Informationsverarbeitung: Sinnesphysiologie. Lästige Stechmücken können Grillabende und Urlaubsvergnügen beeinträchtigen. In tropischen und subtropischen Ländern sind sie bei Urlaubern als Überträger von Krankheiten gefürchtet.

Als chemische Schutz- und Abwehrmittel gegen die Plagegeister werden Repellents wie Autan® oder Nobite® auf die Haut aufgetragen oder als Imprägnierungsmittel für die Kleidung verwendet. Einer der Wirkstoffe darin ist DEET (N,N-diethyl-meta-toluamid).

In M 1 wird zunächst der Frage nachgegangen, wie Insekten, speziell Dipteren, Gerüche mit ihren Antennen wahrnehmen. Dabei liegt der Schwerpunkt auf zwei Transduktionsmechanismen, die je nach Duftkonzentration zur Erregung von sensorischen Neuronen führen. Dabei ist Aufgabe 1 zu den verschiedenen Sinneszelltypen als Reproduktion aus dem Unterricht gedacht. Sie kann aber auch entfallen.

In M 2 wird thematisiert, welche Duftstoffe der Säugetierwirte blutsaugende Moskitos anlocken und welche chemischen Substanzen die Sinneswahrnehmung der Dipteren stören. Die länger anhaltende Wirkungsweise der sehr flüchtigen „Störsubstanzen“ wurde durch Verhaltensexperimente im Windkanal und unter „Halbfreilandbedingungen“ getestet – diese Versuche werden in M 3 und 4 vorgestellt.

Gegen das seit 1946 zur Insektenabwehr eingesetzte DEET sind inzwischen einige Stämme von Drosophila und Moskitos, insbesondere in Brasilien, mehr oder weniger resistent. Bei Drosophila haben sich Genmutationen in Rezeptormolekülen der Sinneszellen als Ursache für die Insensitivität nachweisen lassen. M 5 stellt exemplarisch den physiologischen Zusammenhang her zwischen dem Polymorphismus im Gen für ein bestimmtes Rezeptormolekül, der elektrophysiologischen Codierung der Aktionspotenzialfrequenz und der Sensitivität bzw. Insensibilität gegenüber DEET.
Ein Stammbaum verschiedener Drosophila-Stämme weist auf die Evolution der DEET-Resistenz hin. Bei einem DEET-resistenten Moskito-Stamm liegt offensichtlich ein balancierter Polymorphismus vor.

Während Materialien 1– 4 schwerpunktmäßig Sinnes- und Nervenphysiologie behandeln, enthält M 5 zusätzlich Aspekte zur Evolution.

Damit ist das Material in seiner Gesamtheit zur Abiturvorbereitung geeignet, einzelne Materialien zur Erarbeitung im Unterricht.

Inhaltsverzeichnis:

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • Geruchswahrnehmung bei Insekten
  • Hemmung der CO2-Wahrnehmung bei Mücken
  • Einfluss von lang anhaltend wirkenden Aktivatoren unter Laborbedingungen
  • Einfluss von lang anhaltend wirkenden Aktivatoren unter Halbfreilandbedingungen
  • Der Einsatz von Autan® und Nobite®
• Lösungsvorschläge

Kompetenzprofil:

• Niveau: vertiefend
• Fachlicher Bezug: Sinnesphysiologie, Zellbiologie, Neurobiologie, Evolutionsbiologie
• Methode: Einzel-, Partner-, Gruppenarbeit
• Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Regelung und Steuerung, Information und Kommunikation, Variabilität, Verwandtschaft
• Erkenntnismethoden: beschreiben, vergleichen, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, diskutieren, Materialien auswerten
• Reflexion: Anwendungen beurteilen, kritisch bewerten
• Inhalt in Stichworten: Dipteren, Antenne, Sensille, olfaktorisches Rezeptorneuron, G-Protein, Adenylatcyclase, cAMP, CO2-Rezeptorprotein, Duftstoff, DEET, Aktionspotenzial, Ableitung, missense-Mutation, Resistenz, Aminosäureaustausch