NaT-Working Projekt Biologie - Institut für Biochemie und
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NaT-Working Projekt Biologie Überblick: Was ist NaT-Working Biologie? Überblick über die Schullabore Anmelde-/Kontaktadressen Überblick über die Versuche NaT-Working Biologie w.nat-working-biologie.de Eine Kooperation zwischen dem Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg und der Schulabteilung des RP-Freiburg Gefördert von der Robert-Bosch-Stiftung • Dez. 2000 Bildung der Steuergruppe • Mrz. 2001 Bewilligung des Förderantrags • Okt. 2001 Ausbildung der Laborleiter • seit Nov. 2001 Regionale Lehrerfortbildungen • seit Dez. 2001 Schülergruppen Struktur NaT-Working Biologie Ortenau Schwarzwald-Baar Kant-Gymnasium Tuttlingen Scheffel-Gymnasium Lahr Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg Freiburg Erasmus-Gymnasium Denzlingen Sonstige Gruppen z.B.:Seminarkurse Staatliche Seminare für Schulpädagogik Freiburg und Rottweil Hochrhein Scheffel-Gymnasium Bad Säckingen Bodensee Humboldt-Gymnasium Konstanz Gymnasium Gymnasium Gymnasium NEU Schullabor Schullabor Schullabor St. Ursula Gymnasium Freiburg Scheffel-Gymnasium Lahr Gymnasium Gymnasium seit 2009 Gymnasium Kant-Gymnasium Tuttlingen Gymnasium Gymnasium Gymnasium Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg Gymnasium Gymnasium Schullabor Erasmus-Gymnasium Denzlingen Gymnasium Sonstige Gruppen z.B.:Seminarkurse Gymnasium Gymnasium Schullabor Staatliche Seminare für Schulpädagogik Freiburg und Rottweil Humboldt-Gymnasium Konstanz Gymnasium Gymnasium NEU Schullabor Gymnasium Schullabor Kreisgymnasium Bad Krozingen seit 2010 Scheffel-Gymnasium Bad Säckingen Gymnasium Gymnasium Gymnasium Scheffel-Gymnasium Bad Säckingen: ([email protected]) Carsten Hansen Scheffel-Gymnaisum Lahr: ([email protected])Erste Folie Werner Lingg Kant-Gymnasium Tuttlingen: ([email protected]) Oliver Münster Kant-Gymnasium Weil am Rhein: ([email protected]) Ingo Kilian Erasmus-Gymnasium Denzlingen: ([email protected]) Oskar Kempf Humboldt-Gymnasium Konstanz: ([email protected]) Peter Feigenbutz Überblick über die Versuche Versuche an den Schullaboren • Erstellen eines genetischen Fingerabdrucks von Bakterien • Proteinfingerabdruck Versuche an der Uni Freiburg • Genetischer Fingerabdruck beim Menschen • Western-Blot Erstellen eines genetischen Fingerabdrucks Die Geschichte hinter dem Experiment Theorie des genetischen Fingerabdrucks Ablauf der Experimente Mord unter dem Mikroskop! • Das Bakterium XY wurde auf dem Heimweg von der Disko hinterrücks überfallen und aufgelöst. • Am Tatort wurden Spuren eines fremden Bakteriums gefunden. • 4 einschlägig bekannte Bakterien sind verdächtig: Bakterium A, B, C und D. • Man vergleicht ihre DNA mit den DNA-Spuren am Tatort. Theorie des genetischen Fingerabdrucks • Die DNA einer Art ist zwar ähnlich, weist aber viele, für ein einzelnes Individuum charakteristische Sequenzen auf. • Durch den Vergleich dieser Stellen können in forensischen Laboren Täter identifiziert oder auch die Vaterschaft eines Mannes untersucht werden. Ablauf des genetischen Fingerabdrucks Man vergleicht vier verschiedenen BakterienPlasmide mit der am Tatort gefundenen DNA: (1) Isolierung von vier verschiedenen Plasmiden (Universität Freiburg, Dr. Brix / Dr. Meisinger) (2) Zerschneiden der Plasmid-Ringe durch Restriktionsenzyme (3) Vorbereiten und Gießen des Agarose-Gels (4) Beladen der Gele (5) Elektrophorese (6) Anfärben der Banden (7) Auswertung Schritt 1: Isolierung der Plasmid-DNA • Vier verschiedene Plasmide werden isoliert. • Ein weiteres Plasmid stammt vom Tatort und wird mit den vier Verdächtigen verglichen. DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Schritt 2: Restriktionsverdau der DNA mit Restriktionsenzymen Jede Plasmid-DNA-Probe wird mit zwei verschiedenen Restriktionsenzymen geschnitten. Das Ergebnis sind zwei oder drei unterschiedlich große DNA-Fragmente. DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Schritt 3: Präparation des Agarosegels DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Schritt 2: Verdau der Plasmide mit Restriktionsenzymen DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Schritt 4: Beladung der Gele DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Schritt 5: Gelelektrophorese DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Schritt 6: Färbung und Entfärbung der DNA DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Schritt 7: Auswertung • Vergleich der Bandenmuster der Proben A bis D mit dem Bandenmuster T des Mörders. Wer ist der Mörder? Bakterium: A B C D Tatort Marker DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung 2. Restriktionsverdau 3. Gelpräparation 4. Gelbeladung 5. Gelelektrophorese 6. Färbung 7. Auswertung Wer ist der Vater? Weitere Anwendung: Identifikation von Opfern anhand ihrer DNA Protein-Fingerabdruck Hier werden verschiedene Fleisch- und Fischproben miteinander verglichen und Wurstproben analysiert: – Zusammensetzung von gemischter bzw. Putenlyoner – Rückschlüsse auf die Verwandtschaft unter Fischen, Vögeln oder Säugetieren Ablauf des Proteinfingerabdrucks • Die verschiedenen im Muskelfleisch enthaltenen Proteine werden nach Molekulargewicht;getrennt: (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Hitzedenaturierung der Proteine Negatives Aufladen Herstellung und Gießen des Gels Probenauftrag Elektrophorese Färbung, Entfärbung Auswertung Probenentnahme bei einer Scholle Abfüllen der Probe in ein Eppendorfgefäß Verschiedene Proben Die Proben werden zentrifugiert Die Glasplatten werden geputzt… …in die Halterung eingesetzt… …das Trenngel wird im Gelgießstand gegossen… …das Sammelgel wird darauf gegossen… Die vom Kamm im Sammelgel gebildeten Taschen sind deutlich zu sehen. Mit einer Hamilton-Pipette werden die Proben in die Taschen eingespritzt. Präzise Handarbeit ist dabei nötig. Mit Anschluss an eine Stromquelle beginnt die Elektrophorese. Nach Abschluss der Elektrophorese wird das Gel vorsichtig von den Platten gelöst. 10 Minuten Färben und 15 Minuten Entfärben ...… …liefern folgendes Ergebnis! Versuchen Sie, die Auswertung auf dem Poster selbst zu übernehmen. Genetischer Fingerabdruck eines Menschen Von Schülern an der Uni Freiburg in einem Praktikum erstellt. Was ist ein Western-Blot? Ein Verfahren zum Transfer von Proteinen auf eine Membran zum Sichtbarmachen und Identifizieren einzelner Proteine. Und so sieht ein Western-Blot aus Schülerversuch an der Uni Freiburg: links TOM-40; rechts Porin (beides Proteine aus Hefe-Mitochondrien) NaT-Working Projekt Biologie
