Das Erbgut höherer Organismen liegt im Zellkern in Form von Chromosomen vor. Um das Erbgut, die DNA, zu untersuchen und zu charakterisieren muss es isoliert und vom Rest der Zelle getrennt werden. Exemplarisch soll aus einem pflanzlichen (Tomate) und einem tierischen ( Kalbsbries) Organismus die DNA isoliert und sichtbar gemacht werden. Das methodische Prinzip, das diesem Isolierungsverfahren zugrunde liegt, ist auf alle Organismen anwendbar.
Das entsprechende Gewebe wird im kalten Zustand gemörsert oder zerkleinert, bis es pulverisiert ist. Zum Aufschluss der Zelle wird das Gewebe einem bestimmtem Puffer zugesetzt. Dieser Puffer sollte zellwandzerstörende Detergenzien wie SDS, welches an Proteine bindet und diese denaturiert und zellwandverdauenden Enzyme wie z.B. die Proteinase K. enthalten. Im Praktikum hat unsere Gruppe Zahnpasta der Marke Ajona benutzt, um den Gewebeaufschluss herbeizuführen. Nach einer Inkubationszeit erfolgen Reinigungsschritte mit organischen Lösungsmitteln, um Zellwandreste, sowie zelluläre Proteine zu entfernen. Um dies zu realisieren benutzt man Salze, deren positiv geladenen Ionen die negativ geladenen Phosphatgruppen des DNA-Rückgrats sättigen und Alkohol wie z.B. Ethanol.
Ethanol fällt die DNA (Präzipitation). Ethanol macht die sehr langen, fadenförmigen DNA-Moleküle wasserunlöslich, indem es ihnen die umgebenden Wassermoleküle entzieht. Die DNA-Fäden lagern sich aneinander oder verknäulen sich und fallen als eine große, sichtbare Flocke aus. Die DNA befindet sich nun in einem festen Zustand und kann vom Rest der Lösung ( Zellbruchstücke, Proteine) getrennt werden. Die gefällte DNA kann darauf in Wasser resuspendiert werden und liegt nun konzentriert vor. Um Informationen über die DNA zu erlangen, wird diese einer Gelelektrophorese unterzogen. Aus den DNA-Fragmenten lassen sich dann Schlüsse ziehen, die in der Auswertung beschrieben werden.
Aus dem Inhalt:
1. Versuch Nr. 1: Tomaten- und Kalbsbries-DNA Präparation
2. Versuch Nr. 2: Bakterientransformation, Plasmid- DNA Minipräparation und Restriktionsanalyse
3. Versuch Nr. 3: Polymerase- Kettenreaktion (PCR)
4. Versuch Nr. 4 Restriktionsanalyse genomischer DAN
5. Protokoll zur Theorie der Gelelektrophorese
Inhaltsverzeichnis
- Versuch Nr. 1: Tomaten- und Kalbsbries-DNA Präparation
- Versuch Nr. 2: Bakterientransformation, Plasmid-DNA Minipräparation und Restriktionsanalyse
- Versuch Nr. 3: Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
- Versuch Nr. 4: Restriktionsanalyse genomischer DNA
- Protokoll zur Theorie der Gelelektrophorese
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieses Protokoll beschreibt verschiedene Versuche im Rahmen eines Praktikums für das Lehramt Sek. II. Die Zielsetzung liegt im Verständnis der DNA-Isolierung, Bakterientransformation und der Anwendung von Methoden wie PCR und Gelelektrophorese. Die Versuche dienen der praktischen Anwendung theoretischen Wissens und der Festigung der Laborfertigkeiten.
- DNA-Isolierung aus pflanzlichem und tierischem Gewebe
- Bakterientransformation und Plasmid-DNA-Analyse
- Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
- Gelelektrophorese und deren Anwendung
- Restriktionsanalyse von DNA
Zusammenfassung der Kapitel
Versuch Nr. 1: Tomaten- und Kalbsbries-DNA Präparation: Dieser Versuch beschreibt die Isolierung von DNA aus Tomaten und Kalbsbries. Die Methode beinhaltet den Aufschluss des Gewebes mithilfe von Zahnpasta als zellwandzerstörendem Detergens und Proteinase K. Nach der Inkubation und Filtration wird die DNA mit Kochsalz und Alkohol (Ethanol oder Rum) gefällt. Die Auswertung der Gelelektrophorese zeigt, dass die Effizienz der DNA-Fällung von verschiedenen Faktoren abhängt, darunter die Qualität der Präparation und die verwendete Alkoholart. Die Ergebnisse zeigen variierende Bandenmuster, welche auf die Größe der isolierten DNA-Fragmente und mögliche Verunreinigungen schließen lassen. Unterschiede in der Intensität des Leuchtens deuten auf unterschiedliche Mengen an isolierter DNA hin. Das unerwartete bessere Ergebnis mit Rum im Vergleich zu Ethanol wird auf die geringe Menge an extrahierter DNA zurückgeführt.
