Genetikunterricht mit angemessener Fachsprache

Transkript

1 Genetikunterricht mit angemessener Fachsprache

2 "So!... Das sollte ein für allemal geklärt sein!"

3 Funktionen von (Fach-)Sprache Ab- und Ausgrenzung Imponieren Verständigung Soziolekt für Eingeweihte: Erkennen von Angehörigen und Fremden, Abschreckung Behauptung: Einschüchterung, Rangordnung, Prestige, Täuschung Dialog: Alltag, Lehren, Lernen, Unterrichtssprache

4 Didaktische Rekonstruktion Angemessene Fachsprache im Unterricht Begriffe und Termini Alltagsvorstellungen

5 Didaktische Rekonstruktion Begriffe und Termini Vorstellung gedanklich Referent wirklich Zeichen sprachlich (Gropengießer, Kattmann & Krûger 2010)

6 Didaktische Rekonstruktion Begriffe und Termini Referent wirklich Vorstellung gedanklich Zeichen sprachlich Ding, Phänomen, Ereignis, Begriff Wort, Terminus - Gedanke Erst der Begriff, dann das Wort. (Gropengießer 2007) (Weninger 1970)

7 Didaktische Rekonstruktion Untersuchungen zur Genetik Dr. Vera Frerichs Strukturen und Prozesse der Vererbung (1999) Dr. Julia Schwanewedel Gene und Gesundheit (2011) Dr. Matthias Gluhodedow Genetikunterricht in der Sekundarstufe I (2012)

8 Gliederung Formen der Vererbung Weitergabe von Merkmalen? Gene Genetische Information? Mutation Chromosomen

9 Formen der Vererbung Weitergabe von Strukturen - soziale Strukturen und Informationen (Tradition) - zelluläre Strukturen nicht-genetische Strukturen (u.a. Membranen) epigenetische Strukturen (z.b. Methylierungsmuster) genetische Strukturen (DNA, u.a. Gene): DNA in Chromosomen, Mitochondrien und Chloroplasten sowie Plasmiden virale DNA (Transduktion) freie DNA (Transformation) technisch rekombinierte DNA (Gentechnik)

10 Weitergabe von Merkmalen? Merkmale werden nicht vererbt

11 Weitergabe von Merkmalen? Die Samenzelle und die Eizelle haben jeweils verschiedene Teile, und die gehen dann von der Mutter und vom Vater in das Kind über. Vielleicht habe ich einige kleine Teile von meiner Mutter und andere Teile von meinem Vater. Die Gene sind mit der wichtigste Teil der Vererbung, weil sie die ganzen Merkmale speichern und weitergeben. Gen und Merkmal würde ich gleichsetzen. Vielleicht haben die Augen bestimmte Farbpigmente (kleine Pigmente) oder so etwas, die (Martin, dann vielleicht Klassenstufe sogar 11) durch das Blut irgendwie in die Eizelle (Frerichs1999) reingelangen. (Wiebke, Klassenstufe 9) (Frerichs 1999)

12 Biobuch S I 2012

13 Biobuch S I 2012

14 Weitergabe von Merkmalen? Konstante Vererbung Die Vererbung trifft auch bei Tieren zu. Bei einem Freund von mir haben die Kaninchen Nachwuchs gekriegt. Weil die Mutter schwarz ist und der Vater weiß, kann es höchstens mal ein weißes Kaninchen mit schwarzen Flecken geben. Richtige Abweichungen gab es nicht. Wenn ein rotes dabei wäre, dann könnte da irgend etwas nicht stimmen. (Alan, Klassenstufe 9) (Frerichs 1999)

15 Weitergabe von Merkmalen? Verdeckte Vererbung Wenn ein Kind braune Haare hat und die Eltern nicht diese Haarfarbe haben, dann kann das angehen, weil die Großeltern, einer von den Großeltern oder beide diese Haarfarbe haben. Das ist dann eine verdeckte Eigenschaft. Verdeckt heißt, wenn die Eltern irgendwie eine Eigenschaft haben, die man nicht sehen oder irgendwie äußerlich feststellen kann. (Ingo, Klassenstufe 9) (Frerichs 1999)

16 Weitergabe von Merkmalen? Verdeckte Vererbung Die Entstehung des weißen Gorillas stelle ich mir so vor: Gene können über eine Generation hinweg vererbt werden. Ich gehe mal davon aus, dass die Eltern des weißen Gorillas keine Albinos waren. Aber vielleicht war sein Urgroßvater Albino und dadurch wurden die Erbanlagen an ihn weitergegeben. Dann hat er sein weißes Fell gekriegt. Alan (9. Klasse) Frerichs 1999 Sein Großvater war ein Albino

17 Weitergabe von Merkmalen? Alltagsvorstellungen "Gene sind oder enthalten verkleinerte Merkmale." "Vererbung ist die Weitergabe merkmalstragender Teilchen." "Gene sind,erbstücke', die unverändert weitergegeben werden (Konstanz der Gene)." "Eigenschaften oder Gene können verdeckt vererbt werden (Präexistenz der Merkmale oder Gene)."

