Mysterys Biologieunterricht

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Martina Rüter: Mysterys Biologieunterricht 5–10 © Auer Verlag

Inhaltsverzeichnis

Vorwort . . . 4

1. Mysterys für die Jahrgangsstufen 5–7 1.1 Der Erfolg muss warten – eine Saison auf der Reservebank . . . 10

1.2 Invasive Arten (Neobiota): Gefahr durch die Herkulesstaude . . . 19

1.3 Artenschutz – Auswirkungen des Insektensterbens . . . 28

1.4 Von der Natur lernen – Der Lotuseffekt^® . . . 38

2. Mysterys für die Jahrgangsstufen 8–10 2.1 Herdenimmunität – Schutzimpfung gegen Masern . . . 47

2.2 Adaptive Radiation am Beispiel der Darwinfinken . . . 56

2.3 Genommutation Trisomie 21 (Downsyndrom) . . . 64

2.4 Alkoholmissbrauch – Fetales Alkoholsyndrom . . . 73

2.5 Antibiotikaresistenzen – Risiko Massentierhaltung . . . 83

3. Möglichkeiten der Diagnose und Förderung . . . 91

4. Möglichkeiten der Leistungsmessung . . . 94

Bildquellenverzeichnis . . . 96

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Rüter: Mysterys Biologieunterricht 5–10 erlag

Vorwort

Jugendliche lieben Mysteriöses und Rätselhaftes. Sie wollen eine Erklärung finden und den Dingen auf den Grund gehen. Auch im Fach Biologie sind Rätselfragen oder Krimis ein at- traktives Medium, um in ein Thema einzusteigen. Viele Themen auf dem Lehrplan eignen sich bestens, um sie mit einer Rätselfrage als Aufhänger zu behandeln. Anstatt die Schüler*innen mit bereits vorstrukturierten Materialien zu konfrontieren, werden sie bei den Mysterys in diesem Werk mit einer Rätselfrage aktiviert. Diese Frage bildet den roten Faden. Worum es geht, erfahren sie erst, wenn sie bereits in der selbstständigen Erarbeitungsphase sind.

Die Methode „Mystery“

Die Mystery-Methode, die von David Leat in Großbritannien entwickelt und bisher hauptsäch- lich im Erdkundeunterricht eingesetzt wurde, ermöglicht im Sinne des problemorientierten Un- terrichts, Vermutungen zu Problemsituationen aufzustellen und mithilfe von ungeordneten In- formationskärtchen Lösungsansätze zu entwickeln, die in einem Strukturdiagramm aufgezeigt werden können.

Bezogen auf die grundlegenden Lernkompetenzen, die in den Lehrplänen verankert sind und durch den Fachunterricht gefördert werden, unterstützt die Mystery-Methode den Kompetenz- erwerb der Schüler*innen. Ausgehend von einer rätselhaften Leitfrage, vermittelt das Myste- ry Fachkenntnisse, die geordnet, strukturiert und miteinander in Beziehung gesetzt werden müssen, indem sich die Schüler*innen während der Erarbeitungsphase selbstständig mit den naturwissenschaftlichen Inhalten auseinandersetzen, an ihr Vorwissen anknüpfen und die geordneten Informationen in ein Wissenskonstrukt einbinden. Neben dem Erwerb von inhaltlichen Kenntnissen werden die Schüler*innen zur kommunikativen und kooperativen Auseinandersetzung mit Mitschüler*innen befähigt, bei der stetig Kompromisse geschlossen werden müssen, um ein gemeinsames und für alle Beteiligten zufriedenstellendes Ergebnis zu erreichen. Neben der Sozialkompetenz wird somit die Selbstkompetenz eines*einer jeden Schülers*Schülerin gefördert, denn sie organisieren sich unter Berücksichtigung von vorstrukturierten Arbeitsaufträgen sowie vorgegebenen Regeln selbstständig und eigenverantwort- lich. Das Methodenrepertoire der Schüler*innen wird durch die inhaltliche Auseinanderset- zung mit dem Lerngegenstand erweitert und ermöglicht es ihnen, den eigenen Lernprozess kreativ und zielorientiert zu gestalten.

Im Sinne des problemorientierten Unterrichts werden die Schüler*innen zunächst mit einer Ein- stiegsgeschichte konfrontiert, die sich auf ein alltägliches Ereignis bezieht und bereits die Neugier der Schüler*innen weckt, sodass sie stets bestrebt sind, die Gründe für die darin beschriebene Situation zu klären und die Leitfrage zu lösen. Die Thematik wird anhand einzelner Informations kärtchen, die ungeordnet an die Schüler*innen ausgegeben werden, erschlossen.

