aa - Schulentwicklung NRW

Leistungskurs – Q 2:
Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die
Fachkonferenz der Beispielschule verbindlich vereinbart. In allen anderen Bereichen sind
Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der
Unterrichtsvorhaben möglich. Darüber hinaus enthält dieser schulinterne Lehrplan in den
Kapiteln 2.2 bis 2.4 übergreifende sowie z.T. auch jahrgangsbezogene Absprachen zur
fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit, zur Leistungsbewertung und zur Leistungsrückmeldung. Je nach internem Steuerungsbedarf können solche Absprachen auch
vorhabenbezogen vorgenommen werden.
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)

Unterrichtsvorhaben I: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?

Unterrichtsvorhaben II: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie steuern Gene die Ausprägung von Merkmalen und welche Einflüsse haben
Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?

Unterrichtsvorhaben III: Gentechnologie heute – Welche Chancen und
welche Risiken bestehen?
Inhaltliche Schwerpunkte:






Meiose und Rekombination
Analyse von Familienstammbäumen
Proteinbiosynthese
Genregulation
Gentechnologie
Bioethik
Basiskonzepte:
System
Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Stammzelle,
Rekombination, Synthetischer Organismus
Struktur und Funktion
Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor,
RNA-Interferenz, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNAChip
Entwicklung
Transgener Organismus, Synthetischer Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
Zeitbedarf: ca. 75 Std. à 45 Minuten
2.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben für die Qualifikationsphase 1
Leistungskurs
Unterrichtsvorhaben I
Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?
Inhaltsfeld 3: Genetik
Inhaltliche Schwerpunkte:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Meiose und Rekombination
Die Schülerinnen und Schüler können…

