Unterrichtsmaterialien Genetik: Ganze Werke Seite 8/21
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Naturschutzbiologie
Naturschutzbiologie ist eine relativ junge wissenschaftliche Disziplin, deren Ziel die Erarbeitung der Grundlagen für die Erhaltung und Förderung der biologischen Vielfalt (Biodiversität) und der Ökosystemleistungen ist. Dieses Lehrbuch behandelt die wichtigsten Aspekte der Naturschutzbiologie, stellt neue Ergebnisse der Forschung vor und zeigt deren Anwendungsmöglichkeiten für den praktischen Naturschutz auf. «Naturschutzbiologie» richtet sich an Bachelor- und Masterstudierende der Biologie, der Landschaftsplanung, Forstwissenschaften und (Bio-)Geografie. Das Lehrbuch dient auch der Weiterbildung von in den Bereichen «Naturschutz» und «Landschaftsplanung» tätigen Personen und bietet aktiven Naturschützern einen guten Überblick.
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Leben im Tropfen
In einem einzigen Wassertropfen kann reichhaltiges Leben sein: einzellige Tiere und Pflanzen, Algen, Bärtierchen, Würmer, Schneckeneier, Milben, Krebse. Die dreifurchige Wasserlinse lebt untergetaucht und passt in einen Wassertropfen - ein ideales Revier bei der Suche nach Kleinstlebewesen mit dem Mikroskop. Die Fähigkeit all dieser Kleinstlebewesen ungünstige Bedingungen zu „verschlafen“ ist das Geheimnis, wieso es plötzlich in kleinen Pfützen, die auch wieder austrocknen können, von Leben nur so wimmelt.
Ein Tropfen Wasser kann voll von Leben sein und auch zu neuem Leben erwecken. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Glossar, Testfragen) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden.Glossar, interaktive Aufgaben und Testfragen wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Leben im Tropfen
In einem einzigen Wassertropfen kann reichhaltiges Leben sein: einzellige Tiere und Pflanzen, Algen, Bärtierchen, Würmer, Schneckeneier, Milben, Krebse. Die dreifurchige Wasserlinse lebt untergetaucht und passt in einen Wassertropfen - ein ideales Revier bei der Suche nach Kleinstlebewesen mit dem Mikroskop. Die Fähigkeit all dieser Kleinstlebewesen ungünstige Bedingungen zu „verschlafen“ ist das Geheimnis, wieso es plötzlich in kleinen Pfützen, die auch wieder austrocknen können, von Leben nur so wimmelt. Ein Tropfen Wasser kann voll von Leben sein und auch zu neuem Leben erwecken. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Glossar, Testfragen) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden.Glossar, interaktive Aufgaben und Testfragen wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Mikroskopieren lernen
Das Mikroskop öffnet den Blick in die riesige Welt des Allerkleinsten. Der Film erklärt den Aufbau eines Mikroskops und zeigt grundlegende Techniken, wie man Feucht-, Zupf und Trockenpräparate sichtbar machen kann. Dass in abgestandenem Blumenwasser oder einem Heuaufguss tausende Einzeller, die zuvor in Dauerstadien überlebt haben, auf einmal zum Leben erwachen, das erkennt man in den Feuchtpräparaten. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Testfragen, Glossar) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden.
