Unterrichtsmaterialien Genetik: Ganze Werke Seite 9/21
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Biologie
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MINT Zirkel - Ausgabe 2, Juni 2020
Linksgedrehte Schnecken? Hirndoping? Skurrile Mathematikaufgaben? Und ist in der Wissenschaft überhaupt etwas passiert, das nichts mit Corona zu tun hat? In dieser Ausgabe haben wir wieder spannende Artikel zu diesen Themen und noch vielen weiteren zusammengetragen. Zusätzlich dürft ihr euch auch auf ein tolles Arbeitsblatt zur Ergänzung des Artikels „Achtsamkeit im Biologieunterricht“ (Sek II) freuen.
Gesamtwerk
Der Neandertaler in mir – Genetisches Erbe im modernen Menschen
Neandertaler stellen eine ausgestorbene Menschenform dar und sind die engsten Verwandten heute lebender Menschen. Die ältesten bekannten Neandertaler lebten vor 400.000 Jahren. Sie besiedelten Europa, den Nahen Osten, Zentralasien und das westliche Sibirien. Modernste Untersuchungsmethoden konnten jetzt zeigen, dass Neandertaler schon vor 40.000 Jahren ausstarben, aber Reste der archaischen DNA noch heute im modernen Menschen zu finden sind. Neandertaler und moderne Menschen koexistierten mindestens 250 Generationen lang. In dieser Leistungsaufgabe setzen sich Ihre Schüler mit dem genetischen Erbe des Neandertalers im anatomisch modernen Menschen auseinander.
Gesamtwerk
Genomische Prägung – Wirkung des Epigenoms am Prader-Willi-Syndrom und Angelman-Syndrom
Die genomische Prägung oder das genetische Imprinting ist ein epigenetischer Prozess. Bestimmte Chromosomenbereiche in der männlichen und weiblichen Keimbahn werden je nach elterlicher Herkunft unterschiedlich geprägt. Bei der Expression bestimmter Gene liegt das Allel eines Elternteils durch eine spezifische Methylierung inaktiv vor. Dies wird auch als „Gene-Silencing“ bezeichnet. Genomisch geprägte Abschnitte im Erbgut sind damit spezifisch methylierte Regionen. Ein solches Expressionsmuster kann vererbt werden und setzt die Mendel‘schen Regeln außer Kraft. Fehlerhafte Prägungen verändern Genexpressionsmuster und führen zu charakteristischen Erkrankungen. In dieser Unterrichtssequenz werden das Prader-Willi-Syndrom und das Angelman-Syndrom unter phänomenologischer und genetischer Perspektive näher untersucht.
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Die Überfischung der Weltmeere – Abhilfe durch Aquaponik und Aquakultur?
Als der Italiener Giovanni Caboto im Auftrag des englischen Königs 1497 Neufundland entdeckte, berichtete er über gigantische Kabeljauschwärme auf dem vorgelagerten Flachmeer, den Grand Banks. Die Entdecker ließen beschwerte Körbe im Meer absinken und beim Heraufziehen waren diese voller Kabeljau. Ein solcher Fischreichtum ist heute nicht mehr vorstellbar. Beim Kabeljau sind die wichtigsten und größten Bestände der Welt bereits zusammengebrochen oder stark bedroht. Was für den Kabeljau gilt, betrifft längst auch andere begehrte Speisefische wie den Lachs und den Hering. Diese Leistungsaufgabe fordert zu Lösungen heraus. Ihre Schülerinnen und Schüler analysieren Vor- und Nachteile von Aquaponik-Systemen und Aquakulturen mit Blick auf eine nachhaltige Entwicklung.
Gesamtwerk
Klimatologie
Klima geht uns alle an. Aber wie funktioniert es? Woher kommen die Klimainformationen? Welche Rolle spielt der Mensch im Klimageschehen? Nur wenige Wissenschaftsbereiche haben in jüngerer Zeit einen derartigen Aufschwung genommen und sind so ausgeprägt interdisziplinär wie die Klimatologie. Die wissenschaftlichen Fortschritte sind vielfältig und enorm, und die Rolle des Klimafaktors Mensch wird mehr denn je in der Öffentlichkeit diskutiert. Die 4. Auflage der "Klimatologie" informiert fundiert, sachlich und aktuell über die Grundlagen und speziellen Aspekte rund um das Klima. Zahlreiche Abbildungen und Tabellen erleichtern das Verständnis der Fakten und Zusammenhänge. Von den Grundbegriffen und den physikalischen Grundlagen über die Klimasynopsis und Klimageschichte bis zur anthropogenen Klimabeeinflussung: aktuell, hochinteressant und didaktisch hervorragend aufbereitet liefert der Titel alles rund um das Klima!
