Q11 1b3 2022 23

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Eigenverantwortliches Arbeiten (Woche vom 12.06.-16.06.)

Gentechnische Werkzeuge und Verfahren - Überblick

Ziel: Der Mensch ist heute in der Lage, das Erbgut von Lebewesen gezielt zu verändern. Damit kann man z.B.

• die Eigenschaften von Pflanzen verändern,
• Bakterien und Hefen dazu veranlassen, Stoffe in großen Mengen herzustellen, die der Mensch dann isolieren und weiterverwenden kann,
• versuchen, genetische "Defekte" zu "reparieren".

Es gibt einen inzwischen etwas in die Jahre gekommenen "Selbstlernkurs", den ich die Schülerinnen und Schüler meiner Bio-Oberstufenkurse als Einleitung zur Thematik im Computerraum immer alleine bearbeiten habe lassen. Das klappte eigentlich ganz gut. Der Kurs wurde von einem Herrn Mallig in Freiburg entwickelt.

• Für diesen Selbstlernkurs solltet ihr euch ca. 30-45 Minuten Zeit nehmen.
• Der folgende Link führt euch zur Startseite Selbstlernkurs-Start
  • Dort wird noch mal erklärt, was ein Selbstlernkurs ist und man steigt in die Thematik "Gentechnik" ein.
  • Ihr kommt immer zur nächsten Seite mit einem recht unscheinbaren Link unten rechts auf jeder Seite "zur nächsten Seite".
  • Zurück kommt ihr am besten mit den "Back"-Buttons eures Browsers
• Solltet ihr euch im Netz des Selbstlernkurses verlieren, könnt ihr auch immer wieder auf der folgenden Seite einsteigen: Selbstlernkurs-Übersicht
  

In dem Lernzirkel werden Grundbegriffe und Methoden erklärt, die ihr für die nächsten Unterrichtseinheiten dringend braucht. Ihr sollt erklären können:

• Was "können" Restriktionsenzyme?
• Was "können" Ligasen?
• Was sind Vektoren?
• Was bedeutet Klonierung?
• Wie funktioniert die PCR (Polymerase-Chain-Reaction)?
• Was ist cDNA?

Wer sich nicht am PC durch den Lernzirkel klicken möchte, kann auch im Schulbuch folgende Seiten lesen:

• Buch, S. 112-113 (Restriktionsenzyme, Ligasen, Marker)
• Buch, S. 114-115 (Vektoren)
• Buch, S. 118-119 (PCR)

Es gibt von BRalpha einen Übersichtsfilm über die Grundlagen der Gentechnik, vor allem die PCR-Methode ist sehr schön visualisiert. Er dauert 16min.:
Hier klicken

Vorschlag für einen Zeitplan

• Mi, 14.06., 3. Std.: Ziele, Organisatorisches
• Mi, 14.06., 4. Std.: Online-Lernzirkel Gentechnik
• Hausaufgabe (bis Mi, 21.06.): angegebene Buch-Seiten lesen, Hefteinträge herunterladen, Aufgaben auf ABs erledigen
• Fr, 16.06., 1. Std.: - entfällt, D-SA -
• Mi, 21.06. 3. + 4. Std.: "Vorlesung": Angewandte Gentechnik
• Fr, 23.06., 1. Std.: Aufgaben (Unterrichtsbeiträge möglich)
• Mi, 28.06., 3. + 4. Std.: Aufgaben (Unterrichtsbeiträge möglich)

Hefteinträge

Hefteinträge

1. Strukturelle Grundlagen des Lebens

• 1.1 Organisation und Funktion der Zelle
• 1.2 Ausgewählte Zellorganellen im Detail
  • 1.2.1 Mitochondrien
  • 1.2.2 Chloroplasten als pdf-Datei
  • ausgefülltes Arbeitsblatt zum Vergleich von Mitochondrien und Chloroplasten als pdf-Datei
  • 1.2.3 Biomembranen als pdf-Datei

• 1.3 Enzyme
  • 1.3.1 Grundlagen zur Struktur von Proteinen +
  • 1.3.2 Enzyme als Biokatalysatoren als pdf-Datei
  • 1.3.3 Einflussfaktoren auf die Enzymaktivität als pdf-Datei
  • Am Ende dieser Seite gibt es eine kurze Dokumentation der Versuche aus dem Unterricht und ein Skript mit weiteren Versuchen, die ihr erklären können solltet.
    