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20 Weitergabe von Merkmalen? Phänomen-Ebene Gen-Ebene Merkmale Farbe, Größe, Gestalt Charaktere defekt/intakt schlecht/gut krank/gesund dominant/rezessiv Erbgang Auftreten von Merkmalen in aufeinander folgenden Generationen Chemische Stoffe Gene, Allele Genprodukte Gene sind charakterlos Genwirkungen - quantitativ mehr/weniger Produktionsrate - qualitativ verschiedene chemische Struktur Replikation und Mitose Verdoppelung und Verteilung der Chromosomen

21 Weitergabe von Merkmalen? Termini Metapher Vererbung:»ErbmerkmalErbanlageErbgutErblichkeitErbkrankheiterbliche Belastunggenetische LastErbgesundheit«(Eugenik) Sprache der Genetik: genetisch bedingtes Merkmal Gen Genom genetisch bedingte Verschiedenheit genetisch bedingte Krankheit gegenstandslos, entfällt gegenstandslos, entfällt gegenstandslos, entfällt

22 Weitergabe von Merkmalen? Unterscheidung von Phänotyp und Genotyp genetisch bedingte Krankheiten Heilung! Heilung? PKU: Skorbut: Diät Vitamin C Krankheiten gehören zum Phänotyp.

23 Weitergabe von Merkmalen? Biobuch S II 2012

24 Weitergabe von Merkmalen? Hinweise fürs Lehren Genotyp und Phänotyp sind klar zu unterscheiden: Gene sind und enthalten keine Merkmale. Nicht Merkmale werden vererbt, sondern Gene. Den Genen sind niemals (phänotypische) Eigenschaften zuzuschreiben.

25 Gene Fachliche Klärung: Verhältnis Gen-Merkmal Mendel schaut nur auf Das Auftreten von Merkmalen. Universität Gene Köln, kannte 6. Dezember er 2012 nicht.

26 Gene Fachliche Klärung: Verhältnis Gen-Merkmal Wiederentdeckung 1900 "Mendelsche Regeln" (Linder Biologie 2005)

27 Gene klassisch Erkenntnisweg vom Merkmal zum Gen. Das Merkmal ist genetisch klar definiert; das Gen ist fiktiv. molekular Erkenntnisweg vom Gen zum Merkmal. Das Merkmal ist genetisch nicht definiert; das Gen ist stofflich real. Gen ist nicht gleich Gen: Gegensatz von klassischem und molekularem Genbegriff: falsche Gleichsetzung! "Gene" die keine Gene sind: Antigen, Mutagen, Carcinogen Terminologische Fallen

28 Gene klassisch Anlagenpaar für ein Merkmal (eine Merkmalskategorie) z.b. Blütenfarbe Gen Genort Allele Varianten eines Gens, bewirken verschiedene Merkmalsausprägungen, z.b weiße oder rote Blütenfarbe molekular DNA-Abschnitt, der zur Merkmalsauspägung transkribiert wird. Der Platz auf (homologen) Chromosomen, an dem sich (allele) Gene befinden, betrifft eine Merkmalskategorie, z.b. Blütenfarbe. Gene desselben Genorts (auf homologen Chromosomen): allele Gene, z.b. für weiße bzw. rote Blütenfarbe

29 Gene Vom Gen zum Merkmal Merkmale Gen intaktes Enzym Bildung von rotem Allel 1 Blütenfarbstoff mutiertes Gen Allel 2 verändertes Enzym keine Bildung von rotem Blütenfarbstoff

30 Vorstellungen zu Genen Gene und Gesundheit Ulrich Kattmann: Impulsreferat zu Gentechnik und Ethik Philosophisch-theologisch-biologisches Seminar, Universität Wien (Vogel/Motulsky 1997)

31 Gene Genorte Krankheitsgene? molekulare Merkmalskategorie: Chlorid- regulation CF Hämoglobin Sichelzellen β- Kette Ulrich Kattmann: Impulsreferat zu Gentechnik und Ethik Philosophisch-theologisch-biologisches desaminase Seminar, Universität Wien Bluterkrankheit Blutgerinnungsfaktor 8 mangel Enzymsynthese Phenyl- PKU alanintyrosinase Adenosin- SCID

32 Gene Hinweise fürs Lehren Klassische und molekulare Gene sind begrifflich auseinander zu halten. Allele sind molekularbiologisch als Gene desselben Genorts zu definieren. Es gibt keine Genorte für Krankheiten.

