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Bio 5-10 16 Arbeitsheft 1c

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16
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 BIS 10
Immunbiologie
verständlich machen
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INHALT
Hygiene im Alltag (Anja Groth)
Multiresistente Keime (Karl-Martin Ricker)
Einstiegsfolie3
Eine Sportverletzung mit bösen Folgen
27
Wie entwickeln sich multiresistente Keime?
29
31
Aufbau von Bakterien
4
Aufbau von Viren
5
Wie wirken Antibiotika auf Bakterien?
Die richtige Technik des Zähneputzens
6
Wie entstehen antibiotika-resistente Bakterien? 32
Wozu Händewaschen?
8
Wie breiten sich Resistenzen unter
Wie werden Wunden richtig versorgt?
11
den Bakterien aus?
33
Auf welchen Wegen werden resistente
Bakterien verbreitet?
34
Einen Gesundheitsratgeber gestalten
(Karl-Martin Ricker)
12
Wenn das Leben wieder beginnt
(Michael Hänsel)
13
Julia braucht dringend ein neues Herz!
Viren und Bakterien
14
Partnerpuzzle: Wie funktioniert unser
Viren und Bakterien im Vergleich
16
Immunsystem?36
Fieberkurve einer Grippe
Wie wehrt sich der Körper gegen Krankheitserreger?
35
Organ- und Gewebetransplantation:
Was ist zu beachten?
39
Immunabwehr methodisch (Petra Hoppe)
Countdown einer Organspende
41
Der Körper wehrt sich
19
Rollenkarten der Zellen für die Immunabwehr 20
Die Vermittlung von Organen durch
die Stiftung Europlant
44
Gefährliche Mücken (Karl-Martin Ricker)
Wie gefährlich sind Mückenstiche?
23
Endlich eine Heilungschance?
(Karl-Martin Ricker)
AIDS: Was habe ich damit zu tun?
45
Wie verläuft eine HIV-Infektion?
46
Bakterien:Krankmacher oder Helfer?
(Karl-Martin Ricker)
Von der HIV-Infektion zu AIDS
48
Der tägliche Kampf gegen Bakterien
Wie kann eine HIV-Infektion heute
24
behandelt werden?
50
Eine neue Behandlungsmethode durch
„Könnt ihr die Menschheit retten?“
(Michael Hänsel)
Gruppenspielplanbogen
2
moderne Gentherapie?
52
Rollenbeschreibungen und Aufgaben
53
Dauerhafter Schutz vor HI-Viren durch
25
Eingriff in die Keimbahn
55
Impressum: Redaktion: Nicole Tomczak, Druck: Zimmermann Druck + Verlag GmbH, Balve © Friedrich Verlag GmbH 2016
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Zum Beitrag im Heft S. 6-9
Arbeitsblatt
1
Name:
Datum:
Einstiegsfolie
Krankheit/
Entzündung
Symptome
Zahnfleischentzündung
Geschwollenes und
schmerzendes
Zahnfleisch
Bakterien aus der
Mundhöhle
H
Halsschmerzen,
Schluckbeschwerden, weiße
Beläge im Mund
Streptokokken,
Adenoviren
Y
Verstopfte Nase,
Schnupfen,
Druckgefühl
Streptokokken,
Staphylokokken
Influenza-Viren
G
Streptokokken,
Staphylokokken
I
E
Mandelentzündung
Entzündung der
Nasennebenhöhlen
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
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Mögliche Erreger
Eitrige Wunden
Rötung, Schwellung,
Eiterbildung
Grippe
Frösteln, hohes
Fieber,
Halsschmerzen,
Husten, Kopf- und
Gliederschmerzen
Influenza-Viren
N
Husten mit Schleim,
schmerzender
Brustkorb, Fieber
Streptokokken,
Staphylokokken,
Pneumokokken
E
Bronchitis
1
Thema:
3
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4
1
Name:
Datum:
Thema:
Aufbau von Bakterien
Bakterien gehören zu den sogenannten Mikroorganismen. Ein einzelnes
Bakterium ist so klein, dass man es mit bloßem Auge nicht erkennen kann.
1. Beschrifte mithilfe der Charakterisierung des kleinen Bakteriums die
Abbildung unten.
Hallo,
ich bin ein kleines, aber sehr selbstständiges Bakterium. Umgeben bin ich
von einer Schleimhülle, die mich beschützt, wenn ich von außen angegriffen
werde. Sie hilft mir auch beim Anheften, zum Beispiel an den Zahnschmelz.
Unter der Schleimhülle befindet sich meine Zellwand, sie hält mich in Form
und schützt mich zusätzlich. Weiter innen liegt an der Zellwand meine
Zellmembran.
Mit dieser kann ich kontrollieren, welche Stoffe ich aufnehme und abgebe.
Dann kommt mein Inneres: In meinem Zellplasma siehst du auf Anhieb einen
großen Faden und mehrere kleine Fäden. Das ist mein Erbgut. Den großen
Faden nennt man ringförmige DNA, die kleinen Fäden nennt man Plasmide.
Die kleinen Kugeln, die du im Plasma erkennen kannst, sind Ribosomen und
Reservestoffe, die mir bei meinem Stoffwechsel helfen. Bewegen kann ich
mich durch ein oder mehrere Geißeln.
Ich kann wichtige Aufgaben für den Menschen erfüllen und unterstütze zum
Beispiel die Verdauung. Es gibt aber auch schädliche Bakterien, die sich sehr
schnell im menschlichen Körper vermehren und giftige Stoffe abgeben
können.
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: designua – Fotolia.com
Zum Beitrag im Heft S. 6-9
Arbeitsblatt
2
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Arbeitsblatt
3
Name:
Datum:
Thema:
Aufbau von Viren
Viren sind viel kleiner als Bakterien, ihre Größe liegt im Nanometerbereich.
Auch sie können mit bloßem Auge nicht erkannt werden.
Zum Beitrag im Heft S. 6-9
1. Beschrifte mithilfe der Charakterisierung des Virus die Abbildung unten.
Hallo,
ich bin ein Virus.
Ich bin nur 20 bis 200 Nanometer, also 0,00002 bis 0,0002 mm, groß, kann
aber schwere Infektionen verursachen. Da ich keinen eigenen Stoffwechsel
habe und mich nicht selber vermehren kann, brauche ich eine Wirtszelle.
Da die Wirtszelle verschiedene Funktionen für mich übernehmen kann, bin ich
auch gar nicht so kompliziert aufgebaut.
Mein Äußeres besteht aus einer Hülle. Innen besitze ich mein Erbgut, das von
einer weiteren Hülle, dem Kapsid, umgeben sein kann. Des Weiteren finden
sich in meinem Inneren noch ein paar Proteine (Enzyme) und auf meiner Hülle
trage ich Antigene.
Mehr brauche ich nicht, ich befalle einfach andere Zellen, die mein Erbgut
ablesen und meinen Stoffwechsel und meine Vermehrung übernehmen
können.
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© designua – Fotolia.com
Ganz schön clever, oder?
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4a
Name:
Arbeitsblatt
Datum:
Thema:
Die richtige Technik des Zähneputzens
Material:
Wasser, Zahnpasta, Zahnbürste, Plastikbecher, Zahnfärbetabletten
Zum Beitrag im Heft S. 6-9
Durchführung:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
Putze deine Zähne zunächst so, wie du es immer machst.
Spüle dann deinen Mund mit Wasser aus. Nutze dazu den Plastikbecher.
Benutze nun eine Zahnfärbetablette.
Betrachte die Stellen, die an deinen Zähnen angefärbt sind.
Überlege, was du beim Zähneputzen anders machen musst, damit
deine Zähne noch gründlicher gereinigt werden.
Lies jetzt die „Anleitung zum richtigen Zähneputzen“.
Putze deine Zähne nun nach dieser Anleitung.
Nimm eine Kopie der Anleitung und eine Färbetablette mit nach Hause.
Probiere beim nächsten Zähneputzen wieder die richtige Technik aus und
färbe deine Zähne erneut mit der Färbetablette.
Betrachte das Ergebnis und berichte es in der nächsten Stunde deiner
Gruppe.
Anleitung zum richtigen Zähneputzen
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1
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: serdar çorbacı - 123rf.com
Experten raten, sich zweimal täglich die Zähne für ca. 5 Minuten zu putzen und
empfehlen die Fegetechnik. Dabei wird die Zahnbürste schräg am Zahnfleisch
angesetzt. Nun sollen die Zahnbeläge weggefegt werden. Diese Bewegung erfolgt
immer vom Zahnfleisch weg in Richtung Zahn. Nacheinander werden nun die
Kauflächen sowie die Außen- und Innenseiten der Zähne geputzt. Einmal täglich
sollte man zudem Zahnseide benutzen.
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2
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Name:
Arbeitsblatt
Wie wirkt Zahnpasta?
Zum Beitrag im Heft S. 6-9
4b
Datum:
Thema:
Zahnärzte empfehlen, zweimal am Tag die Zähne zu putzen. Überlegt Gründe
dafür und tragt sie in der Gruppe zusammen.
Material:
Reagenzgläser, Reagenzglasständer, Schale von abgekochten Eiern, Essig,
Zahnpasta
Durchführung:
1. Fülle zwei Reagenzgläser halbvoll mit Essig und stelle sie in den Reagenzglasständer
2. Putze nun ein Stück Eierschale mit Zahnpasta und Zahnbürste.
3. Gib das Stück Eierschale in den Essig in ein Reagenzglas.
4. Gib in ein zweites Reagenzglas ein Stück unbehandelte Eierschale.
5. Beobachte in beiden Reagenzgläsern, was passiert.
Beobachtung:
Fragestellung:
Vergleiche eine Eierschale mit Zähnen. Welche Unterschiede und
Gemeinsamkeiten gibt es?
Erkläre deine Beobachtung mithilfe des Informationstextes zum „Einfluss von
Säure auf unsere Zähne“.
Infotext
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© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: serdar çorbacı - 123rf.com
Der Einfluss von Säure auf unsere Zähne
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Die Eierschale enthält (viel) Calciumcarbonat. Die Essigsäure reagiert mit dem
Calciumcarbonat zu Kohlenstoffdioxid und Wasser werden frei. Die aufsteigenden
Kohlenstoffdioxidbläschen kann man im Reagenzglas beobachten.
Unsere Zähne enthalten auch (wenig) Calciumcarbonat (vorwiegend
Calciumphosphat). Dieses reagiert mit Säure und dabei entstehen Wasser und
Kohlenstoffdioxid.
Die Zahnpasta in unserem Versuch bildet durch die cremige Konsistenz eine
Schutzbarriere: Die Säure gelangt nicht an die Schale.
Beim Zähneputzen wird die Zahnpasta wieder ausgespült, der cremige Film wirkt
nicht lange schützend. Aber in der Zahnpasta sind sog. Fluoride enthalten. Diese
bewirken, dass Calciumphosphate, die gelöst wurden, schneller wieder in den
Zahnschmelz eingebunden werden. So tragen sie zum Schutz der Zähne bei.
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Name:
Arbeitsblatt
Wozu Händewaschen?
Zum Beitrag im Heft S. 6-9
5a
Datum:
Thema:
„Vor dem Essen Hände waschen ...“. Diesen Satz hast du sicher auch schon
gehört. Aber warum soll man eigentlich die Hände waschen?
Überlege zunächst und führe dann den Versuch durch.
Materialien:
Wasser
3-4 Reagenzgläser
Pipetten
Speiseöl in einem Becherglas
Spülmittel
Durchführung:
Fülle etwas Wasser in ein Reagenzglas.
Gib mit der Pipette ein paar Tropfen Speiseöl hinzu.
Beobachte, wie es sich verhält.
Verschließe die Öffnung des Reagenzglases mit einem Stopfen und schüttle das
Reagenzglas kräftig. Beobachte erneut, was passiert.
Lass das Reagenzglas zwei Minuten stehen.
Gib nun einige Tropfen Spülmittel hinzu und schüttle erneut.
Warte wieder zwei Minuten.
Fragestellung:
Wie verhält sich das Öl im Wasser vor und nach dem Schütteln?
Was passiert mit den Öltropfen, wenn ihr einen Tropfen Spülmittel hinzufügt?
8
1
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: neyro2008 – 123RF.com
Seife hat die gleiche Wirkung wie Spülmittel. Stelle eine Vermutung darüber an,
was mit Öl / Fett auf deinen Händen beim Händewaschen passiert.
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Überprüfe deine Vermutung mithilfe des folgenden Informationsblattes.
2
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Name:
Arbeitsblatt
Infoblatt: Die Wirkung von Seife
Zum Beitrag im Heft S. 6-9
5b
Datum:
wasserabweisend
wasserliebend
Tensidmolekül
Thema:
Die Seifenteilchen besitzen ein
wasserliebendes und ein
wasserabweisendes Ende. Die
Seifenteilchen richten sich mit den
wasserabweisenden Enden zum
Schmutzteilchen hin aus. Das
Schmutzteilchen wird dadurch
eingekapselt und beim Händewaschen
von der Haut abgelöst.
Die richtige Technik des Händewaschens (1)
Material:
Wasser,
wasserlösliche Farbe
Durchführung:
Fasse mit beiden Handflächen in wasserlösliche Farbe.
Verteile die Farbe so auf beiden Händen, dass die Hände an allen Stellen mit der
Farbe bedeckt sind.
Fragestellung:
2
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Zeichnung: neyro2008 – 123RF.com
Welche Handbewegungen waren besonders wichtig, um die Farbe an allen Stellen
der Hand zu verteilen?
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9
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Name:
Arbeitsblatt
Die richtige Technik des Händewaschens (2)
Zum Beitrag im Heft S. 6-9
5c
Datum:
Thema:
Material:
Wasser
Seife
wasserlöslicher Farbe
Durchführung:
Wasche deine gefärbten Hände zunächst so, wie du es immer machst.
Trockne deine Hände an Papiertüchern ab.
Betrachte genau die Stellen, die jetzt an deinen Händen noch gefärbt sind.
Wasche deine Hände nun nach der „Anleitung für ein hygienisches
Händewaschen“.
Trockne die Hände wieder an Papiertüchern ab.
Betrachte nun die Stellen, die an deinen Händen noch gefärbt sind.
Notiere deine Beobachtung.
Fragestellung:
Welche Handbewegungen sind besonders wichtig, damit alle Stellen der Hände
gründlich gereinigt werden?
Wasche deine Hände noch einmal nach der Anleitung.
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Zeichnung: neyro2008 – 123RF.com
Anleitung zum hygienischen Händewaschen
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Zum Beitrag im Heft S. 6-9
Arbeitsblatt
6
Name:
Datum:
Thema:
Wie werden Wunden richtig versorgt?
Material/Materialkiste:
Kompressen, Mullbinde, Desinfektionsmittel, antiseptische Salbe,
Papiertücher
Aufgabe:
Lies den Informationstext. Bringe dann die einzelnen Zeilen mit der Anleitung zur
Versorgung von Wunden in die richtige Reihenfolge, indem du sie von 1 bis 8
durchnummerierst. Wenn du es richtig gemacht hast, ergibt sich aus den
Buchstaben der letzten Spalte ein Lösungswort. Die notwendigen Materialien
kannst du dir in der Materialkiste anschauen.
Informationstext:
Tim ist beim Fußballspielen ausgerutscht und gestürzt. Dabei hat er sich am
rechten Unterarm eine blutende Wunde zugezogen. Bei genauerem Hinsehen fällt
auf, dass diese zwar nicht stark blutet, aber Dreck in die Wunde geraten ist.
Die Wunde muss mit Wasser ausgewaschen werden.
e
Damit werden Bakterien abgetötet, die in die Wunde oder sogar
in den Körper gelangen und sich vermehren können.
Dies entfernt den Schmutz aus der Wunde.
r
Tim ist gestürzt, nun hat er eine blutende Wunde am rechten
Unterarm.
