Untersuchung von Blutgruppen Teach article

Übersetzt von Verena Suchanek. In diesem Experiment werden einfache Flüssigkeiten als Blutimitat benutzt, um zu erklären, wie Blutgruppen bestimmt werden.

Das Thema „Blutgruppen“ wird oft im naturwissenschaftlichen Schulunterricht behandelt, jedoch ist das Experimentieren mit echtem Blut aus verschiedenen Gründen meist nicht möglich – wegen der Bedenken der Eltern, der Notwendigkeit einer umfassenden Gefährdungseinschätzung, um Infektionen oder die Übertragung von Krankheiten durch Blut zu verhindern, oder wegen der Zurückhaltung der Schüler, ihr eigenes Blut zu benutzen.

In dieser praktischen Übung werden einfach chemische Lösungen verwendet, die Blutgruppen simulieren. Die Übung kann sowohl in Schulstunden als auch in einer Naturwissenschafts-AG oder als Teil eines Kriminaltechnik-Tages für Schüler verschiedenen Alters verwendet werden.

Die Wissenschaft des Blutes

blood cells
Abbildung 1: Mikroaufnahme
eines menschlichen
Blutausstriches, das rote
Blutkörperchen (A),
Blutplättchen (B) und weiße
Blutkörperchen (C, D; und E)
zeigt

Mit freundlicher Genehmigung
von Magdalena Wajrak

Blut ist eine klebrige rote Flüssigkeit, die unterschiedliche Zelltypen enthält, welche sich in einer wässrigen Flüssigkeit befinden, die Plasma heißt: rote Blutkörperchen, weiße Blutkörperchen und Blutplättchen (Abbildung 1). Viele chemische Stoffe, wie Proteine, Zucker, Fette, Salze, Enzyme und Gase, sind ebenfalls im Plasma verteilt oder gelöst. Das Blut einer jeden Person hat bestimmte vererbbare Eigenschaften, die es vom Blut anderer Menschen unterscheidet.

Bis in die 1980er Jahre wurde Blut hauptsächlich durch die ABO-Blutgruppenbestimmung unterschieden, welche auf dem Vorkommen dreier Substanzen auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen beruht, den sogenannten Antigenen. Obwohl diese Methode für kriminalistische Zwecke durch andere Methoden wie dem genetischen Fingerabdruck ersetzt wurde, wird die ABO-Blutgruppenbestimmung im klinischen Bereich noch immer durchgeführt, bevor jemand eine Bluttransfusion erhält, um Komplikationen wie eine Abstoßung zu verhindern.

Das Vorhandensein oder Fehlen des A- und B-Antigens auf roten Blutkörperchen bestimmt die ABO-Blutgruppe einer Person. Das führt zur Bestimmung von vier Haupt-Blutgruppen: A, B, AB (wenn beide Antigene vorhanden sind) und O (wenn keines der Antigene vorhanden ist), wie in Abbildung 2 gezeigt ist. Ein drittes wichtiges Blutantigen ist der Rhesus (Rh)-faktor oder D-Antigen. Leute mit einem D-Antigen sind Rh-positiv, die, die keines haben, sind Rhesus-negativ.

Um die Blutgruppe einer Person zu bestimmen, werden Antikörper (die Agglutinine heißen und auch manchmal als Antiserum bezeichnet werden) zu ein paar Tropfen Blut gegeben. Die Agglutinine binden an die Antigene auf der Oberfläche der roten Blutkörperchen, was dazu führt, dass die Zellen aggregieren oder klumpen. Wenn sich Klumpen in einer Blutprobe bilden, bedeutet das, dass das dazugehörige Antigen vorhanden ist. Wenn alle Antigene getestet wurden, kann auf die Blutgruppe geschlossen werden.

Anti-A Agglutinin + Blut: Verklumpung Anti-B Agglutinin + Blut: Verklumpung Blutgruppe
Tabelle 1: Rückschluss auf die ABO-Blutgruppen durch Antigene
Ja Nein A
Ja Ja AB
Nein Ja B
Nein Nein O

Experiment zur Bestimmung der ABO-Blutgruppen

Sicherheitshinweis

Trage Schutzbrille und Handschuhe. Beachte auch die allgemeinen Sicherheitshinweise.

