Arbeitsblatt: Zellen - die Bausteine des Lebens

Zellen – die Bausteine des Lebens Inhalt: Name: Merkmale des Lebens Pflanzenzelle Tierzelle Mikroskopieren Chromosomen DNA Mitose Meiose Klasse: WF Menschenkunde Herbst 2017 Lernziele: Ich kann sechs Kennzeichen von Lebewesen nennen und sie an Beispielen erklären. Anhand dieser Kennzeichen kann ich Lebewesen von unbelebten Gegenständen unterscheiden. Ich kann die einzelnen Bestandteile und die Funktionen des Mikroskops aufschreiben. Ich kann eine Menschen- und eine Pflanzenzelle zeichnen und mit den Bestandteilen beschriften. Ich kann die Unterschiede zwischen einer Pflanzen- und Menschenzelle benennen. Ich kenne die Funktion/Aufgabe aller Bestandteile der beiden Zellen. Ich kann jeden Schritt der Mitose erklären. Ich kann den Unterschied zwischen Mitose und Meiose erklären. Ich kann die DNA erkennen, ich weiss wo sie sich befindet und kenne drei wichtige Fakten über sie. Ich kann die Anzahl Chromosomen eines Menschen nennen und ich kenne den Unterschied der Chromosomen zwischen Mann und Frau. Ich kann beschreiben in welchen Zellen ein doppelter Chromosomensatz und in welchen ein einfacher Chromosomensatz ist. Ich kann eine Erbkrankheit nennen und kann drei wichtige Fakten über sie aufzählen. Prüfung: 2 WF Menschenkunde Herbst 2017 1. Die Kennzeichen des Lebens Ø Was ist Leben? Schreibe mit Hilfe der folgenden Abbildungen die sechs Kennzeichen des Lebens auf: 1. 4. 2. 5. 3. 6. 7. Ø Ordne den Erklärungen die oben genannten Kennzeichen des Lebens zu. Schreibe jeweils die entsprechende Ziffer des Kennzeichens auf die Linie. Lebewesen reagieren auf Reize aus der Umwelt. Lebewesen können Nachkommen erzeugen. Dadurch kommt es zu einer Vermehrung. Lebewesen bewegen sich aktiv, auch wenn sich manche nicht fortbewegen können. Schwämme sind z. B. am Meeresboden festgewachsen. Lebewesen nehmen Stoffe auf (z.B. Nahrung), verarbeiten sie (z.B. durch Verdauung) und geben sie wieder an die Umwelt ab (Ausscheidung). Auf der Erde leben etwa 40000 Pflanzenarten und mehr als 1,5 Millionen Tierarten. Mithilfe des Mikroskops findet man bei Pflanzen, Tieren und Menschen gemeinsame Bausteine: die Zellen. Lebewesen werden grösser und verändern ihre Gestalt. Leben ist nur in einer bestimmten Umwelt möglich. 3 WF Menschenkunde Herbst 2017 2. Lebewesen bestehen aus Zellen Ø Fülle im folgenden Text die Lücken mit den passenden Wörtern. Alle Lebewesen, so verschieden sie auch aussehen sind aus aufgebaut. Die einfachsten (zum Beispiel Bakterien) bestehen aus nur einer einzigen Zelle, weshalb man sie nennt. Im Gegensatz dazu sind , und wir Menschen aus vielen Zellen aufgebaut. Man spricht deshalb von . Nehmen wir dich als Beispiel: Dein Körper besteht aus rund 100 Billionen Zellen (das sind 10000000000 Zellen!). Die Zellen deines Körpers sind im Prinzip alle gleich aufgebaut: Sie sind von einer Hülle (_) umschlossen und in ihrem Inneren (_) befindet sich, nebst vielen anderen Bestandteilen ein Kern (), in dem die Gene stecken. Die Zellen der Tiere sind fast genau gleich aufgebaut wie die des Menschen. Pflanzenzellen aber haben eine festere Hülle (_) als menschliche Zellen. Zudem besitzen sie. Im Gegensatz zu den tierischen und pflanzlichen Zellen haben Bakterien keinen Zellkern. Zellen sind sehr klein. Ein etwa 2 mm grosser Filzstiftpunkt auf deinem Finger überdeckt etwa 1000 Hautzellen. Auch unter der Lupe erkennst du keine einzelnen Hautzellen. Dafür brauchst du ein . Ø Beschrifte die folgenden Teile eines Mikroskops! 4 WF Menschenkunde Herbst 2017 3. Schau dir deine Hautzellen an. Materialien: Durchführung: 1. Streiche zuerst etwas Tinte mit einem Wattestäbchen auf deinen Handrücken und warte, bis sie trocken ist. Das dauert ein paar Minuten. 