Analyse von Familienstammbäumen

Bioethik
 UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und
durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der
Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und
aufzeigen.
Zeitbedarf: ca. 25 Std. à 45 Minuten
 E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf
Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und
Ergebnisse verallgemeinern.
 K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen.
 B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.
 B4 begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen Fragestellungen bewerten.
2
Mögliche didaktische Leitfra- Konkretisierte Kompetenzerwar- Empfohlene Lehrmittel / Materia- Didaktisch-methodische
Angen
tungen des Kernlehrplans
lien / Methoden
merkungen und Empfehlungen
Sequenzierung inhaltlicher Aspekte
Darstellung der verbindlichen
Absprachen der Fachkonferenz
Die Schülerinnen und Schüler
Einstieg über genetisch bedingte
Krankheiten
Auf die im Folgenden genannten Internetquellen wurde letztmalig am
03.09.2015 zugegriffen.
Reaktivierung des SI-Wissens
Individualentwicklung von der
Zygote bis zum Erwachsenen Ontogenie
Poster „menschlicher Entwicklungs- SI-Wissen wird reaktiviert.
zyklus“
Advance Organizer
https://www.bpb.de/lernen/grafstat/1
48853/advance-organizer
Die Bundeszentrale für politische
Bildung bietet didaktische Hinweise zum Einsatz der Methode
an.
Karyogramm
Analyse eines Karyogramms zur
Veranschaulichung von HaploiFilm: Chromosomen des Menschen die und Diploidie und zur Be(FWU), Sequenz: Das Karyogramm stimmung des Geschlechts.
des Menschen
http://nrw.datenbankbildungsmedien.net/record?src=offline&id=DO4602778&pid=mho8r4dqh2ll4d067vj
or2g982
Wie werden die Keimzellen ge- erläutern die Grundprinzipien der
bildet und welche Unterschiede inter- und intrachromosomalen Regibt es bei Mann und Frau?
kombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen)
bei Meiose und Befruchtung (UF4).
 Meiose
 Spermatogenese/ Oogenese
Modell: Pfeifenreiniger, Knetgummi Zentrale Aspekte der Meiose
oder andere Materialien
werden selbstständig wiederholt
und geübt.
Stop-Motion-Film zur Meiose
[Verweise auf Materialdatenbank]
3
Wie entsteht genetische Vielfalt?
Film: Reifeteilung-Meiose (FWU)
 Inter- und intrachromosomale
Rekombination
http://nrw.datenbankbildungsmedien.net/rec?src=online&rtmpl=edmo
ndlogin&id=XFWU5501643&standort=PB
Welcher Zusammenhang besteht
zwischen
Vererbungsmustern
und genetisch bedingten Krankheiten und welche Folgen ergeben sich daraus für die folgenden
Generationen?
Checkliste zum methodischen Vor- Verbindlicher Beschluss der
gehen bei einer Stammbaumanalyse Fachkonferenz:
Die Auswertung von humangenetischen
Stammbäumen
Selbstlernplattform von Mallig:
http://www.mallig.eduvinet.de/default wird im Unterricht an mehreren Beispielen geübt.
.htm#kurs
formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zum Vererbungsmodus genetisch bedingter
Merkmale (X-chromosomal, autosomal,
Zwei-Faktoren-Anayse,
Kopplung, Crossing-over und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage
 Erbgänge/Vererbungsmodi
o Ein-Faktoren-Analyse (au- der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4).
tosomal-dominant/rezessiv,
X-chromosomal-dominant/
rezessiv)
o Zwei-Faktoren-Analyse
(Stammbaum
mit/ohne
Kopplung, Stammbaum mit
Crossing-over, multifaktori- recherchieren Informationen zu
humangenetischen Fragestellunelle Vererbung)
gen (u. a. genetisch bedingten
 Genetisch bedingte Krankhei- Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässigkeit der Inten, z.B.
formationen ein und fassen die
o Cystische Fibrose
o Muskeldystrophie Duchen- Ergebnisse strukturiert zusammen
(K2, K1, K3, K4)
ne
o Chorea Huntington
4
Film: Chromosomen des Menschen
(FWU)
http://nrw.datenbankbildungsmedien.net/record?src=offline&id=DO4602778&pid=mho8r4dqh2ll4d067vj
or2g982
Theoretisch mögliche Rekombinationen werden ermittelt.
Prognosen zur Wahrscheinlichkeit des Auftretens genetisch bedingter Krankheiten werden aufgestellt und als Entscheidungshilfe für einen möglichen Kinderwunsch genutzt.
Die Erarbeitung der Begriffe Homozygotie und Heterozygotie ist
EIBE (European Initiative for Bio- sinnvoll. Sie können bei der Ertechnology Education: Probleme in arbeitung der Mukoviszidose erder Humangenetik  Arbeitsblätter neut aufgegriffen werden.
und methodische Anleitung
http://archiv.ipn.unikiel.de/eibe/UNIT04DE.PDF
Welche therapeutischen Ansätze recherchieren Unterschiede zwiergeben sich aus der Stammzel- schen embryonalen und adulten
lenforschung?
Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter
Darstellungsformen (K2, K3).
 Gentherapie
 Zelltherapie
stellen
naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum
therapeutischen
Einsatz
von
Stammzellen dar und bewerten Interessen sowie Folgen ethisch (B3,
B4).
Recherche zu embryonalen und
adulten Stammzellen und damit verbundenen therapeutischen Ansätzen
in unterschiedlichen, von der Lehrkraft ausgewählten Quellen
An dieser Stelle kann auf das
korrekte Belegen von Text- und
Bildquellen eingegangen werden,
auch im Hinblick auf die Facharbeit.
Checkliste: Welche Quelle ist neutral Objektive und subjektive, ggf.
und welche nicht?
manipulierende Quellen werden
kriteriengeleitet reflektiert.
Mögliche Checkliste zur Bewertung von Internetquellen für
Schülerinnen und Schüler:
http://guentherneumann.de/Hand
reichungen/Recherche_2.pdf
Checkliste: richtiges Zitieren aus In- Zitiermerkblatt der Universität
ternetquellen und Fachliteratur
Bielefeld
http://www.unibielefeld.de/erziehungswissenschaft/a
pp/dokumente/ZitiermerkblattSta
nd10.pdf
Am Beispiel des Themas „Dürfen
Embryonen als ForschungsmateArbeitsblatt zu einer Dilemma- rial verwendet werden, um
methode zur ethischen Urteilsbil- Krankheiten zu heilen?“ kann die
dung
Methode
einer
DilemmaDiskussion durchgeführt und als
Methode reflektiert werden.
https://www.google.de/search?q=
dilemma+methode+im+unterricht&ie=
utf-8&oe=utf8&gws_rd=cr&ei=kBqRVYDBM4
T4Up6PgugC
Dilemmamethode
5
Schrittweise Erarbeitung und Hilfen Stufenmodell ethischer Urteilszur eigenen Urteilsbildung auf ethi- bildung nach Tödt
scher Grundlage
http://www.biosicherheit.de/pdf/s
chule/kopiervorl_ethik.pdf
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsvorhabens
 Begriffliche Netzwerke
 Stop-Motion-Film zur Fehleranalyse
 Pfeifenreiniger- oder Knetgummi-Modelle
Leistungsbewertung:
 angekündigte schriftliche Übungen zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse in Form von einfachen Multiple-Choice-Tests und
Feedback-Bögen
 Ggf. Klausur
 Ggf. Facharbeit
 Stop-Motion-Film nach vorgegebenen Kriterien
6
Unterrichtsvorhaben II
Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese – Wie steuern Gene die Ausprägung von Merkmalen und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?
Inhaltsfeld 3: Genetik
Inhaltliche Schwerpunkte:
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Proteinbiosynthese
Die Schülerinnen und Schüler können…