Verwandte Themen
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Aufbau und Struktur der DNA
In diesem Beitrag erarbeiten die Schülerinnen und Schüler anschaulich und handlungsorientiert den Aufbau und die Struktur der DNA. Sie entnehmen die Informationen u. a. aus übersetzten Auszügen des Originalbriefs von Francis Crick und leiten daraus den Aufbau und die Struktur der DNA ab. Ein selbsterstelltes DNA-Modell und die Durchführung eines Schülerversuchs eignen sich zum prozessbezogenen Kompetenzerwerb und -erweiterung.
Gesamtwerk
digital unterrichten – Biologie -3/2020
digital unterrichten – Biologie -3/2020
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Mitose und Meiose erleben
Die meisten unserer Körperzellen teilen sich lebenslang, ohne dass wir viel davon mitbekommen. Doch was genau geschieht bei dieser unbemerkten Zellteilung? Und was passiert bei der Keimzellenbildung? In dieser Einheit entdecken Ihre Schüler die Abläufe von Mitose und Meiose, indem sie unter anderem einen Modellversuch zur DNA-Verteilung durchführen, Mitose-Stadien unter dem Mikroskop betrachten und Mitose- und Meiose-Phasen erforschen.
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digital unterrichten – Biologie -2/2020
digital unterrichten – Biologie -2/2020
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Inspiration Biene
Flügelnah verfolgen Thomas Radetzki und Matthias Eckoldt die Prozesse im Bienenstaat. Sie schildern die sich wandelnden Rhythmen im Volk, die virtuose Kommunikation der Bienen und ihre fein abgestimmte Kooperation bei allen Handlungen. Als das erfolgreichste Unternehmen der Welt demonstrieren die Bienen, dass ein Gemeinwesen auf Dauer nur bestehen kann, wenn alle Beteiligten dabei gewinnen. Beispielgebend finden sie in ein Gleichgewicht des Nötigen und zeigen eine Alternative zu unserem Wachstumsstreben, dem nicht nur die Bienen zum Opfer zu fallen drohen. Das Buch beschreitet neues Terrain: Es geht um Gesellschaft, Politik, Bildung, Ökonomie, Landwirtschaft, Lebensmittelproduktion, um neue Horizonte und Lebensperspektiven, um Wertschätzung, Bruttonationalglück und fehlende Resonanzräume. Nicht nur Imker, Landwirte und Bienenwissenschaftler werden zitiert, auch Unternehmensberater, Pädagogen, Soziologen, Systemtheoretiker, Pfarrer und Philosophen kommen zu Wort. Der Mut eines Bienenschwarms kann dabei ansteckend wirken: Wenn er auszieht, lässt er alles zurück und wird einzig vom Vertrauen in die Fülle der Welt getragen. Eine Ermutigung für alle, die aufbrechen wollen. Lesen Sie, wie Bienen ticken, wie sie reden, wer sie regiert, was sie krank macht. Fragen Sie sich mit den Autoren, was uns Bienen sagen.
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Naturphilosophie
Naturphilosophie - von der Antike bis in die Gegenwart. Was ist Natur oder was könnte sie sein? Diese und weitere Fragen sind grundlegend für Naturdenken und -handeln. Das Lehr- und Studienbuch bietet eine historisch-systematische und zugleich praxisbezogene Einführung in die Naturphilosophie mit ihren wichtigsten Begriffen, Strömungen und Diskursen. Es nimmt den pluralen Charakter der Wahrnehmung von Natur in den philosophischen Blick und ist auch zum Selbststudium bestens geeignet.
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Molekularbiologische Methoden in der Rekonstruktion der Besiedlung Australiens
In dieser Einheit schlüpfen die Schüler, angestoßen durch die Forschungsfrage: „Wie verlief die prähistorische Besiedlung Australiens durch die Vorfahren der heutigen Urbevölkerung, der Aborigines?“ in die Rolle von Wissenschaftlern. Angelehnt an die echte Forschung müssen die Schüler auf ihrem Weg zur Problemlösung molekulargenetische Analysemethoden anwenden und ihre kommunikativen Kompetenzen schulen. Es wird besonders die Arbeit im kleinen Team gefördert sowie das Präsentieren im Plenum. Die Übungsaufgaben zum Thema „Wer ist der Täter?“ fokussieren auf modernes DNA-Profiling. Damit wird der Anwendungsbereich der molekularbiologischen Techniken erweitert über die Enträtselung von Verwandtschaftsbeziehungen, prähistorischen Wanderwegen bis hin zur aktuellen Forensik. Die Übungsaufgaben fordern den handelnden Umgang mit Wissen und prüfen das erreichte Kompetenzniveau.
