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1 2 von 12 mendelsche Regeln Die Inhalte werden von den Lernenden am besten verstanden, wenn sie in einer Art Chronologie dargeboten werden. Dazu wird die 1. mendelsche Regel (M 2) auf Folie kopiert und vor den Augen der Lernenden schrittweise entwickelt. In der Folge kann die Weiterarbeit verstärkt oder vollständig auf die Schülerinnen und Schüler übertragen werden. Zu den Materialien im Einzelnen Mit M 1 steigen Sie in die Thematik ein und stellen Johann Gregor Mendel als den Begründer der Vererbungslehre vor. M 2 macht die Schülerinnen und Schüler mit der 1. mendelschen Regel und ersten Fachbegriffen der Genetik vertraut. Es empiehlt sich, dieses Material auf eine Overheadfolie zu kopieren und die Inhalte in einem gelenkten Unterrichtsgespräch mit allen Lernenden gemeinsam zu erarbeiten. Die Ergebnisse tragen die Schülerinnen und Schüler anschließend in das Arbeitsblatt M 2 ein. M 3 knüpft an die Erbsenversuche aus M 2 an und demonstriert die Vererbungsfolge bei der Kreuzung der Nachkommengeneration. Die Lernenden kombinieren selbstständig die Geschlechtszellen und ermitteln die Verteilung der Erbanlagen der 2. Tochtergeneration. Den Verlauf der Kreuzung zweier Planzen, die sich in zwei Merkmalen unterscheiden, vermittelt M 4. In diesem Fall geht es nicht um die Erbsenblüten, sondern um Farbe und Form der Erbsensamen. Im Verlauf der Bearbeitung sollen die Lernenden feststellen, dass bei diesen Kreuzungsversuchen neue, zusätzliche Erbmerkmale entstehen. Anschließend wird die 3. mendelsche Regel formuliert. In M 5 überprüfen die Lernenden mithilfe eines Puzzles, ob sie die in der Einheit verwendeten genetischen Fachbegriffe verstanden haben. Internet Dieser etwa sieben Minuten lange Film zeigt die Arbeit Gregor Mendels und kann zum Abschluss der Unterrichtseinheit gezeigt werden. Materialübersicht M 1 M 2 M 3 M 4 M 5 Johann Gregor Mendel entdeckt die Vererbungsregeln Die 1. mendelsche Regel die Uniformitätsregel Die 2. mendelsche Regel die Spaltungsregel Die 3. mendelsche Regel die Unabhängigkeitsregel Auch Gregor Mendel hat gepuzzelt teste dich selbst! Für diese Einheit benötigen Sie: M 2 M 3 M 4 M 5 rote Filz- oder Buntstifte sowie roten Folienstift rote Filz- oder Buntstifte gelbe und grüne Filz- oder Buntstifte Scheren und Klebstoff 05_Naturwissenschaften_86.indd :07:17

2 mendelsche Regeln 3 von 12 M 1 Johann Gregor Mendel entdeckt die Vererbungsregeln Schon seit jeher stellten die Menschen fest, dass Kinder ihren Eltern oder Großeltern ähnlich sehen und oftmals auch deren Eigenschaften oder Verhaltensweisen übernommen haben Diese Zusammenhänge wollte der am 22. Juli 1822 in Heizendorf im heutigen Tschechien geborene Johann Gregor Mendel genauer erforschen. Mit 21 Jahren wurde Mendel Mönch im Augustinerkloster in Brünn. Als Klostergärtner konnte er Kreuzungsversuche mit Planzen durchführen. Die Gartenerbse war für ihn das ideale Forschungsobjekt: Sie bestäubt sich selbst und ist damit keinen Einlüssen von außen ausgesetzt. Gregor Mendel 1865 Sie kommt immer reinerbig vor. Zudem wachsen Erbsen sehr schnell und bringen eine große Zahl von Blüten und Samen hervor. Um schneller zu Ergebnissen zu kommen, musste Mendel natürlich etwas nachhelfen, indem er selbst mit einem kleinen Zeichenpinsel den Blütenstaub von Blüte zu Blüte übertrug. Mendel konzentrierte sich auf ganz bestimmte und klar ersichtliche Merkmale, etwa die Farbe der Blüten oder der Samen oder auf die Samenform. Er untersuchte an vielen Tausend Erbsen dann die Nachkommen der Elternplanzen (Parentalgeneration, lat. parentes = Eltern), die Tochtergeneration (Filialgeneration, lat. ila = Tochter), und stellte dabei Gesetzmäßigkeiten fest. Er zählte die Ergebnisse seiner Versuche über viele Jahre hinweg aus und konnte dann aufgrund dieser statistischen Auswertung drei Vererbungsregeln formulieren. Mendel starb 1884 und es dauerte noch eine gewisse Zeit, bis die mendelschen Regeln als Grundlagen für die Gesetzmäßigkeiten der Vererbungslehre oder Genetik bei Planzen, Tieren und auch beim Menschen anerkannt wurden. Aufgaben 1. Wer war Johann Gregor Mendel? 2. Mit welchen Planzen führte er Versuche durch? 3. Warum benutzte er gerade diese Planzen? Nenne drei Gründe. 4. Auf welche Merkmale konzentrierte sich Mendel? 5. Für wen gelten diese Vererbungsregeln? 6. Was versteht man unter Genetik? 05_Naturwissenschaften_86.indd :07:17

