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Sonntag, 24. September 2017

Biologie

Biologie, die Lehre von Pflanzen und Tieren, dem Leben überhaupt, wurde durch eine enge Verknüpfung mit den anderen Naturwissenschaften zu ei­ner brisanten Wissenschaft modernster Art, wobei das Thema Gentechnik nur als ein Beispiel hierfür dienen soll. Soweit es die Thematik angeht, gibt es in der Biologie keinen Unterschied zwischen Grund-, Orientierungs- und Leistungskurs.

In der Einführungsphase werden der Bau und die Funktion zellulärer Systeme behandelt. Q1 hat Genetik und Molekulargenetik zum Thema. Dabei werden u. a. Fragestellungen zur Gentechnologie, zur DNA-Analyse und zur Stammzellenforschung bearbeitet und somit Grundlagen für die Diskussion und Bewertung von aktuellen gesellschaftsrelevanten Problemen bzw. Fragen gelegt. Stoffwechselphysiologie, Ökologie und Umweltschutz folgen in Q2, während Verhaltensbiologie und Neurophysiologie Schwerpunkte in Q3 sind. Im letzten Halbjahr der Qualifikationsphase stehen Evolutionstheorien und -mechanismen auf dem Plan.

Curly oder vestigial? Sepia oder scarlet?

Schüler der Biologie Leistungskurse, Jahrgang 12, experimentieren im x-lab in Göttingen 

Organogenese des Tracheensystems von Drosophila und molekulargenetische Grundlagen der Sichelzellanämie waren die beiden Themen, zu denen die Schülerinnen und Schüler der Leistungskurse von Frau Dr. Dippel und Frau Stelzig am 08.12.2009 im x-lab in Göttingen gentechnische Experimente durchführten.

Gruppe 1 begann unter Anleitung von der Dozentin Frau Dr. Isselhorst-Schuh sofort mit den Versuchsvorbereitungen. Puffer hinzupipettieren, über Kopf schütteln, Embryonen absinken lassen, Überstand abpipettieren und dies 5mal wiederholen, den Antikörper zugeben und dann 1,5 h auf dem Drehrad inkubieren. Dies waren die ersten Arbeitsschritte zum Anfärben des Tracheensystems der Drosophila- Embryonen. Dabei musste sehr konzentriert und vorsichtig gearbeitet werden, damit beim Pipettieren der Lösungen im Mikrogmaßstab keine Embryonen „verlorengingen“.

Curly oder vestigial? Welche Formen haben die Flügel? Scarlet oder Sepia? Welche Farbe haben die Augen? Sind die Antennen zu Beinen transformiert? Der Mutantenquiz, den Frau Dr. Isselhorst-Schuh zur Überbrückung der Einwirkzeit vorbereitet hatte, fand großen Anklang bei den Schülerinnen und Schülern. Mit viel Motivation und Ehrgeiz alle Mutationen zu erkennen, untersuchten sie mit Begeisterung die neun verschiedenen Drosophila-Mutanten unter dem Binokular.

Nach einer Mittagspause in der Nordmensa wurde die Arbeit im Labor fortgesetzt. Embryonen waschen, inkubieren und den 2. Antikörper hinzugeben und wieder 1,5 h auf dem Drehrad inkubieren.

Im anschließenden Theorieblock wurden von der Dozentin die Embryonalentwicklung von Drosophila speziell die Ausbildung des Tracheensystems, sowie die angewendeten gentechnischen Verfahren vorgestellt. Puh! Das war viel neuer Stoff auf einmal und so waren die Schülerinnen und Schüler erleichtert, als sie nach 1,5 h Theorie wieder praktisch arbeiten konnten. Nochmals waschen, den Farbstoff zugeben und die angefärbten Embryonen auf einem Objektträger fixieren. Jetzt waren die Präparate fertig und konnten unter dem Mikroskop betrachtet und auch mit nach Hause genommen werden.

Bei der Gruppe 2, die von der Dozentin Frau Dr. Feil betreut wurde, stand am Morgen zuerst die Theorie auf dem Plan. Die genetischen Ursachen der Sichelzellanämie, genetische Grundlagen und die notwendigen genetischen Verfahrensschritte (Restrik-tionsenzyme, Gelelektrophorese) wurden gemeinsam erarbeitet.

Dann endlich ging es mit viel Erwartung in das S1-Sicherheitslabor! Kittel und Hand-schuhe ist hier Pflicht! Neun gut ausgestattete Arbeitsplätze waren für die Gruppe vorbe-reitet. Bereits im ersten Verfahrensschritt, bei der Isolierung des DNA-Plasmids, lernten die Schülerinnen und Schüler viele neue Geräte und Arbeitstechniken kennen: Pipettieren mit Eppendorf-Pipetten, Zentrifugieren, Vortexen und Inkubieren. Nach dem 2. Schritt, die Spaltung des Plasmids mit einem Restriktionsenzym, musste die Gelelektrophorese vorbereitet werden. Abwiegen der Agarose, Puffer hinzugeben, in der Mikrowelle auflösen, in den Gelschlitten gießen und den Kamm einsetzen, waren hier die einzelnen Arbeitsschritte. Dann musste mit ruhiger Hand und viel Geschick das gespaltene Plasmid in die Kammern des Gels pipettiert werden. Nun wurde die Gelelktrophorese gestartet. Nach einer 1h konnten die Ergebnisse von den Schülerinnen und Schülern unter einer UV-Lampe ausgewertet werden. Jede Arbeitsgruppe konnte ihre Banden nun mit den Standards vergleichen.

Auf der Rückfahrt nach Melsungen tauschten die beiden Gruppe angeregt ihre neuen experimentellen Erfahrungen aus und waren sich einig, dass sich der Besuch im x-lab für sie gelohnt hatte.

Dr. Kerstin Dippel