Bearbeitung der Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch S. 17.

Transkript

1 1 Die Zelle 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen Unser Körper besteht aus Zellen [SB S. 16/17] So können Sie mit dem Thema arbeiten Einstieg/Motivation Erarbeitung Sicherung Vertiefung Kompetenzerwerb Leitfragen Was ist eine Zelle? Wie sind Zellen aufgebaut? Methodenauswahl Die Schülerinnen und Schüler betrachten die eigene Haut unter einem Vergrößerungsglas und beschreiben, was sie sehen (Mögliche Antworten: Linien, Rillen, Fingerabdruck ). Die Schülerinnen und Schüler sollen Vermutungen äußern, was sie sehen könnten, wenn man ein noch viel stärkeres Vergrößerungsglas oder ein Mikroskop nähme. Die Schülerinnen und Schüler nennen ihr Vorwissen zum Aufbau der Haut. (Mögliche Schülerantworten: Linien und Fingerabdrücke werden größer, schließlich könnte man Zellen sehen.) Alternativ oder ergänzend wird eine Folie mit Abbildung 1 aus dem Schülerbuch S. 16 behandelt oder die Abbildung der Korkzellen von Robert Hooke (s. Praktische Tipps, Lehrerband, S. 10). Die Schülerinnen und Schüler mikroskopieren Mundschleimhautzellen. Anhand eines Modells einer Zelle (käuflich oder gebastelt, alternativ Abb. 3 auf S. 17 im Schülerbuch Bau einer tierischen Zelle ) beschreiben die Schülerinnen und Schüler zunächst mit eigenen Worten den Aufbau einer Zelle und erarbeiten die Funktionen der Zellbestandteile mithilfe des Textes im Schülerbuch S. 16/17. Mikroskopisches Bild einer tierischen Zelle (s. Schülerbuch S. 16): Die Schülerinnen und Schüler vergleichen das Bild mit der Schemazeichnung (Abb. 3) im Schülerbuch S. 20. Die Schülerinnen und Schüler erstellen (eventuell als Hausaufgabe) aus selbst gewählten Materialien ein Modell einer Zelle (s. Praktische Tipps, Lehrerband S. 20). Filmeinsatz: Die wunderbare Welt der Zellen (s. Literatur- und Medienhinweise, Lehrerband S. 10). Die Schülerinnen und Schüler mikroskopieren Fertigpräparate verschiedener tierischer Zellen oder betrachten Bilder verschiedener Zellen und vergleichen den Aufbau und die Funktion. Thematisierung der verschiedenen Ebenen: Zelle Gewebe Organe mithilfe des Textes im Schülerbuch S. 17 und anhand des Arbeitsblatts Von der Zelle zum Organismus, Lehrerband S. 11 (Hinweis: Sie können diese Gliederung auch bereits im Einstieg thematisieren). Verdeutlichung der Größenverhältnisse auf zellulärer Ebene (s. Zusatzinformation, Lehrerband S. 12). Bearbeitung der Aufgaben 1 und 2 im Schülerbuch S. 17. Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Aufbau von Organismen (Geweben) aus Zellen sowie Bestandteile einer Zelle und die jeweilige Funktion kennen. Basiskonzept: Struktur und Funktion Lösungen [zu SB S. 16 /17] $ 1 Ermittle mithilfe der Maßstäbe in den Abbildungen 1 und 2 und mit einem Lineal den und 2. Stelle einen Bezug von Struktur und. 2 Vergleiche die Zellen in den Abbildungen 1 Vergrößerungsfaktor der Zellen. Funktion her. Um den Vergrößerungsfaktor zu berechnen, Gemeinsamkeiten: Bei Haut-, Nerven-, Muskelmuss man die Länge des Maßstab-Balkens und Knorpelzellen ist jeweils ein Zellkern messen und mit der angegebenen Größe ins erkennbar sowie eine Umrandung, die man Verhältnis setzen. Dabei müssen die Schülerinnen und Schüler wissen: 1 mm = 1000 µm. Zellmembran liegt bei allen das Zellplasma. als Zellmembran bezeichnet. Innerhalb der Abb. 1 (Hautzelle): Vergrößerung 1200-fach Unterschiede: Die Hautzellen sind kompakt Abb. 2a (Nervenzelle): Vergrößerung 400-fach gebaut, ohne Ausläufer und liegen lückenlos Abb. 2b (Muskelzelle): Vergrößerung 60-fach aneinander. Diese Struktur ist wichtig, um die Abb. 2c (Knorpelzelle): Vergrößerung 450-fach Funktion als Abschlussgewebe zu erfüllen: NATURA_LB 7/8_ Die Zelle 9

