Proteinbiosynthese als Modellspiel: Transkription und Translation begreifbar machen

Transkription und Translation werden begreifbar, wenn die Lerngruppe den Ablauf selbst spielt: Der Raum wird in Zellkern und Cytoplasma geteilt, Karten stehen für Basen, mRNA, tRNA und Aminosäuren, und eine Gruppe baut Schritt für Schritt eine Polypeptidkette. Der Wert des Modellspiels liegt weniger im Nachstellen als in den Fehlern, die dabei sichtbar werden.

Material zu diesem Artikel

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Vom Gen zum Merkmal - Unterrichtsmaterial €19,90Ansehen Unterrichtsreihe: Molekulargenetische Grundlagen des Lebens €16,90Ansehen Proteinen: Struktur und Funktion im Detail - Unterrichtsmaterial €19,90Ansehen

Das Wichtigste in Kürze

• Zwei Raumzonen genügen: Zellkern und Cytoplasma, getrennt durch eine Schnur oder eine Tischreihe.
• Karten für Basentripletts, tRNA und Aminosäuren lassen sich in einer Freistunde vorbereiten und jahrelang nutzen.
• Das Spiel deckt Fehlvorstellungen auf, die im Frontalunterricht unbemerkt bleiben.
• Ohne anschließende Skizze bleibt das Spiel eine Erinnerung, kein Wissen.
• Eine Doppelstunde reicht für Durchlauf, Fehlerbesprechung und Sicherung.

Den Raum aufteilen und Rollen verteilen

Trennen Sie den Klassenraum sichtbar in Zellkern und Cytoplasma. Im Kern liegt der DNA-Strang als Kartenreihe auf dem Tisch, davor sitzt die RNA-Polymerase, gespielt von zwei Personen. Am Rand der Kernzone steht die Kernpore, durch die nur die fertige mRNA hindurchgereicht werden darf. Im Cytoplasma warten das Ribosom als Zweiergruppe, mehrere tRNA-Botinnen mit Anticodonkarten und ein Aminosäuredepot.

Verteilen Sie die Rollen schriftlich, sonst entsteht Leerlauf. Jede Rolle bekommt eine Karte mit drei Sätzen: Wer bin ich, was tue ich, was tue ich ausdrücklich nicht. Der letzte Punkt ist der wichtigste, weil er die typischen Kurzschlüsse verhindert, etwa dass die DNA den Kern verlässt. Fachliche Grundlagen und Aufgabenformate dazu liefert das Material Vom Gen zum Merkmal.

Karten vorbereiten und den Durchlauf steuern

Sie brauchen vier Kartensätze: DNA-Basen in zwei Farben für codogenen und codierenden Strang, RNA-Basen, tRNA-Karten mit Anticodon auf der einen und Aminosäurename auf der anderen Seite, sowie Aminosäurekärtchen zum Aneinanderheften. Laminieren lohnt sich. Eine Codesonne oder Codetabelle gehört an die Wand, groß genug zum Ablesen aus drei Metern Entfernung.

Führen Sie den ersten Durchlauf langsam und mit Zwischenstopps. Nach der Transkription halten alle inne, die mRNA wird laut vorgelesen und mit dem DNA-Strang verglichen. Nach den ersten drei Codons der Translation stoppen Sie erneut. Erst im zweiten Durchlauf läuft das Spiel ohne Unterbrechung, dann mit einer eingebauten Punktmutation. Für die fachliche Einbettung in eine ganze Reihe eignet sich die Unterrichtsreihe „Molekulargenetische Grundlagen des Lebens“.

Fehlvorstellungen, die das Spiel sichtbar macht

Vier Muster tauchen fast immer auf. Erstens wandert die DNA aus dem Kern, weil niemand die Kopie als eigenes Molekül denkt. Zweitens wird die tRNA als Transporteur der Information statt der Aminosäure verstanden. Drittens gilt ein Gen als gleichbedeutend mit einem Merkmal, weshalb der Sprung von der Aminosäurekette zum sichtbaren Merkmal übersprungen wird. Viertens wird angenommen, jede Mutation verändere das Protein.

Machen Sie diese Punkte zum Gesprächsgegenstand, statt sie zu korrigieren. Fragen Sie nach dem Durchlauf: An welcher Stelle hat unser Modell die Wirklichkeit vereinfacht? Der Weg von der Kette zur Funktion lässt sich anschließend mit dem Material Proteine: Struktur und Funktion im Detail vertiefen, das Faltung und Wirkung aufeinander bezieht. Eine kompakte fachliche Grundlegung bietet daneben der Beitrag Vom Gen zum Merkmal: Grundlagen der Genetik verständlich vermitteln.

Sicherung über Skizzen

Direkt im Anschluss zeichnet jede Person aus dem Gedächtnis ein Ablaufschema mit vier Beschriftungen: Ort, beteiligte Moleküle, Produkt, Richtung des Ablaufs. Sammeln Sie zwei Skizzen ein und projizieren Sie sie in der Folgestunde ohne Namen. Die Lerngruppe ergänzt gemeinsam, was fehlt. Diese Form der Sicherung ist ehrlicher als ein ausgefülltes Arbeitsblatt, weil sie die Lücken zeigt, statt sie zu füllen.

Als Hausaufgabe eignet sich eine Übersetzungsaufgabe: ein kurzer DNA-Abschnitt, die zugehörige mRNA und die Aminosäuresequenz, dazu eine Punktmutation mit der Frage, ob sich das Protein ändert.

Häufige Fragen

Wie viel Zeit braucht das Modellspiel zur Proteinbiosynthese?

Für Rollenverteilung, einen langsamen ersten Durchlauf, einen zweiten mit Mutation und die Fehlerbesprechung sollten Sie eine Doppelstunde einplanen. In einer Einzelstunde funktioniert nur der Transkriptionsteil sinnvoll. Die Sicherung über Skizzen können Sie in die Folgestunde legen, sollten sie aber nicht ganz streichen, sonst bleibt vom Spiel nur die Erinnerung an die Bewegung.

Welche Materialien brauche ich für die Karten?

Vier Kartensätze reichen: DNA-Basen in zwei Farben, RNA-Basen, tRNA-Karten mit Anticodon und Aminosäure auf den beiden Seiten sowie Aminosäurekärtchen mit Klammern zum Verbinden. Dazu eine große Codetabelle an der Wand. Laminiertes Material übersteht mehrere Jahrgänge, Papier reicht für einen Durchgang.

Welche Fehlvorstellungen treten am häufigsten auf?

Am häufigsten wandert im Spiel die DNA aus dem Zellkern, weil die mRNA nicht als eigenständige Kopie gedacht wird. Ebenso verbreitet ist die Annahme, die tRNA transportiere die Erbinformation statt der Aminosäure. Beides lässt sich unmittelbar am Modell klären, wenn Sie im Moment des Fehlers anhalten und nachfragen, statt zu korrigieren.

Weiterlesen im stifo-Blog

• Vom Gen zum Merkmal: Genetik verstehen im Biologieunterricht der Sekundarstufe II
• Epigenetik, Zellalterung und Genregulation im Biologieunterricht verstehen