2. Stoffwechselvorgänge

• 2.1 bekannte Begriffe als pdf-Datei
• 2.2 Die Fotosynthese im Detail
  • 2.2.1 Die Abhängigkeit der Fotosynthese-Rate von verschiedenen Faktoren
  • Abh. von der Lichtstärke
  • Abh. von der Temperatur
  • Abh. vom CO₂-Gehalt als pdf-Datei
  • Abh. von der Wellenlänge des Lichts als pdf-Datei
  • 2.2.2 Die Fotosynthese besteht aus zwei Reaktionsschritten als pdf-Datei
  • 2.2.3 Die lichtabhängige Reaktion als pdf-Datei
  • 2.2.4 Die lichtunabhängige Reaktion als pdf-Datei
  • Der im Skript angegebene Link funktioniert nicht mehr, bitte diesen benutzen: Hier klicken
  • 2.2.4 Die lichtunabhängige Reaktion als pdf-Datei
• 2.3 Der Abbau von Glukose zur Energiegewinnung
  • 2.3.1 Verschiedene Abbauwege als pdf-Datei
  • 2.3.2 Der erste Schritt: Die Glykolyse +
  • 2.3.3 Zerlegung des C-Gerüstes: oxidative Decarboxylierung und Zitronensäurezyklus +
  • 2.3.4 Die Atmungskette: Energiegewinnung (in Form von ATP) durch Aufbau eines H⁺-Gradienten als pdf-Datei neue Version hochgeladen am 04.12., 08:16 Uhr, nur Rechtschreibfehler verbessert (Redoxsysteme anstatt Redoxsystem)
    
  • ausgefüllte ABs als pdf-Datei

• • 2.3.5 Energiebilanz des Glukoseabbaus +
  • 2.3.6 Wozu Gärung? als pdf-Datei
    

3. Genetik

• 3.1 Der Zellkern als Steuerzentrale der Zelle
  • 3.1.1 Ein klassischer Versuch +
  • 3.1.2 Der Bau von Chromosomen +
  • 3.1.3 Das Karyogramm des Menschen als pdf-Datei
    
• 3.2 Die Weitergabe genetischer Information
  • 3.2.1 Die Zellteilung als pdf-Datei
    
  • 3.2.2 Die Bildung von Geschlechtszellen (Meiose)
  • 3.2.3 Keimbahnen
  • 3.2.4 Erzeugung genetischer Variabilität in der Meiose
  • 3.2.5 Abschließender Vergleich von Mitose und Meiose als pdf-Datei
    

Das ausgefüllte Arbeitsblatt zum Vergleich von Mitose und Meiose gibt es hier
.

• 3.3 Vererbung
  • 3.3.1 Die Vererbung des Geschlechts als pdf-Datei
  • 3.3.2 Gregor Mendels Werk +
  • 3.3.2.1 Klassische Versuche +
  • 3.3.2.2 Erklärung mit Hilfe der Chromosomen-Theorie als pdf-Datei
  • 3.3.2.3 Die Rückkreuzung +
  • 3.3.2.4 Der intermediäre Erbgang +
  • 3.3.2.5 Dihybride Erbgänge +
  • 3.3.2.6 Aufgaben als pdf-Datei
  • 3.3.3 Genkopplung: Ausnahmen von der dritten Mendelschen Regel
  • 3.3.3.1 Die Versuche von T. H. Morgan als pdf-Datei
  • Aufgaben (Löwenmäulchen, Meerschweinchen) mit Lösungen: Hier klicken
  • 3.3.3.2 Ausnahmen von der Ausnahme: Kopplungsbrüche als pdf-Datei
  • Aufgabe (Tulpen) mit Lösung: als pdf-Datei
    