Auf den Kärtchen befinden sich ausgewählte Inhalte, die in Zusammenhang stehen. Werden diese sinnvoll miteinander kombiniert, ermöglichen sie den Schüler*innen, individuelle Lö- sungsansätze zu entwickeln und gegebenenfalls unterschiedliche Deutungsmöglichkeiten aufzugreifen. Um die Leitfrage entsprechend zu lösen, lernen die Schüler*innen, wichtige Informationen, die zur Lösung beitragen, von nebensächlichen Informationen zu unterschei- den. Das von den Schüler*innen zu entwickelnde Strukturdiagramm bietet einen Überblick über die Thematik und trägt dazu bei, eigene Positionen sachlich zu vertreten und andere Standpunkte zu berücksichtigen, die gegebenenfalls hinterfragt werden können.¹

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Vorwort

My Mystery-Selbstreflexionsbogen

Name

Mystery-Thema

Gruppenarbeit Ich beteiligte mich aktiv an der Gruppenarbeit, indem ich

Vorschläge einbrachte und Aufgaben übernahm.

+ –

Meine Vorschläge und Ideen waren richtig und sinnvoll.

+ –

Ich ließ mich nie von der Arbeit ablenken.

+ –

Ich forderte andere Gruppenmitglieder auf, mitzumachen und

sich anzustrengen.

+ –

Ich war respekt- und rücksichtsvoll gegenüber den anderen.

+ –

Ich hörte den anderen zu.

+ –

Bei Streitigkeiten setzte ich mich durch.

+ –

Bei Streitigkeiten anderer schlug ich eine Kompromisslösung vor.

+ –

Plakat Die Leitfrage wird richtig und ausführlich beantwortet.

+ –

Die Kärtchen sind auf dem Plakat sinnvoll angeordnet.

+ –

Das Plakat ist übersichtlich.

+ –

Meine Gruppe hatte gute Ideen bei der Gestaltung des Plakats.

+ –

Das Plakat ist sauber und ordentlich.

+ –

Das Plakat ist fehlerfrei.

+ –

Präsentation

Ich sprach laut und deutlich.

+ –

Ich sprach in ganzen, grammatikalisch richtigen Sätzen.

+ –

Ich sah die Zuhörer an.

+ –

Ich stand ruhig vor den Zuhörern.

+ –

Die Klasse hörte mir interessiert zu.

+ –

Allgemeines

Die Arbeitszeit war ausreichend.

+ –

Ich möchte gerne wieder ein Mystery bearbeiten.

+ –

Durch das Mystery habe ich viel Neues erfahren. Notiere in Stichpunkten auf der Rückseite.

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Hinweise Der Erfolg muss warten – eine Saison auf der Reservebank

Sachanalyse

Der Kreuzbandriss ist eine der häufigsten Sportverletzungen, da bei vielen Sportarten die Knie stark belastet werden. 40 % aller Knieverletzungen sind Bandverletzungen. Zu über 60 % sind die Kreuzbänder betroffen. Meist reißt das vordere Kreuzband, wenn das Knie überstreckt oder bei feststehendem Unterschenkel verdreht wird. Das hintere Kreuzband ist deutlich kräftiger als das vordere Kreuzband. Nur sieben bis zehn Prozent aller Kreuzbandris- se betreffen das hintere Kreuzband. Kreuzbandrisse treten bei Frauen bis zu 9,5-fach häufiger auf als bei Männern. Sportarten, die eine besondere Belastung für die Knie darstellen, sind u. a. Fußball, Handball, Volleyball, Basketball und Skifahren.

Ein Kreuzbandriss lässt sich entweder durch eine Operation oder konservativ behandeln. Bei der konservativen Therapie werden individuell auf den Patienten abgestimmte Medikamente (Schmerzmittel) und physikalische Methoden eingesetzt.

Das Kniegelenk ist das größte Gelenk im menschlichen Körper und verbindet Oberschen- kelknochen, Kniescheibe und Schienbein miteinander. Das Kniegelenk besteht aus dem Kniescheiben- und dem Kniekehlgelenk. Das Kniescheibengelenk befindet sich zwischen dem Oberschenkelknochen und der Kniescheibe; das Kniekehlgelenk verbindet den Ober- schenkelknochen mit dem Schienbein. Zusammen sind sie für die Beugung und Streckung des Knies zuständig. Vorne über der Verbindungsstelle der beiden Knochen befindet sich die knöcherne Kniescheibe. Zwischen dem Oberschenkelknochen und dem Schienbein sitzen zwei Zwischengelenkscheiben, die sogenannten Menisken. Sie sorgen dafür, dass die beiden Knochen nicht aufeinander reiben und übernehmen die Aufgabe eines Stoßdämpfers. Der halbmondförmige Innenmeniskus befindet sich auf der Innenseite des Beins. Er ist mit der Gelenkkapsel verwachsen und deshalb kaum beweglich. Der halbrunde Außenmeniskus verläuft an der Außenseite des Beins, auf der sich auch das Wadenbein befindet. Vier Bänder stabilisieren das Kniegelenk: zwei Seitenbänder und die beiden Kreuzbänder innerhalb des Knies. Die Bänder verbinden die einzelnen Teile des Kniegelenks – wie starke Gummibänder – miteinander. Während die Seitenbänder eine seitliche Verschiebung (nach links und rechts) verhindern, dienen die Kreuzbänder dazu, dass keine Verschiebung nach vorne oder hinten geschieht.

