zur Leseprobe

Inhaltsverzeichnis
Einleitung
Biologie auf allen Ebenen .......................................................................................... 5
Überblick zu den Unterrichtsbausteinen .................................................................... 7
Hinweise zur Struktur der Publikation ........................................................................ 9
Basiskonzept Organisationsebenen: Kurs zum Üben des Ebenenwechsels ........... 11
Nervensystem
Medizinische Detektivarbeit ..................................................................................... 13
Aufbau der Nervenzelle ........................................................................................... 17
Sinnesleistungen
Das Bild wird scharf ................................................................................................. 27
Sehen auf verschiedenen Ebenen betrachtet .......................................................... 33
Fehlsichtigkeiten des Auges .................................................................................... 37
Bau und Funktionsweise des Innenohrs .................................................................. 45
Hormone
Riesenwuchs (Akromegalie) ................................................................................... 49
Diabetes mellitus ..................................................................................................... 55
Stress im Schulalltag ............................................................................................... 61
Immunsystem
Bakterielle Infektion (Teil A und B) .......................................................................... 65
Unspezifische und spezifische Immunantwort ......................................................... 81
Fehlfunktionen des Immunsystems ......................................................................... 91

Wirkungsweise von Antibiotika ................................................................................ 95
In 100 Jahren resistent gegen HIV .......................................................................... 99
Aktive und passive Immunisierung ........................................................................ 113
Stoffwechsel des Menschen
Kwashiorkor ........................................................................................................... 119
Essen Zellen Schinkenbrote? ................................................................................ 125
Sportpraktikum I .................................................................................................... 143
Sportpraktikum II ................................................................................................... 149
Zöliakie .................................................................................................................. 155
Blutkreislaufsystem und Herz ................................................................................ 161
Druck und Geschwindigkeit im Kreislaufsystem .................................................... 179
Evolution der Lunge ............................................................................................... 183
Energietransport in einer Zelle ............................................................................... 189
Schädigung der inneren Organe
Informationsbroschüre zu Erkrankungen des Herz-Kreislauf-Systems .................. 193
Grundlegende Wechselbeziehungen zwischen Lebewesen
Körperbau und Lebensraum .................................................................................. 197
Populationswachstum ............................................................................................ 203
Lernzirkel zum Ökosystem Korallenriff .................................................................. 209

Lehrerinformation Erstellt von Diana Martinis und Lothar Truernit
Sehen auf verschiedenen Ebenen betrachtet
Lehrplanbezüge Bezug zu den Bildungsstandards
9.1 Informationsaufnahme und Informationsverarbeitung
durch Nerven- und Hormonsystem
Sinnesleistungen
Sehen als Leistung von Sinnesorgan und Gehirn;
Beeinträchtigungen des Sehvermögens
Basiskonzept/e:
Organisationsebenen, Struktur und Funktion
Vorwissen Kein Vorwissen nötig
Erforderliche
Kompetenzen
Fachwissen
F 1.5, F 2.4
II
Erkenntnisgewinnung ---
Kommunikation
Auswerten von Informationen aus dem Schulbuch
Materialien Informationsblatt, Aufgabenblatt, Schulbuch
Zeit 1 - 2 Schulstunden
Ziele des
Bausteins
Geförderte
Standards
Hinweise zur
Umsetzung
K 4, K 8
II/III
Bewertung ---
Die Schülerinnen und Schüler sollen die Organisationsebenen Organismus, Organsystem,
Organ, Gewebe und Zelle nennen und anhand eines Beispiels beschreiben können.
Die Schülerinnen und Schüler wechseln zwischen den Systemebenen (F 1.5). Sie beschreiben
und erklären Struktur und Funktion von Organen und Organsystemen, z. B. bei
der Informationsverarbeitung (F 2.4).
Die Schülerinnen und Schüler werten Informationen zu biologischen Fragestellungen aus
verschiedenen Quellen zielgerichtet aus (K 4), erklären biologische Phänomene und setzen
Alltagsvorstellungen dazu in Beziehung (K 8).
Einstieg mit Informationsblatt
Bearbeitung der Aufgaben (Aufgabenblatt, Schulbuch) in Einzel- oder Partnerarbeit
evtl. Zwischenbesprechungen nach den einzelnen Aufgaben (Lehrer-Schüler-Gespräch)
oder Auslegen von Lösungen am Pult
Abschlussbesprechung
Anlage/n Informationsblatt, Aufgabenblatt
33