Es sollte ein Desinfektionsmittel aufgetragen werden.
Vor dem Verbinden kann zudem eine antiseptische Salbe
aufgetragen werden.
Die Verband muss am Ende täglich kontrolliert und wenn nötig
erneuert werden.
Die Wunde sollte leicht mit Papiertüchern abgetupft werden.
k
i
f
i
m
Nun wird eine Kompresse aufgelegt und die Wunde wird mit einer e
Mullbinde verbunden.
Lösungswort: _________________________________________
1
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Aufgaben:
Lies jetzt noch einmal den Text in der richtigen Reihenfolge.
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Beschreibe mit eigenen Worten, wie du bei der Versorgung von Tims Wunde
vorgehen solltest.
11
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Zum Beitrag im Heft S. 10-15
Arbeitsblatt
1
Name:
Datum:
Thema:
Fieberkurve einer Grippe
Bei einer schweren Infektionskrankheit, wie zum Beispiel bei einer Grippe, misst
man regelmäßig die Körpertemperatur. Einerseits ist das wichtig, um feststellen zu
können, wenn die Temperatur auf über 40°C ansteigt und damit lebensbedrohlich
wird. Andererseits kann man an der Temperaturentwicklung den Krankheitsverlauf
erkennen und beschreiben.
Beschreibt den typischen Krankheitsverlauf einer Grippe anhand der
Fieberkurve von Jan.
Schaut die folgende Grafik an.
Benennt die drei typischen Phasen einer Infektionskrankheit.
Erklärt den Begriff „Inkubationszeit“.
Beschreibt den Krankheitsverlauf und die Symptome bei Jan anhand der Grafik.
Erklärt, woran man erkennen kann, dass Jan wieder gesund wird.
Körpertemperatur in C°
Inkubationszeit
40
Gesundung
Frösteln, Kopfund Gliederschmerzen
39
38
Phase der Erkrankung
Husten,
Schnupfen,
Bronchitis
Infektion durch
Grippeviren
Symptome
klingen ab
Fieberkurve
37
36
12
1
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8. Tag
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1
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Zum Beitrag im Heft S. 10-15
Arbeitsblatt
2
Name:
Datum:
Thema:
Wie wehrt sich der Körper gegen Krankheitserreger?
Hast du schon mal eine Mandelentzündung gehabt? Oder hast du bei einer
Erkältung bemerkt, dass sich unter der Haut an deinem Hals dicke
„Knubbel“ gebildet haben, die schmerzen, wenn du darauf drückst?
Möglicherweise hast du solche schmerzenden „Knubbel“ auch schon mal in
deinen Achselhöhlen gespürt.
Dann hast du Teile deines Lymphatischen Organs bemerkt. Dieses spielt bei der
Abwehr von Krankheitserregern eine ganz wichtige Rolle. Zu unserem LymphSystem gehören auch noch andere Organe oder Organteile.
Informiere dich, wie dich das Lymphsystem vor Krankheitserregern schützt.
Finde heraus, welche Organe noch am
Lymphsystem beteiligt sind und welche Aufgabe
die verschiedenen Teile des Lymphsystems haben.
Scanne dazu die beiden QR-Codes mit deinem
Smartphone.
Fertige eine Tabelle an, in der du zu jedem Teil
des Immunsystems eine kurze
Aufgabenbeschreibung hinzufügst (siehe Muster
unten!).
Schau dir den Film an, bei dem du
beobachten kannst, wie ein
weißes Blutkörperchen in einer
Ader ein Bakterium jagt und frisst.
Die weißen Blutkörperchen
bewegen sich auch durch dein
Lymphsystem.
Teil des Immunsystems
Mandeln
Aufgabe
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© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: © alila - 123RF.com
Halslymphknoten
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13
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Name:
Arbeitsblatt
Viren und Bakterien
Zum Beitrag im Heft S. 10-15
3a
Datum:
Thema:
Viele Infektionskrankheiten werden von Bakterien oder Viren verursacht. Grippe
wird zum Beispiel von speziellen Viren hervorgerufen. Dagegen wird eine
Lungenentzündung durch Bakterien verursacht. Die Behandlungsmethode einer
Infektionskrankheit hängt davon ab, ob es sich um eine Virus- oder
Bakterieninfektion handelt.
Forscht nach, wodurch sich Viren und Bakterien unterscheiden.
Tragt zusammen, was ihr schon über Viren und Bakterien wisst oder gehört habt.
Schaut euch im Internet den Film über Bakterien an,
um den Aufbau von Bakterien kennenzulernen.
Beschrifte die Abbildung mit folgenden Begriffen:
Zellmembran, Schleimhülle, Zellwand, Cytoplasma, Erbsubstanz (DNA-Ring),
Plasmid-Ring, Zellorganelle, Geißel, Vesikel (Bläschen)
Lest die beiden folgenden Texte:
14
1
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: designua – Fotolia.com
Was sind Bakterien?
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Bakterien sind Mikroorganismen. Das heißt, sie sind winzig kleine Lebewesen. Sie
bestehen nur aus einer einzigen Zelle. Sie vermehren sich, indem sie sich teilen.
Aus einer Zelle entstehen jeweils zwei Tochterzellen. Wenn die dann wieder auf
die ursprüngliche Größe herangewachsen sind, teilen sie sich erneut. Alle 20
Minuten teilen sich Bakterienzellen. Unsere menschlichen Zellen brauchen dafür
20 Stunden.
Es gibt sehr viele verschiedene Bakterienarten. Viele Arten sind noch gar nicht
richtig erforscht. Wahrscheinlich leben in und auf unserem Körper noch viel mehr
Bakterienarten, als bisher bekannt ist. Einige Bakterienarten sind für den
Menschen und seine Gesundheit sehr nützlich. Darmbakterien helfen bei der
Verdauung. Hautbakterien verhindern, dass sich andere krankmachende Keime
auf der Haut ansiedeln.
2
19.10.2016 16:31:44
Name:
Zum Beitrag im Heft S. 10-15
Arbeitsblatt
3a
Datum:
Thema:
Es gibt verschiedene Bakterientypen, die man an
der unterschiedlichen äußeren Form unterscheidet:
Es gibt kugelförmige Bakterien (Kokken),
stäbchenförmige Bakterien (Bazillen)
und spiralförmige Bakterien (Spirillen).
Bakterien können für unsere Gesundheit gefährlich werden, wenn sie in unser
Gewebe oder in unsere Organe eindringen. Solch eine Infektion kann durch die
Luft, über Tröpfchen oder durch unmittelbaren Kontakt erfolgen. So können zum
Beispiel Bakterien bei einer Verletzung in unser Gewebe und in die Blutbahn
gelangen. Im Körper finden sie dann genügend Nahrung und können sich rasend
schnell vermehren.
Unser Körper wird dann vor allem durch Ausscheidungen der Bakterien vergiftet.
Ist unser Immunsystem intakt, dann bekämpft es die Ausbreitung der Bakterien.
Was sind Viren?
Viren sind etwa 100mal kleiner als Bakterien. Ihre Hüllen aus Eiweiß-Molekülen
haben eine typische Form mit zahlreichen Ausstülpungen. Viren bestehen nur aus
dieser Hülle und der Erbinformation (DNA), die sich im Innern des Virus befindet.
Sie haben keinen eigenen Stoffwechsel, d. h. sie brauchen sich nicht ernähren.
Sie können sich auch nicht aktiv bewegen und sie können sich nicht selbstständig
fortpflanzen. Zur Vermehrung brauchen sie immer eine Wirtszelle. Das können – je
nach Virus – Zellen von Menschen, Tieren, Pflanzen und auch Bakterien sein.
2
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: designua – Fotolia.com
Erkältungsviren gelangen z. B. beim Niesen, Husten oder beim Hautkontakt mit
Flüssigkeitströpfchen in unsere Atemwege. Kommt ein Virus mit einer passenden
Zelle in Kontakt, dann leitet es seine Erbinformation in diese Zelle. Die Wirtszelle
wird dann gezwungen, alle Arbeit einzustellen und nur noch zahlreiche neue Viren
herzustellen.
Weil Viren in die Zellen eindringen und sich dort für eine Weile „verstecken“,
lassen sie sich kaum mit Medikamenten bekämpfen. Antibiotika wirken nur gegen
Bakterien.
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Beschrifte die Abbildung des Virus mit den Begriffen:
Erbsubstanz (DNA), Eiweiß-Hülle, Ausstülpungen
15
19.10.2016 16:31:44
Name:
Arbeitsblatt
Viren und Bakterien im Vergleich
Zum Beitrag im Heft S. 10-15
4a
Datum:
Thema:
Thai ist 13 Jahre alt. Seit zwei Wochen quält ihn eine heftige Erkältung mit Husten.
Es wird einfach nicht besser. Seine Mutter meint, er solle sich vom Arzt ein
Antibiotikum verschreiben lassen.
Dr. Müller lässt sich zuerst Thais Symptome beschreiben und hört dann seine
Lunge ab.
Er verschreibt Thai einen Hustensaft und eine Salbe, mit der er regelmäßig
seine Brust einreiben soll. Ein Antibiotikum helfe Thai höchstwahrscheinlich nicht,
meint er.
Findet heraus, warum Thai kein Antibiotikum einnehmen soll.
Tauscht zuerst eure Vermutungen aus.
Vergleicht das Aussehen und den Aufbau eines
Bakteriums mit dem eines Virus anhand der folgenden
Abbildung.
Lest den Text über Viren und Bakterien.
Markiert im Text Eigenschaften und Fähigkeiten der
Bakterien blau
und der Viren rot.
Kreuzt in der Tabelle an, was Viren und Bakterien jeweils
können.
16
1
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Zeichnung: designua – Fotolia.com, Text: Ricker, 2016
Bakterien
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Viren
können ...
uns krank machen.
sich selbstständig vermehren.
sich ernähren.
eigene Stoffe produzieren.
nur mit Hilfe von Wirtszellen
vermehren.
ihre eigene Erbsubstanz kopieren.
Stoffe ausscheiden.
sich zum Teil selbstständig
fortbewegen.
Kontakt mit Wirtszellen aufnehmen.
in Wirtszellen eindringen.
mit Antibiotika bekämpft werden.
Beschreibt anhand der Abbildung auf der nächsten Seite, wie sich Bakterien
fortpflanzen und vermehren.
Beschreibt und erklärt die Vermehrung von Viren anhand der Abbildung.
Erklärt, warum Thai kein Antibiotikum vom Arzt verschrieben bekommt.
2
19.10.2016 16:31:44
Zum Beitrag im Heft S. 10-15
Arbeitsblatt
4b
Name:
Datum:
Thema:
Bakterien und Viren im Vergleich
5
10
15
20
Bakterien und Viren können uns krank machen. Sie sind so winzig, dass wir sie nicht
mit bloßem Auge sehen können. Aber wir wissen, dass sie fast überall vorkommen:
auf unserer Haut, in unserem Körper, auf Nahrungsmitteln und überall in der Natur.
Bakterienfrei sind nur Orte, die wir mit Sterilisationsmitteln oder -methoden
behandelt haben, z. B. Operationsbesteck.
Forscher haben herausgefunden, dass Bakterien zu den ersten und damit ältesten
Lebewesen auf der Erde gehören. Die ältesten fossilen Funde sind
Schwefelbakterien aus Australien. Sie gab es schon vor 3,4 Milliarden Jahren. Der
Ursprung der Viren ist dagegen noch nicht geklärt. Manche Forscher meinen, Viren
seien Vorformen des Lebens. Andere denken, Viren hätten sich aus dem Erbgut
einzelliger Lebewesen entwickelt. Aber eines ist klar: Viren und Bakterien gibt es
schon sehr viel länger als Menschen auf der Erde.
Bakterien und Viren unterscheiden sich in ihrer Größe. Während man Bakterien mit
einem guten Lichtmikroskop erkennen kann, benötigt man für Viren ein
Elektronenmikroskop. Denn Viren sind bis zu hundertmal kleiner als Bakterien.
30
Viren und Bakterien unterscheiden sich auch in ihrem Bauplan. Bakterien besitzen
zum Beispiel eine richtige Zellwand, Cytoplasma (die Grundsubstanz einer Zelle)
und auch winzige Organelle. Das sind die „Organe“ einer Zelle, die für den
Stoffwechsel verantwortlich sind. Denn Bakterien nehmen Nahrung auf, verdauen
sie und scheiden die Reste auch wieder aus. Die Nährstoffe benötigen sie für den
Aufbau eigener Substanzen und für ihre Vermehrung. Viele Bakterien haben auch
ein Organell für die Fortbewegung, eine Geißel. Es gibt Bakterien, die benötigen
Sauerstoff zum Atmen. Andere kommen ohne Sauerstoff aus. Manche
Bakterienarten besitzen auch sogenannte Pili, mit denen sie sich an andere
Bakterien oder Zellen heften können.
35
Bakterien vermehren sich in der Regel – wie menschliche Zellen – durch Zellteilung.
Dazu schnürt sich das Bakterium in der Mitte durch. Doch bevor es sich teilt, kopiert
es sein Erbgut, sodass beide Tochterzellen mit den gleichen Erbinformationen
ausgestattet werden.
25
Spaltung
40
Knospung
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© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: designua – Fotolia.com, Text: Ricker, 2016
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50
55
Viren sind viel einfacher aufgebaut. Sie bestehen meistens nur aus ihrem Erbgut,
das in einer Hülle aus Proteinen eingeschlossen ist. Einen eigenen Stoffwechsel
haben sie nicht. Sie benötigen keine Nahrung. Ihr Ziel besteht nur darin, sich zu
vermehren. Aber selbst das können sie nicht selbstständig. Weil sie kein Zytoplasma
und keine Organellen besitzen, können sie weder ihr Erbgut selbst kopieren, noch
ihre Hülle selbst herstellen.
Viren nutzen einen genialen Trick, um sich zu vermehren. Sie befallen fremde
Zellen, die sogenannten Wirtszellen. Viren schleusen ihre Erbinformation in
Wirtszellen ein. Die Erbinformation des Virus „programmiert“ das Erbgut der
Wirtszelle so um, so dass sie viele weitere Viren produziert. Befallen Viren unsere
Körperzellen – z. B. in der Nasenschleimhaut, dann zwingen sie unsere Zellen durch
ihren eingeschleusten „Bauplan“ dazu, nur noch Viren zu produzieren. Platzen dann
unsere Zellen, werden die Viren freigesetzt und können weitere menschliche Zellen
befallen.
Viren und Bakterien machen uns auf unterschiedliche Weise krank. Viren zerstören
zum Beispiel durch ihren Vermehrungsprozess Zellen in unserem Körper. Oder
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Name:
Arbeitsblatt
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Zum Beitrag im Heft S. 10-15
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Datum:
Thema:
Abwehrzellen unsere Körpers zerstören die befallenen eigenen Zellen.
Bakterien scheiden z. B. Stoffwechselprodukte aus, die für unseren Körper giftig
sind.
Antibiotika wirken nur gegen Bakterien. Sie können zum Beispiel die Zellwände der
Bakterien zerstören, sodass die Bakterien absterben. Andere Antibiotika töten die
Bakterien nicht ab, sondern verhindern ihre Vermehrung.
Bei ausreichender Ernährung können sich Bakterien rasend schnell vermehren.
Dabei verändert sich immer mal wieder auch ihr Erbgut. Solche Veränderungen
bewirken manchmal, dass Bakterien entstehen, die resistent gegen ein Antibiotikum
sind. Wenn sich solche Bakterien in unserem Körper vermehren, dann ist das bisher
wirksame Medikament plötzlich wirkungslos.
Gegen Viren wirken Antibiotika nicht. Da Viren keinen eigenen Stoffwechsel und
auch keine Zellwand besitzen, sind Antibiotika machtlos. Deshalb beschränkt sich
die Therapie z. B. bei einer Erkältung (virale Infektion) auf die Behandlung der
Symptome.