Genregulation
 E1 selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme
identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen
präzisieren.
Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten
 E3 mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten.
 E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern
 E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mit Hilfe von theoretischen
Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen.
 E7 naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderungen
im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.
7
Mögliche didaktische Leit- Konkretisierte Kompetenzerwar- Empfohlene Lehrmittel / Materia- Didaktisch-methodische Anmerfragen
tungen des Kernlehrplans
lien / Methoden
kungen und Empfehlungen
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Darstellung der verbindlichen
Absprachen der Fachkonferenz
Die Schülerinnen und Schüler
Wie veränderte sich der Gen- reflektieren und erläutern den Darstellung wichtiger Stationen zum
begriff im Laufe der Zeit?
Wandel des Genbegriffs (E7).
Genbegriff im Sinne eines Zeitstrahls
https://typo3-ab-info.unihohen Historie und Wandel des
heim.de/uploads/media/zus_preiss_
Genbegriffs
genetik_01.pdf
Kurzer Abriss zum Wandel des
Genbegriffs. Hier sollen nicht alle
zugrunde liegenden Experimente
erläutert werden.
Wie beeinflussen Gene Reak- erklären die Auswirkungen vertionsschritte und welche Fol- schiedener Gen-, Chromosom- und
gen ergeben sich daraus?
Genommutationen auf den Phänotyp (u. a. unter Berücksichtigung
von Genwirkketten) (UF1, UF4).
 Genwirkkette
Am Beispiel der Mukoviszidose
können krankhafte Merkmalsausprägungen veranschaulicht werden.
Die Unterschiede zwischen Homound Heterozygotie können wiederholt werden.
 Ein-Gen-Ein-PolypeptidHypothese
Informationen zur Mukoviszidose:
http://muko.info/
Film : Chromosomen des Menschen
(FWU), Sequenz zur Mukoviszidose
http://nrw.datenbankbildungsmedien.net/record?src=offline&id=DO4602778&pid=mho8r4dqh2ll4d067vj
or2g982
Arbeitsteilige Gruppenarbeit und
Präsentation zu weiteren Beispielen,
die über verschiedene Genwirkketten gesteuert werden
8
Genwirkketten können an den Beispielen Albinismus, Kretinismus
(Hypothyreose), Alkaptonurie und
Phenylketonurie dargestellt werden.
[Verweis auf Materialdatenbank]
Wie steuern Gene die Ausprägung von Merkmalen?
 Proteinbiosynthese
o Transkription
o Bedeutung der Transkriptionsfaktoren
o Translation (auch genetischer Code)
 Vergleich der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
Concept Map zur DNA
vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
(UF1, UF3).
erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren
mit dessen Hilfe Mutationstypen
(UF1, UF2).
Der Aufbau und die Funktion der
DNA (Einführungsphase, Inhaltsfeld
1: Biologie der Zelle) werden kurz
Schematische Darstellungen der an wiederholt.
der Proteinbiosynthese beteiligten
Organellen und Moleküle in einer Hinweis: Transkriptionsfaktoren
Zelle unter Berücksichtigung des können auch später im ZusammenVergleichs der Proteinbiosynthese hang mit der Genregulation bei Eubei Pro- und Eukaryoten
karyoten thematisiert werden.
Darstellung des Vergleichs in Tabellenform
AB Checkliste: wissenschaftlicher
Schreibstil
https://www.hf.unikoeln.de/data/eso24/File/Reader%2
0zum%20wissenschaftlichen%20Arb
eiten.pdf
An dieser Stelle kann das „Wissenschaftliche Schreiben“ für eine
Facharbeit geübt werden.
EIBE: Mikroorganismen und Moleküle  Materialien und methodische
Anleitungen:
http://archiv.ipn.unikiel.de/eibe/UNIT01DE.PDF
Film: Grundlagen der Genetik (FWU)
http://nrw.datenbankbildungsmedien.net/rec?src=offline&
rtmpl=edmondlogin&id=PB4602322&standort=PB
Die animierten Vorgänge der Proteinbiosynthese können von den
Schüler/innen bei stumm geschaltetem Ton erläutert werden.
9
Wie wurde der genetische erläutern wissenschaftliche ExpeCode entschlüsselt?
rimente zur Aufklärung der Proteinbiosynthese, generieren Hypothesen auf der Grundlage der Ver Genetischer Code
suchspläne und interpretieren die
o Erforschung (wissen- Versuchsergebnisse (E3, E4, E5).
schaftliche Experimenbenennen Fragestellungen und
te zur Aufklärung)
stellen Hypothesen zur Entschlüsselung des genetischen Codes auf
o Eigenschaften
und erläutern klassische Experimente zur Entwicklung der CodeSonne (E1, E3, E4)
Historische Experimente zur Ent- Anhand des Nirenberg-Versuchs
schlüsselung
des
genetischen kann der Weg der naturwissenCodes:
schaftlichen Erkenntnisgewinnung
mit Hilfe von Leitfragen nachvollzoPoly-U-Modellexperiment
von gen werden, z.B.:
NIRENBERG und MATTHAEI (1961) –
Triplettbindungstest zur Zuordnung  Benennen der zugrunde lieeines Basentripletts zu einer Aminogenden Forschungsfragen von
säure (UUU – Phenylalanin)
Nirenberg und Matthaei
http://www.ngfn.de/index.php/von_d
 Entwickeln der entsprechenden
er_erbinformation_zum_protein.html
Hypothesen
 Überprüfen der Hypothesen
Co-Polymere (KHORANA)
 Ermittlung der Codierungen mit
Hilfe des genetischen Codes
erläutern Eigenschaften des gene- Anwendung der Code-Sonne und  Zusammenfassen der Ergebtischen Codes und charakterisieren Ermittlung der Eigenschaften des
nisse
mit dessen Hilfe Mutationstypen genetischen Codes in Gruppenarbeit
(UF1, UF2).
begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u. a.
E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung.
(E6, E3)
Wie wirken sich Veränderun- erläutern Eigenschaften des gene- Beispiel „Mondscheinkinder“
gen im genetischen Code tischen Codes und charakterisieren
aus?
mit dessen Hilfe Mutationstypen Material: DNA-Sequenzen, Code(UF1, UF2).
Sonne
 Mutagene
erklären die Auswirkungen ver Onkogene
 Auswirkungen und Repa- schiedener Gen-, Chromosom- und
Genommutationen auf den Phänoratur von Mutationen
typ (u. a. unter Berücksichtigung
 Genwirkketten
von Genwirkketten) (UF1, UF4).
10
DNA-Sequenzen zu bereits bekannten genetisch bedingten Krankheiten werden im Hinblick auf zugrunde liegende Mutationen und deren
Auswirkungen auf den Stoffwechsel
analysiert.
erklären mithilfe eines Modells die
Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und beurteilen die Folgen
von Mutationen in diesen Genen
(E6, UF1, UF3, UF4).
Wie wird die Bildung der Pro- erläutern und entwickeln Modellteine bei Prokaryoten regu- vorstellungen auf der Grundlage
liert?
von Experimenten zur Aufklärung
der Genregulation bei Prokaryoten
(E2, E5, E6).
 Lac-Operon

