Wie wird Milch lactosefrei? Herstellung eines biochemischen Produkts. – Am ersten Tag der molekularbiologischen Projekte fanden sich die zwei Bioleistungskurse der Jahrgangsstufe 12 in den Naturwissenschaften zusammen, um die Räume zu beziehen, welche sie für die folgenden praktischen Arbeiten zur Verfügung gestellt bekommen hatten.

Herstellung eines biochemischen Produkts. (*)

Jeweils zwei sehr nette Mitarbeiter von “Science Bridge” unterstützten die Kurse von Jürgen Haas und Manfred Schreiber. Wir bekamen unter der Kursleitung von Herrn Schreiber Unterstützung von Theresa, die ihr erstes Staatsexamen in Biologie schon absolviert hatte, und Artur, der zurzeit noch Student der Biotechnik war. Die Projekttage erfolgten im Allgemeinen unter der Leitung von Jörg Klug von “Science Bridge”.

Lactoseunverträglichkeit ist bei Menschen der natürliche Zustand

Nachdem wir uns einander vorgestellt hatten, fingen wir an uns mit dem Thema Lactoseintoleranz vertraut zu machen, d.h. von Milchunverträglichkeit zu reden. Man muss wissen, dass jeder fünfte Europäer keine normal Milch verträgt, da ihm das Enzym Lactase fehlt, welches zur Spaltung des Milchzuckers Lactose nötig ist. Für diese Menschen kann das Enzym mithilfe der Biotechnik hergestellt werden. Es wird der Milch hinzugefügt, sodass diese lactosefrei wird. Der Grund ist die Aufspaltung des Milchzuckers in Glucose und Galactose. Die Toleranz von Lactose ist vor allem in den Ländern verbreitet, in denen es schon früh Viehzucht und somit auch eine Milchquelle nach dem Säuglingsalter gab.

In Folge dieser neuen Ernährungsgewohnheit kam es zu einer Genmutation, die die Produktion von Lactase auch im fortgeschrittenen Alter gewährleistete. Die Lactoseunverträglichkeit bei Menschen ist somit der natürliche Zustand, da in diesen Fällen das Gen nicht mutiert ist. In unserem Versuch haben wir versucht das künstlich hergestellte Enzym Lactase aus Bakterien zu gewinnen. Dazu benötigten wir mehrere spezielle Pipetten, welche sehr geringe Mengen an Flüssigkeiten aufnehmen können, außerdem noch unterschiedlichste Chemikalien und sehr kleine Gefäße.

Vorgehensweise

  1. Durch wiederholtes Einfrieren und Auftauen der genetisch veränderten Bakterienzellen wird ihre Zellwand porös, somit kann man die vom Bakterium produzierte Lactase isolieren.
  2. Lactase wird in den Chromatographiesäulen von anderen Zellbestandteilen isoliert.
  3. Mithilfe der Gelelektrophorese (eine Methode zur Auftrennung von Substanzen), werden die Proteine der Größe nach aufgeteilt, dies dient zur Überprüfung der Reinheit der Lactase.
  4. Die von uns hergestellte Lactase wird nun der Milch zugefügt
  5. Die Aktivität der Lactase wird mithilfe von Glucosestäbchen anhand des Glucosegehalts der Milch bestimmt. Umso größer der Glucosegehalt der Milch, desto kleiner der Lactosegehalt und umso besser die Wirkung des Enzyms.

Am Ende des Tages hatten wir somit eine lactosefreie Milch hergestellt. Wer sich nun noch für die genauen Ergebnisse der Gelelektrophorese interessiert, wendet sich am besten an Herrn Haas oder an Herrn Schreiber, da wir die Gelplatten von “Science Bridge” eingeschweißt für Lehrzwecke geschenkt bekommen haben. Abschließend möchten sich nun noch alle Teilnehmer bei “Science Bridge” und der Schule für die Molekularbiologischen Projekttage bedanken. Es hat sehr viel Spaß gemacht und es wurden neue interessante Eindrücke gewonnen.

(*) Redaktion: Manfred Schreiber, Bild: abu