2. Klebe dann einen durchsichtigen Klebestreifen auf die gefärbte Hautstelle. 3. Anschliessend ziehst du den Klebestreifen weg und klebst ihn auf das Glasplättchen. 4. Unter dem Mikroskop siehst du dann blau gefärbte Hautzellen, die am Klebestreifen hängen geblieben sind. 5. Zeichne auf, was du durch das Mikroskop siehst. 6. Beschrifte deine Zeichnung mit folgenden Begriffen: Zellkern Zellplasma Zellmembran Zeichnung: à Vergleiche deine Zeichnung mit der Zeichnung deines Nachbarn deiner Nachbarin. 5 WF Menschenkunde Herbst 2017 4. Untersuche einige Zellen der Mundschleimhaut. Materialien: Mikroskop, Mikropräparat (Objektträger, Deckgläschen, Objekt, Einschlussmittel), Streichholz, 2 Pipetten, Filterpapier, Methylenblau- oder Eosinlösung, Zellen der Mundschleimhaut Durchführung und Beobachtung: 1. Schabe mit dem hinteren Ende eines Streichholzes ein wenig Mundschleimhaut von der Innenseite deiner Wange ab (Beachten der Hygiene!) und übertrage sie auf einen Objektträger. 2. Gib zu dem Mundschleim wenige Tropfen Wasser, vermische sie lege ein Deckgläschen auf. 3. Sauge mithilfe des Filterpapiers einen Tropfen der Farbstofflösung unter dem Deckgläschen hindurch. 4. Betrachte die Zellen mithilfe des Mikroskops. Zeichne wenig Zellen und beschrifte die erkannten Teile (Zellkern, Zellplasma, Zellmembran) an einer Zelle. Zeichnung: 5. Vergleiche den Bau der Mundschleimhautzelle mit dem Bau einer Pflanzenzelle, z.B. einer Zelle der Wasserpest (siehe Abbildung). Mundschleimhautzelle Zelle der Wasserpest Gemeinsamkeiten Unterschiede 6 WF Menschenkunde Herbst 2017 5. Zellen der Küchenzwiebel Betrachte mithilfe des Mikroskops Zellen der Küchenzwiebel. Materialien: Küchenzwiebel, Wasser, Eosinlösung (oder rote Tinte, Neutralrot), Pinzette, Mikroskop, Deckgläschen, Objektträger, 2 Präpariernadeln, Pipette, Filterpapier, Rasierklinge mit Schutz Durchführung und Beobachtung: 1. Zerschneide die durchsichtige Haut der Innenfläche einer Zwiebelschuppe vorsichtig mit einer Rasierklinge (Arbeitsschutz beachten!) in kleine Quadrate. Lege mithilfe einer Pinzette ein Stückchen der durchsichtigen Oberhaut in einen Wassertropfen auf den Objektträger (Vorsicht! Wenn sich die Oberhaut einrollt, musst du sie mit 2 Präpariernadeln im Wasser vorsichtig aufrollen!) 2. Bedecke das Objekt im Wassertropfen mit dem Deckgläschen und betrachte es mithilfe des Mikroskops (erst 60-fache, dann 150-fache bis 200-fache Vergrösserung). Was stellst du fest? 3. Sauge mithilfe des Filterpapiers einen Tropfen Farblösung unter dem Deckglas hindurch und betrachte das Objekt erneut mithilfe des Mikroskops. Beschreibe die Beobachtungsergebnisse! 4. Zeichne zwei bis drei Zellen und beschrifte eine Zelle. 7 WF Menschenkunde Herbst 2017 6. Chloroplasten und Plasmaströmung Untersuche ein Blättchen von der Wasserpest (Elodea canadensis). Materialien: Wasserpest, Mikroskop, Objektträger, Deckgläschen, Pipette, Wasser, Pinzette, Becherglas Durchführung und Beobachtung: 1. Stelle eine Wasserpestpflanze in einem Becherglas an einen sehr hellen Ort (Fensterbank oder Overheadprojektor) für etwa 30 Minuten auf (Erwärmen des Objektes). 2. Trenne ein Blättchen von der Sprossspitze der Wasserpestpflanze ab und fertige ein Frischpräparat vom Blättchen der Wasserpest an (Es ist vorteilhaft, die untere Seite des Blättchens dem Deckglas zuzuwenden und das Objekt entlang der Mittelrippe zu untersuchen). 3. Betrachte das Objekt mithilfe eines Mikroskops (erst kleine, dann grosse Vergrösserung von 300 bis 400-fach). 4. Beobachte die Lage der Chloroplasten in den Zellen der Wasserpest. 