Nasentropfen bewirken ein Abschwellen der Nasenschleimhaut. Hustenlöser
verflüssigen den Schleim in den Bronchien. Die eigentliche Bekämpfung der Viren
übernimmt unser Immunsystem.
Aber es gibt auch Mittel, die Viren in Ihrer Vermehrung hemmen. Sogenannte
„Virostatika“ hemmen die Vermehrung von Viren. Virostatika haben unterschiedliche
Angriffspunkte in den Vermehrungsstadien eines Virus. Manche Medikamente
verhindern das Andocken oder das Eindringen des Virus in die Wirtszelle. Andere
wiederum stören die Herstellung und Zusammensetzung des Erbguts oder der Hülle.
Virostatika schädigen aber auch unsere eigenen Zellen. ()
Vermehrung von Viren in einer Wirtszelle:
Erweiterung und Vertiefung:
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3
© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Zeichnung: designua – Fotolia.com, Text: Ricker, 2016
Entscheidet, ob Bakterien und Viren nach der folgenden Definition lebendig sind.
Begründet eure Antworten.
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Biologen beschreiben fünf Kennzeichen des Lebendigen: Lebewesen nehmen
Informationen aus ihrer Umwelt wahr (Reizbarkeit), können Stoffe umwandeln
(Stoffwechsel), können sich selbstständig fortpflanzen, wachsen und entwickeln
sich und sie können sich fortbewegen.
Erklärt, warum man nicht bei jeder Infektionskrankheit mit Antibiotika behandelt
wird.
1
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Zum Beitrag im Heft S. 16-17
Arbeitsblatt
1
Name:
Datum:
Thema:
Der Körper wehrt sich
Obwohl dein Körper ständig einer Vielzahl von Krankheitserregern aus-gesetzt ist,
wirst du nur manchmal krank. Der Körper setzt den Erregern nämlich viele
Barrieren: Die Schleimhäute bilden abwehrenden Schleim, Tränenflüssigkeit wirkt
keimtötend, im Magen tötet die Magensäure eingedrungene Krankheitserreger ab
und die Haut bildet eine Bakterien abwehrende Schicht, den Säureschutzmantel.
Hin und wieder gelingt es jedoch einigen Krankheitserregern, diese Barrieren zu
überwinden und in den Körper zu gelangen. Dann wird sofort eine Reihe von
Abwehrmechanismen in Gang gesetzt. Diese Abwehr ist angeboren und läuft
ohne unser aktives Zutun von allein ab. Hierzu stehen dem Körper ein spezifisches und ein unspezifisches Abwehrsystem zur Verfügung.
Aufgaben:
Ziel ist es, das unten abgebildete Diagramm auszufüllen. Dazu bildet ihr Expertenteams.
Je ein Team erhält eine Karte mit einem Zellentyp der Immunabwehr. Ihr müsst in zwei
Runden zusammenarbeiten.
Runde 1:
1. Lest den Textausschnitt gut durch und beratet euch in der Experten-Gruppe über
den Inhalt des Textes. Stellt die Informationen des Textausschnittes schematisch
dar (z.B. im Pfeildiagramm). Beschriftet die Zeichnung!
2. Überlegt gemeinsam, an welcher Stelle eure „Figur“ in dem Diagramm stehen
könnte.
Runde 2:
3. Stellt eurer Ursprungsgruppe euren Bestandteil des Immunsystems kurz vor. Die
Zuhörer machen sich Notizen zum Entstehungsort und zu den Aufgaben des jeweiligen Bestandteils.
4. Vervollständigt im Anschluss gemeinsam das Diagramm.
Virus mit Antigen
auf der
Oberfläche
infiziert
dringt in den Körper ein
baut Antigene der Fremdkörper in der Oberfläche ein
informiert
bildet
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informiert
und aktiviert
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aktiviert
erkennt und
zerstört
bildet
bildet
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Zum Beitrag im Heft S. 16-17
Arbeitsblatt
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Rollenkarten der Zellen für die Immunabwehr
Wir B-Zellen stammen aus dem Knochenmark – B wie bone (engl.: Knochen).
Wenn ein Fremdkörper die unspezifische Abwehr austrickst und jetzt im Blut
herumschwimmt, ist mein Tag gekommen. Denn ich habe auf meiner Zellmembran
Antikörper, die genau auf die Antigene bestimmter Eindringlinge passen.
Also: andocken, auffressen und die Antigenfragmente auf meiner Oberfläche
präsentieren.
Aber das ist noch nicht alles: Unsere Koordinatorin, die T-Helferzelle, bringt mich
jetzt dazu, mich zu teilen und Plasmazellen und B-Gedächtniszellen zu bilden.
Wir alle gehören zur spezifischen Abwehr, dem sogenannten Immunsystem des
Körpers.
Kennzeichen der B-Zelle
 gehört zur spezifischen Abwehr
 trägt spezifische Antigenrezeptoren
 bildet bei Antigenkontakt Plasmazellen
und B-Gedächtniszellen
B
Ich bin eine Plasmazelle. Entstanden bin ich aus einer aktivierten B-Zelle, die sich
geteilt hat. Meine Aufgabe ist es, Antikörper freizusetzen. Pro Sekunde schaffe ich
2000 Stück, das ist eine ganze Menge – und es gibt ja noch viele andere
Plasmazellen.
Die Antikörper, die ich freisetze, passen genau zu den Antigenen des Virus, mit
dem sich die B-Zelle, die mich gebildet hat, auseinandergesetzt hat. Die von ihr
freigesetzten Antikörper binden nun an die Antigene auf der Virusoberfläche und
verklumpen so die Viren. So können die Makrophagen leichter viele Viren auf
einmal vernichten.
Ich gehöre zur spezifischen Abwehr.
Kennzeichen der Plasmazelle
 gehört zur spezifischen Abwehr
 entsteht aus aktivierter B-Zelle
 bildet Antikörper
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Zum Beitrag im Heft S. 16-17
Arbeitsblatt
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Rollenkarten der Zellen für die Immunabwehr
Makrophage ist mein Name, das bedeutet „großer Fresser“. Und genau das ist
auch meine Aufgabe bei der Abwehr: Ich fresse alle Eindringlinge auf, die ich
bekommen kann. Das ist für mich kein Problem, denn ich umfließe die Viren mit
ihren Antigenen und verdaue sie dann. Alles, was unverdaulich ist, schmeiße ich
wieder raus. Die Antigenfragmente transportiere ich an meine Zelloberfläche. Falls
wir Makrophagen und die anderen der unspezifischen Abwehr es nicht schaffen,
das Antigen allein zu bekämpfen, können die Kollegen von der spezifischen
Abwehr diese von mir präsentierten Fragmente erkennen. Hat die Plasmazelle der
spezifischen Abwehr bereits Antikörper gebildet, so kann ich gleich viele
miteinander verklumpte Viren beseitigen – sehr effektiv.
Kennzeichen der Makrophage:
 gehört zur unspezifischen Abwehr
 beseitigt Fremdkörper
 kann Antigenfragmente gefressener Zellen
auf der Oberfläche präsentieren
M
Wir sind gemeint, wenn man vom „immunologischen Gedächtnis“ redet. Wir haben
uns genau die Antigene gemerkt, mit denen es die Zellen zu tun hatten, aus denen
wir entstanden sind. Auf unserer Oberfläche haben wir dazu passende Antikörper
gebildet. Und sollte es jetzt der gleiche Erreger wagen, hier wieder
vorbeizuschauen, dann hat er Pech gehabt: Ich erkenne ihn sofort und kann Alarm
schlagen und den Rest der spezifischen Abwehr aktivieren. Die nun folgende
sekundäre Immunantwort ist viel schneller und effektiver als die primäre. Also
warte ich hier geduldig im Blut, ob der Eindringling wieder kommt – und wenn es
20 Jahre dauern sollte …
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Kennzeichen der B- und T-Gedächtniszellen:
 gehören zur spezifischen Abwehr
 werden von B- und T-Helferzellen gebildet
 merken sich ein bestimmtes Antigen und stimulieren beim zweiten Kontakt
die sekundäre Immunantwort
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TG
BG
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Zum Beitrag im Heft S. 16-17
Arbeitsblatt
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Rollenkarten der Zellen für die Immunabwehr
T-Helferzelle ist mein Name und das sagt auch schon, was meine Aufgabe in der
spezifischen Abwehr ist: helfen.
Die Makrophagen haben mal wieder den Mund zu voll genommen und jetzt muss
ich ran. Wir von der spezifischen Abwehr gehen ganz gezielt vor: Ich bin
sozusagen das Bindeglied zwischen der spezifischen und der unspezifischen
Abwehr. Wenn eine Makrophage auf ihrer Oberfläche Antigenfragmente des Virus
präsentiert, dann kann ich die erkennen und mich daran binden. Das bringt mich
dazu, mich zu teilen und außerdem den B-Zellen und meinen Schwestern, den
T-Killerzellen, mitzuteilen, dass sie sich teilen sollen. So können wir mit einer
möglichst großen Zahl an der Immunabwehr teilnehmen. Zudem bilde ich
T-Gedächtniszellen.
Kennzeichen der T-Helferzelle:
 gehört zur spezifischen Abwehr
 Bindeglied zwischen spezifischer und
unspezifischer Abwehr
 aktiviert T-Killerzellen und B-Zellen
und regt sie an, sich zu teilen
 bildet T-Gedächtniszellen
TH
Von meiner Schwester, der T-Helferzelle, bin ich über den eingedrungenen Erreger
informiert und so aktiviert worden. Meine Aufgabe besteht jetzt darin, die von
einem Virus befallenen Zellen zu zerstören. Das kann ich, wenn die infizierten
Körperzellen die Antigene (die vorher auch die T-Helferzelle aktiviert haben) auf
ihrer Zelloberfläche präsentieren. Ich docke dann dort an und löse die
Zellmembran der virusbefallenen Zelle auf. Meist komme ich dabei heil davon und
kann mehrere infizierte Zellen zerstören.
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Kennzeichen der T-Killerzelle
 gehört zur spezifischen Abwehr
 entsteht im Knochenmark, reifen in
der Thymusdrüse, daher das „T“
 tötet virusbefallene Zellen, die das
Virusantigen präsentieren
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TK
1
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Arbeitsblatt
1
Name:
Datum:
Thema:
Wie gefährlich sind Mückenstiche?
Eine Anleitung zum Anschauen und Auswerten
eines Films
Zum Beitrag im Heft S. 18-19
1. Vor dem Film:
Notiere den Titel des Filmbeitrags:
Notiere eure Fragen, die ihr mit diesem Film klären wollt:
2. Während des Films
Notiere auf einem anderen Blatt Papier Namen, Daten, Fakten und Aussagen, die
für die Beantwortung eurer Fragen wichtig sind.
Schaue den Film zweimal an, um deine Notizen zu vervollständigen.
3. Film-Auswertung nach dem Film
Prüft gemeinsam, welche eurer Fragen ihr mithilfe der Informationen aus dem
Film beantworten könnt. Schreibt die Frage und die wichtigsten Aspekte eurer
Antworten auf.
Vergleicht eure Filmberichte. Sucht nach Verbindungen, Gemeinsamkeiten und
Unterschieden.
4. Vorstellung und Austausch eurer Erkenntnisse
Bildet gemischte Sechser-Gruppen aus den sechs Filmgruppen. Stellt eure
Erkenntnisse jeweils vor und hört euch die Berichte eurer Mitschüler an.
Diskutiert folgende Fragen, die sich auf die gesamte Fernseh-Sendung
beziehen:
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Foto: Mushy – Fotolia.com
– Wie sollte man sich auf Reisen nach Afrika, Asien oder Südamerika vorbereiten?
– Sollten große Sportereignisse wie Weltmeisterschaften oder Olympische
Spiele in tropischen Ländern verboten werden?
– Was sollten wir tun, wenn Mücken auch bei uns gefährliche Krankheitserreger wie z. B. Zika übertrügen?
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Stellt eure Antworten und Meinungen in der Klasse zur Diskussion.
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Zum Beitrag im Heft S. 20-21
Arbeitsblatt
1
Name:
Datum:
Thema:
Der tägliche Kampf gegen Bakterien
Unsere Küchen und Badezimmer, den Esstisch und den
Wohnbereich reinigen wir regelmäßig.
Wir möchten verhindern, dass sich schädliche Krankheitserreger ansiedeln und vermehren. Solch eine klinisch reine
Umgebung gab es früher in unseren Häusern nicht. Staub
und Schmutz ließen sich nur grob aus dem Wohnbereich
entfernen. Obwohl wir heute in einer viel saubereren Umgebung leben, nehmen Allergien und Autoimmunerkrankungen,
wie z.B. Asthma, in den industrialisierten Ländern immer mehr zu.
Forscht nach, ob der tägliche Kampf gegen Bakterien wirklich so
sinnvoll ist.
Schaut im Internet oder im Supermarkt nach, welche Reinigungsmittel mit
antibakterieller Wirkung angeboten werden.
Prüft in eurem Putzschrank zu Hause, welche dieser Reinigungsmittel
vorhanden sind. Erkundigt euch, wo sie eingesetzt werden.
Formuliert eure Hypothesen zur Ausgangsfrage.
Lest den Artikel und recherchiert zu diesem Thema im Internet.
Stellt eure Erkenntnisse der Klasse vor, indem ihr entweder ...
– ein Plakat gestaltet,
– einen Vortrag mit einer Powerpoint-Präsentation haltet,
– ein Radio-Feature vorbereitet, oder
– ein Video eines Beitrags einer „Wissenschaftsshow“ dreht.
Nehmt in eurer Präsentation eine Bewertung des „täglichen Kampfes
gegen Bakterien“ vor und entwickelt Verhaltensratschläge.
Wie die Darmflora Allergien verhindert
Der Körper jedes Menschen beherbergt eine einzigartige Kombination von
Milliarden unterschiedlichster symbiotischer Bakterien, die Mikrobiota. Ein Verlust dieser
bakteriellen Symbionten begünstigt die Entstehung von Allergien.
Der sogenannten Hygienehypothese zufolge besteht ein Zusammenhang zwischen der
Abnahme von Infektionskrankheiten und der Zunahme von Allergien in industrialisierten
Ländern. Verbesserte Hygiene-Standards führen demnach zwangsläufig zu weniger Kontakt mit Mikroben, was mit einem erhöhten Auftreten von allergischen Erkrankungen und
Autoimmunkrankheiten einhergeht. Neue Studien haben diese Hypothese unterstrichen:
Kinder entwickeln während ihres Lebens weniger Allergien, wenn sie in Kontakt mit Bauernhof-Tieren stehen – und dadurch auch mehr Kontakt mit Mikroben haben. Zudem zeigten experimentelle Studien mit Mäusen, dass der Einsatz von Antibiotika in den ersten
Lebenstagen zum Verlust einer intakten Mikrobiota und daraufhin zu einem vermehrten
Auftreten von Allergien führt. Allerdings waren die Mechanismen, die diesem Phänomen
zugrunde liegen, bisher noch nicht geklärt. Eine neue Studie hat nun gezeigt, dass Darmbakterien das Immunsystem beeinflussen und dadurch allergische Reaktionen blockieren.
(Quelle: IDW-online)
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Zum Beitrag im Heft S. 24-27
Arbeitsblatt
1a
Gruppenspielbogen zu „Pandemie“
Gruppe: _________________________ (Rollenkartenbezeichnung)
Lfd.
Nr.
1
Name des Spielers
geplante Aktionen
umgesetzte Aktionen
2
3
4
5
6
7
Spieldokumentation Spielbrett
Lfd.
Nr.
