Wo Genfood drin ist, muss nun auch Genfood draufstehen, denn seit April 2004 gilt eine neue Richtlinie der Europäischen Union. Was Befürworter und Kritiker zum Einsatz der Gentechnik in der Landwirtschaft sagen und wie der Handel reagiert, beschreibt dieser Basisartikel. Die neue Richtlinie der Europäischen Union schreibt vor, dass Lebensmittel aus gentechnisch veränderten Rohstoffen gekennzeichnet werden müssen. Doch was bedeutet es, wenn ein Produkt als gentechnisch verändert gekennzeichnet ist? Was sind die Vorteile dieser Lebensmittel, und was sind ihre Risiken? Nur wenige Themen bringen Umwelt- und Verbraucherschützer so sehr auf die Barrikaden wie die Gentechnik. Die Schülerinnen und Schüler sollen sich über den Einsatz der Gentechnik in der Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion informieren. die Argumente für und wider gentechnisch veränderte Lebensmittel kennen lernen. die Chancen und Risiken der Gentechnik in Landwirtschaft und Lebensmittelproduktion diskutieren. ihr Verhalten als Verbraucher reflektieren. das Internet als Informations- und Recherchemedium nutzen. Die Gesetzeslage in der EU Mitte Mai 2004 entschied die EU-Kommission, den Anbau von gentechnisch verändertem Mais zuzulassen. Vor allem die USA hatten bei der Welthandelsorganisation (WTO) auf die Zulassung von gentechnisch manipuliertem Mais in Europa gedrängt. Das sei eine übereilte Entscheidung, meinen Kritiker, da sich auch die Experten nicht einig seien, ob der Anbau zu befürworten oder abzulehnen ist. In Europa gibt es noch keine einheitliche Regelung zum Anbau gentechnisch veränderter Pflanzen. Bislang entscheidet jedes Land selbst, ob es den Anbau zulässt oder nicht - und die Regierungen sind eher vorsichtig, solange die Risiken nicht klar erforscht und untersucht sind. Verbraucherministerium: Grüne Gentechnik Die neue Kennzeichnungspflicht für gentechnisch veränderte Lebensmittel kurz und bündig erklärt. transgen.de: Was tut die EU zur Erkennung von Genfood? Seit dem 18. April gilt eine EU-weite Kennzeichnungspflicht für gentechnisch veränderte Lebens- und Futtermittel. Durcheinander in Deutschland In Deutschland ist die Lage besonders unübersichtlich: Es gibt keine bundesweite Regelung und so ist der Anbau von gentechnisch verändertem Mais in einigen Bundesländern versuchsweise und unter Auflagen erlaubt - etwa in Bayern, Sachsen-Anhalt und Baden-Württemberg. Ein einheitliches Gentechnik-Gesetz der Landwirtschaftsministerin Renate Künast scheiterte bisher an den Protesten verschiedener Bundesländer im Bundesrat. Harte Fronten zwischen Kritikern und Befürwortern Nur wenige Themen bringen Umwelt- und Verbraucherschützer so sehr auf die Barrikaden wie die Gentechnik. Sie sehen in der gentechnischen Veränderung von Organismen unwägbare Gefahren. Wo immer ein Forschungsinstitut oder eine Gentechnik-Firma gentechnisch verändertes Saatgut auf Feldern ausbringen, ist mit Protesten der Umweltschützer zu rechnen - oft müssen die Felder sogar unter Polizeischutz gestellt werden, damit die Gegner die Versuchspflanzen nicht gleich wieder ausgraben. Die Befürworter der neuen Technologie werfen den Verbraucherschützern Panikmache und Fortschrittsfeindlichkeit vor. Sie sehen vor allem positive Aspekte wie etwa den Einsatz genveränderter Produkte gegen Hunger und Krankheiten. Das Dilemma: Die Argumente der Kritiker sind bislang nicht erwiesen - aber auch nicht widerlegt. Grüne Gentechnik Übersicht über neue Entwicklungen und Gesetzesvorhaben zur Gentechnik in der Landwirtschaft. Beispiel Mais: resistent gegen Raupen Ein bekanntes Beispiel für den Einsatz der Gentechnik bei Lebensmitteln liefert der Mais. Große Teile der Anbauflächen in Süddeutschland werden regelmäßig von einer Schmetterlingsraupe befallen, dem Maiszünsler. Bislang gingen die Landwirte gegen den Schädling vor, indem sie ihre Felder mit einem Giftstoff besprühten, der die Raupen tötet. Mittlerweile ist es möglich, den Mais gentechnisch so zu verändern, dass die Pflanze selbst die Giftstoffe entwickelt, die die Larven töten. Der Vorteil für die Landwirte: Der Erfolg ist großflächiger als beim Spritzen der Felder und zudem entfällt die Arbeit des Spritzens. Beispiel Unkrautvernichtung: Nutzpflanzen bleiben unbeschadet Ein anderes Beispiel illustriert den Einsatz von Unkrautvernichtungsmitteln, so genannten Herbiziden. Eine Anbaupflanze wird gentechnisch so verändert, dass sie gegen ein Pflanzengift resistent ist. Besprüht ein Landwirt nun sein Feld mit dem Herbizid, gehen alle Pflanzen ein - außer natürlich der gentechnisch veränderten Pflanze, die er gesät hat. So lässt sich vermeiden, dass Unkraut zwischen den ausgesäten Pflanzen wächst und ihnen Licht und Nährstoffe streitig macht. www.transgen.de: Erprobungsanbau (pdf) Berichte zum Erprobungsanbau von gentechnisch verändertem Mais und zur Koexistenz von gentechnisch unveränderten und veränderten Pflanzungen. www.transgen.de: Ist da Gentechnik drin? Hinweise zum Gentechnikeinsatz in der Futtermittelproduktion. Ökologisches Gleichgewicht in Gefahr Zu den Kritikern von genetisch veränderten Lebensmitteln gehören beispielsweise Verbraucherschützer oder Umweltverbände wie Greenpeace. Sie warnen davor, dass die genetische Veränderung von Pflanzen bislang unerforschte Nebenwirkungen haben könnte. Sie halten es auch für einen gefährlichen Eingriff in das ökologische System, dass bestimmte Pflanzen oder Tiere nun mit stärkeren Abwehrkräften ausgestattet sind: So bestehe etwa die Gefahr, dass die natürlichen Feinde dieser Arten aussterben, was eine Kettenreaktion mit gefährlichen Konsequenzen für das ökologische Gleichgewicht auslösen könne. Unerforschte Nebenwirkungen Bislang wenig erforscht seien außerdem die möglichen Nebenwirkungen bei Allergikern oder kranken Personen. Kritiker befürchten beispielsweise, dass der Verzehr gentechnisch veränderter Pflanzen den Menschen gegen Antibiotika resistent machen könnte. Weitere Wirkungen auf den menschlichen Körper sind ebenfalls noch nicht erschöpfend erforscht. Monopole, Macht und Missbrauch Zudem stören sich die Kritiker daran, dass die Industrie Patente auf bestimmte, gentechnisch veränderte Arten anmeldet. Dadurch bekämen Firmen Monopole auf den Anbau bestimmter Pflanzen. Bauern seien dann gezwungen, das Saatgut nur noch von den Firmen zu beziehen, wodurch beispielsweise Bauern in Entwicklungsländern noch stärker vom Wohlwollen der Industrienationen abhingen. DW-World – Gen-Food: Gefährlich oder völlig harmlos? Gentechnik im Essen - was ist dran an den Befürchtungen? Geringere Kosten für die Züchtung Auf der Seite der Befürworter finden sich die Nahrungsmittelindustrie und viele Forscher, die an der Entwicklung weiterer gentechnischer Veränderungen arbeiten. Die Industrie sieht eine Chance, zu günstigeren Bedingungen produzieren zu können. Eine Pflanze mit bestimmten Eigenschaften - etwa einer bestimmten Blütenfarbe - auf herkömmlichem Weg zu züchten, dauert viele Jahre. Mithilfe der Gentechnik geht das wesentlich schneller. Chancen für Entwicklungsländer Gentechnisch behandelte Pflanzen sind weniger anfällig für Schädlinge, also sinkt die Gefahr von Missernten. Daher sehen die Befürworter in der gentechnischen Manipulation auch eine Chance, den Hunger auf der Welt zu bekämpfen. Gerade in Entwicklungsländern verursachen Missernten Hungerkatastrophen und stürzen die Bevölkerung ganzer Regionen in Armut. Durch gentechnische Veränderung sei es möglich, resistente Pflanzenarten zu züchten, so dass es seltener zu solchen Missernten komme. Auch könnten Pflanzen gezüchtet werden, die auf nährstoffarmen oder stark salzhaltigen Böden wachsen. Positive Auswirkungen auf Artenvielfalt Den Argumenten vom gefährlichen Eingriff in das Ökosystem begegnen die Befürworter damit, dass auch der Einsatz von Schädlingsbekämpfungsmitteln, der bislang Praxis ist, einen solchen Eingriff darstellt, und sich die Ökosysteme davon durchaus erholen oder sich anpassen. Zudem böten Pflanzen mit entsprechend verändertem Erbgut die Chance, den Einsatz von Pestiziden zu verringern, wodurch die Biodiversität (das heißt die Artenvielfalt) wieder erhöht werden könne. Je mehr Tests, desto weniger Nebenwirkungen Die Gefahr möglicher Nebenwirkungen durch gentechnisch veränderte Pflanzen sehen die Befürworter als weniger groß an. Hinweise darauf sind für sie eher ein Argument, mehr großflächige Tests durchzuführen, was Kritiker bislang ablehnen. Letztere warnen davor, dass sich die veränderten Pflanzen auf Versuchsfeldern unkontrolliert verbreiten; schließlich sorgt schon die natürliche Bestäubung durch Insekten für eine nicht kontrollierbare Weiterverbreitung ihres Erbgutes. DW-World – In Slums wächst kein Salat Gentechnik in der Landwirtschaft – unkalkulierbares Risiko oder einmalige Chance? Unsichere Beweislage Wer immer sich zu Risiken und Nebenwirkungen gentechnisch veränderter Lebensmittel äußert, ob er nun aus den Reihen der Befürworter oder