33 Genetische Information?

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35 Genetische Information? Ulrich Kattmann: Impulsreferat zu Gentechnik und Ethik Philosophisch-theologisch-biologisches Seminar, Universität Wien

36 Genetische Information? Ich muss dunkel werden. Irgendwie muss der Affe an sich merken: Schwarz ist gut, weiß ist schlecht für mich. Und darum denke ich, dass da ein Erkenntnisprozess vorliegen muss; irgendwie muss diese Information ja in die Gene hineinkommen, muss sich da festsetzen können. Und dadurch ist das dann ein (unbewusster) Erkenntnisprozess, der sich dann festbrennt und dann in die Gene wandert." Gerd (12. Klasse) Baalmann 2005

37 Genetische Information? Alltagsvorstellungen "In den Genen sitzende 'Information' ist fest verankert." "Merkmale und Information sind austauschbar."

38 Genetische Information? Hinweise fürs Lehren Gene enthalten keine Information. Biologisch bedeutet Information immer nur Struktur. Das Wort Information ist in der Genetik stets als Metapher zu verstehen: " 'als ob' es Information wäre". Gene sind als Teile des chemischen Systems der Zelle zu definieren und zu beschreiben: Verschränkung von Genetik mit Physiologie und Entwicklungsbiologie. Ulrich Kattmann: Wie man Genetik lehren kann Biologie lernen mit Alltagsvorstellungen

39 Mutation Mutation ist das, wenn etwas falsch läuft. Malena, Klassenstufe 12 (Seminar Hannover) Durch Mutation wird die Erbinformation geändert. Dadurch gibt das Gen etwas Anderes weiter als es soll. Carina, Klassenstufe 11 (Frerichs1999) Bei der DNA kann man leider auch viel manipulieren und so Künstliches herstellen. Bei Vererbung denke ich an die Angst vor Manipulation. Anne, Klassenstufe 12 (Frerichs1999)

40 Mutation Prozess: Veränderung der Struktur des genetischen Materials Mutationen sind im genetischen System eingebaut, z.b. durch Mutatorgene: Keine "Fehler"! Wirkungen: vorteilhaft, nachteilig oder neutral - bei bestimmten Lebensbedingungen! Auslösung: spontan, "natürlich", "künstlich" gezielte Mutation: technischer Gentransfer

41 Mutation Unterscheidungen Prozesse Mutation Modifikation Ergebnisse mutiertes Gen Mutante Vererbt werden Gene, also auch die mutierten. modifiziertes Merkmal modifizierter Organismus Merkmale werden nicht vererbt, also auch keine modifizierten.

42 Mutation Hinweise fürs Lehren Mutationen sind als solche weder schädlich noch nützlich. Prozesse und Ergebnisse sollten begrifflich und terminologisch klar unterschieden werden. Mutation und Modifikation sind Prozesse. Vererbt werden (mutierte) Gene und keine Merkmale.

43 Chromosomen Chromosomen Chromatid Zweichromatid-Chromosom Einchromatid-Chromosom Doppel-Chromosom Einzel-Chromosom Chromosomensätze doppelter Chromosomensatz einfacher Chromosomensatz Zellen zwei Chromosomensätze ein Chromosomensatz diploid haploid

44 Chromosomen Modell Klingeldraht Kugelschreibermine Druckknopf

45 Chromosomen Zellzyklus Doppel-Chromosom DNA-Verdoppelung S G M Mitose G Einzel- Chromosom

46 Chromosomen Hinweise fürs Lehren Der Zellzyklus veranschaulicht und bestätigt die Termini Doppelchromosom und Einzelchromosom. Die Zellteilung (Mitose) sollte in den Zellzyklus als M-Phase eingefügt werden: Zellverdoppelung (Riemayer 2006).

47 Kurzgefasst! Grundlegend! Die! Regel: für Begriffsbildung in der Genetik ist die Unterscheidung von Gen und Merkmal. Fachsprache ist nicht Norm für den Unterricht, sie muss vielmehr didaktisch rekonstruiert werden. Zuerst Begriffe bilden, dann lernförderliche Termini einführen; danach über andere Fachtermini orientieren.