Das Schubladenphänomen tritt auf, wenn eines der beiden Kreuzbänder gerissen ist.

Beim Riss des vorderen Kreuzbandes lässt sich das Schienbein gegen den Oberschenkel nach vorne herausschieben (vorderes Schubladenphänomen). Es ist ein Diagnoseverfahren.

Gelenke verbinden die Knochen des Skeletts beweglich miteinander. Sie bestehen aus Ge- lenkkopf, Gelenkpfanne und Gelenkkapsel. Häufige Gelenkformen sind: Kugelgelenk (z. B.

Schulter-, Hüftgelenk), Sattelgelenk (z. B. Daumengelenk) und Scharniergelenk (z. B. Knie-, Ellenbogengelenk). Scharniergelenke wie das Knie können nur in einer Ebene (vor und zu- rück) bewegt werden.

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Arbeitsblatt

Einstiegsgeschichte

Luca ist zwölf Jahre und begeisterter Fußballspieler. Er ist Stürmer und hat schon etliche Tore geschossen. Luca ist Bayern-Fan. Sein Lieblingsspieler und großes Vorbild ist Thomas Müller. Lucas Traum ist es, auch einmal Profi-Fußballer zu werden und irgendwann in der deutschen Nationalmannschaft um den Welt- meistertitel zu spielen.

Doch diese Saison muss Luca aussetzen und die Reservebank drücken. Er ist darüber ziemlich traurig, aber trotzdem feuert er seine Mannschaft bei jedem Spiel an.

Warum muss Luca diese Saison auf der Reservebank sitzen?

Lösung:

My Mystery

Findet die Antwort auf die Leitfrage mithilfe der Kärtchen heraus.

Klebt die Kärtchen in sinnvoller Anordnung auf das Plakat, sodass ihr damit die Antwort begründen könnt.

Arbeitsschritte:

1. Lest die Kärtchen genau.

2. Ihr habt nun viele Hinweise, die ihr zusammenfügen müsst, um die Leitfrage zu beantworten. Diskutiert.

3. Notiert die Leitfrage auf dem Plakat.

4. Ordnet die Kärtchen so auf dem Plakat an, dass mehrere Cluster (Gruppen von Kärtchen) entstehen. Verwendet zusätzliche Gestaltungsmittel zur Strukturierung der Kärtchen. Dies können Pfeile, Kreise, Klammern oder Beschriftungen sein.

5. Notiert auch die Antwort auf die Leitfrage in ein bis zwei Sätzen und eure Namen auf dem Plakat.

Es gibt nicht die eine richtige Lösung – jede Lösung ist richtig, wenn sie die Leitfrage umfassend und nachvollziehbar beantwortet.

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Erweiterungs- und Vertiefungskärtchen

Erweiterung

Sportarten, die eine besondere

Belastung für das Knie darstellen sind:

Fußball, Handball, Volleyball, Basketball, Skifahren etc.

Bewegungen, die das Knie stark belasten sind:

Laufen und plötzliches Stoppen, Springen, Verdrehen von Ober- und Unterschenkel

Der Kreuzbandriss ist nach Zerrungen und Muskelfaserrissen eine der

häufigsten Verletzungen.

Etwa 40 % aller Knieverletzungen sind Bandverletzungen.

Fast 50 % der Bandverletzungen betreffen das vordere Kreuzband; das hintere Kreuzband ist deutlich kräftiger.

Eine US-Studie hat gezeigt, dass das Verletzungsrisiko durch ein 20- bis 30-minütiges Aufwärmprogramm um mehr als 80 % verringert wird.

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Hinweise Artenschutz – Auswirkungen des Insektensterbens

Sachanalyse

Mit Ausnahme der Ozeane sind Insekten Bestandteil aller Ökosysteme. Sie sind Nahrungs- grundlage für eine Vielzahl anderer Tiere (z. B. Vögel, Amphibien, Reptilien, Säugetiere und andere Insekten) und unentbehrlich für die Bestäubung von Samenpflanzen (Obst-, Gemü- se- und Futterpflanzen), welche einen Großteil der menschlichen und tierischen Ernährung darstellen.

Eine bedeutende wissenschaftliche Studie aus Deutschland⁵ (2017) hat gezeigt, dass die Biomasse an Fluginsekten in Deutschland innerhalb der letzten 27 Jahre um 75 Prozent geschrumpft ist. Die Ursachen hierfür sind vielfältig. Am gravierendsten ist sicherlich die Zerstörung natürlicher Lebensräume durch den Menschen. So werden immer mehr brach- liegende Flächen wie Streuobstwiesen zu Bauland oder landwirtschaftlichen Nutzflächen.

Mit der industriellen Landwirtschaft sind häufig intensive Landwirtschaft, Monokulturen und der Einsatz von Pestiziden verbunden. Auch der Klimawandel trägt zu einer Veränderung der Lebensräume bei. Die zunehmende Lichtverschmutzung durch künstliches Licht ist ebenfalls ein Faktor, der insbesondere fliegende Insekten betrifft. Diese und weitere Faktoren führen in der Summe zu Landschaftsveränderungen mit einer Reduzierung der Pflanzen- vielfalt und damit zu einem Rückgang des Nahrungsangebots für spezialisierte Insekten und zu fehlenden Nistplätzen.