Tryp-Operon
http://www.wissenschaftschulen.de/alias/material/impfengegen-krebs-ist-krebsansteckend/1051409
Die Initiative „Wissenschaft in die
Schulen!“ bietet eine vollständige
Unterrichtsreihe zum Thema Krebs
(u. a. p53 und ras) für die Mittelund Oberstufe an.
Kritische Reflexion des eigenen Verhaltens im Hinblick auf vermeidbare
Mutagene
Informationsmaterial zu DNAReparaturmechanismen und zum
Selbstschutz der Zelle
Checkliste für die Auswertung von Rückgriff auf den Weg der naturwisDiagrammen
senschaftlichen Erkenntnisgewinnung über die Forschungsfrage,
Kurvendiagramme zum Bakterien- Hypothesenbildung und Ergebnisse
wachstum auf Glucose und Lactose
und Funktionsmodell zur Genregula- Methodenreflexion zu Diagrammtion durch Substratinduktion
formen
Kurvendiagramm zum Bakterienwachstum auf Tryptophan zur Genregulation durch Endproduktrepression
begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u. a.
E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6,
E3).
Darstellen der Vorgänge im Rollenspiel mit Hilfe eines beweglichen Ta- Spektrum der Wissenschaft befelmodells
schreibt die Bedeutung der Bakte[Verweis auf Materialdatenbank]
rien als Modellorganismen und bezieht sich auf die kurze GeneratiBakterien als Modellorganismen
onszeit, problemloses Initiieren von
Mutationen, Integration von neuen
Genen und direkte phänotypische
Ausprägung der Veränderung.
http://www.spektrum.de/lexikon/biol
ogie/modellorganismen/43448
11
Wie wird die Bildung der Pro- erläutern die Bedeutung der Tran- Rückgriff auf Fehlregulationen, z. B.
teine bei Eukaryoten reguliert? skriptionsfaktoren für die Regulati- p53 und ras.
on von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4).
Youtube, Stichwort: RNA-Interferenz
 Transkriptionsfaktoren

