{"id":7888,"date":"2024-09-03T17:54:22","date_gmt":"2024-09-03T15:54:22","guid":{"rendered":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/?p=7888"},"modified":"2024-09-03T17:54:22","modified_gmt":"2024-09-03T15:54:22","slug":"exkursion-ins-helmoltz-zentrum-dresden-rossendorf","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/2024\/09\/03\/exkursion-ins-helmoltz-zentrum-dresden-rossendorf\/","title":{"rendered":"Exkursion ins Helmoltz-Zentrum Dresden-Rossendorf"},"content":{"rendered":"\n

Am 30. August 2024 besuchte der Bio-Leistungskurs der 12. Klassen des Pestalozzi-Gymnasiums Heidenau das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. W\u00e4hrend der ganzt\u00e4gigen Exkursion wurde uns das wissenschaftliche Arbeiten im Labor n\u00e4hergebracht und wir erfuhren spannendes \u00fcber biologische Zusammenh\u00e4nge sowie die Forschungseinrichtung.
Die Geschichte des HZDR geht bis in die Anfangszeiten der DDR zur\u00fcck. Mit dem \u201cZentralinstitut f\u00fcr Kernphysik\u201d befand sich seit 1956 die erste Forschungsanlage auf dem heutigen Gel\u00e4nde. Kurz nach der Wende wurde dort dann das \u201cForschungszentrum Rossendorf\u201d gegr\u00fcndet, welches seit Januar 2011 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft ist. Heute wird hier in drei Bereichen geforscht: Energie, Materie und Gesundheit. Uns als Bio-LK hat nat\u00fcrlich besonders der letzte interessiert. Thematischer Schwerpunkt des Institutes ist hierbei die Erforschung neuer Methoden f\u00fcr die Diagnose und Therapie von Krebserkrankungen.<\/p>\n\n\n\n

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Unser Forschungstag begann um neun Uhr. Die wissenschaftliche Mitarbeiterin Nadja f\u00fchrte uns durch die Experimente, einige Studenten und Auszubildende sorgten f\u00fcr weitere Unterst\u00fctzung. Um 12:30 hatten wir uns eine Mittagspause verdient, in der wir die hauseigene Kantine besuchten. Nach den letzten Experimenten gab es noch ein abschlie\u00dfendes Quiz, bevor wir um etwa 14 Uhr unseren wissenschaftlichen Tag erfolgreich beendeten. Doch welche Experimente haben wir durchgef\u00fchrt?<\/p>\n\n\n\n

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Unser Tag war in zwei wesentliche Experimente mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten unterteilt. Im ersten Experiment untersuchten wir die Wirkung verschiedener Substanzen auf die Zellmembran, also die „Haut“ der Zelle. Im zweiten Experiment ging es darum, wie Strahlung die Zellvermehrung beeinflusst. Bevor wir mit den Experimenten begannen, gab es eine \u00dcbung zum Thema Pipettieren.
Das klingt zwar einfach, ist aber deutlich komplexer, als man denkt. Da wir mit sehr kleinen
Mengen im Mikroliterbereich gearbeitet haben, mussten \u201cKolbenhubpipetten\u201d genutzt werden, welche uns einiges an \u00dcbung und Fingerspitzengef\u00fchl abverlangten, um die Proben richtig aufzunehmen und ohne Luftblasen zu \u00fcbertragen. Diese konnten n\u00e4mlich die gesamte Messung verf\u00e4lschen. Eine weitere Herausforderung bestand darin, beim Pipettieren den Boden der Probenbeh\u00e4lter (den sogenannten Wells) nicht zu ber\u00fchren. Das h\u00e4tte die Zellen am Boden aufgewirbelt und das Messergebnis verf\u00e4lscht.<\/p>\n\n\n\n

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Nach der \u00dcbung starteten wir mit dem ersten Experiment. Unser Ziel war es, mit verschiedenen, sp\u00fclmittel\u00e4hnlichen Substanzen die Zellmembran zu zerst\u00f6ren. Die Zellmembran umgibt tierische Zellen und grenzt sie von der Au\u00dfenwelt ab, wodurch nur bestimmte Stoffe in die Zelle gelangen k\u00f6nnen. Normalerweise h\u00e4lt die Zelle das Enzym Lactatdehydrogenase (LDH) in ihrem Inneren zur\u00fcck, da es eine wichtige Rolle bei der Energieversorgung der Zelle spielt. Wir wollten jedoch messen, wie gut die Zellmembran unseren Testsubstanzen standh\u00e4lt.<\/p>\n\n\n\n

