Die Q2a: Spezialeinheit auf heißer Spur

geschrieben von der Q2a und Herrn Koerting

An diesem Freitag im November besuchte die Q2a als Klasse mit naturwissenschaftlichem und sprachlichem Profil das Biotechnikum des Bundesministeriums für Bildung und Forschung. Dabei handelt es sich um ein Raumwunder, das -eingebaut in einen LKW- auf einer Fläche von ca. 100 qm ein vollwertiges biotechnologisches Labor und einen Seminarraum bietet. Der besondere Luxus war, dass das Biotechnikum zu uns nach Trittau kam und wir keine weite Anreise hatten, um diesen besonderen Vormittag zu erleben.

Das Spezialpraktikum „Für Erbgut-Experten: CSI BIOTechnikum“ begann mit einer kurzen theoretischen Einführung in das Thema DNA (Erbgut) durch den uns an diesem Tag begleitenden Wissenschaftler Dr. Fechtner. Danach ging es hinunter ins Labor, Laborkittel wurden angezogen. Aber wer dachte, man könne jetzt loslegen, hatte sich getäuscht. Wie in jedem richtigen Labor musste zuerst eine Sicherheitsbelehrung erfolgen. Auch wurden wir in die Handhabung der technischen Geräte und der Pipetten eingeführt – Mikropipetten, mit denen man bis zu einem hundertstel Milliliter genau pipettieren kann. Das erfordert Übung, aber mit zunehmender Verwendung der Pipetten stieg auch die Sicherheit in der Handhabung.

Nachdem die Klasse so präpariert war, ging es an den eigentlichen Versuch. Es sollte DNA aus eukaryotischen Zellen extrahiert werden, genauer gesagt: aus unseren eigenen Mundschleimhautzellen. Das klang zunächst ganz einfach, jedoch stellte sich schnell heraus, dass sehr genau gearbeitet und sehr viel beachtet werden muss, wenn man am Ende die reine und intakte DNA erhalten möchte. So mussten zuerst – wie im Krimi – die Zellen mit einem Wattestäbchen von der Wangeninnenseite abgenommen werden. Danach wurden die Zellen in ein „großes“ Reaktionsgefäß (Fassungsvermögen: 2 ml) überführt. Überhaupt wurde hier schon deutlich, dass mit winzigsten Mengen gearbeitet wird. Nach dem Lysieren der Zellen mussten unterschiedlichste Reinigungsschritte durchgeführt werden, um die Zelltrümmer von der DNA zu trennen. Je weiter wir die DNA aufgereinigt hatten, umso vorsichtiger mussten wir arbeiten. Die DNA ist ein langes und fädiges Molekül. Daher ist sie sehr empfindlich. So durften die Reaktionsgefäße zum Vermischen der Reagenzien auch nicht geschüttelt werden, sondern mussten vorsichtig kopfüber gedreht werden, u.a. um ein Brechen oder Reißen der DNA zu vermeiden. Danach sollte die DNA mit dem Verfahren der Polymerasekettenreaktion (PCR) vervielfältigt werden. Dazu musste sie vorher mit weiteren Reagenzien versetzt werden.

Gewöhnungsbedürftig war, dass wir – aufgrund der geringen Mengen an DNA – während der gesamten Bearbeitungsdauer bis zu diesem Zeitpunkt keine Unterschiede im Reaktionsgefäß wahrnehmen konnten. So stellten alle ihre Proben, mehr oder weniger überzeugt, in die PCR-Maschine. Hierbei handelte es sich um eine real-time PCR, die zusätzlich zur Vervielfältigung auch die Quantifizierung mittels Fluoreszenzmessung ermöglicht. Wie die PCR genau funktioniert? Fragt die Q2a! Denn die bekam während des Vormittags in einem Theorie-Block von Herrn Dr. Fechtner sehr präzise und anschaulich die Grundlagen der PCR und auch der dann folgenden Agarose-Gelelektrophorese erläutert.

Um zu sehen, ob die Arbeit des Tages erfolgreich war, wurden die Ergebnisse der PCR ausgewertet. Große Erleichterung bei allen Gruppen, denn dank der hervorragenden Betreuung während der praktischen Laborarbeit hatten alle Gruppen DNA isoliert und vervielfältigt – in unterschiedlicher Güte. Und so gab es auch eine kleinen Belohnung für die Gruppe, die am saubersten, und die, die am effektivsten gearbeitet hatte.

„CSI BIOTechnikum“ – der Fall war hiermit aber noch nicht gelöst. Es galt noch, die Spuren vom fiktiven Tatort auszuwerten. Aber keine Sorge, denn erstens hatten wir von unseren DNA-Proben nur einen Ausschnitt vervielfältigt, der keine Aussagekraft hatte, und zweitens bekamen wir unsere Proben gut verpackt mit nach Hause.

Dennoch mussten wir ein Agarose-Gel auswerten, auf dem verschiedene DNA-Proben von einem fiktiven Tatort und von fiktiven Verdächtigen aufgetragen waren. Dabei werden die PCR-Produkte nach Größe getrennt und es müssen Übereinstimmungen gesucht werden. Nach dem Theorieseminar war das für uns aber kein Problem mehr.

Toll war auch, dass wir von Herrn Dr. Fechtner außerdem noch über Berufsbilder im naturwissenschaftlichen Bereich informiert wurden.

Wir haben an diesem Tag sehr viel gelernt, einen tollen Einblick in den Laboralltag erhalten und das theoretische Wissen aus der Schule selbst praktisch anwenden dürfen. Dabei wurden wir umfangreich, intensiv und freundlich von Herrn Dr. Fechtner betreut!

Übrigens: Wusstet Ihr, dass der Mensch ca. 50% genetische Übereinstimmung mit der Banane hat?

Klasse Q2a

Die Arbeit in einem echten Labor war für die Schülerinnen und Schüler sehr motivierend. So arbeiteten die Schülerinnen und Schüler mit Geräten, die sonst nur von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern verwendet werden. Dass sie dies auch noch völlig selbstständig durften, war für die Klasse ein besonderes Erlebnis. Neben dem Erwerb neuer Fertigkeiten (u.a. Pipettieren mit Mikropipetten, Ansetzen einer Polymerasekettenreaktion), die in der Schule nur mit Lehrbuch oder Film vermittelt werden können, hatten die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit, ihr vorhandenes Wissen in der praktischen Arbeit anzuwenden. Hinzu kam die hervorragende Betreuung durch Herrn Dr. Fechtner, die jeder Gruppe ein Ergebnis und damit ein Erfolgserlebnis brachte.

Sehr angetan waren die Schülerinnen und Schüler auch davon, dass sie alle Fragen (zum Thema, zum Berufsbild naturwissenschaftlicher Berufe, zum Studium) stellen konnten und diese ausführlich beantwortet wurden. Ebenso äußerten mehrere Schülerinnen und Schüler ihre „Erkenntnis“, dass der in der Schule vermittelte Unterrichtsstoff tatsächlich Relevanz für das tägliche Leben hat.

Über die Chance, dass wir mit mehreren Klassen ergänzend zum Lehrplan an den Praktika des Biotechnikums teilnehmen konnten, sind wir auch deshalb so glücklich, weil auch diejenigen Schülerinnen und Schüler, die später keinen Beruf im naturwissenschaftlichen Bereich wählen, die Möglichkeit bekamen, „naturwissenschaftliche Laborluft zu schnuppern“ und auch biotechnologische Analysemethoden kennenzulernen, die unsere Gesellschaft mehr und mehr beeinflussen (werden).

Peter Koerting (Fachlehrer Biologie)