der Kritiker kommt, er kann sich seiner Argumente eigentlich nicht ganz sicher sein. Bislang hat die Forschung keine schweren Schäden nachweisen können; sie hat aber auch nicht ausschließen können, dass solche Schäden möglicherweise in zehn Jahren auftreten. Langzeitwirkungen unbekannt Das International Council of Science (ICSU) gab 2003 zwar Entwarnung für die Lebensmittel, die derzeit auf dem Markt seien. Doch die Wissenschaftler wollen gefährliche Entwicklungen für die Zukunft nicht ausschließen. Langzeitstudien am Menschen können erst in einigen Jahrzehnten Gewissheit über die Auswirkungen der neuen Produkte verschaffen. Daher mahnen Kritiker wie Greenpeace zur Vorsicht und fordern ein Verbot gentechnischer Produkte schon aus Gründen der Vorsorge. Forschungsprojekt Biosicherheit Beim Projekt des Bundesforschungsministeriums gibt es Hinweise zu Forschungsansätzen und Gefährdungspotentialen der Gentechnik im Lebensmittelbereich. Unterschiedliche Haltungen zur Gentechnik Einige große deutsche Supermarktketten haben sich freiwillig verpflichtet, bei ihren Eigenmarken auch künftig keine gentechnisch veränderten Organismen zu verwenden. Auf Fremdprodukte, also auf die Waren anderer Hersteller, trifft dies allerdings nicht zu. Hersteller, Händler und Gastronomen, die ihre Produkte mit dem einheitlichen "Ohne-Gentechnik"-Siegel kennzeichnen dürfen, sind in einer Datenbank der Webseite ohnegentechnik.org gelistet. ohnegentechnik.org: Lebensmittel ohne Gentechnik Die Produktdatenbank der Seite ohnegentechnik.org bietet eine Übersicht, welche Lebensmittel das "Ohne-Gentechnik"-Siegel tragen. Gesetzeslücken: Keine Kennzeichnung von Fleisch Verbraucher- und Umweltverbände kritisieren, dass die EU-Verordnung noch zu viele Lücken lasse. So sei es etwa weiterhin zulässig, Schlachttiere mit genmanipulierten Pflanzen zu füttern, ohne das Endprodukt entsprechend kennzeichnen zu müssen. Der Käufer kann dem Würstchen oder Schnitzel dann nicht ansehen, ob es gentechnisch veränderte Rückstände enthält. Kritiker betonen, man müsse schon zum teureren Biofleisch greifen, wenn man ganz sicher gehen möchte, dass kein gentechnisch manipuliertes Futter verwendet wurde. Zunahme gentechnisch veränderter Produkte wird erwartet Da ein Großteil der Verbraucher gegen Genfood eingestellt ist, würde sich der Hinweis "enthält gentechnisch veränderte Bestandteile" auf der Verpackung als handfestes Verkaufshindernis erweisen. Deshalb finden sich auch rund einen Monat nach Inkrafttreten der Regelung praktisch keine entsprechenden Produkte in den Regalen der Supermärkte. Die Hersteller haben vorgesorgt und zum Teil sogar die Rezepturen ihrer Produkte verändert, um die Kennzeichnung zu umgehen. Die Verbraucherinitiative schätzt auf ihrer Webseite "Transgen" allerdings, dass die gentechnikfreien Rohstoffe im Herbst knapp werden, und der Genfood-Hinweis dann vermehrt auf den Packungen zu finden sein wird. www.transgen.de: Ist da Gentechnik drin? Überblick über gentechnisch veränderte Produkte im Lebensmittelsortiment. Soja und Mais aus den USA Außerhalb Europas ist der Anbau gentechnisch veränderter Produkte bereits Alltag: In den USA wird ein Großteil der Sojaproduktion auf Basis gentechnisch veränderter Pflanzen gewonnen und ein knappes Drittel der Maisernte ist gentechnisch verändert. Da Spuren von Soja und Mais in vielen Lebensmitteln von Süßigkeiten bis zur Kindernahrung enthalten sind, gelangen veränderte Produkte dort in großem Stil in die Supermärkte. Mais dient auch als Futterpflanze für die Landwirtschaft und gelangt somit auch in den Nahrungskreislauf für Fleischprodukte (zum Beispiel für Hamburger). Baumwolle und Raps aus Amerika und Asien In den USA, Kanada, Argentinien und China werden außerdem großflächig bereits Baumwolle und Raps in gentechnisch veränderter Form angebaut. Die dort ausgesäten Pflanzen sind resistent gegen bestimmte Schädlinge oder gegen Unkrautvernichtungsmittel. Weltweit laufen zudem Experimente mit weiteren gen-manipulierten Lebensmitteln. DW-World – Die EU, die USA und die Gentechnik Die USA sind in Sachen Gentechnik den Europäern einen Schritt voraus: Vor allem die Gesetzeslage ermöglicht der Forschung einen größeren Spielraum. Eine Folge unterschiedlicher Rechtskulturen.

Gentechnisch veränderte Lebensmittel könnten schon bald in den Regalen der Supermärkte zu finden sein. Die Lernenden beschäftigen sich in dieser Unterrichtseinheit mit den verschiedenen Argumenten und kommen zu einer Entscheidung: Pro oder Kontra gentechnisch veränderte Lebensmittel?Aufgrund einer Änderung der EU Regelungen wird sich der Anbau gentechnisch veränderter Getreidearten in vielen europäischen Ländern ausweiten. Wahrscheinlich werden schon innerhalb eines Jahres gentechnisch veränderte Lebensmittel wie beispielsweise Frühstückscerealien in unseren Supermarktregalen ihren Platz finden - aber werden sie auch tatsächlich gekauft, trotz gentechnikfreier Alternativen? Bei dieser Aufgabe wenden die Schülerinnen und Schüler ihre Kenntnisse über Gene an und lernen, wie Getreide genetisch verändert wird, ehe sie die gesundheitlichen Risiken bewerten und anschließend entscheiden, welches Getreide sie kaufen würden. Bezug zum Lehrplan Biologie: Vererbung, Variation und Evolution: Erklärung mehrerer möglicher Vorteile und Risiken einschließlich praktischer und ethischer Überlegungen für die Verwendung der Gentechnologie in der modernen Landwirtschaft und Medizin. Wissenschaftliches Arbeiten: Bewertung von Risiken sowohl in der praktischen Wissenschaft als auch im weiteren gesellschaftlichen Kontext einschließlich der Gefahrenwahrnehmung in Bezug auf Daten und Folgen. Ablauf Ablauf "Gentechnisch veränderte Lebensmittel" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Gentechnisch veränderte Lebensmittel" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben, was "gentechnisch verändert" bedeutet. bewerten Gesundheitsrisiken, die durch gentechnisch veränderte Lebensmittel entstehen können. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Aufgaben und Ziele der Einheit Zeigen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern das Poster gegen gentechnisch veränderte Lebensmittel (Folie 2 der PowerPoint-Präsentation). Bitten Sie die Lernenden, paarweise über die Botschaften des Posters zu diskutieren. Erörtern Sie gemeinsam mit den Lernenden deren Ideen und ob ihnen bewusst ist, was genetisch verändert bedeutet. Stellen Sie dar, dass es viele Menschen gibt, die gegen gentechnische Veränderungen (GV) und gentechnisch veränderte Organismen (GVO) sind, da sie in ihnen ein großes Risiko für die Gesundheit der Menschen und für die Umwelt sehen. Zeigen Sie Ihren Schülerinnen und Schülern die Aufgaben (Folie 3) und Ziele dieser Einheit (Folie 4). Pestizide Je nach Alter oder Leistung der Schülerinnen und Schüler können Sie ihnen, wenn Sie möchten, an dieser Stelle zusätzliche Informationen über gentechnisch veränderten Mais geben. Das giftige Protein (Bt) wird auf natürliche Weise durch Bakterien produziert und ist giftig für die Raupe des Maiszünslers. Das Protein verhält sich im Magen der Raupe toxisch (die Umgebung dort ist alkalisch). Der menschliche Magen ist eine saure Umgebung, weshalb das Protein für uns harmlos ist, wenn wir es mit der Nahrung aufnehmen (Folie 5). Bitten Sie die Schülerpaare, die aufgeworfene Frage zu diskutieren und besprechen Sie anschließend ihre Antworten. Der Mais wird nicht durch die Raupe des Maiszünslers angegriffen und somit muss ein Bauer, abhängig vom jeweiligen Schädling, überhaupt keine oder nur sehr wenige Pestizide ausbringen. Gruppenarbeit Zeigen Sie die nächste Aufgabe (Folie 6). Die Lernenden arbeiten in kleinen Gruppen. Geben Sie jeder Gruppe die Begründungen und die Puzzleteile der Schülerinformationsblätter 1-4. Die Lernenden sollen die einzelnen Begründungen lesen, entscheiden, ob es sich dabei um ein Gesundheitsrisiko handelt oder nicht und die Puzzles legen. Wenn sie möchten, können die Schülerinnen und Schüler Puzzleteile hinzufügen oder wegnehmen, wenn sie der Ansicht sind, die Begründung belegt/widerlegt sehr stark die Behauptung. Eventuell ist es ratsam, über die Quelle der Begründung zu diskutieren, um die Entscheidung zu erleichtern: Sind die Erkenntnisse aus der wissenschaftlichen Forschung stärker zu gewichten als die anekdotischen? Besprechen Sie mit den Gruppen, was ihnen ihre Puzzles über die Getreideart zeigt, die das größere gesundheitliche Risiko für Menschen darstellt. Sind sich alle einig? Haben die Puzzles aller Gruppen die gleiche Größe? Sprechen Sie darüber, ob sie der Meinung sind, die Begründungen wurden gleichgewichtig dargestellt - gab es irgendwelche Tendenzen? (Die Begründungen wurden in dem Versuch gesammelt, sie gleichgewichtig darzustellen.) Die Schülerinnen und Schüler sollen nun aufschreiben, welches Getreide sie wählen würden und warum (Folie 7). Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben.

