1. Inhaltsverzeichnis

2. Einleitung

2.1 Ziel der Arbeit

2.2 Genetische Transformation

2.3 Das Schülerexperiment zur genetischen Transformation im Zusammenhang einer Unterrichtsreihe

2.4 Veröffentlichte Materialien zur Behandlung molekularbiologischer Techniken in der Schule

2.5 Diskussion und Optimierung des entwickelten Schülerexperimentes

3. Materialliste

3.1 Chemikalien

3.2 Biologische Materialien

3.3 Verbrauchsmaterialien

3.4 Geräte

3.5 Liste alternativer Materialien

3.6 Ausgewählte Literatur zur Unterrichtsvorbereitung und für den Einsatz im Unterricht

3.6.1 Gentechnik allgemein

3.6.2 Empfehlungen und Erlasse zur rechtlichen Situation

3.7 Eigenschaften von Bakterien und Plasmid-Vektoren

3.7.1 Bakterien

3.7.2 Plasmide

3.7.2.1 Plasmid-Vektor pBR322
3.7.2.2 Plasmid-Vektor pUC19
3.7.2.3 Plasmid-Vektor pUC18
3.7.2.4 Plasmid-Vektor pAMP

4. Aspekte zur Sicherheit

4.1 Schulrelevante Sicherheitsvorschriften

4.2 Selbstklonierung und die Verwendung von Antibiotika

4.2.1 Resümee der momentanen Rechtslage

4.3 Chemikalien und Gefahrstoffverordnung (GefStoffV)

4.4 Mikrobiolgisches Arbeiten

4.4.1 Kenntnisse und Erfahrungen bei den Lehrern

4.4.2 Hinweise für gutes mikrobiologisches Arbeiten

4.5 Entsorgung von Chemikalien und biologischen Materialien

5. Das Schülerexperiment zur genetischen Transformation

5.1 Plasmidpräparation

5.1.1 Plasmidpräparation mittels Kochlyse
5.1.1.1 Lehrermanual zum Schülerexperiment
5.1.1.2 Schülermanual zum Schülerexperiment
5.1.1.3 Schülermanual zum Schülerexperiment

5.1.2 Plasmidpräparation mittels alkalischer Lyse
5.1.2.1 Lehrermanual zum Schülerexperiment
5.1.2.2 Schülermanual zum Schülerexperiment

5.2 Restriktionsspaltung von Plasmid-DNA

5.2.1 Lehrermanual zum Schülerexperiment

5.2.2 Schülermanual zum Schülerexperiment

5.3 Gelelektrophorese

5.3.1 Lehrermanual zum Schülerexperiment

5.3.2 Schülermanual zum Schülerexperiment

5.4 Transformation nach der CaCl2-Methode

5.4.1 Lehrermanual zum Schülerexperiment nach Methode A

5.4.2 Schülermanual zum Schülerexperiment nach Methode A

5.4.3 Lehrermanual zum Schülerexperiment nach Methode B

5.4.4 Schülermanual zum Schülerexperiment nach Methode B

5.5 Phänotypische Auswertung/Identifizierung von Transformanten auf McConkey-Agarplatten

5.5.1 Lehrermanual zum Schülerexperiment

5.5.2 Schülermanual zum Schülerexperiment

6. Untersuchung des Einflusses experimenteller und materieller Faktoren auf die Praktikabilität des Schülerexperiments

6.1 Einfluß unterschiedlicher Faktoren auf das Ergebnis der Plasmidpräparation

6.1.1 Einleitung

6.1.2 Material und Methoden

6.1.3 Ergebnisse

6.1.4 Diskussion
6.1.4.1 Abschätzung von isolierter Plasmid-DNA
6.1.4.2 Vergleich alkalische Lyse und Kochlyse
6.1.4.3 Vergleich der in Flüssigkulturen inkubierten Bakterien mit direkt vom Agarnährboden gepickten Bakterienkolonien
6.1.4.4 Einfluß von Lysozym auf die Plasmidausbeute bei der Plasmidpräparation mittels Kochlyse
6.1.4.5 Einfluß des Ethanol-Reinigungsschrittes und RNase-Zugabe im Zuge der alkalischen Lyse
6.1.4.6 Verkürzung der Zentrifugationszeit bei der Methode der alkalischen Lyse
6.1.4.7 Ausgangsvolumina bei der Präparation von Plasmid-DNA aus Flüssigkulturmedien
6.1.4.8 Zusammenfassung

6.2 Durchführbarkeit von Restriktionsversuchen

6.2.1 Einleitung

6.2.2 Material und Methoden

6.2.3 Ergebnisse

6.2.4 Diskussion

6.3 Versuche zur Gelelektrophorese unter Berücksichtigung alternativer Färbemethoden und alternativer Elektrophoresematerialien

6.3.1 Einleitung

6.3.2 Material und Methoden

6.3.3 Ergebnisse

6.3.4 Diskussion
6.3.4.1 Alternative Materialien für die Gelelektrophorese
6.3.4.2 Alternative Färbemethoden

6.4 Untersuchungen zur Transformation von Bakterienzellen

6.4.1 Einleitung

6.4.2 Material und Methoden

6.4.3 Ergebnisse

6.4.4 Diskussion
6.4.4.1 Vergleich der Transformationsmethoden A und B
6.4.4.2 Einfluß einer Ausprägungsphase und der Inkubation bei 37 °C auf die Transformationseffizienz

6.5 Phänotypenidentifizierung auf McConkey-Agarplatten

6.5.1 Einleitung

6.5.2 Material und Methoden

6.5.3 Ergebnisse

6.5.4 Diskussion

6.6 Sterilität von verpackten Verbrauchsmaterialien

6.6.1 Einleitung

6.6.2 Material und Methoden

6.6.3 Ergebnisse

6.6.4 Diskussion

6.7 Untersuchung alternativer Belüftungmethoden und der Einfluß der Temperatur auf das Bakterienwachstum in Flüssigkulturen

6.7.1 Einleitung

6.7.2 Material und Methoden

6.7.3 Ergebnisse

6.7.4 Diskussion

6.8 Alternative Mikropipettierhilfen

6.9 Vergleich der Plasmid-Vektoren

6.9.1 Plasmid-Vektor pBR322

6.9.2 Plasmid-Vektor pUC19

6.9.3 Plasmid-Vektor pUC18

6.9.4 Plasmid-Vektor pAMP

7. Lernziele

8. Didaktische Analyse

8.1 Der Begriff der didaktischen Analyse

8.2 Didaktische Analyse des Schülerexperimentes zur genetischen Transformation

9. Zusammenfassung und Ausblick

10. Literaturverzeichnis

11. Anhang

11.1 Bauanleitung für eine Gelelektrophoreseeinheit

11.2 Antwortschreiben des Landesumweltamtes NRW vom 20.05.1996 (ohne Anlagen)

11.3 Bezugsquellenverzeichnis

11.4 Versuchsanleitungen und Versuchskits

12. Abkürzungsverzeichnis

13. Danksagung

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