1 .Runde
Name des
Spielers/der
Gruppe
umgesetzte Aktionen
1
2
3
4
2. Runde
5
6
7
8
3. Runde
9
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Zum Beitrag im Heft S. 24-27
Arbeitsblatt
1a
11
12
4. Runde
13
14
15
16
5. Runde
17
18
19
20
6. Runde
21
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23
24
7. Runde
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1
19.10.2016 16:31:46
Zum Beitrag im Heft S. 30-33
Arbeitsblatt
1
Name:
Datum:
Thema:
Eine Sportverletzung mit bösen Folgen
An einer Infektion mit multiresistenten Keimen sterben jährlich tausende
Menschen in Deutschland. Die meisten Menschen infizieren sich im Krankenhaus
mit diesen Keimen. Eine recht harmlose Erkrankung oder Verletzung kann dann
leicht zu einer lang anhaltenden Leidensgeschichte oder gar zu
lebensbedrohlichen Situationen führen.
Forscht an einem Fallbespiel nach, wie es zu einer Infektion mit
multiresistenten Keimen kommen kann und wie sich diese auswirkt.
Tauscht euch zunächst darüber aus, was ihr
schon über multiresistente Keime wisst.
Möglicherweise kennt ihr selbst Menschen, die
davon betroffen sind.
Formuliert eure Vermutungen, warum sich so
viele Menschen ausgerechnet im Krankenhaus
mit diesen Keimen anstecken.
Lest das folgende Fallbeispiel.
Eine Sportverletzung mit bösen Folgen
5
10
Lars (16) spielt leidenschaftlich gerne Fußball. In dieser Saison läuft es für seinen
Verein richtig rund. In der Tabelle stehen sie aktuell auf Platz 3. Beim vorletzten Spiel
will sich Lars noch einmal voll einsetzen. In der dreißigsten Minute bekommt er 25
Meter vor dem Tor den Ball. Der Weg ist frei. Er stürmt los. Doch kurz vor der
Strafraumgrenze grätscht ihm ein Gegenspieler in die Beine. Lars rechtes Bein dreht
sich unter seinem Körper weg. Er stürzt zu Boden. Sein Knie schmerzt fürchterlich.
An Aufstehen mag er gar nicht denken. Für ihn ist die Saison gelaufen. So ein Pech!
Im Krankenhaus stellt die Ärztin eine Verletzung des vorderen Kreuzbandes im Knie
fest. Da das Knie stark geschwollen ist, muss Lars sein Bein hochlagern und
regelmäßig kühlen.
15
Einen Monat später wird das gerissene Kreuzband durch eine Arthroskopie entfernt.
Ende September wird Lars Knie operiert. Das bereits entfernte Kreuzband wird
durch eine Kreuzbandplastik ersetzt. Eine Routine-Operation; tausendfach in
deutschen Kliniken durchgeführt.
20
Anfang Dezember kann Lars schon wieder mit seinem kleinen Bruder ein wenig mit
dem Ball kicken. Unglückerweise verdreht er sich dabei wieder sein verletztes Knie.
Das Knie schwillt stark an. Am nächsten Tag punktiert ein Chirurg in der Klinik sein
Kniegelenk unter mehrmaligem Spritzenwechsel. Handschuhe trägt der Arzt dabei
nicht. Bei der Untersuchung der entnommenen Flüssigkeit werden keine Bakterien
und Viren festgestellt.
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Foto: Grafikplusphoto – Fotolia.com
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Doch eine Woche später wird Lars mit hohem Fieber (41°C) als Notfall in der Klinik
aufgenommen. Die Untersuchungen ergeben, dass eine Knieinfektion mit Bakterien
das Fieber bewirkt. Diese Bakterien leben normalerweise auf der Haut und bereiten
dort keine Probleme. Jetzt aber haben sie sich im Knie stark vermehrt und rufen dort
die Entzündung hervor.
Lars Kniegelenk wird nun mehrmals operativ mit einem Antibiotikum gespült, um die
Bakterien zu entfernen.
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Das verordnete Antibiotikum nimmt Lars wie vorgeschrieben regelmäßig ein.
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19.10.2016 16:31:46
Zum Beitrag im Heft S. 30-33
Arbeitsblatt
1
Name:
Datum:
Thema:
Dennoch leidet er im März immer noch unter starken Schmerzen. Das Knie schwillt
immer wieder an. MRT-Aufnahmen zeigen jedoch, dass die Kreuzbankplastik stabil
ist. Und auch die Untersuchung der punktierten Flüssigkeit zeigt keine
Bakterieninfektion an. Also alles in Ordnung?
40
45
50
55
55
Im September geht es Lars immer noch nicht besser. Schließlich wird Lars in eine
Fachklinik eingewiesen. Dort wird sein Knie erneut operiert, um eine Schraube zu
entfernen. Dabei wird festgestellt, dass der Bohrkanal im Schienbein stark erweitert
ist. Nach ein paar Tagen darf Lars wieder nach Hause.
Doch schon eine Woche später bekommt er einen dringenden Anruf aus der
Fachklinik. Er muss sich sofort dort vorstellen. Der Befund: Bakterien haben sich im
Bohrkanal des Schienbeins vermehrt und den Knochen stark angegriffen. Da die
Erreger noch nicht ins Blut eingedrungen waren, wurden sie bei den
Laboruntersuchungen auch nicht nachgewiesen.
Zwei verschriebene Antibiotika führen jedoch zu keiner Besserung. Außerdem
schlagen die Medikamente Lars auf den Magen. Eine Laboruntersuchung von
Probenmaterial aus dem Schienbeinknochen ergibt, dass es sich um einen
multiresistenten Keim (MRSA) handelt. Lars wird sofort in ein Einzelzimmer verlegt.
Jetzt bleibt noch eine einzige Hoffnung: Die Behandlung mit einem ReserveAntibiotikum. Sein Knie wird in den nächsten sechs Wochen mehrmals damit
operativ gespült.
Schließlich wird der erweiterte Bohrkanal mit Knochenmaterial aus der Hüfte
aufgefüllt.
Lars hat Glück. Sein Zustand bessert sich von Woche zu Woche. Ein dreiviertel Jahr
nach seinem letzten Klinik-Aufenthalt kann er erstmals wieder am Training mit seiner
Mannschaft teilnehmen.
Grundlage für dieses fiktive Fallbeispiel:https://www.knie-marathon.de/mrsa-behandlung-therapie-fuer-infizierte-kniegelenk/
Aufgaben zum Fallbeispiel:
1. Forscht im Internet nach, ...
– welche Aufgabe das Kreuzband im Knie hat.
– warum es so viele Kreuzband-Verletzungen gibt.
– wie Kreuzbandverletzungen behandelt werden.
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Foto: Grafikplusphoto – Fotolia.com
Empfohlene Internetadresse:
http://www.operation-endoprothetik.de/knie/kreuzbandriss/
2. Findet heraus, bei welchen Gelegenheiten die Infektion mit Bakterien erfolgt sein könnte.
3. Erklärt, warum die zunächst angewendeten Antibiotika keine Wirkung zeigen.
4. Forscht im Internet nach, was multiresistente Keime (MRSA) sind.
Geeignete Internetquellen:
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https://www.gesundheitsindustrie-bw.de/de/fachbeitrag/aktuell/
diagnostik-multiresistenter-erreger-viele-wege-fuehren-zum-ergebnis/
5. Erklärt, warum Lars in der Fachklinik in ein Einzelzimmer verlegt wurde.
6. Forscht im Internet nach, was Reserve-Antibiotika sind und unter welchen
Voraussetzungen sie eingesetzt werden.
http://flexikon.doccheck.com/de/Reserveantibiotikum
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Name:
Arbeitsblatt
Wie entwickeln sich multiresistente Bakterien?
Zum Beitrag im Heft S. 30-33
2a
Datum:
Thema:
Das Bundesgesundheitsministerium geht von 400.000 bis 600.000 Patienten aus,
die in Deutschland pro Jahr durch medizinische Behandlung mit
Krankheitserregern infiziert werden. Etwa 10 Prozent der Keime gilt als
multiresistent. Sie können also nicht mehr mit den gängigen Antibiotika bekämpft
werden. Während die Deutsche Krankenhausgesellschaft mit 2000 bis 4500
Patienten rechnet, die daran sterben, schätzt die Deutsche Gesellschaft für
Krankenhaushygiene die Zahl der jährlichen Todesopfer auf 30.000.
Forscht nach, wie Resistenzen bei Bakterien entstehen und wie sie sich
ausbreiten.
Tauscht zunächst eure Vorkenntnisse und eure Vermutungen zu diesen Fragen
aus.
Informiert euch zu folgenden Punkten:
1.
2.
3.
4.
5.
Aufbau der Bakterien
Wirkungsweise von Antibiotika auf Bakterien
Entstehung antibiotika-resistenter Bakterien
Ausbreitung der Resistenzen unter den Bakterien
Verbreitungswege resistenter Bakterien
Wie sind Bakterien aufgebaut?
1
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Zeichnung: designua – Fotolia.com
Beschreibt zunächst den Aufbau des dargestellten Bakteriums.
Beschriftet die Teile, die ihr schon kennt!
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2b
Name:
Arbeitsblatt
Datum:
Lest den Text.
Thema:
Markiert im Text alle Teile des Bakteriums, die auf der Zeichnung gekennzeichnet
sind.
Zum Beitrag im Heft S. 30-33
Beschreibt anhand der Abbildung die Funktionen der verschiedenen Teile des
Bakteriums.
Stellt Baueigentümlichkeiten der Bakterien im Unterschied zu tierischen und
pflanzlichen Zellen heraus.
Klärt offene Fragen durch eine Internet-Recherche.
Der Aufbau einer typischen Bakterienzelle
5
10
15
Zellen von Pflanzen, Tieren und Menschen gehören zu den Eukaryoten. Sie
besitzen einen Zellkern, in dem sich die Erbinformation (DNA) befindet.
Bakterien gehören dagegen zu den Prokaryoten. Sie haben keinen Zellkern.
Ihr ringförmiges Bakterien-Chromosom liegt frei im Zytoplasma
(Zellflüssigkeit). Dieses DNA-Molekül erreicht eine Länge von bis zu 1,5 mm.
Während Zellen von Tieren und Menschen von dünnen Zellmembranen
umhüllt sind, verfügen Bakterien ähnlich wie Pflanzenzellen über eine festere
Zellwand. Allerdings ist diese nicht aus Zellulose wie bei den Pflanzenzellen,
sondern aus Murein aufgebaut. Diesen Stoff aus Kohlehydratketten mit
Protein-Seitenketten gibt es nur bei Bakterien.
Die Zellwand hält die Form des Bakteriums aufrecht und sie schützt sie vor
äußeren Einflüssen. Eine Schleimschicht (Glycokalyx) schützt die Bakterien
zusätzlich vor Austrocknung. Das Zellinnere wird nach außen durch eine
halbdurchlässige Zellmembran abgeschlossen. Diese weist an manchen
Stellen Einstülpungen (Mesosome) auf.
20
Mit den Pili können sich Bakterien an anderen Zellen oder an Nahrung
festhaften.
Mit dem Flagellum können sich Bakterien fortbewegen. Das Flagellum rotiert
dabei wie eine Art Propeller.
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2
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Zeichnung: designua – Fotolia.com
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Neben dem Chromosom gibt es noch Plasmide. Das sind kleine,
selbstreplizierende, runde DNA-Moleküle mit zusätzlichen genetischen
Informationen. Auf den Plasmiden befinden sich meistens kaum
überlebenswichtige Erbinformationen, sondern Resistenzgene (z. B. gegen
Antibiotika oder toxische Stoffe), die erst unter gewissen Umständen für die
Bakterienzelle wichtig werden.
An den Ribosomen werden die Proteine für den Aufbau und den Stoffwechsel
des Bakteriums gebildet.
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Zum Beitrag im Heft S. 30-33
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Wie wirken Antibiotika auf Bakterien?
– Tragt zunächst zusammen, was ihr über Antibiotika wisst oder gehört habt.
– Beantwortet die Frage zuerst nur anhand der Abbildung.
– Markiert die Textstellen mit unterschiedlichen Farben, die die beiden
Wirkungsweisen von Antibiotika beschreiben.
– Erklärt den Unterschied zwischen den beiden Wirkungsweisen.
Antibiotika sind Substanzen, die entweder das Wachstum von Bakterien hemmen
oder sie abtöten.
Dementsprechend unterscheidet man Bakteriostatika (= Wachstum hemmend)
und Bakterizide (= Bakterien tötend).
Bakterizide blockieren Stoffwechselvorgänge in den Bakterien, die
lebensnotwendig sind. Da dies auf verschiedene Weisen geschehen kann, gibt es
viele verschiedene Antibiotika mit diesem Wirkmechanismus. Bakterizide müssen
mindestens 99 % der Bakterien innerhalb von vier Stunden abtöten. Bakterizide
kommen daher in Desinfektionsmitteln vor.
Bakteriostatika töten primär keine Zellen, sondern hindern sie daran, sich zu
vermehren. An der Wachstumshemmung sterben sie dann ebenfalls. Allerdings
dauert dies länger als bei Bakteriziden.
Bakteriostatika wirken oft als Translationshemmer, indem sie beispielsweise an die
Ribosomen binden und damit die Proteinbiosynthese der Bakterien hemmen.
Andere Bakteriostatika hemmen die DNA-Synthese und damit die Replikation,
sodass sich die Bakterienzellen nicht weiter teilen können. Eine dritte Gruppe
Bakteriostatika hemmt Faktoren der Stoffwechselwege, sodass ebenfalls ein
weiteres Wachstum und Teilung der Zellen verhindert wird.
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Zeichnung: designua – fotolia.com
Zellwand
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Zellmembran
Folsäure
Erweiterung und Vertiefung:
Schaut euch den Film aus der Reihe „The Simple Biology“ an.
https://www.youtube.com/watch?v=aWdbEGYYDKI
Findet heraus, ...
‐ wie verschiedene Antibiotika-Typen wirken,
‐ warum man Antibiotika so lange einnehmen muss, wie verordnet,
‐ warum Menschen nicht gegen Antibiotika resistent werden können.
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Zum Beitrag im Heft S. 30-33
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Wie entstehen antibiotika-resistente Bakterien?
Schaut euch den folgenden Film zweimal an:
https://www.youtube.com/watch?v=WjE99H8pbcA
Schaltet den Ton des Films aus und kommentiert den Trickfilm mit
euren eigenen Worten.
Erklärt das Zusammenwirken von Mutation und Selektion bei Bakterien.
Begründet den viel schnelleren Verlauf der Evolution von Bakterien im Vergleich
zu höheren Lebewesen.
Beschreibt und erklärt die Eingriffe des Menschen in die Evolution der Bakterien.
Resistenzentstehung bei Bakterien
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Die Informationen über den Aufbau, den Stoffwechsel, die Eigenschaften und
Fähigkeiten von Bakterien sind im Bakterienchromosom und in den PlasmidRingen gespeichert. Bei der Verdopplung (Replikation) der DNA vor jeder
Zellteilung passieren manchmal Fehler.
Diese Mutationen treten spontan auf. Nur wenige dieser Schreibfehler in der
Erbinformation wirken sich positiv auf die Bakterien aus. Solche zufälligen
Veränderungen können zum Beispiel dazu führen, dass das Bakterium
resistent gegen ein bestimmtes Antibiotikum ist.
Oft kann schon die Veränderung eines einzigen Gens durch eine Mutation
ausreichen, um beispielsweise eine vom Antibiotikum benötigte
Andockstruktur an der Zellwand so zu verändern, dass es sich dort nicht
mehr anheften kann und somit wirkungslos wird. Damit besitzt dieses
mutierte Bakterium einen eindeutigen Konkurrenzvorteil gegenüber seinen
Artgenossen.
