Grundkurs – Q 1: Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

Grundkurs – Q 1:
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
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Unterrichtsvorhaben I: Humangenetische Beratung – Warum sehe ich
eigentlich meinen Eltern (nicht) ähnlich? Klassische und molekulare Genetik
Unterrichtsvorhaben II: Angewandte Genetik – Welche Chancen und
welche Risiken bestehen?
Inhaltliche Schwerpunkte:
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Meiose und Rekombination
Analyse von Familienstammbäumen
Proteinbiosynthese
Genregulation
Gentechnologie
Bioethik
Basiskonzepte:
System
Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination,
Stammzelle
Struktur und Funktion
Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip
Entwicklung
Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
Zeitbedarf: 1. Halbjahr
Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Unterrichtsvorhaben I:
Thema/Kontext: Warum sehe ich eigentlich meinen Eltern (nicht) ähnlich? Klassische und molekulare Genetik
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Meiose und Rekombination
 Analyse von Familienstammbäumen
 Bioethik
 Proteinbiosynthese
 Genregulation
Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können …
 E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf
Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren
und Ergebnisse verallgemeinern.
 K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und
Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen,
 B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.
 UF1 Wiedergabe: ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben
 UF3 Systematisierung: die Einordnung biologischer Sachverhalte
und Erkenntnisse in gegebene fachliche Strukturen begründen
 UF4 Vernetzung: bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer
Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren
 E6 Modelle: Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage
biologischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen
und Gültigkeitsbereiche angeben.
Empfohlene Lehrmittel/ MateriaDidaktisch-methodische Anmerlien/ Methoden
kungen und Empfehlungen sowie
Darstellung der verbindlichen Ab-
…
Reaktivierung von Vorwissen
 DNA
Wie werden die Keimzellen
gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und
Mann?
 Meiose
 Spermatogenese /
Oogenese
Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer
Keimzelle und wie entsteht
genetische Vielfalt?
 inter- und intrachromosomale Rekombination
(Crossing over und Rekombinationsmöglichkeiten)
Wie entstehen aus Genen
Merkmale?
 Proteinbiosynthese
…erläutern die Grundprinzipien
der Rekombination (Reduktion
und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4).
sprachen der Fachkonferenz
Selbstlernplattform von Mallig:
http://www.mallig.eduvinet.de/defa
ult.htm#kurs
Materialien (z. B. Pfeifenputzer)
Evtl. Mitosesong
…erläutern Eigenschaften des Evtl. Gida Filme, Kreidezeit, Strukgenetischen Codes und charak- tur-Lege-Technik
terisieren mit dessen Hilfe
Genmutationen (UF1, UF2)
DNA-Modell bauen, Modellbau Q1,
(Modell-Kritik in EF)
Zentrale Aspekte der Meiose werden
selbstständig wiederholt und geübt.
Die Meiose wird erarbeitet und die
theoretisch möglichen Rekombinationsmöglichkeiten werden ermittelt.
Wiederholung Replikation
…vergleichen die molekularen
Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
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Wie entsteht Krebs und wie
sieht die normale Zellregutlation aus?
 Proto-Onkogene, Tumorsupressorgene,
Genregulation
Welche Mutationstypen gibt
es und welche Auswirkungen
haben sie auf den Phänotyp?
 Genommutation,
Chromosomenmutation, Genmutation
Wie werden Gene reguliert?
 Genregulation
Wie kann man ein Vererbungsmuster von genetisch
bedingten Krankheiten im
Verlauf von Familiengenera-
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(UF1, UF3)
…erklären mithilfe eines Modells
die Wechselwirkung von ProtoOnkogenen
und
Tumorsuppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutationen
in diesen Genen (E6, UF1, UF3,
UF4)
…erklären Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosomund Genommutationen auf den
Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten)
(UF1, UF4)
…erläutern und entwickeln Mo- Operonmodelle
dellvorstellungen auf der Grund- Individuelle Förderung durch nilage von Experimenten zur Auf- veau-differenzierte Hilfekarten
klärung der Genregulation bei
Prokaryoten (E2, E5, E6)
…erklären einen epigenetischen
Mechanismus als Modell zur
Regelung des Zellstoffwechsels
(E6)
…formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zu Xchromosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch
Exemplarische Beispiele von
Familienstammbäumen (Rot-Grün-
tionen ermitteln und wie kann
man daraus Prognosen für
den Nachwuchs ableiten?