2 Abgrenzung des Körpers gegenüber der Umwelt. Die Nervenzelle hat einige Ausläufer in verschiedener Richtung. Diese Struktur ist wichtig, um mit vielen anderen Nervenzellen in Kontakt zu sein und in einem Nervennetz Informationen zu verarbeiten. Ergänzender Hinweis: Die vielen schwarzen Punkte sind Zellkerne von Gliazellen, die die Nervenzelle umgeben. Die Muskelzellen der Arterien sind lang gestreckt und spindelförmig. Auch die im mikroskopischen Bild rund erscheinenden Zellen sind länglich, nur eben im Querschnitt fotografiert. Durch ihre Form passen sie im Muskelgewebe gut ineinander. Da sie länglich sind, können sie sich gut zusammenziehen. Die Knorpelzellen liegen meist zu zweit nebeneinander, ansonsten sind sie in eine Grundsubstanz eingebettet und berühren sich nicht. Diese Grundsubstanz ermöglicht die dämpfende Funktion des Knorpels. Praktische Tipps Historischer Einstieg in das Thema Zellen Als Alternative zu dem auf der vorhergehenden Seite vorgestellten Unterrichtseinstieg bietet sich auch eine historisch orientierte Einführung ins Thema an. Nach einer kurzen Information zu der Person Robert Hookes und seinen Forschungen zeigen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern das mikroskopische Bild eines Korkscheibchens, wie es Robert Hooke sehen und zeichnen konnte. Die Schülerinnen und Schüler sollen zunächst beschreiben, was sie erkennen und anschließend Hypothesen aufstellen, worum es sich bei den Strukturen handeln könnte (s. auch Zusatzinformation und Schülerbuch S. 29). 1 Korkzellen aus Hookes Werk Micrographia Zusatzinformation Die Entdeckung der Zellen Die Entwicklung des Lichtmikroskops im 17. Jahrhundert ermöglichte die genauere Untersuchung von biologischen Objekten und führte so schließlich zur Erkenntnis, dass organische Gewebe aus vielen Zellen zusammengesetzt sind. Der Begriff Zelle geht auf den englischen Gelehrten Robert Hooke ( ) zurück, welcher bei der mikroskopischen Betrachtung von Korkscheiben feststellte, dass diese aus unzähligen kleinen Einheiten bestehen. Da ihn der gekammerte Bau des untersuchten Gewebes an Klosterzellen erinnerte, bezeichnete Hooke die kleinen Einheiten als Zellen. Obwohl es sich bei den von Hooke beschriebenen Zellen lediglich um die Wände der schon abgestorbenen verkorkten Zellen (Korkzellen) handelte, setzte sich der Begriff Zelle durch und wurde wenig später auf lebende Zellen übertragen. Im 19. Jahrhundert konnten der Zoologe Theodor Schwann sowie der Botaniker Matthias Schleiden zeigen, dass alle lebenden Gewebe aus Zellen aufgebaut sind. Es setzte sich die Erkenntnis durch, dass alle Zellen durch Teilung bereits vorhandener Zellen entstehen. Zellen können nicht unbegrenzt klein oder groß sein Mycoplasmen, eine Gruppe von Bakterien, sind mit einer Größe von 0,1 bis 1 μm im Durchmesser die bisher kleinsten erforschten Zellen. Zellen können nicht unbegrenzt klein sein, da genug Platz für ausreichend DNA, Enzyme und Zellorganellen sein muss. Andererseits können Zellen auch nicht unbegrenzt groß werden, da sonst das Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen zu ungünstig wird, um noch eine ausreichende Versorgung des Zellinneren durch die Plasmamembran zu ermöglichen: Es müssen Nährstoffe, Abfallstoffe sowie Stoffwechselgase durch die Membran hinein- und hinausgelangen. Die Menge, der die Membran passierenden Stoffe, ist aber pro Quadratmikrometer und Sekunde begrenzt. Die meisten Bakterien weisen einen Durchmesser von 1 bis 10 μm auf, Eukaryotenzellen einen zwischen 10 und 100 μm. Die menschliche Eizelle ist etwa 110 bis 140 μm groß und kann gerade noch mit dem menschlichen Auge erkannt werden (s. auch Lehrerband S. 12). Literatur- und Medienhinweise Film: Nielson, L.: Die wunderbare Welt der Zellen (Planet Schule: Wunderwelt Zellen) dazu: Daten auf DVD & Zusätzliches ARBEITSBLATT Tabu von Zelle und Organismus Kapitel 1: Die Zelle, 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen 10 NATURA_LB 7/8_049313

3 Von der Zelle zum Organismus Menschen, Tiere und Pflanzen sind aus vielen verschiedenen Zelltypen aufgebaut, die jeweils eine ganz bestimmte Aufgabe erfüllen. Zellen mit gleicher Funktion sind in vielzelligen Organismen zu einem Gewebe verbunden. Verschiedene Gewebe bilden zusammen eine Funktionseinheit, ein Organ. Mehrere Organe arbeiten im Organismus zusammen. 1 0 $ 1 Unterstreiche die verschiedenen Organisationsebenen eines vielzelligen Organismus im Text und schreibe ihre Bezeichnungen nach Größe geordnet auf die Beschriftungslinien (1 4). 2 Notiere jeweils eine kurze Definition der verschiedenen Organisationsebenen auf den Beschriftungslinien unter Schneide die Bilder unten aus und klebe sie entsprechend ihrer Organisationsebene rechts an die passende Stelle (1 4). 0 4 Finde für jedes Bild eine Bezeichnung. Notiere diese jeweils über die aufgeklebten Bilder. 3 4 Als Kopiervorlage für den eigenen Unterrichtsgebrauch freigegeben. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2016 NATURA_LB 7/8_

4 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen ARBEITSBLATT Von der Zelle zum Organismus Lösungen 1 und 3 Zelle, Gewebe, Organ, Organismus 2 Zelle: kleinste lebende Einheit vielzelliger Organismen Gewebe: besteht aus gleichartigen Zellen Organ: besteht aus verschiedenen Geweben Organismus: gesamtes Lebewesen 4 Nervenzelle, Nervengewebe, Gehirn, Mensch Praktische Tipps Veranschaulichung der Größenverhältnisse Die Größenverhältnisse auf zellulärer Ebene sind für Schülerinnen und Schüler oft nur schwer vorstellbar. Zur Verdeutlichung können Sie auf dem Boden des Klassenzimmers mit Klebeband ein Quadrat mit einer Seitenlänge von einem Meter mal einem Meter aufkleben. Entsprechend der Abbildung im Schülerbuch auf Seite 16 entspräche dies dann dem Finger. Die Zelle entspräche dann einem Quadratmillimeter, ausgeschnitten aus Millimeterpapier, der neben das Klebebandquadrat gelegt wird. Zeigen Sie alternativ den Kurzfilm Hoch Zehn (engl. Powers of 10) von Charles und Ray Eames aus dem Jahr 1977 über die Größenordnungen, mit denen unser Universum beschrieben werden kann. Zusatzinformation Größenvergleich verschiedener Strukturen 10-3 (1 mm) 10-4 Hühnerei Froschei menschliche Eizelle Euglena Auge Paramecium (1 µm) Pflanzenzelle Grünalgen menschliche Nervenzelle Mitochondrium Hefezelle Coli-Bakterium Lichtmikroskop Durchmesser in m (1 nm) STED-Mikroskop Elektronenmikroskop submikroskopischer Bereich Viren Ribosomen Proteine Lipide kleinere Moleküle Atome Kompetenzerwerb Kompetenzbereich Schwerpunkt Fachwissen : Die Schülerinnen und Schüler lernen die biologischen Organisationsebenen eines Lebewesens kennen. Basiskonzepte: Struktur und Funktion sowie Kompartimentierung : Die unterschiedlichen biologischen Organisationsebenen erfüllen jeweils bestimmte Funktionen. Die Schülerinnen und Schüler teilen den Organismus in verschiedene Organisationsebenen (Kompartimente) ein und erkennen, dass er erst durch die funktionierende Zusammenarbeit der verschiedenen Ebenen lebensfähig wird. 12 NATURA_LB 7/8_049313

