Unterrichtsmaterialien Genetik: Ganze Werke Seite 3/11
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Erbkrankheiten
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten Ihre Schülerinnen und Schüler in Gruppenarbeit die dominante und rezessive sowie die gonosomale Vererbung menschlicher Erbkrankheiten und üben sich in Stammbaumanalysen. Die Erarbeitung erfolgt dabei exemplarisch an den Krankheiten Albinismus, Mukoviszidose, Phenylketonurie, Chorea Huntington, Bluterkrankheit und Rot-Grün-Sehschwäche.
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Schüler besser verstehen
Der Leitfaden für einen schülerorientierten Biologieunterricht: Von A wie „Abstammung“ bis Z wie „Zufall“ – Schüler besser zu verstehen bedeutet, sowohl Lernhindernisse als auch Lernchancen zu erkennen und diese für fruchtbares Lernen und Lehren nutzbar zu machen. Die vollständig neu bearbeitete Auflage des Biologielexikons Schüler besser verstehen von 2022 informiert umfassend über Alltagsvorstellungen von Schülerinnen und Schülern zu allen Bereichen der Biologie. In kompakter Form fasst der Autor die Ergebnisse fachdidaktischer Forschung für die Unterrichtspraxis zusammen: Jedes der 60 Stichworte beginnt mit einem kurzen Überblick über die umgangssprachliche und fachliche Bedeutung. Es vermittelt anhand von Zitaten und Tabellen ein anschauliches Bild der Alltagsvorstellungen von Schülerinnen und Schülern und bietet abschließend konkrete und hilfreiche Tipps zum Umgang mit ihnen im Unterricht. Der umfangreiche Downloadbereich ergänzt die Buchausgabe um mehr als 50 weitere Einträge.
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Biologischer Adventskalender zu Genetik, Zelle und Stoffwechsel
Wiederholen, vertiefen oder üben Sie mit Ihren Lernenden die Themen Zelle, Genetik und Stoffwechsel mit 24 Quizfragen und Rätselaufgaben. Ihre Lernenden prüfen in diesem biologischen Adventskalender den Wissensstand zum Aufbau einer Zelle, zu Aufgaben der Zellorganellen, Fotosynthese, Struktur unserer Erbinformation und Ablauf der Mitose und Meiose.
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Genomik
Mit der Möglichkeit zur Untersuchung und zum Vergleich von Genomen ist die Genetik in eine neue Phase eingetreten, weg von der klassischen Mendel-Genetik, hin zu modernen genetischen Arbeitsweisen. Diese lassen sich trainieren. Wie, zeigen wir dir anhand ausgewählter Beispiele in diesem Heft. Von Mendel zur Genomik: Im Bereich der Genetik hat sich in den letzten 30 Jahren viel getan. Ein wichtiger Meilenstein war die erste Sequenzierung eines menschlichen Genoms. Sie dauerte ganze 13 Jahre lang. Heute macht es die sich ebenfalls rasant entwickelnde Technik möglich, menschliche Genome in weniger als einem halben Tag zu sequenzieren. Das Wissen um die Genomik beeinflusst viele naturwissenschaftliche Bereiche wie die Systematik oder die Evolution. Sie wirkt sich aber auch auf unseren Alltag aus, zum Beispiel durch einfache Gentests, die jeder zuhause selbst durchführen kann. Einstieg über die Molekulargenetik: Dies alles spricht dafür, im Unterricht mit der Molekulargenetik einzusteigen und Mendel und seine Regeln erst später und nur am Rand zu streifen. Der Erkenntnisweg geht heute vom Gen zum Merkmal und nicht mehr umgekehrt. Gene sind nach neuen Erkenntnissen nicht mehr nur definierte DNA-Abschnitte, sondern sie setzen sich meist aus mehreren Abschnitten mit unterschiedlichen Zwecken zusammen. Wissen schafft Verstehen: Lass deine Schüler:innen an diesem neuen Wissen teilhaben und bereite sie so auf die Anforderungen des Alltags vor. Verschaffe ihnen die Möglichkeit, sich an aktuellen Diskussionen beteiligen und Fake News von wissenschaftlichen Erkenntnissen unterscheiden zu können. Stelle ihnen ausgewählte Anwendungsfälle vor, in denen die Arbeit mit Genomen zentral ist: Personalisierte Medizin durch Genomseqenzierung; Statt Blu-Rays bald nur noch DNA-Speicher? Verwandtschaft durch Sequenzanalyse bestimmen; Vergleichende Genomik bei Blütenpflanzen; Wie Gene getaktet werden. Diese spannenden Themen helfen deinen Schüler:innen sich mit der modernen Genetik anzufreunden und beim Gedanken an den Genetik-Unterricht nicht nur an das Erstellen klassischer Kreuzungsschemata zu denken.