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema DNA wiederholen die Lernenden anhand dreier Videos ihr bereits erarbeitetes Wissen über Genetik. Dabei wird der Bezug zu den Forscherinnen und Forschern hergestellt, die diese Erkenntnisse erst möglich gemacht haben. Die Einheit eröffnet einen Einstieg in das Thema "molekulargenetische Werkzeuge". Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Die Lernenden erfahren, welche nobelpreisgekrönten Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler unser heutiges Wissen über Genetik erforscht haben und erhalten einen chronologischen Überblick über deren Forschung. Anschließend erfahren sie, wie der heutige Stand der molekulargenetischen Forschung ist und worauf diese abzielt. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen, um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier "Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht" . Das Thema DNA im Unterricht Im naturwissenschaftlichen Unterricht der Sekundarstufe II spielt der Themenbereich Genetik, und darin verortet das Thema DNA beziehungsweise DNS (Desoxyribonukleinsäure), eine große Rolle. Der Biologie-Unterricht zum Thema DNA kann dabei thematisch eng mit den historischen und aktuellen Forschungen von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern im Bereich der Genetik verknüpft werden. Bedingt durch moderne wissenschaftliche Verfahren, die gezielte Eingriffe in die DNA von Lebewesen ermöglichen, ist im Rahmen der Unterrichtsreihe auch eine Betrachtung der aktuellen Entwicklungen unter ethischen Gesichtspunkten sinnvoll und notwendig. Vorkenntnisse Die Lernenden sollten den Aufbau der DNA, die Abläufe der Proteinbiosynthese, den genetischen Code sowie Gen-, Chromosom- und Genom-Mutationen kennen. Für die Lehrkraft kann Hintergrundwissen über die Nutzung von Gentechnik in der Landwirtschaft sowie in der Medizinforschung hilfreich sein. Didaktische Analyse Das Unterrichtsmaterial der Einheit "DNA: Baupläne, Vervielfältigung und Veränderungen" zeigt, wie unser heutiges Wissen über DNA entstanden ist und wie die Forschung verschiedener Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler aufeinander aufbaut. Dadurch erhalten die Lernenden einen komprimierten Überblick über die umfangreichen im Unterricht bereits bearbeiteten Inhalte der Genetik. Dieser Überblick führt weiter zur aktuellen Gentechnik und kann einerseits zur Erarbeitung der Bedeutung molekulargenetischer Werkzeuge genutzt werden, ermöglicht andererseits aber auch ethische Betrachtungen der Chancen und Risiken (etwa ausgehend von den auf Arbeitsblatt 3 vorgestellten Knock-Out Mäusen oder auch im Anschluss an die arbeitsteilige Gruppenarbeit auf Arbeitsblatt 4). Methodische Analyse Der Impuls zum Einstieg reaktiviert das Wissen der Lernenden über die Struktur der DNA, da zumindest die Wissenschaftler James Watson und Francis Crick bereits aus dem Unterricht bekannt sein sollten. Dadurch können die Lernenden vermuten, dass es sich bei allen gezeigten Personen um Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler mit Bezug zur Genetik handelt, und sie werden dazu motiviert, dies genauer herauszufinden. Da alle drei Videos zwar kurz sind, aber sehr viele Informationen beinhalten, ist es vorteilhaft, wenn die Lernenden die Videos in Partnerarbeit in ihrem eigenen Tempo betrachten können, um die gefragten Informationen zu finden. Mit dem Arbeitsblatt entsteht dann ein chronologischer Überblick über die Forschung zur DNA. Die Betrachtung der aktuellen Gentechnik erfolgt gesondert. Je nach Bedarf kann die Bearbeitung des Themas "molekulargenetische Werkzeuge" ganz allgemein bleiben; eine arbeitsteilige Gruppenarbeit ermöglicht aber auch, dass sich die Lernenden vertiefend mit dem Thema auseinandersetzen. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erklären deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen. beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen. präsentieren biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse adressatengerecht. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten mit einer Partnerin beziehungsweise einem Partner oder in einer Gruppe gleichberechtigt, zielgerichtet und zuverlässig.

Diese Unterrichtseinheit zur Frage der Verantwortung der Wissenschaft gegenüber der Gesellschaft thematisiert anhand eines Erklärvideos die Grenzen wissenschaftlicher Freiheit. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich dabei – methodisch variierend und anhand praktischer Beispiele – eine eigene Werthaltung. Die Unterrichtsmaterialien können auf Deutsch und auf Englisch (für den englisch-bilingualen Unterricht) heruntergeladen werden. Die Schülerinnen und Schüler werden in mehreren Lernrunden mit den negativen Folgen wissenschaftlichen Fortschritts konfrontiert und anhand praktischer Beispiele zur Artikulation eigener Urteile angehalten. Am Ende der Unterrichtseinheit sollen sie Grundpositionen eines neuen hippokratischen Eides für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler formulieren. Diese Unterrichtseinheit ist in Zusammenarbeit mit dem Kuratorium für die Tagungen der Nobelpreisträger in Lindau entstanden, das mit dem Nobelpreis ausgezeichnete Forschung Schülerinnen und Schülern, Studierenden sowie dem wissenschaftlichen Nachwuchs näherbringen möchte. Die Unterrichtseinheit ergänzt dabei das Materialangebot der Mediathek der Lindauer Nobelpreisträgertagungen um konkrete Umsetzungsvorschläge für die Unterrichtspraxis in den Sekundarstufen. Weitere Unterrichtseinheiten aus diesem Projekt finden Sie im Themendossier Die Forschung der Nobelpreisträger im Unterricht . Das Thema Verantwortung der Wissenschaft im Unterricht Die Freiheit der Wissenschaft ist nicht nur in der UN-Charta verankert, sie ist auch ein Grundpfeiler der Aufklärung und des technischen Fortschritts. Nur eine freie Wissenschaft kann ungehindert nach Lösungen für die Probleme der Menschheit suchen. Ihre Erfolge sind überwältigend. Gleichzeitig aber wird diese Freiheit immer wieder heftig kritisiert, wenn sie an ethisch-moralische Grenzen stößt oder die negativen Auswirkungen von Neuerungen und Erfindungen offen zutage treten. Hat die Wissenschaft also ihre geistige Mitte verloren, wie der Nobelpreisträger Werner Forßmann dies formuliert, ihren Kompass für richtig und falsch, gut und böse? Braucht die Wissenschaft eine neue Ethik und eine Selbstverpflichtung des modernen Forschers beziehungsweise der modernen Forscherin, der Menschheit und der Natur zu dienen? Vorkenntnisse Die Unterrichtseinheit setzt keine speziellen Kenntnisse der Lernenden voraus. Ein Grundwissen über den Zweiten Weltkrieg und die Gentechnik wäre jedoch hilfreich. Didaktische Analyse Nur durch das Hinterfragen der Realität kann man ihre Gesetzmäßigkeiten erkennen. Ein wissenschaftlicher Erkenntnisfortschritt ist aber nur möglich, wenn sich die Wissenschaft frei von staatlicher, gesellschaftlicher oder religiöser Einschränkung entfalten kann. Andererseits müssen Forscherinnen und Forscher aber auch akzeptieren, dass sie sich an wissenschaftliche Regeln halten müssen (epistemische Grenzen) und dass sie die Folgen ihres Handelns reflektieren müssen (nicht epistemische Grenzen). Schülerinnen und Schüler können diesen Konflikt sicherlich nur dann erkennen und nachvollziehen, wenn sie mit realen Dilemmata-Situationen der Forschung konfrontiert werden. Die Gentechnik ist hierfür ein Paradebeispiel. Methodische Analyse Abstrakte Diskussionen, wie die um die Grenzen der Freiheit der Forschung, werden für Schülerinnen und Schüler nur nachvollziehbar und erfahrbar, wenn sie deren Ausgangsituationen in realen oder zumindest simulierten Dilemmata-Situationen nachspielen, nachdenken und nachempfinden. Es ist daher zwingend erforderlich, die Lernenden mit methodisch abwechslungsreichen Lernszenarien zu konfrontieren, die einen hohen Grad an Schülerselbsttätigkeit beinhalten. Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können die Notwendigkeit einer freien Wissenschaftsausübung darstellen und begründen. können die Notwendigkeit von ethischen Grenzen einer freien Wissenschaftsausübung erläutern und begründen. können Eckpunkte einer denkbaren ethischen Selbstverpflichtung von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern benennen und erläutern. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können den Informationsgehalt eines Erklärvideos erfassen, strukturiert und aufgabengenbezogen wiedergeben und anwenden. recherchieren Hintergrundinformationen im Internet. können Videoclips sequentiell abspielen. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler arbeiten konstruktiv in Teams zusammen. setzen sich mit den Arbeitsergebnissen anderer Gruppen konstruktiv und respektvoll auseinander. entwickeln Fachwissen und Werturteile zu schwierigen gesellschaftlichen Fragen und können diese auch gegenüber anderen erläutern und argumentativ vertreten. Hier können Sie sich das Video zur Unterrichtseinheit anschauen.

