Liebe Leserinnen und Leser,
ich durfte vom 25. bis zum 28. Januar am „Landesseminar Hessen der internationalen BiologieOlympiade“ teilnehmen. Hierbei werden die besten 10 Hessinnen und Hessen von der 2. Runde der Olympiade eingeladen. Ich war eine von diesen. Das Seminar fand in Darmstadt an der Technischen Universität statt und sollte zum einen als Belohnung für unsere Leistung, aber eben auch als Vorbereitung für die anstehende 3. Runde, dienen.
Gegen 16.00 Uhr kam ich am Mittwoch, den 25.01., an der Technischen Universität an. Es folgte eine kurze Begrüßung und daraufhin natürlich eine Sicherheitsbelehrung, denn für uns Schülerinnen und Schüler ging es darauf ins Labor. Wir wurden in die folgenden Versuche der nächsten Tage eingeführt und haben daraufhin die Bakterienkulturen, die wird die nächsten Tage benötigten, angeimpft. Hierbei haben wir, in Zweiergruppen aufgeteilt, gearbeitet. Meine Escherichia coli Kolonie enthielt den sogenannten gfp-Expressionsvektor. Die Bakterien enthielten also Plasmide, auf denen ein Gen lag, das für ein fluoreszierendes Protein codiert.
Nachdem unsere Arbeit im Labor vorbei war und die Kulturen sich im Wärmebad befanden und hier bei 37° über Nacht inkubiert wurden, bezogen wir unsere Zimmer und gingen daraufhin gemeinsam Essen, um uns richtig kennenzulernen.
Am nächsten Tag stand viel auf dem Programm. Wir arbeiteten nun auf unterschiedliche Weise mit den Bakterien. Eines unserer Ziele war es, eine Wachstumskurve zu bestimmen. Hierfür mussten wir alle halbe Stunde die optische Dichte der Bakterien unserer Kultur, von der wir eben immer einen Teil in eine Küvette überführten, bestimmen. Ein sogenanntes Photometer gab uns hierbei die optische Dichte an, indem es das durch die Küvette durchfallende Licht, die sogenannte Extinktion, maß.
Neben diesen Messungsschritten machten wir weitere Versuche. Zunächst isolierten wir die Plasmide in einem mehrschichtigen Verfahren aus den Bakterien. Diese DNA bereiteten wir dann für die PCR (Polymerase-Ketten-Reaktion) vor. Hierfür benötigt man eben das Plasmid, den Forward- und den Reverse-Primer, Nukleotide, DNA-Polymerase und eine gewisse Pufferlösung. Das alles zusammen haben wir dann in den Thermocycler gestellt, der durch das Variieren der Temperatur dafür sorgt, dass unser Plasmid vervielfältigt wird. Nachdem die PCR fertig war, haben wir die Plasmide noch mit verschiedenen Restriktionsenzymen geschnitten, um in der darauffolgenden Gelelektrophorese unterschiedlich lange lineare DNA-Fragmente erkennen zu können
Für die Gelelektrophorese mussten wir zunächst das Agarose-Gel selbst anmischen und dann in die Elektrophoresekammer geben, wo es zunächst abkühlen und aushärten musste. Als dies der Fall war, gaben wir kleine Mengen unserer geschnittenen DNA und auch gewisse Marker in die Taschen der Gele, welche unter einer fingerbreiten Schicht einer Pufferlösung lagen. Daraufhin schalteten wir eine Gleichspannung an. Das Prinzip war es nun, dass sich unterschiedlich lange DNA-Fragmente aufgrund ihrer negativen Ladung unterschiedlich schnell durch die Poren des Gels bewegen. Nach ca. 30 Minuten konnte man dann gut die entstandenen Banden mit denen des Markers vergleichen. Hieraus kann man dann Rückschlüsse ziehen, wie lang das eigentliche DNA-Fragment war.