  • 3.3.4 Erbgänge beim Menschen
  • Zum Lernzirkel: Q11_1b2_2020_21/LZ_Humangenetik
  • 3.3.4.1 Zusammenfassung des Lernzirkels als pdf-Datei
  • 3.3.4.3 Wahrscheinlichkeitsberechnungen als pdf-Datei
  • 3.3.4.4 Der Heterozygotentest als pdf-Datei
  • 3.3.4.5 Genommutationen als pdf-Datei
• 3.4 Molekulargenetik
  • 3.4.1 Versuche von Griffith und Avery +
  • 3.4.2 Der chemische und strukturelle Aufbau der DNS +
  • 3.4.3 Unterschiede zwischen DNS und RNS als pdf-Datei neue Version hochgeladen am 21.04. (Kleinigkeiten ausgebessert)
    
  • 3.4.4 Die Replikation als pdf-Datei
  • 3.4.5 Die Proteinbiosynthese
  • 3.4.5.1 Die "Ein-Gen-ein-Enzym-Hypothese"
  • 3.4.5.2 Transkription als pdf-Datei
  • 3.4.5.3 Translation als pdf-Datei
  • 3.4.5.4 Von der Aminosäure zum Protein (Wiederholung) als pdf-Datei
  • 3.4.5.5 Unterschiede bei der PBS von Pro- und Eukaryoten als pdf-Datei
  • 3.4.6 Genregulation (Jacob-Monod-Modell)' als pdf-Datei
  • 3.4.7 Genmutationen als pdf-Datei
  • Ein hierzu passendes, bereits ausgefülltes Arbeitsblatt als pdf-Datei
• 3.5 Gentechnik

Beim folgenden Kapitel arbeite ich normalerweise die Inhalte nicht exakt nach der Reihenfolge ab, wie sie in eurem Buch auftauchen. Zunächst sollen grundlegende Techniken geklärt werden, später einige komplexere Anwendungen. Hier eine mögliche Reihenfolge zur Bearbeitung des Buches:

• S. 112 Restriktionsenzyme und Ligasen
• S. 118 PCR
• S. 114-115 Plasmide und andere Vektoren
• S. 113 Selektion
• S. 116-117 weitere Techniken

Hier der Selbstlernkurs von Herrn Mallig, mit dem ihr in die Thematik eingestiegen seid: Hier klicken
Und hier das Skript (besteht aus 4 Teilen)

• • Gentechnische Werkzeuge und Verfahren, Teil 1 als pdf-Datei
  • Gentechnische Werkzeuge und Verfahren, Teil 2 als pdf-Datei
  • Gentechnische Werkzeuge und Verfahren, Teil 3 als pdf-Datei
  • Risiken der Gentechnik und Gegenargumente kurz zusammengefasst als pdf-Datei

Die Gentechnik wurde in den letzten Jahren durch ein neu entdecktes Verfahren nahezu revolutioniert. In den Lehrplänen ist dieses Thema (noch) nicht enthalten, aber falls jemand Interesse hat, hier ein leicht verständliches Überblicks-Video:
yt-Video zum Thema CRISPR, Teil 1
yt-Video zum Thema CRISPR, Teil 2

Für das Kapitel "Populationswachstum und Biodiversität" sind einige Grundlagen aus dem Themengebiet "Ökologie" der 10. Jahrgangsstufe wichtig. Hier die entsprechenden Hefteinträge:

• Teil 1: Grundbegriffe als pdf-Datei
• Teil 2: Einflussfaktoren auf Lebewesen +
• Teil 3: Vitalitätskurven als pdf-Datei
• Teil 4: Nischenbildung als pdf-Datei

Neu, ab 30.06., Buch S. 74 - 79 (Schulbuch der ZWÖLFTEN Klasse - wird noch ausgeteilt)
4. Ökologie

• 4.1 Populationswachstum als pdf-Datei (Buch Q12 - S. 74-77, 79+80)
• Comic (Externer link): Rentiere auf St.-Matthew
• 4.2 Volterra-Regeln als pdf-Datei
• 4.3 Anthropogene Einflüsse als pdf-Datei(Buch Q12 - ab S. 82)

Lernstoff für Tests und Schulaufgaben

Schulaufgabe 11/2 am 10.05.