Der Begriff des Bienensterbens wird häufig synonym zum Insektensterben verwendet. Bei Bienen muss zwischen Honigbienen und Wildbienen unterschieden werden. Honigbienen sind Nutztiere und ihr größter Feind ist die Varroamilbe. Die Lebensweise von Honigbienen und Wildbienen unterscheidet sich stark. So lebt die Honigbiene in Staaten, während die Wildbiene solitär, also als Einzelgänger, lebt. Die Honigbiene sammelt von Frühling bis Herbst Nektar, um daraus Honig als Futtervorrat für die kalte Winterzeit zu produzieren. Wildbienen hingegen leben nur einige Wochen und sammeln überwiegend Blütenpollen, die sie an ihre Larven verfüttern. Während die Honigbiene viele verschiedene Blüten anfliegt (polylektisches Sammelverhalten), sind die meisten Wildbienen auf einige wenige Pflanzen spezialisiert (oli- golektisches Sammelverhalten). Einige Wildbienen nutzen nur eine einzige Pflanzenart als Nahrungsquelle (monolektisches Sammelverhalten). Die unterschiedlichen Wildbienenarten schlüpfen synchron zur Blütezeit bestimmter Pflanzen. Die Fortpflanzungsrate der Wildbie- nen ist gering (20–40 Nachkommen pro Weibchen). Ihre Nester bauen sie in Bodenlöchern, morschem Holz oder Pflanzenstängeln. Dort legt das Weibchen Eier und Pollen ab. Die Ent- wicklung der meisten Wildbienenarten, vom Schlüpfen aus den Eiern über das Larven- und Puppenstadium bis zum erwachsenen Insekt, dauert ein Jahr (einjähriger Lebenszyklus).

5 https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0185809

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Arbeitsblatt

Einstiegsgeschichte

Julia ist 14 Jahre alt und interessiert sich für den Natur- schutz. Vor einiger Zeit hat sie in den Nachrichten von einem „dramatischen Insektensterben“ gehört. Julia hat dazu im Internet recherchiert und herausgefunden, dass mit „Insektensterben“ ein Rückgang der Artenvielfalt unter Insekten oder der Rückgang der Anzahl der Insekten in einem Gebiet bezeichnet wird. Laut einer Studie hat sich die Menge an Fluginsekten in Deutschland, darunter auch Bienen, innerhalb der letzten 27 Jahre um 75 Prozent verringert.

Julia hat sich entschieden, etwas gegen das Insektensterben zu tun. Sie hat von ihrem Ta- schengeld einige Blumenkästen für den Balkon gekauft. Nun blühen von Frühling bis Herbst Blumen in allen Farben auf ihrem Balkon. Außerdem hat Julia ein Insektenhotel gebaut.

Warum ist das menschliche Leben auf der Erde gefährdet, wenn Insekten wie Bienen verschwinden?

Lösung:

Insektenforscher in Aktion

Arbeitsschritte:

4. Ordnet die Kärtchen so auf dem Plakat an, dass mehrere Cluster (Gruppen von Kärtchen) entstehen. Nutzt die unterstrichenen Begriffe als Überschriften.

Verwendet zusätzliche Gestaltungsmittel zur Strukturierung der Kärtchen. Dies können Pfeile, Kreise, Klammern oder Beschriftungen sein.

5. Notiert die Antwort auf die Leitfrage in ein bis zwei Sätzen und eure Namen auf dem Plakat.

Es gibt nicht die eine richtige Lösung – jede Lösung ist richtig, wenn sie die Leitfrage

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Basiskärtchen

Honigbienen sind staatenbildende Insekten. Sie leben als Staat (oder Volk) in einer Gemeinschaft von Artgenossen.

Das Sammelgebiet von Honigbienen umfasst ca. 50 km².

Honigbienen sammeln von Frühling bis Herbst Nektar für die Honigproduktion als Futtervorrat für den Winter.

Honigbienen besuchen 2–3 Millionen Blüten pro Tag.

Honigbienen sammeln Nektar, Blütenstaub (Pollen) und Honigtau bei einer Vielzahl von Blütenarten (polylektisches Sammelverhalten).

Hauptursache für das Sterben der Honigbienen ist die Varroamilbe.

Solange es Imker gibt, stirbt die

Honigbiene wahrscheinlich nicht aus.

Wildbienen = Alle wild lebenden Bienenarten, die nicht vom Menschen gehalten werden.

Wildbienen sind Einzelgänger. Sie leben solitär, d. h. sie bauen ihre Nester und versorgen ihre Brut ohne Artgenossen.

Wildbienen leben 4 bis 6 Wochen.

Die Fortpflanzungsrate der Wildbienen ist gering

(20–40 Nachkommen pro Weibchen).

Wildbienen sammeln Blütenpollen als Futter für die Larven in einem Radius von 70 bis 500 Metern.

