Eine gemeinsame Veranstaltung der Wilhelm und Else Heraeus-Stiftung und des XLAB – Göttinger Experimentallabor für junge Leute e. V. en d in en 2014 t k f i s a Phy ensch 2.-07.11. ss rien: 0 i w Bio rbstfe Camp: Physik in den Biowissenschaften Dozentinnen: Dr. Christina Lumme, Fachbereich Physik E-Mail: [email protected] Dr. Kristina Wiege, Fachbereich Biologie E-Mail: [email protected] p 14 Oberstufenschülerinnen und -schüler ab 16 Jahren können an dem 5-tägigen Camp teilnehmen. Experimentiert wird zur mikroskopischen Darstellung biologischer Objekte. Durch Vorträge und Laborbesuche in Forschungseinrichtungen bekommen die Teilnehmer Einblicke in die Wissenschaft. Die Schüler sind zusammen in einem Gästehaus untergebracht. Zum Mittagessen bietet sich die nahegelegene Mensa der Universität an. In Verbindung mit einem Rahmenprogramm ist täglich ein gemeinsames Abendessen geplant. Ein Eigenbeitrag von 80 Euro sowie die Kosten für Anund Abreise und das Mittagessen sind selbst zu tragen. Kosten für Kursgebühren, Abendessen und Unterkunft trägt die Stiftung. Fragen und Bewerbungsunterlagen schicken Sie per E-Mail an Frau Lumme oder Frau Wiege. Bewerbungsunterlagen: Ein tabellarischer Lebenslauf, das letzte Zeugnis und Empfehlungsschreiben eines naturwissenschaftlichen Fachlehrers sind digital einzuschicken. XLAB Göttinger Experimentallabor für junge Leute e.V. Justus-von-Liebig-Weg 8 37077 Göttingen Max-Planck-Institut für biophysikalische Chemie (Karl-Friedrich-Bonhoeffer-Institut) Tel.: 0551 / 39 12 872 Fax.: 0551 / 39 12 951 E-Mail: [email protected] http://www.xlab-goettingen.de Cam en in d He Kurzfristige Änderungen im Programm behalten wir uns vor. gemeinsamer Abend Abendessen Abendessen Kennenlernen Abendessen Schwimmen Fotorallye Stadtführung Abendessen Präsentation: Was ist das XLAB? Fluoreszenzmikroskopie I Darstellung von Chromosomen I Abendessen STED-Mikroskopie II Abreise ab17 Uhr Transmissionselektronenmikroskopie II Laborarbeit im Laser-Laboratorium Göttingen: Laborarbeit im Max-PlanckInstitut für biophysikalische Chemie: Laborarbeit im XLAB: Laborarbeit im XLAB: Vortrag und wellenphysikalische Experimente Mittagessen Mittagessen Mittagessen Mittagessen Transmissionselektronenmikroskopie I Mittagessen STED-Mikroskopie I Fluoreszenzmikroskopie II Darstellung von Chromosomen II Lichtmikroskopie Laborarbeit im Laser-Laboratorium Göttingen: Laborarbeit im XLAB: Die STED-Mikroskopie ist ein Beispiel dafür, dass ein Gebiet wie die Lichtmikroskopie, die seit langem als vollständig erforscht galt, noch einmal revolutioniert werden kann: Durch die geschickte Anwendung bekannter physikalischer Phänomene kann das Auflösungsvermögen eines Fluoreszenzmikroskops bis weit jenseits S1 der Abbe’schen Beugungsgrenze Fluoreszenz Stimulierte gesteigert werden. Anders als Absorption Emission bei der Elektronenmikroskopie können mit der STED-Mikroskopie S0 auch lebende Proben analysiert werden, sogar winzige Strukturen im Gehirn einer lebenden Maus. In der Abteilung NanoBiophotonik am MPI für biophysikalische Chemie werden die Teilnehmer mit den physikalischen Grundlagen dieser innovativen Mikroskopie-Methode vertraut gemacht. Im Labor werden sie Zellpräparate erstellen und hochaufgelöste Bilder im STED-Mikroskop aufnehmen. Laborarbeit im Max-PlanckInstitut für biophysikalische Chemie: Freitag Donnerstag Mittwoch Stimulated Emission Depletion (STED)-Mikroskopie Auflösung über die Beugungsgrenze hinaus Anreise bis 17 Uhr Zellorganellen und andere Strukturen von Säugerzellen können im Hellfeld-Lichtmikroskop nicht sicher identifiziert werden. Ist es das Ziel, definierte Strukturen in der Zelle nachzuweisen oder sogar deren dynamische Veränderung während eines Experimentes zu analysieren, so kommt die Fluoreszenzmikroskopie zum Einsatz. Es handelt sich um Laborarbeit im XLAB: Fluoreszenzmikroskopie Darstellung von Zellstrukturen Theoretische Einführung in die Mikroskopie Die DNA von Säugerzellen wird während der Mitose zu einer transportfähigen Form, den Chromosomen, gepackt. Um diesen Komplex zu untersuchen, wird er mit hochauflösender HellfeldLichtmikroskopie 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 oder für weitere humangenetische Untersuchungen. Durch den Einsatz von Elektronen anstelle von Licht ermöglicht ein Elektronenmikroskop eine sehr viel höhere Auflösung (derzeit etwa 0,3 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 und sind an der Messung von Proben aus der aktuellen Forschung beteiligt. Dienstag Hellfeld-Lichtmikroskopie Darstellung von Chromosomen Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) Maximale Auflösung Montag 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, Strahlengänge und komplexe Beugungserscheinungen kennen. Selbstjustierte optische Aufbauten helfen, die einzelnen Komponenten eines Mikroskops zu verstehen. eine spezielle Form der Lichtmikroskopie, bei der Fluoreszenzfarbstoffe die interessierenden Strukturen markieren. Camp-Teilnehmer behandeln die Zellen in mehreren Arbeitsschritten mit unterschiedlichen Reagenzien, färben Zytoskelett und Zellkern mit zwei verschiedenen spezifischen Farbstoffen an und untersuchen die Strukturen mit dem Fluoreszenzmikroskop. Sonntag In den Biowissenschaften (Life Sciences) arbeiten die naturwissenschaftlichen Disziplinen eng zusammen. Arbeitsgruppen aus der Biologie, Physik und Chemie forschen weltweit gemeinsam. Interdisziplinäre Forschungszentren wurden gegründet, von denen das Göttinger Max-PlanckInstitut (MPI) für biophysikalische Chemie eines der ersten war. Insbesondere die Physik und Chemie leisten einen großen Beitrag zur biowissenschaftlichen Grundlagenforschung. Im interdisziplinären Ferien-Camp „Physik in den Biowissenschaften“ beschäftigen sich Schülerinnen und Schüler exemplarisch mit der Mikroskopie.
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