Da sich Bakterien etwa alle 20 Minuten teilen können, vermehren sie sich
rasend schnell. Wird gegen diese Bakterien dann ein Antibiotikum eingesetzt,
dann sterben die meisten ab. Nur diejenigen Bakterien überleben, die über
eine Resistenz verfügen. Diese mutierte Variante kann sich dann ungehindert
ausbreiten. Das eingesetzte Antibiotikum übernimmt also die Aufgabe der
Selektion.
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Da es unzählbar viele Bakterien einer Art gibt, kommen auch sehr viele
Varianten vor, darunter auch solche mit Resistenzen. Somit müssen nicht erst
Mutationen auftreten, bevor die Selektion wirken kann.
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Wie schnell die evolutionäre Anpassung der Bakterien abläuft, zeigt das
Auftreten der ersten Fälle von Penicillin-resistenten Bakterien der Art
Staphylococcus aureus bereits im Jahr 1946. Schon wenige Jahre später
meldeten britische Krankenhäuser eine Resistenzrate von fast 50 Prozent.
1
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Arbeitsblatt
5
Name:
Datum:
Thema:
Wie breiten sich die Resistenzen unter den Bakterien
aus?
Beschreibt zunächst die Abbildung in vier Schritten.
Zum Beitrag im Heft S. 30-33
Lest den Text und erklärt die Abbildung mit den neu gewonnenen Erkenntnissen.
Erklärt den Unterschied zwischen vertikalem und horizontalem Gentransfer.
Diskutiert, ob die Bezeichnung „Bakterien-Sex“ für die Konjugation treffend ist.
Normalerweise werden unsere
Erbinformationen (DNA) von einer
Generation zur nächsten weitergegeben.
So erhalten wir die Hälfte der Erbinformation
von unserer Mutter und die andere Hälfte vom
Vater. (= Vertikaler Gentransfer)
Bakterien vermehren sich dagegen durch Teilung.
Aus einem Bakterium werden zwei. Aber auch bei
Bakterien gibt es so etwas wie „BakterienSex“.
Wissenschaftler bezeichnen diesen Vorgang
als „Konjugation“. Dabei lagern sich zwei
Bakterien aneinander an, um Genmaterial von
einem Bakterium auf das andere zu übertragen.
Dazu wird ein Plasmidring des Spenders verdoppelt
und dann über eine Zellbrücke übertragen. Durch diesen „horizontalen
Gentransfer“ können Bakterien zum Beispiel Gene übertragen, die zu einer
Resistenz gegen Antibiotika führen. Auf diese Weise breitet sich die Resistenz
innerhalb einer Bakterienkolonie noch schneller aus als durch die Zellteilung
möglich.
Diesen horizontalen Gentransfer gibt es nicht nur zwischen Bakterien der gleichen
Art, sondern auch zwischen Bakterien verschiedener Arten.
Erklärt die Ausbreitung einer Antibiotika-Resistenz anhand der folgenden Grafik.
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Zeichnung: wikipedia.org – CC-by-SA_Matthias M.
Beschriftet die vier Phasen in den Pfeilen.
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Konjugation
Transfer eines DNA-Stranges
DNA-Synthese im Rezipienten
Zellen trennen sich
Erweiterung und Vertiefung:
Erklärt den „Wettlauf“ zwischen der Neuentwicklung von Antibiotika und der
Resistenzausbreitung bei Bakterien.
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Zum Beitrag im Heft S. 30-33
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Auf welchen Wegen werden resistente Bakterien
verbreitet?
Beschreibt die folgende Abbildung, in dem ihr eure Kenntnisse einbringt.
Recherchiert im Internet, um die dargestellten Zusammenhänge noch besser zu
verstehen.
Beschreibt und erklärt die Abbildung unter Berücksichtigung der neu
gewonnenen Erkenntnisse.
Gabe von Antibiotika
Übertragungswege der resistenten Bakterien
Antibiotika
en
ung
eid
ch
s
s
Au
Abwasser
Gewässer
Antibiotika
Aus
sch
eid
un
en
Bei
anfälligen
Menschen
schwere
Infektionen
möglich.
Antibiotika
Klinikpatienten
Verbraucher
Gülle
Pflanzliche
Lebensmittel
Einlieferung
Tierische
Lebensmittel
g
un
fer
e
i
l
Ein
Futter
Schlac
hthof
Eindringen
von Bakterien
durch
Verletzungen,
Operationen,
Beatmungsschläuche,
Katheter und
Infusionen.
Schwere
Infektionen
möglich.
Landwirte
Andere Patienten,
Pfleger, Ärzte, Geräte
Gemeinsame Auswertung
Diskutiert über folgende Punkte:
1. Nennt die Faktoren, die zum Verlust der Wirksamkeit von Antibiotika beitragen.
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2. Nennt Ursachen und Verantwortliche für die zunehmende Unwirksamkeit
von Antibiotika.
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3. Schlagt Maßnahmen für beteiligte Organisationen und Berufsgruppen vor,
um den Trend zu verlangsamen.
4. Sammelt Ideen für eure eigenen Handlungsmöglichkeiten.
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19.10.2016 16:31:50
Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Julia braucht dringend ein neues Herz!
Julia D., 19 Jahre alt, ist todkrank! Ihre Herzaktivität ist beeinträchtigt – sie
benötigt dringend ein neues Herz! Seit Monaten lebt sie mittlerweile im
Krankenhaus und wird ständig überwacht. Nur so kann es den Ärzten gelingen, im
Notfall Julia am Leben zu erhalten. Aber wie kam Julia in diese lebensbedrohende
Situation?
Finde heraus, weshalb Julia ein neues Herz benötigt!
Lies den folgenden Text und finde heraus, welche Ursachen für Julias Leben im
Krankenhaus verantwortlich sind!
Überlege anschließend, wie Julia die Transplantation hätte verhindern können!
Der Fall Julia
Julia war immer ein sportlich aktiver und lebenslustiger Mensch. Sie trieb viel
Sport, ernährte sich immer gesund und führte ein gesundheitsbewusstes Leben.
Schwerwiegende Erkrankungen kannte sie nicht. Verschiedene
Kinderkrankheiten, Grippe und vergleichbares hatte sie in der Vergangenheit
immer ohne Probleme überstanden.
Möglicherweise ist dies auch der Grund dafür gewesen, dass sie eine Erkältung
nicht so ernst nahm. Statt diese auszukurieren, nahm sie weiterhin aktiv am
Leben teil. Genau das war der Fehler, denn die verschleppte Erkältung schlug
auf Julias Herz. Viren befielen den Herzmuskel und führten zu einer
Herzmuskelentzündung.
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© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Anfangs hatte Julia davon nur wenig gespürt. Sie war nur schnell außer Atem,
wenn sie sich beim Sport anstrengte. Mit der Zeit fielen ihr jedoch auch die
täglichen Aktivitäten immer schwerer, deshalb ging sie dann zu ihrem Hausarzt.
Der überwies sie sofort zu einem Kardiologen (Facharzt für HerzKreislauferkrankungen).
Der Kardiologe diagnostizierte eine
massive Herzschwäche, die genauer
untersucht werden musste.
Innerhalb kurzer Zeit stand die Diagnose „irreversible
Herzmuskelschwäche“ fest – Julias
Herz wies nur noch eine Pumpleistung
von 30 % auf. Da der Schaden an der
Herzmuskulatur nicht mehr umkehrbar
ist, wurde eine Herztransplantation
notwendig! Nur so kann Julia wieder ein normales Leben führen!
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Julia kam auf eine Transplantationsliste, parallel dazu erhielt sie ein künstliches
Herz. Dieses unterstützt Julias Herz bei seiner Pumparbeit. Seit dieser Zeit lebt
Julia im Krankenhaus und wartet auf ein neues Herz!
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Name:
Arbeitsblatt
Wie funktioniert unser Immunsystem?
Zum Beitrag im Heft S. 34-37
2a
Datum:
Thema:
Unser Körper ist ständig von Mikroorganismen umgeben. Einen ersten Schutz des
Körpers gegen Fremdkörper stellen die intakte Haut (Hornschicht, Säuremantel
der Haut) und die Schleimhaut, zum Beispiel in Nase und Mund, dar. Der Schleim
enthält ein Enzym, das beispielsweise Bakterienzellwände abbaut. Im Magen tötet
die Magensäure eingedrungene Krankheitserreger ab. Doch was geschieht, wenn
Krankheitserreger dennoch in den Körper und vor allem in die Blutbahn gelangen?
Eine wichtige Rolle spielen dabei die sogenannten T-Zellen.
Forscht nach, wie das Immunsystem mit eingedrungenen
Krankheitserregern fertig wird.
Tauscht euch darüber aus, was ihr bereits über das Immunsystem wisst.
Überlegt, wie besondere Zellen im Körper Krankheitserreger, wie z. B. Bakterien,
bekämpfen könnten.
Löst die beiden folgenden Aufgaben zu den T- und den B-Zellen arbeitsteilig.
Stellt euch eure Erkenntnisse anschließend gegenseitig vor.
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Erklärt gemeinsam, ...
- wie das unspezifische und das spezifische Immunsystem zusammenarbeiten
- und wie T- und B-Zellen im Immunsystem zusammenwirken.
- warum man gegen manche Krankheitserreger nach einer einmaligen Erkrankung
immun ist.
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2b
Name:
Arbeitsblatt
Datum:
Welche Aufgaben haben die T-Zellen?
Thema:
Partner A
Lies den folgenden Text und finde heraus, wie Leukozyten Krankheitserreger von
eigenen Zellen unterscheiden können.
Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Erkläre, wie du dich vor Infektionen mit Krankheitserregern schützen kannst.
Erkläre den Unterschied zwischen der unspezifischen und der spezifischen
Immunreaktion.
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Die Aufgabe der T-Zellen
Krankheitserreger gelangen über Wunden, die Atemwege und den Verdauungstrakt
in den Körper. Sie werden von der körpereigenen Abwehr an Oberflächenstrukturen,
den Antigenen, als körperfremd erkannt und bekämpft. Alle Körperzellen tragen
dagegen auf ihrer Oberfläche Strukturen, die sie als körpereigen ausweisen.
Für die Abwehr von Fremdkörpern sind die weißen Blutzellen, die sogenannten
Leukozyten, zuständig. Es gibt sie in verschiedenen Formen und mit
unterschiedlichen Aufgaben. Alle sind aber darauf geschult, körpereigene und
körperfremde Zellen zu bekämpfen.
T-Zellen gehören zur Zellgruppe der Lymphozyten. Das „T“ steht für Thymus. Die
Thymusdrüse befindet sich hinter dem Brustbein. In ihr findet die Ausdifferenzierung
der verschiedenen T-Zellen statt.
Fresszellen, eine besondere Gruppe der weißen Blutzellen, zählen zu den
T-Zellen. Sie bewegen sich frei im Körper und nehmen alle Fremdkörper in ihr
Zellplasma auf. So verdauen z. B. Riesenfresszellen (Makrophagen) Bakterien,
Viren, gealterte rote Blutzellen und Arzneimittelreste. Diese unspezifische Abwehr
stellt nach der Haut und den Körpersäuren eine zweite Abwehrlinie dar. Sie ist
angeboren. Jeder kann seine unspezifische Abwehr durch ausgewogene Ernährung,
stressarme und gesunde Lebensweise mit ausreichend Schlaf und Sport stärken.
Vitaminmangel, Unter- und Fehlernährung, starke körperliche und seelische
Belastungen schwächen die körpereigene Abwehr.
Ist die Anzahl der Krankheitserreger für die unspezifische Abwehr nicht zu
bewältigen, folgen spezifische Abwehrreaktionen des Körpers, die
Immunreaktion. Hierbei haben auch wieder T-Zellen eine besondere Aufgabe. Sie
wachsen im Knochenmark heran, „lernen“ aber erst in der Thymusdrüse,
körpereigene Zellen von fremden zu unterscheiden.
Werden die Fresszellen nicht allein mit den Krankheitserregern fertig, so informieren
sie die T-Helferzellen, welche Fremdkörper eingedrungen sind. Dabei handelt es
sich um eine Untergruppe der T-Zellen, die daraufhin die ganze Immunabwehr
aktivieren. Sie geben ein Signal an die B-Zellen ab.
Dringen Krankheitserreger, wie beispielsweise Viren, in Körperzellen ein, so werden
sie von der unspezifischen Abwehr nicht erkannt. In diesen Wirtszellen vermehren
sich die Viren ungehindert. Aber auch damit kann das Immunsystem fertig werden.
T-Helferzellen aktivieren weitere T-Zellen, diese vermehren sich zu T-Killerzellen.
Sie erkennen die veränderten Zellen an Erreger-typischen Antigenen auf der
Zelloberfläche und töten die Körperzellen, die von Viren befallen sind. Die Reste
werden dann von Makrophagen beseitigt.
Gleichzeitig werden spezifische T-Gedächtniszellen gebildet, die auch über Jahre
im Körper erhalten bleiben. Bei einem Zweitkontakt der Gedächtniszellen mit dem
spezifischen Antigen desselben Typs erfolgt eine schnelle und starke Vermehrung
der spezifischen T-Killerzellen.
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Name:
Arbeitsblatt
Welche Aufgabe haben die B-Zellen?
Zum Beitrag im Heft S. 34-37
2b
Thema:
Partner B
Lies den folgenden Text und finde heraus,
– wie Leukozyten Krankheitserreger von eigenen Zellen unterscheiden
können;
– warum B-Zellen auch als B-Lymphozyten bezeichnet werden;
Stelle die Reaktionen der B-Zellen auf eingedrungene Krankheitserreger in einer
beschrifteten Zeichnung dar.
Die Aufgabe der B-Zellen
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Krankheitserreger gelangen über Wunden, die Atemwege und den Verdauungstrakt
in den Körper. Sie werden von der körpereigenen Abwehr an
Oberflächenstrukturen, den Antigenen, als körperfremd erkannt und bekämpft. Alle
Körperzellen tragen dagegen auf ihrer Oberfläche Strukturen, die sie als
körpereigen ausweisen.
Für die Abwehr von Fremdkörpern sind die weißen Blutzellen, die sogenannten
Leukozyten, zuständig. Es gibt sie in verschiedenen Formen und mit
unterschiedlichen Aufgaben. Alle sind aber darauf geschult, körpereigene und
körperfremde Zellen zu bekämpfen.
Eine Gruppe bilden die sogenannten B-Zellen. Diese rundlichen Zellen entstehen
im Knochenmark und reifen in lymphatischen Organen wie der Milz und in den
Lymphknoten heran. Sie zirkulieren im Blut und im Lymphsystem.
Der erste Kontakt mit Krankheitserregern führt dann zu einer Aktivierung der BZellen. In der Milz und in den Lymphknoten teilen sie sich und entwickeln sie sich
zu vielen Plasmazellen weiter. Diese produzieren dann gegen die eingedrungenen
Krankheitserreger maßgenaue Abwehrstoffe, die Antikörper. Sie besitzen eine Yförmige Gestalt. Treffen die Antikörper auf Antigene (z.B. die Erkennungsstrukturen
auf Bakterienzellen), so verbinden sich die Antikörper mit den Antigenen. Die
Antikörper passen wie Schlüssel ins Schloss (der Antigene). Das führt schließlich
zu einer Verklumpung der Krankheitserreger.
Solche Antigen-Antikörper-Komplexe werden
bevorzugt von Großen Fresszellen (Makrophagen)
verzehrt. Diese gehören zur Gruppe der T-Zellen.
Einige der aktivierten B-Lymphozyten entwickeln sich
zu B-Gedächtniszellen weiter, die über Jahre im
Körper erhalten bleiben können. Kommt es zum
Zweitkontakt mit Krankheitserregern des gleichen
Typs, werden die Gedächtniszellen durch wenige
Teilungsschritte zu Plasmazellen, und es erfolgt im
Vergleich zum Erstkontakt eine schnellere und
stärkere Antikörperbildung: Der Erreger wird
unschädlich gemacht, bevor er sich stark vermehren
kann. Die Krankheit bricht nicht aus.