In dieser Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler die Spiele-App "TRAIN 4 Science" sowie wissenschaftliche Fragestellungen zum Klimaschutz und Klimawandel kennen. Sie setzen sich mithilfe der App mit kontrovers diskutierten wissenschaftlichen Fragestellungen auseinander und positionieren sich zu diesen. Die Idee zu "Train 4 Science" ist im Projekt "Die Zukunft des MINT-Lernens" der Deutsche Telekom Stiftung entstanden. Die Klaus Tschira Stiftung hat das Projekt "TRAIN 4 Science" ermöglicht. Ziel dieser Unterrichtseinheit ist es, Lernende und Lehrende mithilfe der Spiele-App "TRAIN 4 Science" für fachliche Fragestellungen zum Klimawandel, die eigene Einstellung beispielsweise zum Klimaschutz und die eigenen Handlungen zu sensibilisieren. Die Schülerinnen und Schüler werden auf Fragestellungen, Akzeptanzprobleme, Entscheidungssituationen und Verhaltensänderungen aufmerksam gemacht. Sie reflektieren andere Handlungen und sich selbst und beantworten offene Forschungsfragen im Bereich der Naturwissenschaftsdidaktik und der Wissenschaftskommunikationsforschung. Spielidee In dem Spiel "TRAIN 4 Science" können die Schülerinnen und Schüler den Weg eines Zuges zu einem Gleis bestimmen und so die Antwort auf eine Frage auswählen. Ergänzende Reflexionsfragen ermöglichen die Erarbeitung von Hinderungsgründen sowie Visionen für klimapositives Verhalten, die Grundlage für Diskussionen im Klassenraum oder beim außerschulischen Lernen sein können. Die erste Version des Spiels befasst sich mit dem Thema Klimawandel. Mittelfristig sollen auch andere kontrovers diskutierte Themen (zum Beispiel Impfungen, Gentechnik, Tierversuche) in das Spiel integriert werden. Das Spiel kann als gamifiziertes Lern-, Umfrage- und Reflexionstool genutzt werden. Inhalte und Aufbau des Spiels In dem Spiel werden in den Kapiteln Wissen , Meinung , Handlungen und Reflexion wissenschaftliche Fragestellungen zum Thema Klimawandel und -schutz bearbeitet. Die drei Kapitel Wissen , Meinung und Handlungen bestehen aus Multiple-Choice-Fragestellungen. Die Spielergebnisse sind jeweils zu einem individuellen Score zu Wissen, Meinungen und Handlungsvorlieben zusammengefasst. Der Score besteht aus dem individuellen Punktestand sowie einem kurzen schriftlichen Feedback zu den Spielergebnissen. Im vierten Kapitel Reflexion beantworten die Schülerinnen und Schüler schriftlich drei Metareflexionsfragen zu Handlungsmotiven, Klimapolitik und Klimakommunikation. Die App fasst die Spielergebnisse je Kapitel und je Fragestellung am Ende des Spiels zusammen. Die Spielergebnisse können die Schülerinnen und Schüler sowie die Lehrperson gemeinsam im Klassenraum diskutieren. In der Klassenraum-Version der App kann die Lehrkraft die Gesamtauswertung über alle Schülerinnen und Schüler der Klasse generieren lassen und an die Wand projizieren. Das erste Kapitel Wissen fragt die Schülerinnen und Schüler nach Faktenwissen zum Klimawandel und dessen Auswirkungen. Das zweite Kapitel Meinung fragt die Lernenden, wie sie die Auswirkungen des Klimawandels hinsichtlich der psychologischen Distanz wahrnehmen und ob sie beispielsweise eine räumliche oder zeitliche Nähe zu den Auswirkungen des Klimawandels empfinden. Das dritte Kapitel Handlungen fragt die Schülerinnen und Schüler nach Nachhaltigkeit und Klimaschutz und sie wählen jeweils zwischen zwei Handlungsoptionen. Das vierte Kapitel Reflexion fragt die Lernenden nach der persönlichen Position und dem eigenen Handeln, welches die Schülerinnen und Schüler hinterfragen und offen reflektieren sollen. Spielfeedback Die Schülerinnen und Schüler bekommen auf der Grundlage der individuellen Scores und des kurzen Feedbacks zu den geschlossenen Fragen der ersten drei Kapitel die Rückmeldung, welche Unterschiede oder Gemeinsamkeiten zwischen ihrem Wissensstand über den Klimawandel und ihrem klimarelevanten Handeln existieren. Sie können diese Rückmeldung bei der Nachbereitung der Spiele-Nutzung berücksichtigen. Die Fragestellungen und Antworten im Kapitel Reflexion fördern das Fachwissen und die Bewertungskompetenz der Lernenden. Die Antworten können im Unterricht individuell oder in der Klasse reflektiert werden. Sie können um wissenschaftliche Befunde ergänzt und hinsichtlich möglicher Hinderungsgründe diskutiert werden. Für die Diskussion in der Klasse eignet sich insbesondere die Klassenraum-Version der App. Die Lernenden können dabei auch eigene Fragestellungen an die Wissenschaft in den Bereichen Natur- und Gesellschaftswissenschaften, Naturwissenschaftsdidaktik und Wissenschaftskommunikation formulieren und ihre Visionen für Wissenschaftskommunikation zu kontroversen wissenschaftlichen Themen mit den Spielmacherinnen und -machern von "TRAIN 4 Science" teilen. Diese sammeln die individuellen und gesellschaftlichen Hinderungsgründe und Visionen in einem "Atlas of Obstacles and Visions" und stellen ihn anonymisiert und Open Access zur Verfügung. Die Spiele-App "TRAIN 4 Science" zum Klimawandel und -schutz betrifft die Lebenswelt sowie Lebensrealität der Lernenden und Lehrenden. In dem Spiel erschließen sich die Schülerinnen und Schüler aktiv eine Welt, in der sie bedeutungsvolle Entscheidungen treffen müssen. Sie üben besonders die eigene Bewertungs- und Reflexionskompetenz. Das Spiel bietet ein Tool zum Aufbau von naturwissenschaftlicher Grundbildung als "Scientific Literacy " , zur Reflexion eigener Kenntnisse und Meinungen und zur aktiven Diskussion wissenschaftlicher Themen in der Gesellschaft. Die Lernenden üben besonders den Umgang mit Fachwissen und die Kommunikationskompetenz. Die Spiele-App eignet sich für Schülerinnen und Schüler ab der Jahrgangsstufe 7. Die Unterrichtseinheit kann mittels einer kurzen Diskussionsrunde, zum Beispiel über die Klassenraum-Version enden, wenn sie in einer Einzelstunde begonnen wird. In einer Doppelstunde kann das Spiel eingebaut und folgendermaßen nachbereitet werden: Die Schülerinnen und Schüler tauschen sich über die Spielerfahrung aus, ergänzen Fachwissen, vertiefen naturwissenschaftliche Aspekte und diskutieren klimapolitische Handlungsmöglichkeiten sowie -konflikte. Sie können beispielsweise weiteren Ideen zu klimapolitischen Handlungen oder zur Kommunikation über Klimawandel und Klimaschutz oder zu einer offenen Fragestellung nachgehen. Zum Beispiel: Was ist mein ökologischer Fußabdruck? Welche klimatechnischen Lösungsansätze gibt es bereits? Digitale Kompetenzen, die Lehrende zur Umsetzung der Unterrichtseinheit benötigen (nach dem DigCompEdu Modell) Die Lehrperson benötigt digitale Kompetenzen und soll in der Lage sein, die Spiele-App in ihren Unterricht einzubetten und mit entsprechenden Sicherungsphasen thematisch so nachzubereiten, dass die Lernenden einen möglichst großen Lerneffekt haben (5.3 Aktive Einbindung der Lernenden). Sie soll die Spiele-App vor dem Unterricht heruntergeladen und ausprobiert haben, um den Einsatz und die Einbettung des digitalen Lehrmaterials in den Unterricht planen und effektiv gestalten zu können (2.1 Auswählen digitaler Ressourcen). Die Lehrperson soll den Computer, das Tablet oder das Smartphone als Endgerät sowie die Spiele-App als Software bedienen können und sie soll die Lernenden in die Spiele-App einweisen können, um allen Schülerinnen und Schülern den Zugang zur digitalen Lernumgebung zu ermöglichen (3.1 Lehren). Die Lehrperson benötigt die Fähigkeit, das Lernen von einzelnen Schülerinnen und Schülern oder Lerngruppen mittels der Spiele-App auf ein gemeinsames Ziel hin zu planen und gemeinsam durchzuführen (3.3 Kollaboratives Lernen). Sie soll die Reflexion zu den wissenschaftlichen Fragestellungen zum Klimawandel und -schutz und zur Spiele-App als digitale Lernumgebung moderieren können (5.3 Aktive Einbindung der Lernenden). Fachkompetenz Die Schülerinnen und Schüler können naturwissenschaftliches Wissen begreifen. können Informationen sach- und fachgerecht erschließen und austauschen. können Fachsprache, fachliche Konzepte und Argumentationsstrukturen erschließen. können biologische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Theorien, Fakten erkennen. können biologische Phänomene, Begriffe, Prinzipien, Theorien, Fakten erklären und nutzen, um Sachverhalte zu verarbeiten. können naturwissenschaftliche Sachverhalte reflektieren, prüfen und bewerten. können biologische Sachverhalte in verschiedenen Kontexten erkennen und bewerten. können eine intakte Natur wertschätzen. entwickeln ein Verständnis für Entscheidungen, die eine nachhaltige Entwicklung verfolgen. beteiligen sich an wissenschaftlichen und gesellschaftlichen Diskussionen. entwickeln Bewertungskompetenzen. bilden und begründen eine Meinung. treffen Entscheidungen auf ethischer Grundlage und reflektieren deren Folgen. Medienkompetenz Die Schülerinnen und Schüler verwenden die Spiele-App "TRAIN 4 Science" als digitales Werkzeug und Medium zum Lernen, Arbeiten und Problemlösen. kommunizieren und kooperieren digital im Klassenraum und in der Gesellschaft. finden, bewerten und nutzen digitale Lernmöglichkeiten. analysieren und bewerten Medien. verstehen und reflektieren Medien in der digitalen Welt. Sozialkompetenz Die Schülerinnen und Schüler kommunizieren aktiv. akzeptieren und respektieren andere Meinungen und übernehmen andere Perspektiven. bilden Beziehungen, Toleranz, Empathie sowie Kritikfähigkeit. üben und akzeptieren konstruktive Kritik. entwickeln Engagement und Kreativität für naturwissenschaftliche, politische und gesellschaftliche Konflikte. 21st Century Skills Die Schülerinnen und Schüler erlangen/festigen Teilkompetenzen des kritischen Denkens. lösen schrittweise Probleme in einer Spielumgebung. üben sich im Treffen von Entscheidungen und diskutieren diese in der Gruppe. stärken ihre Kreativität, indem sie offenen Fragestellungen im Bereich Klimawandel- und schutz nachgehen.

