Superheld:innen und Mutationen: Realität oder Fiktion?
Zielsetzung: Mit diesem Arbeitsblatt lernen die Schüler:innen, was Mutationen sind, wie sie entstehen und welche Auswirkungen sie haben können.
Inhalt und Methoden: Mit diesem Arbeitsblatt lernen die Schüler:innen anhand drei gewählter Erkrankungen, was Mutationen sind, wie sie entstehen und welche Auswirkungen sie haben können. Sie lernen die Unterschiede zwischen Gen-, Genom- und Chromosomenmutationen kennen und können diese erklären. Zudem reflektieren sie kritisch, wie Mutationen in der Popkultur (z. B. bei Superhelden) dargestellt werden, und entwickeln ein realistisches Verständnis für die biologischen Grundlagen und Folgen von Mutationen.
Kompetenzen:
- Biologisches Sachwissen: Schüler:innen erwerben Kenntnisse über Mutationstypen (Gen-, Genom-, Chromosomenmutation), deren Ursachen und konkrete Beispiele genetischer Krankheiten.
- Wissenschaftliche Literacy: Die Fähigkeit, wissenschaftliche Konzepte von populärer Fiktion zu unterscheiden und realistische Erwartungen an wissenschaftliche Entwicklungen zu entwickeln.
- Analyse von Ursache und Wirkung: Verständnis der Zusammenhänge zwischen Mutationen und ihren Auswirkungen auf den Organismus (positiv, neutral, negativ/Krankheiten).
- Textverständnis
- Kritisches Denken: Die Reflexion über die Darstellung von Wissenschaft in Medien und die ethischen Implikationen gentechnologischer Entwicklungen.
Niveau: Ab der 9. Klasse
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Target group and level
Ab der 9. Klasse
Subjects
Superheld:innen und Mutationen: Realität oder Fiktion?
Mutierte Superheldinnen und Superhelden: Wie realistisch ist das?
Superheld:innen wie Spider-Man oder Hulk erlangen durch Strahlung oder mutierte Gene außergewöhnliche Kräfte. Doch wie realistisch ist das? Kann eine Mutation tatsächlich so etwas bewirken?
Arbeitsauftrag: Diskutiert in Partnerarbeit, welche Fähigkeiten durch Mutationen entstehen könnten. Überlegt dabei: Was erscheint euch möglich, was eher nicht?
Mutationstypen: Gen-, Genom- und Chromosomenmutation
Mutationen sind Veränderungen im Erbgut, die die Struktur oder Anzahl von Genen oder Chromosomen betreffen können. Sie sind eine wichtige Grundlage der Evolution, können aber auch Krankheiten verursachen. Mutationen können spontan auftreten oder durch äußere Einflüsse wie Strahlung, Chemikalien oder Viren ausgelöst werden. Hier sind die drei Haupttypen von Mutationen:
1. Genmutation
Eine Genmutation betrifft die DNA-Sequenz eines einzelnen Gens. Diese Mutationen verändern die Basenabfolge der DNA und können dadurch die Funktion des Gens beeinflussen.
Arten von Genmutationen:
Punktmutation: Veränderung einer einzelnen Base
- Substitution: Austausch einer Base
- Deletion: Verlust einer Base
- Insertion: Einfügen einer zusätzlichen Base
Raster-Mutation: Verschiebung der Basensequenz durch Deletion oder Insertion
2. Genommutation
Bei einer Genommutation ändert sich die Anzahl der Chromosomen im Erbgut. Dies geschieht durch Fehler bei der Zellteilung (Meiose).
Hauptformen:
- Polyploidie: Vervielfachung des gesamten Chromosomensatzes (bei Menschen selten)
- Aneuploidie: Zu viele oder zu wenige einzelne Chromosomen
3. Chromosomenmutation
Eine Chromosomenmutation betrifft die Struktur eines oder mehrerer Chromosomen. Hierbei werden Teile eines Chromosoms verändert, gelöscht oder umgebaut.
