Biotechnologie Curriculum
Werbung
Biotechnologie Curriculum: Beispiele klassischer biotechnologischer Verfahren in der Lebensmittelherstellung mit Mikroorganismen Übersicht über eine Auswahl von Experimenten, Methoden, fachlichen und fachübergreifenden Lernzielen Experimente, Medien Methoden Kultivierung von SchülerMikroexperiment, organismen Gruppenarbeit Fermentation: Gärungen s.o. Enzym- Katalyse Cellulose/Stärke -Spaltung s.o. Ökobilanz, Internet, Video Gruppenarbeit Datenbankrecherche, Internet Gruppenarbeit fachliche Lernziele Arbeiten mit Mikroorganismen, Techniken mit deren Umgang fachübergreifende Lernziele Historische Bedeutung der Fermentation für die kulturelle Entwicklung FermentationsNachwachsende techniken, Aufbau Rohstoffe, und Funktion eines Alkohol als Droge Fermenters Durchführen und Wirtschaftliche Verfolgen einer Bedeutung, chemischen Ökologie – nachReaktion wachsende Rohmit Enzymen stoffe Erstellen einer Ökologische/ Ökobilanz, Suchen wirtschaftliche nach den Zusammenhänge notwendigen Informationen Umgang mit Anwendung der Datenbanken, Informationsgezieltes Suchen im technologie, www Sicherheitsaspekte beim Umgang mit Mikroorganismen Summe Unterrichtsstunden 6 5 6 6 5 28 Biotechnologie Beispiele der Enzymanalytik Übersicht über die Experimente, Methoden, fachliche und fachübergreifende Lernziele Experimente, Medien Methoden Fachliche Lernziele Aufnahme einer Enzymkinetik, Nachweis der Substratspezifität, Glucoseanalytik Schülerexperiment Fließgleichgewicht, Michaelis/Menten Kinetik, Schlüssel/Schloss Prinzip Prinzip einer photometrischen Messung (instrumentelle Analytik) Prinzip der automatisierten Glucosemessung mit einem digitalen Gerät Prinzip eines Glucoseschnelltests Nachweis von H2O2 Entstehung im Stoffwechsel, Modell der Endatmung Immunsystem, Spezifität von immunologischen Verfahren Enzymelektrode Schülerexperiment Teststreifen Schülerexperiment Enzymatischer Nachweis von H2O2 Schülerexperiment Doppeldiffusionstest, ELISA Schülerexperiment Fachübergreifen de Lernziele Wirtschaftliche Bedeutung der medizinischen Diagnostik bei der Gesundheitsvorsorge am Beispiel der Diabetes Unterrichtsstunden 6 Automation 3 Problematik der 4 Selbstdiagnostik Medizinische 4 Aspekte: Rolle der Antioxidatien wie Vitamin C Aids, medizinische Diagnostik, Impfschutz 12 Summe 29 Biotechnologie Beispiele für Anwendungen der Gentechnik Übersicht über die Experimente, Methoden, fachliche und fachübergreifende Lernziele Experimente, Medien Methoden Fachliche Lernziele Linearisieren von pBR322 Schülerexperiment, Gruppenarbeit Funktion und Struktur von Plasmiden, Restriktionsenzyme als molekulare Scheren Elektrophorese s.o. Ligation s.o. Transformation s.o. Trennung und Visualisierung von Nukleinsäuren Integration von DNA in ein Genom, Funktion des Enzyms DNA Ligase in verschiedenen Organismen Änderung der Erbinformation von Organismen, Selektion, Reportergen, Anwendungen von Klonierungen, Genregulation Plasmidisolierung und Restriktionsanalyse Polymerase Kettenreaktion (PCR) s.o. Lehrerexperiment, Schülerexp. Identifizierung von Genen Anwendung der Informatik Die Synthese von DNA, Analytik: „Fingerprint“ Fachübergreifende Lernziele Gezieltes Verändern der Erbinformation (DNA) von Organismen: Ethische Fragen, Was ist möglich, was darf der Mensch? Diagnostik Unterrichtsstunden 4 Viren, virale Infektionen 2 4 Das Human 8 Genom Projekt: Der gläserne Mensch, Gentherapie, Anwendungen in der Pharma (z.B. Insulin) und Medizin 3 Automatisierung von Prozessen, Diagnostik: Disposition für genetische Defekte, medizinische Diagnostik 8 Biotechnologie Datenbankrecherchen, Internet Visualisieren von komplexen Molekülstrukturen mit dem PC Arbeiten mit dem Computer und entsprechender Software Suchen (Query) von Genen in den entsprechenden Datenbanken im www, Finden von Sequenzhomologien (Blast), Entdecken von konservierten Sequenzen in Genen verschiedener Organismen etc. Arbeiten mit dem Nutzung von Computer und Internetdiensten des entsprechender NCBI, Ermittlung Software der Sekundärstruktur einer RNA, Arbeiten mit Rasmol und anderen Programmen zur Darstellung komplexer Molekülstrukturen DNA/RNA/Protein Stellenwert der Bioinformatik in der Biotechnologie 4 Anwendung der Informatik Molecular Modelling: Anwendung der Informatik 6 Summe 39 Bemerkung: Die für die einzelnen Beispiele benötigten Unterrichtstunden zur Erfüllung der naturwissenschaftlichen Lernziele sind sehr knapp bemessen. Geht man pro Kurshalbjahr im Grundkurs von einer durchschnittlichen für den Unterricht wirksamen Stundenzahl von 40 bis 50 Stunden (abzüglich Stundenausfall, Vorbereitung Durchführung bzw. Besprechung von Klausuren) aus, so werden allein für die Behandlung der Gentechnik fast ein Kurshalbjahr benötigt. Integriert man die fachübergreifenden Lernziele in den Unterricht, so sind die 3. Halbjahre 12/I bis 13/I sehr voll.