Material

blood testing
Nutzung der
Vertiefungsschale

Mit freundlicher Genehmigung
von Magdalena Wajrak

Jede Gruppe braucht

  • Färbeplatten (Schale mit Vertiefungen)
  • Zwei Pipetten, eine für jede Blutprobe
  • 2.0 mol dm-3 Salzsäurelösung in einer Tropfflasche, beschriftet mit „Anti-A“
  • 2.0 mol dm-3 Schwefelsäurelösung in einer Tropfflasche, beschriftet mit „Anti-B“
  • Identifizierte „Blutproben“ (wässrige Lösungen, die mit Glycerin verdickt und mit Lebensmittelfarbe gefärbt wurden, damit sie wie Blut aussehen), markiert mit Blutgruppe:
    • „O“ = destilliertes Wasser
    • „A“ = 0,1 mol dm-3 Silbernitratlösung
    • „B“ = 0,1 mol dm-3 Bariumnitratlösung
    • „AB“ = eine 50:50-Mischung von 0,1 mol dm-3 Silbernitrat- und Bariumnitratlösung
  • Nicht identifizierte Blutproben, die aus denselben Lösungen hergestellt wurden, wie die identifizierten Blutproben, beschriftet mit „Opfer 1“, „Opfer 2“, etc.

Durchführung

Erklären Sie Ihren Schülern folgende Situation: Es gab einen Unfall und man muss die ABO-Blutgruppe der Opfer herausfinden, bevor ihnen Bluttransfusionen gegeben werden können. Es ist die Aufgabe der Schüler, die Blutproben zu benutzen und für jedes der Opfer die Blutgruppe zu bestimmen.

  1. Transferiere mit einer sauberen Pipette einen Tropfen einer der identifizierten Blutproben in die jeweils erste Vertiefung der ersten beiden Reihen deiner Vertiefungsschale. Vervollständige die Reihen mit den anderen Blutproben, wie in Abbildung 2 gezeigt ist.
  2. Gib einen Tropfen Anti-A Antiserum in jede Vertiefung der ersten Reihe und notiere deine Beobachtungen in Tabelle 2. Falls du dir nicht sicher bist, gib einen weitere Tropfen Anti-A Antiserum zu.
  3. Gib einen Tropfen Anti-B Antiserum in jede Vertiefung der zweiten Reihe und notiere deine Beobachtungen ebenfalls in Tabelle 2. Falls du dir nicht sicher bist, gib einen weiteren Tropfen Anti-B Antiserum zu.
  4. Verwende deine Ergebnisse, um darauf zu schließen, wie jede Blutgruppe (O, A, B und AB) mit den Antikörpern reagiert.
  5. Nimm eine saubere Vertiefungsschale und teste die Blutproben der Opfer mit derselben Methode. Notiere deine Beobachtungen in Tabelle 3.
  6. Verwende deine Ergebnisse, um jedem Opfer die richtige Blutgruppe zuzuordnen.
blood typing
Abbildung 2: Blutprobe auf einer Vertiefungsschale
Mit freundlicher Genehmigung von Magdalena Wajrak
Blutgruppe Beobachtungen mit Anti-A. Gab es eine Verklumpung? Beobachtungen mit Anti-B. Gab es eine Verklumpung?
Tabelle 2. Notiere das Verklumpungs-Verhalten der identifizierten Blutproben
A    
B    
AB    
O    

 

Opfer Beobachtungen mit Anti-A. Gab es eine Verklumpung? Beobachtungen mit Anti-B. Gab es eine Verklumpung? Blutgruppe
Tabelle 3. Teste die nicht-identifizierten Blutproben (die beim Unfall gefunden wurden)
1      
2      
3      
4      

Was geschieht?

