Aktivität 01
Debatte: Stammzellforschung
Die Klasse wird in Pro- und Kontra-Gruppen zur Forschung an embryonalen Stammzellen aufgeteilt. Nach einer Recherchephase präsentieren die Gruppen ihre Argumente in einer strukturierten Debatte, die von einem Moderationsteam geleitet wird.
Erkläre den Prozess der Zelldifferenzierung auf molekularer Ebene unter Einbeziehung der differentiellen Genexpression.
ModerationstippStellen Sie sicher, dass die Diskussion respektvoll bleibt und auf wissenschaftlichen Fakten sowie ethischen Prinzipien basiert.
Worauf zu achten istEine Klausuraufgabe, bei der die Schülerinnen und Schüler einen Sachtext zur Entwicklung einer neuen Stammzelltherapie analysieren und die biologischen Grundlagen erläutern sowie die ethischen Implikationen bewerten müssen.
AnalysierenBewertenErschaffenSelbststeuerungEntscheidungsfähigkeit
Komplette Unterrichtsstunde erstellen→· · ·
Aktivität 02
Modell zur differentiellen Genexpression
Schülerinnen und Schüler erstellen ein physisches oder digitales Modell, das zeigt, wie in zwei verschiedenen Zelltypen (z.B. Muskel- und Nervenzelle) aus der gleichen DNA unterschiedliche Proteine durch die Aktivierung unterschiedlicher Gene entstehen.
Vergleiche die Eigenschaften und das Potenzial von embryonalen, adulten und induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen).
ModerationstippGeben Sie eine vereinfachte „Genom-Sequenz“ mit verschiedenen Genen vor, um den Prozess zu veranschaulichen.
Worauf zu achten istErstellung einer Concept-Map, welche die Begriffe Zelldifferenzierung, Stammzelltypen, Genexpression und medizinische Anwendung miteinander in Beziehung setzt.
AnalysierenBewertenErschaffenSozialbewusstseinEntscheidungsfähigkeitBeziehungsfähigkeit
Komplette Unterrichtsstunde erstellen→· · ·
Aktivität 03
Expertenpuzzle zu Stammzelltypen
Jede Gruppe wird Experte für einen Stammzelltyp (embryonal, adult, iPS). Anschließend werden neue Gruppen gemischt, sodass in jeder neuen Gruppe ein Experte für jeden Typ sitzt und die anderen unterrichtet.
Bewerte die ethischen Aspekte und die medizinischen Anwendungsmöglichkeiten der Stammzellforschung.
ModerationstippStellen Sie klare Leitfragen für die Expertenphase zur Verfügung, um die Recherche zu strukturieren.
Worauf zu achten istDie Schülerinnen und Schüler bewerten anhand einer Checkliste mit den Lernzielen ihren eigenen Kenntnisstand und identifizieren Bereiche, in denen sie noch Unsicherheiten haben.
AnalysierenBewertenErschaffenSozialbewusstseinEntscheidungsfähigkeitBeziehungsfähigkeit
Komplette Unterrichtsstunde erstellen→Einige Hinweise zum Unterrichten dieser Einheit
Beginnen Sie mit dem grundlegenden Konzept, dass alle Zellen die gleiche DNA haben, um das Prinzip der differentiellen Genexpression zu etablieren. Führen Sie dann die verschiedenen Stammzelltypen ein und nutzen Sie deren Potenzial als Aufhänger für die medizinischen Anwendungen. Die ethische Debatte sollte am Ende stehen, wenn eine solide Wissensbasis geschaffen wurde, um eine informierte Diskussion zu ermöglichen.
Am Ende dieser Lerneinheit können Ihre Schülerinnen und Schüler erklären, wie Zellen sich spezialisieren, verschiedene Stammzelltypen vergleichen und die medizinischen sowie ethischen Dimensionen der Stammzellforschung fundiert diskutieren.
Vorsicht vor diesen Fehlvorstellungen
Differenzierte Zellen haben Teile ihrer DNA verloren, die sie nicht mehr benötigen.
Alle somatischen Zellen eines Organismus enthalten in der Regel das vollständige, identische Genom. Die Differenzierung beruht auf differentieller Genexpression, das heißt, es werden nur die für den Zelltyp relevanten Gene abgelesen (exprimiert), während die anderen stillgelegt sind.
Adulte Stammzellen können alles, was embryonale Stammzellen auch können.
Adulte Stammzellen sind in der Regel multipotent, das heißt, sie können sich nur zu bestimmten Zelltypen eines Gewebes entwickeln (z.B. Blutzellen aus hämatopoetischen Stammzellen). Embryonale Stammzellen sind pluripotent und können sich zu allen Zelltypen des Körpers entwickeln.
Zelldifferenzierung ist ein vollständig unumkehrbarer Prozess.
Während die Differenzierung in der Natur meist eine Einbahnstraße ist, hat die Entdeckung der induzierten pluripotenten Stammzellen (iPS-Zellen) gezeigt, dass dieser Prozess unter Laborbedingungen künstlich umgekehrt werden kann, indem man spezialisierte Zellen reprogrammiert.
In dieser Übersicht verwendete Methoden