Am 04.12.2018 bekamen unsere Schülerinnen und Schüler der Klasse 11 die Gelegenheit, das NaWiTex-Schülerlabor der TH Wildau zu besuchen und unter dem Motto „Biologie trifft Technik“ Anwendungsgebiete des Studiengangs Biosystemtechnik kennenzulernen.
Es gab zunächst eine kurzweilige Einführung in das Thema „Biosensoren “. Dabei wurde erläutert, wie die Eigenschaften von Lebewesen (z.B. ihre Sinnesleistungen) erforscht werden, um schließlich technische Sensoren zu entwickeln, die diese Eigenschaften nutzen. Vor allem das Beispiel des Kartoffelkäfers, der Geruchsmoleküle mit seinen Fühlern detektieren kann, blieb eindrucksvoll in Erinnerung. Neben den Leistungen der Sinnesorgane spielen jedoch auch spezielle Stoffwechselleistungen für die Entwicklung von Biosensoren eine Rolle. Hierbei nehmen Enzyme als Biokatalysatoren eine Schlüsselrolle ein. Ein aus dem Alltag relativ bekanntes Bespiel eines solchen Biosensors – nämlich die Funktionsweise eines Blutzuckermessgerätes als Glucose-Sensor – wurde vorgestellt. Die Grundlagen rund um die Wirkungsweise des im Messgerät enthaltenen Enzyms Glucoseoxidase machten dabei deutlich, wieviel Chemie in der Biologie steckt.
Mit all dem nun vorhandenen Hintergrundwissen ging es ans laborpraktische Arbeiten. In Kleingruppen wurden drei Teilversuche durchgeführt. Zunächst erfolgte ein qualitativer Glucose-Nachweis mittels eigens hergestellter Teststreifen, die in Verbindung mit einer glucosehaltigen Lösung eine Grünfärbung zeigten. Traubenzucker konnte so z. B. – wie erwartet – in Cola, nicht jedoch in Cola light nachgewiesen werden.
Im Anschluss wurde ein quantitativer Glucose-Nachweis mittels Photometrie durchgeführt. Dazu wurde als Erstes eine Standardkurve mit acht bekannten Glucose-Konzentrationen erstellt und danach die Glucose-Konzentration einer unbekannten Probe daraus ermittelt. Im dritten Teilversuch bauten die Schülerinnen und Schüler einen eigenen Glucose-Sensor, bei dem das für den Nachweis nötige Enzym im Gegensatz zu den ersten beiden Versuchen wiederverwendbar ist. Dazu wurde das Enzym auf einer halbdurchlässigen Eierschalenmembran chemisch immobilisiert und die Membran dann auf einem elektrochemischen Sauerstoffsensor fixiert. Die in einer Lösung enthaltene Glucose-Konzentration konnte dann indirekt durch die Messung des Sauerstoffverbrauchs bei der Glucose-Umwandlung an der Enzymmembran detektiert werden.
Fazit: Es war ein lehrreiches Praktikum, das uns einen kleinen Einblick in das große Feld der Biosystemtechnik und seiner Anwendungsmöglichkeiten geben konnte und uns dabei die Bedeutung von Enzymen näherbrachte. Vielen Dank dafür an das Team des NaWiTex-Schülerlabors der TH Wildau!
