Aktuelle Berichte aus dem Fachbereich Biologie:
PCR und DNA - Exkursion der 4-stündigen Biologiekurse
Am 7.10 und am 14.10. waren die Schüler und Schülerinnen der Bio-Neigungskurse im Mörike-Gymnasium in Esslingen, um dort praktisch eine PCR durchzuführen. Dieses biotechnologische Verfahren hatten wir theoretisch schon im Unterricht kennengelernt. Für alle, die nicht wissen was man unter PCR versteht: Dies ist eine Methode einen bestimmten Abschnitt der Erbsubstanz DNA außerhalb einer Zelle massenhaft zu vervielfältigen. Auf Deutsch nennt man dies Polymerase-Kettenreaktion (engl. polymerase chain reaction), da sie mit Hilfe des Enzyms DNAPolymerase abläuft. Die PCR ist heutzutage eine weitverbreitete und in vielen Bereichen wichtige Methode, beispielsweise in der Kriminaltechnik beim Überführen von Tätern mittels der DNA aus nur einer Zelle oder beim Vaterschaftstest. Ebenso findet sie auch Anwendung in der Lebensmittelüberwachung, um zu überprüfen, ob ein Tier oder eine Pflanze gentechnisch verändert wurden.
Es war spannend für uns, das vorher Gelernte anzuwenden. Nach vier Stunden konzentrierten und sorgfältigen Arbeitens mit winzigen Substanzmengen konnten wir uns über ein hervorragendes Ergebnis freuen. Dieser Besuch hat uns erneut gezeigt, dass es sich lohnt Biologie als vierstündiges Fach zu wählen, da man zusätzlich zur Theorie auch immer wieder die Möglichkeit hat, Gelerntes in Praktika oder auf Exkursionen anzuwenden.
(Carolin Kuger, Friederike Ruof Kursstufe 2)
Elektrische Fische und tierische Roboter
– eine Forschungsreise ins Neurolabor
Am Dienstag den 15.11.2011 begab sich der 4-stündige Biologie-Kurs von Herrn Schuon auf „Forschungsreise“ in das Schülerlabor Neurowissenschaften der Universität Tübingen. Dort angekommen wurden zunächst die Teams von Professor Ilg auf die verschiedenen Aufgabengebiete verteilt. Fast die Hälfte des Kurses wollte die „Anatomie des Lammgehirns“ untersuchen, doch mit einiger Überzeugungsarbeit gelang es Prof. Ilg etwa gleich große Teams für alle Aufgaben zu gewinnen.
Die erste Gruppe sollte das Lammhirn präparieren, an diesem Beispiel die verschiedenen Hirnbereiche benennen und auch deren Funktionen kennen lernen.
Die andere Gruppe beschäftigte sich mit Möglichkeiten des „motorischen Lernens“. Sie führte verschiedene Versuchsreihen mit unterschiedlichen Versuchspersonen durch. Kernaufgabe war es, mit geschlossenen Augen einen Punkt mit dem Eddingstift auf eine zuvor fixierte vertikale Linie zu malen. In einem zweiten Durchgang wurde den Versuchspersonen eine Prismen-Brille aufgesetzt, die diese Linie um 10° nach rechts verschoben zeigte. So war zu beobachten, dass die Versuchspersonen die Punkte zu weit rechts von der Linie setzten. Doch nach einiger Zeit und mehreren gescheiterten Versuchen die Linie zu treffen, hatte sich das Gehirn „umgestellt“ und gelernt den Punkt weiter links zu malen. Nach diesem Lernvorgang dauerte es wieder einige Versuche bis die Versuchspersonen ohne Brille die Punkte wieder korrekt platzieren konnten.
Ein weiteres Team führte Untersuchungen an elektrischen Fischen durch. So wurde mit Hilfe einer Stabelektrode die Stärke der elektrischen Signale beim Messerfisch und beim Elefantenrüsselfisch unter verschiedenen Gegebenheiten wie Stress, Futterzugabe, Ruhe, usw. gemessen und mit dem Oszilloskop sicht- und hörbar gemacht. Es war zu beobachten, dass der Elefantenrüsselfisch bei Futter im Aquarium und bei Verfolgungsstress höhere Spannungen produzierte, wie beispielsweise bei Ruhe oder bewegtem Wasser. Der Grund dafür ist ganz simpel. Der Fisch benötigt die elektrischen Signale zur Orientierung und um Futter zu finden. Die elektrischen Potenziale der von uns untersuchten Fische bewegten sich im Millivoltbereich, während beispielsweise der Zitteraal in der Wilhelma Spannungen von einigen hundert Volt erzeugen und damit diese Fähigkeit auch als Waffe nutzen kann. „Unsere Fische“ stellten aber keine Gefahr für den Menschen dar.
Eine Gruppe untersuchte optische Täuschungen und das Erkennen kleiner Objekte unter verschiedenen Blickwinkeln und Sehabständen. Dabei musste man zwei kleine Punkte von einer durchgängigen kurzen Linie unterscheiden. Zum Schluss waren die beiden Versuchspersonen so durcheinander, dass sie nur noch schwarze Punkte sahen. Ein weiteres Team beschäftigte sich mit dem menschlichen Ohr. Sie untersuchten mithilfe verschiedener Versuchspersonen und Testprogrammen, ob das hörbare Frequenzspektrum vom Geschlecht und Alter abhängt, aber auch welche Tonhöhe als besonders unangenehm empfunden wird. Ihr „Forschungsergebnis“ lautete: Wir hören optimal im Frequenzbereich der menschlichen Sprache. Weibliche Testpersonen hören höhere Frequenzen genauso gut wie männliche, wobei höhere Frequenzen von vielen als unangenehm empfunden werden. Ältere Menschen hören höhere Frequenzen deutlich schlechter.
Eine letzte Gruppe beschäftigte sich mit der Programmierung eines Roboters. Sie hatten die Aufgabe, dem Roboter typisches Bewegungsverhalten von Bienen, Ameisen und Pantoffeltierchen beizubringen. Besonders beeindruckt hat dabei der Schwänzeltanz des Roboters, der bei den Bienen der Informationsweitergabe über die Lage der Futterquelle dient. Beim Pantoffeltierchen änderte der Roboter jedes Mal seine Richtung, wenn er gegen ein Hindernis stieß, so wie es Pantoffeltierchen zu tun pflegen und als Ameisenmodell fuhr der Roboter eine auf dem Boden aufgemalte schwarze Linie ab, welche die Duftspur der Ameisenstraße symbolisierte.
Gemeinsame Aufgabe aller Gruppen war es, am Ende der Experimente eine Präsentation zu erstellen, um so im letzten Teil dieses Praktikumstages den anderen das jeweilige Forschungsvorhaben vorzustellen. So hatte der Neigungskurs Biologie einen wirklich tollen Tag, an dem die Teammitglieder jede Menge gelernt und herausgefunden haben. Und wenn sie von all diesem erworbenen Wissen nicht gestorben sind, dann leben sie noch heute.
Übrigens: Am Tag darauf durfte sich auch der Biokurs von Frau Römer diesen Herausforderungen in Tübingen stellen.
(Jasmin Stapelfeldt, Kursstufe 2)
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