DNA-Extraktion mit der Klasse 10g

DNA-Modellbau der Klasse 10g: Ein praktischer Ansatz zur Visualisierung der Erbinformation

Der Modellbau einer DNA-Helix ist eine spannende Methode, um Schülern die Struktur und Funktion der DNA näherzubringen. Die DNA (=Desoxyribonukleinsäure) ist das genetische Material aller lebenden Organismen und spielt eine zentrale Rolle in der Genetik. Die DNA ist mit bloßem Auge nicht zu beobachten, sondern nur in stark spiralisierter Form als Chromosom im Zellkern während der Metaphase sichtbar. Durch den Bau eines vergrößerten Modells können Schüler nicht nur die physische Struktur der DNA aufgrund chemischer Wechselwirkungen und Bindungen verstehen, sondern auch die grundlegenden biologischen Prinzipien, die ihrer Funktion zugrunde liegen.
Die DNA hat eine charakteristische Doppelhelix-Struktur, die aus zwei komplementären Strängen besteht, die spiralförmig, ähnlich wie eine Wendeltreppe, umeinander gewunden sind. Die Einzelstränge bestehen aus Nukleotiden, die jeweils aus einem Zucker (=Desoxiribose), einer Phosphat-Gruppe und einer der vier stickstoffhaltigen organischen Basen Adenin, Thymin, Cytosin und Guanin bestehen. Die spezifische Anordnung dieser Basen, also der sogenannte genetische Code, kodiert die genetische Information zur Bildung eines Proteins des Organismus.
Schüler erprobten im Biologieunterricht verschiedene Low-Cost-Materialien, die geschickt räumlich zusammengesetzt die Raumstruktur der DNA darstellen. Dabei dienten bunte Perlen, Knet- oder Kunststoff-Kugeln als Zucker-Phosphat-Rückgrat. Farbige Lampenbürstendrähte repräsentieren beispielsweise bestimmte organische Basen, die komplementär angeordnet wurden (A gegenüber T und C gegenüber von G). Strohhalme, Holzstäbe oder Drähte wurden verwendet, um die helikale DNA-Struktur zu stabilisieren und eine größere Darstellung zu ermöglichen.
Naturwissenschaften verstehen durch Modellbau
Der Bau eines DNA-Modells ermöglicht es den Schülern, die Struktur und die Prinzipien der genetischen Information auf eine visuelle und greifbare Weise zu erleben. Durch diesen aktiven Lernprozess entwickeln sie ein besseres Verständnis für die Komplexität der DNA und deren Rolle in der Vererbung, der Proteinbiosynthese und der Zellbiologie. Der Modellbau einer DNA-Helix ist nicht nur eine kreative und unterhaltsame Aktivität, sondern auch ein effektives Lehrmittel, um das grundlegende biologische Struktur-Eigenschafts-Konzept zu vermitteln. Durch die praktische Auseinandersetzung mit der DNA-Struktur können Schüler ihr Wissen vertiefen und ein bleibendes Interesse an biologischen Themen entwickeln.
Experiment zur DNA-Isolierung mit digitalem Versuchsprotokoll
Analoge Lernergebnisse gehen an der Grace-Hopper Hand in Hand mit digitalen Lernprodukten. So konnte die Klasse 10g in Kleingruppen ihre eigene DNA aus Mundschleimhautzellen isolieren und den Versuch digital begleiten. Die Isolierung von DNA ist ein faszinierendes Experiment, das die grundlegenden Techniken der Molekularbiologie vermittelt. Nötig dafür sind lediglich ein Sport-Drink als isotonische Salzlösung zur Stabilisierung der isolierten Zellen, Spülmittel mit Detergenzien zur Zerstörung von Zell- und Kernmembranen sowie eisgekühlten Ethanol, in dessen Schicht sich die freigelegte DNA als gelblich-viskose Flüssigkeit abscheidet.
Dieses biochemische Experiment vereint sowohl praktisches Lernen, in dem Schüler durch aktives Handeln gewissenhafter lernen und so die Wissenschaft hautnah erleben. Durch die visuelle Darstellung der DNA fördern wir naturwissenschaftliches Verständnis. Experimente mit Haushaltschemikalien zeigen Schüler Grundprinzipien molekularbiologischer Techniken, die zur Erforschung der DNA notwendig sind. Letztendlich verbindet das Experiment die Naturwissenschaften Biologie und Chemie, da chemische Lösungen verwendet werden, um biologische Strukturkonzepte zu veranschaulichen – ein wichtiger Aspekt des interdisziplinären Lernens.
Die wirklich erstaunlichen Beobachtungsergebnisse haben die Schüler in amüsanten Kurzvideos für unsere Schulgemeinschaft dokumentiert.

Frau Gutz
(Fachkonferenzleitung Naturwissenschaften)