merkmals bewirkt. Auf diese Weise erschufen auch Biologen menschliches Insulin herstellende Bakterien für Diabetespatienten. Damit sind ein gekonnter Umgang mit Restriktionsenzymen Grundlage für die Gentechnik.
Nach einer kurzen Sicherheitsbelehrung für das Schülerlabor wurden wir in die Theorie und Praxis des Experiments eingeführt – und dann ging es auch schon los:
Schon das Arbeiten in dem Schülerlabor stellte sich als ganz anders als die Laborarbeit im Klassenzimmer heraus. Allein richtig zu pipettieren bedurfte einer eigenen Einführung. Anstatt die Proben per Hand zu schütteln stand extra ein Gerät zum „vortexen“ bereit.
Besonders wichtig war, stets zu wissen, was man gerade tat: Denn zu beobachten, was passierte, war nicht möglich. Alle Abläufe waren für das menschliche Auge viel zu klein.
Umso spannender war es am Ende des Experiments das Ergebnis der Gelelektrophorese zu betrachten. Die Gelelektrophorese ordnet die DNA-Fragmente, die durch das Schneiden der Restriktionsenzyme entstanden sind, nach der Länge und macht sie durch fluoreszierende Banden sichtbar. Aus diesem Laborergebnis konnten wir uns die Schnittstellen der Restriktionsenzyme erschließen. Bis dahin war es allerdings ein weiter Weg:
Eingeteilt in Gruppen von vier bis fünf Personen gab es stets für jeden etwas zu tun. Vormittags isolierten wir den gesuchten DNA-Ring zunächst aus dem Bakterium. Dazu zerstörtem wir mit einer Art Spülmittel die lipophile Zellmembran und trennten die Plasmide von der nicht gebrauchten chromosomalen Bakterien-DNA.
Diese wurde nun in verschiedene Mikroreaktionsgefäße aufgeteilt. In jedes Gefäß wurde eine andere Kombination der Enzyme gegeben. Zusammen mit den Kontrollproben ohne Enzyme hatten wir nun acht verschiedene Gefäße. Während dem „Restriktionsverdau“ verbrachten wir unsere ersehnte Mittagspause in der KIT Mensa: Im Labor stehen kann ganz schön anstrengend sein. Anschließend folgte die bereits erwähnte Gelelektrophorese: Hierbei wurden die Proben zunächst mit Ladepuffer ergänzt, der DNA einfärbt. In der Gelplatte wird an ein Ende nun jeweils eine Probe in eine Geltasche gefüllt. An diesem Ende wird nun ein elektrischer Minuspol angelegt, auf der gegenüberliegenden Seite ein Pluspol: Da beginnen die negativ geladenen DNA-Fragmente in Richtung des Pluspols durch das Gel zu wandern. Die kürzeren Stränge bewegen sich dabei schneller als die längeren Stränge – so werden sie sortiert. Am Ende kann man durch die leuchtend markierten Banden ablesen, wie lang jedes Fragment ist. Daraus kann man sich ableiten, an welcher Stelle die Enzyme zueinander das Plasmid schneiden – sofern alles geklappt hat: Bei uns waren die Ergebnisse aller vier Gruppen vonnöten, um das Rätsel der Restriktionsenzyme zu lösen.
Auf jeden Fall war die Laborarbeit eine interessante Abwechslung zum Schulalltag.
Mirabell Büscher J1