Eleonoren-Gymnasium
Worms
Junge Biologinnen und Biologen sammeln praktische Erfahrung
Exkursion des 13er Biologie Leistungskurses zur BASF
Von Dorothea Bemsch
Am Montag, dem 15.11.2010 machten wir, der Biologie LK von Frau Lodwig, einen Ausflug in die BASF Ludwigshafen. Auf unserem Tagesplan stand ein Praktikum im Biotechlabor zum Thema Gentechnik.
Nachdem wir von unserer Praktikumsbetreuerin freundlich empfangen wurden und sie uns auf die nötigen Verhaltensregeln im Labor hingewiesen hatte, ging es gleich an die Arbeit. In Zweiergruppen bearbeiteten wir insgesamt drei Experimente, von denen einige höchste Konzentration erforderten:
Junge Biotechniker bei der Arbeit
Das erste Experiment lautete „Übertragung von genetischem Material in einen Empfängerorganismus“, dessen Ziel die Transformation von Bakterien war.
Ablaufschema zur Transformation von Bakterien
In diesem Experiment wird Plasmid-DNA in Bakterien eingeschleust (=Transformation). Zuvor müssen die Bakterienzellen einer speziellen Behandlung unterzogen werden, da die Aufnahme von reiner Plasmid-DNA sehr ineffizient ist. Diese Behandlung besteht darin, dass die Bakterien einer Salzlösung ausgesetzt werden, wodurch deren Zellwände porös und somit durchlässig für die Plasmid-DNA werden. Solche behandelten Bakterien nennt man „kompetente Bakterien“.
Diese Bakterien werden nun mit Plasmid-DNA unter bestimmten Bedingungen inkubiert, was dazu führt, dass ein Teil der Bakterien Plasmid-DNA aufnimmt. Damit man diese Bakterien erkennen kann, selektioniert man nach einem Merkmal, das sie durch die Aufnahme der Plasmid-DNA gewonnen haben. In diesem Experiment arbeiteten wir mit dem Bakterienstamm E.coli. Das Plasmid, das wir benutzten, trägt als Selektionsmarker eine Ampicillinresistenz. Das Produkt des Gens ist eine ß-Lactamase, die das Antibiotikum inaktivieren kann. Somit können in einem Ampicillin-haltigen Medium nur die Bakterien wachsen, die gegen das Antibiotikum resistent sind.
Freundlicherweise bekamen wir in einer Mittagspause vom BASF-Team belegte Brötchen spendiert. Mit neuer Energie traten wir dann unser zweites Experiment an: das „Charakterisieren von DNA durch Restriktionsanalyse“, dessen Ziel der Restriktionsverdau von Plasmid-DNA war.
Ablaufschema zum Restriktionsverdau von Plasmid-DNA
In diesem Experiment wird das Plasmid aus dem ersten Experiment von einem Restriktionsenzym geschnitten. Restriktionsenzyme sind Enzyme, die bestimmte Nucleotidsequenzen auf der DNA erkennen und an diesen Stellen die DNA schneiden können. Das Restriktionsenzym Rsa I wurde eingesetzt. Seine Erkennungssequenz auf der DNA ist die Basensequenz GTAC (Palindrom). Es schneidet die DNA zwischen den Basen T und A. Dadurch entstehen vier Fragmente. In einem zweiten Ansatz wird das Plasmid von einem anderen Restriktionsenzym - Eco RI - geschnitten. Die Erkennungssequenz dieses Restriktionsenzyms lautet GAATTC, die die DNA zwischen den Basen G und A schneidet. Diese Sequenz kommt in unserem Plasmid nur einmal vor, d.h. wir erhalten durch Eco RI einen linearen DNA-Strang.
Auftragung der Proben für die Gelelektrophorese
Anschließend wurden mit Hilfe der Gelelektrophorese die im Experiment 2 entstandenen DNA-Stücke (Fragmente) der Größe nach aufgetrennt. Diese Auftrennung geschieht mit Hilfe eines elektrischen Feldes. DNA ist negativ geladen und wandert folglich im elektrischen Feld zum positiven Pol. Je kleiner die DNA-Fragmente sind, desto schneller gelangen diese zum positiven Pol. Sie legen daher in der gleichen Zeit eine längere Strecke im elektrischen Feld zurück als große DNA-Fragmente.
Als letztes Experiment isolierten wir DNA aus einer Frucht. Dafür werden die Zellen einer Frucht (z.B. Erdbeere) chemischen und physikalischen Einflüssen ausgesetzt. Dadurch werden die Zellen aufgebrochen. Größere Zellbestandteile, wie z.B. die Zellwand werden durch Filtration entfernt und die DNA mit Ethanol unlöslich gemacht. So ist das große DNA-Molekül für das bloße Auge sichtbar.
DNA-Isolation aus Früchten
Zum Abschluss unseres Besuches in der BASF stand noch eine gemeinsame Diskussionsrunde auf dem Tagesplan mit einem Mitarbeiter der BASF Plant Sience. In einem sehr interessanten Vortrag klärte er uns über positive und negative Seiten der Gentechnik in unserem Alltag auf.