In dieser Unterrichtseinheit werden am Beispiel Insulin Proteindatenbanken und kostenlose Molekülbetrachter wie RasMol vorgestellt. Diese Datenbanken bieten die Möglichkeit, mithilfe des Computers Aspekte der Struktur-Funktionsbeziehung auf molekularer Ebene so anschaulich darzustellen, wie dies im Unterricht mit keinem anderen Hilfsmittel möglich ist.Möchte man die Raumstruktur eines Proteins in einem Molekülmodell darstellen, so benötigt man die Raumkoordinaten jedes einzelnen Atoms. Polypeptidsequenzen, für die diese Raumkoordinaten bereits bekannt sind, werden in der Regel in Datenbanken im Internet veröffentlicht. Von dort kann man sie auf den eigenen Rechner laden und als 3D-Molekülmodell visualisieren. Diese Unterrichtsheit zeigt am Beispiel des Insulins, wie am Rechner 3D-Molekülmodelle visualisiert werden können. In diesem Zusammenhang wird auch die Fragestellung nach dem Einsatz von Schweineinsulin und gentechnisch verändertem Insulin beim Menschen erörtert. Die Arbeit mit der Proteindatenbank schafft ein Bewusstsein dafür, wie wichtig das Internet als Drehscheibe für Biodaten und die freie Zugänglichkeit von Forschungsergebnissen für die tägliche Arbeit der weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft ist. 3D-Computermodelle im Unterricht Der vollständige Weg von der Peptidsequenz zum dreidimensionalen Computermodell eines Proteins ist schwierig zu vermitteln, da sehr viele mathematische und physikalische Details in ihm stecken. Die räumliche Darstellung eines Proteins, zum Beispiel eines Stoffwechselenzyms oder eines Transportmoleküls wie des Sauerstoff bindenden Myoglobins, ist jedoch sehr wichtig für das Verständnis seiner Funktion. Dies soll auch der Lehrer-Online-Artikel Die dreidimensionale Hämoglobinstruktur verdeutlichen. Die räumliche Struktur von Substratbindungsstellen steht in direkter Beziehung zur Raumstruktur der Substrate (Schlüssel-Schloss-Prinzip) und damit zur Substratspezifität der Enzyme. Auch die Wirkung kompetitiver Hemmstoffe oder allosterischer Regulatoren können mithilfe einer interaktiven 3D-Struktur der Biomoleküle besser verdeutlicht werden, als dies durch andere Lehrmittel möglich ist. Arbeit mit Datenbanken im Biologie-Unterricht Die in den beiden Arbeitsblättern gestellten Aufgaben sollen zum einen dazu beitragen, die Wichtigkeit von Proteindatenbanken in der Hinsicht auf die Vergleichsmöglichkeiten (Zugehörigkeit eines Proteins zu einer "Proteinfamilie") von Sequenzen zu zeigen. Zum anderen soll die Medienkompetenz der Schülerinnen und Schüler - der Zugang zu einer Datenbank und der Umgang mit einem Visualisierungsprogramm - geschult werden. Die Arbeit mit Originaldaten, die Forscherinnen und Forscher im Internet veröffentlicht haben und die täglich von der weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft genutzt werden, wirkt auf die Lernenden motivierend. Außerdem entwickeln sie ein Bewusstsein dafür, wie wichtig es für die modernen Biowissenschaften ist, dass Forschungsergebnisse frei zur Verfügung stehen und welche Rolle dabei das Internet spielt, das als Informationsquelle aus dem täglichen Forschungsbetrieb der Molekularbiologen nicht mehr wegzudenken ist. Unterrichtsverlauf "Proteinmodelle im Unterricht" Die Schülerinnen und Schüler sollten bereits Kenntnisse über Aminosäuren, den Aufbau der Peptidbindung, Primär- und Sekundärstrukturen sowie Wechselwirkungen zwischen den Peptidketten haben und mit dem Computer sicher umgehen können. Gegebenenfalls muss eine Einführung in RasMol und die Nutzung einer Datenbank eingebaut werden. Je nach Schwierigkeitsgrad des Unterrichts und der Vorbildung der Lernenden können die Methodik der Röntgenstrukturanalyse und der Kernmagnetischen Resonanz (NMR) genauer analysiert werden. Fachlicher Hintergrund Informationen zum Weg von der DNA-Sequenz bis zur Tertiärstruktur eines Proteins und Infos zu dem für die Visualisierung im Unterricht benötigten Molekülbetrachter RasMol Die Schülerinnen und Schüler verstehen am Beispiel des Insulins den Zusammenhang zwischen der in einer Proteindatenbank gespeicherten Datei und der Umsetzung als Proteinmodell im Computer. können eine Sequenz aus einer Datenbank abrufen. können mit einem einfachen Visualisierungsprogramm wie RasMol umgehen. können die Vor- und Nachteile verschiedener Darstellungsarten (Kugelstabmodell, Proteinrückgrat und raumfüllendes Kalottenmodell) erkennen und diese mithilfe eines Programms umsetzen. erarbeiten grundlegendes Wissen über den 3D-Aufbau (die Tertiär- und Quartärstruktur) von Proteinen. können Struktur-Funktionsbeziehungen begreifen und erklären. können Methoden zur Strukturaufklärung von Proteinen verstehen und wiedergeben. Aus der durch die DNA-Sequenz definierten Primärstruktur des Proteins lassen sich Sekundärstrukturbereiche (Faltblätter, Helices, ungeordnete Schleifen) vorhersagen, die durch Wechselwirkungen zwischen den Peptidbindungen und den Seitenketten der Aminosäuren entstehen. Um aber eine Aussage über die - wie es im Fachjargon so schön heißt - Struktur-Funktionsbeziehungen machen zu können, zum Beispiel im Zusammenhang mit den Eigenschaften des katalytischen Zentrums eines Enzyms, benötigt man noch die 3D-Struktur des Proteins in Verbindung mit weiteren Daten, wie zum Beispiel der spezifischen Bindung von Substraten oder Hemmstoffen. Erst dann können Aussagen über die Proteinfunktion auf der molekularen Ebene gemacht werden. Zur Aufklärung der vollständigen räumlichen Anordnung einer nativen Polypeptidkette, seiner Tertiärstruktur, muss zunächst ein hochreiner Proteinkristall "gezüchtet" werden. Hat man ein geordnetes Proteinkristallgitter erreicht, kann dieses mithilfe der Röntgenstrukturanalyse untersucht werden. Die Röntgenstrahlen werden beim Durchtritt durch den Kristall (Wellenlänge im Ångström-Bereich, 1Å = 0,1 nm) gebeugt. Das entstehende Beugungsmuster wird entweder von einem elektronischen Detektor aufgefangen (Diffraktometer) oder mithilfe eines Films sichtbar gemacht. Durch ein mathematisches Verfahren (Fourier-Transformation) erhält man eine Elektronendichtekarte, aus der die Raumkoordinaten für jedes einzelne Atom im Kristall bestimmt werden können. Einfacher hat man es, wenn das Protein zu einer bereits bekannten Proteinfamilie gehört und eine starke Homologie zu einem Protein aufweist, dessen 3D-Struktur bereits aufgeklärt ist. Dann kann die Struktur des "neuen" Proteins durch eine Modellierung abgeleitet werden. Das Züchten von Proteinkristallen für die Röntgenstrukturanalyse ist keine triviale Angelegenheit. Um zum Erfolg zu kommen, wurden Proteinkristalle sogar schon im Weltraum gezüchtet, denn unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit sind die Voraussetzungen für die Herstellung fehlerfreier Kristalle besonders günstig. Insbesondere Membranproteine lassen sich nur schwer kristallisieren. In solchen Fällen kann die Struktur eines Proteins mittels NMR auch in Lösung ermittelt werden. Hierbei ergibt sich jedoch keine eindeutige Struktur, da sich die Atome des Proteins in diesem Zustand bewegen (siehe "Zusatzinformationen" auf der Startseite des Artikels). Die Raumkoordinaten von Proteinen werden in Form langer Listen in Online-Datenbanken gespeichert. Von dort kann man sie als Textdateien auf den eigenen Rechner laden und mit einem geeigneten Programm visualisieren. Ein solches Programm ist zum Beispiel das im Internet für schulische Zwecke frei erhältliche RasMol. Die Software bietet die Möglichkeit, aus den Koordinatenangaben der Datenbank dreidimensionale Proteinmodelle zu erstellen, die man um ihre Achsen rotieren lassen oder mit der Maus anfassen und beliebig drehen und wenden kann. Auch ein "Hineinzoomen" in die Moleküle ist möglich. Mit RasMol können Proteine in verschiedenen Darstellungsformen visualisiert werden (Kugelstabmodell, Proteinrückgrat und raumfüllendes Kalottenmodell). Heteroatome, Wasserstoffbrücken oder gebundene