Von Abbe bis zum Nobelpreis 2014 02.10.-06.10.2017

In Forschung und Entwicklung arbeiten die naturwissenschaftlichen Disziplinen eng zusammen. Arbeitsgruppen aus der Biologie, Physik und Chemie forschen weltweit gemeinsam, um zu neuen Erkenntnissen zu gelangen und wissenschaftlichen Fortschritt zu erreichen. Dieser Fortschritt beruht maßgeblich auf der permanenten Weiterentwicklung physikalischer Messtechniken. Neue Erkenntnisse sind die Grundlage für neue medizinische Therapien oder innovative Entwicklungen in den Ingenieurswissenschaften. Ein Ort, an dem interdisziplinäre Grundlagen- und Technologieforschung zusammentreffen, sind in Deutschland die Max-Planck-Institute. Der Bezug zur heutigen Anwendung in Forschung und Entwicklung wird durch eigens ausgeführte Experimente im XLAB sowie im Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie unterlegt. 


Weitere Informationen:
Die Schüler sind zusammen in einem nahe gelegenen Hotel in Mehrbettzimmern untergebracht. Das Mittagessen wird in der Mensa der Universität eingenommen. In Verbindung mit einem Rahmenprogramm sind täglich gemeinsame Abendessen geplant. Die Teilnehmerzahl ist auf 14 begrenzt und die Teilnehmer müssen mindestens 16 Jahre alt sein.

Ein Eigenbeitrag von 80 Euro, das Mittagessen in der Mensa sowie die An- und Abreise sind selbst zu zahlen.

Einen Flyer mit allen Informationen finden Sie Leitet den Download einhier.

Kontakt:

Dr. Christina Lumme, Fachbereich Physik
E-Mail: c.lumme (at) xlab-goettingen.de
Tel.: 0551 / 39 14351

Dr. Kristina Wiege, Fachbereich Biologie
E-Mail: k.wiege (at) xlab-goettingen.de
Tel.: 0551 / 39 14394

Eine Bewerbung mit tabellarischem Lebenslauf und dem Empfehlungsschreiben eines naturwissenschaftlichen Fachlehrers und dem letzten Zeugnis senden Sie bitte an: 

melanie.gatzsch(at)xlab-goettingen.de

oder 

XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute e.V.
z. Hd. Melanie Gatzsch
Justus-von-Liebig-Weg 8
37077 Göttingen


Physikalische Grundlagen

Angefangen bei der Frage „Was ist eigentlich Licht?“ bis hin zur Erklärung der Auflösungsgrenze eines Lichtmikroskops nach Ernst Abbe lernen die Teilnehmer wichtige physikalische Eigenschaften von Linsen, Strahlengängen und komplexe Beugungserscheinungen kennen. Selbstjustierte optische Aufbauten helfen, die einzelnen Komponenten eines Mikroskops zu verstehen.

Hellfeld-Lichtmikroskopie und Fluoreszenzmikroskopie
Darstellung von Chromosomen

Die DNA von Säugerzellen wird während der Mitose zu einer transportfähigen Form, den Chromosomen, gepackt. Um diesen Komplex zu untersuchen, wird er mit hochauflösender Hellfeld-Lichtmikroskopie dargestellt. Die Teilnehmer präparieren im Labor Chromosomen aus eukaryotischen Zellkulturzellen. Nach der Behandlung mit speziellen Lösungen werden die Zellen auf einen Objektträger getropft, sodass sie aufplatzen und sich die Chromosomen auf der Oberfläche verteilen. Die mikroskopische Darstellung der angefärbten Chromosomen ist der erste Schritt zur Erstellung eines Karyogramms. 

Für weitergehende humangenetische Untersuchungen können einzelne Chromosomen untersucht werden, hierfür kommen spezifische DNA-Sonden zum Einsatz. Diese erkennen einen bestimmten Abschnitt (z.B. ein Gen) auf der DNA und binden daran. Die DNA-Sonden markieren den Abschnitt auf dem Chromosom zudem mit Fluoreszenzfarbstoffen, die unter dem Mikroskop bei bestimmten Wellenlängen zum Leuchten gebracht werden. Zur Abklärung von Chromosomenanomalien wird in der medizinischen Diagnostik die sogenannte Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) angewendet. 

Laserphysik

Laser haben eine enorme Bedeutung in der Mikroskopie, denn mit Ihrer Hilfe können Strukturen und Bewegungen im Nanometerbereich beobachtet werden. Für die Entwicklung dieser superauflösenden Fluoreszensmikroskopie wurde im Jahr 2014 der Nobelpreis für Chemie verliehen. Der Laser wird hierbei genutzt, um einzelne Fluoreszenzfarbstoffe an- und/oder auszuschalten.

Am XLAB stehen offene Lasersysteme zur Verfügung, die aus einzelnen Komponenten aufgebaut und justiert werden. So erfahren die Teilnehmer durch eigenes Experimentieren die physikalischen Prinzipien der Lasertechnik. Die dabei erworbenen Kenntnisse zur stimulierten Emission tragen zum Verständnis der STED-Mikroskopie bei.

Transmissionselektronenmikroskopie (TEM)

Maximale Auflösung

Durch den Einsatz von Elektronen anstelle von Licht ermöglicht ein Elektronenmikroskop eine sehr viel höhere Auflösung (derzeit etwa 0,05 nm) als ein klassisches Lichtmikroskop. Dadurch können Strukturen innerhalb von Zellen oder Geweben detaillierter dargestellt werden. In einem Forschungslabor der Abteilung Neurobiology am MPI für biophysikalische Chemie erlernen die Teilnehmer die aufwändige Probenpräparation am Mikrotom und sind an der Messung von Proben aus der aktuellen Forschung beteiligt.

Stimulated Emission Depletion (STED)-Mikroskopie
Auflösung über die Beugungsgrenze hinaus

Die STED-Mikroskopie ist ein Beispiel dafür, wie der Transfer vorhandenen physikalischen Grundlagenwissens die Mikroskopie in der heutigen Zeit noch einmal revolutionierte: Das Auflösungsvermögen eines Fluoreszenzmikroskops wird dabei deutlich überschritten. Anders als bei der Elektronenmikroskopie können lebende Proben analysiert werden. Erste wichtige Beobachtungen wurden bereits gemacht, beispielsweise winzige Strukturen im Gehirn einer lebenden Maus, die an der Kommunikation von Nervenzellen beteiligt sind. In der Abteilung NanoBiophotonics am MPI für biophysikalische Chemie werden die Teilnehmer mit den physikalischen Grundlagen dieser innovativen mikroskopischen Technik vertraut gemacht. Im Labor werden sie Präparate erstellen und die Bilder im STED-Mikroskop aufnehmen.


Eine gemeinsame Veranstaltung der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung und  des XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute e. V.