Modelle
erklären mit Hilfe von Modellen
genregulatorische Vorgänge bei
Eukaryoten (E6).
Hinweis: Silencer- und EnhancerPrinzip über Transkriptionsfaktoren
sollten hier beschrieben werden
können. Die Benennung der Transkriptionsfaktoren ist nicht erforderlich.
http://www.charite.de/charite/presse/
pressemitteilungen/artikel/detail/neuer_steuerungsm
echanismus_der_proteinbiosynthese_entdec
kt/
Ggf. können auf die Forschungsergebnisse der Charité Berlin zu einem neuen Regulationsmechanismus im Ribosom verwiesen werden,
der durch die Änderung der Ribosomenarchitektur ausgelöst wird
und die Schnelligkeit und Präzision
der Proteinproduktion in eukaryotischen Zellen beeinflusst.
Wie wirkt sich die Umwelt auf erläutern epigenetische Modelle
die Aktivierung von Genen zur Regelung des Zellstoffwechsels
aus?
und leiten Konsequenzen für den
Organismus ab (E6).
 Epigenetik
http://www.maxwissen.de/public/downloads/Unterrichts
verlauf_BioMax_23
Das Max-Planck-Institut bietet zum
Epigenom zwei Unterrichtsstunden
mit Verlaufsplan an.
 Interaktion zwischen Epigenetik und Umwelt
Material zur Acetylierung und Methylierung der DNA als Beispiele für
epigenetische
Regulationsmechanismen
Beispielorganismen wie Biene (Königin, Arbeiterin) und Mäuse
12
Artikel zur Epigenetik vom MaxPlanck-Institut:
http://www.maxwissen.de/public/downloads/maxheft55
40
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Vorwissens- und Verknüpfungstest
 Kriteriengeleitetes Rollenspiel zur Überprüfung der Kenntnisse zur Substratinduktion und Endproduktrepression
Leistungsbewertung:
 Ggf. Klausur
 Ggf. Facharbeit (siehe: Leitfaden zur Themenvergabe und Bewertungskriterien für Facharbeiten im Fach Biologie).
 Multiple-Choice –Test
 verschiedene Präsentationsmöglichkeiten (z. B. Stehgreif-Referat, Kurzvorträge, Powerpoint-Präsentation, Prezi etc.), Rollenspiel
13
Unterrichtsvorhaben III
Thema/ Kontext: Gentechnologie heute – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?
Inhaltsfeld 3: Genetik
Inhaltliche Schwerpunkte:


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können…
Gentechnologie

K1 bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegungen und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwenden.

