Biotechnologie im Schülerlabor - Institut für Biologie
Werbung
Biotechnologie im Schülerlabor Gentechnische Veränderung von Bakterien und Isolation des rekombinant hergestellten Proteins Kursinhalt In diesem gentechnischen Experiment werden Bakterien des Sicherheitsstammes Escherichia coli K12 mit dem Plasmid pGLO (Firma BIO-RAD) transformiert (Abb. 1). pGLO (Abb. 2) enthält neben dem Ampicillin-Resistenzgen die kodierende Region des grün fluoreszierenden Proteins (GFP) der Qualle Aequoria victoria. Die Synthese des GFP wird in den Bakterien durch die Anwesenheit von Arabinose im Nährmedium induziert (Abb. 3). GFP fluoresziert bei Bestrahlung mit kurzwelligem Licht. Daher können die GFPhaltigen Zellen im UV-Licht identifiziert werden (Abb. 4). Einzelne Transformanden werden isoliert und in Flüssigmedium angezogen. Aus diesen Kulturen werden Zellextrakte hergestellt. Mit Hilfe von Chromatographiesäulen (Abb. 5) wird das GFP aus diesen Zellextrakten isoliert und angereichert (Abb. 6). Der Versuch simuliert die gentechnische Herstellung von Medikamenten. Damit werden die Kursteilnehmer mit elementaren Techniken der biotechnologischen Produktion vertraut gemacht. Abb.4: Grün fluoreszierende Transformanden Binden (2 M Salz) Waschen (1,3 M Salz) Eluieren (10 mM Salz) Abb. verändert nach: Biotechnology Explorer. BIO-RAD Abb.5: Prinzip der Chromatographie Abb. 2: Struktur des Plasmids pGLO Abb. 1: Arbeitsplatz Expression des GFP Das Arabinose-Operon araC P araB araA araD araB araA araD gfp araC P BAD BAD gfp araC araC RNA Pol. RNA Pol. RNA Pol. araB araA araC RNA Pol. araD gfp araC Abb. 6: Anreicherung des GFP im dritten Gefäß P a) P BAD BAD araB araA araC araD gfp b) araC Abb. verändert nach: pGLO-Manual. BIO-RAD 2003 Abb. 3: Struktur des Arabinose-Operons a) natürlich Seminare Die begleitenden Seminare behandeln folgende Themen: • • • • • • • • Transformation Plasmidstruktur Antibiotikum-Resistenz Genexpression Arabinose-Operon Chromatographie Klonierung Gentechnisch veränderte Lebensmittel In Absprache mit den begleitenden Lehrkräften wird das Niveau der Seminare an den Wissensstand der SchülerInnen angepasst. b) im Plasmid pGLO Durchgeführte Techniken In Zweiergruppen werden folgende Arbeitstechniken durchgeführt: • • • • • Chemische Transformation von Bakterien Plattieren der Transformanden Ansetzen von Flüssigkulturen Herstellung von Zellextrakten Chromatographische Aufreinigung von GFP Zielgruppe Biologie- und Chemiekurse der Jahrgangsstufen 12 und 13 Abb. 7: Auswertung eines Transformationsexperiments Information und Anmeldung PD Dr. Bärbel Kunze Tel. : 0451 / 500 - 4114 Fax 0451 / 500 - 4815 Postadresse: Institut für Biologie, Universität zu Lübeck www.bioweb.uni-luebeck.de /LOLA/LOLA.htm Ratzeburger Allee 160, 23538 Lübeck E-mail: [email protected]
