NaT-Working Projekt Biologie Was ist NaT-Working Biologie? Überblick über die Schullabore Anmelde-/Kontaktadressen Überblick über die Versuche Überblick:

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1 NaT-Working Projekt Biologie Was ist NaT-Working Biologie? Überblick über die Schullabore Anmelde-/Kontaktadressen Überblick über die Versuche Überblick:

2 NaT-Working Biologie w.nat-working-biologie.de Eine Kooperation zwischen dem Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg und der Schulabteilung des RP-Freiburg Dez. 2000 Bildung der Steuergruppe Mrz. 2001 Bewilligung des Förderantrags Okt. 2001 Ausbildung der Laborleiter seit Nov. 2001 Regionale Lehrerfortbildungen seit Dez. 2001 Schülergruppen Gefördert von der Robert-Bosch-Stiftung

3 Ortenau Scheffel-Gymnasium Lahr Schwarzwald-Baar Kant-Gymnasium Tuttlingen Freiburg Erasmus-Gymnasium Denzlingen Hochrhein Scheffel-Gymnasium Bad Säckingen Bodensee Humboldt-Gymnasium Konstanz Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg Staatliche Seminare für Schulpädagogik Freiburg und Rottweil Sonstige Gruppen z.B.:Seminarkurse Struktur NaT-Working Biologie

4 Institut für Biochemie und Molekularbiologie der Universität Freiburg Schullabor Scheffel-Gymnasium Lahr Schullabor Kant-Gymnasium Tuttlingen Schullabor Erasmus-Gymnasium Denzlingen Schullabor Scheffel-Gymnasium Bad Säckingen Schullabor Humboldt-Gymnasium Konstanz Staatliche Seminare für Schulpädagogik Freiburg und Rottweil Sonstige Gruppen z.B.:Seminarkurse Gymnasium NEU Schullabor Kreisgymnasium Bad Krozingen seit 2010 Gymnasium NEU Schullabor St. Ursula Gymnasium Freiburg seit 2009 Gymnasium

5 Scheffel-Gymnasium Bad Säckingen: Carsten Hansen (hansen-laufenburg@t-online.de)hansen-laufenburg@t-online.de Scheffel-Gymnaisum Lahr:Werner Lingg (cwlingg@aol.com)Erste Foliecwlingg@aol.comErste Folie Kant-Gymnasium Tuttlingen:Oliver Münster (omuenster@gmx.de)omuenster@gmx.de Kant-Gymnasium Weil am Rhein: Ingo Kilian (IngoKilian@t-online.de)IngoKilian@t-online.de Erasmus-Gymnasium Denzlingen:Oskar Kempf (oskarkempf@web.de)oskarkempf@web.de Humboldt-Gymnasium Konstanz: Peter Feigenbutz (peter.feigenbutz@t-online.de)peter.feigenbutz@t-online.de

6 Überblick über die Versuche  Versuche an den Schullaboren Erstellen eines genetischen Fingerabdrucks von BakterienErstellen eines genetischen Fingerabdrucks von Bakterien Proteinfingerabdruck  Versuche an der Uni Freiburg Genetischer Fingerabdruck beim Menschen Western-Blot

7 Erstellen eines genetischen Fingerabdrucks Die Geschichte hinter dem Experiment Theorie des genetischen Fingerabdrucks Ablauf der Experimente

8 Mord unter dem Mikroskop! Das Bakterium XY wurde auf dem Heimweg von der Disko hinterrücks überfallen und aufgelöst. Am Tatort wurden Spuren eines fremden Bakteriums gefunden. 4 einschlägig bekannte Bakterien sind verdächtig: Bakterium A, B, C und D. Man vergleicht ihre DNA mit den DNA-Spuren am Tatort.

9 Theorie des genetischen Fingerabdrucks Die DNA einer Art ist zwar ähnlich, weist aber viele, für ein einzelnes Individuum charakteristische Sequenzen auf. Durch den Vergleich dieser Stellen können in forensischen Laboren Täter identifiziert oder auch die Vaterschaft eines Mannes untersucht werden.