5 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen Pflanzliche Zellen [SB S. 18/19] So können Sie mit dem Thema arbeiten Einstieg/Motivation Erarbeitung Sicherung Leitfragen Wie ist eine Pflanzenzelle aufgebaut? Wie unterscheiden sich Tier- und Pflanzenzelle voneinander? Methodenauswahl Fotos einer Pflanze im Regen, im Sturm, daneben die Abbildung des Blattabschlussgewebes. Die Schülerinnen und Schüler sollen erklären, inwiefern durch die Struktur des Abschlussgewebes gewährleistet wird, dass die Blätter zum Beispiel starke wetterbedingte Belastungen aushalten. (Mögliche Schülerantwort: Die Zellen greifen wie ein Puzzle ineinander, ergeben so eine dichte Schicht und halten gut zusammen.) Danach sollen die Schülerinnen und Schüler Hypothesen aufstellen, welche strukturellen Eigenschaften die Zellen eines Abschlussgewebes noch aufweisen können, um mechanischen Belastungen standzuhalten. (Mögliche Schülerantwort: Sie brauchen eine stabile Hülle.) Die Schülerinnen und Schüler mikroskopieren Pflanzengewebe, fertigen biologische Zeichnungen an und beschreiben die Unterschiede zu tierischen Zellen (s. Zusatzinformation, Lehrerband S. 14). Die Schülerinnen und Schüler beschreiben mithilfe eines käuflichen Modells eine Pflanzenzelle, benennen die wichtigsten Zellbestandteile und beschreiben Unterschiede im Aufbau von Tier- und Pflanzenzellen. Alternativ zum Modell: Abbildungen von Tier- und Pflanzenzelle (s. Schülerbuch S. 17 und 19). Bei Verwendung eines dreidimensionalen Modells kann dieses von den Schülerinnen und Schülern als Skizze ins Heft übertragen und anschließend mit Beschriftungen der Zellbestandteile versehen werden. Bestandteile, die die tierische Zelle nicht hat, können die Schülerinnen und Schüler mithilfe des Schülerbuches S. 18/19 ergänzen, einschließlich der Funktionen der Zellbestandteile (s. auch Aufgabe 1 des Schülerbuchs S. 19). Weitere Möglichkeit: Die Schülerinnen und Schüler können Steckbriefe zu den verschiedenen Zellbestandteilen erstellen. Bearbeitung des Arbeitsblatts Welcher Zellbestandteil fehlt? (s. Lehrerband S. 15). Präsentation der Steckbriefe und Besprechung der Schülerlösungen zum Arbeitsblatt Welcher Zellbestandteil fehlt? (s. Lehrerband S. 15). Vertiefung Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten die Aufgaben 2 und 3 im Schülerbuch S. 19. Recherche-Auftrag: Die Schülerinnen und Schüler informieren sich über den Aufbau einer Pilzzelle ( echte Pilze = Eumycota) und vergleichen diese mit einer Tier- und einer Pflanzenzelle (s. Zusatzinformation Aufbau einer Pilzzelle, Lehrerband S. 14). Kompetenzerwerb Kompetenzbereiche: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen und der Erkenntnisgewinnung. Die Schülerinnen und Schüler wenden ihr Vorwissen über Zellen an und stellen Hypothesen bezüglich der Struktur einer Zelle (des Abschlussgewebes) auf. Die Schülerinnen und Schüler vergleichen den Aufbau von Tier- und Pflanzenzelle. Basiskonzept: Struktur und Funktion Lösungen [zu SB S. 18 /19] 0 1 Vergleiche pflanzliche und tierische Zellen. Erstelle dazu eine tabellarische Übersicht über die Zellorganellen. siehe Tabelle $ 2 Ermittle die Länge der pflanzlichen und tierischen Zellen auf den Seiten 16 und 18 mithilfe der abgebildeten Maßstäbe und eines Lineals. Vergleiche. Berechnung: Gemessene Länge in Mikrometer Zellorganell Tierzellen Pflanzenzellen wird geteilt durch den Vergrößerungsfaktor. Zellkern ja ja Je nach der vom Schüler bzw. der Schülerin Zellmembran ja ja ausgewählten Zelle können die Ergebnisse Zellplasma ja ja abweichen: S. 16 Abb. 1 (Hautzelle) ca. 18 µm; Mitochondrien ja ja Abb. 2a (Nervenzelle) ca. 45 µm; Abb. 2b (Muskelzelle) bis zu 633 µm; Chloroplasten nein ja (in grünen Zellen) Abb. 2c (Knorpelzelle) ca. 40 µm. Vakuole nein ja S. 18 Abb. 1 (Blattzelle) ca. 240 µm; Zellwand nein ja Abb. 3a (Zwiebelhäutchen) ca. 267 µm; NATURA_LB 7/8_ Die Zelle 13