Neben diesen molekularbiologischen Versuchen führten wir auch allgemeine Versuche durch. Wir erhielten eine Menge Agarplatten und konnten nun Abdrücke von Gegenständen auf diesen anfertigen und in den Inkubator bringen. Zudem gaben wir aber auch in gewissen Verdünnungsreihen unserer Kulturen auf die Platten, um in den folgenden Tagen die Lebendkeimzahl zu bestimmen. Damit war der zweite Tag dann auch vorbei.
Am dritten Tag hatten wir die Möglichkeit uns verschiedene Bereiche der Universität anzuschauen. Ich entschloss mich der Arbeitsgruppe zuzuschauen, die es als Ziel hat, die Funktion von P53 in gestressten Zellen zu verstehen. Stress bedeutet hierbei, dass es in der DNA der Zelle zu Einzel- oder Doppelstrangbrüchen kommt. Über eine Kaskade wird dann das Protein P53 aktiviert, welches als Tumorsuppressor fungiert. Es leitet die Reparatur ein, stoppt die Zellteilung und bewirkt in extremen Fällen die Apoptose, den Zelltod. P53 ist also der Wächter unseres Genoms. Die Zellen, mit denen die Gruppe arbeitet, haben verschiedene Fluoreszenzmarker, welche mittels CRISPR-Cas auf verschiedenen Strukturen überragen wurden. Hierbei kann man unter dem Fluoreszenzmikroskop nun die Histone, P53 und ein Doppelstrangbruch assoziiertes Protein sehen.
Zunächst haben wir die Zellen auf ein neues Nährmedium gegeben. Daraufhin ging es dann in den Keller, wo wir die Zellen 10 Gray Röntgenstrahlung ausgesetzt haben. Nun mussten wir uns die Zellen nur noch unter dem Fluoreszenzmikroskop anschauen. Um Veränderungen zu sehen, stellten wir dieses so ein, dass es alle 15 Minuten ein Foto machte. Man konnte genau die Doppelstrangbrüche sehen, aber dann eben auch das Wirken von P53, das immer wieder in der Konzentration anstieg und darauf wieder absank. Das war sehr faszinierend. Während die Fotos gemacht wurden, durften wir noch Lungenkarzinomzellen umsetzen und mikroskopieren. Ich finde die Forschungsarbeit der Gruppe wirklich sehr interessant, da diese Grundlagenforschung zum Verstehen der Entstehung von Krebs dienen kann. Zuhause im Hotel haben wir dann mit Tulpen das Präparieren von Pflanzen geübt.
Der letzte Tag diente dafür, unsere Versuche auszuwerten. Wir zeichneten unsere Wachstumskurven und bestimmten die Lebendkeimzahl, indem wir die Koloniezahl auf den von Donnerstag inkubierten Platten zählten. Daraufhin sahen wir uns unsere Bakterien noch unter einem Lichtmikroskop und einem Fluoreszenzmikroskop an. Das war sehr interessant, da unsere Bakterien ja Gene exprimierten, welche für fluoreszierende Proteine codierten. Das war beeindruckend. Nachdem unsere Arbeit im Labor dann fertig war, kam es zur Siegerehrung. Ich habe in der 2. Runde des Wettbewerbs den 5. Platz in Hessen somit den 33. deutschlandweit erreicht und mich dadurch für die 3. Runde, welche vom 19 bis 24. Februar in Kiel stattfinden wird, qualifiziert.
An dieser Stelle möchte ich mich herzlich bei den Organisatorinnen und Organisatoren des Landesseminars und besonders bei Frau Berner bedanken, welche die Koordinatorin der BiologieOlympiade in Hessen ist. Ich habe sehr viel dazugelernt und eine Menge tolle Freunde gefunden.
(Maja Kantlehner)
Tatsächlich wurden wir Schülerinnen und Schüler auch von Fernsehteams interviewt und gefilmt. Unter folgendem Link kann man sich den Bericht hierzu anschauen:
