Unterrichtsmaterialien Viren und Bakterien: Ganze Werke Seite 3/6
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Impfung gegen COVID-19
Fast jeden Tag gibt es neue Informationen zum Themenkomplex COVID-19-Impfung. Aber wie wirken die neu entwickelten Impfstoffe? Und wie sicher schützen sie vor einer Infektion mit SARS-CoV-2? Welche Nebenwirkungen können auftreten? Um Antworten auf diese Fragen zu verstehen, müssen zunächst die Vorgänge verstanden werden, die nach einer Impfung im Körper ablaufen. Dann können Schülerinnen und Schüler Argumente für und gegen das Impfen und bestimmte Impfstoffe in der öffentlichen Diskussion zu Corona verstehen und sich daran beteiligen.
Gesamtwerk
Resistenz gegen HIV durch CRISPR/Cas?
Die Infektionskrankheit Aids, verursacht durch das HI-Virus, ist seit den 1980er-Jahren für Menschen zur ständigen Bedrohung geworden. Obschon die Schutzmaßnahmen bekannt sind, ist bei den Neuinfektionen kein Abwärtstrend erkennbar. Bisherige Therapien können nur eine Abmilderung der Symptome und das Ausbrechen von Aids verhindern. Hoffnung auf Heilung erzeugt nun erstmalig die CRISPR/Cas9-Technik. Die Schülerinnen und Schüler entdecken, was es bedeuten kann, sich mit HIV zu infizieren, und welche Möglichkeiten die Genschere CRISPR/Cas9 eröffnen könnte. Die Thematik wird am Beispiel des realen Falles des „Berliner Patienten“, der weltweit als erster HIV-Infizierter durch medizinische Eingriffe tatsächlich geheilt werden konnte, dargestellt. Am authentischen Kontext wird auch die ethische Brisanz einer gentechnischen Modifizierung des menschlichen Erbgutes beleuchtet und die Urteilsbildung gefördert.
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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.
Gesamtwerk
COVID-19-Pandemie
In dieser Unterrichtseinheit setzen sich Ihre Schüler mithilfe der schüleraktivierenden und -motivierenden Mystery-Methode mit den Ursachen zoonotischer Pandemien auseinander. Die COVID-19-Pandemie bietet eine geeignete Gelegenheit, einen lebensweltlichen Bezug zu den abstrakten und komplexen Prozessen unseres Immunsystems herzustellen. Ziel ist es, eine drei-stufige Concept-Map aus Hinweiskarten zu erarbeiten, die die paradoxe Leitaussage, „Warum nicht jedes Hufeisen Glück bringt und ein Pieks allein nicht ausreicht“, auflöst und aus den Maßnahmen zur Verhinderung weiterer Pandemien abgeleitet und diskutiert werden können.
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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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Viren und Bakterien
Gerade in der momentanen Zeit achten wir aufgrund der aktuellen Coronapandemie stärker denn je auf Hygiene und die Vermeidung der Verbreitung von Krankheitserregern. Der Mundschutz ist zum normalen Accessoire geworden, die Händedesinfektion zur üblichen Routine. Doch nicht nur Covid-19, sondern auch andere zum Teil lebensbedrohliche Erkrankungen werden durch Viren oder Bakterien übertragen. In dieser Unterrichtseinheit erarbeiten sich die Lernenden Steckbriefe zu verschiedenen Krankheitserregern und präsentieren diese mithilfe des Tools BookCreator in einem E-Book. Kleine digitale Übungsaufgaben über LearningApps sorgen für eine motivierende Aneignung und Überprüfung des Erlernten.
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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.
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digital unterrichten – Biologie -4/2020
digital unterrichten – Biologie -4/2020
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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.
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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?
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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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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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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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Epidemien, Pandemien, Endemien
Sie begleiten und bedrohen den Menschen seit Urzeiten und sie haben mehr Todesopfer gefordert als alle Kriege zusammen. Die Rede ist von Seuchen. Je nach Ausbreitungstyp spricht man von ihnen als Epidemie, als Endemie oder als Pandemie. Der in Zusammenarbeit mit der Friedrich-Alexander-Universität Nürnberg-Erlangen konzipierte Film geht einerseits auf die historische Entwicklung der verschiedenen Seuchen, vor allem der Pest und der Malaria ein und zeigt andererseits das Wirken von Seuchen der heutigen Zeit, vor allem Ebola, AIDS und COVID-19. Ein Schwerpunkt wird auf Hygienemaßnahmen gelegt, mit denen die Ausbreitung von Seuchen verhindert oder zumindest verlangsamt werden kann. In Verbindung mit dem umfangreichen Zusatzmaterial (Klassische Arbeitsblätter, interaktive Aufgaben, Glossar, Testfragen) lässt sich das Medium hervorragend im Unterricht verwenden. Die interaktiven Aufgaben, das Glossar und die Testfragen wurden mit H5P erstellt und können ohne weitere Software verwendet werden.
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Das Humane Immunschwäche-Virus (HIV)
Diese Leistungskontrolle für den Biologieunterricht der Oberstufe setzt grundlegende Kompetenzen zur Molekulargenetik voraus. Sie bezieht sich inhaltlich auf die Prozesse der Proteinbiosynthese, den genetischen Code und Mutationstypen. Es sollten zentrale Methoden, Gelelektrophorese oder Blotting-Techniken, zur Auftrennung von Gemischen elektrisch geladener, hochmolekularer Stoffe wie Nukleinsäuren und Proteine bekannt sein. Weiterhin sollten der Verlauf von Virusinfektionen und, im Speziellen, Wissen zum Humanen Immunschwäche-Virus (HIV) bekannt sein. Grundlegende Kenntnisse zur Molekulargenetik werden exemplarisch am humanen Rezeptor CCR5 angewendet.
