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Angebot des experimentellen Lern-Labors des Fachbereichs 5 der Universität Osnabrück

An dieser Stelle müssen wir darauf hinweisen, dass wir nach über 15 Jahren Tätigkeit die Preise für unsere Angebote aufgrund der allgemeinen Preissteigerung leider anpassen und erhöhen müssen. Die neuen Preise treten ab dem 1.8.2023 in Kraft. Beachten Sie hierzu bitte auch die Hinweise auf der Startseite.

Wir bitten um Ihr Verständnis!

(Stand Februar 2024)

DNA 1: Genetischer Fingerabdruck und Polymerasekettenreaktion

In diesem Praktikum wollen wir das Prinzip der Erstellung eines genetischen Fingerabdrucks beim Menschen erläutern. Die Teilnehmer führen eine Polymerasekettenreaktion und eine DNA-Agarosegelelektrophorese durch, um einem "Täter auf die Spur" zu kommen. Die DNA-Proben zur Analyse werden gestellt.

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DNA 2: Genetische Schalter am Beispiel der Regulation des lac-Operons aus E. coli

In diesem Praktikum werden verschiedene, definierte lac-Mutanten von E. coli K-12 mit und ohne Lactose im Wuchsmedium angezogen und anschließend im ß-Galactosidase-Test bezüglich ihrer Enzymaktivität untersucht. Mit den Ergebnissen können die lac-Genotypen der Mutanten abgeleitet und das lac-Operon-Regulationsmodell veranschaulicht werden.

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DNA 3: Gentechnik in der Medizin: "Der Phage Lambda als Modell für Viren"

Durch Auftropfen je eines Phagenlysats von lambda (Wildtyp) und der virulenten Mutante Lambda vir auf einen Bakterienrasen soll die Wirkung temperenter und lytischer Viren anhand der unterschied­­lichen Plaquebildung gezeigt werden. Das Auszählen der im Lambda vir-Plaque erscheinenden Kolo­nien resistenter Mutanten ermöglicht die Berechnung der Lambda Spontan­mutationsrate von E. coli.

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DNA 4: Gentechnik: "Künstlicher DNA (Plasmid)-Transfer"

Plasmide sind kleine, meist ringförmige DNA-Moleküle, die natürlicherweise in vielen Bakterien neben dem "Hauptchromosom" vorkommen. Solche Plasmide lassen sich sehr leicht aus Bakterien isolieren oder neu in Plasmid-freie Zellen einbringen. Die Aufnahme der Fremd-DNA und die damit verbundenen Veränderungen in den Eigenschaften des Bakteriums (Phänotypwechsel) wird als Transformation bezeichnet. Diese Möglichkeit macht man sich in der Gentechnik zunutze, um Fremd-DNA in Bakterien oder Hefezellen einzuschleusen, so dass diese Zellen artfremde Proteine produzieren. In dem angebotenen Versuch wird diese wichtige Arbeitstechnik, die in jedem gentechnischen Labor tagtäglich durchgeführt wird, anhand verschiedener Beispiele erläutert.

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Neu: DNA 5: Wieviel Neandertaler steckt in Dir ?

Nachweis von Neandertaler-DNA in Europäern, Abstammungsgeschichte des Menschen

In diesem Kurs geht es um die Abstammungsgeschichte des Menschen. Der Leipziger Forscher Svante Pääbo veröffentlichte 2011 die erste, fast vollständige Genomsequenz eines Neandertalers. Diese konnte er nutzen, um die Frage zu beantworten, ob es zu Kreuzungen zwischen dem modernen Menschen und dem Neandertaler kam. Tatsächlich konnte Svante Pääbo nachweisen, dass sich im Genom heutiger Europäer zwischen 2 bis 4 % Überreste der Genomsequenz des Neandertalers finden lassen. In dem Kursversuch werden wir von 10 freiwilligen Schülerinnen und Schülern die genomische DNA isolieren und einen spezifischen Genort per Polymerasekettenreaktion (PCR) vervielfältigen, von dem bekannt ist, dass die Mehrheit der hier in Deutschland lebenden Personen mindestens ein Neandertaler-Allel aufweist. Diesen Nachweis können wir führen, indem wir das erhaltene PCR-Produkt mit Hilfe eines sequenzspezifischen DNA-Restriktionsenzyms schneiden und anschließend die DNA-Fragmentmuster in einer Agarosegelelektrophorese analysieren. 

