Unterrichtliche Highlights

Wie lange dauert es, bis eine Plastikflasche zersetzt ist? Zersetzen sich Kunststoffe überhaupt vollständig? Wo verbleiben die mikroskopisch kleinen Plastik-Teilchen in unserer Umwelt? Diesen und weiteren Fragen sind die Schülerinnen und Schüler der 8c in einem Workshop vom MINTmobil der Stiftung Wissen der Sparkasse KölnBonn nachgegangen. Seit Beginn des Halbjahres beschäftigt sich die Klasse im Biologieunterricht von Frau Holbe mit unterschiedlichen Ökosystemen und deren Veränderungen durch Eingriffe des Menschen. In spannenden Experimenten zur Trennung von Kunststoffgemischen und Identifizierung von biologisch abbaubaren Kunststoffen, setzten sich die Schülerinnen und Schüler mit dem Thema praktisch auseinander. Unterstützt wurden sie dabei von Studierenden des Biozentrums der Universität zu Köln unter der Leitung von Yasemin Birbir. Übrigens: 450 Jahre dauert die Zersetzung einer Plastikflasche!  

Wie schon im letzten Jahr konnten unsere Schüler_innen im Dezember erneut vom Programm „Rent-a-Scientist‟ des Bonner Forum Biomedizin (BFB) profitieren. Die Doktorandin Frederike Klaus vom Institut für Rekonstruktive Neurobiologie am Universitätsklinikum Bonn erläuterte den beiden Bio-GKs der Q1 von Herrn Möhring, wie die Transkription von Stammzellgenen verändert wird, damit eine Nervenzelle entstehen kann. Frau Klaus ging in ihrem Vortrag auf abiturrelevante Inhalte, wie Transkriptionsfaktoren und Methylierungsprozesse der DNA und deren Wechselwirkungen, am Beispiel ihrer konkreten Forschung, ein. Unsere Schüler_innen konnten so nachvollziehen, dass bei der Ausdifferenzierung einer pluripotenten Stammzelle zu Nervenzellen – ohne dass die Sequenz der DNA verändert wird – einzelne Gene durch verschiedene Proteine an- oder ausgeschaltet werden.

Im Mittelpunkt des Vortrags standen die Transkriptionsfaktoren OCT4 (Oktamer-bindender  Transkriptionsfaktor 4), GCNF (Germ Cell Nuklear Factor) und NGN2 (Neurogenin 2). In pluripotenten Stammzellen der inneren Zellmasse von Blastozysten muss OCT4 für die Bildung eines gesunden Organismus an die DNA binden. Während nun aber OCT4 mit zunehmender Zelldifferenzierung immer schwächer exprimiert wird, nimmt die Expression des Transkriptionsfaktors GCNF dagegen zu. Diese Wechselwirkung lässt sich als Folge der Bindung von GNCF an OCT4 verstehen, wodurch die Expression von OCT4 durch Aktivierung von Methylierungsreaktionen reprimiert wird.

NGN2 ist nun ein spezieller Faktor, der zur Nervenzellentwicklung beiträgt. So werden zuerst die Anzahl an Vorläuferzellen erhöht, worauf sich diese dann in einem zweiten Schritt zu Nervenzellen ausdifferenzieren. Tierexperimente haben Hinweise gegeben, dass eine Behandlung von Mäusen nach einem erzwungenen Schlaganfall bereits zu einer verbesserten neurologischen Funktion führt, denn es degenerieren weniger Nervenzellen als in einer unbehandelten Kontrollgruppe.

Neben Fragen zu den verwendeten Tiermodellen ging Frau Klaus auch auf ethische Aspekte der Forschung mit Tieren ein, und beleuchtete auch Arbeiten der Nobelpreisträgers Yamanaka. Er entdeckte, dass ausdifferenzierte Zellen des ausgewachsenen Körpers in unreife Stammzellen (sog. induzierte pluripotente Stammzellen, iPS) zurückverwandelt werden können. Damit wurde eine neue Grundlage für die Stammzellforschung geschaffen. Die Forschung könnte somit künftig nicht mehr auf embryonale Stammzellen angewiesen sein, welche schwer erreichbar sind und deren Verwendung ethische Bedenken aufwerfen.