3 4 von 12 mendelsche Regeln Lösung (M 1) Aufgaben 1. Wer war Johann Gregor Mendel? Gregor Mendel war Mönch im Augustinerkloster in Brünn. 2. Mit welchen Planzen führte er Versuche durch? Er führte seine Versuche mit Erbsenplanzen durch. 3. Warum benutzte er gerade diese Planzen? Nenne drei Gründe. Er benutzte Erbsen, weil sie sich selbst bestäuben, immer reinerbig sind und in großer Zahl vorkommen. 4. Auf welche Merkmale konzentrierte sich Mendel? Mendel konzentrierte sich auf die Farbe der Blüten oder der Samen und auch auf die Samenform. 5. Für wen gelten diese Vererbungsregeln? Diese Vererbungsregeln gelten für Planzen, Tiere und den Menschen. 6. Was versteht man unter Genetik? Genetik ist die Lehre von den Gesetzmäßigkeiten der Vererbung. Hinweise Zum Einstieg Beginnen Sie den Unterricht mit einigen Redewendungen, die Sie an der Tafel ixieren und die mit der Weitergabe oder der Vererbung des Aussehens, von Verhaltensweisen, der Intelligenz oder des Charakters zu tun haben. Der Apfel fällt nicht weit vom Stamm. Sie sind vom gleichen Schlag. Wie der Vater, so der Sohn. Wie die Mutter, so die Tochter. Das lag wohl an der Muttermilch. Das liegt bei denen in der Familie. In einem freien Unterrichtsgespräch werden die Bedeutungen und Hintergründe dieser Redewendungen erkannt: Der Sohn verhält sich so wie der Vater, die Tocher sieht ihrer Mutter ähnlich, das freundliche Wesen hat die Tochter von ihrer Mutter. Die Schülerinnen und Schüler sollen diese Aussagen durch Beispiele aus ihrer Familie, dem Verwandschafts-, Freundes- und Bekanntenkreis belegen. Es wird dabei deutlich, dass bestimmte Eigenschaften oder Merkmale auf die Nachkommen vererbt werden. So stellt sich die Frage, ob das immer so ist, also gesetzmäßig abläuft, oder nur rein zufällig geschieht. Mit M 1 stellen Sie anschließend Ihren Schülern den Begründer der Genetik, Johann Gregor Mendel, und sein Werk vor. Der Text beschränkt sich auf das Wesentliche, enthält allerdings schon Fachbegriffe, die für den weiteren Unterrichtsverlauf von Bedeutung sind. Den Begriff der Reinerbigkeit sollten Sie gesondert erklären: Für jedes Merkmal sind zwei Allele (Ausprägungsformen eines Gens) vorhanden, eines vom Vater, eines von der Mutter. Geben beide die gleiche Information weiter, etwa blaue Augen oder schwarze Haare, spricht man von reinerbig. 05_Naturwissenschaften_86.indd :07:17

