Lerneinheit · Klasse 9/10 · Biologie, Informatik

Der Code des Lebens

„Ein Buchstabe im Erbgut ändert sich — wann macht das nichts, und wann alles?"

Der Knopf öffnet die Einheit direkt im Experimentierheft, ein Klick auf einen Labornamen das Labor. Es läuft im Browser — kostenlos, ohne Anmeldung, ohne Installation.

Thema im Lehrplan: Genetischer Code und Proteinbiosynthese: Triplett-Code, Redundanz, Start- und Stoppwörter; Genmutationen — stille Mutation, Austausch, Rasterverschiebung (Klasse 9/10).
Fach: Biologie, Informatik
Klassenstufe: Klasse 9/10
Dauer: ca. 50 min (2 Schulstunden) · 7 Missionen und 5 Übertragsaufgaben

Ablauf

Der Übersetzer — Lies einen Boten-Strang Wort für Wort und finde heraus, wie viele Buchstaben einen Baustein ergeben. 3 Missionen: Wie viele Buchstaben sind ein Wort? · Zwei Buchstaben mehr · Das Stoppwort
Ein Buchstabe ändert sich — Tausch einen Buchstaben aus, füg einen ein — und zähl nach, wie viele Bausteine danach noch stimmen. 4 Missionen: Der dritte Buchstabe · Der zweite Buchstabe · Ein Buchstabe kommt dazu · Die Gegenprobe
Übertrag — 5 Aufgaben zu einer neuen Situation, ohne Simulation. Die eigenen Messreihen stehen daneben.

Der Denkfehler, an dem die Einheit ansetzt

„Ein kleiner Fehler hat kleine Folgen." Die Folge hängt hier aber nicht an der Größe der Änderung: Ein ausgetauschter Buchstabe trifft ein einziges Wort und bleibt oft folgenlos, ein eingefügter verschiebt jede folgende Wortgrenze. Dazu die Vorstellung, Gene seien ein Bauplan wie eine Zeichnung — sie sind ein Text aus Dreierwörtern.

Das sollen die Lernenden am Ende sagen können

Der Code ist ein Wörterbuch aus Dreiergruppen: Drei Buchstaben bedeuten einen Baustein, 64 Wörter stehen für 20 Bausteine und drei Haltesignale. Weil es mehr Wörter als Bausteine gibt, bleibt ein ausgetauschter Buchstabe oft folgenlos — vor allem an dritter Stelle. Ein eingefügter Buchstabe dagegen verschiebt jede folgende Wortgrenze: 8 von 10 Bausteinen sind danach andere, obwohl fast alle Buchstaben noch dastehen. Drei eingefügte ändern wieder nichts, weil ein Wort drei Buchstaben hat. Wie schwer ein Fehler wiegt, hängt also nicht an seiner Größe, sondern daran, ob das Raster stehen bleibt.

Tipp für den Unterricht

Die letzten beiden Missionen des zweiten Labors gehören zusammen: ein eingefügter Buchstabe verschiebt alles, drei eingefügte nichts. Das ist der Schluss, mit dem in den 1960er Jahren nachgewiesen wurde, dass der Code aus Dreiergruppen besteht — die Klasse führt ihn hier selbst. Gelesen wird der Boten-Strang (mRNA); die Transkription steht bewusst davor. Das Sichelzell-Beispiel ist sachlich gehalten: eine Stelle von rund 440.

So arbeiten die Lernenden

Vor jedem Versuch legen sie sich fest, was herauskommt — der Versuchsaufbau bleibt gesperrt, bis sie das getan haben. Dann zeigt der Versuch, ob die Vorhersage stimmte, und jedes Ergebnis landet in einer Messreihe. Die Regel wird nicht vorgesagt, sie ergibt sich aus den eigenen Messwerten. Sterne bewerten die Vorhersage, nicht den Fleiß.

Die Inhalte dieser Seite stehen unter der Lizenz CC BY-SA 4.0 und dürfen kopiert, verändert und weitergegeben werden. Vorschlag für die Namensnennung auf der Seite Lizenz.

Beim Drucken kommt auf der zweiten Seite der Übertrag als Arbeitsblatt — für Klassen, die an der Tafel arbeiten. Die Lösungen stehen in der Handreichung.

denk.schule/einheit/der-code-des-lebens/ · Inhalte: denk.schule, CC BY-SA 4.0

Übertrag: Der Code des Lebens

Name: ______________________________ Klasse: __________ Datum: __________

Jetzt ohne Übersetzer — nur mit der Code-Tabelle im Kopf und dem, was du gezählt hast. Schreibe deine Antwort auf und begründe sie mit dem, was du gemessen hast.

Angenommen, ein Wort wäre nur zwei Buchstaben lang. Wie viele verschiedene Wörter gäbe es dann mit den vier Buchstaben A, U, G und C?
Ein Boten-Strang ist 300 Buchstaben lang. Das letzte Wort ist ein Stoppwort, davor steht keines. Wie viele Bausteine hat die Kette?
In einem Gen wird der dritte Buchstabe eines Wortes ausgetauscht. Was ist am wahrscheinlichsten?
- a) Die Kette bricht an dieser Stelle ab
- b) Oft ändert sich gar nichts
- c) Alles ab dieser Stelle ist anders
Bei einem Fehler werden mitten im Gen zwei Buchstaben eingefügt. Was folgt daraus?
- a) Zwei Bausteine kommen dazu, sonst bleibt alles
- b) Ab der Einfügestelle ist die Kette eine andere
- c) Nichts, zwei Buchstaben sind zu wenig
Woher weiß man, dass ein Wort genau drei Buchstaben lang ist — ohne ein einziges Molekül zu sehen?
- a) Weil es 64 Wörter gibt und 64 durch 20 teilbar wäre
- b) Weil drei eingefügte Buchstaben das Raster in Ordnung lassen, einer oder zwei aber nicht
- c) Weil jede Kette mit Methionin anfängt