Elona Gutschlag

Wie bauen wir eine DNA richtig?

Modell, DNA, Basteln, Aufbau
DNA-Basen aus Holz. , Foto: E. Gutschlag

Elona Gutschlag

Aufbau und Struktur der DNA durch Modellbau besser verstehen

Sicherlich geht es vielen Lehrkräften wie mir: Nachdem ich mit den Schülerinnen und Schülern ausführlich über den Aufbau der DNA gesprochen (Info) und DNA aus Obst oder Gemüse gewonnen habe, möchte ich, dass die Lernenden ihr Wissen bei der Herstellung von DNA-Modellen nutzen und unter Beweis stellen. Welche Modellanleitung und welche Materialien soll ich nun anbieten?
Info | Aufbau und Struktur der DNA
Info | Aufbau und Struktur der DNA
In den 1940er-Jahren stellten Wissenschaftler fest, dass die Chromosomen, welche die Erb-informationen tragen, aus sogenannter DNA bestehen. Lange blieb unklar, wie dieser Informationsträger aussieht und wie dieser die genetische Information speichert. Erst im Jahre 1953 konnten die Wissenschaftler James Watsion und Francis Crick den Aufbau der Erbinformation entschlüsseln. Sie fanden heraus, dass die DNA aus sogenannten Nucleotiden besteht. Diese Grundbausteine der DNA setzen sich immer aus drei Bestandteilen zusammen:
  • einem Molekül Phosphorsäure
  • einem Zuckermolekül (Desoxyribose)
  • einer stickstoffhaltigen Nukleinbase.
Aus diesen Bestandteilen leitet sich der Name der Erbinformation ab: Desoxyribonucleinsäure (DNS) bzw. Desoxyribonucleicacid (DNA).
Die Phosphorsäure und der Zucker sind bei jedem Nucleotid gleich. Somit ist der wichtigste Bestandteil für den Informationsgehalt die stickstoffhaltige Base. Obwohl die DNA aus vielen Tausenden Nucleotiden aufgebaut ist, treten nur vier verschiedene Basen auf:
  • Adenin - Cytosin
  • Guanin - Thymin.
In der DNA stehen sich immer zwei Nucleotidstränge gegenüber (Abb. 1 )
Daraus ergibt sich ein Doppelstrang, der mit einer Strickleiter vergleichbar ist, bei der die Basen die Holme bilden. Die Basenpaarungen bilden dann die Sprossen. Diese sind nicht beliebig miteinander verbunden. So liegen stets Adenin und Thymin sowie Cytosin und Guanin einander gegenüber. Somit sind die Einzelstränge nicht identisch.
Materialien für den Modellbau
Gummibärchen, Perlen, Pfeifenreiniger und Co. diese Materialien nutzen viele von uns Lehrkräften für Modelle der DNA. Viele wunderbare Modelle und Anleitungen sind in Büchern und im Internet zu bewundern. Ich sehe sie mir auch mit Begeisterung an. In meinem Unterricht möchte ich jedoch den Einsatz von Lebensmitteln, wie Gummibärchen, für Modelle aus zwei Gründen vermeiden: Erstens möchte ich lieber Materialien nutzen, die zum Beispiel vom Technik- und Kunstunterricht übrig geblieben sind oder als Verpackungen im Müll landen würden anstatt Lebensmittel zu verschwenden. Zweitens finde ich es besser, wenn Modelle langlebiger gebaut sind. Schließlich möchte ich, dass auch kommende Schülergruppen die Modelle sowohl zur Festigung des Erlernten als auch zur Modellkritik nutzen können. Dafür sind Lebensmittel nicht geeignet.
Fremdmodelle beurteilen
In der ersten Unterrichtsstunde sammeln die Schülerinnen und Schüler zunächst Begriffe zum Thema „Erbinformation. Erwartungsgemäß nennen sie viele Begriffe und stellen viele Fragen, die sie während dieser Einheit beantwortet haben wollen. Als weiteren Schritt erhalten sie das AB 1 , mit dessen Hilfe sie den Aufbau der DNA erforschen. Unter anderem erarbeiten sie mit dem Arbeitsblatt den Aufbau der DNA über einen Informationstext und beantworten damit ihre Fragen. Falls Fragen offen bleiben, können sie die notwendigen Informationen durch eine anschließende Recherche erhalten.
Danach nutzen sie ein von einer anderen Schülergruppe gebautes DNA-Modell aus unserer Biologiesammlung (Abb. 2 ) und festigen so das Erlernte. Dabei diskutieren sie über den Bau und die Qualität beziehungsweise die Grenzen des Modells und schlagen Verbesserungsmöglichkeiten vor. Unter anderem haben sie bei diesem Modell die Windung bemängelt und den Einsatz der Rankhilfen für Pflanzen. Diese Rankhilfen machen zwar das Modell stabil, sind aber in der Realität kein...

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Fakten zum Artikel
aus: Biologie 5-10 Nr. 29 / 2020

Forschung und Anwendung der Genetik

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