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Neu: DNA 6: Gentechnik in der Waschmittelherstellung

Messungen der Temperaturoptima verschiedener Isoenzyme aus unterschiedlichen Organismen

In diesem Praktikum wollen wir das Prinzip der Waschmittelherstellung erläutern. Welche Bestandteile besitzen Waschmittel? Warum enthalten Waschmittel Enzyme? Wie können diese Enzyme bei so unterschiedlichen Temperaturen funktionieren? All diese Fragen werden hier geklärt!

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DNA 7: Gentechnik in der Umwelt- und Lebensmittelanalyse

Nachweis von gentechnisch verändertem Soja durch PCR und Gelelektrophorese

In diesem Praktikum wollen wir das Prinzip der Polymerasekettenreaktion am Beispiel der Analyse von verschiedenen Produkten erläutern, die möglicherweise gentechnisch veränderten Soja als Bestandteil aufweisen. Der Nachweis erfolgt über spezifische PCR-Primer. Die Vorgehensweise bei der Herstellung transgener Pflanzen wird besprochen, Vor- und Nachteile der grünen Gentechnik werden diskutiert. Die DNA-Proben zur Analyse werden gestellt.

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Neu: DNA 8: Mendel und die moderne molekulargenetische Analyse I

Diagnose von Erbkrankheit am Beispiel der Sichelzellenanämie

Durch die Aufklärung vieler neuer Genfunktionen gelingt es Wissenschaftlern heutzutage immer häufiger, die Ursachen für Erbkrankheiten nachzuvollziehen und ggf. Therapieansätze zu entwickeln. Eine häufig auftretende Erbkrankheit des Menschen, deren molekulare Ursache sehr gut verstanden ist, ist die Sichelzellanämie. Hierbei handelt es sich um einen klassischen autosomal-kodominanten Erbgang. Als modernes molekulares Diagnoseverfahren zum Nachweis eines mutierten Allels wird die Polymerasekettenreaktion mit einer anschließenden Restriktion der erhaltenen DNA-Fragment und abschließender Agarosegelelektrophorese genutzt. In diesem Kurs werden die genetischen Ursachen der Erkrankung, die Gesetze der Vererbung und die molekularen Nachweisverfahren besprochen und experimentell durchgeführt.

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Neu: DNA 9: Mendel und die moderne molekulargenetische Analyse II

Schmecker oder Nicht-Schmecker?

Im Jahr 1932 machte der Chemiker A.L. Fox die zufällige Entdeckung, dass die chemische Substanz Phenylthiocarbamid (PTC) bei verschiedenen Personen als bitter (Schmecker) oder als geschmacksneutral (Nicht-Schmecker) wahrgenommen wird. Die molekularen Ursache hierfür liegt in der heterogenen Verteilung von intakten oder defekten Allelen des Bitterrezeptors hTAS2R38. Der Erbgang für die phänotypische Eigenschaft 'Schmecker' oder 'Nicht-Schmecker' verläuft klassisch autosomal-dominant. Als modernes molekulares Diagnoseverfahren zum Nachweis eines mutierten Allels wird die Polymerasekettenreaktion mit einer anschließenden Restriktion der erhaltenen DNA-Fragment und abschließender Agarosegelelektrophorese genutzt. In diesem Kurs werden die physiologischen Abläufe der Geschmackswahrnehmung, die Gesetze der Vererbung und die molekularen Nachweisverfahren der intakten oder defekten Rezeptorgene besprochen und experimentell durchgeführt.

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Biotechnik 1: Biotechnik in der Medizin

Insulin aus Bakterien

Plasmide sind kleine, meist ringförmige DNA-Moleküle, die natürlicherweise in vielen Bakterien neben dem "Hauptchromosom" vorkommen. Solche Plasmide lassen sich sehr leicht aus Bakterien isolieren und durch Restriktionsenzyme spezifisch schneiden. In diesem Kurs werden verschiedene Plasmide aus Bakterienkulturen isoliert und durch eine Restriktionsanalyse mit anschließender Agarosegelelektrophorese untersucht. Dieser Versuch demonstriert diese wichtigen Arbeitstechniken, die in jedem gentechnischen Labor tagtäglich durchgeführt werden, anhand verschiedener Beispiele.

