Mendels Erbsen




Experimente mit Mendels Erbsen
von Iain Miller und Kraig Schario, University of Cincinnati
© 1998, Peregrine Publishers, Inc., alle Rechte vorbehalten

Lehrer-Leitfaden

"Experimente mit Mendels Erbsen" soll eine interaktive Einführung in einfache Prinzipien der Mendel-Genetik geben und die Studenten gleichzeitig mit der naturwissenschaftlichen Arbeitsweise bekannt machen. Aufgrund unserer Vorstellung davon, wie Wissen erworben wird, haben wir den herkömmlichen Weg verlassen. Wie ein Garten, der von der Person, die ihn pflanzt, versorgt und geschätzt wird, so hat auch geistiges Eigentum nach unserer Überzeugung einen höheren Wert, wenn die Studenten es selbst erwerben oder erarbeiten. Damit die Studenten ihre Kenntnisse durch eigene Anstrengung erwerben können, erhalten sie in dieser Aktivität nur wenig Hintergrundinformation - sie reicht gerade eben aus, damit sie das untersuchte System verstehen können.

Im Verlauf der Aktivität müssen die Studenten selbst Hypothesen formulieren und auf ihrer Grundlage Voraussagen machen. Die Aktivität ist so aufgebaut, dass jeder Student erst dann zur nächsten Übung übergehen kann, wenn er zu den richtigen Gametenkombinationen und Kreuzungen gelangt ist.

Die genetische Fachsprache wird je nach Bedarf eingeführt, und jeder neue Begriff ist über einen Hyperlink mit einem entsprechenden Glossar verbunden.

Das Programm ist so gestaltet, dass die Studenten jeden Fehler erkennen und korrigieren können. In den Kästen, in die die Hypothesen geschrieben werden sollen, wird der Wahrheitsgehalt von Hypothese oder Voraussagen nicht beurteilt; sind sie jedoch nicht mit Text ausgefüllt, erfolgt eine Fehlermeldung. Haben die Studenten falsche Hypothesen oder Voraussagen getroffen, können sie nach dem Erstellen der Punnett-Schemata zur Übung zurückkehren und es noch einmal versuchen.

Überblick In dieser Aktivität erhalten die Studenten eine Einführung in die Grundprinzipien der Mendel-Genetik und der naturwissenschaftlichen Arbeitsweise. Nach ersten Erläuterungen über die sieben Merkmale, die Mendel untersuchte, folgen sechs Übungen mit steigender Schwierigkeit, die in folgender Reihenfolge angeordnet sind:

 Übung 1: Diese Übung besteht aus einer einfachen Monohybridkreuzung zwischen zwei Erbsenpopulationen, die für die Blütenfarbe reinerbig sind, wobei Rot dominant und Weiß rezessiv ist.
 Übung 2: : Hier werden die F1 -Pflanzen aus der Übung 1 gekreuzt; an der entstehenden F2 -Generation zeigt sich zum ersten Mal das Mendelsche Phänotypenverhältnis von 3:1.
 Übung 3: In dieser Übung soll eine "Diskrepanz" zum Verständnis der Mendelschen Vererbungslehre beitragen; mit anderen Worten: Die Studenten müssen sich mit einer Situation auseinandersetzen, die bei ihnen einen kleinen "Gehirnschock" auslöst. Eine solche vorübergehende Verwirrung des Gehirns fördert bekanntermaßen das Verständnis für das Thema, welches den Schock ausgelöst hat. Die Übung 3 ist im Wesentlichen eine Wiederholung der Übung 1, aber in diesem Fall handelt es sich bei den reinerbigen Populationen um Wunderblumen mit roten und weißen Blüten. Bei diesen Pflanzen sind die Allele für die Blütenfarbe codominant.
 Übung 4: Hier stellen die Studenten die F2-Generation aus der vorigen Kreuzung her und weisen selbst nach, was in den Übungen 1 und 2 nicht zu erkennen war: ein Phänotypverhältnis, in dem sich eindeutig das Genotypverhältnis von 1:2:1 widerspiegelt.
 Übung 5: Jetzt werden Dihybridkreuzungen eingeführt. In dieser Übung werden Populationen gekreuzt, die für zwei Merkmale (Form und Farbe der Samen) reinerbig sind. Die Studenten stellen fest, dass "gelb" und "rund" dominant sind, aber ob die Gene getrennt oder gemeinsam vererbt werden, können sie noch nicht sagen.
 Übung 6: die Nachkommen aus der Übung 5 werden gekreuzt und liefern die F2 -Generation. Die Studenten weisen selbst nach, dass die Allele tatsächlich unabhängig voneinander vererbt werden. Außerdem lernen sie das Phänotypverhältnis 9:3:3:1 kennen.

Die Aktivität beginnt mit einer Einführung, die den Studenten die notwendigen Hintergrundinformationen vermittelt. Zwischen den Übungen findet sich eine Wiederholung des Gelernten rund um monohybride Vererbung, und in der Schlussfolgerung findet sich eine kurze Erörterung über Mendels Gesetz der unabhängigen Verteilung. Ein Link zum  MendelWeb gibt den Studenten die Möglichkeit, sich weiter über Mendel und seine Arbeit zu informieren.
  Anmerkungen für den Lehrer

Voraussetzungen:  Diese Aktivität ist zwar für Studenten gedacht, die nur wenige oder gar keine Vorkenntnisse über Genetik besitzen, aber bevor sie durchgearbeitet wird, sollte das grundlegende Wissen über die Meiose und die dabei stattfindende Chromosomenwanderung vermittelt werden. Die Aktivität wurde an Highschools und bei College-Anfängern bereits erfolgreich als Einführung in die Mendel-Genetik eingesetzt. Sie kann auch als "Auffrischung" für fortgeschrittene Studenten dienen, die sich seit längerer Zeit nicht mehr mit Genetik befasst haben.

Logistik: Je nachdem, wie viele Computer in den Unterrichtsräumen zur Verfügung stehen, kann dieses Material in einer normalen Unterrichtsstunde, in einem Laborpraktikum oder als Ergänzung außerhalb des normalen Unterrichts verwendet werden.