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Molekulargenetik besser verstehen
Komplexe Fachinhalte einfach erklärt! Ob zum Aufbau der DNA, zur Genregulation, zur Meiose oder zu Mutationen – mit dem Arbeitsheft erhalten die Schüler:innen der Sek. II ein Werkzeug an die Hand, um sich Basiswissen zu molekulargenetischen Grundlagen anzueignen. Grundlagen schaffen: Watson und Crick – zwei Namen, die unzertrennlich mit der Molekulargenetik verbunden sind. Die Schüler:innen lernen die Arbeit der beiden Wissenschaftler kennen und erlangen so einen Einstieg in die Grundkenntnisse der Molekulargenetik. Vom Aufbau der DNA bis zur Proteinbiosynthese verstehen sie Schritt für Schritt die Prozesse, die vom Gen zum Protein stattfinden. Gene werden aktiviert und reguliert: Gene wirken nicht durch ihre bloße Anwesenheit! Durch Genregulation entscheidet sich, ob, wann und in welcher Menge ein von einem Gen codiertes Protein in einer Zelle gebildet wird. Dabei können viele Faktoren regulierend einwirken. Grafische Darstellungen im Kompakt unterstützen hier das Verständnis. Weitergabe der Gene, Evolution und Krankheiten: Aufbauend auf den Grundkenntnissen zu Mitose und Meiose, sind die Schüler:innen bereit, die Zusammenhänge von Genen und Evolution zu verstehen! Schlagwort: Mutationen. Mutationen bewirken Variation. Variation führt zu Vielfalt und ermöglichen somit auch eine evolutive Weiterentwicklung. Doch manchmal entstehen dabei auch Nachteile für den Organismus, da dadurch Krankheiten entstehen können. Informationen vereinfachen und bündeln: Schwierige Fachinhalte? Kein Problem! Mit diesem Kompakt lässt sich das komplexe Feld der Molekulargenetik einfach verstehen. Die Inhalte sind in viel Hauptkapitel gegliedert. Innerhalb der Unterkapitel helfen Grafiken, die Informationen aus dem Text zu verstehen. Infokästen zu „Ansichten & Einsichten“ sowie „Wörter & Begriffe“ vertiefen und erklären Aspekte aus den Texten. Über ein Glossar können die Schüler:innen selbstständig Begriffsdefinitionen nachlesen. Aus dem Inhalt: Den Weg vom Gen zum Protein beschreiben. 1. Das Konzept „Gen“: Den Einfluss verschiedener Faktoren auf die Regulation von Genen verstehen; 2. Das Konzept „Genregulation“: Mitose und Meiose erklären sowie Reparationsmechanismen von DNA-Schäden verstehen; 3. Das Konzept „Weitergabe der Gene“: Formen von Mutationen nennen und den Einfluss von Mutationen auf Evolution begründen; 4. Das Konzept „Mutation“.
Verwandte Themen
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Konkurrenzausschluss oder Koexistenz in der mündlichen Abiturprüfung
Mit diesem Material wird auf den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung vor bereitet. Der Asiatische Marienkäfer (Harmonia axyridis) stammt aus Zentralasien und wurde in Europa zur biologischen Schädlingsbekämpfung eingeführt. Er gilt in der Invasionsbiologie als Modell für die Erforschung der Faktoren, warum sich manche Arten erfolgreich verbreiten und nahe verwandte Arten oft nicht. In Deutschland ist die Population der Zweipunkt-Marienkäfer (Adalia bipunctata) extrem zurückgegangen. Der als Glücksbringer bekannte Siebenpunkt-Marienkäfer (Coccinella septempunctata) scheint sich dagegen nach einem rapiden Rückgang wieder zu erholen. Das Geheimnis um biologische und chemische Abwehrmechanismen des Asiatischen Marienkäfers ist entschlüsselt. Darüber hinaus zeigt der invasive Käfer eine zweistufige Immunabwehr, die bisher einzigartig bei Insekten ist. Die Lernenden wenden ihre fundierten ökologischen und evolutionsbiologischen Kompetenzen zur Lösung der spannenden Aufgabe an.