Wassermoleküle lassen sich oft anzeigen. Ein Nachteil des Programms ist, dass die Befehlssprache englisch ist und dass die Arbeit nur über die "Command line" läuft, die nicht sehr nutzerfreundlich ist. Empfehlenswert ist es, sich eine Liste der vom Programm erkannten Kommandos auszudrucken. Der vollständige Weg von der Peptidsequenz zum dreidimensionalen Computermodell eines Proteins ist schwierig zu vermitteln, da sehr viele mathematische und physikalische Details in ihm stecken. Die räumliche Darstellung eines Proteins, zum Beispiel eines Stoffwechselenzyms oder eines Transportmoleküls wie des Sauerstoff bindenden Myoglobins, ist jedoch sehr wichtig für das Verständnis seiner Funktion. Dies soll auch der Lehrer-Online-Artikel Die dreidimensionale Hämoglobinstruktur verdeutlichen. Die räumliche Struktur von Substratbindungsstellen steht in direkter Beziehung zur Raumstruktur der Substrate (Schlüssel-Schloss-Prinzip) und damit zur Substratspezifität der Enzyme. Auch die Wirkung kompetitiver Hemmstoffe oder allosterischer Regulatoren können mithilfe einer interaktiven 3D-Struktur der Biomoleküle besser verdeutlicht werden, als dies durch andere Lehrmittel möglich ist. Die in den beiden Arbeitsblättern gestellten Aufgaben sollen zum einen dazu beitragen, die Wichtigkeit von Proteindatenbanken in der Hinsicht auf die Vergleichsmöglichkeiten (Zugehörigkeit eines Proteins zu einer "Proteinfamilie") von Sequenzen zu zeigen. Zum anderen soll die Medienkompetenz der Schülerinnen und Schüler - der Zugang zu einer Datenbank und der Umgang mit einem Visualisierungsprogramm - geschult werden. Die Arbeit mit Originaldaten, die Forscherinnen und Forscher im Internet veröffentlicht haben und die täglich von der weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft genutzt werden, wirkt auf die Lernenden motivierend. Außerdem entwickeln sie ein Bewusstsein dafür, wie wichtig es für die modernen Biowissenschaften ist, dass Forschungsergebnisse frei zur Verfügung stehen und welche Rolle dabei das Internet spielt, das als Informationsquelle aus dem täglichen Forschungsbetrieb der Molekularbiologen nicht mehr wegzudenken ist. Die Schülerinnen und Schüler sollten bereits Kenntnisse über Aminosäuren, den Aufbau der Peptidbindung, Primär- und Sekundärstrukturen sowie Wechselwirkungen zwischen den Peptidketten haben und mit dem Computer sicher umgehen können. Gegebenenfalls muss eine Einführung in RasMol und die Nutzung einer Datenbank eingebaut werden. Je nach Schwierigkeitsgrad des Unterrichts und der Vorbildung der Lernenden können die Methodik der Röntgenstrukturanalyse und der Kernmagnetischen Resonanz (NMR) genauer analysiert werden.

In dieser bilingualen Unterrichtseinheit lernen die Schülerinnen und Schüler Humane Papillomaviren als Auslöser von Gebärmutterhalskrebs kennen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf der Virusgenetik. Der zweite Teil der Einheit bietet die Möglichkeit der Auseinandersetzung mit der HPV-Impfung in englischer Sprache.Als Professor Harald zur Hausen in den 1970er Jahren postulierte, dass Viren Krebs auslösen können, da mochte ihm die Wissenschaftsgemeinde nicht folgen. Erst Jahre später setzte sich seine Theorie, dass Humane Papillomaviren (HPV) Gebärmutterhalskrebs auslösen, gegen die bis dahin herrschende Lehrmeinung durch. Gebärmutterhalskrebs (Cervixcarcinom) ist die weltweit dritthäufigste Krebserkrankung bei Frauen. Mehr als 99 Prozent der Fälle werden auf HPV-Infektionen zurückgeführt. Der Medizin-Nobelpreis im Jahre 2008 würdigte zur Hausens Hartnäckigkeit und sein wissenschaftliches Werk, mit dem er uns hilft zu verstehen, wie HPV Krebs verursachen können. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten sich diesen Prozess mithilfe einer Animation, die Dr. John Doorbar am National Institute for Medical Research in London entwickelte. Die Animation veranschaulicht neben Gewebeveränderungen auch, zu welchem Zeitpunkt der Infektion welche viralen Gene aktiv sind und verdeutlicht so die Effektivität viraler Strategien. HPV-Impfung - Pro und Contra Noch bevor zur Hausen den Nobelpreis erhielt, brachte die HPV-Impfung und die Diskussion darum die Humanen Papillomaviren in den Fokus der breiten deutschen Öffentlichkeit, insbesondere den weiblicher Jugendlicher und ihrer Eltern. Auch heute gehen die Meinungen auseinander, werden Argumente für und gegen eine HPV-Impfung ausgetauscht. Zurzeit wird die Impfung, die vor dem ersten Geschlechtsverkehr erfolgen sollte, für Mädchen im Alter von zwölf bis siebzehn Jahren von den Krankenkassen übernommen. In der Vorbereitung auf eine Diskussionsrunde beziehungsweise ein Beratungsgespräch in englischer Sprache setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit deutsch- und englischsprachigen Quellen zum Thema auseinander. So machen sie sich ihr eigenes Bild von den Vorteilen und Risiken der HPV-Impfung. Optional bilingual Die Unterrichtseinheit ist als bilinguales Modul konzipiert. Sie kann sowohl von einem Englischkurs, als auch von einem Biologiekurs bearbeitet werden. Der Schwerpunkt liegt jedoch auf der Auseinandersetzung mit biologischen Inhalten, so dass sich der Einsatz im Biologieunterricht anbietet. Englisch dient hier - wie auch im Forschungsalltag - als Arbeitssprache. Je nach Kursart und Kenntnissen der Schülerinnen und Schüler kann in der kompletten Sequenz Englisch gesprochen und geschrieben werden. Alternativ kann die Fremdsprache "dosiert" im Rollenspiel oder auch nur beim Lesen der Materialien gefordert sein. Fremdsprachliche und fachliche Voraussetzungen Die Lernenden sollten mit den Grundlagen der molekularen Genetik vertraut sein und fremdsprachliche Fachtexte selbstständig erschließen können. HPV-Infektion und Krebsentstehung Die Inhalte der Animation werden per Screenshot vorgestellt. Fachliche Grundlagen können im Unterrichtsgespräch (Beamerpräsentation) oder im Computerraum erarbeitet werden. Rollenspiel - Vorbereitung, Ablauf und Reflexion Nach einer fiktiven Diskussionsrunde oder einem simulierten Beratungsgespräch beim Gynäkologen entwickeln die Lernenden einen eigenen Standpunkt zur HPV-Impfung. Die Schülerinnen und Schüler können verstehen, wie Humane Papillomaviren Gebärmutterhalskrebs verursachen. erschließen sich die Aktivierung viraler Gene im Infektionsprozess. gewinnen Fachinformationen aus englischsprachigem Material. kommunizieren über eine medizinische Fragestellung in englischer Sprache. können in einem Rollenspiel verschiedene Perspektiven erarbeiten und einnehmen. entwickeln und begründen einen eigenen Standpunkt zur HPV-Impfung. Voraussetzung für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit ist die Kenntnis der Grundlagen der molekularen Genetik. Schülerinnen und Schülern sollte der Aufbau prokaryotischer Genome sowie der Ablauf der Proteinbiosynthese bekannt sein. Darüber hinaus müssen die Lernenden bereits Vorstellungen von den grundlegenden Abläufen einer Virusinfektion und der Virusvermehrung haben. Schülerinnen und Schüler der Qualifikationsphase sind aus dem Fremdsprachenunterricht den Umgang mit englischsprachigen Texten gewohnt. Sie sollten in der Lage sein, sich einen fremdsprachlichen Fachtext selbstständig zu erschließen. Biologische Fachtexte in englischer Sprache sind aufgrund ihres Satzbaus meist gut zu verstehen. Viele der verwendeten Fachbegriffe ähneln zudem den deutschen Ausdrücken. Es werden aber immer einige - auch für das Textverständnis wesentliche - unbekannte Vokabeln auftreten. Ein routinierter Umgang mit (Online-)Wörterbüchern ist daher hilfreich. Langenscheidt e-Fachwörterbuch Biologie Englisch-Deutsch/Deutsch-Englisch; Windows 98/Me/2000/XP; ASIN: 3861172291 Langenscheidt Fachwörterbuch Kompakt Biologie Englisch; ISBN: 978-3-86117-274-1 Wörterbuch der Biologie. Deutsch-Englisch, Englisch-Deutsch; ISBN-13: 978-3827416285 Die in der Unterrichtseinheit verwendete Animation zeigt die verschiedenen