1. Ziele der Stunde
1.1. Zentrales Stundenziel
Die SuS erklären die Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten am Beispiel des
lac-Operons bei E. coli, indem sie die relevanten Informationen aus einem
Informationstext auswählen, ein Modell erstellen und dieses unter Verwendung von
Fachsprache präsentieren.
1.2. Teilziele im Überblick
1. Stunde:
Die SuS schulen ihre Fähigkeiten im Umgang mit Diagrammen und ihrer
Informationsentnahme.
Die SuS beleuchten ein ihnen neues Phänomen vor ihrem Wissenshorizont,
erkennen ein Problem und formulieren mögliche Erklärungen in Form von
Hypothesen.
Die SuS schulen ihre Fähigkeit, Informationen aus einer Textvorlage zu entnehmen
zu ordnen und die Fachbegriffe, die ihnen im weiteren Verlauf ermöglichen, den
Unterrichtsgegenstand nachvollziehen zu können, in Form eines Glossars zu
verschriftlichen.
Die SuS tauschen sich mit einem Partner über die gewonnenen Informationen aus,
klären ggf. Fragen und nehmen Korrekturen vor.
2. Stunde:
Die SuS üben sich in der Anwendung kooperativer Lernformen, im Speziellen des
Think-Pair-Share-Verfahrens.
Die SuS bauen ihre Fähigkeit aus, in Gruppenarbeit mithilfe eines Textes ein Modell
zu erstellen, das die die Informationen aus dem Text veranschaulicht.
Die SuS lernen, gemeinsam Lösungswege zu finden und zu verfolgen, sowie im
Team zu arbeiten, wodurch sie wichtige kommunikative und soziale Kompetenzen
erwerben.
Die SuS schulen ihre Fähigkeit, ihre Ergebnisse im Plenum zu präsentieren,
gemeinsam zu überprüfen und ggf. zu korrigieren.
Die SuS prüfen ihre zuvor formulierten Hypothesen vor dem Hintergrund des neuen
Wissens und formulieren eine abschließende Antwort auf die Ausgangsfrage.
Die SuS üben sich in der Reorganisation ihres Wissens, indem sie die in der Stunde
erarbeiteten Ergebnisse in eine schematische Zeichnung übertragen.
Inhaltsverzeichnis
1. Ziele der Stunde
1.1.Zentrales Stundenziel
1.2.Teilziele im Überblick
2. Lernvoraussetzungen
3. Einordnung der Stunde in den Reihenkontext
4. Didaktische und methodische Überlegungen
Zielsetzung & Themen
Das zentrale Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, dass die Schülerinnen und Schüler die Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten am Beispiel des lac-Operons nachvollziehen, indem sie Informationen aus einem Fachtext extrahieren, in einem Modell visualisieren und fachsprachlich präsentieren.
- Molekulare Grundlagen der Vererbung und Entwicklungssteuerung
- Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten
- Struktur und Funktion des lac-Operon-Modells
- Methodik des kooperativen Lernens (Think-Pair-Share)
- Modellbildung als didaktisches Werkzeug in der Molekularbiologie
Auszug aus dem Buch
Wie werden Gene an und abgeschaltet?
Das Darmbakterium Escherichia coli findet in seiner Umgebung vor allem den Zucker Glucose vor und stellt alle Enzyme her, die zu seiner Verwertung nötig sind. Enzyme zur Verarbeitung anderer Zucker werden nicht produziert. Überführt man solche Bakterien in ein Nährmedium, das anstelle von Glucose Lactose enthält, beginnen sie nach kurzer Verzögerung dieses Disaccharid als Energiequelle zu nutzen. Es sind offensichtlich Regulationsmechanismen vorhanden, die es ermöglichen, kurzfristig auf veränderte Umweltbedingungen zu reagieren, indem bestimmte Gene an- oder abgeschaltet werden.
