Science Bridge e.V.

Das Experimentierkonzept „Lactosefreie Milch- vom Plasmid zum biotechnologischen Endprodukt“ zeigt, welche Stufen durchlaufen werden müssen um ein rekombinantes Protein herzustellen und dieses zur Produktion eines Produkts wie z.B. lactosefreie Milch einzusetzen.
Das Experimentierkonzept rund um die ß-Galactosidase (Lactase) besteht aus 8 Modulen, die in ihrer Gesamtheit den ganzen Weg vom Plasmid zum biotechnologischen Endprodukt beschreiben. Jedes Modul kann (ohne inhaltliche Verluste) jedoch auch unabhängig von anderen durchgeführt werden. Außerdem gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, wie die einzelnen Module kombiniert werden können, je nachdem wie viel Zeit zur Verfügung steht bzw. auf welchem Wissensstand sich die Lernenden befinden.

Rekombinante Proteine spielen heute eine große Rolle in der Lebensmittel- und Pharmaindustrie. Viele pharmazeutische Wirkstoffe werden heute rekombinant hergestellt. Beispiele sind z.B. Insulin, EPO, Wachstumsfaktoren oder auch ein Hepatitis B-Impfstoff.
Bei rekombinanten Proteinen wird das Gen des gewünschten Proteins meist gentechnisch so verändert, dass sich das Protein nach Produktion in einem Wirtsorganismus besser reinigen lässt.
Das veränderte Gen wird mit Hilfe eines Plasmids in ein Bakterium eingebracht (Modul 1), das dann genutzt wird, um das gewünschte Protein in großen Mengen herzustellen (Modul 3). Bevor das Bakterium jedoch das gewünschte Protein herstellen kann, muss überprüft werden, ob die Bakterien auch das richtige Plasmid aufgenommen haben (Modul 2A/B).
Ist dies der Fall, kann nach Produktion des Proteins durch das Bakterium dieses aus dem Bakterium isoliert werden. Dazu wird eine spezielle Chromatographietechnik genutzt (Modul 4). Wie „sauber“ die Reinigung des rekombinanten Proteins ist und ob wirklich das gewünschte Protein isoliert wurde, kann mittels Proteingelelektrophorese (SDS-PAGE) und Western-Blot überprüft werden (Modul 4 und 5). 
Das gereinigte Protein kann in unserem Fall im Anschluss zur Umsetzung von Lactose in Milch genutzt werden, um Milch für Menschen mit Lactoseintoleranz verträglich zu machen (Modul 7A).
Außerdem kann das Enzym für weitere wissenschaftliche Untersuchungen genutzt werden: Mit dem ONPG-Assay lässt sich die Aktivität des Enzyms genau bestimmen und man kann ermitteln wie schnell das Enzym arbeitet (Modul 7B).

Das Modul Bioinformatik (Modul 8A/B) kann nahezu bei allen Modulen ergänzend, aber wie alle anderen Module alleine genutzt werden.

Alle Module sind im Rahmen einer Projektwoche durchführbar. Bei der Vorstellung der einzelnen Module sind Kombinationsmöglichkeiten sowie die Dauer der Experimente angegeben!
Alle in diesen Experimenten verwendeten Bakterienstämme sind (in Hessen) als S0 eingestuft, d.h. es ist kein spezielles Sicherheitslabor notwendig.

Wiley-VCH hat uns freundlicherweise einen Artikel zur Laktoseintoleranz (Fritz Höffeler, BiuZ 6, 378, (2009) zum Download zur Verfügung gestellt.

 

 

Material

Materialien und Skripte sind für Science Bridge Mitglieder frei verfügbar.

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• Themenblock II: Lactoseintoleranz und Krankheitsbegriff

  Dieses Arbeitsbaltt kann als Einstieg in die "Lactoseintoleranz"-Problematik genutzt werden. | Eingestellt am: 20. November 2008

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• Übersicht zum Experimentierkonzept: Vom Plasmid zum biotechnologischen Endprodukt

  Hier ist die Graphik incl. Erläuterung als pdf erhältlich! | Eingestellt am: 21. November 2008

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