Diese Tests imitieren mit einfacher Chemie, wie die unterschiedlichen Blutgruppen mit den Agglutininen reagieren. Mit den älteren Studenten möchten Sie vielleicht den chemischen Hintergrund besprechen und auf die Unterschiede zwischen der Antikörper-Antigen-Reaktion, die simuliert wird, und der einfachen Verdrängungsreaktion, die tatsächlich abläuft, hinweisen.

In diesem Experiment lassen anstelle der verklumpenden Blutkörperchen die (weißen) Präzipitate die Lösungen in den Färbeschalen verklumpen.

Bariumnitrat(aq) + Schwefelsäure(aq) à Bariumsulfat(s) + Salpetersäure(aq)

Silbernitrat(aq) + Salzsäure(aq) à Silberchlorid(s) + Salpetersäure(aq)

Die Klumpen, die sich bilden, sind wegen der Lebensmittelfarbe dunkelrot statt weiß.

 

Andere Arten künstlichen Bluts

Die Notwendigkeit Blutgruppen von Patienten vor Bluttransfusionen zu bestimmen könnte bald der Vergangenheit angehören. Vor kurzem haben Forscher im Vereinigten Königreich an der Universität Edinburgh verkündet, dass sie Typ O-negative rote Blutkörperchen aus Stammzellen hergestellt haben. Falls dies erfolgreich ausgebaut werden kann, könnte diese Methode zu einer neuen Quelle universellen Donorbluts führen. Es gibt schon Pläne für eine kleine klinische Studie für 2016.

Des Weiteren entwickeln Forscher Produkte, die auf Hämoglobin (dem Sauerstoffträger-Protein im Blut) basieren, z.B. in polymerisierter Pulverform, die über Monate bei Raumtemperatur aufbewahrt werden kann, im Gegensatz zu Blut, was kühl gelagert werden muss.

 

Danksagung

Es gibt ein paar wenige Alternativen zu diesem Experiment. Die Lösungen, die in dieser Version verwendet wurden, stammen von einer Gruppe Wissenschaftstechniker der „Association of Science Technicians in Independent Schools in Western Australia (LABNETWEST)w1.

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Web References

  • w1– Um mehr über LABNETWEST zu erfahren, besuchen Sie ihre Webseite.

Resources

Author(s)

Tim Harrison arbeitet an der Universität Bristol als Lehrermitglied der Chemiefakultät. Dies ist eine Stelle für einen Oberschullehrer, die geschaffen wurde, um die Lücke zwischen Oberschulen und Universitäten zu schließen, und um die Mittel der Chemiefakultät zu verwenden, um Chemie regional, national und international zu fördern.

Dr. Magdalena Wajrak ist eine Chemiedozentin und möchte Leute jeden Alters für das Fach Chemie begeistern. Sie arbeitet an der „School of Natural Sciences“ der Edith Cowan Universität in Perth, Australien.


Review

Diese interessante praktische Übung befasst sich mit einem grundlegenden Thema der Biologie: Blutgruppen. Obwohl die Theorie den Schülern bekannt sein mag, werden Experimente mit Blutproben normalerweise aus den Gründen, die der Autor dargelegt hat, vermieden. Dies ist jedoch eine einfache Simulation, die man im Labor mit einer simplen chemischen Reaktion ausprobieren kann.

Das Thema des Artikels kann mit anderen interessanten Themen, wie Immunologie in Biologie, Verdrängungsreaktionen in Chemie, und sogar Bürgerrechte in Ethik verbunden werden. Das Experiment könnte auch hilfreich sein, das Interesse der Schüler an der Notwendigkeit neue Materialien und Technologien, die Transfusionen sicherer und schneller machen könnten, zu wecken.

Passende Verständnisfragen könnten sein:

  1. Warum ist es wichtig, seine Blutgruppe zu kennen?
  2. Warum findet eine Verklumpung statt? Was ist die Beziehung zwischen Antigen und Antikörper?
  3. Kennst Du ein anderes Beispiel für eine Blutgruppe als ABO?
  4. Was ist der Unterschied zwischen Agglutination und Verdrängungsreaktionen?
  5. Warum ist es wichtig neue Quellen für universelles Donorblut zu erforschen?

Ana Molina, IES Gil y Carrasco, Ponferrada, Spanien




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