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Veränderlichkeit von Arten
Mit dem Arbeitsheft erfahren die Schüler:innen der Sek. I, welche Ursachen für die Veränderlichkeit von Arten bis heute herausgefunden wurden. In vier Lernbereichen wiederholen sie Grundwissen, sammeln neue Fachinformationen und übertragen ihr Wissen auf Beispiele aus der Natur. Das Arbeitsheft ist für Schüler:innen der Sekundarstufe I ausgelegt. Mithilfe vielseitiger Materialien und Aufgaben erfahren sie, was eine Art überhaupt ist, wie Unterschiede innerhalb einer Art zustande kommen und wie es zu Veränderungen von Arten kommt: Ein Fragekatalog motiviert zum Bearbeiten des Heftes. Infokästen zu „Ansichten & Einsichten“ sowie „Wörter & Begriffe“ vertiefen und erklären Aspekte aus den Texten. Ein Abschlussquiz gibt Feedback zum Lernerfolg. Ziel des Heftes ist es, die meist auf den ersten Blick unzusammenhängenden Fragen zu Arten durch das Aneignen von Hintergrundwissen zu vernetzen. So zum Beispiel: Wie stark müssen Unterschiede sein, dass Lebewesen verschiedenen Arten angehören? Passen sich Arten an ihre Umwelt an? Wenn Arten sich verändern, wieso bleiben sie dann gleich? Nach dem Arbeiten mit diesem Heft sollten die Schüler:innen diese Fragen beantworten und die Antworten fachlich richtig begründen können. Aus dem Inhalt: Artbegriff definieren - Lernbereich 1: Was ist eine Art? Rolle von Genen und Umwelt auf die Variation erklären - Lernbereich 2: Unterschiede innerhalb derselben Art; Ursachen für die Veränderlichkeit der Arten verstehen - Lernbereich 3: Veränderungen von Arten; Erkenntnisse zur Veränderlichkeit der Arten auf den Menschen anwenden - Lernbereich 4: Die heutige Menschenart.
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Paradigmenwechsel
Kopernikus, Darwin, Virchow: Ihre wissenschaftlichen Ergebnisse stellten vorhandenes Wissen auf den Kopf. Denn Wissenschaft bleibt nie stehen, sondern fördert neue Erkenntnisse. Wie das funktioniert, kannst du mit deinen Schüler:innen trainieren. Nutze dazu Paradigmenwechsel aus verschiedenen Epochen. Wir zeigen dir, wie es geht. Theorien sind ein Spiegelbild ihrer Zeit: Anfang des 20. Jahrhundert wurden Mikroorganismen als Feinde gesehen, die gejagt werden müssen. Diese Theorie beruhte auf der Beobachtung des Nobelpreisträgers Robert Koch: Bakterien machen krank! Seine Theorie und die daraus resultierende Bekämpfung von Mikroorganismen rettete vielen Millionen Menschen das Leben. Einige Kolleg:innen waren unzufrieden mit dieser einseitigen Sichtweise, hegten Zweifel und forschten weiter. Veränderungen führen zu Fortschritt: 100 Jahre später werden Mikroorganismen auch zur Heilung von Krankheiten eingesetzt. Aus den Feinden von damals sind Verbündete geworden. Heute weiß man: Die Gemeinschaft von Mensch und Mikroorganismen ist das Ergebnis einer langen Koevolution. Das menschliche Mikrobiom wird nun als eine Art Organ definiert. Wissen schafft Verstehen: Nimm deine Schüler:innen mit auf wissenschaftliche Gedankenreisen. Lass sie das Wesen von Wissenschaft und Forschung erkennen und verstehen: Eine Theorie ist der Anfang. Hypothesen werden aufgestellt. Daten geben Hinweise. Neue Erkenntnisse entstehen. Die Theorie wird verändert. Der Kreislauf beginnt von vorne. Trainiere mit deinen Schüler:innen diesen Prozess der Erkenntnisgewinnung an ausgewählten Paradigmenwechseln der Biologie: Gärten sind Naturinseln in der Kulturlandschaft. Gene und Umwelt bestimmen Merkmale von Lebewesen. Gesamtfitness ist wichtiger als Arterhaltung. Mikroorganismen helfen heilen. Fehlgefaltete Proteine sind Krankheitserreger. Stärke deine Schüler:innen für die biologischen Herausforderungen unserer Zeit. Forschung schafft auch hierzu keine Fakten für die Ewigkeit. Sie produziert Wissen für die Zukunft. Und das bedeutet: Was heute unser Handeln bestimmt, kann morgen schon veraltet sein. Wer das versteht, kann Informationen bewerten, Fake News erkennen und neue Wege gehen.
