Die Biologiekurse der 11. Klassen durften an ausgewählten Tagen in der vorletzten Schulwoche vor den Osterferien an einem solchen Workshop teilnehmen. Passend zu unserem vorherigen Unterrichtsthema „Enzymatik“ beschäftigten wir uns im LoLa mit Proteasen, also Enzymen, die Eiweiße spalten. Das Labor selbst ist dabei wie ein professionelles Labor ausgestattet, mit modernen Instrumenten und Arbeitsweisen, wie sie auch an Hochschulen und Universitäten verwendet werden. Ein Tag im LoLa bietet so also einen realistischen Einblick in die Arbeit im Labor und kann bei der späteren Studien- und Berufswahl helfen.

Im Mittelpunkt unseres Workshops stand die Frage, welches Enzym in einem Fleischzartmacher enthalten ist. Ein Fleischzartmacher ist ein natürliches, gewürzartiges Hilfsmittel, das, wie der Name schon sagt, Fleisch mürber und zarter macht. Er ist in normalen Supermärkten erhältlich und war nach einer kurzen Einstiegsrunde für einige von uns auch aus der Küche von zu Hause bekannt.

Um das enthaltene Enzym zu identifizieren, arbeiteten wir mit verschiedenen Enzymproben, darunter auch dem Fleischzartmacher selbst. Durch Vergleiche von Reaktionen und Messwerten konnten wir Schritt für Schritt herausfinden, welches Enzym für die Reaktion mit dem Fleisch verantwortlich ist. Dabei kamen typische Labortätigkeiten zum Einsatz: Pipettieren, das Mischen von Lösungen, Zentrifugieren und die anschließende Auswertung der Daten. Den gesamten Vormittag über untersuchten wir unter Anleitung der dort arbeitetenden Biologinnen die unterschiedlichen Proben sehr genau.

Nach einer Mittagspause, in der wir den UKSH-Campus und die Umgebung auf der Suche nach etwas zu essen erkunden konnten, trugen wir unsere Ergebnisse gemeinsam zusammen und werteten sie aus. (Für alle Interessierten: In unserem Fleischzartmacher war das Enzym Papain enthalten, das aus dem Saft unreifer Papayas gewonnen wird.) Im Anschluss erhielten wir noch einen wissenschaftlichen Vortrag, in dem die genauen Abläufe innerhalb unserer Eppendorf-Gefäße erklärt wurden.

Für viele von uns war es bereits der zweite Besuch im LoLa und auch dieses Mal waren wir uns einig: Ein Tag im Lübecker offenen Labor ist eine sehr lehrreiche und angenehme Erfahrung, die uns allen sehr gut gefallen hat. Ein großer Dank geht an alle Biologielehrkräfte, die diesen Tag organisiert und begleitet haben und so diese besondere Möglichkeit für uns geschaffen haben!

Redaktion des Website-Teams

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M. Matlok

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Das Huntington-Syndrom ist eine Erbkrankheit, die zu einer allmählichen Zerstörung bestimmter Hirnbereiche führt und oft mit physischen Symptomen beginnt wie unwillkürliche, ruckartige Bewegungen, Stürze, Schluck- und Sprechstörungen und bis zu kognitiven Störungen führt wie Persönlichkeits- und Verhaltensänderungen, Depressionen, Wahnvorstellungen und Nachlassen intellektueller Fähigkeiten. Meist tritt es jedoch erst im 30. bis 40. Lebensjahr auf und schreitet dann über Jahre hinweg immer weiter fort. Bis heute existieren zahlreiche Therapiemöglichkeiten, die der Linderung der Symptome dienen sollen. Eine Heilung ist jedoch bisher nicht möglich, sodass Chorea Huntington nach schleichendem Prozess unweigerlich zum Tod führt.

Vor der Einführung in die Verwendung der Geräte, insbesondere in die Mikropipetten und den PCR-Test, erhielten alle einen weißen Laborkittel und waren nun noch mehr bereit für das Experimentieren. Zuerst lernten die Schüler:innen, wie man vor allem sehr kleine Volumina an Flüssigkeit mit der Pipette richtig aufnimmt und wieder abgibt. Dies wurde vorerst nur mit Wasser und Tinte ausprobiert, um später bei den DNA-Proben möglichst fehlerfrei arbeiten zu können.