E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und –aufbauten mit
Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachlicher
Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle,
Fehleranalyse) durchführen.
Bioethik
Zeitbedarf: ca. 20 Std. à 45 Minuten

Mögliche didaktische Leitfragen
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Sequenzierung inhaltlicher
Aspekte
Die Schülerinnen und Schüler
Wie werden DNA-Sequenzen
amplifiziert und geordnet?
erläutern molekulargenetische
Verfahren (u. a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete
(E4, E2, UF1).
 PCR
 Sequenzierung nach Sanger
 Gelelektrophorese
B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund
kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher
Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.
Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden
Darstellung der verbindlichen
Absprachen der Fachkonferenz
Kurze Flash-Animation zur PCR, die
nach Bearbeitung des Themas von
Schülern vertont werden kann.
http://www.maxanim.com/genetics/P
CR/PCR.htm
Tabellarischer Vergleich der PCR
mit der DNA-Replikation
14
Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen
Einstieg z. B. über einen Kriminalfall
Die Powerpoint-Präsentation zur
PCR und Gelelektrophorese des
deutschen Hygienemuseums aus
Dresden ist zu empfehlen.
Arbeitsblatt: Kettenabbruch-Methode
nach Sanger
Lehrervortrag: Von der Kettenabbruch-Methode zur HochdurchsatzSequenzierung
http://www.ngfn.de/index.php/die_en
tschl__sselung_des_gesamten_mes
chlichen_genoms.html
Wie kann die DNA typisiert
werden?
 Genetischer Fingerabdruck
Advance Organizer
Informationstexte zum genetischen
Fingerabdruck
z.B. Youtube, Stichworte: genetischer Fingerabdruck - Mörder
EIBE: DNA-Profilanalyse
http://archiv.ipn.unikiel.de/eibe/UNIT02DE.PDF
Wie können Gene identifiziert geben die Bedeutung von DNAund ihre Aktivität gemessen Chips
und
Hochdurchsatzwerden?
Sequenzierung an und bewerten
Chancen und Risiken (B1, B3).
 DNA – Chips (engl. DNAMicroarray)
Rückgriff auf den Lehrervortrag zur
Hochdurchsatzsequenzierung
Durchführung einer Dilemmamethode (nach Tödt) an einem ausgewählten Beispiel (Chancen und Risiken
von DNA-Chips, Chancen und Risiken von transgenen Lebewesen)
http://www.schuleDer Landesbildungsserver Badenbw.de/unterricht/faecher/biologie/mat Württemberg bietet hierzu Arbeitserial/zelle/dna1/
material und Lösungen an.
15
Wie kann das Erbgut gezielt beschreiben molekulargenetische Lernumgebung: GloFish
verändert werden?
Werkzeuge und erläutern deren
Bedeutung für gentechnische c-map: Erstellen von c-maps aus
Grundoperationen (UF1).
Begriffslisten (s. GloFish)
 Gentechnik
[Verweis auf Materialdatenbank]
Wie werden gentechnisch veränderte Organismen hergestellt
und welche Bedeutung haben
sie für den Menschen?
stellen mithilfe geeigneter Medien Lernumgebung: GloFish oder andere
die Herstellung transgener Lebe- GVO
wesen dar und diskutieren ihre
Verwendung (K1, B3).
Medien nach Ermessen der Schüler
 Herstellung
und
Einsatz beschreiben aktuelle Entwicklun- Darstellen der Techniken und angen in der Biotechnologie bis hin schließende Pro- und Contratransgener Lebewesen
zum Aufbau von synthetischen Diskussion
Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4).
Kriteriengeleitete Pro- und ContraDiskussion
Methodische Hinweise gibt die Bundeszentrale für politische Bildung.
http://www.bpb.de/lernen/formate/m
ethoden/46892/pro-contra-debatte
Diagnose von Schülerkonzepten:
 Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
 Concept Map oder begriffliche Netzwerke
 Advance Organizer
 Pro-/Contra-Diskussion

Leistungsbewertung:
 Ggf. Klausur
 Ggf. Facharbeit
 verschiedene Präsentationsmöglichkeiten (z. B. Stehgreif-Referat, Kurzvorträge, Powerpoint-Präsentation, Prezi etc.)
16