6 Abb. 3b (Blattabschlussgewebe) ca. 160 µm. Vergleich: Die Größe menschlicher Zellen liegt in einem ähnlichen Größenbereich mit Ausnahme der Muskelzelle, deren Länge (aufgrund ihrer Funktion sich zusammenzuziehen) außergewöhnlich groß ist. Zusatzinfo: Die winzigen, im Bild nicht sichtbaren Ausläufer einer Nervenzelle können viele Zentimeter lang sein. Pflanzenzellen sind meist deutlich größer als tierische und menschliche Zellen.. 3 Beschreibe die Besonderheiten der Zellen in Abbildung 1 und 3 und beziehe sie auf deren Funktion. Abb. 1: Viele grüne, runde Chloroplasten zeigen, dass diese Zellen Fotosynthese betreiben. Abb. 3a und 3b: Die Zellen besitzen keine Chloroplasten. Sie sind lückenlos miteinander verbunden und bilden jeweils als Abgrenzung der Zwiebelschuppe bzw. des Blattes das Abschlussgewebe (Epidermis). Insbesondere beim Blattabschlussgewebe sieht man, dass die Zellen fest ineinander verzahnt sind. Als wellenartige Struktur kann man die aufgelagerte Kutikula erahnen. Beides verringert die Durchlässigkeit, insbesondere die Verdunstung. Praktische Tipps Spielerische Wiederholung Für eine eher spielerische Wiederholung können Sie Namen verschiedener Zellbestandteile (Zellplasma, Chloroplast, Zellkern, Vakuole, Zellmembran) jeweils auf einen Karton schreiben, diese Kartons laminieren und in einen Schuhkarton ( Zelle ) mit Griffloch legen. (Diese Blackbox-Zellen sollten mehrfach vorhanden sein, damit in angemessenen Gruppengrößen gearbeitet werden kann.) Die Schülerinnen und Schüler ziehen ohne hinzusehen eine Karte aus der Box und erklären ihren Gruppenmitgliedern die jeweilige Funktion ihres Zellbestandteils. Zusatzinformation Verschiedene Gewebe und Pflanzenzelltypen Dauergewebe: Die Zellen sind ausdifferenziert, oftmals sind die Zellen tot und enthalten Luft oder Wasser. Grundgewebe (Parenchym): erfüllt vielfältige Funktionen, da die Zellen wenig spezialisiert sind. Parenchymzellen sind groß und dünnwandig; zwischen den Zellen gibt es viele Interzellularräume. Beispiele: Speicherparenchyme speichern organische Reservestoffe; Hydrenchyme speichern Wasser in Pflanzen, die an trockenen Standorten wachsen; Aerenchyme ermöglichen bei Pflanzen in sumpfigen Gebieten und Wasserpflanzen den Gasaustausch untergetauchter Pflanzenteile; Chlorenchyme sind chloroplastenreich und auf Fotosynthese spezialisiert. Abschlussgewebe: grenzt die Pflanze zur Umwelt hin ab. Beispiele: primäres Abschlussgewebe (Epidermis) bei krautigen Pflanzen sowie bei krautigen Teilen der Holzpflanzen; sekundäres Abschlussgewebe (Kork) infolge sekundären Dickenwachstums von Wurzeln oder Sprossen; tertiäres Abschlussgewebe (Borke) bildet sich z. B. an Baumstämmen. Festigungsgewebe: enthält abgestorbene Zellen mit verdickten Wänden. Beispiele: Sklerenchym in Teilen von Pflanzen, die ausgewachsen sind, als Fasern in stark beanspruchten Pflanzenteilen, als sogenannte Steinzellen beispielsweise in harten Schalen von Früchten. Leitgewebe: dient dem Transport von Flüssigkeiten und gelösten Stoffen. Beispiele: Phloem mit Siebzellen oder Siebröhrengliedern, Zellen enthalten keinen Zellkern, sind meist kurzlebig. Sie dienen dem Transport von Stoffwechselprodukten; Xylem mit abgestorbenen Zellen, von denen nur die verholzten Zellwände übrig sind, dienen dem Flüssigkeitstransport, Transpirationssog. Bildungsgewebe (Meristeme): bestehen aus teilungsaktiven Zellen, welche permanent den gesamten Zellzyklus durchlaufen. Die Zellen sind eher klein und besitzen dünne Zellwände. Aufbau einer Pilzzelle Pilze ( echte Pilze = Eumycota) sind heterotrophe Organismen, in ihren Zellen finden sich keine Chloroplasten, ansonsten entspricht der Grundbauplan den Tier- und Pflanzenzellen. Vakuolen sind vorhanden. Die Zellwände der echten Pilze bestehen aus Chitin, nicht wie bei Pflanzenzellen aus Cellulose. In dieser Hinsicht weisen Pilze einen Baustoff auf, der im Tierreich als Strukturpolysaccharid weit verbreitet ist, z. B. in Panzern von Insekten oder Krebstieren. Es gibt allerdings einige parasitisch lebende Pilzarten, bei denen die Zellwand zurückgebildet wurde. 14 NATURA_LB 7/8_049313

7 Welcher Zellbestandteil fehlt? Nicht nur in tierischen Zellen, auch in Pflanzenzellen arbeiten verschiedene Zellbestandteile zusammen. So sorgt beispielsweise die Zellwand für die Stabi lität der Zelle, in der Vakuole werden Wasser und darin gelöste Stoffe gespeichert, und in den Chloro plasten wird Stärke hergestellt. Bei einigen der abgebildeten Pflanzenzellen hat sich ein Fehler eingeschlichen es fehlt jeweils ein Zellbestandteil. Findest du heraus, welcher? Spiel-Vorbereitung Klebe das Arbeitsblatt auf Pappe. Die Pflanzenzellen schneidest du aus, ebenso die kleinen Zell-Chips. Spielbeschreibung Ihr spielt in Gruppen von 2 Personen. Die ausge schnittenen Pflanzenzellen werden gemischt und verdeckt auf einen Stapel gelegt. Anschließend wird reihum eine Pflanzenzelle gezogen, die offen in die Mitte gelegt wird. Wer am schnellsten den feh lenden Zellbestandteil erkennt und nennt, bekommt einen Zell-Chip. Variation: Um einen Zell-Chip zu bekommen, musst du nicht nur den Zellbestandteil, sondern auch seine Funktion richtig benennen. Sieger ist, wer die meis ten Zell-Chips erspielt hat. Als Kopiervorlage für den eigenen Unterrichtsgebrauch freigegeben. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2016 NATURA_LB 7/8_

8 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen H ARBEITSBLATT Lösungen Praktische Tipps Zusatzinformation Welcher Zellbestandteil fehlt? Obere Reihe von links nach rechts: vollständige Zelle ohne Zellkern ohne Zellplasma untere Reihe: ohne Membran ohne Vakuole ohne Zellwand ohne Chloroplasten Spiel im Plenum Sie können die auf dem Arbeitsblatt abgebildeten Pflanzenzellen auch vergrößern oder als Folie präsentieren, sodass sie an der Tafel oder an der Projektionsfläche gut erkennbar sind und das Spiel im Plenum spielen. Chloroplasten verschiedener Pflanzenarten (einige Beispiele) Chlorella Moosblättchen Rotalge Grünalge Schraubenalge Protoplasmabewegung Mithilfe des Protoplasmas hält die Zelle ihren Stoffwechsel aufrecht. Dazu müssen die im Protoplasma enthaltenen Stoffwechselprodukte transportiert werden. Dies geschieht durch Fibrillen, die sich ähnlich wie Muskelfibrillen verkürzen können. Die dadurch hervorgerufene Plasmabewegung kann in einer Minute einen halben Millimeter betragen. So legt ein Chloroplast zusammen mit dem Protoplasma in einer Stunde das 6000-fache seiner Länge zurück. Chloroplast Amöboide Bewegung Zirkulation Rotation Kompetenzerwerb Kompetenzbereich Schwerpunkt Fachwissen : Die Schülerinnen und Schüler festigen spielerisch ihr Wissen über den Bau und die Bestandteile pflanzlicher Zellen. Basiskonzept Struktur und Funktion : Die Schülerinnen und Schüler erklären, dass die unterschiedlichen Zellbestandteile entsprechend ihrer unterschiedlichen Aufgaben verschieden gebaut sind. 16 NATURA_LB 7/8_049313

