Jeder Mensch hat seinen eigenen genetischen Fingerabdruck, welcher z.B. für die Kriminologie sehr bedeutsam ist. Mithilfe von nur winzigen Spuren des Erbmaterials, wie zum Beispiel einer Blutspur oder einer Haarwurzel, können Täter identifiziert, Mutationen aufgefunden oder auch Vaterschaften nachgewiesen werden.
Im Rahmen der Unterrichtseinheit „Genetik“ waren wir, der Biologie Leistungskurs von Frau Koschare, am 20.01.2022 im Schülerlabor der Herderschule Gießen. Das Labor ermöglicht die Durchführung molekularbiologischer und gentechnischer Experimente und erleichtert die Vertiefung von Lerninhalten aus den Bereichen der Zellbiologie, Genetik und Biochemie. Im bereits vergangenen Halbjahr haben wir uns mit der PCR-Methode und dem genetischen Fingerabdruck beschäftigt und hatten nun die Möglichkeit unser Wissen anzuwenden.
Nach der Begrüßung von Herr Meiß, einer zuständigen Fachkraft, wurden wir unter seiner Betreuung mit den Laborgeräten und Chemikalien vertraut gemacht. Neben dem theoretischen Anteil isolierten wir in Kleingruppen unsere eigene DNS aus Mundschleimhautzellen. Zu dieser wurde die basische Lösung NaOH (Natriumhydroxid) hinzugegeben und im Thermoschüttler inkubiert. Damit der pH-Wert auf acht gesenkt wird, wird der Tris-Puffer hinzugegeben und gründlich mit der Probe vermengt.
Die erhaltene Erbsubstanz wurde nun mithilfe der PCR-Methode (Polymerase-Kettenreaktion) vervielfältigt, sodass wir anschließend mehr Material hatten, mit welchem wir arbeiten konnten. Den PCR-Mix, der alle für die Reaktion notwendigen Komponenten enthält, haben wir zuvor hergestellt. Die Einzelstränge wurden für eine bessere Sichtbarkeit mit einem Farbstoff gekennzeichnet. Nach der PCR-Methode bereiteten wir das Agarosegel für die Gelelektrophorese vor, um den Erfolg der PCR zu überprüfen. Hinzu gaben wir einen weiteren Puffer, welcher den pH-Wert konstant hält. Dies ist wichtig, da die DNS bei einem neutralen pH-Wert ein negativ geladenes Molekül ist. Mit Hilfe der Agarose-Gelelektrophorese werden die DNS-Fragmente aufgetrennt. Dabei wird eine Spannung von 100 Volt erzeugt. Die negativ geladenen Moleküle bewegen sich in Richtung der Anode (positiv geladen). Je nach Größe und Ladung wandern die Moleküle unterschiedlich weit und bilden dabei ein charakteristisches Bandenmuster. Die DNS-Fragmente wurden nun unter UV-Licht durch das Ethidiumbromid sichtbar gemacht. Ethidiumbromid ist ein bei Tageslicht unsichtbarer Farbstoff, der sich an die DNS setzt und bei UV-Licht fluoresziert. Somitkonnten wir erkennen, ob das Merkmal hetero- oder homozygot vorliegt. Heterozygot bedeutet, dass das Erbgut einer Zelle zwei verschiedene Allele aufweist, während homozygot zwei identische Allele enthalten.
Der Tag im Schülerlabor hat uns allen großen Spaß gemacht und war sehr lehrreich. Wir können nun die Lerninhalte, die wir zuvor nur im Unterricht behandelt haben, besser nachvollziehen.
Text Geschrieben von Hannah-Sophie Höpp, Julia Rosenau und Stella Bingel