Am 1. April 2019 fuhren die Schüler des Profilkurses Biologisch-chemisches Praktikum und einige Schüler der Biologiekurse der 11. Jahrgangsstufe in Begleitung von Herrn Mörsberger und Herrn Christian an die Universität in Bayreuth. Der Tag im Labor der Universität stand unter dem Thema “Der genetische Fingerabdruck eines Menschen” und wir durften in Kleingruppen unter Anleitung von Herrn Dr. Scharfenberg in mehreren Experimenten DNA, das Erbgut eines Menschen, extrahieren, vervielfältigen und mittels Gelelektrophorese analysieren, um das Thema Genetik aus dem Unterricht noch weiter zu vertiefen und zu veranschaulichen.
Nachdem wir im Labor ankamen, bekamen wir zuerst eine Einführung in das wissenschaftliche Arbeiten und vor allem in den Umgang mit Mikropipetten, Zentrifugen, Vortex-Mischern, etc. Dann ging es ans “richtige” Experimentieren…
Aus organisatorischen Gründen begannen wir nicht wie üblich mit der DNA-Extraktion, sondern mit der PCR (Polymeraseketten(-chain)-reaktion), also der Vervielfältigung der DNA. Mit Hilfe von sogenannten Primern und dem Enzym Polymerase, die wir zur DNA-Probe hinzugaben, haben wir den Startschuss zur Vervielfältigung der DNA gesetzt. Um Fehler und Verunreinigungen auszuschließen fertigten wir zusätzlich Negativ-Proben und Primer-Kontrollen an. Danach hieß es warten, da nun der Thermocycler seine Arbeit machen musste und die Gemische in 32 Zyklen zur Replikation der DNA automatisch für unterschiedliche Zeiträume auf verschiedene Temperaturen erhitzen musste.
Unterdessen bereiteten wir die Laufkammern für die Agarose-Gelelektrophorese vor. Wie schon in der Einführung probeweise durchgeführt, kochten wir das gelöste Agarosepulver auf und füllten es anschließend in die Vorrichtungen und brachten “Kämme” an, damit nach dem Trocknen die Gelkammern mit den Proben befüllt werden konnten und die Gelelektrophorese durchgeführt werden kann. Das Gel musste trocknen, die DNA vervielfältigt werden; bei beidem konnten wir nicht mehr als Däumchen drehen, also gingen wir wie richtige Studenten in die Mensa und stärkten uns durch ein Mittagessen für den Nachmittag.
Nun kam es zum schwierigsten Teil des Tages… Die Extraktion unserer eigenen DNA. Jeweils einer aus jeder Gruppe erklärte sich dazu bereit, seine DNA aus seinen Mundschleimhautzellen der Wissenschaft zur Verfügung zu stellen. Um nun die DNA zu isolieren mussten in mehreren Schritten die Zellmembran, das Cytoplasma und der Zellkern fast vollständig zerstört, Proteine durch Proteasen abgebaut, dieses Enzym aus der DNA-Säule ausgewaschen und die DNA durch eine Trennlösung vollständig in ein Gefäß gespült werden.
Nun war fast alles vorbereitet für den großen Moment, in dem die Gelelektrophorese starten konnte. Als also die Laufkammern mit der
Pufferlösung befüllt waren und wir mit mehr oder weniger großem Erfolg die Gelkammern mit den Proben aus PCR und DNA-Extraktion befüllt hatten, konnten wir endlich sehen, ob wir den Tag über gut gearbeitet hatten, denn unter UV-Licht konnte man nun durch einen Farbstoff die DNA sichtbar machen. Und siehe da, die Ergebnisse waren beeindruckend und die Arbeit hatte sich gelohnt. Durch die Erklärungen von Herr Dr. Scharfenberg konnten wir auch die Hintergründe dieses Verfahrens verstehen.
Eine Frage bleibt nun trotzdem noch ungeklärt…Wofür braucht man jetzt diesen genetischen Fingerabdruck überhaupt?
Nun, ich denke unter Fingerabdruck kann sich jeder erst einmal etwas vorstellen. Das Muster, das bei einem jeden Menschen einzigartig ist auf den Fingern eben. Viel einzigartiger ist jedoch das Muster der DNA eines jeden Menschen. Durch dieses kann man einen Menschen mit ziemlich hoher Sicherheit identifizieren, weshalb dieses Verfahren beispielsweise in der Kriminalistik zur Überführung von Straftätern verwendet wird, aber auch bei Vaterschaftstest, da jeder Mensch von seinen Eltern einen Teil von deren DNA erbt.
Zum Abschluss kann man sagen, dass es sich bei dem Tag an der Uni Bayreuth um eine erfolgreiche Exkursion gehandelt hat und ich denke, ich kann mich im Namen aller beteiligten Schüler für die Organisation und auch die Möglichkeit eines solchen Erlebnisses bedanken. Elina Wagner, Q11