9 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen Praktikum: Mikroskopieren von Zellen [SB S. 20/21] So können Sie mit dem Thema arbeiten Einstieg/Motivation Erarbeitung Sicherung Vertiefung Kompetenzerwerb Leitfragen Wie gehe ich beim Mikroskopieren von pflanzlichen und tierischen Zellen vor? Wie sehen Zellen unter dem Mikroskop aus? Methodenauswahl Besprechen Sie mit Ihren Schülerinnen und Schülern den Umgang mit dem Lichtmikroskop. Zeigen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern Anschauungsobjekte wie Moospflänzchen oder Wasserpest (s. auch Zusatzinformation Mikroskopische Dimensionen, Lehrerband S. 18) Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten den Bau und die Funktion des Mikroskops (s. Schülerbuch S. 8 und Arbeitsblatt Bestandteile des Lichtmikroskops und ihre Funktion, s. Lehrerband S. 19). Durchführung eines Mikroskop-Führerscheins: s. Zusätzliches Arbeitsblatt Der Mikroskop- Führerschein (s. Daten auf DVD, Lehrerband S. 18). Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten die Regeln für eine mikroskopische Zeichnung (s. Schülerbuch S. 9). Die Schülerinnen und Schüler mikroskopieren arbeitsteilig zunächst grüne pflanzliche Zellen und nicht-grüne pflanzliche Zellen (s. Schülerbuch S. 20). Mikroskopie von Mundschleimhautzellen oder Leberzellen (s. Schülerbuch S. 21 oder Praktische Tipps Weitere Präparate, Lehrerband S. 18). Anfertigen und Beschriften von biologischen Zeichnungen der Präparate (s. auch Aufgaben 2 bis 5 im Schülerbuch S. 9). Vergleich der Beschriftung der mikroskopischen Zeichnung. Bau eines Zellmodells (s. Schülerbuch S. 21 bzw. Praktische Tipps Modell einer Zelle, Lehrerband S. 20). Bearbeitung der Aufgabe 7 im Schülerbuch S. 21. Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf der Erkenntnisgewinnung. Die Schülerinnen und Schüler lernen den Bau des Lichtmikroskops kennen und üben das korrekte Mikroskopieren am Beispiel verschiedener pflanzlicher sowie tierischer Zellen. Beim Mikroskopieren von Mundschleimhautzellen lernen sie das Anfärben mikroskopischer Präparate als biologische Arbeitstechnik kennen. Die Unterschiede und Gemeinsamkeiten verschiedener Zellen können herausgearbeitet werden. Basiskonzepte: Struktur und Funktion sowie Kompartimentierung Lösungen [zu SB S. 20 /21] 1 Mikroskopiere das Präparat bei stärkster Vergrößerung. Fertige eine handtellergroße Zeichnung von drei nebeneinanderliegenden Zellen an und beschrifte sie. Beim Moos sind die Zellen je nach Art unterschiedlich geformt. Wasserpestgewebe entspricht etwa der Abbildung 18.1 im Schülerbuch (Zellen etwas mehr langgestreckt). In beiden Fällen sieht man deutlich die Zellgrenzen, Chloroplasten und den Zellkern. 2 Bevor du eine Zelle zeichnest, notiere um welches Präparat es sich handelt und wie stark es vergrößert wird. Gesamtvergrößerung: Vergrößerung Okular x Vergrößerung Objektiv individuelle Lösung 3 Mikroskopiere das Zwiebelhäutchen. Zeichne drei Zellen (handtellergroß) und beschrifte sie. siehe Abbildung 18.3a im Schülerbuch 4 Vergleiche deine Zeichnung mit Abb. 3 auf Seite 18. Beschrifte deine Zeichnung und erkläre Abweichungen von der Abbildung. Die auf dem Foto erkennbaren scheinbaren Überschneidungen der Zellwände können beim Mikroskopieren als Täuschung erkannt werden. 5 Mikroskopiere das Präparat und zeichne eine Zelle. Beschrifte die Bestandteile der gezeichneten Zelle. Die Abbildung 1 auf Seite 29 im Schülerbuch zeigt ein solches Präparat. 6 Vergleiche deine Zeichnung mit dem Bau einer tierischen Zelle (s. Seite 17). Fallen dir Abweichungen auf, so finde Erklärungen dafür. Die Zellen sind unregelmäßig geformt, selten kugelig. Zellkern und äußere Begrenzung sind gut erkennbar, jedoch nicht die sehr dünne Zellmembran. Mitochondrien können nicht erkannt werden; sie sind zu klein. NATURA_LB 7/8_ Die Zelle 17

10 7 Durch das Mikroskop kann immer nur eine hauchdünne Ebene scharf gestellt werden. Man spricht auch von einem optischen Schnitt. Der Rest der Zelle bleibt unscharf. Lege mehrere optische Schnitte gedanklich durch das Zellmodell und skizziere das Ergebnis. Schätze die Anzahl solcher einzelnen Schnitte ab, die notwendig sind, um ein zutreffendes Bild von der räumlichen Beschaffenheit des Modells zu bekommen. Meist genügen vier bis fünf Schnitte, um z. B. zu erkennen, dass sich der Zellkern und die Chloroplasten in einer Pflanzenzelle im randständigen Zellplasma befinden. Bei Tierzellen reichen evtl. drei Schnittebenen aus, um die Verteilung und Anordnung der erkennbaren Organellen richtig zu erkennen. Praktische Tipps Weitere Präparate Leberzellen: Als Alternative zu Mundschleimhautzellen können Sie auch Leberzellen mikroskopieren lassen. Sie benötigen dazu eine frische Schweineleber vom Metzger, allerdings werden nur winzige Stücke benötigt. Zur Herstellung des Präparats wird ein stecknadelkopfgroßes Stück Leber zwischen zwei Deckgläschen zerquetscht. Ein Anfärben mit Methylenblau ermöglicht kontrastreichere Bilder, ist aber nicht unbedingt nötig. Die Vorgehensweise zum Anfärben wird am Beispiel der Mundschleimhautzellen im Schülerbuch S. 21 beschrieben. Blut: Auf der Web-Seite des Deutschen Roten Kreuzes (s. Literatur- und Medienhinweise) finden Sie Anregungen und Materialien zu Schülerversuchen rund um das Thema Blut, darunter auch eine Anleitung zur Mikroskopie von Blut. Die Mikroskopie von Eigenblut (bzw. Schülerblut) im Unterricht ist nicht zulässig, da nicht ausgeschlossen werden kann, dass Schülerinnen und Schüler mit dem Blut ihrer Klassenkameraden in Berührung kommen. Es besteht unter anderem die Gefahr einer Übertragung von Hepatitis B, C oder HIV. Informationen zu den Sicherheitsbestimmungen finden Sie beispielsweise in der Richtlinie zur Sicherheit im Unterricht der Kultusministerkonferenz (s. Literatur- und Medienhinweise). Tierisches Blut darf im Unterricht verwendet werden, sofern es von gesunden Tieren stammt. Sie können dies vom Metzger oder Schlachthof beziehen. Ansonsten bietet es sich an, entsprechende Fertigpräparate zu verwenden. Zusatzinformation Mikroskopische Dimensionen Moosblättchenzellen Wasserpest Mundschleimhautzellen Leberzellen Literatur- und Medienhinweise beschluesse/1994/ Sicherheit-im-unterricht.pdf Daten auf DVD & Zusätzliches ARBEITSBLATT Der Aufbau des Lichtmikroskops Kapitel 1: Die Zelle, 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen Zusätzliches ARBEITSBLATT Der Mikroskop-Führerschein Kapitel 1: Die Zelle, 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen 18 NATURA_LB 7/8_049313

