Genetik begreifbar machen

9 I 2015
Genetik begreifbar machen
Biologie
5 B I S 10
Dieses Heft wurde von PETRA HOPPE und KATRIN KONNEMANN moderiert.
Aminosäure-Bindungsstelle
3´
z
5´
01
EDITORIAL
04
ZUM THEMA
06
PRAXISBEITRÄGE
40
FORTBILDUNG
Wie die Umwelt die Gene beeinflusst
| WOLFGANG RUPPERT
44
TIPPS UND IDEEN
46
VON KOLLEGEN FÜR KOLLEGEN
48
IMPRESSUM
Das Materialpaket zum Themenheft
M
Anticodon
Station 1: Transkription
3b
Die tRNA ist ein Ribonukleinsäurestrang aus 73-95 Nu- aufgenommen
oder über Stoffwechselwege aufgebaut
cleotiden, der durch Faltung und Schleifen eine Klee- worden
sind. Jede tRNA besitzt genau eine Bindungsblattstruktur bildet – dabei entstehen teilweise auch stelle für
eine Aminosäure. Das Beladen der tRNA wird
doppelsträngige Abschnitte. Dabei sind zwei Abschnit- durch ein
Enzym übernommen, das entsprechend des
te der tRNA besonders wichtig: die Bindungsstelle für Basentripletts
des Anticodons der tRNA die richtige
eine Aminosäure und das Anticodon: eine Sequenz aus Aminosäure
an die Bindungsstelle knüpft (siehe auch
drei Basen – auch Basentriplett genannt -, die komple- „Genetischer
Code“). So wird gewährleistet, dass jementär zu einem Basentriplett der mRNA ist. Das An- de tRNA
die seinem Anticodon entsprechende Aminoticodon und die Aminosäurebindungsstelle liegen ei- säure trägt.
Allerdings codieren mehrere Basentripletts
nander gegenüber.
für eine Aminosäure, daher existieren auch mehrere
Im Zellplasma befinden sich 20 verschiedene Amino- tRNA-Moleküle
(mit unterschiedlichen Anticodons) für
säuren, die vom Organismus zum Teil über die Nahrung eine Aminosäure.
Bastelanleitung für das Daumenkino
1. Lest den Informationstext zur Transkription.
darstellen können.
der Transkription als Daumenkino
2. Entwickelt Bilder, die den Vorgang
Farbstifte
und Deutlichkeit eurer Bilder und benutzt
Legt Wert auf Vereinfachung, Anschaulichkeit
dabei darauf,
auf gleich große Papierstreifen. Achtet
3. Übertragt diese Bilder sorgfältig
dass ihr links Platz zum Heften lasst.
1
!
8 Karteikarten (DIN A4)
4. Lasst die einzelnen Streifen laminieren.
zusammen.
und heftet sie mit einer Musterbeutelklammer
5. Als letztes locht ihr eure Streifen
2
Fertig ist das Daumenkino !
Basensequenz
5´
3´
5´
Biologie
IM NATURWISSENSCHAF TLICHEN UNTERRICHT
für ein Stationenlernen zur
Raumstruktur
Aminosäure-Bindungsstelle
3´
1
7
S. 28-31
Zum Beitrag im Heft
 zum Beitrag im Heft, Seite 26 ff.
2
Anticodon
Anticodon
Fotos: Schiller
tRNA vermittelt zwischen mRNA und Aminosäuren.
BIOLOGIE I 8 I 2014
5 B I S 10
Hinweis: Die Arbeitsblätter (Lernjobs)
liegen im Downloadbereich (Zugang
nur als Abonnent) auch als editierbare
Word-Arbeitsblätter vor.
Proteinbiosynthese
Bilder, die das Erstellen des Daumenkinos zeigen.
2. Schneidet die Zwiebel in möglichst kleine
Stückchen (evtl. mit einem Pürierstab) und gebt sie
in die vorbereitete Spülmittel-Salz-Lösung.
Zum Beitrag im Heft S. 28-31
t-RNA
Aufgabe für die anderen Gruppen:
Erst danach (!) sollt ihr
versucht zu beschreiben, was ihr seht!
Schaut euch das Daumenkino an und
notieren.
lesen (Rückseite) und wichtige Stichpunkte
den Informationstext zur Transkription
Arbeitsblatt
Vorbereitung durch die erste Gruppe:
Bastelt ein Daumenkino.
Arbeitsblatt
Station 3: t-RNA
Aufgaben
1
2
Ein 16-seitiges Heft (DIN A4)
BIOLOGIE I 8 I 2014
zu Station 2: Genetischer Code
Codeknacker
Aufgabe für die anderen Gruppen:
Lest den Informationstext zur Translation. Danach stellt ihr mit den Knetmodellen
die Translation
nach. Notiert euch den Vorgang in Stichpunkten.
Drehe eine der Karten heraus.
Das Band wird in die erste Kerbe
oben links eingelegt.
Bastelanleitung für ein Knetmodell zur Translation
Überlege, welche Aminosäure
(untere Reihe) durch das Basentriplett codiert wird.