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Auge
Die meisten der Informationen, die auf uns einströmen und einwirken, nehmen wir über unseren Sehsinn wahr. Was passiert in unseren Augen aber genau während des Sehvorgangs? Der Film erklärt den Weg vom ins Auge treffende Licht bis zum Sinneseindruck durch unser Gehirn. Wie können wir räumlich sehen, wie Farbsehen? Das menschliche Auge ist in der Funktionsweise einer Kamera ähnlich. Wir vergleichen die Linse des Auges mit denen optischer Linsen. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (klassische und interaktive Arbeitsblätter, Testfragen, Glossar) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden. Die interaktiven Aufgaben, die Testfragen und das Glossar wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Sucht
Eine Sucht kann unterschiedlich ausgeprägt sein und vielfältige Ursachen haben. Für eine gelungene Suchtprävention ist es wichtig, die Ursachen der Sucht zu kennen. Insbesondere Jugendliche sind gefährdet, in der Phase der Adoleszenz eine Sucht oder ein abhängiges Verhalten zu entwickeln. Und gerade sie schätzen oft die Risiken falsch ein, weil sie eine verzerrte selbstbezogene Risikowahrnehmung haben. Aber auch Erwachsene sind gefährdet. Die Unterrichtsmodelle in diesem Heft beleuchten verschiedene Facetten von Sucht und Abhängigkeit. Ein Drittel der Jugendlichen trinkt regelmäßig in der Peergroup viel Alkohol. Dieses Rauschtrinken wird von ihnen oft nicht als Risiko wahrgenommen. Das Risiko richtig einzuschätzen und das Neinsagen werden trainiert. Auch die Risiken des Cannabiskonsums im Jugendalter und die Wirkung der Droge auf das Nervensystem werden vorgestellt. Was ist, wenn der Medienkonsum problematisch wird, wenn aus Begeisterung für Alltagsaktivitäten eine Sucht oder Abhängigkeit wird? Ein Test hilft bei der Selbsteinschätzung. Außerdem werden Kriterien für problematische Onlineaktivitäten erarbeitet und Maßnahmen abgeleitet. Die Ursachen einer Sucht zu erklären, scheint nicht einfach zu sein. Das zeigen wissenschaftliche Modelle, die unterschiedlicher nicht sein könnten. Ist Sucht eine Krankheit des Gehirns oder eine Störung des willentlichen Entscheidungsverhaltens? Versuche mit Ratten und mit alternativen Verstärkern bieten Lösungsansätze. Die Opioid-Epedimie in den USA zeigt, was passiert, wenn ein Pharmakonzern ein Schmerzmedikament mit hohem Suchtpotenzial vermarktet, ohne auf die Risiken hinzuweisen. Der Missbrauch des Schmerzmittels führte zu einem starken Anstieg der Drogenabhängigen und vielen Todesopfern zwischen 1999 und 2017. Ein Fallbeispiel zeigt dies.
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SARS-CoV-2: Pandemische Herausforderung
Pandemien wie Covid-19, die eine globale Bedrohung darstellen, können nur wirksam bekämpft werden, wenn auf der Basis von Fachwissen viele tradierte Verhaltensweisen und Strukturen auf den Prüfstand gestellt und ggf. verändert werden. Die Schule ist der geeignete Ort, um solche Entwicklungen vorzubereiten. Das Material soll die Schüler dabei unterstützen, sich in dieser und ähnlichen Krisen besser zurecht zu finden, sachlich begründete Bewertungen oder Entscheidungen vorzunehmen und auch Ängste und eigenes Verhalten zu überprüfen.
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SARS-CoV-2: Zoonose oder Biowaffe?
Im Jahr 2000 waren vier Coronaviren bekannt, die beim Menschen milde Erkäl-tungskrankheiten auslösen. 2002 erschien SARS-CoV, 2012 folgte MERS-CoV, die beide zahlreiche Todesopfer forderten. Ende 2019 trat SARS-CoV-2 erstmalig in China auf. Innerhalb von zwei Monaten hatte sich das Virus weltweit verbreitet und Ende Oktober 2020 sind bereits mehr als eine Million Menschen weltweit der Krankheit COVID-19 erlegen. In dieser Einheit erfahren die Schüler mehr über die Familie der Coronaviren und deren Verwandtschaft und beschäftigen sich intensiv mit verschiedenen Aspekten von SARS-CoV-2 von dessen Aufbau über Hypothesen seiner Entstehung bis hin zum molekularbiologischen Hintergrund des Virusnachweises sowie der Möglichkeit von Sequenzvergleichen inklusive derer Analysen. Die Frage, ob die Entstehung von SARS-CoV-2 das Ergebnis einer zufälligen natürlichen Rekombination war oder ob künstliche Methoden seine bewusste Erzeugung befördert haben, beschäftigt nach wie vor viele Menschen.
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Die Influenza
Die historische Spanische Grippe gilt als die „Mutter“ aller Pandemien. Im Zeitraum von 1918–1920 hat sie bis zu 50 Millionen Menschen weltweit das Leben gekostet. Das ursprünglich aus Populationen von Wasservögeln stammende Influenzavirus überwand damals die Artgrenze zwischen Vogel und Mensch und mutierte anschließend in Anpassung an den neuen Wirt. In dieser Lernaufgabe gehen Ihre Schüler den Ursprüngen der Spanischen Grippe auf den Grund, entdecken selbstständig die typischen Merkmale von Grippeviren, lernen die aktuelle epidemiologische Situation kennen und beurteilen die Grippeschutzimpfung. Die Förderung von Diagrammkompetenz und Urteilsfähigkeit steht methodisch im Vordergrund.