5. Fertige eine Zeichnung von einem Ausschnitt des mikroskopischen Bildes an (2-3 Zellen). Beschrifte eine Zelle mit den erkannten Bestandteilen. Auswertung: 1. Beschreibe das mikroskopische Bild: 2. Erkläre, was du an den Chloroplasten beobachten konntest. 3. Welche Bedeutung haben die Chloroplasten? 8 WF Menschenkunde Herbst 2017 7. Vergleich von Tier- und Pflanzenzelle à Lies im Biologiebuch Prisma die Seiten 10 und 11 durch und löse folgenden Aufgaben! 9 WF Menschenkunde Herbst 2017 8. Chromosomen und DNA Ø Lies den folgenden Text und betrachte die beiden Abbildungen! Sie sind die Träger der Erbinformationen: die Chromosomen. Jeweils 46 von ihnen drängen sich in jedem Kern einer menschlichen Zelle. Viel Platz haben sie dort nicht: Der Zellkern einer menschlichen Körperzelle ist nur rund sechs Mikrometer (m) gross. Dass sich das zusammengenommen etwa zwei Meter lange, fadenförmige Desoxyribonukleinsäure-Molekül (DNA) aller Chromosomen darin nicht verknotet, ist nur möglich dank perfekter Verpackungskunst. Die 46 Chromosomen des Menschen werden zu 23 Paaren zusammengefasst. Sie werden unterschieden in Autosomen und Geschlechtschromosomen. Die Autosomen (Chromosomenpaare 1 bis 22) sind bei Frauen und Männern gleich. Lediglich das 23. Paar ist unterschiedlich. Frauen besitzen als Geschlechtschromosom zusätzlich zwei X-Chromosomen, Männer ein X- und ein Y-Chromosom. 10 WF Menschenkunde Herbst 2017 9. DNA aus Gemüse extrahieren In der TV-Serie CSI werden Täter anhand ihrer DNA-Spur identifiziert. Jede Zelle hat ihr Erbmaterial, die DNA, sicher in ihrem Kern verpackt. Wie einfach es ist, die DNA zu isolieren, zeigt dir ein Experiment mit Tomaten. Das brauchst du: Tomaten Kochsalz Zitronensaft filtriert Spülmittel Küchenmesser Mörser Kaffeefilter Reagenzglas mit Pfropfen Zahnstocher Brennsprit So wirds gemacht: 1. Schneide einen Viertel einer Tomate mit einem Küchenmesser in kleine Stücke und gib sie in die Mörserschale. 2. Bereite einen Extraktionspuffer zu: 1. 0.5 Kochsalz 2. 25 ml filtrierter Zitronensaft 3. 5 ml Spülmittel 4. 20 ml Wasser 3. Gib den Extraktionspuffer in den Mörser und zerstampfe die Tomatenstückchen während einer Minute gründlich. 4. Lass den Inhalt des Mörsers durch einen Kaffeefilter in ein frisches Glas tröpfeln. 5. Nimm 1.5 ml der filtrierten Flüssigkeit und gib sie in ein Reagenzglas. 6. Gib 1.5 ml Wasser und 6 ml Brennsprit dazu. 7. Verschliesse das Reagenzglas mit dem Pfropfen und drehe das Gefäss mehrmals um. 8. Die DNA ist nun als weisser Knäuel zu sehen, den du mit einem Zahnstocher aus dem Reagenzglas fischen kannst. à Wenn du mit dem Versuch fertig bist, räume deinen Arbeitsplatz auf und lies den folgenden Text! 11 WF Menschenkunde Herbst 2017 10. Die ungeschlechtliche Zellteilung: die Mitose Wenn Lebewesen wachsen, bilden sich Tausende von neuen Zellen. Sie entstehen durch Teilung bereits vorhandener Zellen. Zu Beginn der Teilung löst sich der Kern in eine bestimmte Zahl von Kernschleifen auf, die Chromosomen (griech.: chromos Farbe). Dabei gehen aus der Mutterzelle zwei Tochterzellen mit genau gleich viel Chromosomen hervor. Die Zahl der Chromosomen ist jedoch von Lebewesen zu Lebewesen verschieden. Beispiele: Zwiebel: 16 Maus: 40 Pferd: 64 Mais: 20 Mensch: 46 Hund: 78 Ø Schaue dir zuerst aufmerksam das Video an! Schneide dann die Kärtchen aus und versuche sie in der folgenden Tabelle an den richtigen Ort zu legen! 12 WF Menschenkunde Herbst 2017 11. Die geschlechtliche Zellteilung: die Meiose Ø Entwerfe einen möglichen Sprechertext zum Film: 1. 2. 3. 4. 5. 6. 