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Herdenimmunität – Schutzimpfung gegen Masern Hinweise

Sachanalyse

Gegen viele Infektionskrankheiten, wie z. B. Masern, Keuchhusten, Polio (Kinderlähmung) und andere bakterielle Infektionen existieren seit Jahrzehnten wirksame Impfstoffe. Eigentlich soll- ten diese Krankheiten (insbesondere in den Industrieländern) längst ausgerottet sein – doch immer wieder kommt es zu regional heftigen Ausbrüchen. Ein Beispiel war die Masernepi- demie im Jahr 2015 in Berlin. Häufig sind dann auch Erwachsene betroffen, die einen unzu- reichenden Impfschutz haben. Bei ihnen ist der Verlauf der Krankheit oft besonders schwer.

Aus Angst vor möglichen Impfschäden lassen viele Eltern ihre Kinder nicht impfen und ver- trauen auf die Herdenimmunität. Doch der Schutz aller wird durch Unterschreitung eines Schwellenwertes gefährdet. Der Schwellenwert für die Herdenimmunität liegt für verschiedene Infektionskrankheiten zwischen 80 und 95 Prozent. D. h. nur wenn ein Großteil der Be- völkerung über einen Impfschutz verfügt, sind auch nicht geimpfte Menschen geschützt.

Wenn jedoch sehr viele Menschen nicht gegen eine bestimmte gefährliche Infektionskrankheit geimpft sind, haben insbesondere solche Menschen, die nicht geimpft werden können (z. B.

Säuglinge, Menschen mit einer Immunschwäche), ein erhöhtes Risiko zu erkranken. Die Ent- scheidung, sich impfen zu lassen, ist also nicht nur eine rein persönliche Entscheidung, sie wirkt sich auch auf die Menschen um uns herum aus. Deshalb hat die Bundesregierung im November 2019 das Masernschutzgesetz verabschiedet, welches am 01.03.2020 in Kraft treten soll (Stand 12/2019). Die Impfpflicht besteht dann in Kitas, Schulen und Krankenhäusern.

Bei der Dreifachimpfung gegen Masern, Mumps und Röteln besteht in der Regel kein beson- deres Impfrisiko. Doch die aus dem Jahr 1998 stammenden Fehlinformationen, wonach es einen Zusammenhang mit Autismus geben könnte, kursieren noch immer im Internet, weshalb viele Eltern dieser Impfung ablehnend gegenüberstehen. Teilweise erfolgt die zweite Masern- impfung auch zu spät, also nicht wie empfohlen vor dem zweiten Geburtstag. Die Ständige Impfkommission des Robert Koch-Instituts empfiehlt die Masernimpfung allen nach 1970 geborenen Erwachsenen, die in der Kindheit nicht oder nur einmal geimpft wurden.

Schutzimpfung – aktive Immunisierung

Die aktive Immunisierung beruht auf der Bildung von Gedächtniszellen mit spezifischen Anti- körpern – genau wie bei der natürlich ablaufenden spezifischen Immunabwehr. Dazu werden kleine Mengen eines abgeschwächten, abgetöteten oder zerteilten Erregers in die Blutbahn eingebracht. Dies bewirkt eine Erstinfektion, bei der die B-Lymphozyten (kurz: B-Zellen) spe- zifische Antikörper produzieren. Gleichzeitig bilden sich Gedächtniszellen. Die Gedächtnis- zellen bleiben erhalten – manchmal ein Leben lang, manchmal nur eine bestimmte Zeit. In letzterem Fall ist eine Auffrischungsimpfung notwendig, um den Infektionsschutz zu erhalten.

Kommt es zu einer Zweitinfektion mit demselben Erreger (der wirklichen Krankheit), wird die Produktion von Antikörpern durch die Gedächtniszellen in sehr viel kürzerer Zeit als bei der Erstinfektion ausgelöst. Da der Körper die Antikörper gegen eine bestimmte Krankheit durch eine Impfung selbst gebildet hat, spricht man von einer aktiven Immunisierung oder auch Schutzimpfung.

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Arbeitsblatt

Einstiegsgeschichte

Julias Mutter ist verzweifelt und am Ende ihrer Kräfte. Denn ihre Tochter Julia hat seit Tagen hohes Fieber und seit gestern ist ihr Körper mit roten Flecken übersät. Letzte Nacht mussten sie den Notarzt rufen – aber nicht für Julia, sondern für Sebastian. Er liegt nun schwer krank im Krankenhaus.

Warum hat Julia rote Flecken am Körper und Sebastian liegt im Krankenhaus?

Lösung:

Helft dem behandelnden Ärzteteam, Julias und Sebastians Krankengeschichte zu rekonstruieren. Was ist passiert?

Arbeitsschritte:

2. Sortiert die Kärtchen nach ihren Informationen. Dafür müsst ihr wie ein Detektiv die wichtigen Informationen auf den Kärtchen herausfinden.

Folgende Fragen können euch helfen:

• Welche Kärtchen verraten etwas über Julia?

• Welche Kärtchen verraten etwas über Sebastian?