11 Bestandteile des Lichtmikroskops und ihre Funktion Der Bau eines Lichtmikroskops ist sehr komplex. Bevor man das Mikroskop zum ersten Mal bedient, sollte man sich intensiv mit den Bestandteilen des Lichtmikroskops und deren Funktion vertraut machen. Am Kondensor befindet sich Am oberen Ende des Mikroskops sitzt.. Damit kann man die optimale Belichtung zur Betrachtung des Objekts einzustellen. Durch Öffnen und Schließen wird die Lichtmenge verändert. Als Folge wird die Betrachtung des Objekts optimiert. Dieser Bestandteil ist ein leeres Rohr (lat. tubus = Röhre), das das Okular aufnimmt. Unter dem Kondensor sitzt, deren Helligkeit sich über einen Beleuchtungsregler einstellen lässt. Der des Lichtmikroskops dient seinem sicheren Stand. Am Einstellrad befindet sich neben dem Grobtrieb auch. Dieser Bestandteil dient dazu, den Objekttisch etwas nach oben oder unten zu bewegen. Dabei bewegt sich der Objekttisch nur um wenige Millimeter. Durch das Einstellen des optimalen Abstands zwischen Objekt und Objektiv erhält man ein scharfes Bild. Die befindet sich oben im Tubus. Dieser Bestandteil ist beim Mikroskopieren dem Auge am nächsten (lat. oculus = Auge). Er enthält Linsen, mit denen man das Bild vom Objektiv vergrößert ansehen kann. Er kann ausgetauscht werden, denn es gibt ihn genau wie die Objektive mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren. Am Einstellrad befindet sich neben dem Feintrieb auch. Dieser Bestandteil dient dazu, den Objekttisch mehrere Zentimeter nach oben oder unten zu bewegen. Durch das Einstellen des optimalen Abstands zwischen Objekt und Objektiv erhält man ein scharfes Bild. Das ist eine sehr starke Lupe mit winzigen Linsen. Im Lichtmikroskop befinden sich mehrere davon mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren. Der befindet sich unterhalb des Objektivs und oberhalb der Lampe. Auf diesem Bestandteil des Lichtmikroskops wird der Objektträger, eine kleine Glasplatte, mit Stahlfedern festgeklemmt. Der dient dazu, die verschiedenen Objektive auszuwählen. Man kann das gewünschte Objektiv durch Drehen und Einrasten wählen. Unter dem Objekttisch befindet sich. Durch diese Lupe wird das Licht der Lampe zu einem Lichtkegel gebündelt. Dadurch gelangt mehr Licht der Lampe auf das Objekt. 0 1 Ordne den jeweiligen Funktionen den Namen der zugehörigen Bestandteile eines Lichtmikroskops zu, indem du die Lücken im Text ausfüllst. Verwende die folgenden Begriffe: die Blende, der Feintrieb, der Fuß, der Grobtrieb, der Kondensor, die Lichtquelle, das Objektiv, der Objektivrevolver, der Objekttisch, das Okular, das Stativ, der Tubus. Der dient als Halterung für Tubus, Objekttisch und Objektivrevolver. Zum Tragen fasst man das Mikroskop hier an. 0 2 Schneide die Kärtchen mit den Bestandteilen des Lichtmikroskops und ihrer Funktion aus und klebe sie mit einem Klebestreifen an die entsprechende Stelle eines Lichtmikroskops, ohne es dabei zu beschädigen. Als Kopiervorlage für den eigenen Unterrichtsgebrauch freigegeben. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2016 NATURA_LB 7/8_

12 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen ARBEITSBLATT Bestandteile des Lichtmikroskops und ihre Funktion Lösungen 1 Die korrekte Reihenfolge lautet: die Blende, der Tubus, die Lichtquelle, der Fuß, der Feintrieb, das Okular, der Grobtrieb, das Objektiv, der Objekttisch, der Objektivrevolver, der Kondensor, das Stativ. 2 siehe Abbildung Okular Stativ Grobtrieb Tubus Feintrieb Objektrevolver Objektiv Objekttisch Objektträger Kondensor mit Blende Lichtquelle Fuß Beleuchtungsregler Praktische Tipps Der Mikroskop-Führerschein Lassen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler einen sogenannten Mikroskop-Führerschein erwerben. Dies kann in Partnerarbeit geschehen. Der eine Partner ist der Prüfling, der andere der Prüfer. Die Prüfung kann in einen theoretischen und einen praktischen Teil gegliedert werden. Beim theoretischen Teil können die Schülerinnen und Schüler beispielsweise an einem Lichtmikroskop die Bestandteile und je nach Gestaltung der Prüfung auch ihre Funktion benennen. Auch zusätzliche Fragen sind denkbar (s. Zusätzliches Arbeitsblatt Der Mikroskop-Führerschein, s. Daten auf DVD, Lehrerband S. 18). Der praktische Teil kann so gestaltet sein, dass die Schülerinnen und Schüler die Arbeitsschritte beim Mikroskopieren demonstrieren (s. Schülerbuch S. 8). Modell einer Zelle Sie finden im Schülerbuch auf Seite 21 Anregungen und mögliche Materialien zum Bau eines Zellmodells ( Räumliches Zellmodell ). Hier kann anstelle einer durchsichtigen Plastikschale als Zellhülle beispielsweise auch ein mit Pappmaché beklebter Luftballon verwendet werden, der nach dem Trocknen teilweise aufgeschnitten wird. Die Zellmodelle können von den Schülerinnen und Schülern in Form einer kleinen Ausstellung präsentiert werden. Dies spart gegenüber Einzelpräsentationen Zeit und ermöglicht Diskussionen in Kleingruppen beim Durchwandern der Ausstellung. Im Anschluss daran bietet sich eine Modellkritik an. Zusatzinformation Vergrößerungen Objektive und Okulare gibt es mit verschiedenen Vergrößerungsfaktoren. Durch Multiplikation der beiden Vergrößerungsfaktoren von Okular und Objektiv ergibt sich die Gesamtvergrößerung der mikroskopischen Abbildung. Objektive und Okulare mit ihrer jeweiligen Vergrößerung: x = Gesamtvergrößerung Objektiv Okular 10-fach x 15-fach = 150-fach 10-fach x 10-fach = 100-fach 20-fach x 10-fach = 200-fach 40-fach x 15-fach = 600-fach Kompetenzerwerb Kompetenzbereich Schwerpunkt Fachwissen : Die Schülerinnen und Schüler lernen den Bau des Lichtmikroskops und die Funktion der einzelnen Teile des Lichtmikroskops kennen. Basiskonzept Kompartimentierung : Die Schülerinnen und Schüler lernen mithilfe der Lichtmikroskopie Zellen als Grundbausteine kennen. Zur praktischen Vorgehensweise müssen sie sich den Bau und die Funktion des Lichtmikroskops aneignen. 20 NATURA_LB 7/8_049313