Durch Antikörper
verklumpte
Grippeviren
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Datum:
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Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Arbeitsblatt
3
Name:
Datum:
Thema:
Organ- und Gewebetransplantationen: Was ist zu
beachten?
Herr Kaiser (49) ist seit Jahren schwer herzkrank. Seine Herzleistung beträgt nur
noch 20 Prozent eines gesunden Menschen. Er ist seit vier Jahren arbeitsunfähig.
Selbst leichte Arbeiten fallen ihm nach wenigen Minuten schwer, so dass er sich
ausruhen muss. Eine Herztransplantation könnte seine Leistungsfähigkeit und
Lebensqualität deutlich verbessern. Seit Monaten wartet er auf ein passendes
Spenderherz.
Forscht nach, welche Schwierigkeiten überwunden werden müssen, um eine
Organ- oder Gewebetransplantation erfolgreich durchführen zu können.
Tauscht euch darüber aus, was ihr bereits über Transplantationen von Organen
und Geweben wisst.
Überlegt, warum Transplantationen nicht so einfach durchzuführen sind.
Lest den folgenden Text und erklärt, ...
wie unser Immunsystem auf transplantierte Organe und Gewebe reagiert,
warum Zwillinge oder nahe Verwandte als Organspender für Nieren besonders gut geeignet sind.
‐ woran geeignete Spenderorgane erkannt werden können.
‐ warum sich Menschen mit einem Spenderorgan vor Ansteckungen mit
Krankheitserregern besonders in Acht nehmen müssen.
‐ warum viele Patienten oft jahrelang auf eine Transplantation warten müssen.
Organ- und Gewebetransplantation - so wird das Immunsystem
getäuscht
‐
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Körperzellen des Menschen besitzen an ihrer Zelloberfläche Proteine, die
als MHC-Proteine bezeichnet werden. Diese wirken wie Antigene: Wird ein
Organ oder Gewebe eines Menschen einem anderen Menschen
transplantiert, dann sorgen diese Oberflächenproteine dafür, dass
Makrophagen und T-Killerzellen das empfangene Organ oder Gewebe
angreifen und zerstören. Ein solcher Prozess wird als Abstoßungsreaktion
bezeichnet.
Damit eine Transplantation reibungslos erfolgen kann, müssen das
Spenderorgan und der Empfänger möglichst die gleichen MHC-Proteine
besitzen! Dies ist jedoch nur bei eineiigen Zwillingen der Fall. Die Wirkung
des Immunsystems kann aber auch weniger stark ausfallen, wenn die MHCProteine auf dem Spenderorgan möglichst ähnlich den MHC-Proteinen des
Empfängers sind. Dies ist bei nahen Verwandten der Fall. Andernfalls muss
man weltweit nach einer Person suchen, bei der die Verhältnisse ähnlich
sind. Dies tritt bei ungefähr jedem 100000. Menschen auf. Je ähnlicher die
MHC-Proteine auf der Zelloberfläche, desto schwächer ist die
Immunreaktion.
Zum Teil hängt die Reaktionsstärke aber auch vom transplantierten Organ
ab. Bei Hornhaut und Gehörknöchelchen findet keine Immunreaktion statt,
da diese Gewebe keine MHC-Proteine besitzen! Eine übertragene Niere
weist eine geringe Immunreaktion auf, bei Herz und Leber fällt die
Immunreaktion schon stärker aus.
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Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Arbeitsblatt
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Name:
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Datum:
Thema:
Dies ist einer der Gründe, warum erkrankte Menschen zum Teil Jahre auf
ein Transplantat warten müssen. Ihre MHC-Proteine müssen identifiziert
werden, um dann weltweit nach einem passenden Organ zu suchen. Findet
sich ein geeignetes Organ, kann die Transplantation erfolgen.
Immunreaktionen sind dann aber vorherbestimmt, so dass diese Reaktionen
unterdrückt werden müssen. Dazu muss der Empfänger eines Organs
lebenslang Medikamente nehmen, mit denen die Immunantwort unterdrückt
wird. Derartige Arzneimittel werden als Immunsupressiva bezeichnet. Sie
sorgen auf unterschiedliche Weise dafür, dass die Immunzellen kaum auf
die Antigene des gespendeten Organs reagieren. Damit einher geht
natürlich auch ein großes Risiko, denn der Mensch mit dem transplantierten
Organ erwirbt durch die Medikamenteneinnahme eine Immunschwäche und
ist damit einem erhöhten Risiko für Infektionen ausgeliefert.
Tauscht euch darüber aus, warum die meisten Menschen in Deutschland keinen
Organspenderausweis besitzen und welche Folgen das hat.
Formuliert eure Antworten auf die Frage von Herrn Kaiser, warum ihr keine
Organspende-Ausweise habt.
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Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Countdown einer Organspende
Frau Müller (38) aus München stirbt nach einem Verkehrsunfall in der
Notaufnahme der Klinik. In ihrer Handtasche hat ein Rettungssanitäter einen
Organspende-Ausweis gefunden. Er teilt das den Ärzten mit. Der Countdown läuft.
Werden ihre Organe nun das Leben anderer Menschen retten? Herr Kaiser (49)
aus Kiel wartet schließlich schon seit Jahren auf ein „neues“ Herz.
Forscht nach, unter welchen Voraussetzungen Organspenden möglich sind.
Tragt zunächst zusammen, welche Voraussetzungen eurer Meinung nach erfüllt
sein müssen, damit Organe von Verstorbenen transplantiert werden können.
Lest den folgenden Text und findet heraus, wie viele Entscheidungen bei einer
Organspende getroffen werden müssen, bevor ein Organ transplantiert werden
darf.
Stellt den Ablauf einer Organspende in einem „Entscheidungsbaum“ dar. Ergänzt
das folgende Muster.
Ist der Hirntod beim potentiellen Organspender festgestellt worden.
ja
nein
Sind die Organe unversehrt und gut durchblutet?
ja
nein
Eine Organspende und Transplantation ist ...
möglich /erlaubt
nicht möglich / erlaubt
Erklärt, warum bei einer Organspende jede Minute zählt.
Prüft, ob es möglich ist, dass Herr Kaiser sein neues Herz von Frau Müller
bekommt.
Beurteilt dies aufwändige Verfahren haltet. Sollte man es nicht vereinfachen?
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Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Arbeitsblatt
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Thema:
Ablauf der Organspende und Organtransplantation
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Datum:
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Das 1997 beschlossene Transplantationsgesetzt (TPG) und seinen
Änderungen in 2012 regeln die Organspende, die Entnahme sowie die
Übertragung. Organe und Gewebe dürfen gemäß TPG erst entnommen
werden, nachdem der Tod des Organspenders festgestellt wurde. Die einzige
Ausnahme bildet die Lebendspende, bei der ein Organ (z. B. eine Niere) oder
ein Teil des Organs (z.B. Leber) von einem lebenden Menschen entnommen
wird.
Der Regelfall der Organspende ist der von einem Hirntoten, wenn dieser
seine eigene Spendenbereitschaft zu Lebzeiten dokumentiert hat.
Nachträglich können auch direkte Angehörige die Spendenbereitschaft
bestätigen, wenn kein Organspenderausweis vorliegt.
Ein anerkanntes Verfahren zur Feststellung des Todes ist die Feststellung
des unumkehrbaren Hirnfunktionsaufalls, „Hirntod“ genannt. Damit ist das
Gehirn als Steuerorgan der elementaren Lebensvorgänge unwiderruflich
ausgefallen und der Patient kann nur noch mit einer Beatmungsmaschine am
Leben gehalten werden. Zwei verschiedene qualifizierte Ärzte führen diese
Untersuchung unabhängig voneinander durch. Ist der Hirntod festgestellt, so
wird geprüft, ob eine Organentnahme medizinisch grundsätzlich in Frage
kommt. Wenn Organe unversehrt und gut durchblutet sind, können diese zur
Spende freigegeben werden.
Nun muss mit den Angehörigen geklärt werden, ob eine schriftliche oder
mündliche Zustimmung der hirntoten Person zur Organspende vorliegt.
Alternativ können die Angehörigen der Organspende gemäß dem
mutmaßlichen Willen der hirntoten Person zustimmen, falls dieser nicht
bekannt ist.
Erst mit dieser Zusage dürfen weitere Tests erfolgen. Diese werden durch die
Deutsche Stiftung Organtransplantation (DSO) veranlasst. So muss bis zur
möglichen Organentnahme eine gute Durchblutung der potentiellen
Spenderorgane gewährleistet werden. Es erfolgt eine Untersuchung auf
Infektionskrankheiten und weitere Erkrankungen, die eine Organübertragung
ausschließen würden. Auch müssen die Blutgruppe und die
Gewebemerkmale (MHC-Proteine) festgestellt werden, damit diese Daten an
die Eurotransplant übermittelt werden können.
Eurotransplant ist eine in Leiden (Niederlande) ansässige Stiftung, welche für
die Vermittlung und Verteilung von Organen in vielen europäischen Ländern
zuständig ist. Sie sucht aufgrund der mitgeteilten Daten nach den optimalen
Organempfängern, wobei auch die Dringlichkeit einer Organtransplantation
berücksichtigt wird.
Eurotransplant informiert nach diesen Kriterien die jeweiligen
Transplantationszentren, an denen die potenziellen Empfänger auf der
Warteliste für die zur Verteilung anstehenden Organe gelistet sind.
Diese Zentren benachrichtigen die betroffenen Patienten und bestellen sie
ein, um die Transplantation vorzubereiten. Sie müssen medizinisch
untersucht werden, ob eine Transplantation möglich ist. Anschließend fordert
Eurotransplant die Entnahme der Organe an.
Die Entnahme der Organe erfolgt durch ein chirurgisches Team. Werden
mehrere Organe entnommen, kann eine solche Operation bis zu fünf
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Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Arbeitsblatt
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Datum:
Thema:
Stunden andauern. Während des Eingriffs werden die Organe ständig
überprüft. Erst zu diesem Zeitpunkt kann entschieden werden, ob die Organe
übertragbar sind. Die Entnahme der Organe erfolgt nach einem festen
Schema: Zuerst werden Herz und Lunge, danach Leber, Nieren,
Bauchspeicheldrüse und Dünndarm entnommen.
Welche Organe entnommen werden, hängt von der Zustimmung der
spendenden Person oder seinen Angehörigen und von der medizinischen
Eignung der gespendeten Organe ab. Nach der Organentnahme werden
beim verstorbenen Menschen alle Operationswunden verschlossen und der
Leichnam den Angehörigen zur Bestattung übergeben.
Unmittelbar nach der Entnahme der Organe läuft ein Countdown, denn die
Zeit, in der ein Organ ohne Durchblutung in speziellen Behältern gekühlt
transportiert werden können, ist begrenzt. Die verpackten und auf 4°Celsius
gekühlten Organe müssen schnell an die Transplantationszentren gebracht
werden, denn sie können nicht über lange Zeit funktionsfähig erhalten
bleiben. Herz und Lunge müssen beispielsweise innerhalb von maximal vier
bzw. sechs Stunden transplantiert werden, eine Leber bleibt nur bis zu neun
Stunden und eine Niere bis zu 36 Stunden funktionsfähig.
Unmittelbar nach Eintreffen der Organe erfolgt in den jeweiligen
Transplantationszentren die Organübertragung. Der Ausgang dieser
Übertragung wird durch die DSO an das Krankenhaus, in dem die Organe
entnommen wurden, sowie den Angehörigen des Verstorbenen – soweit dies
gewünscht wurde – mitgeteilt. Für alle Stellen bleiben der verstorbene
Organspender sowie die Organempfänger anonym.
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Zum Beitrag im Heft S. 34-37
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Die Vermittlung von Organen durch die
Stiftung Eurotransplant
Die in Leiden (Niederlande) ansässige Stiftung Eurotransplant ist für die
Vermittlung von Organen innerhalb der Länder Deutschland, Belgien, Luxemburg,
Niederlande, Österreich, Slovenien und Kroatien zuständig. Dabei hat sie auf der
Basis von objektiven medizinischen Kriterien eine gerechte Vermittlung der
Organe sicher zu stellen.
 Nenne die zentralen Aufgaben der Stiftung Eurotransplant!
 Erkläre, warum es Wartelisten gibt und wer diese führt.
 Nenne die Kriterien, nach denen man auf der Warteliste aufgenommen
wird.
 Beschreibe die Kriterien, nach denen die Organe vermittelt werden.
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Da weniger Organe gespendet als benötigt werden, gilt es Patienten mit Bedarf an
Transplantaten in einer Warteliste aufzunehmen. Diese Liste wird vom jeweiligen
Transplantationszentrum geführt. Alle Zentren im Einflussbereich der Stiftung geben
die Wartelisten zusammen mit den notwendigen Patientendaten
(Krankengeschichte, Blutgruppe und Gewebemerkmale) an Eurotransplant weiter.
Eurotransplant speichert diese zentral gemeinsam mit den Wartelisten und
Patientendaten aller in den Eurotransplant-Staaten beteiligten
Transplantationszentren.
Dadurch können die Daten schnell mit den Merkmalen von gemeldeten Spendern
abgeglichen werden. Passen Empfänger- und Spenderdaten zusammen, leitet
Eurotransplant sofort alle für die Transplantation erforderlichen Maßnahmen ein. Die
Suche nach den optimalen Empfängern muss sehr schnell erfolgen, damit
Organentnahme, Transport und Transplantation zügig durchgeführt werden können.
Ist ein potentieller Empfänger nicht erreichbar oder kann aktuell nicht transplantiert
werden, so wird die nächste geeignete Person der Warteliste kontaktiert. Da die
Funktionsfähigkeit der Spenderorgane zeitlich beschränkt sind, muss die Verteilung
schnellst möglich erfolgen. Auch bei der Vermittlung berücksichtigt, wie lange bereits
auf ein Spenderorgan gewartet wird und die Konservierungszeit. Darunter wird die
Zeit, in der das entnommene Organ nicht durchblutet wird, verstanden. Sie
beeinflusst die Erfolgsaussichten einer Transplantation. Sie hängt in erster Linie
davon ab, wie lang der Transportweg zum Transplantationszentrum ist.
Nicht alle Patienten, bei denen medizinisch eine Transplantation angezeigt ist,
können unmittelbar auf die Warteliste aufgenommen werden. Ausschlaggebend ist
zunächst der voraussichtliche Erfolg einer Transplantation. Entscheidende
Erfolgskriterien sind, ob mit der Transplantation das Überleben des Patienten
gesichert wird, die Lebensqualität sich bessert und das Transplantat längerfristig
funktionsfähig bleibt. Zusätzlich muss die individuelle Gesamtsituation des Patienten
beachtet werden, ob eine Transplantation erfolgreich sein kann. Unheilbare,
bösartige Erkrankungen, vorhandene Infektionskrankheiten und schwerwiegende
zusätzliche Erkrankungen, die bei einer Transplantation ein zu großes Risiko
darstellen, führen zur Nichtaufnahme in die Warteliste. Die Gründe für diese
medizinische Entscheidung müssen dokumentiert werden. Auch sind die Risiken,
Erfolgsaussichten und die längerfristigen medizinischen, sozialen und psychischen
Auswirkungen einer Transplantation mit einem Patienten zu klären. Darunter fallen
beispielsweise die Nebenwirkungen derjenigen Medikamente, welche ein
transplantierter Patient ein Leben lang einnehmen muss. Auf die Warteliste kann
somit nur kommen, wer auch seine eigene Zustimmung erteilt hat.
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
AIDS: Was haben wir damit zu tun?
„AIDS ist doch eine Schwulenkrankheit. Ich bin nicht schwul, also was geht das
mich an?!“, mein Nico (15) zu seinen Tischnachbarn als seine Biologie-Lehrerin
das neue Thema „HIV-Infektionen und AIDS“ vorstellt.
