Gentechnik im Schullabor

Gentechnik beschreibt die gezielte Veränderung des Erbmaterials eines Organismus, wodurch auch eine Veränderung der Eigenschaften herbeigeführt wird. 

Ergänzend zu unserem theoretischen Wissen aus dem Biounterricht, konnten wir praktisch einen solchen gentechnisch veränderten Organismus (GVO) im Schullabor herstellen.

In unserem Praktikum haben wir mit dem eukaryotischen Gen aus der Qualle Aequorea victoria E. coli-Bakterien gentechnisch transformiert. Durch das gfp-Gen (green fluorescent protein) erlangt die Qualle die Eigenschaft, unter UV-Licht grün zu leuchten. Diese Eigenschaft wird auf die Bakterien übertragen, bei denen die Gentransformation erfolgreich war. 

Der Versuchsaufbau lässt sich grob in 3 Schritte gliedern:

  1. Das kompetent-Machen der E. coli-Bakterien 

Damit die Bakterien das gewünschte Fremdgen aufnehmen können, müssen sie zunächst die Fähigkeit besitzen, DNA auf natürliche Weise aufzunehmen, also kompetent sein. Dies haben wir durch Bearbeitung der Bakterienmembran durch Calciumchlorid-Lösung (CaCl2) erreicht, sodass sich in der Membran Poren bilden und somit DNA in die Zelle eindringen kann.

  1. Hinzufügung des Fremdgens zu den Bakterien

Zu der Bakterien-Suspension haben wir nun eine Lösung mit Vektoren hinzugegeben, auf das das Fremdgen aus der Qualle ist. Da die Aufnahme des Fremdgens ein zufälliger Prozess ist, gelingt die Transformation, also Aufnahme des Fremdgens, nur bei einem Teil der Bakterien. 

  1. Herstellung der Kontrollproben

Vier Nährmedien haben wir nun jeweils mit verschiedenen Reagenzien versetzt, um bestimmte Aspekte zu kontrollieren: 

  1. Gewünschte Probe mit transformierten Bakterienkolonien

Unter UV-Licht soll es sowohl leuchtende Kolonien geben, bei denen die Gentransformation erfolgreich war, als auch nicht-leuchtende, da die Aufnahme eines Vektors mit Fremdgens, wie zuvor erwähnt, ein statistischer Prozess ist.

  • Leuchtkontrolle

Es sollen sich Kolonien bilden, die aber nicht leuchten. Dies hilft uns zur Unterscheidung zwischen leuchtenden und nicht bzw. schwach leuchtenden Kolonien.

  • Resistenzkontrolle

Nur Bakterien, die den Vektor aufgenommen haben sind gegen das Antibiotikum Ampicillin resistent. Da die Bakterien auf diesem Medium in Schritt 2 mit Wasser, statt Vektoren versetzt wurden, werden sie auf dem mit Ampicillin versetzen Nährboden nicht überleben können.

  • Vitalitätskontrolle 

Hier haben wir überprüft, ob die Bakterien grundsätzlich in der Lage waren das Procedere der Gentransformation zu überleben. Auch diese Bakterien wurden in Schritt 2 nur mit Wasser versetzt und nun auf einen Nährboden ohne Ampicillin hinzugegeben. Es ist ein Bakterienteppich zu erwarten.

Nach 2 Wochen, wo sich die Bakterien vermehren konnten, haben wir die erwarteten Ergebnisse erhalten.

Abb. 1: Probe mit gentransformierten Bakterienkolonien unter UV-Licht

  • Anna Liebherz, Claudia Amorim von der Lippe, Kaveena Balachandran, Julia Logozar