Arten von Chromosomenmutationen:
- Deletion: Verlust eines Chromosomenabschnitts
- Duplikation: Verdoppelung eines Abschnitts
- Translokation: Verlagerung eines Abschnitts auf ein anderes Chromosom
- Insertion: Einfügen eines Chromosomenabschnitts
- Inversion: Umkehrung eines Chromosomenabschnitts
📋 Ordne die verschiedenen Mutationsarten richtig zu:
📋 Schreibe einen kurzen Text zu den vorgegebenen Fragestellungen.
Genetische Krankheiten: Mukoviszidose, Trisomie 21 und Katzenschrei-Syndrom
Mukoviszidose
Mukoviszidose, auch zystische Fibrose genannt, ist eine genetische Stoffwechselerkrankung. Sie entsteht durch Mutationen im CFTR-Gen, das für einen Chloridkanal in den Zellmembranen verantwortlich ist. Diese Mutationen führen dazu, dass die Chloridkanäle nicht richtig funktionieren, was die Sekrete in verschiedenen Organen zähflüssig macht. Die wichtigsten Symptome sind chronischer Husten, häufige Lungenentzündungen, Verdauungsprobleme und Untergewicht. Betroffene leiden oft an Atemwegsinfektionen und haben eine verkürzte Lebenserwartung. Die Krankheit ist derzeit nicht heilbar, aber Behandlungen können die Symptome lindern und die Lebensqualität verbessern.
Trisomie 21
Trisomie 21, auch bekannt als Down-Syndrom, ist eine genetische Störung, bei der das 21. Chromosom dreifach statt doppelt vorliegt. Dies führt zu einer Kombination geistiger Behinderung und körperlicher Fehlbildungen. Menschen mit Down-Syndrom haben oft typische körperliche Merkmale wie eine flache Gesichtskontur, schräge Augen und eine vergrößerte Zunge. Sie können auch Herzfehler, Hörprobleme und eine verminderte Muskelspannung haben. Die geistige Entwicklung ist verzögert, aber mit Förderung können viele Betroffene ein relativ selbstständiges Leben führen. Die Wahrscheinlichkeit, ein Kind mit Down-Syndrom zu bekommen, steigt mit dem Alter der Mutter.
Katzenschrei-Syndrom
Das Katzenschrei-Syndrom, auch Cri-du-chat-Syndrom genannt, ist eine seltene genetische Erkrankung, die durch eine Deletion eines Teils des kurzen Arms von Chromosom 5 verursacht wird. Die betroffenen Kinder haben oft ein charakteristisches katzenartiges Schreien, das durch eine Fehlbildung des Kehlkopfes entsteht. Weitere Symptome sind Wachstumsstörungen, Muskelschwäche, ein kleiner Kopf, tief sitzende Ohren und kognitive Behinderungen. Die Lebenserwartung kann normal sein, wenn keine schweren organischen Fehlbildungen vorliegen. Eine frühzeitige Förderung und Therapie können die Entwicklung der betroffenen Kinder positiv beeinflussen.
📋 Wähle für jede Frage die richtige Antwort aus.
Wie realistisch sind Superheldinnen und Superhelden aus dem Labor?
Mutationen führen in der Realität nicht zu Superkräften, sondern oft zu Krankheiten oder neutralen Veränderungen. Dennoch zeigen diese Geschichten, wie faszinierend Wissenschaft sein kann. Heutzutage gibt es eine Vielzahl an Werkzeugen (z. B. die CRISPR/Cas-Methode), um am Genom herumzubasteln. In Zukunft wird es vielleicht möglich sein tierische DNA-Sequenzen in menschliche einzusetzen. Der DNA-Austausch zwischen Tieren wurde schon erfolgreich durchgeführt: DNA-Sequenzen von Quallen wurden in Affen und andere Tier-DNA eingesetzt und haben dafür gesorgt, dass die Tiere unter UV-Licht leuchten.
Qualle unter UV-Licht (Quelle: https://tinyurl.com/4a3nay7j)