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Stammbaumanalyse
Wie viele andere Mitglieder der europäischen Königsfamilien im 19. Jahrhundert auch litt Prinz Leopold, der jüngste Sohn von Queen Victoria von England, an Hämophilie. Die „Bluterkrankheit“ ist eine genetisch bedingte Erkrankung und wurde von Queen Victoria selbst an 20 Nachkommen weitergegeben. Im Rahmen dieser Lerneinheit forschen Ihre Schüler wie in einem Krimi nach der Herkunft der gefährlichen Erbanlage und führen die Stammbaumanalyse in präziser wissenschaftspropädeutischer Form durch. Kompetenzen: Symptome, Physiologie und Mutation der Hämophilie verstehen; Stammbaumanalyse als Forschungsmethode kennen und anwenden; selbstständige Erarbeitung und Lösung des Mysterys
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Moderne Verhaltensbiologie
Ist Verhalten individuell? Wie hat sich Verhalten entwickelt? Und welche bedeutenden Einflüsse vor und nach der Geburt bestimmen das Verhalten? Antworten dazu gibt die Verhaltensforschung. Tiere sind wie Menschen Individuen, so lautet eine neue Erkenntnis der Verhaltensforschung. Sie zeigen Emotionen und diese lassen sich sogar messen. Zudem besitzen viele Tiere eine erstaunliche Intelligenz und kooperieren komplex und erfolgreich miteinander. Aus diesem kooperativen Verhalten können Modelle erarbeitet werden, wie sich die Sprache und die Moral in der Evolution zum Menschen entwickelt haben. Die ausgewählten Themenschwerpunkte lassen die Schülerinnen und Schüler Einblicke in die spannende Welt der Verhaltensforschung gewinnen. Dabei erkennen sie, dass sich Mensch und Tier in vielen Dingen ähnlich sind. Zum Inhalt: Was ist Verhalten? | Wie konnte der Hund zum besten Freund des Menschen werden? – Der Hund als Kompagnon | Verhaltensforschung kann die Emotionen von Tieren bestimmen – Tierhaltung und Tierethik.
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‚Basiskonzepte‘ der Erkenntnisgewinnung im Biologieunterricht
Im Biologieunterricht spielen viele Konzepte, die für ein Wissenschaftsverständnis und ein naturwissenschaftliches Denken und Erklären erforderlich sind, eine eher untergeordnete Rolle. Sie werden nicht explizit zum Gegenstand des Unterrichts gemacht, sondern laufen nur implizit im Hintergrund mit, obwohl sie zum Verständnis naturwissenschaftlicher Erkenntnisprozesse seitens der Lernenden unabdingbar sind. Das Ziel dieses Buches ist es, diese Basiskonzepte der Erkenntnisgewinnung und Erklärung in der Biologie systematisch darzustellen, an Beispielen zu erläutern und miteinander in Beziehung zu setzen. Darüber hinaus soll anhand von Aufgabenbeispielen gezeigt werden, wie sie selbst zum Gegenstand eines kognitiv aktivierenden, konzeptbildenden Biologieunterrichts gemacht werden können.
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Bestimmung der genetischen Distanz von Primaten
Lange gab es unterschiedliche Ansichten, welche Primaten zur Familie der Großen Menschenaffen zu zählen sind. Mithilfe molekularbiologischer Methoden kann man Verwandtschaftsbeziehungen heutzutage sehr gut bestimmen. Die genetische Distanz zwischen Populationen oder Arten ist zum einen ein Maß für die zeitliche Dauer der Abspaltung von einer gemeinsamen Stammart zum anderen ein Maß für den Grad der genetischen Differenzierung. In dieser Leistungsaufgabe bestimmen Ihre Schülerinnen und Schüler auf der Basis molekulargenetischer DNA-Sequenzvergleiche die Verwandtschaftsbeziehungen der Großen Menschenaffen, prüfen verschiedene Hypothesen und rekonstruieren selbstständig den Stammbaum der Großen Menschenaffen.
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CRISPR/Cas: Heilung der Phenylketonurie?
Die Phenylketonurie ist als häufigste angeborene Stoffwechselkrankheit bisher unheilbar. Betroffene können die Aminosäure Phenylalanin nicht abbauen. Mit einer eiweißarmen Diät bleibt die Krankheit symptomlos. Ursache ist eine Punktmutation auf dem die Phenylalaninhydroxylase (PAH) codierenden Chromosom 12. Über 400 verschiedene Mutationen dieses Gens sind bekannt, die alle autosomal-rezessiv vererbt werden. Hoffnung auf Heilung macht erstmalig die Genschere. In Experimenten mit PKU-Labormäusen konnten etwa 60 Prozent der Leberzellen ihre normale Funktion wieder aufnehmen, nachdem das fehlerhafte Gen mit CRISPR/Cas repariert wurde. Eine weiter spezifizierte Genschere verspricht noch größeren Erfolg. Dürfen wir aber menschliche Gene modifizieren? Die Schüler entdecken in dieser Unterrichtssequenz, was es bedeutet an PKU zu erkranken, und welche Optionen die Gen-schere bietet. Der Diskurs über Designerbabys eröffnet ein moralisches Dilemma und fordert einen ethischen Standpunkt heraus.