Wie würdet ihr auf Nicos Äußerung reagieren?
Geht euren eigenen Fragen zum Thema AIDS nach.
Tauscht euch darüber aus, was ihr schon über dieses Thema gehört habt und
was ihr schon wisst.
Sammelt Fragen, die euch zum Thema HIV-Infektion und AIDS interessieren.
Bringt eure Fragen in eine sinnvolle Reihenfolge und teilt sie für eure Recherche
in eurer Tischgruppe auf.
Klärt eure Fragen, indem ihr ...
 ... in Biologiebüchern nachforscht;
 ... im Internet passende Filme anschaut;
 ... im Internet nach Informationen sucht;
 ... bei „schule-loveline.de“ passende Broschüren als pdf-Dokumente
herunterladet und lest.
 ... euch an Experten der regionalen AIDS-Hilfe oder an Pro Familia
wendet. Dort könnt ihr auch Broschüren zum Thema bekommen.
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© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Dokumentiert und präsentiert eure Ergebnisse, indem ihr ...
 ... einen Info-Flyer für Jugendliche gestaltet, oder
 ... ein Video zur Vorführung in eurer Klasse gestaltet, oder ...
 ... ein Feature - eine Sendung mit Berichten, Interviews, Kommentaren und
Musik - fürs Klassen- oder Schulradio
Was ist ein Radio-Feature?
aufnehmt, oder ...
Beim Feature handelt es sich um eine
 ... einen Blog im Internet mit Texten,
dramaturgische und berichtende
eigenen Fotos, Filmen oder /und AudioDarstellungsform mit sehr anschaulicher
Dateien gestaltet. Kostenlos und einfach
Wirkung für den Hörer. Das Feature ist eine
Mischung aus Bericht, Dokumentation und
geht das z. B. bei WordPress.com.
Reportage. Es ermöglicht, unterschiedliche
 ... Lernplakate entwerft und ausstellt,
Darstellungsformen in einer journalistischen
oder ...
Form zu kombinieren.
Den Rahmen des Features stellt häufig eine
 ... einen Power-Point-Vortrag haltet,
dramatisch erzählende Reportage dar.
oder ...
Informationen in Form von Berichten und
meinungsbildenden Beiträgen sollen ein
 ... eine eigene Idee realisiert.
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Thema umfangreich, interessant und mit
vielen Facetten darstellen. Im Radiofeature
können Interviews, kurze Hörspiele,
passende Geräusche usw. den Hörer
fesseln. Unterbrochen bzw. verbunden
werden die Beiträge durch Musik.
So könnte ein Radio-Feature aufgebaut sein:
Beginn des Features mit einem
Fallbeispiel oder einem kurzen Hörspiel
Musik
Faktenvermittlung und Verallgemeinerung in einem Bericht
Musik
Interviews mit Betroffenen und/oder
Experten
Musik
Zusammenfassung mit Rückgriff auf
das einleitende Fallbeispiel
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Wie verläuft eine HIV-Infektion?
Grippe-Viren befallen die Schleimhautzellen in unseren
Atemwegen. Sie schleusen ihr Erbgut (DNA) in unsere Zellen
ein und zwingen diese, neue Viren zu produzieren.
Normalerweise reagiert unser Immunsystem dann mit
entsprechenden Abwehrmaßnahmen. T-Zellen vermehren sich
zu T-Killerzellen. Diese erkennen die veränderten Zellen an
Erreger-typischen Antigenen auf der Zelloberfläche und töten
die Körperzellen, die von Viren befallen sind, ab. Die Reste
werden dann von Makrophagen beseitigt. HI-Viren setzen gerade
dieses Abwehrsystem außer Kraft.
Forscht nach, wie HI-Viren unser Immunsystem angreifen können.
Klärt zunächst die Bedeutung der
Abkürzung HI-Virus auf. Recherchiert im
Biologiebuch oder im Internet.
Beschreibt den Aufbau eines HI-Virus
anhand der Abbildung.
Erklärt die Funktionen der Virus-Teile
anhand des Textes.
Bindungsproteine
Innere Hülle
Kapsid
Enzyme: Reverse Transkriptase
Integrase
Protease
RNA
Beschreibt das Andocken eines HI-Virus an eine Wirtszelle.
Beschreibt und erklärt den weiteren
Verlauf der HIV-Infektion anhand der folgenden Abbildung und des Textes.
Erklärt, warum ein Mensch nach einer Infektion mit HI-Viren jahrelang nicht weiß,
dass er HIV-positiv ist.
HI-Viren befallen Zellen des Immunsystems
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Das HI-Virus hat eine rundliche Gestalt und ist etwa 100 nm groß, also
0,0001 mm. Es besteht lediglich aus einer Hülle und einem Kapsid mit der
Erbinformation. Die Hülle besteht aus einer Membran mit bestimmten
Bindungsproteinen, mit denen das Virus Kontakt zu Wirtszellen aufnimmt. Im
Zentrum des Virus befinden sich zwei Kopien des Virus-Erbmaterials in Form
von zwei gleichen einzelsträngigen RNA-Molekülen (RNA = Ribonucleinacid),
die von einem sogenannten „Kapsid“ eingeschlossen sind. An die RNA sind
drei wichtige Proteine (Eiweiße) des Virus gebunden:
1. die „Reverse Transkriptase“, ein Enzym, das die Virus-RNA in DNA
umschreibt.
2. die Virus-Protease, ein Enzym, das DNA an bestimmten Stellen zerschneidet.
3. die Integrase, ein Enzym, das ein fremdes DNA-Stück in eine aufgeschnittene DNA einfügt (integriert).
Das Erbgut des HI-Virus besteht nur aus neun Genen (Mensch: ca. 35.000
Gene). Sie kodieren im Wesentlichen den Aufbau des Virus und unterstützen
seine Vermehrung in einer Wirtszelle.
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Arbeitsblatt
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Name:
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Datum:
Thema:
Dringt das Virus zum Beispiel über eine kleine Wunde beim
Geschlechtsverkehr in die Blutbahn eines Menschen ein, dann kann es sich
mit seinen Bindungsproteinen an bestimmte Rezeptoren von Zellen unseres
Immunsystems - den T-Zellen und den Makrophagen - binden.
Nach der Bindung des HI-Virus an seine Wirtszelle bildet sich innerhalb der
Zellmembran eine Einbuchtung aus. Die Virus-Membran verbindet sich jetzt
mit der Zellmembran der Wirtszelle. Bei dieser Fusion wird das Kapsid mit
der Erbinformation in das Innere der Wirtszelle eingeschleust. Das Enzym
„Reverse Transkriptase“ wandelt nun die einsträngige Virus-RNA in
doppelsträngige DNA um. Das ist notwendig, damit das Erbgut des Virus in
das menschliche Erbgut (DNA) eingefügt werden kann.
In dieser Phase der Infektion treten lediglich grippeähnliche Symptome auf.
Von der Bindung des Virus an eine T-Zelle oder einen Makrophagen bis zur
Integration des Viren-Erbguts vergehen etwa zehn Stunden. Nach Einbau der
viralen DNA können jedoch Jahre vergehen, bis die Wirtszelle beginnt, das
Erbgut des Virus vielfach zu kopieren, neue HI-Viren zu produzieren und
freizusetzen.
Bei diesem Produktionsprozess treten jedoch immer wieder kleine
Kopierfehler im Erbgut des Virus auf. Dadurch verändert sich die
Oberflächenstruktur der Viren immer wieder. Deshalb haben Impfstoffe keine
Chance, an diese zu binden und sie unschädlich zu machen. Bisher können
nur Medikamente die Virenproduktion stören.
Bisher ist noch nicht erforscht, auf welchem Wege die sogenannte
Latenzperiode beendet wird. Erst in dieser letzten Phase werden so viele
Immunzellen von HI-Viren befallen, dass sie ihre Funktionen der
Immunabwehr nicht mehr erfüllen können.
Verlauf einer HIV-Infektion
HIV
Andocken
HIV
Protease
spaltet virales
Polyprotein
Translation
Fusion
Knospung
virales
Protein
virale
RNA
DNA
Integrase
Transkription
virale
RNA
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integriert
virale DNA
in Wirtsgenom
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Von der HIV-Infektion zu AIDS
„Warum sprechen wir andauernd von HIV-Infektionen und nicht von AIDS?“,
fragt Marvin im Biologie-Unterricht. „Gibt es da einen Unterschied?“
Was würdet ihr ihm antworten?
Forscht nach, was nach einer Infektion mit HI-Viren geschieht.
Beschreibt den Verlauf anhand der folgenden Abbildung.
Ordnet die Begriffe „Latenzphase“, „AIDS“ und „Akute Phase“ den drei
dargestellten Phasen zu.
Unterstreicht im folgenden Text Aussagen über die in den drei Phasen
auftretenden Infektionen (grün), über die Ansteckungsgefahr (rot) und
Behandlungsmaßnahmen (blau).
Erklärt, in welcher Phase Medikamente eingenommen werden sollten, die die
Viren-Vermehrung hemmen.
Versetzt euch in eine junge Frau „Nina“, die sich im Alter von 16 Jahren beim
ungeschützten Geschlechtsverkehr mit HI-Viren infiziert hat. Schreibt fünf
Tagebucheinträge, in der sie schreibt, was passiert ist, wie es ihr geht und wie sie
damit umgeht. Nina ist jetzt 26 Jahre alt und ist fast fertig mit ihrem Studium.
Erklärt, warum eine an AIDS erkrankte Person für gesunde Menschen in
alltäglichen Umgang keine Gefahr darstellt, während Menschen mit leichten
Infektionskrankheiten für sie eine große Gefahr darstellen. Gebt an, welche
Konsequenzen daraus zu ziehen sind.
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Tod
relative Einheiten
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Text verändert nach: Quelle:
http://www.schulebw.de/unterricht/faecheruebergreifende_themen/umwelterziehung/aids
Infektion
Anzahl der T-Helferzellen
Anzahl der HI-Viren
0
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6
9
12
1
2
3
4
Wochen
5
6
7
8
9
10
Jahre
Abb.: Verlauf einer unbehandelten HIV-Infektion
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Name:
Arbeitsblatt
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
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Datum:
Thema:
I. Die primäre oder akute HIV-Infektion
Die ersten Anzeichen einer Infektion mit dem HI-Virus ähneln oft einer Grippe
mit Fieber, allgemeiner Abgeschlagenheit, Lymphknotenschwellungen,
Nachtschweiß, Appetitverlust und Hautausschlag. Diese Symptome können
einige Tage oder Wochen nach Übertragung des HI-Virus auftreten und bis zu
14 Tage anhalten. Das HI-Virus vermehrt sich in dieser Zeit explosionsartig.
Die Viruslast kann auf mehrere Millionen Viren pro Milliliter Blut steigen. Das
bedeutet, gerade in diesem frühen Stadium einer Infektion kann ein
Sexualpartner besonders leicht infiziert werden. Gleichzeitig kommt es zu
einem kurzfristigen Abfall der T-Helferzellen.
II. Die Latenzphase
Nach ein paar Wochen gewinnt das Immunsystem jedoch wieder die
Oberhand über die Viren, die Viruslast sinkt und es beginnt eine
unterschiedlich lange Phase ohne spürbare Symptome. Diese Phase kann
einige Jahre dauern.
Doch auch wenn die infizierte Person noch keine Krankheitszeichen verspürt,
verringert sich allmählich die Zahl der für das menschliche Immunsystem so
wichtigen T-Helferzellen und die Viruslast steigt wieder an. Wenn jetzt nicht
mit virushemmenden Medikamenten behandelt wird, wird die körpereigene
Abwehr immer schwächer und kann sich irgendwann gegen eigentlich
harmlose und normalerweise leicht zu bekämpfende Krankheitserreger nicht
mehr wehren. Es kommt zu sogenannten „opportunistischen Infektionen“.
Damit geht die Erkrankung in das Aids-Stadium über.
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Text verändert nach: Quelle:
http://www.schulebw.de/unterricht/faecheruebergreifende_themen/umwelterziehung/aids
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III. Das Aids-Stadium
Das Krankheitsbild Aids wird durch das Auftreten von
„opportunistischen“ Infektionen definiert. Diese können sich ausbreiten, weil
die Zahl der T-Helferzellen stark abgesunken ist. Bakterien, Pilze und Viren,
die bei einem gesunden Menschen nur selten eine Erkrankung verursachen,
können sich ungehindert ausbreiten, weil die Abwehr des Körpers
geschwächt ist. Beispiele hierfür sind die zu Beginn der Epidemie gehäuft
aufgetretene Pneumocystis-Carinii-Pneumonie, eine seltene Form der
Lungenentzündung, Schäden im Gehirn durch Toxoplasmose-Erreger und
bestimmte Krebserkrankungen (z.B. Kaposi-Sarkom, Lymphome).
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Name:
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Datum:
Thema:
Arbeitsblatt
Wie kann eine HIV-Infektion heute behandelt werden?
Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Das Gemeine an einer HIV-Infektion ist, dass die Viren unser körpereigenes
Abwehrsystem schwächen bzw. am Ende sogar außer Gefecht setzen. Somit
kann sich das Immunsystem nicht selbst gegen diese Infektion zur Wehr setzen.
Was kann man also tun?
Forscht nach, welche Behandlungsmöglichkeiten heute zur Verfügung
stehen.
Entwickelt zunächst selbst Ideen, wie man eine HIV-Infektion behandeln könnte.
Lest den folgenden Text und übersetzt die englische Bezeichnung für HAART ins
Deutsche.
Nennt die Zielsetzung dieser Therapie.
Gebt an, worauf ein Patient bei der Einnahme der Tabletten unbedingt achten
muss.
Begründete diese Regeln.
HIV-Behandlungsmethoden
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Zeichnung: Thomas Splettstößer – CC-by-SA3.0 – wikimedia.com
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Mit Highly active antiretroviral therapy (HAART) wird die medikamentöse
Kombinationstherapie aus mindestens drei antiretroviralen Wirkstoffen
bezeichnet. Ziel von HAART ist, das Immunsystem zu stärken und den
Ausbruch des Krankheitsbildes AIDS zu verhindern. Eine erfolgreiche
Therapie drückt die Viruslast (Konzentration des HI-Virus) im Blut unter die
Nachweisgrenze, wodurch die Anzahl der T-Zellen wieder ansteigen und
damit das Immunsystem gegen opportunistische Infektionen und andere
AIDS-definierende Erkrankungen gestärkt wird. Da das Virus schnell
Resistenzen gegen einzelne Wirkstoffe entwickelt, hat sich die Therapie durch
die Einnahme aus drei antiretroviralen Wirkstoffen durchgesetzt. Bei aktuellen
Medikamenten sind diese drei Wirkstoffe in einer Tablette vereint, die einmal
täglich eingenommen wird. Antiretrovirale Therapie kann die Lebenserwartung
HIV-Infizierter deutlich verlängern, jedoch keine vollständige Vernichtung des
Virus – und damit eine Heilung – bewirken. Zudem können mitunter
schwerwiegende Nebenwirkungen auftreten, denen jedoch in der Regel durch
einen Wechsel der Wirkstoffkombination entgegengetreten werden kann. Eine
einmal begonnene Therapie sollte nicht mehr abgesetzt werden, um
Resistenzbildung zu verhindern. Aus demselben Grund ist eine regelmäßige
Tabletteneinnahme unumgänglich.
Aufgrund neuer medizinischer Studienergebnisse sowie der Entwicklung und
Zulassung neuer antiretroviraler Arzneistoffe und Substanzklassen befindet
sich HAART in einem kontinuierlichen Entwicklungsprozess.
Quelle: Wikipedia, Stichwort: AIDS (Stand: 3. 8. 2016) (Text leicht für unterrichtliche Zwecke
verändert
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Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Beschreibt und erklärt anhand der folgenden Abbildung, die Wirkungsweisen der
Bestandteile der Medikamente gegen HI-Viren.