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Unerfüllter Kinderwunsch und künstliche Befruchtung
Ihre Lernenden begeben sich in dieser Unterrichtseinheit auf eine Rätselreise zum Thema künstliche Befruchtung. In diesem Kontext wird zunächst das männliche Reproduktionssystem beschrieben und anschließend werden verschiedene Verfahren der Reproduktionsmedizin erläutert. Ihre Lernenden vergleichen zum Ende der Einheit die In-vitro-Fertilisation (IVF) mit der intracytoplasmatischen Spermieninjektion (ICSI) und trainieren ethische Bewertungskompetenzen.
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Mendel’sche Vererbung: Züchtung der Hunderasse der Kromfohrländer
Die Vererbungsregeln und die Theorie des „Vaters“ der klassischen Genetik, Gregor Mendel sind bis heute fester Bestandteil der Heim- und Nutztierzucht. Ihre Schülerinnen und Schüler wenden ihre Kompetenzen zur Mendel’schen Genetik am spannenden Kontext der kontrollierten Zucht eines Rassezuchtvereins an, indem sie einer Züchterin „über die Schulter“ schauen. Sie erproben sich im Umgang mit Kreuzungsschemata und lernen zwischen den empirisch entdeckten Mendelschen Regeln und der Theorie, als deren Erklärung, zu differenzieren. Die Bedeutung der Rückkreuzung, als hypothesenprüfende naturwissenschaftliche Methode, wird im Rahmen der Reflexion des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges bewusst. Ein motivierendes Mystery fördert das vernetzte Denken sowie ein kompetentes Handeln innerhalb des Inhaltsfeldes der klassischen Genetik.
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Klonverfahren in der Biotechnologie
Ihre Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich in dieser spannenden Lerneinheit die Grundlagen, Möglichkeiten und Grenzen des Klonens als biotechnologisches Konzept. Sie beschreiben und erklären den molekularbiologischen Vorgang verschiedener Klonverfahren und beurteilen die ethischen Grenzen im Umgang mit menschlichen Stammzellen. Ein Kreuzworträtsel und ein Kurztest dienen am Ende der Lerneinheit der Lernerfolgskontrolle.
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Erkennen des epigenetischen Codes
Als sogenannter zweiter Code werden epigenetische Informationen gespeichert und sogar an Nachkommen vererbt. Um eine epigenetische Information zu entschlüsseln, wird heute die Chromatin-Immunpräzipitation angewendet. Dies ist eine Methode, welche sich hervorragend eignet, den Lernenden sowohl epigenetische Mechanismen näherzubringen als auch das naturwissenschaftliche Protokollieren als fachspezifische Arbeitsweise zu vertiefen. Beim Protokollieren eines Experimentes erwerben Ihre Schülerinnen und Schüler Kompetenzen, wie epigenetische Muster heute identifiziert werden. Sie erlangen damit hochaktuelles Fachwissen sowie eine neue Methode zur Erkenntnisgewinnung. Durch die Gestaltung eines Erklärvideos in einem Peer-to-Peer-Projekt wird das neu erworbene Fachwissen gefestigt sowie die Medienkompetenz gefördert.