Sehen auf verschiedenen Ebenen betrachtet
Sehen ist eine Leistung von ganz unterschiedlichen
Organen, die in einem Lebewesen (Organismus) zusammenarbeiten.
Das Auge registriert Licht, der Sehnerv leitet die Information
über das Licht an das Gehirn weiter, das
diese Information verarbeitet und letztlich erst das
Bild in unserem Kopf erzeugt. Solch eine Gruppe von
Organen, die eng miteinander zusammenarbeiten,
bezeichnet man als ein Organsystem.
Organsysteme bestehen also aus einzelnen Organen.
Organe sind definiert als nach Bau und Funktion abgrenzbarer
Teil vielzelliger Lebewesen. Das Auge z. B. hat die Aufgabe Licht zu registrieren und eine für das Gehirn
verständliche Information daraus zu machen.
Aber auch die einzelnen Organe bestehen aus Strukturen, die zusammenarbeiten. Wenn man das Auge genauer betrachtet,
dann besteht es aus unterschiedlich aussehenden Unterstrukturen, die ihrerseits aus Zellen bestehen, die
alle gleich spezialisiert sind. Solche Verbände von gleich spezialisierten Zellen bezeichnet man als Gewebe.
Gewebe bestehen – wie bereits beschrieben – aus noch kleineren Strukturen, den Zellen. Eine Zelle ist die kleinste
Bau- und Funktionseinheit eines Lebewesens.
Biologische Strukturen und biologische Funktionen kann man auf ganz unterschiedlichen Ebenen betrachten. Diese
Ebenen (im Infotext fett gedruckt) bezeichnet man als Organisationsebenen.
34

Sehen auf verschiedenen Ebenen betrachtet – Aufgaben
1) Informiere Dich mithilfe deines Schulbuchs über den Aufbau des Auges und die Funktion der einzelnen Strukturen.
2) Ordne die folgenden Strukturen den einzelnen Organisationsebenen (Organsystem, Organ, Gewebe, Zelle) zu.
Struktur Organisationsebene Struktur Organisationsebene
Netzhaut Ziliarmuskel
Linse Stäbchen
Aderhaut Lederhaut
Auge Zapfen
3) Ordne die folgenden Funktionen des Auges den einzelnen Strukturen und Organisationsebenen (Organsystem,
Organ, Gewebe, Zelle) zu. Mehrfachnennungen sind hier manchmal möglich.
Funktion
Abgrenzung des Auges nach außen,
Schutz
Struktur Organisationsebene
Übersetzung von Lichtreizen in einen
elektrischen Impuls
Fokussierung des einfallenden Lichts auf
die Netzhaut
Versorgung der Netzhaut
4) Ordne die folgenden Aussagen einer Organisationsebene (Organsystem, Organ, Gewebe, Zelle) zu. Begründe
deine Zuordnung.
Aussage
Die Sehsinneszellen (Stäbchen, Zapfen)
wandeln den Lichtreiz in einen elektrischen
Impuls um.
Peter sieht ein Auto auf ihn zukommen
und kann gerade noch auf die Seite springen.
Ein Katarakt („Grauer Star“) ist eine Erkrankung
des Auges, bei der es zu einer
Trübung der Linse kommt. Durch die fortschreitende
Trübung der Linse kommt es
zu einer Abnahme der Sehschärfe.
Patienten mit einem Katarakt sehen alles
verschwommen.
Menschen, denen eine bestimmte Zapfensorte
fehlt, haben eine Farbfehlsichtigkeit.
Unterschiedliche Zapfen sind für unterschiedliche
Wellenlängen des Lichts (Farben)
empfindlich.
Organisationsebene
35
Begründung

