Bereits drei Methoden in der Molekularbiologie wurden mit dem Nobelpreis belohnt. Eine davon, die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), findet eine sehr breite Anwendung in der medizinischen Diagnostik – von Erbkrankheiten bis hin zur Kriminalistik. Die PCR ermöglicht die massive Vermehrung kleinster DNA-Mengen im zellfreien System. Sie wird in der Molekularbiologie für Klonierungsexperimente und bei der DNA-Analyse eingesetzt.

In unserem Kurs setzen wir die PCR u. a. ein, um einen Täter mittels seines genetischen Fingerabdrucks zu überführen. Darüber hinaus untersuchen wir in einem Versuch Plasmide – kleine doppelsträngige DNA-Ringe – , die natürlicherweise in Bakterien vorkommen und häufig Ursache für Antibiotika-Resistenzen sind. Sie werden beispielsweise in der Gentechnik eingesetzt, um fremde Gene in Zellen einzuschleusen. Wir isolieren Plasmid-DNA aus einer Bakterienkultur und untersuchen die Größe und Reinheit der DNA-Moleküle beider Versuche durch Agarose-Gelelektrophorese.

Bezug zu Bildungsplaninhalten

• Beschreibung der Zusammensetzung von Makromolekülen (Proteine, Nukleinsäuren) aus Bausteinen
• Beschreibung der Funktionen von Proteinen und Nukleinsäuren
• Ein Experiment zur Isolierung von DNA durchführen und beschreiben, wie das Ergebnis überprüft werden kann
• Erklärung der Strukturmerkmale der DNA (Komplementarität, Antiparallelität, Doppelstrang) am Modell
• Erläuterung von Werkzeugen und Verfahren der Molekularbiologie (Restriktionsenzyme, Plasmide, PCR, Gelelektrophorese)
• Das Prinzip und ein Verfahren des genetischen Fingerabdrucks erläutern
• Ein molekularbiologisches Experiment durchführen und auswerten

Gewünschte Vorkenntnisse
Folgende Themen bzw. Begriffe sollten im Vorfeld (wenn möglich mit Beispielen) besprochen werden:

• Aufbau der DNA
• Polymerase-Kettenreaktion, genetischer Fingerabdruck
• Aufbau und Funktion von Plasmiden
• Antibiotikaresistenz
• Prinzip der Elektrophorese

Voraussetzung für die Buchung dieses Laborkurses mit der Schulklasse ist der einmalige Besuch der Lehrerfortbildung. Hier erhalten Sie wertvolle Hinweise zum Kursablauf und zur notwendigen Vorbereitung im Unterricht.