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Liebe und Sexualität – zwischen Mythen und Fakten
„Zwei Kondome übereinander verdoppeln die Sicherheit beim Geschlechtsverkehr“ und „Bei Selbstbefriedigung machen sich Jungs den Rücken kaputt“ – Geschichten rund um die Sexualität gibt es viele! Doch welchen Informationen kann man glauben und welche sind Unsinn? Kaum ein anderes Thema spielt im Leben, insbesondere im Jugendalter, eine größere Rolle als die Liebe. Dabei kommen viele Fragen auf – sei es zur Fruchtbarkeit, zum ersten Mal oder zur Verhütung. Ein Griff zum Handy und kurz die eigenen Fragen bei einer Suchmaschine eingetippt, liegt da nahe. Doch neben Fakten werden hier auch Falschinformationen verbreitet, die es zu erkennen und bewerten gilt. Zusammen mit den Freund*innen Hanna, Lina, Jakob und Tom erkunden die Schüler*innen das spannende, aber auch herausfordernde Feld der menschlichen Sexualität. Dabei sammeln sie viele biologische Informationen, um sich ein fundiertes Wissen für die eigene Bewertung und für Diskussionen anzueignen. Zum Inhalt: Let’s talk about Sex – aber was stimmt eigentlich?; Mythengruppe 1: Der weibliche Zyklus; Frau. Mann. Punkt. Punkt?
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Freiarbeitsmaterialien 9. Klasse: Biologie
Sie kennen es aus Ihrem Biologieunterricht: Um der Heterogenität Ihrer Lerngruppe gerecht zu werden, braucht es differenzierte Lernangebote. Individuell abgestimmtes Material ist besonders in Unterrichtsphasen des selbstständigen Lernens gefordert und kann auch zum Abschluss eines Themenfeldes den Lernerfolg Ihrer Schülerinnen und Schüler sichern. Dieses E-Book unterstützt Sie mit praxiserprobten und fertig ausgearbeiteten Materialien bei der Gestaltung von Unterrichtsarrangements wie Lernzirkel oder Lerntheke. Sie erhalten flexibel einsetzbares Material mit abwechslungsreichen Aufgabenformaten, die sowohl Fach- als auch Methodenkompetenzen fördern. MP3-Dateien als Zusatzmaterial bieten darüber hinaus Unterstützung in jedem Themenbereich. Von humanbiologischen Themen wie der Funktion der Blutgefäße über die Bakterien genetik bis zu den Vorgängen an der Synapse werden alle Aufgaben in drei Schwierigkeitsstufen angeboten. So können Ihre Schülerinnen und Schüler den erarbeiteten Stoff individuell und im eigenen Tempo üben. Lösungen zur Selbstkontrolle entlasten Sie von den notwendigen Korrekturen. Keine lange Vorbereitung – einfach kopieren und schon geht’s los!
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Der Mensch
Inklusiver Biologieunterricht ist möglich! Die Kopiervorlagen mit Übungen in diesem Band helfen Ihnen – ergänzend zum Schulbuch – die Kompetenzen aller Ihrer Schülerinnen und Schüler im Themengebiet Mensch zu vertiefen und zu festigen. Das übersichtlich strukturierte Material lässt sich sofort einsetzen und ermöglicht selbstständiges Erarbeiten und Wiederholen. Neben methodischen Hinweisen gibt es Informations- und Lückentexte, Zeichnungen zum Beschriften, Fragen, Rätsel sowie Versuchsanleitungen. Für Schülerinnen und Schüler mit sonderpädagogischem Förderbedarf stehen zusätzliche Arbeitsblätter bereit, die die Inhalte äußerst kleinschrittig und anschaulich vermitteln. Treten Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern eine abenteuerliche Reise ins Innere des Körpers an und machen Sie sie sensibel für den Wert der eigenen körperlichen Gesundheit! Die Lösungen für alle Aufgaben befinden sich im kostenlosen, digitalen Zusatzmaterial und werden Ihnen direkt nach der Bestellung in Ihrem Kundenkonto zur Verfügung gestellt. Dort finden Sie zudem auch Tests zu den Themenbereichen in zwei Differenzierungsstufen. Inhaltliche Schwerpunkte: Die Sinnesorgane; Skelett und Muskulatur; Zähne und Verdauung; Die Lunge und das Herz-Kreislauf-System; Hygiene und Gesundheit.
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DNA-Aufbau und -Struktur
In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten die Lernenden anhand eines selbst erstellten DNA-Modells anschaulich und handlungsorientiert den Aufbau und die Struktur der DNA. Die Infor-mationen entnehmen sie u. a. aus übersetzten Auszügen des Originalbriefs von Francis Crick und leiten daraus DNA-Aufbau und -Struktur ab.
