Biologie-Module

Enzyme sind Proteine oder RNAs mit katalytischen Eigenschaften, die eine chemische Reaktion in biologischen Systemen um ein Vielfaches beschleunigen und so beinahe alle Stoffwechselvorgänge im Körper erst ermöglichen. Dabei erniedrigen sie die für eine Reaktion benötigte Aktivierungsenergie, in dem sie die Bildung von Übergangszuständen stabilisieren und somit einen alternativen Reaktionsweg erlauben, ohne bei der Reaktion selbst verbraucht zu werden. Enzyme sind wichtige Werkzeuge der aktuellen biochemischen, medizinischen und industriellen Forschung. Die Untersuchung von Enzym-Inhibitor-Wechselwirkungen stellt beispielsweise eine wichtige Komponente der modernen Arzneimittelentwicklung dar.
Die Geschwindigkeit, mit der ein Enzym eine Reaktion katalysiert, und damit die Aktivität eines Enzyms, ist von vielen Faktoren (Temperatur, pH-Wert, Substratkonzentration, Vorhandensein von Inhibitoren) abhängig. Solche Zusammenhänge sollen untersucht und so Aufschluss über mutmaßliche physiologische Funktionen und Regulationsmechanismen gewonnen werden.

Format: Modul im Klassenverband, Dauer: 1 Tag von jeweils 9 bis 16 Uhr, ab 2018 wieder im Programm

Bestandteil des Biologie-Schulcurriculums: Stoffwechsel und Energieumsatz

• Enzymreaktionen

 

Das Erbgut jedes Menschen ist einzigartig. Es ist eine immer wieder neue Mischung aus Erbinformationen, die zur Hälfte vom biologischen Vater und zur Hälfte von der biologischen Mutter stammen. In Form von DNA werden diese Informationen im Kern jeder Körperzelle gespeichert. Aus einigen Blut- oder Mundschleimhautzellen kann DNA isoliert werden, und mit Hilfe eines besonderen biochemischen Verfahrens, der Polymerase-Kettenreaktion (PCR), können bestimmte, sehr variationsreiche Bereiche der DNA für den Wissenschaftler/die Wissenschaftlerin sichtbar gemacht werden. Das DNA-Muster, das man so erhält, bezeichnet man als genetischen Fingerabdruck. Dieser ist, da das Erbgut eines jeden Menschen einmalig ist, auch bei jedem Menschen unterschiedlich. Vergleicht man die genetischen Fingerabdrücke von Vater, Mutter und Kind, so findet man beim Kind exakt die Hälfte der väterlichen DNA-Merkmale, während die andere Hälfte mit den mütterlichen Merkmalen übereinstimmt. So lässt sich mit einer Sicherheit von mehr als 99,99% sagen, ob das Kind von den bestimmten Eltern abstammt. Der genetische Fingerabdruck wird nicht nur bei Familienstreitigkeiten eingesetzt, um den biologischen Vater zu finden (Vaterschaftstest), sondern auch in der  Kriminologie verwendet, um Straftäter zu identifizieren.Im Mittelpunkt des Schülerversuchs steht die PCR-Methode, welche zu den wichtigsten Arbeitstechniken in der Molekularbiologie und Biomedizin gehört und weitere vielfältige Anwendungsmöglichkeiten hat (Nachweis gentechnisch veränderter Lebensmittel, Nachweis von Krankheitserregern, Diagnose von Erbkrankheiten).

Im Rahmen des Kurses erstellt jeder Kursteilnehmer mit seiner eigenen DNA aus der Mundschleimhaut exemplarisch seinen genetischen Fingerabdruck.

Format: Modul im Klassenverband, Dauer: 1 Tag von ca. 9 bis 16 Uhr, ab 2018 wieder im Programm

Bestandteil des Biologie-Schulcurriculums: Molekulargenetik und Gentechnik

• Bau und Replikation der DNA
• Proteinbiosynthese und genetischer Code
• PCR