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Modul 4: Isolierung rekombinanter Proteine

Affinitätschromatographie

Rekombinante Proteine finden vielfache Anwendungen in der Medizin und in der Nahrungsmittelherstellung. Derzeit sind in Deutschland rund 80 rekombinante Arzneimittel mit 52 verschiedenen Wirkstoffen zugelassen. Innerhalb Europas ist Deutschland damit der größte Absatzmarkt für biotechnologisch hergestellte Medikamente wie Insulin, Blutgerinnungsfaktoren und Thrombolytika, die bei Herzinfarkten Leben retten können. In der Nahrungsmittelindustrie wird z.B. rekombinantes Chymosin, ein Ferment das früher aus Kälbermägen isoliert wurde, zur Käseherstellung verwendet. In unserem Experiment wird das Enzym ß-Galactosidase (Lactase), das Milchzucker (Laktose) in seine Einzelbausteine zerlegen kann und so Milchprodukte für Menschen mit Lactoseintoleranz genießbar kann, verwendet. Das rekombinante Enzym wird durch eine spezielle Chromatographietechnik isoliert und der Erfolg der Aufreinigung wird mittels Gelelektrophorese und Immunoblotting überprüft. Das selbst isolierte Enzym kann im Anschluss an die Reinigung dazu genutzt werden, Lactose in Milch zu spalten. Die Aktivität des Enzyms wird dabei durch die bei der Spaltung des Milchzuckers entstehende Glucose gemessen werden. Eine genauere Bestimmung der Enzymgeschwindigkeit (Kinetik) kann mit Hilfe des ONPG-Assays ermittelst werden.


Themen, die in Zusammenhang mit diesem Experiment im Unterricht bearbeitet werden können:
Rekombinante Proteine in der Lebensmittelherstellung (Bsp: Lactase, Chymosin (Käse)), in der Medizin (Bsp: Insulin, Antikörper, EPO), in der Grundlagenforschung (z.B. EriA); Aufbau von Proteinen, Transkription und Translation, Veränderung von genetischem Material, Proteinanalytik

Methoden

Isolierung eines rekombinanten Proteins mittels Affinitätschromatographie

Dauer

ca. 6-7 h (Modul 4 + 5 + 7A; empfohlen); ca. 3-4 h (Modul 4-7A), 1,5 Tage (Modul 4 + 5 + 6 + 7A/B)

Vorraussetzungen

Aufbau von Proteinen, Proteinbiosynthese (Transkription, Translation)

Altersstufe

Mittel- & Oberstufe

Material

Materialien und Skripte sind für Science Bridge Mitglieder frei verfügbar.

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