Unterrichtsgang (Beschreibung der UE)
Lernsituation: die eigene Lebensplanung ist sehr dynamisch, irgendwann steht auch für Sie die Frage an: möchte ich eigene Kinder und vor allem wann? Diese Frage kann hier natürlich nicht beantwortet werden, aber die Biologie kann wertvolle Hinweise geben und diese haben mit der Genetik zu tun. Betrachten Sie im historischen Kontext die Familienplanung und überlegen Sie sich, welche Aspekte für Sie ein wichtige Rolle spielen.
link:fehlt
Wie geben Lebewesen ihre Erbinformationen an die nächste Generation weiter? Dieser durchaus spannenden und erst vor wenigen Jahrzehnten gelösten Frage nachzugehen, bemüht man sich in dieser UE.
Das wirtschaftlich und technisch beständig wachsende Arbeitsfeld der Genetik zumindest in einigen Fragen zu erfassen, könnte man in dieser UE stärker thematisieren. Viele ethische Fragen im Umgang mit Genetik sind auch von den nachfolgenden Generationen zu beantworten. Daher darf man die Auseinandersetzung mit dem Thema nicht scheuen.
Biologische Grundlagen
Vererbung in der Schnellübersicht
Die Zucht von Tieren und Pflanzen, die Ähnlichkeiten zwischen Eltern und Kindern legen es Nahe: Merkmale der Elterngeneration gehen über in die Kindergeneration. Wo sind diese Informationen gespeichert und wie werden diese weitergegeben? Hierzu hat es vor circa 100 Jahren eine Vielzahl von Experimenten gegeben. Dabei zeigte sich: die Erbinformationen sind im Zellkern. Und zwar in jeder Zelle, komplett. Nur in Keimbahnzellen in einfacher Kopie und in den somatischen Zellen (also nicht Ei oder Spermium) in doppelter.
Nun stellt sich die nächste Frage: wie sind die Informationen gespeichert und wie kommen die Infos aus dem Zellkern in die Zielzelle?
In jedem Organismus werden nicht ständig alle Infos gebraucht und ausgelesen. Nur wenige ausgewählte werden genutzt und dies ist von Zelle zu Zelle verschieden.
Was ausgelesen wird, ist ein komplexer Prozess. Hier haben der Zellkern, die Membran, diverse Stoffe eine noch nicht entschlüsselte Rolle, die sich gegenseitig beeinflusst.
Man hat mittlerweile Gewissheit, wie aus dem zentralen Speichermolekül DNS (DNA auf englisch) die Proteine erstellt werden. Hierfür wird die Doppelhelix DNS geöffnet und eine Arbeitskopie wird erstellt (mRNS). Dieser Botenstoff trägt den spezifischen, benötigten Bauplan. Aus dem Bauplan werden sodann die Bau- und Wirkstoffe (aus Proteinen) gebaut. Diese Stoffe bestimmen dann den Stoffwechsel. Hier entscheidet sich, wie groß jemand wird, ob die Haare blond sind oder wie das Gluten verdaut wird.
DNA
beschreibe den grundlegenden Aufbau von Chromosomen und DNS.
Ein Molekül trägt unsere Erbinformationen. Dieses Molekül ist einerseits stets gleich aufgebaut, aber doch von Lebewesen zu Lebewesen verschieden.
Simplyscience aus der Schweiz bietet einen umfangreichen Kursus durch das Themenfeld Genetik an. Neben Texten, Bildern
https://www.simplyscience.ch/kids/wissen/das-gene-abc
gibt es eine Videoreihe, mit der man in kleinen Portionen durch das Thema geleitet wird.
Diese Webseite alleine, mit den Videos, zeigt und erklärt viel aus dieser Unterrichtseinheit.
Exkurs „Vererbungsregeln nach Georg Mendel“
Die Mendelschen Vererbungsregeln sind historisch gesehen die Anfänge einer systematischen Betrachtung der Weitergabe von Erbinformationen. Die Vererbungsregeln nach Mendel bieten auf der phänomelogischen Ebene einen guten Zugang zur Vererbung.
Exkurs: Ende
beschreiben ein Gen als definierten Abschnitt der DNS.
Ein Informationsabschnitt, so könnte man sehr vereinfacht das Wort Gen übersetzen. Gut zu wissen: ein Gen kann für verschiedenste Baupläne immer wieder verwendet werden. Ein Gen kann an der Verdauung, an der Haarfarbe und bei der Bildung von Blutplättchen beteiligt sind (und vielleicht noch an anderen Stellen).
http://www.ngfn.de/index.php/von_der_erbinformation_zum_protein.html
Definition: „Gene sind diskrete Einheiten der Vererbung, die Entwicklung wird von ihnen gesteuert, und das Zytoplasma wirkt auf die Gene zurück, indem es bestimmt, welche Gene in welchen Zellen aktiv sind.“ (aus Von Genen und Ebryonen, C. Nüsslein-Volhard, Reclam)
beschreiben ein menschliches Karyogramm.
