Proteinbiosynthese von der Schule in die Praxis

Gene – zentrales Dogma – Zwischen Theorie und Praxis

Unsere Autorin Martina Henn-Sax hat einen sehr aktuellen Artikel zum Thema Biologie und Praxis geschrieben:

Die Struktur der DNA ist einfach – im Schulbuch! Die Produktionsstraße „Proteinbiosynthese“ ist einfach, linear und gut verständlich – im Schulbuch! Der Status quo „Molekularbiologie“ ist seit einigen Jahren konstant – im Schulbuch!

Auch wenn es wirklich gute Schulbücher gibt, und diese selbstverständlich auch laufend aktualisiert werden, stellt sich die Frage, wie wir dieses sich ändernde Wissen oder „Unwissen“ in den Abiturprüfungen abgefragen. Wo kann eine vernünftige Grenze zwischen „Expertenwissen dort draußen“  und „Verständnis im geschützten Raum Schule“ gezogen werden?

Dieser Blogartikel ist aufgrund von zwei Impulsen entstanden:

Ich möchte mit Letzterem beginnen:

Der Fall Angelina Jolie

Am 14. Mai 2013 erhielten zwei Gene die Aufmerksamkeit einer breiten Mehrheit. Jeder Mediziner, Molekularbiologe und Humangenetiker freut sich über so eine Presseresonanz zu der vollbrachten wissenschaftlichen Arbeit. Die Gene, die diesen Wirbel verursachten waren BCA1 und BCA2. Warum plötzlich so ein Hype wurden die Gene doch bereits zur Jahrtausendwende beschrieben und als Ursache für Brustkrebs ins Visier genommen.

Ursache für den Presserummel war wohl eher ihre berühmte Trägerin Angelina Jolie und ihre Reaktion auf die Gefahr an Brustkrebs zu erkranken. Es geht jedoch an dieser Stelle nicht um die Entscheidung an sich. Dieser Artikel will sich auf die Gene BCA1 und BCA2 konzentrieren und anhand dieses Beispiels den „Weg vom Gen zum Protein“, den „Weg vom Gen zur Information“ oder in diesem Fall zur „Krankheit“ diskutieren.

Beide Gene gehören zu den sogenannten Tumorsuppressorgenen. Diese Gene verhindern ein massives Wachstum der Zelle(n). Tauchen nun in Tumorsuppressorgenen Mutationen auf, so kann durch diese Genveränderung auch der Einfluss dieser Gene bzw. der Genprodukte beeinflusst werden. Die schützende, verlangsamende Wirkung des Tumorsuppressors wird aufgehoben. (Tumorsupressorgene werden auch im Unterricht behandelt, u.a. in Hessen). Beispielsweise steigt dadurch die Zellteilungsrate, wodurch diese veränderte Form von BCA 1 und BCA 2 das Krebsrisiko erhöhen.

Proteinbiosynthese im Schulunterricht

Betrachten wir die Proteinbiosynthese, so wie sie im Allgemeinen im Schulunterrichtdargestellt wird, dann ist dieses einfache Flussdiagramm korrekt:

DNA –> mRNA –> Protein (respektive Genprodukt)

Ganz so einfach ist die Realität dann doch nicht.

  1. besitzen wir immer zwei Allele eines jeden Gens (väterliche und mütterliche DNA)
  2. wird DNA nur zu ganz bestimmten Zeitpunkten bzw. in ganz bestimmten Zellen exprimiert
  3. ist die Expression von der Umwelt abhängig

Diese dritte Aussage klingt so „lapidar“, dass man Sie fast überlesen mag. Aber hier steckt der Teufel im Detail. Ein sehr guter Artikel wurde dazu schon 2008 in der Zeit  veröffentlicht. Hier beschreibt der Autor Uwe Bahnsen die Problematik der veränderten Genorganisation. Sein Titel „Erbgut in Auflösung“ erfasst in einem Satz den Paradigmenwechsel von oben erläuterten festgelegtem Weg der Genexpression zu dem was tatsächlich in der Zelle vorzugehen scheint. Der Autor schreibt folgendes:

„Das Erbgut eines jeden ist in beständigem Umbau begriffen. Die Folge: Jeder Organismus, jeder Mensch, selbst jede Körperzelle ist ein genetisches Universum für sich.“

So wird immer deutlicher, dass die DNA zwar in den Zellen eine Informationsgrundlage schafft, aber mit massiven Freiheitsgraden ausgestattet ist, diese zu interpretieren. Die DNA scheint nur ein Vorschlag, ein Ideengeber, alles weitere entscheidet das Individuum. Ganz nach dem Motto wie viele ganzheitliche Ansätze von „Körper – Geist – Seele“ das schon immer behaupten.

