Warum gibt es keinen Zusammenhang zwischen der Anzahl an Protein kodierenden Genen und der Komplexität eines Organismus? Diese Frage gab der Wissenschaft über lange Zeit ein Rätsel auf. Die Entdeckung von Nur-RNA-Genen, die keine Proteine kodieren, stellte daher eine Forschungsrevolution dar. Sie spielen nicht nur eine wichtige Rolle bei der Genregulation, sondern ihre Menge korreliert auch mit der Organisationshöhe von Organismen. Vollziehen Sie mit Ihren Schülern solche und weitere Forschungserkenntnisse zur Genregulation nach.

• Niveau: Sekundarstufe II
• Dauer: 6 Unterrichtsstunden
• Ziele: Die Schülerinnen und Schüler …
  • beschäftigen sich mit der Genregulation bei Prokaryoten (Lactose-OperonModell);
  • lernen anhand der Wirkung von Transkriptionsfaktoren und regulatorischen RNA-Molekülen etwas über die Genregulation bei Eukaryoten;
  • erfahren, dass durch Mutationen in Regulationsgenen Krebs entstehen kann;
  • lernen, Prinzipien der Genregulation selbstständig zu formulieren und zu erklären;
  • üben die Sozialformen Einzelarbeit sowie Partnerarbeit.

Zum Verständnis des Themas „Genregulation“ benötigen die Schülerinnen und Schüler ausreichende Kenntnisse aus dem Bereich der Molekulargenetik (Transkription, Translation, Aufbau eines Gens, Mutationen usw.). Idealerweise wird diese Unterrichtseinheit daher am Ende der Genetik durchgenommen.

Die Mechanismen der Genregulation sind äußerst vielfältig. Es würde daher zu weit führen, alle Möglichkeiten detailliert vorzustellen. Stattdessen arbeitet diese Unterrichtseinheit grundlegende Prinzipien heraus und verdeutlicht sie anhand einiger anschaulicher Beispiele (lac-Operon, Wirkung von Transkriptionsfaktoren, Krebsentstehung).

Möglichst abwechslungsreiche Unterrichtsmethoden (Arbeitsblätter, Folie, Internet, Partnerarbeit) bewirken eine aktive Teilnahme der Lernenden am Unterricht. Sie werden dazu angehalten, sich intensiv mit Texten und Grafiken auseinander zu setzen und gegebenenfalls auftauchende Fragen zuerst einmal mit dem Partner bzw. der Partnerin zu diskutieren.

Für das bessere Verständnis des Themas ist es sinnvoll, den Schülerinnen und Schülern Animationen im Internet oder Filme zu zeigen. Entsprechende Hinweise finden sich in den Erläuterungen und in der Mediothek. Gerade „Internetausflüge“ sind eine gute Möglichkeit, das Thema „Genregulation“ in die Erlebniswelt der Schülerinnen und Schüler einzugliedern.