Sehen auf verschiedenen Ebenen betrachtet – Aufgabenlösungen
1) Informiere Dich mithilfe deines Schulbuchs über den Aufbau des Auges und die Funktion der einzelnen Strukturen.
2) Ordne die folgenden Strukturen den einzelnen Organisationsebenen (Organsystem, Organ, Gewebe, Zelle) zu.
Struktur Organisationsebene Struktur Organisationsebene
Netzhaut Gewebe Ziliarmuskel Gewebe
Linse Gewebe Stäbchen Zelle
Aderhaut Gewebe Lederhaut Gewebe
Auge Organ Zapfen Zelle
3) Ordne die folgenden Funktionen des Auges den einzelnen Strukturen und Organisationsebenen (Organsystem,
Organ, Gewebe, Zelle) zu. Mehrfachnennungen sind hier manchmal möglich.
Funktion Struktur Organisationsebene
Abgrenzung des Auges nach außen,
Schutz
Lederhaut, Hornhaut Gewebe
Übersetzung von Lichtreizen in einen
elektrischen Impuls
Stäbchen, Zapfen
Netzhaut
Auge
Zelle
Gewebe
Organ
Fokussierung des einfallenden Lichts auf
die Netzhaut
Linse Gewebe
Versorgung der Netzhaut Aderhaut Gewebe
4) Ordne die folgenden Aussagen einer Organisationsebene (Organsystem, Organ, Gewebe, Zelle) zu. Begründe
deine Zuordnung.
Aussage Organisationsebene
Die Sehsinneszellen (Stäbchen, Zapfen)
wandeln den Lichtreiz in einen elektri- Zellen
schen Impuls um.
Peter sieht ein Auto auf ihn zukommen
Organsystem(e),
und kann gerade noch auf die Seite sprin-
Organismus
gen.
Ein Katarakt („Grauer Star“) ist eine Erkrankung
des Auges, bei der es zu einer
Trübung der Linse kommt. Durch die fort- Gewebe
schreitende Trübung der Linse kommt es
zu einer Abnahme der Sehschärfe.
Patienten mit einem Katarakt sehen alles
verschwommen.
Organsystem
Menschen, denen eine bestimmte Zapfensorte
fehlt, haben eine Farbfehlsichtigkeit. Organsystem
Unterschiedliche Zapfen sind für unterschiedliche
Wellenlängen des Lichts (Farben)
empfindlich.
Zellen
36
Begründung
Diesen Prozess bewerkstelligt jede einzelne
Zelle.
Hierbei müssen Auge, Gehirn (Nervensystem)
und Bewegungsapparat zusammenarbeiten.
Die Linse ist ein Gewebe. Die Linse kann
ihre Funktion nicht mehr ausführen. Der
Rest des Organs ist funktionstüchtig.
Der Sinneseindruck kommt erst durch das
Zusammenspiel von Auge und Gehirn
zustande.
Der Sinneseindruck kommt erst durch das
Zusammenspiel von Auge und Gehirn
zustande.
Hier wird nur die Leistung der einzelnen
Zellen (Empfindlichkeit für bestimmte
Wellenlängen) betrachtet.

Lehrerinformation Erstellt von Rainer Dieckmann und Dörthe Jag
Fehlfunktionen des Immunsystems
Lehrplanbezüge Bezug zu den Bildungsstandards
9.4 Immunsystem und Abwehr
von Krankheitserregern
Basiskonzept/e:
Steuerung und Regelung
Vorwissen
Erforderliche
Kompetenzen
Fachwissen
F 1.4, F 1.5
II
Erkenntnisgewinnung -
Kommunikation
K 8, K 10
II
Bewertung -
Die Schüler kennen die Funktionsweise des Immunsystems und wissen, wie man
eine Mind-Map erstellt.
Erkennen von Zusammenhängen zwischen Ursache und Wirkung. Erstellen einer
Mind-Map und Argumentieren mit selbiger.
Materialien Arbeitsblatt und Lösungsfolie
Zeit 30 min
Ziele des
Bausteins
Geförderte
Standards
Hinweise zur
Umsetzung
Die Schülerinnen und Schüler sollen anhand eines Informationstextes und mithilfe
von Textbausteinen eine Mind-Map erstellen, welche einen Überblick über den
Zusammenhang der biologischen Ursache mit den Symptomen dreier Fehlfunktionen
des Immunsystems aufzeigt. Zudem sollen sie aus einem Text, in welchem die
Krankheitssymptome eines Patienten formuliert sind, die vorliegende Fehlfunktion
des Immunsystems ableiten.
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben und erklären Wechselwirkungen im
Organismus, zwischen Organismen sowie zwischen Organismen und unbelebter
Materie (F 1.4). Sie wechseln zwischen den Systemebenen (F 1.5), erklären
biologische Phänomene, setzen Alltagsvorstellungen dazu in Beziehung (K 8) und
wenden idealtypische Darstellungen, Schemazeichnungen, Diagramme und
Symbolsprache auf komplexe Sachverhalte an (K 10).
Erster Teil des Arbeitsblattes: Text bis zu den Textbausteinen der drei Krankheitsbilder.
Schüler arbeiten in Partnerarbeit. Lösungsfolie für Zwischenbesprechung im
Plenum. Zweiter Teil des Arbeitsblattes: Text über Krankheitsbild gemeinsam lesen.
Argumentieren mit Mind-Map im Plenum (Stichpunkte auf Lösungsfolie notiert).
Anlage/n Arbeitsblatt und Lösungsfolie
91

