Exkursion der Bio-LKs ins Bochumer Schülerlabor

Die Biologie LKs der Jahrgangsstufen Q1 und Q2 im Schülerlabor der Ruhr-Universität Bochum

„Auf zur Ruhr-Universität Bochum!“, hieß es am 11.10.2017 für uns, die Biologie-Leistungskurse aus der Q1 von Frau Mues und der Q2 von Herrn Schmidt. Nach der Busankunft liefen wir über das große Universitätsgelände zur Fakultät für Physik und Astronomie, die auch das Alfried- Krupp-Schülerlabor beherbergt. Dort bekamen zunächst alle Besucher einen Spint-Schlüssel, um die Taschen und Jacken zu deponieren. Im Anschluss daran wurden wir von einer netten Studentin begrüßt und angewiesen, ihr zu folgen.

Vor dem Betreten des Labors wurden wir gebeten, uns Laborkittel anzuziehen. Mit Hilfe einer Powerpoint-Präsentation wurde uns erklärt, wie man sich im Labor verhält und welche Sicherheitsmaßnahmen zu treffen sind. Anschließend wurden Thema und Aufbau unseres Versuches erläutert: die Bestimmung der mitochondrialen Haplogruppe aus von uns selbst gespendeten Mundschleimhautzellen, wodurch zu ermitteln sein sollte, ob die Vorfahren des Mundschleimhautspenders den afrikanischen Kontinent über das Horn von Afrika oder über die Halbinsel von Sinai verlassen hatten.

Dieser Versuch stützt sich auf DNA-Studien, die vermuten lassen, dass alle Menschen von einer Gruppe gemeinsamer Vorfahren abstammen, die sich vor etwa 80.000 bis 90.000 Jahren auszubreiten begonnen hatte. Dabei benutzt man die DNA aus den Mitochondrien, den Energieversorgern der Zelle, weil diese nur von der Mutter an ihre Kinder vererbt werden und innerhalb der Generationen nur durch Mutationen variiert. Diese Mutationen können durch molekularbiologische Methoden identifiziert werden und dienen somit als Wegweiser für die Verfolgung der menschlichen Evolution.

Bevor wir mit unserem Versuch anfangen konnten, wurde uns noch erklärt, wie man eine Eppendorf-Pipette, mit der man Flüssigkeiten in der Einheit Mikroliter pipettieren kann, verwendet und sie auf die gewünschten Einheiten umstellt.

Nach der Gewöhnung an die Gerätschaften musste sich die Hälfte der Teilnehmer mit einem Wattestäbchen Mundschleimhautzellen entnehmen. Dann wurde die Watte mit der Mundschleimhaut und sterilem Wasser in ein Gefäß gegeben und 10 Minuten stehen gelassen. Die Gefäße wurden allerdings aus datenschutzrechtlichen Gründen eingesammelt und gemischt, so dass niemand wusste, wessen Zellen analysiert werden. Als Nächstes wurde die Watte aus dem Gefäß entfernt, um die nun im Wasser vorliegenden Zellen in mehreren Schritten durch Zentrifugieren und Erhitzen zu isolieren. Danach wurde eine Polymerasekettenreaktion (auch PCR genannt) eingeleitet. Diese dient zur Vervielfältigung von DNA-Abschnitten. Dazu wurde ein Mastermix (eine Mischung aus Erkennungsmolekülen, die sich je nach Haplogruppe anlagern, und weiteren Lösungen, die für die PCR nötig sind) mit der Kennzeichnung M für das Verlassen der Vorfahren über das Horn von Afrika und ein Mastermix mit der Kennzeichnung N für das Verlassen der Vorfahren über die Halbinsel von Sinai zur isolierten DNA gegeben. Zu diesem Gemisch wurden dann die nötigen Enzyme für die Replikation (Vervielfältigung) der DNA hinzugegeben, um das Ganze dann in einen Termocycler zu geben. Dieses Gerät stellt wiederholt in einem bestimmten zeitlichen Muster definierte Temperaturen ein, damit die Enzyme bei den unterschiedlichen Temperaturen anfangen können zu arbeiten.

Der Vorgang der PCR dauerte ca. eine Stunde. In dieser Zeit besuchten wir die Universitätsmensa, die sich über drei Etagen erstreckte und ein umfangreiches Angebot an Gerichten bereithielt.

Die Geltaschen werden mit den Probengemischen und dem Größenmarker befüllt.

Nach der PCR wurde die DNA mit der Hilfe von Restriktionsendonukleasen verdaut. Diese schneiden die DNA an bestimmten Positionen auf, damit man später die Haplogruppe (eine Gruppe von Menschen mit derselben Mutation, die auf gemeinsame Vorfahren schließen lässt) bestimmen kann. Anschließend analysierten wir die DNA durch die Gelelektrophorese, wozu wir ein Gel, welches in eine bestimmte Form gegossen wurde, hergestellt hatten. In die so genannten Geltaschen (kleine befüllbare Lücken in dem Gel) wurde dann die DNA eingefüllt. Neben den beiden Mastermixen wurde auch ein Leiter eingefüllt, an dem man sich bei der Identifikation der Haplogruppe orientieren kann. Das Gel wurde in einer Flüssigkeit einer Spannung ausgesetzt, die dafür sorgte, dass sich die DNA-Fragmente der Größe nach aufteilten. Schließlich wurde eine Fotografie des Gels angefertigt. Mit der Auswertung konnten wir dann unseren Versuch abschließen und mit neuen Eindrücken und erweitertem Wissen die Heimreise nach Dinslaken antreten.

Melina Quittschau, Stufe Q1