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Xenotransplantation mit CRISPR/Cas9?
Neuste biotechnologische Methoden ermöglichen einen präzisen Eingriff in das Erbgut von Schweinen. Genmanipulierte Schweineherzen können als Transplantate für herzkranke Menschen dienen, ohne dass eine Abstoßungsreaktion befürchtet werden muss. Der große Mangel an Spenderherzen könnte so kompensiert werden. Ist die Transplantation artfremder Organe, eine Xenotransplantation, überhaupt ethisch vertretbar? Die Gesellschaft vertritt hier kontroverse Positionen. Diese Lernaufgabe ermöglicht Ihren Schülerinnen und Schülern eine auf Fachwissen aufbauende Partizipation am bioethischen Diskurs zur Xenotransplantation. Der Weg zum Werturteil wird in dieser Unterrichtssequenz durch das Pyramidenmodell für das bioethische Lernen strukturiert.
Gesamtwerk
digital unterrichten – Biologie -6/2020
digital unterrichten – Biologie -6/2020
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digital unterrichten – Biologie -5/2020
digital unterrichten – Biologie -5/2020
Gesamtwerk
Leben und Konsum
Alle Lebensvorgänge hängen mit dem Konsum von Stoffen und Energie zusammen. Die Auswirkungen des Konsums können dabei ganz unterschiedlich sein. Neben dem Aufrechterhalten beziehungsweise der Steigerung der eigenen Lebensvorgänge kann der Konsum eines Individuums oder einer Gruppe auch die Lebensvorgänge anderer beeinflussen. Dies kann zum Beispiel in eine mutualistische Lebensweise münden, wie bei Blattlaus und Ameise, oder zu Umweltschäden und Habitatverlust führen, wie bei Schokoladenriegelkonsum und wild lebenede Menschenaffenpopulationen. Eines ist sicher: Ohne Leben gibt es keinen Konsum, aber ohne Konsum vor allem auch kein Leben. Aus dem Inhalt: Leben in einer Raumstation; Blattläuse – ein Leben im Überfluss; Giganten mit Riesenappetit
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Die Pest
Die Pest ist bis heute die größte Pandemie der Weltgeschichte. In nur fünf Jahren, zwischen 1348 und 1353, starben 25 Millionen Menschen an dieser Seuche. Damit fielen ihr ein Drittel der Europäer zum Opfer. Die Bezeichnung „Schwarzer Tod“ wurde im Mittelalter noch nicht verwendet, sondern stammt aus dem 16. Jahrhundert. Damit wurde bildhaft das Schreckenerregende dieser Krankheit zum Ausdruck gebracht. Die Bezeichnung „Schwarzer Tod“ wird aber auch den Nekrosen zugeschrieben, schmerzhaften Pestbeulen, um die sich die Haut schwarz verfärbt und abstirbt, vor allem an Fingern, Zehen und Nase. Wissenschaftlich war es bisher umstritten, ob das Bakterium Yersinia pestis die Seuche des Mittelalters auslöste. Eine aktuelle genetische Analyse von Skeletten mittelalterlicher Pestopfer belegt die Präsenz des Pestbakteriums. Diese Leistungsaufgabe fokussiert die Evolution des Pesterregers und seine Übertragungswege auf der Basis molekulargenetischer Befunde.
Gesamtwerk
Sauerstoffsensor HIF-1
Jede biologische Zelle benötigt zum Leben und Überleben Sauerstoff. Die Bedeutung einer konstanten Sauerstoffversorgung zeigt sich auch daran, dass mehrere Regelkreise die Sauerstoff-Homöostase unter verschiedenen Bedingungen absichern. Lange Zeit ungeklärt war dagegen, ob und wie einzelne Zellen ihren Versorgungszustand bezüglich des Sauerstoffs registrieren und daraufhin eine physiologische Reaktion einleiten können. Die Nobelpreisträger für Medizin und Physiologie des Jahres 2019 haben einen eleganten Mechanismus entschlüsselt, der beides ermöglicht. In dieser Einheit erarbeiten Sie mit Ihren Schülern diese grundlegenden Forschungsergebnisse rund um den Transkriptionsfaktor HIF-1 sowie deren Anwendung in praktischen Transferaufgaben.
