Exkursion in das Göttinger Experimentallabor XLAB

exkursion ins xlab 2019Am 10. Dezember 2018 haben die Biologie-Leistungskurse von Frau Kraiker und Herrn Heß eine Exkursion ins XLAB nach Göttingen unternommen. Los ging es um 7 Uhr an der Edertalschule, um pünktlich um 9 Uhr das Programm starten zu können, welches um 17 Uhr endete. Ziel des Ausfluges war, die im Unterricht gelernten theoretischen Methoden praktisch anzuwenden und den gelernten Stoff zu verinnerlichen.
Zur Auswahl standen zwei Themen, zum einen die „molekulargenetische Analyse der Sichelzellkrankheit“ und zum anderen der „molekularbiologische Tierartennachweis Fleisch-PCR“,  zwischen denen wir uns entscheiden mussten. Der grobe Ablauf des jeweiligen Programms enthielt sowohl theoretische Anteile, die zur Auffrischung und Anknüpfung an den Unterricht dienten, als auch praktische Anteile, bei denen das zuvor Besprochene angewandt wurde. Dadurch wurde der Tag sehr abwechslungsreich und informativ gestaltet.


Das erste Thema behandelt die Sichelzellanämie, worunter man eine erbliche Erkrankung der roten Blutzellen versteht, die für den Sauerstofftransport im Körper zuständig sind. Normalerweise transportieren die Blutkörperchen den Sauerstoff in jede einzelne Körperzelle. Durch die Erbkrankheit verformen sich die runden, „gesunden“ in sichelförmige Zellen, wodurch der Sauerstofftransport eingeschränkt oder sogar durch Blockieren der Gefäße verhindert wird. Dies hat zur Folge, dass dahinterliegende Gewebe nicht mehr mit Sauerstoff versorgt werden können und dadurch geschädigt werden und sogar auch absterben können.
In unserem Projekt ging es darum, Bakterien zu erkennen, die das Sichelzellgen besitzen. Die Bakterien wurden zuvor zum Teil gentechnisch mit dem Sichelzellgen präpariert, da nicht mit Blut experimentiert werden darf.
Nach der Begrüßung und einer kurzen Einführung haben wir die praktischen Grundlagen des Experimentierens im Labor, wie zum Beispiel der Umgang mit Mikropipetten, geübt. Im Anschluss startete das eigentliche Experiment, dessen Ziel es war, die Bakterien-DNA in mehreren Schritten zu extrahieren. Durch Zugabe verschiedener Pufferlösungen und mehrerer Arbeitsschritte, wie zum Beispiel Methoden zum Mischen (vortexen) und zum Trennen (zentrifugieren) sowie durch den Einsatz von einem Filtergefäß, wurde die Bakterienhülle zerstört und die DNA von Bakterienfragmenten getrennt, sodass am Ende die reine DNA vorlag. Der Rest des Bakteriums wurde entsorgt, weil nur das Erbgut (DNA) Aufschluss über die Krankheit gibt.
Mit Hilfe von zwei Restriktionsenzymen, die die ringförmige DNA an spezifischen Erkennungsse-quenzen schneiden, ist es möglich, Genveränderungen festzustellen. Bei einer Mutation wird die DNA nur in zwei Fragmente geschnitten, im Normalfall würde diese in drei Teile geschnitten. Dies liegt daran, dass die Erkennungssequenz auf der DNA durch die Mutation verändert worden ist und somit das Restriktionsenzym nicht mehr schneiden kann. Um die unterschiedlichen Längen der Fragmente erkennen zu können, wird die Gelelektrophorese angewendet, da die Länge nicht mit bloßem Auge erkennbar ist.
Um die Gelelektrophorese anwenden zu können, haben wir zuvor das Agarose-Gel herstellt und die DNA gefärbt. Der Gelelektrophorese-Apparat erzeugt ein elektrisches Spannungsfeld, durch das die DNA aufgrund ihrer negativen Ladung vom Minus- zum Pluspol im Agarose-Gel wandert. Das Agarose-Gel fungiert als Sieb, welches die kürzeren Fragmente schneller durchqueren lässt, weshalb sie weiter nach unten wandern. DNA-Fragmente einer Länge bilden eine Bande, die man spä-ter ablesen kann. Um die Fragmentlänge identifizieren zu können, wird ein Markergen, dessen Länge bekannt, hinzugegeben. [...]
An diesem Tag haben wir sehr viel experimentiert und einen Laboralltag kennenlernen dürfen. Durch die Praxis haben wir die Methoden besser verstanden und verinnerlicht, dies wird uns im theoretischen Schulalltag und bei der Vorbereitung auf das Abitur hilfreich sein. Zudem haben wir das experimentelle Arbeiten erlebt und einen kleinen Einblick ins Berufsleben bekommen. Insgesamt ist es ein sehr erfolgreicher Tag gewesen, aus dem wir viel Wissen und Erfahrung mit nach Hause nehmen konnten.

von Marleen Prinz und Sarah Kuhnhenn