Gesamtwerk
Gebärmutterhalskrebs durch Humane Papillomviren
Durch Bewältigung dieser Leistungsaufgabe, die auch gut zur Abiturvorbereitung genutzt werden kann, explizieren die Schülerinnen und Schüler ihren kompetenten Umgang mit Modellvorstellungen zur Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumorsuppressorgenen mit Blick auf die Regulation des Zellzyklus. Im Rahmen des Basiskonzepts Struktur und Funktion erarbeitet bzw. vertieft Ihre Klasse die Wirkung von Proto-Onkogenen und Tumorsuppressorgenen am Beispiel der HPV-Infektion.
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Paulinella chromatophora
Im Fokus dieser Einheit steht ein zentrales Forschungsfeld der modernen Evolutionsbiologie: die Rekonstruktion der Stammesgeschichte aller Lebewesen. Ihre Schüler vergleichen Mitochondrien und Chloroplasten, erarbeiten die Endosymbiontentheorie und veranschaulichen die schrittweise Entwicklung der Endosymbiose grafisch. Die Entwicklung zur eukaryotischen Zelle wird im evolutionsbiologischen Kontext als Beispiel für eine Makroevolution vorgestellt. Zum Abschluss werden die Grundannahmen der Evolutionstheorie und des Kreationismus gegenübergestellt.
Gesamtwerk
Aufbau und Funktion eines Mikroskops
So erarbeiten Ihre Schüler sich Inhalte aus dem Themenbereich Fotosynthese mithilfe vielfältiger Methoden.
Gesamtwerk
Mysterys Biologieunterricht 5-10
Spannende Fragen im Biologieunterricht: Das Fach Biologie ist spannend - doch manchmal müssen Ihre Schüler*innen daran erinnert werden. Die Mysterys dieses Bandes sind perfekt für diesen Zweck geeignet. Überraschen Sie die Jugendlichen mit einer rätselhaften Frage und lassen Sie sie eigene Theorien und Mutmaßungen aufstellen! Schneller Einsatz im Biologieunterricht: Mit Hilfe der Mysterys lässt sich ein problemorientierter Biologieunterricht im Handumdrehen realisieren. Sie erhalten 9 komplett ausgearbeitete Mysterys mit passender Einstiegsgeschichte sowie didaktisch-methodischen Hinweisen und einer Sachanalyse für einen souveränen Einsatz im Unterricht. Lösungsansätze selbst entwickeln: Die Jugendlichen werden dazu ermutigt, eigene Vermutungen zu lehrplanrelevanten Problemsituationen aufzustellen. Dabei helfen ihnen die mitgelieferten Basiskärtchen sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen. So sorgen Sie für Spaß und Spannung im Fach Biologie! Der Band enthält: 9 komplett ausgearbeitete Mysterys mit Sachanalyse, didaktisch-methodischen Hinweisen, Einstiegsgeschichte, Leitfrage, Arbeitsaufträgen, Basiskärtchen sowie Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen; Musterlösungen in Form eines Strukturdiagramms; Hinweise für Möglichkeiten der Diagnose und Förderung sowie der Leistungsmessung.
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Biologischer oder gentechnischer Pflanzenschutz?
Die Anfälligkeit der Maispflanze für die Raupen des Maiszünslers ist wirtschaftlich ein Problem, das die Frage nach dem „Wie“ der Schädlingsbekämpfung aufwirft. Aus Sorge um ihre Gesundheit lehnen viele Menschen gentechnisch veränderte Lebensmittel ab. Durch die Auseinandersetzung mit dem Beispiel Bt-Mais, können Ihre Schüler in dieser Klausur die Chancen und Risiken der grünen Gentechnik sachlich und differenziert abschätzen.
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Der Geruchssinn
Viele Erlebnisse und Erinnerungen verbinden wir mit dem passenden Geruch. Wer erinnert sich nicht gerne an den Zimtgeruch zur Weihnachtszeit oder freut sich, wenn er den Duft seines Lieblingsessens in der Nase verspüren darf. Doch ist der Geruchssinn für uns Menschen heute noch überlebenswichtig? Erarbeiten Sie mit Ihren Schülern die Veränderungen im Geruchssinn im Laufe der Zeit, und führen Sie die Lernenden praxisnah an die Evolutionstheorie Darwins heran.
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Sollen Samenspender anonym bleiben dürfen?