Nutze dazu die Codesonne.
1. Ihr sollt den Vorgang der Translation mit Hilfe von Knetmodellen nachstellen.
Dazu müsst ihr ein
Spannende
CodeWelt
Wer war der
Täter?
CAG
CCC
GAG
AUG UAG
GGG CUU
Lege die Schnur in die Kerbe der
richtigen Aminosäure. Gehe dann
zum zweiten Basentriplett in der
oberen Reihe und verfahre weiter
so, bis du alle Tripletts mit Aminosäuren verbunden hast.
Ribosom, einen m-RNA-Strang und verschiedene t-RNA-Moleküle (alles
stark vereinfacht!) mit angehängten Aminosäuren kneten.
2. Damit ihr die Modelle herstellen könnt, ist es sinnvoll, sich erstmal
mit dem Fachlichen zu beschäftigen: In dem Infotext wird die Translation erläutert und dabei die
Rolle von t-RNA und Ribosomen beschrieben. Den genauen Aufbau der t-RNA lernt ihr an einer
anderen Station kennen.
3. Wenn ihr den Überblick habt, knetet die Teile so, dass man den Vorgang
nachstellen kann.
Tipp: Verwendet Stecknadeln, um die gekneteten Teile miteinander zu
verbinden.
zum Beitrag im Heft, Seite 28 ff.
Schaue nun auf die Rückseite und
prüfe, ob deine Schnur den eingezeichneten Fadenverlauf abdeckt.
2
Genetik und Gentechnik
in der Verbrechensaufklärung
Leserichtung
5´
RNA-Polymerase
Ist dies der Fall, so hast du alles
richtig gemacht. Ist dies nicht der
Fall: Nicht so schlimm, beginne
| BIOLOGIE | 9 | 2015
Spielanleitung
3´ Neuem.
von
3´
3´
5´
5´
Mit einem Forschungsplan und Kompetenzraster handlungsorientiert
die moderne Verbrecheraufklärung der Polizei erarbeiten
cologener DNA-Strang
mRNA
RNA-Nucleotide
Transskription: m-RNA wird von
einer DNA-abhängigen RNA-Polymerase
1
3. Stellt das kleine Becherglas in ein Wasserbad.
Das geht so:
Füllt den Kochtopf etwa zu 1/3 mit warmem Wasser.
den Zwiebelstücken
Becherglas
kleineb
Lernjo
Stellt das
7: Wie mit
wird die
DNA auf
Wasserbad
Topf und erhitzt das Wasser im
in denKörper
s verteil
60°C. t?
15 Minuten lang auf
die Zellen des
Ein erwachse
der DNA und
das Austreten
beschleunigt
Die Hitze
ner Mensch
besteht etwa aus 1014
oder 100 Billionen oder
100 000
DNA abbauen.
000Enzyme
dass
000 000die
verhindert,
einzelnen
Zellen.
n. In jeder Zelle befindet
Erbgut des Menschen
ssich das komplette
. In jeder Sekunde sterben
etwa 50 Millionen Zellen
Diese müssen natürlich
durch neue Zellen ersetzt
ab.
kommen die Zellen hinzu,
werden. Bei ju
Menschen
die zu
u seinem Wachstum beitragen jungen
muss mit der komplette
. Jede neue Zelle
n Erbinform
ormation
ation
ausgestat
der genetische Code,
tet werden. Bedenkt
Bed
man, dass
würde man ihn
hn Buchstabe für Buchstab
1000die
im kleinen Becherglas
Telefonbü
Zwiebel-Probe
e
4. Stellt
aufschreib
aufs
cher füllen
en, etwa
würde, so ist das eine
unvorstellbare Leistung,
ständig
Wasserbad.
eiskaltes
in ein Körper
in unserem
Minuten
ein paar
die
abläuft.
äuft.
Dieser
genetische Code wird
Zellteilung vollständig
vor einer
kopiert,
t, so dass er damit
dann doppelt vorliegt.
ungefährmuss
gt. Diese Phase
Zwiebel-Probe
Diedauert
7 bis abgekühlt
8 Stunden.werden,
die Hitze nicht auch die DNA zerstört.
Forscht nach, wie die
Verdopplung (Replikat
ion) der DNA und die
verlaufen.
Mitose
5. Füllt die Zwiebelstücke (ohne Flüssigkeit) mit
Ihr könnt
Spatel...in einen Mörser. Zerreibt die
einem
o Informatio
zu einem groben
Pistill
mit dem
Zwiebelstücke
nen aus
euren
Biologiebüchern entnehme
o im Internet nachforsc
n;
Zwiebelmus.
hen;
o im Internet Filme über
die Replikatio
ation
n und die Mitose anschaue
Zellulose
aus
o Mitosesta
Zellwände
werden auch
Dadurch
dien die
n;
bei Fertigpräparaten
enaustreten.
von Zwiebelzellen mikroskop
trachten
kann aus den Zellen
die DNA
zerstört und
und zeichnen
isch beoder mit einer Mikroskop
kamera oder mit einem
Smartphone fotografie
e
rt.