 Analyse von Familienstammbäumen
 Erbgänge/Vererbungsmodi
 genetisch bedingte
Krankheiten
Welche therapeutischen Ansätze ergeben sich aus der
Stammzellenforschung und
was ist von ihnen zu halten?
 Gentherapie
 Zelltherapie
bedingter Merkmale und begründen die Hypothesen mit
vorhandenen Daten auf der
Grundlage der Meiose (E1, E3,
E5, UF4, K4).
Blindheit, Mucoviszidose, Chorea
Huntington, Sichelzellanämie etc.)
…recherchieren Unterschiede
zwischen embryonalen und
adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3).
Recherche zu embryonalen bzw.
adulten Stammzellen und damit
verbundenen therapeutischen Ansätzen sowie zu humangenetischen Fragestellungen in unterschiedlichen, von der Lehrkraft
ausgewählten Quellen:
 Internetquellen
 Fachbücher / Fachzeitschriften
(Arbeit in Bibliothek)
…stellen naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum
therapeutischen Einsatz von
Stammzellen dar und bewerten
Interessen sowie Folgen ethisch
(B3, B4).
Selbstlernplattform von Mallig:
http://www.mallig.eduvinet.de/defa
ult.htm#kurs
Checkliste: Welche Quelle ist
neutral und welche nicht?
Diskussionsmethoden
z.B. amerikanische Debatte
Am Beispiel des Themas „Dürfen
Embryonen getötet werden, um
Krankheiten zu heilen?“ kann die
Methode einer Dilemma-Diskussion
durchgeführt und als Methode reflektiert werden.
Diagnose von Schülerkompetenzen:
 ggf. Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens, evtl. Ampelabfrage, Rückgriff Advanced organizer
Leistungsbewertung:
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KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse
ggf. Klausur / Kurzvortrag / Fachbegriffsdefinition
Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
 Gentechnologie
 Bioethik
Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung
inhaltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Die Schülerinnen und Schüler
…
Welche molekulargenetische
…beschreiben molekulargeneti-
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Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Die Schülerinnen und Schüler können …
 K2 Recherche (Recherche zu biologischen Fragestellungen, relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten
und vergleichend beurteilen)
 K3 Biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwendung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren
 B1 Kriterien (fachliche, wissenschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertung von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben)
 B4 Möglichkeiten und Grenzen (begründet die Möglichkeiten und
Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten)
Empfohlene Lehrmittel/ MateriaDidaktisch-methodische Anmerlien/ Methoden
kungen und Empfehlungen sowie
Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz
Verfahren und welche molekulargenetische Werkzeuge
gibt es und wo kommen sie
her?
 PCR
 Gelelektrophorese
 Genetischer Fingerabdruck
sche Werkzeuge und erläutern
deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1)
…erläutern molekulargenetische
Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1)
…geben die Bedeutung von
DNA-Chips an und beurteilen
Chancen und Risiken (B1, B3)
Welche Bedeutung haben
…begründen die Verwendung
Bakterien für die Gentechnik? bestimmter Modellorganismen
 Gentechnische Ver- (u.A. E.coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forfahren im Überblick
schung (E6, E3)
 Biotechnologie
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Science to class, mobiles Schülerlabor (Plasmidproduktion und Restriktionsanalyse)
Modellorganismen
KnockoutOrganismen
Synthetische
Organismen – Einsatz und
Gefahren
Gentechnik in der
Medizin
Reproduktionstechnik,
Klonen
Gentechnik in der Le-
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bensmittelherstellung
Welche Chancen und Risiken …stellen mithilfe geeigneter
Diskussion an bekannten Beispiebergen transgene LebeweMedien die Herstellung transge- len aus der aktuellen politischen
sen?
ner Lebewesen dar und diskuDiskussion wie z.B. den sogenanntieren ihre Verwendung (K1, B3) ten Genmais oder Gensoja
 Bioethik
Diagnose von Schülerkompetenzen:
 ggf. Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens
Leistungsbewertung:
 KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. technischen Verfahren
 ggf. Klausur / Kurzvortrag
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