Spitze bei „Experimente antworten“

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von links: Hr. Böse, Hendrik, Marlene, David, Laurin, Robyn, Anija und Fr. Meyer (es fehlen Johanna und Isabelle )

Preisverleihung „Experimente antworten“

Der naturwissenschaftliche Wettbewerb „Experimente antworten“ hat wieder einmal am Fridericianum für Begeisterung gesorgt. Experimente, die Ausdruck von Neugierde und Entdeckungsfreude sind, bilden die Grundlage des Wettbewerbs. Das Ziel ist es, Schülerinnen und Schüler für das Experimentieren und die Naturwissenschaften zu begeistern und sie für weitere Wettbewerbe wie die naturwissenschaftlichen Olympiaden zu gewinnen.

Die Teilnahme am Wettbewerb „Experimente antworten“ hat am Fridericianum eine lange Tradition. In der ersten Runde des Landeswettbewerbs „Experimente antworten“ 2024/25 mit dem Thema „Solche Früchtchen!“ wurden 8 Schüler der Klasse 5a ausgezeichnet. Die spannende Aufgabe bestand darin, Versuche mit Früchten und Joghurt durchzuführen und zu dokumentieren. Dabei ging es vor allem um die in den Lebensmitteln enthaltenen Enzyme und deren Einfluss auf den Abbau von Gummibärchen. Zudem wurde der Einfluss von Fein- und Vollwaschmittel auf die Konsistenz von Joghurt untersucht.

Dreimal pro Schuljahr erhalten Schülerinnen und Schüler der Jahrgangsstufen 5 bis 8 eine Experimentieraufgabe zu einem naturwissenschaftlichen Phänomen. Alle Teilnehmer, die die Aufgaben fristgerecht bearbeiten, sinnvoll auswerten und nachvollziehbar dokumentieren, erhalten eine Urkunde. Besonders herausragende Ausarbeitungen werden zusätzlich mit kleinen Sachpreisen gewürdigt. Schüler, die bei allen drei Runden eines Schuljahres sehr erfolgreich waren, werden zu einer Preisverleihung ins Deutsche Museum nach München eingeladen und erhalten den sogenannten Superpreis.

 

von links: Hr. Böse, Hendrik, Marlene, David, Laurin, Robyn, Anija und Fr. Meyer (es fehlen Johanna und Isabelle)

Herzlichen Glückwunsch an alle Teilnehmer und viel Erfolg bei den kommenden Runden!

(Bild: B. Leisgang, Text T. Böse)

Einblicke in die Welt der Genetik

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Exkursion des Brückenkurses Q11: Auf den Spuren des „Bitterschmecker-Gens“

Alles sei eine Frage des Geschmacks – das hört man in diversen Verkostungen und Kochsendungen. Und dennoch kann der Geschmack täuschen, denn Menschen haben durchaus unterschiedliche Geschmacksrezeptoren. Wissen Sie beispielsweise, ob Sie den Bitterstoff Phenylthiocarbamid (PTC) schmecken können oder ob Sie „geschmacksblind“ für PTC sind?

Diese Frage interessierte auch die Schülerinnen und Schüler des Brückenkurses Q11 des Gymnasiums Fridericianum. Um dem „Bitterschmecker-Gen“ auf die Spur zu kommen, besuchten sie das Genetik-Labor der Universität Erlangen und wurden in die vielschichtigen Verfahrensweisen der Bio-Analytik eingewiesen. Während eines sechsstündigen molekulargenetischen Kurses wollten die Schüler unter der Leitung von Frau Krüger und Herrn Böse herausfinden, ob sie zu den „Schmeckern“ oder den „Nicht-Schmeckern“ von PTC zählen und welche genetischen Unterschiede dafür verantwortlich sind.

Biochemie_01

Zunächst übten die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit den Eppendorf-Pipetten, einem der wichtigsten Hilfsmittel bei der DNA-Isolierung, denn schließlich arbeitet man mit sehr kleinen Mengen, die exakt abgemessen werden müssen.

Probenentnahme und DNA-Isolierung: Die Probenentnahme erfolgte durch das Ausspülen des Mundes mit einer 0,9-prozentigen Kochsalzlösung. Anschließend pipettierten die Schüler 1000 µl der Lösung, zentrifugierten sie und entfernten den Überstand. Das entstandene „Pellet“ wurde gelöst und zur DNA-Freisetzung im Heizblock inkubiert.