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Fruktosestoffwechsel und Fruktoseintoleranz
Ihre Schülerinnen und Schüler beschäftigen sich in dieser Unterrichtseinheit mit den stoffwechselphysiologischen und molekulargenetischen Grundlagen der Fruktosemalabsorption und der hereditären Fruktoseintoleranz. Neben der Kohlenhydratverdauung werden auch Therapieansätze der modernen Medizin und Diagnoseverfahren wie die Stammbaumanalyse behandelt. Die Materialien sind für den Einsatz im bilingualen Biologieunterricht auch in englischer Sprache verfügbar.
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Die Maus als Adipositas-Modell
Die Adipositas, als weltweit verbreitete Krankheit, wird als Pandemie eingestuft. Auch in Deutschland sind zwei Drittel der Männer und etwa die Hälfte aller Frauen im Erwachsenenalter übergewichtig. Die Fettleibigkeit beruht auf einem homöostatischen Ungleichgewicht. Wissenschaftler bemühen sich fieberhaft, Ursachen zu klären und Therapien zu erforschen. Sie verfolgen an mutierten adipösen ob-Mäusen einen vielversprechenden Ansatz. Die Schülerinnen und Schüler stellen die Regulation des Fettstoffwechsels unter Kontrolle von Leptin in einem Regelkreis dar, beschreiben die „ob-Maus“ als Adipositas-Modellorganismus und werten ein Experiment mit erstaunlichen Ergebnissen unter Reflexion des naturwissenschaftlichen Erkenntnisweges aus.
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Biologie in Basiskonzepten
Basiskonzepte beschreiben Sachverhalte, die in der belebten Natur immer wieder auftreten. Im Zentrum steht dabei stets das jeweilige biologische System, zum Beispiel die Zelle, der Organismus, die Population oder das Ökosystem. Allumfassend ist die Evolution. Um sich die Vielfalt der Biologie zu erschließen, ist ein wenig Ordnung hilfreich. Basiskonzepte sind solche Ordnungshilfen, denn sie beschreiben Sachverhalte, die bei biologischen Phänomenen immer wieder auftreten. In diesem Heft lernen die Schülerinnen und Schüler fünf Basiskonzepte kennen, die Ihnen helfen, zu erkennen, wie biologische Themen miteinander vernetzt sind bzw. vernetzt betrachtet werden können. Die Beiträge fordern dazu auf, die Basiskonzepte auf vielfältige biologische Phänomene anzuwenden bzw. dort zu entdecken. Zum Inhalt: Basiskonzept Struktur und Funktion: Information Basiskonzept; Struktur und Funktion: Anwendung; Impfen gegen CoViD-19.
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Bildungsstandards
Die Coronapandemie macht deutlich, dass Jugendliche ohne Kompetenzen im Bereich Sachwissen, Erkenntnisgewinnung, Kommunikation und Bewertung nur schwer am gesellschaftlichen Geschehen teilhaben können. Die Bildungsstandards für die Allgemeine Hochschulreife (KMK, 2020) fassen diese für den Einsatz im Unterricht zusammen. In diesem Heft werden Praxisbeispiele vorgestellt und kritisch hinterfragt. So schult ein Faktencheck zum Thema „Maske tragen?“ die Bewertungskompetenz der Jugendlichen. Am Beispiel der Seenomaden und der Luft-Nahrungskreuzung formulieren sie außerdem Hypothesen zur Vergangenheit, deren Prüfung zu historischen Rekonstrukten führt. Die Erklärung erfolgt aus ultimater und proximater Sicht. Ein Langzeitexperiment mit E. coli beleuchtet Erkenntnisse zur Evolutionstheorie und zum naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess. Mithilfe von optischen Täuschungen stellen die Lernenden Alltagsvorstellungen zur Sehwahrnehmung richtig. Aus dem Inhalt: Über Hypothesen Aussagen zur Vergangenheit machen: Evolution als Erklärungsprinzip; Faktencheck: Masken – ein Must-have?; Wie wir sehen: Wahrnehmung wird im Gehirn konstruiert.