Wie sehen alle Chromosomen gesammelt aus? Die DNS liegt offen und lose im Zellkern oder verkürzt und verwickelt sich zu sichtbaren Einheiten, den Chromosomen.
http://www.mallig.eduvinet.de/bio/Repetito/Karyog.html
http://www.ngfn.de/index.php/chromosomen.html
Mitose-Zellteilung- alle Zellen enthalten alle Erbinformationen.
erläutern die grundlegende Funktion der Mitose für Wachstum, Fort-pflanzung und Vermehrung.
Zellteilung und damit Zellvermehrung ist ein grundlegendes Konzept der Biologie.
https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/bio/gym/bp2004/fb3/4_klasse9_10/3_mitose/
erklären die Abläufe der Meiose.
Vor der sexuellen Vereinigung muss sich eine Zelle genetisch halbieren. Damit entsteht ein Ei oder Spermium mit halber genetischer Ausstattung.
https://de.serlo.org/biologie/65164/meiose-reifeteilung
vergleichen Mutationsformen (Genom, Chromosomen, Gen) und nen-nen Mutagene als mögliche Auslöser.
Mutationen sind genetische Veränderungen, also Kopierfehler des Erbgutes.
https://www.hoffmeister.it/index.php/freies-biologiebuch-fuer-schueler-und-studenten?start=42
https://www.pflanzenforschung.de/de/pflanzenwissen/lexikon-a-z/mutagenese-2048
https://www.krebsinformationsdienst.de/tumorarten/grundlagen/krebsentstehung.php
erklären mit der Chromosomentheorie der Vererbung Regeln für die Weitergabe von genetischer Information an Folgegenerationen.
Wie vollzieht sich die Weitergabe an Erbinformationen auf der Ebene der Zellen?
In Kurzform: Die DNS öffnet sich, eine Arbeitskopie wird erstellt (mRNS). Als Informationsbasis dient die Abfolge von Basen. Die DNS und die RNS bestehen aus einer Abfolge von vielen Basen. Es gibt 4 verschiedene Basen, 3 davon in sinnvoller Reihenfolge codieren 1 Aminosäure. Von den Aminosäuren gibt es 20, aus diesen 20 Aminosäuren werden alle Proteine aufgebaut. Die Proteine sind die Bau- und Wirkstoffe des Organismus. Ein Protein ist komplex: nicht nur die Reihenfolge auch die Faltung nimmt Einfluss auf die Wirkung.
http://www.ngfn.de/index.php/kartierung_der_dna.html
https://de.serlo.org/biologie/65162/mitose-zellteilung?contentOnly
Exkurs:
Zelle und Zelltypen
Wie viele Zelltypen gibt es, wie sehen diese aus und welche Aufgaben haben sie?
https://www.kenhub.com/de/library/anatomie/zelltypen-des-menschlichen-korpers
Exkurs, Ende
Ethische Fragen
beschreiben Anwendungsmöglichkeiten von Gen- oder Reproduktions-technik (z. B. Präimplantationsdiagnostik, Insulinherstellung, transgene Pflanzen).
Seit Jahrzehnten werkelt der Mensch im Genom von verschiedenen Lebewesen herum. Neben der technischen Seite gibt es auch eine ethische.
https://lehrerfortbildung-bw.de/u_matnatech/bio/gym/bp2004/fb3/4_klasse9_10/12_pnd/
https://www.br.de/telekolleg/faecher/biologie/biologie-10-gentechnik120.html
Klassenarbeit
Am Ende der UE ist von dir ein Lernplakat entstanden. Dieses Lernplakat enthält alles, was du in dieser UE gelernt hast. Auf dem Lernplakat findet man alle Begriffe und die Zusammenhänge. Du darfst eigene Skizzen erstellen, Diagramme ausschneiden und aufkleben, bunte Pfeile zeichnen, Erklärungen einfügen und vieles mehr. Es soll ein buntes lebendiges Plakat entstehen, das der ZuschauerIn Spaß macht.
Hinweis zum Erstellen: starten kann man mit einem DIN A3 Blatt. Ist die erste Hälfte der Unterrichtseinheit vorbei, kann man mit dem Plakat beginnen. Erst wenn man den Überblick gewonnen hat, lohnt es sich, das „richtige“ Plakat zu erstellen.