Phasen der Infektion der Gebärmutterschleimhaut durch Humane Papillomaviren. Neben dem schematischen histologischen Bild vermittelt eine Darstellung des viralen Genoms einen Eindruck vom "Timing" der Genexpression im Infektionsprozess. Ein Vorgang, der in Schulbüchern zwar erwähnt wird, dem Schülerinnen und Schüler aber nur selten Bedeutung zumessen. Hier wird ihnen die Relevanz der zeitlichen Koordination der Genexpression direkt vor Augen geführt. Unterdrückung der Apoptose Durch kleine Risse in der Gebärmutterschleimhaut gelangen die HP-Viren bis zu den basalen Plattenepithelzellen und dringen in diese per Endozytose ein (Abb. 1). Das Capsid löst sich auf und die virale DNA wird in den Zellkern transportiert. Die viralen Gene E6 und E7 werden zuerst exprimiert (Abb. 2). E steht für "early". Diese frühen Genprodukte greifen in die Regulation des Zellzyklus ein und unterdrücken die Apoptose - eine Art Notfallprogramm für die Selbstzerstörung entarteter Zellen. Das E6-Genprodukt bindet an das zelluläre p53. (Die Bezeichnung bezieht sich darauf, dass es sich um ein Protein mit einem Molekulargewicht von 53 Kilodalton handelt.) Das auch als "guardian of the genome" bekannte p53 veranlasst zum Beispiel die Apoptose von Zellen mit irreparablen DNA-Schäden und ist von zentraler Bedeutung für die Initiierung der Selbstzerstörung von Zellen, die für den Organismus gefährlich werden können. Mithilfe von E6 unterdrückt das Virus diese Funktion, um sich die Zelle zunutze machen zu können. Stimulation der Zellteilung Das E6-Protein hat noch einen weiteren Angriffspunkt. Es aktiviert die zelluläre Telomerase. Dieses Enzym verlängert die Telomere eukaryotischer Chromosomen, die mit jeder Zellteilung schrumpfen. Das E6-Protein fördert somit die Teilungsfähigkeit infizierter Zellen. Eine ähnliche Wirkung besitzt das virale E7-Protein. Es bindet an eine zelluläre Bremse des Zellzyklus - das Retinoblastom- oder RB-Protein. Es ist - wie p53 - ein sogenanntes Tumorsuppressor-Protein, das unkontrolliertes Wachstum verhindern soll und dessen Funktion im Gewebe vieler Tumore gestört ist. Das RB-Protein bindet an einen zellulären Transkriptionsfaktor (E2F) und behindert so die Progression durch den Zellzyklus. E7 löst diese Bremse und forciert die Zellteilung und damit seine eigene Vermehrung. Die Kerne infizierter Zellen, in denen E6 und E7 exprimiert werden, sind in die Animation rot markiert (Abb. 2). Die infizierten Plattenepithelzellen teilen sich und wandern - geschoben von den im Rahmen der normalen Schleimhauterneuerung immer neu gebildeten Zellen - in der Epithelschicht nach oben. Ihre Tochterzellen enthalten virale DNA. In der Anfangsphase der Infektion beträgt die Anzahl an Kopien des HPV-Genoms 50 bis 100 pro Zelle. Die extrachromosomalen Plasmide werden gemeinsam mit der Wirtszellen-DNA repliziert. Wenn sich die infizierte Zelle differenziert, werden die frühen viralen Gene E1 und E2 angeschaltet (Abb. 3). Es handelt sich um DNA-bindende Proteine, die die Transkription und Replikation des viralen Genoms regulieren. E1 ist eine Helicase, E2 ein Transkriptionsfaktor. Das E4-Protein ist beteiligt an der Replikation der Viren, E5 ist ein weiteres die Wirtzelle transformierendes Protein. Zellen, in denen die "zweite Welle" der frühen Gene exprimiert werden, erscheinen in der Animation grün (Abb. 3). Kurz bevor die Zelle völlig ausdifferenziert ist, werden die viralen Gene L1 und L2 aktiviert (Abb. 4). L steht hier für "late". L1 und L2 kodieren virale Capsid-Proteine. In dieser Phase der Infektion erhöht sich die Virenlast innerhalb der Zellen drastisch. Mehrere Tausend Partikel sind nun in jeder Zelle vorhanden (grüne Zellen mit orangem Kern). Die fertig zusammengebauten Viren verlassen die Wirtszellen und können weitere Zellen befallen oder beim Geschlechtsverkehr auf den Partner übertragen werden. Bei den von den HP-Viren transformierten Zellen sind zentrale Mechanismen der Tumor-Suppression ausgeschaltet. In Kombination mit der forcierten Teilungsrate können sie sich in seltenen Fällen und über viele Zwischenstufen zu Krebszellen entwickeln. Nur wenige der mehr als 100 Typen der hüllenlosen doppelsträngigen DNA-Viren können Krebs auslösen. Meistens bleibt eine Infektion symptomfrei. Viele HP-Viren machen sich lediglich durch gewöhnliche Hautwarzen bemerkbar, etwa im Gesicht, an den Händen oder an den Füßen. Etwa 40 genitale HPV-Typen befallen jedoch vorrangig Geschlechtsteile und After und verursachen unangenehme Genital- oder Feigwarzen. Unter diesen gelten insbesondere die Typen HPV16 und HPV18 als Hochrisikotypen für die Auslösung von Karzinomen. Das Krebsrisiko wird bei einer vorliegenden Infektion von anderen Faktoren mitbestimmt. Virusträgerinnen, die rauchen und die Pille einnehmen, tragen ein höheres Risiko. HPV16 und HPV18 können nicht nur bei Frauen Krebs auslösen. Peniskarzinome treten nur sehr selten auf - in den westlichen Ländern erkrankt nur einer von 100.000 Männern daran. In 80 Prozent der Tumoren wird jedoch HPV-Erbmaterial nachgewiesen. Die knapp 500 Euro teure Impfung wird für männliche Jugendliche nicht von den Kassen übernommen. Präsentation im Fachraum oder Einsatz im Computerraum Die Simulation kann von der Lehrperson via Beamer dem kompletten Kurs vorgeführt werden. Sie dient dann als Grundlage des Unterrichtsgesprächs. Alternativ können Schülerinnen und Schüler selbstständig am Computer mit der Simulation arbeiten. Der Arbeitsauftrag könnte zum Beispiel lauten: "Beschreiben Sie die Entstehung von Gebärmutterhalskrebs./Describe the development of cervical cancer." Die Beobachtungen sollen in schriftlicher Form festgehalten werden. Tasten-Steuerung Die Steuerung kann über die Tastatur des Computers erfolgen. Die Simulation wird zunächst mit der Taste p gestartet. Mit der Taste s kann die Darstellung jederzeit gestoppt und mit p wieder gestartet werden. Per Druck auf die Taste f springt die Animation zur nächsten Szene. Menü-Steuerung Die zweite Steuermöglichkeit ist ein "roll-over-pull-down-menu". Dieses öffnet sich, wenn man mit dem Mauszeiger über den Titel der Szene fährt. Durch Scrollen und Anklicken der entsprechenden Menüpunkte kann eine bestimmte Szene ausgewählt werden. Steuerung der Online-Animation über "Ampel" Eine weitere Steuerungsmöglichkeit der Online-Animation sind "Ampel"-Buttons in der Animation. Durch Drücken des grünen Buttons startet die Animation. Der rote Button stoppt sie. Mit dem blauen Button springt man nach einer Pause der Animation in die folgende Sequenz. Der orange Button erscheint am Ende der Animation. Mit ihm kehrt man zum Animationsstart zurück. Förderung kommunikativer und sozialer Kompetenzen Rollenspiele können im Unterricht vielfältig eingesetzt werden. Zumeist dienen sie der Vertiefung und Sicherung des zuvor Gelernten. Diesen Zweck soll das Rollenspiel auch in dieser Unterrichtseinheit erfüllen. Im bilingualen Unterricht kommt ihm eine herausragende Funktion und Bedeutung zu, da es insbesondere die kommunikativen Kompetenzen in der Fremdsprache durch wiederholte Sprechbeiträge fördert. Training der Diskussionsfertigkeiten Das Rollenspiel entspricht dem Anspruch des handlungsorientierten Unterrichts. Die Schülerinnen und Schüler erarbeiten selbstständig und aktiv die verschiedenen Positionen. Dabei lernen sie, Perspektiven und Standpunkte zu vertreten, die nicht unbedingt ihre eigenen sind. Dies stärkt nach vermehrter Übung die Diskussionsfertigkeiten der Lernenden. Stärkung der Auseinandersetzung mit der Thematik Die Identifikation der Schülerinnen und Schüler mit einer Rolle intensiviert die Beschäftigung mit dem Thema. Webseiten, auf denen die Lernenden recherchieren können, finden Sie unter HPV und HPV-Impfung . In dem Rollenspiel "HPV-vaccination - hazard or mercy" veranstaltet die fiktive Jugendzeitschrift "Cosmo teen" eine Gesprächsrunde zum Für und Wider einer HPV-Impfung. An der Diskussion nehmen