So zeigen die Sequenzierungsarbeiten immer deutlicher, dass jedes menschliche Individuum tatsächlich ein einzigartiges Geschöpf ist. So kommt es zu Veränderungen der DNA in den einzelnen Zellen. Gene werden mehrfach kopiert, Abschnitte entfernt oder vervielfacht. Dadurch wird auch die Zuordnung von „Gen“ zu „Krankheit“ immer schwieriger. Vor allem bei krankhaften Veränderungen der Zellen wie Krebs, die sowieso vom Zusammenspiel mehrerer genetischer Faktoren abhängig sind. Um es kurz zu machen: die DNA bestimmt nicht was für ein Mensch aus uns wird. Es sind die Faktoren die uns umgeben. Die Liebe der Eltern, die gesunde Ernährung, das ländliche Umfeld, der Stress im Büro. Das alles könnte man in einem Wort „Umweltfaktoren“ zusammenfassen.

Was lernen wir daraus? Was bringen all die Daten aus Gentests usw.

Was sind positive Umwelteinflüsse, was negative? Was ist mit den Faktoren, die wir momentan bei der Anamnese noch nicht erfassen. Beispielsweise stellt ein Arzt selten die Frage nach dem Kaffeekonsum der Patienten. Was mit Faktoren, deren Existenz wir uns momentan ggf. noch gar nicht bewusst sind?

Sie sehen das Dilemma, das sich hier aufzeigt. Wahrscheinlich kann kein Statistiker dieser Welt den tatsächlichen Wert der Brustkrebsgefahr errechnen. Dieser ist für jede Frau an jedem Ort dieser Welt verschieden – ganz unabhängig von BCA1 und BCA2. Dass die veränderten Varianten dieser Gene das Risiko nicht mindern ist so ziemlich das einzige in dieser Rechenformel das sicher scheint.

Daher kann jeder Gentest nur ein weiteres Puzzlestück sein, das dem Patienten und dem Arzt eine Entscheidung leichter oder auch schwerer machen kann. Die Aussagen sind nicht „ja“ oder „nein“. Es sind Wahrscheinlichkeiten. Selbst mit einem Risiko von 99% kann die Patientin ohne Brustkrebs bleiben.

Abiturrelevant oder wissenschaftlich korrekt?

Nach diesem ausführlichen Exkurs in die Molekularbiologie nun zurück zu unserem Ausgangsthema. Der Kommentar von Oachkatzerlschwoaf zu meinem Video „Bio Abitur Genetik: Genetischer Fingerabdruck“:

„ (…) das was hier vorgetragen wird entspricht nicht der Realität. ein Verbrechen, dass das noch gelehrt wird. Vom stabilen Genom muss sich die Pseudowissenschaft verabschieden, dies wurde bereits 2008 publiziert „Die Zeit“ Nr. 25. – Erbgut in Auflösung. Die DNA ist ständig im Wandel die Genetiker können nicht einmal ein Gen definieren und sprechen fast von einem Wunder. Die Vererbung liegt NICHT in der DNA. Alle Täterschafts- und Vaterschaftsnachweise sind ohne Aussagekraft.“

Oachkatzerlschwoaf hat sicherlich recht was seine Aussage angeht!

Wer tatsächlich in der Molekularbiologie drin steckt wird feststellen, dass tagtäglich neue Informationen publiziert werden. Informationen, die Bekanntes unterstützen, die etablierten Annahmen widersprechen, die das Wissen von Gestern komplett durcheinander wirbeln.

Das ist gut so. So ist Wissenschaft. Ohne Informationssuche, ohne Widerspruch bleiben wir ohne neuen Erkenntnisgewinn stehen. Als Biochemikerin, die lange Jahre in der Grundlagenforschung gearbeitet hat, weiß ich nur zu gut, dass sich der Stand der Wissenschaft von „heute auf morgen“ ändern kann.

Doch wie vermitteln wir diese tägliche Flut an neuen, oftmals konträren Informationen im Schulunterricht?

In der Schule ist es wichtig Grundlagen zu legen. Verständnis für Vorgänge zu erzeugen, Zusammenhänge aufzuzeigen. Die Schüler, der später in der Forschung arbeiten werden, wird im Laufe ihrer Ausbildung sehr schnell in die Primärliteratur umsteigen, einzelne experimentelle Ansätze studieren und den Austausch mit anderen Forschungsgruppen suchen um ihre Forschungsfragen zu beantworten. Doch die Schule muss zunächst einmal anderen Dinge leisten.

Auch auf abiweb.de bereiten wir auf die Abiturprüfungen in den 16 Bundesländern vor. Die Prüfungsvorgaben sind dabei eindeutig festgelegt. Die Inhalte ebenso (EPA Biologie). Wir möchten, dass unsere Schülerinnen und Schüler das bei uns Lernen, was in den Prüfungen von Ihnen gefordert wird. Das ist unser Ziel: Schülerinnen und Schüler mit guten Noten sicher durch Ihr Abitur zu bringen. Zusätzliche Infos posten wir gerne auf unserem Blog, denn oftmals beinhaltet die Wissenschaft und das Leben mehr als der Schulunterricht.