Bindungsproteine
Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Rezeptor
Fusionsinhibitor
ProtegraseInhibitor
virale
RNA
DNA
IntegraseInhibitor
Abb.: Wirkungsweisen von Wirkstoffen gegen HI-Viren
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Zeichnung: Thomas Splettstößer – CC-by-SA3.0 – wikimedia.com
Lösung:
 Reverse Transkriptase-Inhibitoren behindern die Transkription der VirusRNA in DNA
 Protease-Inhibitoren unterbinden die Reifung von noch nicht infektiösen
Viren
 Fusionsinhibitoren behindern das Virus beim Andocken an die Wirtszelle
und unterbinden so eine Infektion der Zelle.
 Integrase-Inhibitoren blockieren das Enzym des Virus, das für den Einbau
der zuvor gebildeten viralen DNA in die Wirts-DNA notwendig ist.
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Arbeitsblatt
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Name:
Datum:
Thema:
Eine neue Behandlungsmethode durch moderne
Gentherapie?
Schon öfter wurde in den Medien über Erfolge in der AIDS-Forschung berichtet.
Im Februar 2016 löste eine Nachricht in allen Nachrichtensendungen des
Fernsehens und Radios und in den Tageszeitungen erneut Hoffnung bei den HIVinfizierten Menschen aus. Forschern aus Hannover und Dresden sei es erstmals
gelungen, HI-Viren aus Wirtszellen zu entfernen.
Forscht nach, wie diese Methode entwickelt wurde und wie sie
funktionieren soll.
Schaut euch das Video vom Online-Portal „Die Welt“ vom 23.2. 2016
an und notiert, was ihr verstanden habt.
Lest den Artikel aus Spiegel Online vom 22. 2. 2016 und den unten
stehenden Text.
Erklärt, warum es bisher nicht möglich war, ein einmal in eine T-Zelle
eingedrungenes HI-Virus zu entfernen.
Erklärt die neue Methode, die die Forscher aus Hamburg und Dresden entwickelt
haben.
Bevor diese Methode der modernen Gentherapie medizinisch angewendet werden
darf, muss sie in aufwändigen Studien auch an AIDS-Kranken getestet werden.
Diskutiert, ob ihr als AIDS-Patient an so einer Studie teilnehmen würdet.
Rekombinase Brec1 entfernt hochspezifisch HIV-1-Proviren
Mit 37 Millionen HIV-positiven Menschen und über 2 Millionen jährlichen Neuinfektionen stellt HIV weiterhin eine große Herausforderung für die Weltgesundheit dar.
5
Trotz enormer Fortschritte sind die derzeitigen HIV-Behandlungsmethoden nicht
dazu in der Lage, die Infektion vollständig zu heilen: Zwar kann die Vermehrung des
HI-Virus effektiv unterdrückt werden, das in das Genom der Zellen integrierte HIVErbgut, das sogenannte Provirus, bleibt jedoch erhalten. Bisherige Ansätze das Provirus mittels Nukleasen, Rekombinasen oder anderer ‚Genome Editing’-Methoden
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aus dem Erbgut der Wirtszellen herauszuschneiden, waren nur wenig effizient oder
brachten unerwünschte Nebeneffekte mit sich.
Ein Team von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern der Abteilung „Antivirale
Strategien“ des Heinrich-Pette-Instituts sowie der medizinischen Fakultät der
TU Dresden konnte eine Designer-Rekombinase (Brec1) entwickeln, die das
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Provirus aus der menschlichen Wirtszelle herausschneiden und entfernen kann.
Damit eignet sich Brec1 als vielversprechender Kandidat für eine mögliche Anwen-
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dung in zukünftigen HIV-Heilungsansätzen.
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Nur eine komplette Entfernung des HIV-Provirus aus dem Genom der Patienten
kann zu einer vollständigen Heilung der Infektion führen. Unsere Entwicklung der
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Brec1-Rekombinase ist dazu in der Lage, fast alle bisher bekannten HI-Viren ohne
erkennbare Nebeneffekte wieder aus infizierten menschlichen Zellen zu entfernen“,
erklärt HPI-Abteilungsleiter Prof. Joachim Hauber.
Quelle: IDW-online
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Arbeitsblatt
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Rollenbeschreibungen und Aufgaben:
Chancen und Risiken der Gentechnik in der HIV-Therapie
Bereitet euch mit folgenden Anregungsbögen auf das Rollenspiel vor.
–
–
–
–
Von der HIV-Infektion zu AIDS
Wie kann eine HIV-Infektion heute behandelt werden?
Eine neue Behandlungsmethode Dank moderner Gentherapie?
Dauerhafter Schutz vor HI-Viren durch Eingriff in die Keimbahn?
Moderator/in: _____________________________________
Radio-Reporter/in bei NDR-Info: Bereich Gesundheitswesen
Verheiratet, 1 Kind
Bereite dich auf deine Rolle vor, indem du dir anschaust, wie FernsehModeratoren eine Diskussion leiten. Dafür eignet sich z. B. die Reihe
„Hart aber fair“
z. B.: https://www.youtube.com/watch?v=1XWbmB2V2M.
Mach dich mit den Rollen und Positionen der anderen Spielteilnehmer vertraut.
Überlege dir, ...
– wie du durch eine provokative These in das Thema einsteigen willst.
– wie du die Diskussion inhaltlich / thematisch strukturieren kannst.
– welche Fragen diskutiert werden sollen.
– welche Zusatzinformationen du als Impulse in die Diskussion einbringen
kannst.
– ob und ggf. wie du die Zuschauer einbinden kannst.
– wie du die Diskussion abschließen willst.
Bereite dich auf die Auswertung des Rollenspiels vor, in dem du dir
Auswertungsfragen für die Mitspieler und für die Zuschauer notierst.
Dr. _______________________________________
Immunbiologe/in am Robert-Koch-Institut in Berlin
Schwerpunkte der Forschungstätigkeit: HIV
Verheiratet, 2 Kinder
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Informiere dich im Internet über das Robert-Koch-Institut.
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Besorge dir die aktuellen Zahlen der HIV-Infizierten und AIDS-Toten unter:
http://www.rki.de/DE/Content/Infekt/EpidBull/Merkblaetter/Ratgeber_HIV_AIDS.ht
ml?nn=2374210.
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Arbeitsblatt
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Rollenbeschreibungen und Aufgaben:
_______________________________, Berater/in der Deutschen AIDS-Hilfe
Sozialpädagoge/in aus Hamburg, nicht verheiratet
Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Informiere dich über die Deutsche AIDS-Hilfe unter
https://www.aidshilfe.de.
Besorge dir aktuelle Zahlen der HIV-Infizierten und AIDS-Toten.
Mutter / Vater von Patrick (24) HIV-infiziert seit einem Jahr
Informiere dich über den Verlauf von HIV-Infektionen und AIDS-Erkrankungen
zum Beispiel unter:
https://www.aidshilfe-potsdam.de/hivaidssti/verlauf/
Versetze dich in die Lage der Eltern und überlege, wie du zu den
aktuellen Behandlungsmethoden und den Methoden der Gentherapie stehst.
Bio-Ethiker/in, ____________________________________________________
Prof. der Philosophie, Mitglied der Ethik-Kommission des Deutschen Bundestages
Informiere dich im Internet über die Aufgabe und die Themen der EthikKommission.
Forsche nach, welche Regeln für die Künstliche Befruchtung und die
Präimplantationsdiagnostik (PID) gelten, die im Falle einer Keimbahntherapie
durchgeführt werden müssten.
http://www.planet-wissen.de/natur/forschung/kuenstliche_befruchtung/
http://www.onmeda.de/behandlung/praeimplantationsdiagnostik_pid.html
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Lies die Stellungnahme der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG)
und der Nationalen Akademie der Wissenschaften Leopoldina „Chancen
und Grenzen des genome editing“ (vor allem Kapitel 4).
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http://www.dfg.de/download/pdf/dfg_im_profil/reden_stellungnahmen/2015/stellung
nahme_genome_editing_2015.pdf
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
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Datum:
Thema:
Dauerhafter Schutz vor HI-Viren durch Eingriff in die
Keimbahn?
Etwa 3200 Menschen haben sich allein in Deutschland im Jahr 2014 neu mit HIV
angesteckt, obwohl die Infektionswege bekannt sind und preisgünstige Schutzmaßnahmen zur Verfügung stehen. Da wäre es doch gut, wenn man sich gegen
diese gefährliche Infektionskrankheit impfen lassen könnte. Tatsächlich wird auch
an Impfstoffen geforscht. Allerdings scheint eine vorbeugende Impfung noch lange
nicht möglich zu sein. Aber vielleicht gibt es ja noch ganz andere Verfahren, uns in
Zukunft vor dieser Ansteckung zu bewahren?
Forscht nach, welchen Weg chinesische Forscher beschritten haben, um
menschliche Zellen gegen HI-Viren immun zu machen.
Bereitet euch auf dieses Thema vor, in dem ihr im Internet ...
 ... im Internet recherchiert, was mit dem Begriff „genome
editing“ gemeint ist.
 ... bei ZEIT ONLINE (http://www.zeit.de/thema/crispr) den Texte und
den Film über „CRISPR“ anschaut, um zu verstehen, wie das neue
Verfahren der Genetiker funktioniert und was damit künftig möglich ist.
 ..., wodurch sich die Somatische Gentherapie von der Keimbahn-Therapie
 unterscheiden.
Lest dann den Text „China: Eingriff ins Erbgut eines Embryos“.
Beschreibt und erklärt das Forschungsprojekt der chinesischen Forscher.
Erklärt den Unterschied zwischen herkömmlichen Impfungen gegen
Infektionskrankheiten und dem „genome editing“ der chinesischen Forscher.
Sammelt Argumente, die für Eingriffe in die Keimbahn sprechen.
Nennt Gründe, warum Eingriffe in die Keimbahn in Deutschland verboten sind.
Erklärt, warum die Veröffentlichung des chinesischen Forschungsprojekts unter
den Wissenschaftlern weltweit für Aufregung gesorgt hat.
China: Eingriff ins Erbgut eines Embryos
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Forscher schleusen Resistenzgen gegen HIV in befruchtete Eizelle ein.
Im Frühjahr 2016 berichtet der chinesische Forscher Yong Fan an der Universität
Guangzhou zusammen mit seinem Team in einer Fachzeitschrift, es sei ihnen
gelungen, ein Resistenzgen gegen HIV in das Erbgut von Embryonen
einzuschleusen. Die Forscher nutzten dafür ein zum Teil in Deutschland erfundenes
Verfahren - CRISPR/Cas9 (gesprochen Krisper Kas 9), um in das Erbgut von 213
befruchteten menschlichen Eizellen ein verändertes Immun-Gen einzuschleusen.
Dieses Gen (CCR5) ist eine seltene Mutation, die dazu führen kann, dass sein
Träger immun gegen HIV-Infektionen ist. Das Gen wurde bereits Mitte der
Neunzigerjahre in Personen entdeckt, die sich auch bei intensivem Kontakt mit HIV
nicht ansteckten. Inzwischen weiß man, dass die Mutation eine Andockstelle für HIV
auf der Oberfläche von Zellen außer Gefecht setzt. Das Gen verhindert somit, dass
HI-Viren in die Wirtszellen eindringen können.
Das könnte ein vielversprechender Ansatz sein, um Menschen künftig von Geburt an
gegen HIV zu schützen.
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Zum Beitrag im Heft S. 38-39
Arbeitsblatt
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Thema:
Wäre dieses Verfahren irgendwann erfolgreich, dann wären zwar diejenigen
Menschen, deren Erbgut im Rahmen einer künstlichen Befruchtung manipuliert
worden ist, immun gegen HIV. Aber die Veränderung würde dann auch in allen
Zellen und Geweben dieses Menschen – also auch in seinen Spermien oder Eizellen
– auftreten. Somit würden die Veränderungen auch auf nachfolgende Generationen
übertragen.
Wird das Erbgut von Embryonen verändert, bezeichnet man dies als einen „Eingriff
in die Keimbahn“. Bei dieser „Keimbahn-Therapie“ wird das Erbgut von Eizellen,
Samenzellen oder Zellen eines Embryos verändert und damit an folgende
Generationen weitervererbt.
In Deutschland ist es allerdings gemäß §5 des Embryonenschutzgesetzes verboten,
die Erbinformation menschlicher Keimbahnzellen (Eizelle, Samenzelle und deren
Vorläuferzellen) künstlich zu verändern und eine menschliche Keimzelle (Eizelle,
Samenzelle) mit künstlich veränderter Erbinformation zur Befruchtung zu
verwenden. In China gibt es ein solches Verbot nicht.
35
Die Studie der chinesischen Wissenschaftler zeigte jedoch auch, dass dieses
Verfahren noch weit von einer machbaren und verlässlichen Keimbahn-Therapie
entfernt ist. Denn das Einschleusen des Resistenzgens gelang der
Wissenschaftlergruppe nur bei vier von 213 befruchteten Eizellen.
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Die Veröffentlichung der chinesischen Forscher löste unter den Wissenschaftlern
weltweit eine heftige Diskussion aus. Denn das CRIPR/Cas-System kann für die
Manipulation am Erbgut von Menschen, Tieren und Pflanzen verwendet werden. Es
ist sehr preisgünstig und verhältnismäßig leicht zu handhaben. Es wäre also
denkbar, dass künftig das Erbgut von Menschen nicht nur gegen HI-Viren immun
gemacht wird, sondern, dass mit dieser Technik auch viele andere Erbkrankheiten
und vielleicht auch Krebs oder Diabetes beseitigt werden könnten. Ob solche
Eingriffe in die Keimbahn mit Methoden des „Genome Editing“ des Menschen
allerdings ethisch vertretbar sind, ist derzeit heftig umstritten. Viele Wissenschaftler
sprechen sich für ein Moratorium aus, das vorerst Eingriffe in die Keimbahn
verbietet.
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Der Humangenetiker Prof. B. Horsthemke (Universität Duisburg-Essen) warnt: „Eine
Keimbahngentherapie erfordert nicht nur ein gut ausgestattetes Labor für die
Modifizierung von Zellen mittels CRISP/Cas, sondern auch eine kostspielige
assisitierte Reproduktion (in vitro Fertilisation). Das schränkt die Methode auf wenige
Menschen in reichen Ländern ein. HIV ist aber vor allem in Afrika ein Problem. Ich
sehe nicht, diese Methode dort nur ansatzweise durchgeführt werden könnte. Die
Frage ist also, ob es in ferner Zukunft zwei Unterarten von homo sapiens geben
wird: Eine genetisch "verbesserte" Unterart der Reichen und Schönen, und eine
natürliche Unterart der Armen.“
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© Friedrich Verlag GmbH | BIOLOGIE | 16 | 2016
Quellen:
http://www.scinexx.de/wissen-aktuell-20067-2016-04-12.html
http://www.sueddeutsche.de/gesundheit/gene-editing-chinesische-forscher-machen-embryonen-gegen-hiv-immun-1.2945713
http://www.sueddeutsche.de/gesundheit/genome-editing-copy-und-paste-im-erbgut-1.2774625
http://www.sueddeutsche.de/wissen/biotechnologie-im-reich-der-neuen-gentech-tiere-1.2764009
http://www.sueddeutsche.de/wissen/genome-editing-sauberer-schnitt-in-die-menschliche-evolution-1.2402385-2
Bio_5-10_16_Materialheft.indd 56
Schaut euch das Video im Internet an:
„Ein Mensch nach Maß? - Genmanipulation | Clixoom: What's on?“
Nehmt persönlich Stellung und diskutiert:
- Was haltet ihr vom chinesischen Forschungsprojekt?
- Sollte die Keimbahn-Therapie am Menschen künftig erlaubt werden?
19.10.2016 16:31:56
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