13 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen Zellen Gewebe Organe Lebewesen [SB S. 22/23] So können Sie mit dem Thema arbeiten Einstieg/Motivation Erarbeitung Leitfragen Sind alle tierischen und alle pflanzlichen Zellen gleich aufgebaut? Welchen Zusammenhang gibt es zwischen dem Zelltyp und seiner Funktion? Methodenauswahl Präsentieren Sie Abbildungen: Querschnitt durch ein Laubblatt sowie Blattober- bzw. unterseite mit verschiedenen Zelltypen: Epidermiszellen und Spaltöffnungen; alternativ können auch Blattquerschnitte mikroskopiert werden (s. Abb. 2, Schülerbuch S. 96 und Abb. 3, Schülerbuch S. 97). Die Schülerinnen und Schüler sollen den Blattquerschnitt bzw. die Zellen der Ober- und Unterseite beschreiben und dabei erkennen, dass Pflanzenzellen einen gemeinsamen Grundbauplan besitzen, aber je nach Funktion unterschiedlich gestaltet sind. Beispielsweise besitzen Palisadenzellen eine große Anzahl an Chloroplasten, Epidermiszellen ähneln Puzzlestücken, Schließzellen bilden Spaltöffnungen und sind entsprechend geformt. Die Schülerinnen und Schüler lesen den Text im Schülerbuch S. 23 und bearbeiten die Aufgabe 1, Schülerbuch S. 23. Die Schülerinnen und Schüler führen eine Computerrecherche zu den verschiedenen Zelltypen und deren Aufgaben in den unterschiedlichen Organsystemen des Menschen bzw. in Tieren und in verschiedenen Pflanzen durch (s. Praktische Tipps Hinweis zur Recherche und Zusatzinformation, Lehrerband S. 22). Sicherung Besprechung der Schülerlösungen zu Aufgabe 1 im Schülerbuch S. 23. Vorstellung der Plakate, der Präsentationen, eventuelle Ergänzungen aus dem Plenum aufnehmen. Vertiefung Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten die Aufgabe 2 im Schülerbuch S. 23. Bearbeitung des Arbeitsblatts Möhren-Klon, Lehrerband S. 23. Thematisierung von Stammzelltherapien beispielsweise bei Leukämie, s. Zusatzinformation Wissenswertes über Stammzellen, Lehrerband S. 22. Kompetenzerwerb Kompetenzbereich: Der Schwerpunkt liegt auf dem Fachwissen. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben an verschiedenen pflanzlichen Zellen die Abänderung gegenüber dem Grundbauplan einer Pflanzenzelle und erkennen den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion. Basiskonzepte: Struktur und Funktion sowie Kompartimentierung Lösungen [zu SB S. 22 /23] $ 1 Beschreibe die pflanzlichen Zellen der Leitungsbahn sowie eine Steinzelle (Abb. 2). Nenne Vorteile, die der jeweilige Bau der Zelle für die Funktion hat. Die Steinzelle hat eine stark verdickte Zellwand. Sie ist daher gut gegen äußere Einflüsse geschützt. Viele Zellen können so die dicke Schale der Walnuss bilden, die nach außen eine feste bruchsichere Hülle bildet. Die Zelle der Leitungsbahn ist röhrenförmig, zwischen zwei benachbarten Zellen sind porenförmige Zwischenwände. So wird gewährleistet, dass Flüssigkeiten (Wasser) durch diese Leitungsbahn transportiert werden können.. 2 Erläutere am Beispiel eines Restaurants das Basiskonzept Kompartimentierung. Ein Restaurant ist in mehrere unterschiedliche Räume unterteilt: Küche, Vorratsraum, Gästebereich. In jedem dieser Bereiche finden unterschiedliche Vorgänge statt: Vorbereiten der Gerichte, Bevorratung von Speisen, Verzehr der Speisen. Sollten all diese Vorgänge in einem Raum stattfinden, bräche ein Chaos aus. Durch die Aufteilung in verschiedene Räume entsteht somit eine Arbeitsteilung. Die gemeinsame Leistung aller Bereiche ermöglicht insgesamt komplexere Vorgänge, als jeder Bereich für sich alleine ermöglicht hätte. NATURA_LB 7/8_ Die Zelle 21