Anschließend durften die Schüler:innen einen konkreten PCR-Ansatz mit der DNA von Agathe und Bruno herstellen, um mit der PCR (Polymerase chain reaction/ Polymerasekettenreaktion) bestimmte Genabschnitte zu vervielfältigen.

Nach einer Pause erfolgte die Analyse mittels Gelelektrophorese, um die DNA-Fragmente nach Größe zu sortieren und aufgrund der Größe auf mögliche Mutationen zu untersuchen. Die Ergebnisse zeigten, dass lediglich Bruno Träger einer autosomal dominanten Anlage für das Huntington-Syndrom war, während Agathe keine genetischen Abweichungen aufwies.  Bei einer autosomal dominanten Vererbung wie bei Bruno wird die Erkrankung von Generation zu Generation weitergegeben und für eine betroffene Person besteht eine Wahrscheinlichkeit von 50%, dass die Kinder auch von derselben Krankheit betroffen sind.

Dieser praxisnahe Einblick ermöglichte den Schülern nicht nur eine direkte Anwendung ihrer theoretischen Kenntnisse, sondern auch einen direkten Einblick in die Diagnostik von Erbkrankheiten.

Unser Dank gilt Frau Tiedemann und Frau Klein für ihren lehrreichen Unterricht. Ebenso danken wir der Kulturmark, die diesen Ausflug finanziell unterstützt hat.

Redaktion des Website-Teams

Lust auf (noch mehr) LoLa?  

Seid ihr interessiert und wollt noch mehr erfahren? Dann sind die kostenlosen Ferienkurse im LoLa genau das Richtige für euch! Es sind auch keine besonderen Vorkenntnisse nötig, ihr könnt euch also einfach online anmelden und mehr erfahren:

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Vom 20.03. bis 22.03. hatten drei Biokurse der Q1 gemeinsam mit Frau Schmoller, Frau Pressel und Herrn Belaya die Chance das Lübecker Offene Labor (LoLa) zu besuchen. Janna Klein und Kirsten Tiedemann begleiteten uns den Tag über im Labor und erklärten uns zum Thema der genetischen Diagnostik auf molekularer Ebene die Polymerasekettenreaktion und die Gelelektrophorese, zu denen wir dann unter sehr freundlicher Anleitung experimentieren durften.

Wir hatten die besondere Möglichkeit mit Mikropipetten Flüssigkeiten zu pipettieren, um für das eigentliche Experiment die richtige Dosierung zu erlernen. Danach haben wir verschiedene DNA-Proben von den Mäusen Agathe und Bruno mit der PCR und der Gelelektrophorese analysiert, um herauszufinden, ob hier die Erbkrankheit Chorea Huntington vorliegt. Die PCR und die Gelelektrophorese sind zwei der wichtigsten Methoden der modernen Molekularbiologie und dienen zum Beispiel zur Erkennung von Erbkrankheiten oder dem Erstellen von genetischer Fingerabdrücke z.B. bei der Täterüberführung in Mordfällen oder ähnlichem. Dabei wird mithilfe der DNA-Polymerase die Erbsubstanz bzw. DNA bei der PCR vervielfältigt und mithilfe der Gelelektrophorese analysiert.

Schließlich kam noch eine Studentin der Universität Lübeck vorbei, um uns über ihren Studiengang Molecular Life Science zu berichten.

Es war ein sehr aufschlussreicher und lehrreicher Tag und wir bedanken uns bei dem LOLA für diese den Unterricht erweiternde, praktische Fähigkeiten erlernende, interessante Perspektive!

Insiderin aus der Redaktion des Website-Teams

Redaktion des Website-Teams

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Das LoLa bietet Schüler:innen und Lehrer:innen Seminare an, wo die Verfahren, die im Unterricht theoretisch erlernt wurden, praktisch erlernt und angewendet werden können. Für die Q1b standen die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) und die Gelelektrophorese auf dem Plan. Den Schüler:innen wurde die Aufgabe übertragen Agathe und Bruno über ihren Status aufzuklären, ob sie nun positiv wären oder nicht.