• Welche Kärtchen enthalten Informationen über die Krankheit der beiden?

3. Ihr habt nun viele Hinweise, die ihr in detektivischer Arbeit zusammenfügen müsst, um die Leitfrage zu beantworten. Diskutiert.

5. Klebt die Kärtchen so auf das Plakat, dass die Antwort auf die Frage nachvollziehbar wird. Ihr dürft dabei Figuren, Formen (Pfeile, Kreise, Klammern, …) oder Beschriftungen hinzufügen.

6. Notiert auch die Antwort auf die Leitfrage in maximal zwei Sätzen und eure Na- men auf dem Plakat.

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Vertiefung

Im Jahr 2018 gab es mehr als 500 gemeldete Masern-Fälle in Deutschland.

Quelle: Robert Koch-Institut

10–20 Prozent der an Masern erkrankten Menschen sterben.

Bestimmte Gruppen von Menschen (z. B. Säuglinge, Menschen mit einer Immunschwäche) können nicht geimpft werden.

Aktive Immunisierung = Nachahmung einer Infektion: Der Körper produziert Antikörper gegen den Erreger.

→ Langfristiger Schutz, ggf. Nachimpfung

notwendig

Passive Immunisierung = Es werden Antikörper gespritzt.

→ Es besteht sofortiger, dafür nur kurzfristiger Schutz (ca. 3 Monate).

Bei der Impfung gegen Masern handelt es sich um einen Lebendimpfstoff aus abgeschwächten Masernviren.

Das Immunsystem produziert

masernspezifische Antikörper.

Bei einer neuen, echten Infektion erinnert sich das Immunsystem an den Erreger (Gedächtniszellen) und bekämpft ihn wirkungsvoll.

In Julias Kindergarten sind einige Eltern Impfgegner. Sie haben aus Angst vor Impfkomplikationen ihre Kinder nicht gegen Masern impfen

lassen.

Erst seit 2020 gibt es eine Impfpflicht

für Kitas und Schulen. Impfen

Herdenimmunität: Sind in einer

Gesellschaft viele Menschen gegen eine gefährliche Infektionskrankheit geimpft, so ist die Gefahr, sich als ungeimpfter Mensch mit dieser Krankheit zu infizieren, gering.

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Hinweise Genommutation Trisomie 21 (Downsyndrom)

Sachanalyse

Die Humangenetik ist ein Teilgebiet der Genetik und beschäftigt sich mit dem Erbgut des Menschen. Die geschlechtliche Fortpflanzung ist die Entstehung von Nachkommen aus einer befruchteten Eizelle (Zygote), die durch Verschmelzung der Zellkerne einer weiblichen Geschlechtszelle (Eizelle) und einer männlichen Geschlechtszelle (Samenzelle, Spermium) entsteht.

Der Zellkern einer jeden menschlichen Zelle enthält das Erbgut (Genom). Die Erbinformati- onen sind in Form von Genen auf den Chromosomen gespeichert. Ein Chromosom besteht aus zwei Chromatiden, die durch ein Centromer verbunden sind. Jedes Chromatid besteht aus einem DNA-Doppelstrang.

Jede Körperzelle enthält 46 Chromosomen in 23 Paaren. Ein solches Paar besteht aus zwei Chromosomensätzen, eines von der Mutter und eines vom Vater. Keimzellen (Ei- und Samen- zellen) besitzen nur einen einfachen Chromosomensatz.

Weicht die Zahl der Chromosomen von der Norm ab, handelt es sich um eine Genommuta- tion. Sie entsteht spontan während der Meiose (Reifeteilung oder Reduktionsteilung), wenn beispielsweise der Spindelapparat nicht vollständig ausgebildet und ein Chromosom nicht getrennt wird. Eine Tochterzelle enthält dann beide Chromosomen, die andere geht leer aus. Während der Befruchtung kommt das Chromosom vom anderen Elternteil hinzu; die Zygote enthält dann ein überzähliges (drittes) Chromosom. Bei einer Trisomie (tri = drei) liegt also ein Chromosom nicht zweifach, sondern dreifach vor. Die häufigste Form ist die (freie) Trisomie 21 (Downsyndrom). Hier ist das Chromosom 21 dreimal vorhanden. Menschen mit einem Downsyndrom besitzen in jeder Körperzelle 47 statt 46 Chromosomen. Dies führt zu typischen Wachstums- und Entwicklungsveränderungen. Das Spektrum der Beeinträchtigun- gen ist groß. So haben Menschen mit Downsyndrom häufig eine geistige Behinderung. Ihre Fähigkeiten wurden jedoch lange unterschätzt. Viele lernen lesen, schreiben und rechnen.

Durch gezielte Förderung und eine angepasste Erziehung sowie eine tolerante Gesellschaft führen die meisten heute ein weitgehend selbstständiges und selbstbestimmtes Leben.

