Unterrichtsprojekte
20.11.2017, ab 15:00 Uhr
Elternsprechtag
24.11.2017, ab 13:30 Uhr
DB Kollegium TdoT

0GruppenfotoWoher stammen wir eigentlich? Wie kamen wir an den Ort, an dem wir heute leben?
Antworten auf diese und viele weitere Fragen bekamen wir, der  Biologie-Leistungskurs der Q1, am 21. Dezember 2016. Uns bot sich die besondere Möglichkeit, unsere biologischen Kompetenzen fernab von Lehrbüchern in die Praxis umzusetzen und auszubauen. Dazu brachen wir voller Vorfreude und bestens vorbereitet zur Ruhruniversität in Bochum auf.


Angekommen im Alfried Krupp-Schülerlabor, schlüpften wir auf der Suche nach unserer Herkunft, ausgestattet mit Kitteln, Handschuhen und Schutzbrillen in die Rolle von Biologen. Aber wie ist es angesichts der Rekombination des gesamten Genoms von Generation zu Generation überhaupt möglich, Abstammungslinien gezielt zu verfolgen? Konfrontiert mit dieser Problematik entwickelten wir gemeinsam eine Vermutung, laut dieser bei Europäern sehr häufig auftretende Mutationen der mitochondrialen DNA Aufschluss darüber geben sollten, ob die eigenen Vorfahren Afrika, das Ursprungsgebiet aller Menschen, über das Horn von Afrika (Mutation M) oder die Sinai-Halbinsel (Mutation N) verlassen haben. Ursprünglich ausschließlich mit dem Ziel, Verwechslungen zu vermeiden, betitelten wir die Haplogruppen vor dem Beginn unserer Arbeit mit den Namen „Manfred“ und „Norbert“.
Nach dem Vertraut machen mit für uns neuartigen Mikroliterpipetten, welche genaustes Messen ermöglichen, und anderen modernen Forschungsgeräten ging es nun darum, die zuvor erarbeitete Theorie praktisch zu überprüfen.
Jeweils gemeinsam mit einem Laborpartner extrahierten wir zunächst aus den Mundschleimhautzellen entnommene DNA, um diese im Folgenden zu analysieren, indem wir diese zentrifugierte. Nach einer dreiminütigen Zentrifugation der Proben bei 13000 Umdrehungen pro Minute(!) hatten sich die Zellen angesichts ihres Volumens am Boden des Gefäßes gesammelt, sodass wir das überschüssige Wasser absaugen konnten. Diese Arbeit erforderte viel Fingerspitzengefühl und höchste Konzentration, da das Pellet am Boden dabei nämlich nicht zerstört werden durfte. Nach erfolgreichem Absolvieren dieser Aufgabe breitete sich Erleichterung aus; Die erste Hürde war genommen. Doch der Versuch stand erst an seinem Beginn, sodass uns keine Zeit zur Entspannung blieb und wir den Prozess der Denaturierung, bei der die einzelnen Zellorganellen mittels Erhitzung durch Aufbrechen der Zellmembran separiert werde sollten, unmittelbar anschlossen.
 Im weiteren Verlauf sorgten immer wieder bereits aus dem Unterricht und der kurz zuvor geschriebenen Klausur bekannte Prozesse für eine Erleichterung der Arbeit, sodass uns die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR), ein in auch in der Kriminalbiologie angewandter Prozess zur Vervielfältigung einzelner DNA-Fragmente, bereits viel einfach von der Hand ging, als die vorherigen Aufgaben. Zu diesem Zeitpunkt kamen auch das erste Mal die sogenannten „Master-Mixe“ ins Spiel, welche alle für die PCR entscheidenden Reaktionsstoffe enthalten und uns auch später noch einmal beschäftigen sollten.
Die Zeit, in welcher unsere Proben im Thermocycler multipliziert wurden, nutzten wir, um das Universitätsgelände zu erkunden und für eine kleine Stärkung, da uns im Tagesverlauf noch sehr viel bevorstand, waren wir doch der Antwort unserer Zielfrage immer noch nicht viel näher gekommen.
Wieder im Labor angekommen, versetzten wir jeweils eine Manfred-Probe und eine Norbert-Probe mit spezifisch auf die Mutation abgestimmten Restriktionsenzymen. Diese haben die Aufgabe, DNA-Abschnitte an spezifischen Stellen der Sequenz zu schneiden, sodass Fragmente von unterschiedlicher Länge entstehen. Anhand dieser Längen sollte sich später zeigen, welches Restriktionenzym (M oder N) gewirkt hat, also welche Mutation vorliegt. Damit wäre unser Problem gelöst.
Ach, wenn das nur so einfach wäre. Zunächst stellte uns die Vorbereitung der Gelelektrophorese-Apparatur vor ungeahnte Schwierigkeiten. Dort zeigte die Feinwaage ein paar Milligramm zu viel an, hier enthielt das Gel Luftlöcher und wieder anderswo wurden die feinen Gel-Kammern durchstochen. Als schlussendlich auch die letzte Apparatur an Strom angeschlossen wurde, wuchs die Anspannung bis ins Unermessliche. Hatten wir trotz einiger Komplikationen eindeutige Ergebnisse erzielt?
Die gemeinsame Auswertung der Gelelektrophorese bestätigte nicht nur, dass wir als Kurs äußerst gute Arbeit leisteten, sondern sorgte nicht zuletzt auch für Überraschung. Alle Proben zeigten ein Ergebnis, dass eine Herkunft über die Halbinsel von Sinai (N) bedeutete.
Alles in Allem war die Exkursion nicht nur sehr informativ, sondern bereitete uns hauptsächlich viel Spaß. Neben einer Vielzahl neuer Erfahrungen und Wissen blieb uns auch besonders die Bezeichnung „Die Norberts“ in guter Erinnerung.
Wir empfehlen an dieser Stelle allen folgenden LK-Schülern, die Möglichkeit eines Besuchs des Alfried Krupp-Schülerlabors auf jeden Fall wahrzunehmen!
Sabrina Thrun und Franziska Hufnagel

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