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Die moderne Molekularbiologie ermöglicht den Zugang zum Bauplan des Lebens: DNA und Gene können im Einzelnen untersucht werden. Genetische Studien helfen dabei die Prozesse der Zelle, der Organe und des Organismus zu verstehen und bieten uns einen neuen Blick auf das Leben. In diesem Zyklus lernen die Schüler*innen, wie bestimmte Bakterien Pflanzen genetisch verändern können und fremde Gene einbringen können. Wir bringen ein Quallen-Gen ein, welches die Blätter der Pflanze grün fluoreszierend macht. Der Nachweis geschieht mit biochemischen Aufreinigungen und Detektion der Fluoreszenz.

Pflanzen und Mikroorganismen sind wiederkehrendem abiotischem und biotischem Stress ausgesetzt. Eine Speicherung eines Stress-Ereignisses kann dazu führen, dass eine erhöhte Resistenz gegen zukünftigen Stress entwickelt wird und damit das Überleben der Organismen gewährleistet wird. In diesem Zyklus lernen die Schüler*innen, wie eine extremophile Alge ein Stress-Gedächtnis entwickelt. Wir werden physiologische und molekularbiologische Experimente durchführen, um die Stress-Resistenz nachzuweisen. Gerade in Zeiten des Klimawandels ist ein Verständnis der (induzierten) Stress-Resistenz essentiell und wir lernen mögliche Anwendungen kennen, die Pflanzen stress-resistenter machen können.

Die DNA-Sequenz ist die Grundlage des Lebens und der Vererbung von Merkmalen. Obwohl höhere Organismen eine Vielzahl von Organen bilden, weisen alle Zellen eines Organismus allerdings die gleiche DNA-Sequenz auf. Neue Erkenntnisse zeigen, dass Vererbung und Kontrolle von Organidentitäten auch ohne Veränderung der DNA-Sequenz erfolgen kann – die Basis der Epigenetik. So können die Ernährung und bestimmte Nährstoffe einen Einfluss auf die Nachkommen haben und zur Krankheitsentstehung beitragen. In diesem Zyklus lernen die Schüler*innen, wie DNA isoliert wird und epigenetische Information mit Hilfe von DNA-schneidenden Enzymen und PCR nachgewiesen wird. Als Beispiel schauen wir uns die Tomatenreifung an, die epigenetisch reguliert ist, gehen aber auch auf die Rolle der Epigenetik in der Krankheits- und Krebsentstehung ein.

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