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Amseltod und Tropenvirus
Die vorliegende Unterrichtseinheit ist im Biologieunterricht der gymnasialen Oberstufe einsetzbar und fokussiert viral ausgelöste Epidemien in ökologischen und evolutionsbiologischen Bezügen. Das spannende, aktuelle Thema wird über materialgebundene, methodenreiche und kompetenzorientierte Aufgaben erschlossen. Inhaltlich wird die bereits gründlich erforschte Kaninchenpest, die durch Myxomatose-Viren ausgelöst wird, sowie die aktuelle Epidemie unter einheimischen Singvögeln bertrachtet. Exemplarisch werden die Auswirkungen auf die Amselpopulation in den Vordergrund gerückt, weil diese besonders stark unter der Infektion mit dem tropischen Usutu-Virus leidet.
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Impfung gegen Humane Papillomviren für Mädchen und Jungen?
Im Fokus dieser Unterrichtssequenz steht die aktuelle Impfempfehlung für Jungen und Mädchen zwischen 9 und 14 Jahren gegen die sexuell übertragbaren Humane Papillomviren (HPV). Die Jugendlichen sollen für präventive Infektionsschutzmaßnahmen sensibilisiert werden und erarbeiten sich in einer Lernstraße ausgehend von einem anschaulichen Fallbeispiel das Ausmaß einer HPV-Infektion und deren verheerenden Folgen in Form des Zervixkarzinoms. Hilfekarten zu den Stationen dienen der Differenzierung. Durch die Förderung der Bewertungskompetenz soll die persönliche Mündigkeit der Schüler zur Entfaltung gebracht werden.
Gesamtwerk
Infektionskrankheiten
Was passiert eigentlich in meinem Körper, wenn ich einen Schnupfen habe? Wieso sollte ich mich impfen lassen? Das sind Fragen, die sich bestimmt jeder schon mal gestellt hat. Der Beitrag widmet sich zunächst dem Basiswissen zum Thema, wie der spezifischen und unspezifischen Immunabwehr. Dies legt die Grundlage für eine vertiefte Betrachtung im zweiten Teil des Beitrages, bei dem die Schüler individuell eigenen Themenschwerpunkten in einer Projektarbeit nachgehen können.
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Immunbiologie
Ihre Schüler beschäftigen sich, ausgehend von einer Salmonelleninfektion beim Grillfest, mit Bakterien und Viren als Krankheitserreger sowie den komplexen Zusammenhängen und Wirkweisen unseres Immunsystems im Kampf gegen diese Erreger. Dabei werden gezielt kurze Elemente des formativen Assessments eingesetzt, die Ihnen und Ihren Schülern während der Unterrichtseinheit die nötige Rückmeldung über den Lernstand geben.
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Symbiosen mit Mikroben
Mikroben sind in der Natur überall zu finden. Als typische Infektions- und Krankheitserreger bekannt, werden sie in der Regel mit schädlichen Eigenschaften in Verbindung gebracht. Mikroben sind aber besser als ihr Ruf! In der Evolution entwickelte sich erst in Symbiose mit Mikroben eukaryotische Zellen. Später entstanden daraus alle Pflanzen und Tiere, die wir heute kennen. Auch die Anpassungsfähigkeit der Pflanzen und Tiere geht, wie beim Landgang, auf Symbiosen mit Mikroben zurück. Mikroben sind immer noch fester Bestandteil von Flechten, häufiger Partner von Hülsenfrüchtlern und Insekten und bei Tintenfischen sogar als Jagdpartner aktiv. Dieses Heft bereichert den Unterricht nicht nur durch faszinierende Beispiele für Symbiosen mit Mikroben. Sie eröffnet den Schülerinnen und Schülern auch einen neuen, positiven Blickwinkel auf Mikroben, denn sie sind vor allem eins sind: die Basis unseres Lebens.
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Grundpraktikum Mikrobiologie
Dieses Buch ist für den Erwerb praktisch-experimenteller Kompetenz in der Mikrobiologie konzipiert und eignet sich ganz besonders für Bachelorstudierende der Studiengänge Biologie, Lehramt Biologie und Biochemie. Im Mittelpunkt stehen praktisch erprobte Experimente für einen semesterbegleitenden Kurs, der sowohl Bakterien als auch mikroskopische Pilze berücksichtigt. Jeder Kurstag vermittelt zusätzlich zu organismischen Eigenschaften immer experimentelle Fertigkeiten von genereller Bedeutung sowie physiologische oder genetische Charakteristika. Als schwierig geltende Präparate oder Experimente wurden mit Fotografien verdeutlicht. Dazu kommen ebenfalls erprobte Experimente zur besonderen Betonung der bakteriellen Genetik. Alle Kurstage sind gegliedert in Vorbereitungsaufgaben, die Beschreibung der Experimente sowie Angaben zum benötigten Material.
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The guardian of the genome
In Deutschland stirbt etwa jeder vierte Mensch an Krebs, zudem erhöht sich die Zahl der Krebserkrankten seit Jahren. Im Rahmen der Einheit untersuchen die SuS Darmkrebs. Es wird im Verlauf der Einfluss von Genen der Zellzykluskontrolle auf die Entwicklung von Krebs erarbeitet. Die Zusammenhänge werden am Proto-Onkogen ras sowie am Tumorsuppressorgen p53 konkretisiert. Die Modellierung der molekularbiologischen Prozesse ist ein methodischer Schwerpunkt der Einheit.
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