Es ging dabei wider Erwarten aber nicht um den Nachweis einer Covid-19-Infektion, sondern um die diagnostische Abklärung, ob bei den beiden das Huntington Syndrom vorliegt.

Beim Huntington-Syndrom handelt es sich um eine Erbkrankheit, die man schon früh nachweisen kann, sogar schon bei einem Kind im Mutterleib vor der Geburt. Die Krankheit führt zu einer allmählichen Zerstörung bestimmter Hirnbereiche. Huntington beginnt oft mit unspezifischen Symptomen. Erste Anzeichen sind zum Beispiel psychischen Auffälligkeiten, die weiter fortschreiten. Viele Patienten sind vermehrt reizbar, aggressiv, depressiv oder enthemmt. Andere spüren einen Verlust an Spontaneität oder eine zunehmende Ängstlichkeit. Die Bewegungsstörungen bei Huntington bestehen in plötzlich auftretenden, unwillkürlichen Bewegungen des Kopfs, der Hände, Arme, Beine oder des Rumpfs. In extremen Fällen führt dies zu einem krankheitstypischen tänzelnden Gang. Daher nannte man die Huntington-Krankheit früher auch “Veitstanz”. Im weiteren Verlauf von Huntington verlieren die Patienten nach und nach ihre geistigen Fähigkeiten. Nach etwa 15 Jahren lässt sich bei fast allen Betroffenen eine Demenz nachweisen. In der Endphase der Chorea Huntington sind die Patienten meist bettlägerig und komplett auf die Hilfe anderer angewiesen.
Ob man den Eltern bereits bei der Entwicklung im Mutterleib den möglichen Krankheitsverlauf ihres Kindes offenbart und die Eltern somit beeinflusst, ist ein polarisierendes Thema und ein Fall für die Medizin-Ethik – erlaubt ist diese Diagnostik heutzutage in speziellen Fällen.

Geleitet durch die sehr kompetenten Seminarleiterinnen Frau Dr. Stefanie Boie (übrigens: eine ehemalige Katharineerin) und Frau Kirsten Tiedemann durften die Schüler einer Einführung in die Verwendung von Mikropipetten und den PCR-Test allgemein nun mit dem praktischen PCR-Test beginnen.

Bei der DNA in dem Versuch handelte sich zwar um die DNA von Agathe und Bruno, doch stellte sich heraus, dass Agathe und Bruno zwei Mäuse waren und sie das Ergebnis nicht wirklich angefragt hatten.

Nach einer ausgiebigen Pause ging es nun weiter und die Schüler durften an einer Probe-Gelelektrophorese das Einbringen von DNA-Proben in das Gel üben. Auch Herr Fust wurde von seinen Schüler:innen aufgefordert, hier seine erlernten Fähigkeiten aus der Studiumszeit unter Beweis zu stellen.

Die Ergebnisse des PCR-Testes bestätigten und wir können jetzt mit Sicherheit sagen konnten, dass Agathe und Bruno wieder beruhigt auf Käsejagd gehen können, da nur Bruno lediglich eine rezessive Anlage für das Huntington-Syndroms aufgeweist und somit keine Erbkrankheit besteht.

Wobei zu erwähnen ist, dass es im gesamten Biokurs der Q1b kein einzigen fehlerhaften PCR-Test gab. Was sehr beeindruckend sei, für die Anzahl der gemachten Schülertests, wie die ehemalige Katharineerin und ihre Kollegin uns mitteilten.

Dieser Ausflug ins LoLa und die praktische Anwendung der gelernten Verfahren war für viele eine neue und unvergessliche Erfahrung. Wir danken Frau Dr. Boie und Frau Teidemann für den spannenden und lehreichen Kurs, Herrn Fust für die Organisation und Begleitung des Tages und der Kulturmark, die diesen Ausflug finanziell unterstützt hat.

Tom Harnack, Q1b

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