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Dazu entwickelten wir einen Versuchsaufbau: Wenn die Zellmembran zerst\u00f6rt wird, steigt die Konzentration von LDH au\u00dferhalb der Zelle. LDH katalysiert die Umwandlung von Pyruvat zu Lactat, was wir jedoch nicht direkt nachweisen k\u00f6nnen. Stattdessen konzentrierten wir uns auf das bei der Reaktion entstehende NADH, das aus NAD+ gebildet wird. Hier kommt ein cleverer Mechanismus ins Spiel: In Gegenwart von Diaphorase und NADH reagiert der Stoff Iodonitrotetrazolium zu Formazan, einer Substanz, die eine violette F\u00e4rbung annimmt. Diese F\u00e4rbung konnten wir messen. Unser Versuchsplan sah vor, eine Zellkultur der Linie HMC3 auf acht Wells aufzuteilen. Zwei Wells behandelten wir mit Triton, zwei mit SDS und zwei mit DMSO. Triton und SDS sind sp\u00fclmittel\u00e4hnliche Substanzen, von denen wir eine zerst\u00f6rerische Wirkung auf die Zellmembran erwarteten. DMSO hingegen sollte keinen signifikanten Effekt haben. Die
verbleibenden zwei Wells lie\u00dfen wir unbehandelt, um eine sogenannte Negativkontrolle zu
erhalten. Diese Kontrolle zeigte uns, was mit den Zellen passiert, wenn ihre Membran intakt bleibt. Wir vermischten die Substanzen und lie\u00dfen sie eine Weile im Inkubator reagieren.<\/p>\n\n\n\n

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W\u00e4hrend die Substanzen im ersten Experiment wirkten, f\u00fchrten wir das zweite Experiment
durch. Wir untersuchten die Mitoserate, also die H\u00e4ufigkeit der Zellteilung von Zellen in
bestrahlten und unbestrahlten Proben. Dieses Experiment f\u00fchrten wir mit Hilfe eines Mikroskops durch. Wir z\u00e4hlten zun\u00e4chst die Gesamtzahl der Zellen in einem bestimmten Bildausschnitt und anschlie\u00dfend die Zellen, die sich in der sogenannten Metaphase befanden. Die Metaphase ist eine Phase der Zellteilung, bei der das Erbgut der Zelle besonders gut sichtbar ist, da es sich sehr kompakt anordnet. Durch das Z\u00e4hlen dieser Zellen konnten wir feststellen, wie viele Zellen sich gerade in der Zellteilung befanden und inwiefern die Strahlung diese beeintr\u00e4chtigt.<\/p>\n\n\n\n

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Strahlung kann das Erbgut einer Zelle sch\u00e4digen, indem sie Br\u00fcche in der DNA verursacht
oder Mutationen hervorruft. Diese Sch\u00e4den k\u00f6nnen die Zellteilung verlangsamen oder sogar stoppen, was zu einem R\u00fcckgang der Mitoserate f\u00fchrt. Das untersuchten wir in diesem Experiment.
Nachdem die Substanzen im ersten Experiment ausreichend Zeit hatten, ihre Wirkung zu entfalten, f\u00fcgten wir eine \u201eStopp-L\u00f6sung\u201c hinzu. Diese L\u00f6sung beendete die Reaktionen, sodass die Ergebnisse vergleichbar blieben. Au\u00dferdem gaben wir in zwei weitere Wells eine sogenannte Positivkontrolle, die aus in Serum gel\u00f6stem LDH bestand. Diese sollte einen besonders starken Effekt zeigen.
Nun f\u00fcgten wir eine Substratl\u00f6sung hinzu, die Lactat (den Ausgangsstoff der Reaktion),  Iodonitrotetrazolium (unseren Farbindikator) und Diaphorase (das Enzym, das die Reaktion beschleunigt) enthielt.<\/p>\n\n\n\n

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Im Anschluss wurden unsere Proben photometrisch gemessen. Das bedeutet, dass die
Intensit\u00e4t der violetten F\u00e4rbung der L\u00f6sung gemessen wurde. Je st\u00e4rker die F\u00e4rbung, desto mehr LDH war freigesetzt worden, was auf eine st\u00e4rkere Sch\u00e4digung der Zellmembran hindeutete. Einige Proben mussten wir verd\u00fcnnen, da sie zu stark gef\u00e4rbt waren und das Ger\u00e4t die Messung sonst nicht korrekt durchf\u00fchren konnte. Dabei war es jedoch wichtig, auf ein exaktes Mischverh\u00e4ltnis zu achten und dieses im Nachhinein rechnerisch wieder abzuziehen.<\/p>\n\n\n\n