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Biotechnik 2: Proteinisolierung am Beispiel des GFP

Grün fluoreszierendes Protein

In diesem Kurs wird gezeigt, dass viele Fremdproteine in Bakterien funktionell und kostengünstig produziert werden können. Als spektakuläres Beispielprotein haben wir ein Überproduktions- und Reinigungsprotokoll für das Grün fluoreszierende Protein (GFP) der Qualle Aequorea victoria entwickelt, das wir im Rahmen des Kurses mit den Teilnehmern durchführen. Das GFP findet heutzutage in der Zellbiologie zur Proteinbeobachtung eine vielfältige Anwendung und ist ein Beispiel für modere Forschungsansätze in der Biologie. Für die Entdeckung und Weiterentwicklung des GFP wurden die Forscher Osamu Shimomura, Martin Chalfie und Roger Tsien im Jahr 2008 mit dem Nobelpreis für Chemie ausgezeichnet.

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Biotechnik 3: Proteinisolierung am Beispiel der ß-Galaktosidase

Lactose-Unverträglichkeit und Herstellung Lactose-freier Milch

Dieser Kurs knüpft inhaltlich an den Versuch DNA2 zum lac-Operon in E. coli an. Das für den Lactose-Stoffwechsel notwendige Enzym ß-Galaktosidase wird überproduziert und durch eine Affinitätschromatographie gereinigt. Die Enzymaktivität wird durch zwei Verfahren nachgewiesen: Zum einen wird eine Farbreaktion mit dem künstlichen Substrat ß-ONPG durchgeführt, zum anderen wird die in der Milch vorhandene Laktose durch Zugabe des gereinigten Enzyms in Galaktose und Glucose gespalten. Die Zunahme der Glucose-Menge wird durch einen einfachen Test gemessen.

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Mikrobiologie 1: Mikrobiologie und Genetik in der Medizin und Umweltanalyse

Bakterielle Konjugation und Wirkungsweise von Antibiotika

Antibiotika sind ein wichtiger Bestandteil in der heutigen medizinischen Behandlung. Ohne die Therapiemöglichkeiten, die durch Antibiotika gewährleistet sind, würden viele simple Infektionskrankheiten eine tödliche Bedrohung darstellen. In den letzten Jahrzehnten hat sich jedoch gezeigt, dass immer mehr bakterielle Krankheitserreger gegen viele der verwendeten Antibiotika resistent sind. Ein Mechanismus, der zur Ausbreitung von Antibiotikaresistenz­gene beiträgt, ist der horizontale Gentransfer über die sog. Konjugation. Die Konjugation stellt neben der Transduktion und der Transformation einen der drei genetischen Austausch­mechanismen bei Bakterien dar. Im Gegensatz zu den anderen beiden DNA-Transfermecha­nismen ist bei der Konjugation ein direkter Zell-Zell-Kontakt zwischen Donor- und Rezi­pienten-Zelle notwendig. Üblicherweise wird bei diesem Vorgang Plasmid-DNA mit hoher Effizienz übertragen. Solche Plasmide können mehrere 100 kb groß sein und daher viele ver­schiedene Gene für unterschiedliche Antibiotikaresistenzen tragen. In diesem Kurs wird der Nachweis des Genaustausches durchgeführt.

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Neu: Medizin 1: Infektionen auf der Spur: Nachweis von Krankheitserregern mit dem ELISA-Test

Der ELISA (Enzyme-linked immunosorbent assay)-Test

Es gibt verschiedene molekularbiologische Methoden, Krankheitserreger nachzuweisen und auf diese Weise Ausbreitungswege von Infektionen zu verfolgen. Eine der wichtigsten immunologischen Nachweisverfahren ist der sogenannte ELISA-Test, bei dem spezifischen Antikörper, die gegen definierte Krankheitserreger (z.B. EHEC, HIV) gerichtet sind, verwendet werden. In diesem Kurs wird die Ausbreitung einer Infektion nachgespielt und mittels eines ELISA-Tests nach dem Ausgangspunkt der Infektion gefahndet. Hinweis: Der praktische Anteil bei diesem Versuch ist gering, der Fokus liegt auf der Theorie des Tests.

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