4 6 von 12 mendelsche Regeln Lösung (M 2) Elterngeneration (Parentalgeneration) Erscheinungsbild (Phänotyp) RR rr Erbbild (Genotyp) R R r r Geschlechtszellen 1. Tochtergeneration (1. Filialgeneration) 1. mendelsche Regel: Werden zwei Individuen, die sich in einem reinerbigen Merkmal unterscheiden, miteinander gekreuzt, so sehen die Nachkommen der ersten Generation alle gleich (= uniform) aus. Hinweise Rr Rr Rr Rr Verteilung der Erbanlagen Kopieren Sie M 2 auf Folie und erstellen Sie in einem freien Unterrichtsgespräch gemeinsam mit Ihren Schülerinnen und Schülern die 1. mendelsche Regel. Die Kästchen sind leer und werden analog dem Unterrichtsverlauf ausgefüllt. Der Verlauf der ersten Kreuzung ist gestrichelt angedeutet. Zunächst wird die linke obere Blüte rot angefärbt, die rechte bleibt weiß. Damit stellen Sie das Erscheinungbild (Phänotyp) der Elterngeneration (Parentalgeneration) dar. Mit Buchstaben ist das Erbbild (Genotyp) festgelegt. Die linke Planze hat das Erbbild RR, die rechte rr. Beide Buchstabenpaare stehen nochmals, jetzt aber auseinandergeschrieben, darunter. Sie stellen nun die Geschlechtszellen dar. Die linke Geschlechtszelle der linken Blüte wird mit der linken der rechten Blüte verbunden, sodass sich für die erste der vier abgebildeten Blüten, die Tochtergeneration (Filialgeneration), die Erbanlagen als Rr darstellen. Die drei noch fehlenden Kombinationen lassen Sie von den Lernenden vornehmen. Für diese stellt sich nun die Frage, welche Farben die Blüten der Tochtergeneration haben. Färben Sie nun alle Blüten rot an. Die Lernenden werden nach einer Begründung fragen. Ein Hinweis auf die Groß- und Kleinschreibung der Geschlechtszellen soll dann als Impuls dienen anscheinend ist die rote Farbe stärker. Die Lernenden erfahren nun, dass die rote Farbe die weiße Farbe überdeckt sie wird deshalb als dominant bezeichnet. Die weiße Farbe, die überdeckt wird, ist rezessiv. Großbuchstaben stehen also für dominant, Kleinbuchstaben für rezessiv. Da alle Blüten gleich aussehen, werden sie als gleichartig (uniform) bezeichnet. Formulieren Sie nun gemeinsam mit Ihren Schülern die 1. mendelsche Regel, die auch als Uniformitätsregel bezeichnet wird. Die Formulierung darf, wie auch später bei der 2. und 3. mendelschen Regel, von der vorgeschlagenen abweichen es sollte jedoch der Kern der Sache getroffen werden. Nach der Fertigstellung der Folie teilen Sie M 2 an alle Lernenden aus. Die Ergebnisse auf der Folie werden auf das Arbeitsblatt übertragen. 05_Naturwissenschaften_86.indd :07:18

5 mendelsche Regeln 9 von 12 M 4 Die 3. mendelsche Regel die Unabhängigkeitsregel Bisher hatte sich Mendel auf ein einziges Merkmal konzentriert. Er wollte aber auch beweisen, dass seine Kreuzungsversuche für mehrere Merkmale gelten. Mendel führte daher Versuche mit Erbsenplanzen durch, von denen eine Sorte der Elterngeneration gelbe/runde (GGRR) Samen hatte, die andere grüne/runzlige (ggrr). Da die Samenfarbe Gelb dominant über Grün war und die Samenform rund dominant über runzlig war, waren alle Samen der 1. Tochtergeneration gelb und rund (GgRr und GgRr). Nun kreuzte Mendel die Tochtergeneration (F 1 -Generation) und erhielt die Enkelgeneration (F 2 -Generation). Aufgabe 1 Führe die Kreuzungen der F 1 -Generation durch und notiere in den grauen Kästchen die Buchstabenkombination. Zeichne in die hellen Kästchen daneben die entsprechenden Erbsensamen. GR Gr gr gr Aufgabe 2 GR Gr gr gr Beschreibe jeweils mit zwei Worten das Aussehen der Erbsensamen in der F 2 - Generation, zähle die Ergebnisse aus und ermittle das Zahlenverhältnis. Foto: thinkstock Aussehen der Erbsen Anzahl der Erbsen Aufgabe 3 Welche Besonderheit stellte Mendel für die F 2 -Generation fest? Aufgabe 4 Versuche die 3. mendelsche Regel zu formulieren und schreibe sie ins Heft. 05_Naturwissenschaften_86.indd :07:18

6 12 von 12 mendelsche Regeln Lösung (M 5) F 2 Generation Enkelgeneration die Ausprägung eines Merkmals, das vererbt wird Allele beschreiben Gesetzmäßigkeiten bei der Vererbung (1. 3. mendelsche Regel) Uniformitätsregel Spaltungsregel Unabhängigkeitsregel Filialgeneration (F 1 -Generation) Tochtergeneration Phänotyp Genotyp Erbanlagen eines Individuums Nachkommengeneration äußeres Erscheinungsbild eines Individuums uniform gleichaussehend einheitlich wird von anderem Merkmal überdeckt zurücktretend, unterlegen rezessiv überdeckt anderes Merkmal überlegen, vorherrschend Perentalgeneration P Generation dominat Elterngeneration Vererbungslehre Genetik Hinweise Schließen Sie die Unterrichtseinheit mit einem Puzzle ab. Teilen Sie dazu M 5 an alle Lernenden aus. Die Puzzleteile werden ausgeschnitten und die Seiten mit den passenden Begriffen und Aussagen einander zugeordnet. Zu Beginn des Puzzlelegens könnten die Lernenden Probleme haben, welche Teile sie als Erstes an welche Stelle legen sollen. Geben Sie Tipps zur besseren Orientierung. Weisen Sie zum Beispiel darauf hin, dass die Außenränder des Puzzles dicker und nicht beschriftet sind. 05_Naturwissenschaften_86.indd :07:19

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