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Das erwartete Ergebnis best\u00e4tigte sich: Triton und SDS, beide sp\u00fclmittel\u00e4hnliche Substanzen, zerst\u00f6rten die Zellmembran und f\u00fchrten zu einer h\u00f6heren Konzentration von LDH in der L\u00f6sung. DMSO zeigte hingegen keine signifikante Wirkung im Vergleich zur Negativkontrolle. Dass \u00dcberhaupt eine Reaktion stattgefunden hatte, wurde durch die starke Verf\u00e4rbung der Positivkontrolle best\u00e4tigt.
Alles in allem war die Exkursion sehr lehr- und aufschlussreich. Wir konnten einiges lernen \u00fcber das wissenschaftliche Arbeiten im Labor und die zellbiologischen Zusammenh\u00e4nge.<\/p>\n\n\n\n


Jonas Gladrow und Florian Schmidt<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Am 30. August 2024 besuchte der Bio-Leistungskurs der 12. Klassen des Pestalozzi-Gymnasiums Heidenau das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. W\u00e4hrend der ganzt\u00e4gigen Exkursion wurde uns das wissenschaftliche Arbeiten im Labor n\u00e4hergebracht und wir erfuhren spannendes \u00fcber biologische Zusammenh\u00e4nge sowie die Forschungseinrichtung.Die Geschichte des HZDR geht bis in die Anfangszeiten der DDR zur\u00fcck. Mit dem \u201cZentralinstitut f\u00fcr Kernphysik\u201d befand sich seit 1956 die erste Forschungsanlage auf dem heutigen Gel\u00e4nde. Kurz nach der Wende wurde dort dann das \u201cForschungszentrum Rossendorf\u201d gegr\u00fcndet, welches seit Januar 2011 Mitglied der Helmholtz-Gemeinschaft ist. Heute wird hier in drei Bereichen geforscht: Energie, Materie und Gesundheit. Uns als Bio-LK hat nat\u00fcrlich besonders der letzte interessiert. Thematischer Schwerpunkt des Institutes ist hierbei die Erforschung neuer Methoden f\u00fcr die Diagnose und Therapie von Krebserkrankungen. Unser Forschungstag begann um neun Uhr. Die wissenschaftliche Mitarbeiterin Nadja f\u00fchrte uns durch die Experimente, einige Studenten und Auszubildende sorgten f\u00fcr weitere Unterst\u00fctzung. Um 12:30 hatten wir uns eine Mittagspause verdient, in der wir die hauseigene Kantine besuchten. Nach den letzten Experimenten gab es noch ein abschlie\u00dfendes Quiz, bevor wir um etwa 14 Uhr unseren wissenschaftlichen Tag erfolgreich beendeten. Doch welche Experimente haben wir durchgef\u00fchrt? Unser Tag war in zwei wesentliche Experimente mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten unterteilt. Im ersten Experiment […]<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"categories":[29],"tags":[],"class_list":["post-7888","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-mint"],"rttpg_featured_image_url":null,"rttpg_author":{"display_name":"pattex","author_link":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/author\/pattex\/"},"rttpg_comment":0,"rttpg_category":"MINT<\/a>","rttpg_excerpt":"Am 30. August 2024 besuchte der Bio-Leistungskurs der 12. Klassen des Pestalozzi-Gymnasiums Heidenau das Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf. W\u00e4hrend der ganzt\u00e4gigen Exkursion wurde uns das wissenschaftliche Arbeiten im Labor n\u00e4hergebracht und wir erfuhren spannendes \u00fcber biologische Zusammenh\u00e4nge sowie die Forschungseinrichtung.Die Geschichte des HZDR geht bis in die Anfangszeiten der DDR zur\u00fcck. Mit dem \u201cZentralinstitut f\u00fcr Kernphysik\u201d befand…","_links":{"self":[{"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7888","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=7888"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7888\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":7899,"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/7888\/revisions\/7899"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=7888"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=7888"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/wp.pestalozzi-gymnasium-heidenau.info\/index.php\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=7888"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}