Das Downsyndrom ist keine Erbkrankheit, sondern ein spontan auftretender Fehler bei der Zellteilung. Frauen werden mit einer bestimmten Anzahl an Eizellen geboren. Diese unter- liegen einem natürlichen Alterungsprozess. Mit zunehmendem Alter steigt das Risiko für Fehlgeburten, Fehlbildungen und fehlerhafte Chromosomenteilungen. Voraussichtlich ab Ende 2020 soll der umstrittene Bluttest auf Trisomien (unter bestimmten Bedingungen) zur Kassenleistung werden. 9 von 10 Frauen entscheiden sich für eine Abtreibung, wenn der Test positiv ausfällt.

Zwei Drittel aller Frauen mit Downsyndrom sind fruchtbar, d. h. sie können eigene Kinder be- kommen. Wenn eine Frau mit freier Trisomie 21 von einem Mann ohne Trisomie schwanger wird, liegt die Wahrscheinlichkeit bei 50 Prozent, dass das Kind mit Downsyndrom auf die Welt kommt.

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Arbeitsblatt

Einstiegsgeschichte

Sonja (24) und Lars (28) sind seit drei Jahren ein Paar. Sie lieben sich. Kennengelernt haben sie sich in einer betreuten Wohngemeinschaft. Lars hatte mit 19 Jahren einen schweren Autounfall und ist seitdem querschnittsgelähmt. Es hat einige Zeit

gedauert, bis er sich mit seinem neuen Leben im Rollstuhl arran- giert hat. In dieser schwierigen Zeit hat Sonja ihn stets unterstützt und motiviert. Lars verdankt Sonja viel, denn sie ist ein fröhlicher und herzensguter Mensch. Sie arbeitet als Küchenhilfe in einem Kindergarten. Sonja liebt Kinder. Gerne wäre sie Erzieherin geworden, doch dazu hat ihr Schulabschluss nicht gereicht. Sonja wünscht sich ein eigenes Kind, eine eigene Familie – doch das junge Paar hat sich bewusst gegen eine Schwangerschaft entschieden.

Sonja und Lars lieben sich – doch warum entscheiden sie sich trotz ihres Kinderwunsches gegen ein eigenes Baby?

Lösung:

My Mystery

Arbeitsschritte:

4. Ordnet die Kärtchen so auf dem Plakat an, dass ein Cluster (Gruppen von Kärt- chen) entsteht. Verwendet zusätzliche Gestaltungsmittel zur Strukturierung der Kärtchen. Dies können Pfeile, Kreise, Klammern oder Beschriftungen sein.

Es gibt nicht die eine richtige Lösung – jede Lösung ist richtig, wenn sie die Leitfrage

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Basiskärtchen

Menschen mit diesem Syndrom haben 47 statt 46 Chromosomen in jeder ihrer Körperzellen.

Bei diesem Syndrom ist im Erbgut das Chromosom 21 drei Mal vorhanden.

tri = drei

somie = Chromosom

Der britische Arzt John Langdon Down (1828–1896) hat das Syndrom 1866 erstmals offiziell beschrieben.

Ein Syndrom bezeichnet eine

Kombination von charakteristischen Merkmalen.

Zwei Drittel der Frauen mit diesem Syndrom sind fruchtbar.

Die Wahrscheinlichkeit für ein gesundes Kind liegt bei einer Frau mit diesem Syndrom und einem gesunden Mann bei 50 %.

Genommutationen entstehen spontan (zufällig) während der Meiose.

Dieses Syndrom tritt zufällig auf; es ist keine Erbkrankheit.

Je älter eine Frau ist, desto höher ist das Risiko für Fehlentwicklungen bei ihrem ungeborenen Kind.

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Antibiotikaresistenzen – Risiko Massentierhaltung Hinweise

Sachanalyse

Bei einer Antibiotikaresistenz helfen die eingesetzten Antibiotika nicht mehr, da die Bakterien gegen den sie normalerweise vernichtenden Stoff immun geworden sind. Die Entwicklung von Resistenzen ist ein natürlicher Prozess und ein Teil der Evolution. Durch zufällige Muta- tionen im Erbgut sind einige Bakterien vor den Antibiotika geschützt. Eine Resistenz ist eine natürliche Anpassung der Bakterien an die Umweltbedingungen. Die resistenten Bakterien geben diese Fähigkeit an die nächste Bakteriengeneration weiter. Bakterien vermehren sich relativ schnell, sodass die Wahrscheinlichkeit von Mutationen recht hoch ist.

Zum einen entstehen Antibiotikaresistenzen durch den falschen und unbedarften Einsatz von Antibiotika in der Humanmedizin. So werden Antibiotika häufig zur Behandlung der falschen Infektion (oder bei Virusinfektionen), in der falschen Dosierung und über eine falsche Zeitspanne eingesetzt.

Zum anderen werden Antibiotika auch in der Massentierhaltung eingesetzt: Hühner, Schwei- ne und Rinder erhalten ebenfalls Antibiotika, wenn sie krank sind. Antibiotika werden aber auch ins Futter gemischt, um die Ansteckung mit Krankheiten zu verhindern (Prophylaxe) und um die Leistung (z. B. Milchbildung, Wachstum) zu steigern. So entwickeln diese Tiere ebenfalls Resistenzen.

