Waffen im Kampf gegen AIDS

Schülerinnen und Schüler lernen in dieser Unterrichtseinheit nicht nur den Lebenszyklus des Humanen Immundefizienz-Virus (HIV) kennen. Sie erfahren, wie die molekularbiologische Grundlagenforschung der strategischen Entwicklung neuer Wirkstoffe im Kampf gegen AIDS den Weg bahnt.
 

Seit der Entdeckung des AIDS-Virus HIV im Jahre 1983 forschen Wissenschaftler auf der ganzen Welt an der Entwicklung von Medikamenten, die die Ausbreitung der AIDS-Pandemie verlangsamen. Im Wissen darum, dass das Virus sich schneller verändert als Medikamente oder Impfstoffe entwickelt werden können, liegt ein Schwerpunkt der bisherigen Erfolge darin, die Ausbreitung des Virus innerhalb eines infizierten Körpers zumindest zu verlangsamen. Retroviren wie das HI-Virus haben im Vergleich zu anderen Viren eine besondere Strategie, wenn es darum geht, ihre Erbinformation in das Genom der Wirtszelle zu integrieren und es dort vermehren zu lassen. Das Enzym Reverse Transkriptase spielt dabei eine zentrale Rolle und bietet somit einen wichtigen Ansatzpunkt für die Bekämpfung der Krankheit AIDS. Neue Hoffnungen der Wissenschaftler ruhen auf sogenannten Entry-Hemmern. Diese bekämpfen nicht mehr die Vermehrung der Viren in den befallenen Zellen, sondern sollen die Infektion neuer Wirtszellen im Körper verhindern.

 

Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • den Infektionsweg und den Vermehrungszyklus des HI-Virus kennenlernen.
  • Möglichkeiten der Hemmung der HIV-Vermehrung erkennen und benennen können.
  • die Reverse Transkriptase strukturell und funktional untersuchen.
  • verschiedene Wege der Hemmung der Reversen Transkriptase verstehen.
  • in der Diskussion über AIDS-Therapien einen eigenen Standpunkt entwickeln und begründet vertreten.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaWaffen im Kampf gegen AIDS
AutorenDr. Matthias Nolte, Dr. André Diesel, Dr. Thomas Engel
FachBiologie
ZielgruppeKlasse 9 (Module 1 und 3 möglich)
Sekundarstufe II, Qualifikationsphase (Module 1-3)
ZeitraumModul 1: Vermehrungszyklus des HI-Virus, 2-4 Stunden
Modul 2: Reverse Transkriptase und ihre Hemmung, 2 Stunden
Modul 3: AIDS-Virus mit stumpfem Stachel, 1 Stunde
Technische Vorausset-zungenBrowser mit Java-Unterstützung, Java Runtime Environment und Flash-Player (kostenlose Downloads); Beamer oder Computerausstattung mit Internetzugang für die Arbeit in Kleingruppen

Didaktisch-methodischer Kommentar

Die Bedrohung ist nicht gebannt!
Der wissenschaftlich-medizinische Fortschritt hat eine Reihe antiviraler Präparate hervorgebracht, die HIV-Infizierten - wenn sie die Therapievorschriften sehr gewissenhaft beachten - bei passabler Lebensqualität eine recht hohe Lebenserwartung ermöglichen. Dies führt in der Gesellschaft jedoch dazu, dass AIDS, gerade auch bei Schülerinnen und Schülern, seinen Schrecken verloren zu haben scheint. Dennoch: Letztendlich ist AIDS nach wie vor eine Infektion mit tödlichem Ausgang.

Reverse-Transkriptase-Hemmer und Entry-Inhibitoren
Durch die Auseinandersetzung mit dem Infektions- und Vermehrungszyklus des HI-Virus kann das Problembewusstsein bei den Jungen und Mädchen geschärft werden. Durch eine intensive Beschäftigung mit dem Enzym Reverse Transkriptase erkennen sie nicht nur die Bedrohung, sondern bekommen auch einen Eindruck von der Vielfältigkeit der Spezialisierung in der Natur. Die Untersuchung der Wirkweise unterschiedlicher Reverse-Transkriptase-Hemmer führt die Lernenden an die aktuelle Arbeit der Forscherinnen und Forscher heran. Ein Bericht über einen neu gefundenen Entry-Inhibitor zeigt den Weg in die Zukunft der AIDS-Forschung auf und regt an, die Chancen des neuen Präparates beim Kampf gegen AIDS zu diskutieren.

Struktur der Unterrichtseinheit
Das vorliegende Arbeitsmaterial verteilt sich auf drei Module. Diese bauen inhaltlich aufeinander auf und können hintereinander abgearbeitet werden. Es ist aber auch möglich, alle Module einzeln und voneinander unabhängig im Unterricht einzusetzen.

  • Modul 1: Vermehrungszyklus des HI-Virus
    Schülerinnen und Schüler gewinnen einen Einblick in den Vermehrungszyklus des HI-Virus. Durch die Erstellung eines Storyboards und die mögliche anschließende Verfilmung werden die gebotenen Informationen nicht nur passiv rezipiert, sondern aktiv aufgenommen und umgearbeitet. Durch die Kreativarbeit der Lernenden werden unterschiedliche Zugangskanäle angesprochen und aktiviert.
  • Modul 2: Die Reverse Transkriptase und ihre Hemmung
    Hier begeben sich die Schülerinnen und Schüler auf die molekulare Ebene. Dynamische Folien mit integrierten Java-Applets geben ihnen die Möglichkeit, Struktur und Funktionen der Reversen Transkriptase zu erforschen und anschließend die Wirkung eines kompetitiven und eines nicht kompetitiven Hemmstoffes auf das Enzym zu untersuchen. Interaktive Molekülmodelle können dabei am Bildschirm gedreht und gewendet werden.
  • Modul 3: AIDS-Virus mit stumpfem Stachel
    Das abschließende dritte Modul gibt anhand eines Radiobeitrags (Deutschlandradio, Dezember 2010) einen Ausblick auf die möglichen Entwicklungen in der AIDS-Therapie der kommenden Jahre. Der Beitrag regt als Audio- oder Textdatei zu einer abschließenden Diskussion über die Chancen aktueller und zukünftiger AIDS-Medikamente an. Wird AIDS schon bald "heilbar" sein?

Direkt zu den Modulen

Download

kampf_gegen_aids_material.zip
 

Internetadressen

Informationen zu den Autoren

Dr. Matthias Nolte studierte an der Universität zu Köln Biologie und Chemie auf Lehramt (Sek I und II) und promovierte 2005 in Anorganischer Chemie. Seit Sommer 2007 unterrichtet er Biologie, Chemie und Physik an der Erzbischöflichen Marienschule in Leverkusen-Opladen. Er konzipierte die Unterrichtseinheit und die Lernumgebung zur Reversen Transkriptase  zusammen mit Dr. André Diesel. Die Lernumgebung wurde von Dr. Thomas Engel (Ludwig-Maximilians-Universität München) realisiert, der auch viele fachliche Anregungen einbrachte.

Kommentare zu dieser Unterrichtseinheit
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  • Dieser Beitrag entstand im Rahmen der Ausstellung "ENTDECKUNGEN 2011".
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