Fehlfunktionen des Immunsystems
Bubble-Babys – ein Leben in vollständiger
Isolation: Das Bild zeigt ein so genanntes
Bubble-Baby, das in einem hochsterilen
Schutzzelt leben muss, da jede Infektion für das
Kind lebensbedrohlich ist. Der Grund liegt darin,
dass aufgrund eines Gendefektes das
Immunsystem des Kindes nicht in der Lage ist
eine ausreichende Anzahl von B- und/oder T-
Lymphocyten zu produzieren. Diese Krankheit
wird SCID (Severe Combined Immunodeficiency) genannt. Neben diesem selten auftretenden
schwerwiegenden Defekt gibt es noch weitere, häufiger auftretende Erkrankungen des
Immunsystems: Im Falle der Leukämie werden zu viele Leukocyten gebildet, weswegen diese
Krankheit auch als Blutkrebs bezeichnet wird. Autoimmunerkrankungen haben ihre Ursache
darin, dass die Unterscheidung zwischen fremden und körpereigenen Antigenen gestört ist. Dadurch
wird durch körpereigene Antigene eine Immunantwort ausgelöst, die sich gegen verschiedene
körpereigene Gewebe richtet.
Deine Aufgabe besteht nun darin mit Hilfe der unten aufgelisteten Begriffe eine Mind-Map zu
erstellen, die Dir einen Überblick über die Ursachen und die daraus resultierenden Folgen gibt.
Neben den Informationen aus dem Text musst Du Dir die Folgen durch logisches Denken ableiten.
Wenn Du die Aufgabe geschafft hast, lies den Text durch und stelle eine Krankheitsdiagnose. Erkläre
anschließend plausibel die auftretenden Krankheitssymptome mit Hilfe der Mind-Map
„17. Oktober 1827. Zu meiner Überraschung bemerkte ich (in Venedig) eine Erstarrung oder
Undeutlichkeit der Empfindung in der Gegend der Schläfe über meinem linken Auge. In Florenz
begann ich an einer Störung des Sehvermögens zu leiden: Um den 6. November herum nahm das Übel
soweit zu, dass ich alle Dinge doppelt sah. Jedes Auge hatte sein eigenes Bild. Dr. Kissock nahm an,
dass ein Übermaß an Galle die Ursache sei: zweimal wurden Blutegel im Bereich der Schläfe
angesetzt, Einläufe wurden verabreicht, Erbrechen wurde ausgelöst und zweimal wurde ich zur Ader
gelassen, was mit Schwierigkeiten verbunden war. Die Erkrankung meiner Augen klang ab, ich sah
alle Dinge wieder natürlich in ihrem einzelnen Zustand. Ich war in der Lage auszugehen und zu
spazieren. Nun begann sich eine neue Krankheit zu zeigen: Mit jedem Tag stellte ich fest, dass mich
schrittweise meine Kraft verließ. Eine Taubheit und Empfindungstörungen traten an Steißbein und
Damm auf. Schließlich hatte mich die Kraft der Beine um den 4. Dezember herum fast ganz verlassen.
Ich verblieb in diesem außergewöhnlichen Zustande der Schwäche für etwa 21 Tage ….“
92

Lösunggsfolie
zuu
Fehlfunnktionen
ddes
Immuunsystemms:
Die Diagnnose
zum beschriebenen
Krankheitsbildd:
Autoimmunerkrankung,
da Sehstörunggen.
Abklingenn
der Augennerkrankung,
dda
Verringerung
der Anzahhl
der Antiköörper
durch Bluutentnahme.
DDann
Hüllzellenn
der Nerveenfasern
betrooffen.
Beruht auf derselbenn
Ursache.
Schutz vor Infekten
Prophylaktische Maßnahme
Ausfall der humoralen Immunantwort
Ausfall der zellulären Immunantwort
Mangel an T‐Lymphocyten Mangel an B‐Lymphocyten
SCID
Fehlfunktionen des Immunsystems
93
Autoimmunerkrankung
Leukämie
Körpereigene Antigene werden als fremd erkannt
Vermehrte Bildung von Leukocyten
Auslösung einer Immunantwort
Verminderung der sonstigen Blutbestandteile
Produktion von Autoantikörpern gegen
Anämie (Sauerstoffarmut in Geweben)
Zellen der Bauchspeicheldrüse Hüllzellen der Nervenfasern, z.B. des
Sehnerves (Sehstörungen) Kleinhirnes (koordinative Störungen)
Keine Insulinproduktion
Diabetes