teil: eine 14- und eine 16-jährige Leserin der Zeitschrift eine Gynäkologin oder ein Gynäkologe eine Kinderärztin oder ein Kinderarzt, die/der sich gegen die Impfung ausspricht eine Mutter oder ein Vater der Hersteller eines der Impfstoffe ein Vertreter des Paul-Ehrlich-Instituts (zuständig für die Zulassung von biomedizinischen Arzneimitteln) Varinante 2: HPV-Impfung - Aufklärungsgespräch beim Frauenarzt Eine weniger umfangreiche Variante des Rollenspiels ist der Besuch eines 15-jährigen englischsprachigen Mädchens mit ihrer Mutter oder ihrem Vater bei einem Gynäkologen in Deutschland. Die Tochter hat aus dem Fernsehen und aus der Zeitung schon einiges über die HPV-Impfung erfahren und möchte sich nun über Nutzen und mögliche Risiken der Impfung vom Arzt aufklären lassen. Zur Unterstützung der Authentizität sollte der Klassenraum für das Rollenspiel dekoriert werden. Die Dekoration kann zum Beispiel einem Fernsehstudio oder einem Arztbüro nachempfunden werden. Alle Teilnehmerinnen und Teilnehmer der Diskussion finden an ihrem Platz ein Namensschild mit der Angabe von Namen und Funktion vor. Dies erleichtert die Orientierung der "Zuschauer" und der Redner untereinander. Bei entsprechender technischer Ausstattung sollte das Rollenspiel von einem "TV-Team" aufgenommen werden. Dies schafft nicht nur Atmosphäre, sondern erlaubt auch in der Evaluation des Rollenspiels eine Videoanalyse. Die Rollen werden in Gruppen von drei bis fünf Schülerinnen und Schülern erarbeitet. Argumente werden gemeinsam gesucht und die Rolle intensiv ausgearbeitet. Innerhalb der Gruppe wird dann festgelegt, welche Person die Rolle im Rollenspiel übernehmen wird. Reflexion des Rollenspiels Als Abschluss der Unterrichtseinheit soll jede Schülerin und jeder Schüler einen kurzen Artikel für die Jugendzeitschrift "Cosmo teen" verfassen. Dabei soll es neben einer rein sachlichen Darstellung der Fakten auch um eine persönliche Bewertung und Stellungnahme gehen. Die verschiedenen im Rollenspiel dargestellten Positionen werden auf diese Weise von allen Lernenden individuell reflektiert. Wird die zweite (kleine) Rollenspielvariante gewählt, können die Schülerinnen und Schüler einen Brief an eine Freundin mit ihren Gedanken zur HPV-Impfung als Reflektion des Arztgesprächs verfassen. Das Schreiben der Texte kann in Hausarbeit erfolgen. Ob die Schülerinnen und Schüler ihre Ergebnisse anschließend vorstellen und diskutieren, sollte ihnen frei gestellt werden. Die Animationen wurden für die Unterrichtseinheit freundlicherweise von Dr. John Doorbar und dem National Institute for Medical Research als Download-Material zur Verfügung gestellt. Dr. Joe Brock, ebenfalls vom National Institute for Medical Research, nahm die dafür notwendigen technischen Anpassungen vor. Alternativ kann die Online-Animation auf der Webseite der Universität Bristol verwendet werden (siehe HPV und HPV-Impfung ).

Immer noch warten Tausende Patientinnen und Patienten auf ein Spenderorgan. Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler forschen bereits an einer Möglichkeit, menschliche Organe zu züchten. In dieser Unterrichtseinheit beurteilen die Lernenden die medizinischen Möglichkeiten dieser Technologie.Da Menschen immer länger leben, steigt der Bedarf an neuen Organen, die funktionsuntüchtige ersetzen sollen. Eine mögliche Lösung ist das Züchten neuer Organe im Labor. Dafür werden der Patientin oder dem Patienten körpereigene Zellen entnommen. Die Schülerinnen und Schüler sollen anhand wissenschaftlicher Erkenntnisse aus Fallstudien herausfinden, ob so etwas möglich wäre und anschließend entscheiden, ob diese Technologie eine gute Alternative zum Transplantieren körperfremder Organe darstellt. Bezug zum Lehrplan Wissenschaftliches Arbeiten Erkennen von Anwendungen spezifischer wissenschaftlicher Anschauungen Wissenschaftliches Arbeiten Erklärung alltäglicher und technologischer Anwendung von Wissenschaft Biologie: Zellen und ihre Organisation Von Zellen zu Gewebe zu Organen zu Systemen zu Organismen Zell-Wachstum und -Entwicklung Diskussion potentieller Vorteile und Risiken im Zusammenhang mit der Verwendung von Stammzellen in der Medizin. Ablauf Ablauf der Unterrichtseinheit: "Züchte deinen Körper" Der Ablauf der Unterrichtssequenz "Züchte deinen eigenen Körper" ist auf dieser Seite übersichtlich für Sie zusammengestellt. Die Schülerinnen und Schüler lernen, Kenntnisse über Zellen, Gewebe und Organe in einem neuen Zusammenhang anzuwenden. erfahren, wie man sich relevante Informationen beschafft, diese bewertet und zusammenfasst. entscheiden anhand der Informationen, ob eine neue Technologie in den kommenden zehn Jahren anwendbar sein wird. Über das Projekt Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben. Einführung Zeigen Sie die Folie 3 der PowerPoint-Präsentationen, um die Lernenden an die entscheidende Frage, ob wir innerhalb der kommenden zehn Jahre in der Lage sein werden, Ersatzorgane im Labor zu züchten, heranzuführen. Die Schülerinnen und Schüler diskutieren paarweise ihre Antworten auf die Frage und geben der Klasse Rückmeldung. Fragen Sie Ihre Schülerinnen und Schüler, was sie noch herausfinden müssen, ehe sie ein fundiertes Urteil abgeben können. Nutzen Sie die Informationen auf Folie 4, um über Organtransplantation und die dazugehörigen Aspekte zu diskutieren. Diskussion Informieren Sie Ihre Schülerinnen und Schüler darüber, dass eine mögliche Lösung für den Organmangel die Züchtung von Organen im Labor aus den körpereigenen Zellen der Patientin oder des Patienten wäre. Diskutieren Sie mit der Lerngruppe, wie dies die Probleme, die auf der Folie 4 dargestellt sind, lösen könnte. Bei dem ersten menschlichen Körperteil, das im Labor gezüchtet wurde, handelte es sich um ein Ohr (Folie 5 der PowerPoint-Präsentation), das aber nur aus einer Gewebeart bestand. Erörtern Sie mit dem Kurs, warum die Züchtung eines Organs wie dem Herzen viel komplizierter ist (es besteht aus vielen unterschiedlichen Gewebearten, die alle zusammenarbeiten). Aufgabe Die Schülerinnen und Schüler sollen jetzt zwei Aufgaben bearbeiten, um die Frage "Wie nah sind wir der Züchtung von Organen?" beantworten zu können. Sie sollen anfangs allein die Aufgabe auf SI1 bearbeiten. Dabei nutzen sie ihr Verständnis von Zellen, Gewebearten und Organen, um eine Anleitung zu vervollständigen, wie eine menschliche Blase gezüchtet wird. Gehen Sie die Antworten durch, indem Sie SI2 verwenden. Bitten Sie Ihren Kurs, nun paarweise die nächste Aufgabe zu bearbeiten. Mithilfe der Informationen auf SI4 vervollständigen die Schülerinnen und Schüler die Tabelle auf SI3. Erörtern Sie mit dem Kurs, was die Schülerinnen und Schüler herausgefunden haben - welche Organe können wir jetzt schon züchten, welche in den nächsten zehn Jahren und von der Züchtung welcher sind wir noch weit entfernt? Bitten Sie die Schülerinnen und Schüler um eine Begründung ihrer Antworten. Zeigen Sie die Aufgabe auf Folie 6 der PowerPoint-Präsentationen. Eine Freundin der Lernenden benötigt eine Ersatzluftröhre. Welche sollte sie auswählen: eine im Labor gezüchtete oder ein Transplantat? Die Schülerinnen und Schüler arbeiten in kleinen Gruppen. Sie lesen sich die Diskussionskarten (SI5) gegenseitig vor und stufen sie nach ihrer Wichtigkeit ein. Danach verwenden sie die Informationen, um einen Ratschlag aufzuschreiben: Welche Option sollte die Freundin wählen und weshalb? Mittels Handabstimmung sollen die Schülerinnen und Schüler ihre Entscheidung, was sie ihrer Freundin raten würden, präsentieren. Bitten Sie ein paar Lernende, ihre Entscheidung zu begründen. Das Projekt ENGAGE ist Teil der EU Agenda "Wissenschaft in der Gesellschaft zur Förderung verantwortungsbewusster Forschung und Innovation" (Responsible Research and Innovation, RRI). ENGAGE Materialien werden durch das von der Europäischen Kommission durchgeführte Projekt ENGAGE als Open Educational Resources herausgegeben.