10 Ablauf des genetischen Fingerabdrucks Man vergleicht vier verschiedenen Bakterien- Plasmide mit der am Tatort gefundenen DNA: (1)Isolierung von vier verschiedenen Plasmiden (Universität Freiburg, Dr. Brix / Dr. Meisinger) (2)Zerschneiden der Plasmid-Ringe durch Restriktionsenzyme (3)Vorbereiten und Gießen des Agarose-Gels (4)Beladen der Gele (5)Elektrophorese (6)Anfärben der Banden (7)Auswertung

11 Schritt 1: Isolierung der Plasmid-DNA Vier verschiedene Plasmide werden isoliert. Ein weiteres Plasmid stammt vom Tatort und wird mit den vier Verdächtigen verglichen. DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung

12 Schritt 2: Schritt 2: Restriktionsverdau der DNA mit Restriktionsenzymen Jede Plasmid-DNA-Probe wird mit zwei verschiedenen Restriktionsenzymen geschnitten. Das Ergebnis sind zwei oder drei unterschiedlich große DNA-Fragmente. DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung

13 Schritt 3: Präparation des Agarosegels DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung

14 Schritt 2: Verdau Schritt 2: Verdau der Plasmide mit Restriktionsenzymen DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung

15 Schritt 4: Beladung der Gele DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung

16 Schritt 5: Gelelektrophorese DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung

17 Schritt 6: Färbung und Entfärbung der DNA DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung

18 Schritt 7: Auswertung Vergleich der Bandenmuster der Proben A bis D mit dem Bandenmuster T des Mörders. Wer ist der Mörder? DNA-Fingerprint: DNA-Fingerprint: 1. DNA-Isolierung  2. Restriktionsverdau  3. Gelpräparation  4. Gelbeladung  5. Gelelektrophorese  6. Färbung  7. Auswertung Marker Bakterium: A B C D Tatort

19 Wer ist der Vater? Weitere Anwendung: Identifikation von Opfern anhand ihrer DNA

20 Protein-Fingerabdruck Hier werden verschiedene Fleisch- und Fischproben miteinander verglichen und Wurstproben analysiert: –Zusammensetzung von gemischter bzw. Putenlyoner –Rückschlüsse auf die Verwandtschaft unter Fischen, Vögeln oder Säugetieren

21 Ablauf des Proteinfingerabdrucks Die verschiedenen im Muskelfleisch enthaltenen Proteine werden nach Molekulargewicht;getrennt: (1)Hitzedenaturierung der Proteine (2)Negatives Aufladen (3)Herstellung und Gießen des Gels (4)Probenauftrag (5)Elektrophorese (6)Färbung, Entfärbung (7)Auswertung

22 Probenentnahme bei einer Scholle

23 Abfüllen der Probe in ein Eppendorfgefäß

24 Verschiedene Proben

25 Die Proben werden zentrifugiert

26 Die Glasplatten werden geputzt…

27 …in die Halterung eingesetzt…

28 …das Trenngel wird im Gelgießstand gegossen…

29 …das Sammelgel wird darauf gegossen…

30 Die vom Kamm im Sammelgel gebildeten Taschen sind deutlich zu sehen.

31 Mit einer Hamilton-Pipette werden die Proben in die Taschen eingespritzt.

32 Präzise Handarbeit ist dabei nötig.

33 Mit Anschluss an eine Stromquelle beginnt die Elektrophorese.

34 Nach Abschluss der Elektrophorese wird das Gel vorsichtig von den Platten gelöst.

35 10 Minuten Färben und 15 Minuten Entfärben...…

36 …liefern folgendes Ergebnis! Versuchen Sie, die Auswertung auf dem Poster selbst zu übernehmen.

37 Genetischer Fingerabdruck eines Menschen Von Schülern an der Uni Freiburg in einem Praktikum erstellt.

38 Was ist ein Western-Blot? Ein Verfahren zum Transfer von Proteinen auf eine Membran zum Sichtbarmachen und Identifizieren einzelner Proteine.

39 Und so sieht ein Western-Blot aus Schülerversuch an der Uni Freiburg: links TOM-40; rechts Porin (beides Proteine aus Hefe-Mitochondrien)

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