Wird das Fleisch nicht gekocht, können sich die Resistenzen durch den Verzehr des Fleisches auf Menschen übertragen. Des Weiteren werden Tierexkremente zum Düngen eingesetzt. So gelangen resistente Bakterien auch in den Nahrungskreislauf.

Menschen, die einen resistenten Keim in sich tragen, können andere Menschen infizieren.

Diese Gefahr ist in Krankenhäusern besonders hoch. Hier zirkulieren Bakterien wie Acine- tobacter, Escherichia coli und Klebsiella pneumoniae. Sie verursachen u. a. Lungenentzün- dungen, Blutvergiftungen und Wundinfektionen.

Die Erreger können auch gegen mehrere Antibiotika Resistenzen entwickeln. In einem solchen Fall spricht man von multiresistenten Keimen. Multi-resistenter Staphylococcus aureus (kurz: MRSA) ist der bekannteste. Multiresistente Keime haben weitreichende Folgen für das Gesundheitssystem. Laut Robert Koch-Institut erkranken in Deutschland jährlich fast 55 000 Menschen an Infektionen durch antibiotikaresistente Bakterien, ca. 2 400 Menschen sterben daran.¹⁵

Antibiotikaresistenzen sind ein globales Problem. Denn der steigende Fleischkonsum führt – insbesondere in Schwellenländern – zu verstärkter Massentierhaltung. Wenn sich die Antibiotikaresistenzen weiter ausbreiten, droht eine Rückkehr zu Verhältnissen, wie sie vor der Entdeckung der Antibiotika herrschten. Dann könnten Kinder und Erwachsene wieder an Lungenentzündung, Durchfallerkrankungen und Tuberkulose sterben.

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Arbeitsblatt

Einstiegsgeschichte

Günstiges Fleisch von Hühnern, Schweinen und Rindern stammt aus der Massentierhaltung.

Das Rind 51936 lebt bei Bauer Hildebrand zusammen mit rund 200 anderen Mastrindern in einem Laufstall. Rind 51936 ist ein Jahr alt, putzmunter und war bislang noch nie krank.

Helmut wurde vor zwei Jahren wegen Verdachts auf einen Herzinfarkt ins Krankenhaus eingeliefert. Die Ärzte führten eine Bypassoperation durch. Bypass bedeutet übersetzt „Um- leitung“. Bei einer solchen Operation wird mit einer körpereigenen Ader eine Engstelle oder ein Verschluss eines Herzkranzgefäßes überbrückt. Das Blut wird somit an der Engstelle vorbeigeleitet und die Durchblutung ist wieder gewährleistet. Die Operation ist gut verlaufen.

Doch Helmut hat sich nach der Operation nicht gut erholt, denn nach ein paar Tagen schwoll sein rechter Oberschenkel stark an. Keine Medikamente halfen und so mussten die Ärzte Helmuts Bein amputieren (= operativ entfernen).

Welchen Einfluss hat die Massentierhaltung von Hühnern, Schweinen und Rindern auf Helmuts Krankheitsverlauf?

Lösung:

My Mystery

Arbeitsschritte:

4. Ordnet die Kärtchen so auf dem Plakat an, dass eine Beziehung zwischen der Massentierhaltung und Helmut ersichtlich wird. Verwendet Pfeile, um Folgen und Wechselwirkungen zu verdeutlichen. Nutzt zusätzliche Gestaltungsmittel zur Strukturierung. Dies können zusätzliche Pfeile, Kreise, Beschriftungen etc. sein.

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Vertiefung

Die Gefahr einer Infektion mit einem multiresistenten Keim ist in

Krankenhäusern besonders hoch.

Multiresistente Erreger sind gegen mehrere Antibiotika immun. Ein Beispiel ist MRSA.

MRSA = Multi-resistenter Staphylococcus aureus

MRSA-Bakterien kommen auf der Haut und den Schleimhäuten von vielen gesunden Menschen vor.

MRSA wird meistens durch direkten Haut-auf-Hautkontakt übertragen.

MRSA kann bei Menschen mit einem schwachen Immunsystem oder bei frisch operierten Menschen zu Entzündungen führen.

MRSA kann sich über den Blutkreislauf im Körper verbreiten und verschiedene Organe schädigen.

Eine Infektion mit MRSA-Erregern kann mit einem Abstrich nachgewiesen werden.

MRSA-Symptome:

– Entzündungen der Haut – Mittelohrentzündung

– Nasennebenhöhlenentzündung – Hirnhautentzündung

– Lungenentzündung

Die Ansteckung mit MRSA erfolgt über den Kontakt mit kontaminierten Gegenständen (z. B. Türklinken, Treppengeländer, Handtücher).

Bio-Quick

Eine der häufigsten Komplikationen bei Krankenhauspatienten mit einem geschwächten Im- munsystem ist eine bakterielle Lungenentzündung (Pneumonie). Ärzte sprechen in solchen Fällen von einer nosokomiale Pneumonie (hospital-acquired pneumonia, HAP). Auslöser sind u. a. Staphylokokken, Enterokokken und Pseudomonas aeruginosa.