Abi-Kurse

 

Landesabitur 2012 in Hessen: Themen für euer Bio-Abitur?

Auch für die aus Hessen stammenden Abiturienten haben wir kurz zusammengefasst, was für das Abitur 2012 im Fach Biologie zu lernen ist.

Wir hoffen euch damit eine kleine Hilfestellung geben, damit ihr im Abiturstress den Überblick behaltet.

Abi-Kurse

Biologie: Prüfungsinhalte des Abitur 2012 in Niedersachsen

Auch für die Abiturienten des Landes Niedersachsen hat die Dozentin unseres Biologie Online-Kurses, Dr. Martina Henn-Sax, in einem kurzen Video die relevanten Prüfungsthemen zusammengefasst. So erhaltet ihr noch einmal in kompakter Form alles Wissenswerte über euer Abitur 2012 im Fach Biologie. Außerdem gibt sie euch gute Hinweise, wie die Einzelthemen miteinander verwoben sind, damit ihr nicht den Überblick verliert.

Abi-Kurse

Der Autor des Chemie Online-Kurs, Benjamin Herdtweck, im Interview

cand. vet. med. Benjamin Herdtweck
Dozent für den Online-Kurs Chemie

Benjamin Herdtweck studiert im Doppelstudium Veterinärmedizin und Biologie an der Benjamin Herdtweck - Dozent für den Chemie Online-Kurs auf abiweb.deUniversität Leipzig. Neben dieser schon recht intensiven Arbeit an der Universität ist der Dozent für Veterinärmedizinsich-biologische Kurse an der Abendakadmie Mannheim und der Volkshochschule. An der Universität übernimmt er Tutorien für Studenten niederer Semester und ist als Dozent und Autor für Abiturvorbereitung äusserst erfolgreich. Herr Herdtweck arbeitet ebenso als Autor für das Online-Portal DocCheck.   

Was ist Ihnen wichtig in der Abiturvorbereitung? 

Den Schülerinnen und Schülern eine gute Übersicht zu geben und den Lernstoff, verständlich rüber zu bringen. Dabei spielt Interdisziplinarität und Alltagsbezug eine große Rolle. Je näher der Lernstoff am Lernenenden dran ist, umso besser kann er diesen aufnehmen, verstehen und anwenden.

Wie lange haben Sie Erfahrung in Nachhilfe, Unterricht, dem Umgang mit Schülern?

Seit der 8. Klasse habe ich Nachhilfe in den Naturwissenschaften und Sprachen an niedrigere Klassenstufen gegeben. Ab der Oberstufe wurde ich dann als sozialpädagogischer Einzelbetreuer bei dem Jugendamt Mannheim tätig, mit dem Studium als Nachhilfelehrer und Tutor an jüngere Semester und nun als Dozent für Abiturvorbereitung und Kurse an der Volkshochschule bzw. Abendakademie.
Vor Schülern oder Studierenden zu stehen und im direkten Kontakt zu unterrichten ist mir ebenso wichtig, wie Lernunterlagen gut strukturiert und verständlich aufzuarbeiten.

Woher stammt Ihr Fachwissen?

Für www.abiweb.de und www.abiturlernen.de bin ich als Dozent für Chemie tätig, obwohl ich Veterinärmedizin und Biologie studiere. Man mag sich da etwas wunder, aber die Medizin fragt nicht ob das Problem, das zu lösen ist nun chemisch, physikalisch oder biologischer Natur ist. Man kann die Naturwissenschaften nicht direkt voneinander abgrenzen und so wäre Tiermedizin ohne Chemie nicht zu bewältigen. Mein Studium ist mein Liebstes, meine große Leidenschaft… so kann ich aus Praktika und Laboraufenthalten einiges an praktischer Anwendung in Sachen Chemie mitbringen.

Was ist für Sie die größte Herausforderung in Sachen Abiturvorbereitung?

Den Schülern auf alle Fragen eine schlüssige und korrekte Antwort zu geben und Textinhalte so zu gestalten, dass sich viele Fragen schon von vorne herein beantworten. Schülerinnen und Schülern alle Themen mit einer sinnvollen Vernetzung untereinander zu vermitteln, sodass das Anwenden des Wissens von alleine geht.

„Polymerase-Ketten-Reaktion“ aus dem Biologie Online-Kurs ein erstes Lernvideo zur Vorschau

In diesem Lernvideo erhaltet ihr einen ersten Eindruck von unseren Videos, die neben Lehrtexten, Grafiken, Animationen und interaktiven Übungsaufgaben einen wesentlichen Bestandteil der Abiturvorbereitung auf abiweb.de ausmachen. Viel Spaß beim Ansehen!

Dein abiweb-Team