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Stammbaumanalyse mit Übungen verständlich unterrichten

Autor: Meggi Erwig
Die Stammbaumanalyse kann interessant sein.
Die Stammbaumanalyse kann interessant sein.
Eine Stammbaumanalyse ist die Analyse der Chromosomen einer Zelle, also der Karyogrammen. In der Erbforschung sowie die Zwillingsforschung gehört die Stammbaumanalyse der Humangenetik an. Ziel ist es, von bestimmten Phänotypen (Merkmale) auf bestimmte Genotypen (Erbanlagen) schließen zu können, um Voraussagen zu erblichen Veranlagungen der nächsten Generation zu erhalten. Nicht jedem ist diese biologische Unterrichtseinheit in Schulen leicht verständlich. Aus diesem Grunde können Übungen sehr unterstützend sein.

Was Sie benötigen:

  • Bildmaterial

Führen Sie Schüler langsam an die Stammbaumanalyse heran

  • Grundlage der medizinischen Praxis einer Stammbaumanalyse ist, dass ein Facharzt das Syndrom einer Erkrankung diagnostiziert und ein Genetiker erforscht, wie es vererbt wird. Dabei ist es schwer, eine Differenzialdiagnose genau diagnostizieren zu können. Viele spezielle Tests und Labore sind notwendig, um einen Einblick in die Wissenschaft der Vererbung zu erhalten. Dennoch ist es ein interessantes Wissenschaftsgebiet.
  • Übungen zur Stammbaumanalyse können Schülern der oberen Klassen erleichtern, diese besonderen Unterrichtsinhalte besser zu verstehen. Das Wichtigste zu Beginn ist sicherlich, dass Sie den Schülern verdeutlichen, dass man in der Erbforschung nur von Wahrscheinlichkeiten ausgehen kann, denn in der Regel ist die untersuchte Personenzahl eines Stammbaums zu klein, um genaue Aussagen treffen zu können.
  • Die erste Ihrer Übungen sollte sein, Ihre Schüler eine Simulation der Wahrscheinlichkeit durchführen zu lassen. Legen Sie zwei verschiedene Münzen vor Ihre Schüler und lassen Sie sie diese mehrmals in die Luft werfen, um zu notieren, wie oft das gleiche, ursprüngliche Bildergebnis wieder zu sehen ist. Lehren Sie die Schüler zunächst grundlegendes zur Stammbaumanalyse:
  • In der Stammbaumanalyse dokumentiert man zunächst, welche Merkmale rezessiv (zurücktretend) oder dominant (hervortretend)  in jeder Generation sehr ausgeprägt auftreten. Die zweite Frage dreht sich darum, festzustellen, ob die Merkmale gonosomal oder autosomal. Gonosomal bedeutet, dass es sich um das geschlechtsspezifische Chromosom 23, also das XY-Chromosom des Mannes, bzw. des XX-Chromosom der Frau handelt, während "autosomal" die 1 bis 22 Chromosomen, also die nicht geschlechtsspezifischen meint.
  • Letztendlich soll eine genaue Angabe darüber erfolgen, welche Genotypen bestimmt werden können. In dem Fall ist es notwendig, durch z. B. ein Kreuzungsschema die Hypothese zu belegen. Wissenschaftler begründen dabei grundsätzlich unter der Stellungnahme, warum eine Alternative auszuschließen ist. Für den Unterricht der oberen Klassen sollten Sie daher zunächst einmal den gonosomalen und autosomalen Erbgang erläutern.
  • In der Erbforschung bezeichnet man die Ausprägung eines Gens mit dem Wort "Allele". Man geht bei dem gonosomalen Erbgang davon aus, dass die bestimmten Allel der X-Chromosomen weiter vererbt werden. Ausnahmen bestätigen allerdings, das sich das untersuchte "Allel" auch auf einem Y-Chromosom befinden kann. Z. B. Blutkrankheiten werden so vererbt. Rezessiv wird das "Allel" z. B. vererbt, wenn phänotypisch-unbetroffene Eltern Kinder zur Welt bringen, bei denen die Erbkrankheit auftritt.

Mit diesen Übungen können Sie den Unterricht gestalten

  • Zeichen Sie den Stammbaum einer fiktiven Familie auf, indem Sie Zahlen benutzen. Gehen Sie von einem Elternpaar, Quadrat (männlich) 1 und Kreis (weiblich) 2 aus, die drei Kinder haben. Zeichnen Sie, von den Eltern ableitend, eine Linie, auf der sich ein Quadrat, ein Kreis und wieder ein Quadrat befinden. Unabhängig der drei Kinder zeichnen Sie neben ein, sich außen befindendes Quadrat, einen allein stehenden Kreis, für die spätere Schwiegertochter.
  • Beziffern Sie nun den "Schwiegertochterkreis" mit 3, den Jungen (Quadrat) mit 4, die Tochter (Kreis), mit 5 und den jüngsten Sohn (Quadrat) mit 6. Übergeben Sie den Schülern diese Übungen, den Stammbaum selber weiter aufzuzeichnen, indem Kreis 3 und Quadrat 4, zwei Kinder (Quadrat) 8 und Kreis 9, mit jeweiligen Partnern (Kreis) 7 und Quadrat 10 erhalten.
  • Die letzte Kette des Familienstammbaums bilden die Söhne Quadrate 11, 12, 13, die zu den Eltern 7 und 8 gehören, sowie die Kinder 14 (Quadrat), 15 (Kreis) und 16 (Quadrat). Nun lassen Sie die Nummer 4 und die Nummer 14 rot ausmalen, weil diese Personen eine Erbkrankheit aufweisen. Erarbeiten Sie anhand dieses Schemas nun folgende Übungen: "Wie wurde die Erbkrankheit vererbt?" "Handelt es sich um eine dominante oder eine rezessive Erbkrankheit?"
  • "Welchen Elternpaaren kann die Erbkrankheit nachgewiesen werden?" "Um welche Genotypen handelt es sich?" Anhand fiktiven, bildlich dargestellten Stammbäumen können Sie viele verschiedene Übungen durchführen, indem Sie z.B. eine angebliche Sehschwäche "rekonstruieren". Diese Schemata helfen den Schülern, Stammbaumanalysen plastischer zu verstehen.
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