Im Jahre 1961 entwickelten die Forscher FRANÇOIS JACOB und JACQUES L. MONOD das Operon-Modell, mit dem sie die Genregulation bei Prokaryoten, also die Vorgänge beim An- und Anschalten von Genen, veranschaulichen konnten. Für diese Arbeit erhielten sie im Jahr 1965 den Nobelpreis für Medizin.
Bei ihren Versuchen habe sie dem Bakterium Escherichia coli verschiedene Kohlenhydrate als Energiequelle angeboten und untersuchten anschließend, ob und wie diese Kohlenhydrate verwertet wurden. Dabei zeigte sich, dass die Enzyme für den Lactose-Abbau nur dann in den Zellen synthetisiert wurden, wenn Lactose auch tatsächlich zur Verfügung stand. Daraus konnte geschlossen werden, dass die Lactose selbst die Synthese dieser Enzyme induzierte. Demzufolge musste die Lactose eine Wirkung auf die DNA haben, da sie offenbar die Expression der jeweiligen Gene beeinflusste.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Ziele der Stunde: Definition der fachlichen und methodischen Lernziele für die Unterrichtsstunde zur Genregulation.
2. Lernvoraussetzungen: Analyse der Kenntnisstände und Lernbedingungen des Biologie-Leistungskurses sowie Überlegungen zur methodischen Umsetzung.
3. Einordnung der Stunde in den Reihenkontext: Einordnung der Lerneinheit in den curricularen Rahmen und den zeitlichen Ablauf der Unterrichtsreihe zu den molekularen Grundlagen der Vererbung.
4. Didaktische und methodische Überlegungen: Begründung der Wahl des Modells und der kooperativen Lernform zur Veranschaulichung molekularbiologischer Prozesse.
Schlüsselwörter
Genregulation, lac-Operon, Prokaryoten, Escherichia coli, Transkription, Promoter, Operator, Repressor, Strukturgen, Operon-Modell, Genexpression, Molekularbiologie, Think-Pair-Share, Induktion, Substratinduktion
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Unterrichtskonzeption im Kern?
Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption einer Unterrichtsstunde für die gymnasiale Oberstufe zum Thema der Genregulation bei Prokaryoten, speziell am Beispiel des lac-Operons.
Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?
Zentrale Themenfelder sind die molekularen Mechanismen der Genregulation, die Funktionsweise von Operons, das Verhältnis von Genexpression und Umweltfaktoren sowie didaktische Methoden zur Modellbildung.
Was ist das primäre Ziel der Unterrichtseinheit?
Die Schülerinnen und Schüler sollen die Regulation der Genaktivität durch das lac-Operon verstehen und diese durch die eigenständige Arbeit mit Texten und Modellen fachsprachlich erklären können.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Im Unterricht wird das kooperative Lernverfahren "Think-Pair-Share" angewandt, kombiniert mit der Erstellung und Analyse von biologischen Strukturmodellen.
Was wird im Hauptteil der Konzeption behandelt?
Der Hauptteil erörtert die didaktischen und methodischen Überlegungen, die zur Planung der Stunde geführt haben, sowie die Rolle von Modellen bei der Vermittlung komplexer biologischer Vorgänge.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Fachbegriffe sind lac-Operon, Repressor, Promoter, Operator, Substratinduktion und Genexpression.
Warum wird das "Think-Pair-Share"-Verfahren für dieses Thema gewählt?
Es fördert sowohl das selbstständige Lernen der Fachinhalte als auch die kooperative Zusammenarbeit und den Austausch von Fachsprache zwischen den Lernenden.
Welche Rolle spielt die Lactose im lac-Operon-Modell?
Lactose fungiert als Induktor, der den Repressor inaktiviert, wodurch die Transkription der Strukturgene ermöglicht wird.
- Quote paper
- Irina Tegethoff (Author), 2009, Wie werden Gene an- und ausgeschaltet? Textgestützte Erarbeitung und Darstellung, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/139467