Gesamtwerk
Gene und Umwelt: Teamplayer der Merkmalsausprägung
Die Erforschung der Interaktion von Genom und Umwelt, die Epigenetik, ist heutzutage in den Mittelpunkt des Interesses gerückt. Die Basensequenz der DNA codiert die genetische Information, aber chemische Marker an der DNA können Teile des Genoms an- oder abschalten. Die Aktivität einzelner Gene wird damit an die Umwelt angepasst. Individuelle Genexpressionsmuster stellen das Epigenom dar. Beeinflussten die Evolutionstheorien Darwins und Lamarcks lange die Argumentationsrichtung, so vermitteln heute Erkenntnisse der Zwillingsforschung und der Epigenetik ein immer differenzierteres Bild. Der fruchtlose Grundsatzstreit zwischen Erbtheorie- und Milieutheoretikern ist aktuell einer vielschichtigen Betrachtungsweise gewichen. Über einen kurzen historischen Rückblick dringen Ihre Schülerinnen und Schüler einer auf Kooperation angelegten Unterrichtsarchitektur in die Thematik ein. Wissenschaftliches Denken und Arbeiten, Modellieren und Diagrammkompetenzen stehen methodisch im Vordergrund.
Gesamtwerk
Modellierung der translationshemmenden Wirkung
Ein Mord wie im Spionagefilm: Georgi Markow, ein regimekritischer Autor aus Bulgarien, der 1978 in London für die BBC arbeitet, spürt in der rechten Wade einen stechenden Schmerz und sieht einen Mann mit einem Regenschirm davoneilen. Drei Tage später ist er tot. Der Regenschirmmörder hat ihm eine tödliche Dosis Rizin injiziert. Deutschland 2020: ein Ehepaar wird zu langen Haftstrafen verurteilt. Der Rizin-Bomber und seine Komplizin wollen mit dem hochgiftigen Biokampfstoff Rizin, verpackt in einer Splitterbombe, möglichst viele Menschen töten. Doch was genau ist Rizin? Wie und wo wirkt es? Rizin, das toxische Protein aus den Samen der Rizinus-Pflanze, dem Wunderbaum, zählt zu den stärksten biologischen Giften. In dieser Lerneinheit erarbeiten und modellieren Ihre Schülerinnen und Schüler die molekularbiologische Vergiftungsdynamik des Translationshemmers Rizin. Am spannenden Kontext wird die Translation, als Teilprozess der Proteinbiosynthese, kompetenzorientiert vertieft. Am Beispiel
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Mitose und Meiose
Die beiden Formen von Kern- und Zellteilung führen bei Schülerinnen und Schülern leicht zu Verwirrung. Klarheit soll erreicht werden, indem einerseits anschaulich eine Zuordnung zu den Bereichen Wachstum und Fortpflanzung erfolgt und andererseits zur aktiven Auseinandersetzung mit dem jeweiligen Ablauf der Vorgänge angeleitet wird. Als roter Faden dient die Bedeutung des genetischen Materials für die Zellen und deren Verteilung bei den Kernteilungen.
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Klausurvorschlag zur Humanevolution
In dieser Klausuraufgabe werden Ihre Schülerinnen und Schüler dazu herausgefordert, ihr Fachwissen zur Humanevolution, zur Molekulargenetik und zu grundlegenden Methoden der Paläogenetik auf konkrete aktuelle Forschungsfragen und Ergebnisse anzuwenden. Anhand wissenschaftlicher Daten ist die interessante Frage nach der verwandtschaftlichen Beziehung des modernen Menschen und des Neandertalers zu klären.
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DNA-Struktur durch Modellbau verstehen
In dieser Einheit entwickeln die Lernenden ein vertieftes Verständnis für die Raumstruktur der DNA. Sie erfahren, dass die DNA der Speicherung und Weitergabe genetischer Information dient und einen codierten Bauplan darstellt, nach dessen Informationen die Strukturproteine und Enzyme eines Lebewesens gebildet werden. Sie erarbeiten die Nukleotide als Bauelemente der DNA und lernen, dass vier unterschiedliche Nukleotide in artspezifischer Reihenfolge die DNA ausmachen. Verschiedene DNA-Modelle werden beschrieben und hinsichtlich Zweckes und Güte analysiert. Dabei durchlaufen die Lernenden den Modellierungsprozess in didak-tisch strukturierten Phasen: Modellerfassung, -reflexion, -kritik, Grenzen des Mo-dells und Modelloptimierung. Sie planen und gestalten selbstständig DNA-Modelle, beurteilen deren Aussagekraft, kritisieren kriteriengeleitet und machen Optimierungsvorschläge. Sie erwerben metakognitives Wissen über die Funktion von Modellen in der Forschung und im Biologieunterricht und
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