14 Praktische Tipps Hinweis zur Recherche Bei der Internetrecherche zu den verschiedenen Zellbestandteilen und deren Aufgaben in den unterschiedlichen Organen sollte sich jede Gruppe auf ein Organsystem beschränken. Die Ergebnisse können von den Gruppen im Plenum vorgestellt werden. Für die Recherche bei Pflanzen geben Sie konkret Pflanzenarten vor, die Angepasstheiten an bestimmte Lebensbedingungen aufweisen, z. B. Seerose, Oleander oder Kaktus. Wurzelnder Weidenzweig Sie können in der Vertiefungsphase die Differenzierungsfähigkeit pflanzlicher Zellen nicht nur mithilfe des Arbeitsblatts Möhren-Klon (s. Lehrerband S. 23) erarbeiten, sondern auch am Realobjekt betrachten. Sie können dazu den Schülerinnen und Schülern als Langzeithausaufgabe den Auftrag geben, frische Weidenzweige ins Wasser zu stellen. Die Weidenzweige bilden bei ausreichend Feuchtigkeit, also in feuchten Böden", recht schnell Wurzeln. Bei dieser Aufgabe erkennen die Schülerinnen und Schüler, dass differenzierte Pflanzenzellen im Unterschied zu den meisten tierischen Zellen wieder zu teilungsfähigen Zellen werden, die sich auch zu anderen Zelltypen (Wurzelzellen) differenzieren können. Zusatzinformation Wissenswertes über Stammzellen Einsatzmöglichkeiten: Behandlung von Krebserkrankungen, insbesondere Leukämien Verwendung von embryonalen Stammzellen oder adulten Stammzellen: Embryonale Stammzellen haben eine hohe Teilungsrate. Daher ist bei einem medizinischen Einsatz die Gefahr der Tumorbildung erhöht. Stammzellen, die nach der Geburt im Körper vorhanden sind, bezeichnet man als adulte Stammzellen. Sie finden sich beispielsweise im Knochenmark, in Nabelschnur und Nabelschnurblut, in der Haut und im Gehirn. Embryonale Stammzellen weisen eine hohe Differenzierungsfähigkeit auf, sie sind pluripotent, allerdings nicht mehr totipotent, denn sie können keinen kompletten Organismus mehr bilden. Eine befruchtete Eizelle ist totipotent, genauso wie die Zellen der ersten Teilungsstadien. Adulte Stammzellen haben eine begrenzte Differenzierungsfähigkeit. In Deutschland dürfen menschliche Embryonen nicht zur Gewinnung embryonaler Stammzellen zerstört werden. Es ist allerdings eingeschränkt möglich, an importierten Stammzellen zu forschen. Literatur- und Medienhinweise 22 NATURA_LB 7/8_049313

15 Möhren-Klon Im Jahr 1950 konnten der Botaniker F. C. Stewart und seine wissenschaftlichen Mitarbeiter zeigen, dass aus sogenannten somatischen Zellen ( Körperzellen ) einer Möhre, also Zellen, die eigentlich nicht der Fortpflanzung dienen, neue Pflanzen entstehen können. Im Folgenden ist das Experiment von Stewart dargestellt. Möhrenwurzel kleine Gewebestückchen Zellhaufen Reagenzglas mit Nährmedium Pflanze wird in die Erde gepflanzt 1 Das Experiment von F. C. Stewart $ 1 Beschreibe die Durchführung des in der Abbildung dargestellten Experiments und formuliere einen Ergebnissatz. $ 2 Erkläre, was dieses Experiment über die Differenzierungsfähigkeit der Möhrenwurzelzellen und von Pflanzenzellen im Allgemeinen aussagt.. 3 Inwiefern könnte sich der Mensch die Erkenntnisse über die Differenzierungsfähigkeit von Pflanzenzellen zunutze machen? Nenne ein mögliches Beispiel. Als Kopiervorlage für den eigenen Unterrichtsgebrauch freigegeben. Ernst Klett Verlag GmbH, Stuttgart 2016 NATURA_LB 7/8_

16 1. 1 Ein Blick in die Welt der Zellen ARBEITSBLATT Möhren-Klon Lösungen 1 Aus einer Möhrenwurzel werden kleine Gewebestücke geschnitten und in ein Reagenzglas mit einem Nährmedium gegeben. Die Zellen beginnen sich zu teilen und bilden einen zunächst undifferenzierten Zellhaufen (Embryoid). Aus diesem bildet sich ein kleines Pflänzchen, das nach Umpflanzen in Erde zu einer erwachsenen Möhrenpflanze wird. (Anmerkung: Man spricht hier von einem Embryoid und nicht von einem Embryo, da es sich um somatische Zellen handelt.) Ergebnis: Aus somatischen Zellen der Möhre kann sich eine neue Pflanze entwickeln. 2 Möhrenwurzelzellen sind in der Lage, sich zu teilen. Die dabei gebildeten Zellen können sich zu verschiedenen Zelltypen entwickeln und so schließlich eine komplette Möhrenpflanze bilden. Allgemein: Pflanzenzellen haben also ihre Differenzierungsfähigkeit nicht verloren. 3 Herstellung von Klonen aus Zellen einer Pflanze, die besondere Eigenschaften besitzt. Einsatz z. B. bei Hybriden. Praktische Tipps Zusatzinformation Das Möhrenexperiment im praktischen Unterricht Das auf dem Arbeitsblatt vorgestellte Experiment lässt sich prinzipiell auch als Praktikum im Unterricht durchführen, allerdings ist der Aufwand nicht unerheblich und eher für Schülerinnen und Schüler der Kursstufe geeignet. Sie benötigen dazu ein Gewebekultur-Kit (z. B. Schlüter-Biologie) und müssen unter sterilen Bedingungen arbeiten. Die Nährmedien für eine solche Gewebekultur enthalten Phytohormone, die die Bildung eines Gewebekallus induzieren. Dieser Aspekt wird aus Gründen der didaktischen Reduktion auf dem Arbeitsblatt vernachlässigt und kann bei Bedarf im Unterricht kurz besprochen werden. Weitere Informationen und Unterrichtsmaterialien zum Thema Gewebekultur finden Sie beispielsweise unter klonen/karotte/start.html Klonen von Wirbeltieren Da bei ausgewachsenen Wirbeltieren keine natürliche Klonbildung stattfindet, versucht der Mensch eine Klonierung durch experimentellen Eingriff. Transplantation in eine scheinträchtige Wirtsmutter Acht-Zell- Stadium Spenderweibchen Isolation von vier Blastomerenpaaren Transfer in leere Hüllen Geburt eineiiger Vierlinge Kompetenzerwerb Kompetenzbereich Schwerpunkt Erkenntnisgewinnung : Die Schülerinnen und Schüler werten ein Experiment zur Differenzierungsfähigkeit von Pflanzenzellen (in diesem Fall Möhrenwurzelzellen) aus und erweitern ihr Wissen über die Differenzierung von Zellen. Basiskonzepte Variabilität und Angepasstheit sowie Reproduktion : Die Schülerinnen und Schüler erklären, dass Zellen in ihrem Wachstum und ihrer Entwicklung an verschiedene Umweltfaktoren angepasst sind und auf veränderte Bedingungen entsprechend reagieren können. 24 NATURA_LB 7/8_049313