Gentransfer bei Bakterien (zweitägiges Praktikum)

Experimente: Transformation, Konjugation, Plasmidisolierung, Agarose-Gelelektrophorese, bakterielle Wachstumskurve, Agarplatten herstellen.
Dauer (zweitägiges Praktikum): Tag 1: 6 Std., Tag 2: 3 Std. (der zweite Besuch kann am Tag drauf stattfinden oder auch zu einem späteren Zeitpunkt - je nachdem, wie es zeitlich am besten zu organisieren ist).
Klassenstufe: 11-13
Materialkosten pro Person: 11 Euro
erforderliche Theoriekenntnisse: Aufbau der DNA, Basenpaarung, Doppelhelix, Aufbau von Plasmiden, F-Plasmid, Konjugation, Transformation, Antibiotika-Resistenzen.

In diesem Praktikum werden grundlegende Techniken der Mikrobiologie vermittelt (Wachstumskurve, Agarplatten). Mit diesen Voraussetzungen sind dann die Grundlagen für die Verwendung von Bakterien in der Gentechnik gelegt, bei der wir uns auf den horizontalen Gentransfer konzentrieren.

Transformation
Bei der Transformation wird Plasmid-DNA künstlich in lebende Bakterien eingeschleust. Diese Technik wird in der Gentechnik eingesetzt, um Fremd-DNA in ein Bakterium einzubringen und somit zu klonieren. Um erfolgreich transformiert zu werden, müssen die Bakterien zuerst aufnahmefähig (kompetent) gemacht werden. Anschließend werden die Transformanten auf Selektionsplatten ausplattiert und überprüft, ob sie das Plasmid auch tatsächlich aufgenommen haben. Dabei spielen Antibiotika-Resistenzgene auf den verwendeten Plasmiden eine wichtige Rolle.

Konjugation
Bei der Konjugation kommt es zu einer natürlichen Übertragung eines sog. F-Plasmids von einem Bakterienstamm (Donor) auf einen anderen Stamm (Rezipient). Die große Effizienz der Plasmidübertragung durch Konjugation ist eine der Hauptursachen für die Verbreitung von Antibiotika-Resistenzen auch zwischen Bakterienpopulationen. Dies kann zu Problemen bei der Behandlung bakterieller Infektionskrankheiten führen. Wir überprüfen den Vorgang der Konjugation mit Hilfe von Antibiotika-Resistenzgenen.

Plasmidisolierung
Aus den im Praktikum mit verschiedenen Plasmiden transformierten Bakterien werden am 2. Tag die Plasmide isoliert und durch die Agarose-Gelelektrophorese nachgewiesen und charakterisiert.

Agarose-Gelelektrophorese
Die Agarose-Gelelektrophorese ist die übliche Technik, um die Größe der DNA-Moleküle zu bestimmen bzw. verschieden große Moleküle zu unterscheiden. In diesem Kurs werden die die isolierten Plasmide gelelektrophoretisch analysiert.