Versuch Nr. 2: Bakterientransformation, Plasmid-DNA Minipräparation und Restriktionsanalyse: Dieses Kapitel führt in die Thematik der Plasmide und ihrer Bedeutung für Bakterien ein. Es erklärt die Unterschiede zwischen "low copy" und "high copy" Plasmiden und deren Replikationsmechanismen. Der Fokus liegt auf dem horizontalen Gentransfer und der Rolle von Plasmiden bei der Antibiotikaresistenz. Die Minipräparation von Plasmid-DNA und die anschließende Restriktionsanalyse sind wichtige Methoden zur Charakterisierung und Analyse von Plasmiden, die hier nur erwähnt aber nicht im Detail beschrieben werden. Es wird auf das lac z Gen hingewiesen, welches in weiteren Versuchen vermutlich eine Rolle spielen wird.
Schlüsselwörter
DNA-Isolierung, Gelelektrophorese, PCR, Bakterientransformation, Plasmide, Restriktionsanalyse, Antibiotikaresistenz, Genomische DNA, Horizontales Gentransfer.
Häufig gestellte Fragen zum Praktikumsprotokoll: DNA-Isolierung, PCR & Co.
Was beinhaltet dieses Praktikumsprotokoll?
Das Protokoll bietet eine umfassende Übersicht über ein Praktikum für das Lehramt Sek. II, welches sich mit verschiedenen molekularbiologischen Methoden befasst. Es enthält ein Inhaltsverzeichnis, die Zielsetzung und Themenschwerpunkte, Zusammenfassungen der einzelnen Versuche und eine Liste der Schlüsselwörter. Die Versuche umfassen die DNA-Isolierung, Bakterientransformation, PCR und Gelelektrophorese.
Welche Versuche werden im Detail beschrieben?
Das Protokoll beschreibt vier Versuche: Versuch Nr. 1 (DNA-Präparation aus Tomaten und Kalbsbries), Versuch Nr. 2 (Bakterientransformation, Plasmid-DNA-Minipräparation und Restriktionsanalyse), Versuch Nr. 3 (Polymerase-Kettenreaktion - PCR) und Versuch Nr. 4 (Restriktionsanalyse genomischer DNA). Die Beschreibung von Versuch 1 und 2 ist detaillierter als die von Versuch 3 und 4. Der Fokus liegt auf der DNA-Isolierung, der Anwendung von PCR und Gelelektrophorese sowie der Analyse von Plasmiden.
Wie wird die DNA im ersten Versuch isoliert?
Im ersten Versuch wird die DNA aus Tomaten und Kalbsbries isoliert. Zahnpasta wird als zellwandzerstörendes Detergens verwendet, zusammen mit Proteinase K. Nach der Inkubation und Filtration wird die DNA mit Kochsalz und Alkohol (Ethanol oder Rum) gefällt. Die Auswertung erfolgt mittels Gelelektrophorese, wobei die Effizienz der DNA-Fällung von verschiedenen Faktoren abhängt (Präparationsqualität, Alkoholart).
Was wird im zweiten Versuch untersucht?
Versuch Nr. 2 behandelt die Bakterientransformation und die Analyse von Plasmiden. Es werden die Unterschiede zwischen "low copy" und "high copy" Plasmiden erläutert, sowie deren Rolle im horizontalen Gentransfer und bei der Antibiotikaresistenz. Die Minipräparation von Plasmid-DNA und die Restriktionsanalyse werden erwähnt, jedoch nicht im Detail beschrieben. Das lac z Gen wird als relevant für spätere Versuche erwähnt.
Welche Methoden werden im Praktikum verwendet?
Die wichtigsten Methoden sind die DNA-Isolierung aus pflanzlichem und tierischem Gewebe, die Bakterientransformation, die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die Gelelektrophorese und die Restriktionsanalyse von DNA. Die Gelelektrophorese wird zur Analyse der DNA-Fragmente verwendet.
Was ist die Zielsetzung des Praktikums?
Das Praktikum zielt auf das Verständnis der DNA-Isolierung, der Bakterientransformation und der Anwendung von Methoden wie PCR und Gelelektrophorese ab. Es dient der praktischen Anwendung des theoretischen Wissens und der Festigung der Laborfertigkeiten.
Welche Schlüsselwörter beschreiben das Praktikum?
Schlüsselwörter sind: DNA-Isolierung, Gelelektrophorese, PCR, Bakterientransformation, Plasmide, Restriktionsanalyse, Antibiotikaresistenz, Genomische DNA, Horizontales Gentransfer.
- Quote paper
- Sabrina Engels (Author), 2002, Bakterientransformation, Minipräparation, Restriktionsanalyse und PCR. Protokolle zum Genetik-Praktikum für Lehramt der Sekundarstufe II, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/20569