DNA-Vervielfältigung mittels PCR: Nun ging es an die Polymerase-Kettenreaktion (PCR). Hierbei wird DNA mithilfe eines Proteins, der Polymerase, vervielfältigt. Die DNA-Probe wurde mit verschiedenen Zusätzen in eine PCR-Maschine gegeben, die durch ein spezielles Heiz- und Kühlprogramm die DNA vervielfältigte. Da die entstandene DNA für den nachfolgenden Schritt zu lang war, wurde sie mithilfe eines Enzyms „zerschnitten“. Während der Inkubationszeit stellten studentische Hilfskräfte ihre Studiengänge vor.

Biochemie_02

Während die Gel-Elektrophorese lief, erhielten die Schülerinnen und Schüler Einblicke in verschiedene Fach- und Forschungsbereiche wie die fluoreszierende Farbmarkierung von Muskeln und Nerven bei Tieren, die Verwendung von Agrobakterien zum Einbringen von DNA in Pflanzenzellen und die Erforschung von Pflanzeneigenschaften, wie z.B. Trockenresistenz oder die Züchtung von Kallus-Kulturen. 

Im Anschluss an die Auswertung der Gel-Elektrophorese fanden die Schülerinnen und Schüler des Gymnasiums Fridericianum, dass der Vormittag spannend, abwechslungsreich und äußerst informativ war. Sie möchten sich ganz herzlich bei Frau PD Dr. Ruth Stadler und allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern bedanken, die sie tatkräftig unterstützten und so das Praktikum zu einem Erfolg machten.

(Bilder und Bericht: Thomas Böse)

Schmieden bedeutet Schmutz, Schweiß und harte Arbeit

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Diese Tatsache haben die Schülerinnen und Schüler der Klasse 9a nicht im theoretischen Unterricht, sondern am eigenen Leib erfahren. Maximilian Göltz, wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Materialwissenschaften, schickte die Schülerinnen und Schüler auf eine Reise quer durch die Welt der Metalle und der Schmiedekunst.

Nach einer kurzen theoretischen Einführung in das Studium der Materialwissenschaften und deren Bedeutung für das Alltagsleben ging es auch gleich „heiß“ her.

An der Esse erhitzten die „Nachwuchsschmiede“ den Stahl. Dies war gar nicht so einfach, denn der Koks, hochreiner Kohlenstoff, musste brennen, der Stahl aber nicht zu stark erhitzt werden. Auch für eine stetige Luftzufuhr mussten die Schülerinnen und Schüler sorgen.

Im Anschluss musste der glühende Stahl auf dem Amboss in Form gebracht werden. Dass dabei nicht nur Kraft, sondern auch Geschicklichkeit gefragt war, lernten alle sehr schnell.

Nach dem ersten „Anspitzen“ musste das Werkstück abgetrennt und der Nagelkopf geschmiedet werden. Auch hier war Kraft und Präzision gefragt…

Die Endergebnisse aus Kraft und Geschick konnten aber mehr als überzeugen…

Unser Dank geht an Maximilian Göltz und den Lehrstuhl für Naturwissenschaften der FAU, die uns diese tolle Möglichkeit geboten haben. Wir freuen uns auf das nächste Mal.

Text und Fotos: Nico Simon

Chemie zum Anbeißen: 11. Klasse zaubert Gummibärchen

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Wer hätte gedacht, dass Chemieunterricht so süß werden kann? Schülerinnen und Schüler der 11. Klasse haben im Rahmen des Brückenkurses „Chemie“ die Herstellung von Gummibärchen selbst in die Hand genommen. Ausgestattet mit Kochplatten und Rührbesen verwandelte sich das Klassenzimmer in eine kleine Süßwarenfabrik.

Mit viel Eifer und wissenschaftlicher Neugierde wurden die komplexen Zusammenhänge zwischen der Chemie der Kohlenhydrate und der Kulinarik erforscht. Der Chemiekurs lernte, wie Invertzucker, Gelatine, Saccharose und Aromastoffe zusammenwirken, um die charakteristische Konsistenz und den leckeren Geschmack von Gummibärchen zu erzeugen. Dabei wurden nicht nur theoretische Kenntnisse vertieft, sondern auch praktische Fähigkeiten geschult.

Hier ist ein einfaches Rezept um Gummibärchen zu Hause herzustellen:

Zutaten:

  • 100 ml Fruchtsaft
  • 8 Blatt Gelatine
  • 2 EL Zitronensaft
  • Optional: 1 EL Zucker

Zubereitung:

  • Gelatine einweichen: Die Gelatineblätter in kaltem Wasser einweichen.
  • Fruchtsaft erwärmen: Den Fruchtsaft in einem Topf leicht erwärmen (nicht kochen!).
  • Gelatine auflösen: Die ausgedrückte Gelatine im warmen Fruchtsaft auflösen.
  • Zitronensaft und Zucker zugeben: Zitronensaft und Zucker unterrühren.
  • In Formen füllen: Die Flüssigkeit in Silikonformen füllen und im Kühlschrank fest werden lassen.