13 WF Menschenkunde Herbst 2017 12. Mitose und Meiose im Vergleich Ø Lies im Biologiebuch Prisma die Seite 348 und fülle die folgende Tabelle aus! Mitose Meiose Funktion Ort Erbgut Ablauf Ergebnis 14 WF Menschenkunde Herbst 2017 13. Albinismus 1. Lies dir den Text durch. Albinismus (lateinisch: albus, weiss) beruht auf einer angeborenen Störung der Bildung von Melanin. Melanin ist ein dunkles Pigment (Farbstoff), das in der Haut und in den Haaren vorkommt und den Körper vor Sonnenstrahlen schützt. Die UV-Strahlen der Sonne führen zur Melaninbildung in der Haut, wodurch die Haut dunkler wird. Ist die Pigmentbildung gestört, bleibt die Haut heller und es besteht Sonnenbrandgefahr. Normalerweise befindet sich auch in der Netzhaut und in der Iris des Auges Melanin. Fehlt nun das Pigment bei Menschen mit Albinismus, so führt dies zu folgenden Veränderungen am Auge: Das fehlende Pigment in der Iris des Auges verursacht eine erhöhte Blendempfindlichkeit. Ausserdem ist häufig der Verlauf der Sehnerven durch das Gehirn verändert, wobei das räumliche Sehen eingeschränkt ist. Da die Entwicklung der Netzhautstelle des schärfsten Sehens von Melanin beeinflusst wird, ist die Sehschärfe stark eingeschränkt. Diese Sehschärfe kann nicht durch Brillengläser korrigiert werden, sodass Menschen mit Albinismus z.B. Vergrösserungsgläser benötigen, um Kleingedrucktes zu lesen. In der Schweiz leben circa 500 Menschen mit Albinismus. Bei einem Teil sind ausschliesslich die Augen betroffen, Haut und Haare dagegen haben eine normale Farbe. Die Erkrankung kann weitervererbt werden und ist nicht heilbar, weil sie auf eine Genmutation zurückgeht. Menschen mit Albinismus müssen die Sonne nicht völlig meiden, wenn sie im Freien eine Kopfbedeckung, eine Sonnenbrille und entsprechende Kleidung tragen sowie Sonnenschutzmittel mit einem sehr hohen Lichtschutzfaktor verwenden. Ansonsten können sie ein völlig normales Leben führen. Afroamerikanischer Jugendlicher mit Albinismus Schwestern – ohne und mit Albinismus Streiche die Antworten der folgenden Fragen im Text mit verschiedenen Farben an! 2. Was ist die Ursache für Albinismus? 3. Erläutere die Folgen des Albinismus beim Menschen. 4. Worauf müssen Menschen mit Albinismus achten? Wusstest du schon, dass die angeblichen «roten Augen» bei Albinismus in Wirklichkeit grau oder blau sind? Der Eindruck von «roten Augen» entsteht durch die Reflexion des Lichts an der rötlichen Netzhaut, da die Iris ja kaum pigmentiert ist. 15 WF Menschenkunde Herbst 2017 14. Erbkrankheiten, genetische Erkrankungen Die gesamte genetische Information eines Menschen ist im Erbgut hinterlegt, der DNA. Veränderungen von DNA-Abschnitten oder einzelnen Genen können vererbt werden – dann handelt es sich um eine sogenannte Erbkrankheit. Bisher sind über 3.000 Erbkrankheiten bekannt. Zudem kann sich die DNA auch im Laufe der Embryonalentwicklung während der Schwangerschaft verändern und zu Erkrankungen führen. à Gruppenarbeit: Geht zu dritt oder zu viert zusammen und wählt eine der folgenden Erbkrankheiten aus: Trisomie 18 Hämophilie (Bluterkrankheit) Muskelschwund Trisomie 13 Trisomie 21 Morbus Fabry Turner-Syndrom Cystische Fibrose Werner-Syndrom Martin-Bell-Syndrom Meine Erbkrankheit heisst: Gruppenmitglieder: Präsentationstermin: 1. Erstellt ein Poster über eure Erbkrankheit? Infos und Fotos findet ihr im Internet, aber die Texte schreibt ihr bitte in eigenen Worten! Inhalt: Was sind die Symptome eurer Krankheit? Wie sehen Personen, die diese Krankheit haben aus? Wie viele Menschen haben diese Krankheit? Ist diese Krankheit erblich? Auf welchem Gen liegt der Defekt, der diese Krankheit auslöst? 2. Präsentiert eure Erbkrankheit und das Poster der Klasse. Notiert euch Stichworte für die Präsentation (Blickkontakt zum Publikum)! Nutzt die Bilder auf eurem Poster für die Präsentation. 16