6. Stellt einen Trichter mit Papierfilter in einen
Klärt auf ...
und gebt das Zwiebelmus in
Erlenmeyerkolben
in welchen Phasen der
den oFilter.
Lebenszyaus
klus
lusdem
einer Zelle verläuft;
o wie
wenig
die
ein
DNASpülmittelflüssigkeit
Ihr könnt
verdoppelt wird;
o wie
um das Abfiltern
die DNA hinzugeben,
Becherglas
kleinen
in die Transport
form
für
die
Mitose
e gebracht wird;
wie die Mitose
verstärken.
etwas zu
desoZellsaftes
abläuft,
bzw. welche Stadien man
unterscheiden kann.
Ihr
durch das Filtern
der DNA wird
eure
mit Ergebniss
Zellsaft
Derkönnt
e und
Erkenntnisse dokument
indem
ieren und präsentieren,
ihrfesten
Zwiebelbestandteilen getrennt.
...
von den
en
o die Mitose modellhaf
t mit Chromosomen aus
Pfeifenreinigern (Foto) darstellt, fotografie
iert
rt oder einen Stopp-Mo
Trickfilm darüber dreht;
tiono eine selbsterklärende
Powerpoint-Präsentation
o ein Zellteilungsspiel
anfertigt;
erfindet (z. B. ein Quiz)
o die Replikation und
/oder die Mitose szenisch
mit der Klasse darstellt;
o Plakate anfertigt;
o oder eigene Ideen
entwickelt
entwicke und realisiert.
Beispiel-Fotos aus einem
Stopp-Motion-Film:
© Friedrich Verlag GmbH
Aufgaben
Vorbereitung durch die erste Gruppe:
Knetet Modelle, die den Prozess veranschaulichen.
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 9 | 2015
mit Lernjobs zur Genetik und Gentechnik
Station 4: Translation
Die Spülmittellösung löst die Zellmembranen auf,
sodass die DNA aus den Zellkernen der
Zwiebelzellen austreten kann.
Eine hohe Salzkonzentration fördert das Ausfällen
von Enzymen und setzt die Löslichkeit von DNA
herab.
aufgebaut
BIOLOGIE I 8 I 2014
1
Foto: Schiller
Januar 16, 2015
1
BIOLOGIE I 8 I 2014
Biologie Materialheft
I M N AT U R W I S S E N S C H A F T L I C H E N U N T E R R I C H T
5 B I S 10
Materialheft
mit 38 Kopiervorlagen
 zu den Unterrichtsbeiträgen
nur als Download:
© Friedrich Verlag GmbH, Seelze. Biologie 5–10, Heft 9, 2015
9
Whiteboard-Seiten
„Die DNA-Struktur“
Power-Point-Präsentationen
Genetik
begreifbar
machen
als motivierende Unterrichtseinstiege
und als fachlicher Input
zu den Beiträgen im Heft, Seite 6 ff., 10 ff. und 34 ff.
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21.01.15 14:20
mplette
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PRAXISBEITRÄGE
PRAXIS Klasse
M1
5–6
06 Die Domestikation der Haustiere | KARL-MARTIN RICKER
Differenzierung nach oben: In Klasse 5 Grundlagen legen
für Genetik und Evolution
PRAXIS Klasse
M2
7–8
10 Ich esse keine Gene | ANNE-MEIKE BÖKERS, KATRIN KONNEMANN
Gentechnisch veränder te Lebensmittel
PRAXIS Klasse
M3
9 – 10
14 Von Schülerfragen ausgehen | PETRA HOPPE
Verschiedene Möglichkeiten, um in das Thema Genetik einzusteigen
M4
18 Mitose mal anders | KATRIN KONNEMANN, KARL-MARTIN RICKER
Übungen zur Mitose selbst entwickeln lassen
22 DNA zum Essen gern haben | ASTRID WASMANN
DNA-Modelle mit Fruchtgummis und Zahnstochern bauen
M5
26 Mit Daumenkino, Puzzle und Knete | ANDREA OCKLITZ
Die Proteinbiosynthese mit einfachen Modellen im
e
Stationenlernen erarbeiten
e
e-
M6
28 Wer war der Täter? |
KARL-MARTIN RICKER
Planung einer Unterrichtseinheit zum genetischen Fingerabdruck
M7
32 Techniken in der Reproduktionsmedizin | PETRA HOPPE
M8
34 Diskussion erwünscht! | CHRISTINA HINRICHS, KATRIN KONNEMANN
Pro-Kontra-Argumentation zu gentechnisch veränder ten Lebensmitteln –
bilingual
Ektachrome
Klonen, IVF und PID im Gruppenpuzzle erarbeiten
M9
38 Bienen und Krebsforschung | KARL-MARTIN RICKER
Ektachrome
Ein anspruchsvolles Lernangebot zur Epigenetik
Die Materialeinheiten M1 – M9 zu den Beiträgen sind für
Abonnenten und Einzelkäufer im persönlichen Kundenzugang
unter www.biologie-5-10.de herunterladbar.
BIOLOGIE I 2 I 2013
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