Viel Spaß beim Ausprobieren und guten Appetit!

(Text und Bilder: Thomas Böse)

Technikland – wir machen mit

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Auch wir machen mit bei der Mitmachausstellung „Technikland“ im Stadtmuseum: Unsere 5. Klassen befassen sich an 30 Experimentierstationen selbstständig mit einer Vielfalt an naturwissenschaftlichen und technischen Phänomenen.

Das spielerische Ausprobieren ist eine willkommene Ergänzung zu den Inhalten, die ansonsten im MINT-Unterricht vermittelt werden – und die Schülerinnen und Schüler (ebenso wie die Begleitlehrkräfte) haben sichtlich Spaß daran.

Schülerinnen und Schüler brauen ihr eigenes Bier

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Screenshot

Am Mittwoch, dem 15. Februar 2023, unternahmen mehrere Schülerinnen und Schüler im Rahmen des Wahlfachs „biochemisches Praktikum“ einen Ausflug zum Steinbach-Bräu in Erlangen.

Dort wurden sie unter fachkundiger Anleitung von Florian Gewalt, einem ehemaligen Schüler des Fridericianums und nun Bundessieger der Nachwuchsbrauer in die Abläufe des Bierbrauens eingeführt. Unter Einbezug der biochemischen Prozesse konnte somit zuvor theoretisch erworbenes Wissen über beispielsweise enzymatische Vorgänge oder alkoholische Gärungen in Zusammenhang gebracht und direkt angewandt werden.

Beim Einmischen werden Wasser und Malzschrot gemischt, damit die im Malz enthaltenen Inhaltsstoffe gelöst werden können.

Das Läutern dient der Filtration und der Gewinnung der Würze.

Die Würze wird gekocht und es wird der Hopfen hinzugegeben, der den charakteristischen Geschmack verleiht. 

Anschließend erfolgt die Umfüllung in ein Fass. Die Zugabe von Hefe leitet die alkoholische Gärung ein. Dabei wird der Malzzucker in Alkohol und Kohlendioxid umgewandelt.

Ein weiteres Highlight war die Führung des Gewalt Seniors durch das Biermuseum, die dem Kurs die Geschichte der Brauerei und der Stadt Erlangen näherbrachte. Wir bedanken uns bei allen weiteren Beteiligten – besonders bei Herrn Böse und Herrn Simon – für die tatkräftige Unterstützung beim Brauen unseres „CRAZY SQUIRREL’s“, unser erstes von vielen schuleigenen
Bieren!

Text: Ilse Neufert

Bilder: Tom Böse, Nico Simon

Biologisch-chemisches Praktikum – Bist du ein Bitterschmecker?

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Bist du ein Bitterschmecker?

Am Mittwoch, den 19.04.2023 hatten die Schülerinnen und Schüler der beiden bcp-Kurse die einmalige Möglichkeit, dem „Bitterschmecker-Gen“ auf die Spur zu kommen. Hierzu besuchten sie das Genetik-Labor der Universität Erlangen und wurden in die vielschichtigen Verfahrensweisen der Bio-Analytik eingewiesen. Diese waren folgende:

  1. Pipettieren
  2. Probenentnahme und DNA-Isolierung
  3. DNA-Vervielfältigung mittels PCR
  4. Verdau des PCR-Produkts mittels Haelll
  5. Gelelektrophorese

  1. Pipettieren

Zunächst übten die Schülerinnen und Schüler den Umgang mit den Eppendorf-Pipetten, einem der wichtigsten Hilfsmittel bei der DNA-Isolierung, denn schließlich arbeitet man mit sehr kleinen Mengen, die exakt abgemessen werden müssen.

  1. Probenentnahme und DNA-Isolierung

Nachdem der sichere Umgang eingeübt war, ging es an die Probenentnahme. Dazu spülten die Schülerinnen und Schüler ihren Mund mittels einer 0,9-prozentigen Kochsalz-Lösung aus, pipettierten 1000 ul, zentrifugierten und entfernten den Überstand.

Das entstandene „Pellet“ wurde gelöst und zum Zwecke der DNA-Freisetzung im Heizblock inkubiert.

Nach dem erneuten Zentrifugieren ging es an die DNA-Vervielfältigung mittels PCR.