Neben den Hefteinträgen Kap 3.1, 3.2, 3.3.4 und 3.4 (für die normale Schulaufgabe nur bis einschließlich Kap. 3.4.4) eignen sich folgende Seiten im Buch (Natura 11) zur Vorbereitung auf die Schulaufgabe:

• S. 82 Karyogramm des Menschen
• S. 84-85 Mitose und Interphase
• S. 88-89 Befruchtung und Meiose
• S. 90 Mädchen oder Junge?
• S. 92-93 Numerische Chromosomenaberrationen
• S. 100 Additive Polygenie und Modifikation
• S. 102-103 Methoden der Humangenetik
• S. 104 Stammbaumanalysen für genetisch bedingte Erkrankungen
• S. 108 Therapiemöglichkeiten und ihre Grenzen
• S. 109 Genetische Beratung
• S. 60-61 DNA - Der Stoff aus dem die Gene sind
• S. 63 DNA-Verdopplung, aber wie?
• S. 64-65 DNA-Replikation - aus eins mach zwei
• S. 66-67 Transkription: Von der DNA zur RNA (für eine evtl. stattfindenden Nachhol-Schulaufgabe relevant)
• S. 68-71 Translation(für eine evtl. stattfindenden Nachhol-Schulaufgabe relevant)

kleiner Leistungsnachweis 11/2 (15.02.)

Neben den Hefteinträgen (Kap. 3.3 bis einschließlich 3.3.3.1 Die Versuche von T.H. Morgan) eignen sich folgende Seiten im Buch (Naura 11):

• S. 94 - 95 Mendelsche Regeln - monohybride Erbgänge
• S. 96 Dihybride Erbgänge
• S. 98 Genkopplung

Schulaufgabe 11/1 am 14.12.

Neben den Hefteinträgen eignen sich folgende Seiten im Buch (Natura 11) zur Vorbereitung auf die Schulaufgabe:

• S. 16 - 17 Die Zelle
• S. 18 - 19 Zellorganellen (nur die grundlegenden Funktionen sind nötig, Details lediglich von Chloroplasten und Mitochondrien)
• S. 20 Biomembranen
• S. 21 Transportmechanismen
• S. 24, 26 - 29 Enzyme (Hier wird kein Schwerpunkt in der Schulaufgabe liegen, da diese Inhalte bereits im Test abgeprüft wurden)
• S. 32 Stoffwechselbegriffe
• S. 33 (Die Seite wurde nie als Hausaufgabe aufgegeben, enthält aber eigentlich einen schönen Überblick über viele besprochenen, stoffwechselrelevante Aspekte)
• S. 34 äußere Einflüsse auf die Fotosynthese
• S. 36 - 37 Fotosynthese und Lich
• S. 38 - 39 Zeigteteilte Fotosynthese
• S. 40 - 41 Die lichtabhängige Reaktion
• S. 42 - 43 Die lichtunabhängige Reaktion
• S. 48 - 51 Die Zellatmung
• S. 52 - 53 Gärung

kleiner Leistungsnachweis 11/1 (07.10.)

Neben den Hefteinträgen (Kap. 1.3) eignen sich folgende Seiten im Buch zur Vorbereitung auf den Test:

• S. 24 Enzyme sind Biokatalysatoren
• S. 26 - 27 Die Reaktionsbedingungen bestimmen die Enzymaktivität
• S. 28 - 29 Der Einfluss des Bindungspartners auf die Enzymaktivität

Enzympraktikum

Die Unterlagen zum Enzympraktikum wurden auf eine eigene Unterseite verlegt: Hier klicken