W-Seminar: Proteinen auf der Spur

W-Seminar:  Proteinen auf der Spur

Seminarleiterin: StRin Dr. Christina Oßwald

Leitfach:  Biologie und Chemie

Proteine oder Eiweiße sind biologische Makromoleküle, die sich in allen Zellen befinden. Diese verleihen ihnen Struktur, sind aber  auch „molekulare Maschinen“, d.h. die Funktion einer Zelle hängt von den in ihr enthaltenen Proteinen ab.

Proteine sind Bau- und Funktionseinheit aller Organismen. Sie besitzen eine Schutzfunktion, da sie Antikörper produzieren und Faktoren gegen Fremdkörper oder Infektionen steuern. Als Biokatalysatoren beschleunigen die Reaktionen des Stoffwechsels, spielen aber auch als Transportmittel eine wichtige Rolle. Daneben bewirken Proteine Muskelkontraktionen und kommen im Bindegewebe vor.

Im Rahmen dieses Seminars sollen die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit erhalten die vielfältigen Aufgaben der Proteine genauer kennenzulernen und zu verstehen. Mittels moderner naturwissenschaftlicher Verfahren  kann die Bildung, die Struktur und die Funktionalität von Proteinen erforscht werden.

Besonders wichtig für die unterschiedlichen Funktionen eines Proteins ist dessen „Faltung“.  Diese dreidimensionale Struktur kann in der  Proteinkristallographie, die die Gymnasiastinnen und Gymnasiasten  unter professioneller Anleitung durchführen werden, genauer untersucht werden.

Wenn Störungen im Bereich der Proteinbiosynthese und -faltung  auftreten, kann es zu Stoffwechselerkrankungen, Entzündungskrankheiten, Autoimmunerkrankungen oder neurologischen Erkrankungen wie Alzheimer oder Parkinson kommen. Deshalb besitzt dieses Thema unmittelbare medizinische Relevanz.

Die experimentelle Arbeit wird durch das biomedizinische Institut in Würzburg (Rudolf-Virchow-Zentrum) unterstützt. So wird es den Schülerinnen und Schülern möglich sein, einen Einblick in die zentralen Methoden der Naturwissenschaften zu erhalten und mit hochkarätigen Wissenschaftlern zusammen zu arbeiten und deren Arbeit kennen zu lernen.

Das W-Seminar führt zu der Erstellung einer Seminararbeit und deren Präsentation. Einzelthemen für die individuelle Arbeit werden in einem gemeinsamen Prozess entwickelt und ausgewählt. Das Rahmenthema bietet vielseitige Möglichkeiten:

Mögliche Themen für Seminararbeiten:

– Proteinexpression (Bildung von Proteinen) und Aufschluss von Zellen (Bakterien, Hefen)

–  Aufreinigung  von  Proteinen

– Nachweis von Proteinen (Affinitätschromatographie)

–  Nachweis verschiedener Proteine  (Gelelektrophorese, Western Blots)

–  Strukturanalyse und Proteinkristallographie

Mithilfe der unterschiedlichen Methoden sind in der Regel mehrere Teilaspekte zu bearbeitet, so dass hier häufig mehrere Seminararbeiten möglich sind, die unterschiedliche Bereiche betrachten. Alle Themen werden in Zusammenarbeit mit dem Rudolf- Virchow-Zentrum ausgewählt und experimentell bearbeitet. Geplant ist ein dreitägiges Praktikum am Biomedizinischen Institut, zusätzlich ist  freies Experimentieren nach Bedarf möglich.

 

Röntgenstrukturanalysen