  1. DNA-Vervielfältigung mittels PCR

 PCR steht für polymerase-chain-reaction. Bei Polymerase handelt es sich um ein Protein, das dazu dient, DNA zu vervielfältigen. Dieses wurde zusammen mit der DNA-Probe und diversen Zusätzen (Puffer Lösung, u. a.) in eine PCR-Maschine gegeben. Dabei handelt es sich um einen speziellen Heizblock mit einstellbaren Heiz- und Kühlprogrammen. In unserem Fall wurden folgende Programme durchlaufen:

  • 95 °C – 30 sec Initiale Denaturierung
  • 95 °C – 15 sec Denaturierung
  • 64 °C – 15 sec Primer-Hybridisierung
  • 68 °C – 15 sec Elongation
  • 68 °C – 5 min finale Elongation
  • 10 °C Kühlung

Nach ca. 45 Minuten erfolgte der nächste Schritt.

  1. Verdau des PCR-Produkts mittels Haelll

Die entstandene DNA war für den nachfolgenden Schritt viel zu lang. Daher musste diese zerschnitten“ werden. Als „Schere“ diente dabei ein Enzym, das zusammen mit der DNA inkubiert wurde.

Während dieser Inkubationszeit stellten uns die studentischen Hilfskräfte ihre Studiengänge vor.

  1. Gelelektrophorese

Im letzten Schritt erfolgte nun die Auftrennung der einzelnen DNA-Bruchstücke mittels Gel-Elektrophorese.

Bei der Gel-Elektrophorese erfolgte die Auftrennung der Bruchstücke mittels elektrischer Spannung. Je nach Größe der Bruchstücke „wanderten“ diese unterschiedlich weit und es entstanden charakteristische Bandenmuster. Mit Hilfe von standardisierten DNA-Fragmenten konnten die entsprechenden DNA-Bruchstücke identifiziert werden.

Während die Gel-Elektrophorese lief, erhielten die Schülerinnen und Schüler einen Einblick in verschiedenen Fach- und Forschungsbereiche, z. B. fluoreszierende Farbmarkierungen von Muskeln und Nerven bei Tieren, die Verwendung von Agrobakterien zum Einbringen von DNA in Pflanzenzellen und die Erforschung von Pflanzeneigenschaften, wie z. B.

Trockenresistenz oder die Züchtung von Kallus-Kulturen. Mit der Auswertung der Gel-Elektrophorese ging ein spannender, abwechslungsreicher und sehr informativer Vormittag zu Ende. Im Namen aller Schülerinnen und Schüler der zehnten Jahrgangsstufe möchten wir uns recht herzlich bei Frau PD Dr. Ruth Stadler und allen Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter bedanken, die unseren Schülerinnen und Schülern mit Rat und Tat zur Seite standen und so zu einem gelungenen Praktikum beitrugen.

Wir würden uns sehr freuen, hier wieder einmal Gast sein zu dürfen!

Molekular kochen beim Wettbewerb „Experimente antworten“

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Die Aufgabenstellung liest sich beinahe wie ein Auszug aus einem Kochbuch: „Gib 5 g Natriumalginat in 150 ml destilliertes Wasser und mische sorgfältig mit dem Pürierstab. Vermenge in einem weiteren Glas einen Esslöffel Calciumlactat mit 100 ml Wasser. Verrühre dann einen Esslöffel der so vorbereiteten Natriumalginatlösung mit zwei Esslöffeln Fruchtsirup und tropfe diese Mischung langsam in die Calciumlactatlösung.“ In der ersten Runde des vom Staatsinstituts für Schulqualität und Bildungsforschung veranstalteten Landeswettbewerbs „Experimente antworten“ galt es unter anderem, mit chemischen Substanzen (die sich die Teilnehmer im Internet bestellten) essbare kleine Kügelchen herzustellen. Diese sogenannten Sphären sind ein wichtiger Bestandteil der in den 1990er Jahren etablierten „Molekularen Küche“, die sich mit den biochemischen und physikalisch-chemischen Vorgängen bei der Zubereitung von Speisen beschäftigt. So kam „frischer Wind“ in die heimischen Küchen der jungen Forscher, die für die Dauer des Wettbewerbs zu kleinen Laboren umfunktioniert wurden.

Zehn Schülerinnen und Schüler aus den Klassen 5, 6 und 7 bearbeiteten die anspruchsvollen Experimentiervorgaben, beobachteten genau die Versuchsergebnisse und fanden außerdem Erklärungen für die gemachten Beobachtungen. Alles wurde genauestens notiert, fotografiert, tabellarisiert und letztendlich in Form einer kleinen Forschungsarbeit der Jury zugesandt. Nachdem diese die Arbeiten bewertet hatte, erhielten alle Forscher eine Urkunde, die Herr Nöhring feierlich überreichte.

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