Diese Unterrichtseinheit beschäftigt sich mit dem ethischen Dilemma der Anonymität von Samenspendern. Schulen Sie die ethische Bewertungskompetenz Ihrer Schüler anhand dieses aktuellen Problemthemas. Mithilfe des Pyramidenmodells für das bioethische Lernen geben Sie den Lernenden das notwendige Handwerkszeug an die Hand, um sich mit fundierten Argumenten, methodengeleitet im gesellschaftlichen Diskurs beteiligen zu können. In einem Rollenspiel versetzen sich die Schüler bewusst im Perspektivwechsel in eine nicht ihrer eigenen Meinung entsprechende Position hinein und setzen das Gelernte um.
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Forschung und Anwendung der Genetik
Mit unseren hochaktuellen Unterrichtsideen können Sie Ihren Schülerinnen und Schülern die Tragweite dieses Themas über die klassischen Grundlagen hinaus vermitteln und so die Mündigkeit Ihrer Schülerinnen und Schüler zum Thema Genetik stärken. Aus dem Inhalt: Moderne Pflanzenzüchtung – Die Vererbungslehre durch Einblicke in die professionelle Pflanzenzüchtung erweitern Genetische Analysen – richtig cool – DNA-Sequenzen von Eisfischen im forensischen Kontext untersuchen und bewerten Gentechnik: ja oder nein? – Über ein Talkshow-Rollenspiel die Vor- und Nachteile der Gentechnik nachvollziehen
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Bioinformatik von Proteinsequenzen
Die Methoden der Molekularen Biologie haben gigantische Mengen digitalisierter Daten generiert. Für die Analyse und Visualisierung dieser Daten bietet die Informatik die notwendigen Methoden. Die Aufgabe der Bioinformatik ist es, sicherzustellen, dass die biologischen Daten geordnet abgelegt werden, abrufbar sind und durch kreative Kombination zu neuen Erkenntnissen führen. Die vorliegende Unterrichtseinheit für den Biologieunterricht der gymnasialen Oberstufe bietet eine Einführung in die Thematik. Dabei liegt der Schwerpunkt auf dem Aspekt der Biologie in der Bioinformatik. Es wird dabei ausschließlich mit Proteinsequenzen gearbeitet. Die Kapitel werden themenbezogen eingeleitet und erläutern notwendige Begriffe für die Benutzung der Algorithmen. Die praktische Arbeit mit öffentlich zugänglichen Datenbanken und Analyseprogrammen steht im Vordergrund der Arbeit.
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Warum wir heute alle Milchmutanten sind?
Im Fokus dieser Unterrichtseinheit steht die Evolution der menschlichen Laktosetoleranz und die des Brotgetreides. Milch und Weizen haben zur Entwicklung unserer kulturellen Evolution entscheidend beigetragen. Es wird der enge Zusammenhang der kulturellen und biologischen Evolution des Menschen erarbeitet.
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Klassische Hämophilie
Diese Leistungskontrolle für die gymnasiale Oberstufe basiert auf grundlegenden molekulargenetischen Kompetenzen zur Proteinbiosynthese, zum Ablauf der Polymerase-Kettenreaktion, aber auch zur klassischen Genetik. Die Schülerinnen und Schüler formulieren in einer Stammbaumanalyse Hypothesen zum möglichen Vererbungsmodus der Hämophilie und überprüfen diese auf der Grundlage ihrer Kenntnisse zur Meiose und der Mendel’schen Regeln.
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Tattoos und Piercings
Tätowierungen und Piercings sind ein jahrtausendealter Körperschmuck. Der Film geht der Geschichte der Tätowierungen nach und zeigt, wie sie sich im Laufe der Jahrhunderte entwickelt haben und in welchen Gesellschaftsschichten sie zu finden sind. Ohrlöcher stechen ist die häufigste Form des Piercings, welche hygienischen Bedingungen dafür notwendig sind und mit welchen Techniken gearbeitet wird. Welche Überlegungen man anstellen sollte, bevor man sich für eine Tätowierung oder ein Piercing entscheidet, welche Risiken lauern, das erklärt ein Hautarzt ausführlich in Interviews.
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Drogen und Computerspiele
Drogen machen sehr schnell abhängig und ziehen in einen Kreislauf aus Konsum, Verlust der sozialen Kontakte und sozialem Abstieg. Der Film zeigt in Interviews mit Drogenberatern, einem Experten vom Landeskriminalamt und einem ehemaligen Abhängigen, wie dieser Kreislauf funktioniert und wie er durchbrochen werden kann. Dass es nicht nur illegale Drogen sein müssen, die abhängig machen können, sondern es auch Sucht nach Alkohol oder Computerspielen gibt, zeigt der Film anschaulich.
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