Gesamtwerk
Gegen das Treibhausgas Kohlenstoffdioxid mit Escherichia coli
Das gramnegative Bakterium Escherichia coli wird von vielen Menschen mit Krankheiten, Fäkalien und potenzieller Gefahr assoziiert. In diesen Aufgaben, die auch als Test oder Klausur geeignet sind, wiederholen die Schüler den Aufbau von Bakterien und üben sich in einer Anwendungsaufgabe zur Gentechnik. Dabei wird ihnen verdeutlicht, dass die Forschung Escherichia coli auch zu ganz anderen, sinnvollen Zwecken einsetzen kann.
Gesamtwerk
Plagegeister des Menschen
Ob die Schnecken im Garten, die Kopfläuse in der Kindergartengruppe oder die Kleidermotten im Schrank – einmal als Plagegeist eingestuft, verlieren die Tiere in den Augen vieler jegliche Lebensberechtigung. Doch schauen wir noch einmal genau hin, können wir die Schönheit der Natur auch in diesen Lebewesen erkennen. Die Unterrichtsideen bieten Anregungen zur unterrichtlichen Auseinandersetzung mit Zecken, Läusen, aber auch anderen Plagegeistern unseres Alltags, wie Krähen, Maulwürfen und Co. Gleichzeitigkeit fördern die Unterrichtsideen die Mündigkeit der Schülerinnen und Schüler, indem diese die gesellschaftlich vorgefassten Meinungen zu diesen Tieren hinterfragen lernen. Aus dem Inhalt: Krähenplage im Kurpark – Alltagsnah recherchieren, untersuchen, diskutieren und bewerten | Bandwürmer: schön und gefährlich – Die parasitäre Lebensweise verschiedener Bandwurmarten verstehen und vergleichen | Die zehn biblischen Plagen – Die Bibelgeschichte mithilfe eines Dokumentarfilms naturwissenschaftlich analysieren.
Gesamtwerk
Evolution verstehen
Evolution formt unsere Umwelt und alles Leben auf der Erde. Verantwortlich sind Evolutionsfaktoren wie Mutation, Selektion oder Alleldrift. Je besser wir die Evolutionsprozesse verstehen, desto mehr lernen wir über unsere eigene Entwicklung, über Umweltveränderungen oder mögliche Bedrohungen für die Biodiversität auf unserer Erde. In diesem Kompakt werden sechs Geschichten von bedeutsamen und recht aktuellen Forschungsvorhaben erzählt. Sie haben das Ziel, für das Abitur relevantes evolutionsbiologisches Wissen anschaulich und ausführlich zu erklären und immer wieder die notwendigen Bezüge zur Genetik herzustellen. Dazu enthalten die Texte jeweils vertiefende Aufgaben. Nicht zuletzt zeigt das Heft, wie vielfältig und unterschiedlich die Antworten auf biologische Fragestellungen sein können und – anders als in den anderen Naturwissenschaften – Generalisierungen in der Biologie nur bedingt möglich sind. Zum Inhalt: • Hirschmäuse – kleine große Stars der Evolutionsbiologie • Zitterspinnen auf Wanderschaft • Killifische – Anpassung an menschengemachte Umweltveränderungen?
Gesamtwerk
Pflanzenevolution
Pflanzen fristen im Biologieunterricht leider meist ein stiefmütterliches Dasein. Die Mechanismen der Evolution werden nahezu immer am Reich der Tiere erklärt. Vor diesem Hintergrund werden in einzelne Themen der Pflanzenevolution für den Biologieunterricht vorgeschlagen und Anreize gegeben, Pflanzen im Biologieunterricht in eine prominentere Position zu bringen. Aus dem Inhalt: - Der Lauf der Geschichte – Modellierung phylogenetischer Stammbäume am Beispiel von Pflanzen - Altruismus – auch bei Pflanzen? Das Gesamtfitnesskonzept erarbeiten und auf Pflanzen anwenden - Was entstand zuerst? Fotosynthese oder Atmung? Stoffwechselprozesse evolutionär erklären.
Gesamtwerk
Blutgruppen des Menschen und Mendel'sche Vererbung
Blut ist nicht gleich Blut. Dies wird spätestens dann deutlich, wenn eine Blutspende anstehen soll. In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich Ihre Schüler die Merkmale der verschiedenen Blutgruppen sowie deren Vererbung nach den Mendel’schen Gesetzen. Das Erlernte wird durch den Bau von Erythrozytenmodellen zu verschiedenen Blutmischszenarieren sowie einem Rollenspiel zu einem Fallbeispiel veranschaulicht. Anhand eines Mysterys sowie mithilfe eines Dominospiels werden die neu erlernten Erkenntnisse auf spielerische Art und Weise eingeübt.
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