Blutdruckmessgeräte und Gefäßschallverstärker für die Fachschaft Biologie

BIO 2019 Blutdruck-Messgerät (c) KFG

Dank einer großzügigen Spende von Dr. Stephan Kern, dem stellvertretenden Vorsitzenden des Fördervereins, kann sich die Fachschaft Biologie über neue Blutdruckmessgeräte freuen. Die Manschetten können in Zukunft in vielfältiger Weise von den Fachkollegen und Fachkolleginnen eingesetzt werden, um den Schülerinnen und Schülern den menschlichen Organismus näher zu bringen und seine Funktionen zu verdeutlichen. So kann in der Unterstufe der Blutkreislauf, in der Mittelstufe der Aufbau und die Funktion des Herzens und in der Oberstufe vertiefend beispielsweise der Nährstofftransport im Blut und die Auswirkungen von Ausdauertraining auf das Herz nicht nur theoretisch erarbeitet, sondern nun auch praktisch erprobt werden. Die Fachschaft Biologie bedankt sich herzlich für diese großzügige Gabe.

BIO 2019 Gefäßschall- verstärker bei der Blutruckmessung (c) KFG

Auch unserem ehemaligen Kollegen Reinhold Gilleßen danken wir herzlich. Er hat für die Fachschaft Biologie und den NW-Differenzierungsunterricht einen Gefäßschallverstärker gebaut, mit dem die akustischen Signale des Herzschlags und die Strömungsgeräusche bei der Blutdruckmessung über das Programm Audacity visualisiert werden können.

BIO 2019 Visualisierung der Strömungs-geräusche mit Audacity (c) KFG

Die Blutdruckmanschetten und der Gefäßschallverstärker konnten bereits erfolgreich im natur-wissenschaftlichen Differenzierungsunterricht der Stufe 8 eingesetzt werden. Im Kurs „Signale und Systeme“ wurde erarbeitet, wie die akustischen Signale Informationen über Herzschlag und Blutkreislauf geben. Die Bilder zeigen die Blutdruckmanschette, den Gefäßschallverstärker im Einsatz und die visualisierten akustischen Signale bei der Blutdruckmessung. Die große Zahl der nun verfügbaren Blutdruckmessgeräte macht es möglich, dass jeweils zwei Schüler_innen im Wechsel die Blutdruckmessung aktiv durchführen können und so einen deutlich anschaulicheren Zugang zu dieser wichtigen medizinischen Untersuchungsmethode erhalten.     

Larissa Pauly und Dr. Jörg Severin 

KFG profitiert vom Programm „Rent a Scientist‟

Um in den sich dynamisch fortentwickelnden Fachdisziplinen der Biologie, wie z.B. der Genetik und den Neurowissenschaften, aktuell zu bleiben, gehen die Lehrer_innen des KFG zu Fortbildungen. Das KFG geht noch einen Schritt weiter. Wenn möglich gehen wir zu Wissenschaftlern an deren außerschulische Lernorte oder wir holen Wissenschaftler ins KFG.

Am 26. März und am 4. April 2019 waren  zwei Wissenschaftlerinnen in einem Biologie-Leistungskurs des stellv. Schulleiters Markus Möhring zu Gast. Der Kurs der Jahrgangsstufe Q2 steht kurz vor dem Abitur. Daher freuen sich die Schüler, fachlichen Input zu abiturrelevanten Themen zu erhalten, und das von Forscherinnen, die in dem Gebiet selbst tätig sind. Was kann es Schöneres geben!

BIO_2019_Rent_a_Scientist (c) KFG

Möhring nutzt dabei das Programm „Rent a Scientist‟, das von Frau Dr. Kathrin Sommer von Bonner Forum Biomedizin koordiniert wird. Kontakte zwischen Universität und Schule werden so vertieft und für die Schüler_innen nutzbar gemacht. Die Dozenten der Universität trainieren sich in der Wissenschaftskommunikation, die Schüler können den gelernten Stoff in einen aktuellen Kontext aus dem Bereich der Forschung einbinden und überprüfen. So entsteht eine Win-Win-Situation für beide kooperierende Partner!

Am 26. März referierte Frau Dipl.-Mol. Biomed. Julia Fischer von der Universität Bonn zum Thema „Es gibt mehr als nur Nervenzellen im Gehirn! Die Bedeutung von Glia-Zellen‟.

Dass man zum Lernen und zum Steuern von Bewegungsabläufen Nervenzellen benötigt, lernen Schüler in der Schule. Nervenzellen, sog. Neurone, sind aber Zellen, die sich in der Regel nicht mehr teilen können. Man hat sie also ein Leben lang, und das ganze Leben lang sollten sie funktionieren. In der Schule wird ein wichtiger Typ von Zellen aber meist nur am Rande erwähnt, die sog. Gliazellen, und das, obwohl die Hälfte aller Zellen im Gehirn Gliazellen sind. Früher dachte man, sie seien nur „Leim‟ (= Glia). Heute belegt die Forschung, dass Gliazellen nicht nur passiver „Leim“ sind, sondern für die Informationsverarbeitung und -weiterleitung von großer Bedeutung sind. Auch an Erkrankungen des ZNS können Gliazellen beteiligt sein.

Frau Fischer ging auf die verschiedenen Typen der Gliazellen ein, brachte Beispiele für ihre Funktion und erläuterte, was beim Ausfall der Gliazellen passieren kann.

Eine Gruppe von Erkrankungen wie zum Beispiel die Leukodystrophien oder die Autoimmunerkrankung Multiple Sklerose sind durch einen Rückgang der weißen Substanz (Demyelinisierung) mit einer darauffolgenden Degeneration der demyelinisierten Axone/Neurone charakterisiert. Zudem ging Frau Fischer auf die Sternzellen des zentralen Nervensystems ein, die Astrozyten. Sie haben u.a. die Aufgabe, für das Gleichgewicht von Neurotransmittern und anderen Stoffen im Gehirn zu sorgen. Wichtige Aufgaben der Immunantwort werden ebenfalls von speziellen Gliazellen übernommen, den Mikrogliazellen. Sie befinden sich unter normalen Bedingungen in einer Art Ruhezustand, werden aber bei Beschädigungen des Nervensystems aktiviert und übernehmen dann die Funktion von Makrophagen: Sie phagozytieren (= fressen) alle möglichen Stoffe inklusive der Reste abgestorbener Zellen. Ein interessanter Mechanismus ist hierbei das „Beschneiden“ von Synapsen. Einzelne Synapsen innerhalb des neuronalen Netzwerks werden während der Entwicklung vermehrt auf- und abgebaut. Da Gliazellen, wie Frau Fischer berichtete, auch selbst aktiv an der synaptischen Funktion beteiligt sind, bieten sich hier neue und interessante Ansatzpunkte für mögliche zukünftige Therapien.

In ihrem Vortrag wurde für die Schülerinnen und Schüler deutlich, dass sich die Forschung interdisziplinär und international vollzieht. Frau Fischer hat Molekulare Biomedizin studiert, und arbeitet heute u.a. mit Medizinern, Physikern und Chemikern zusammen. Auf Kongressen, auf denen die aktuellen Forschungsergebnisse z.B. anhand von sog. Postern präsentiert werden, ist Englisch die Präsentationssprache. Die LK-Schüler_innen waren erkennbar fasziniert und nutzten die Chance, an die Dozentin fachliche Fragen oder aber auch Fragen zum Alltag einer Wissenschaftlerin zu stellen.

Am 4. April 2019 referierte Frau Dr. Anna Maria Euteneuer von der Universität zu Köln zum Thema  „Geschlechtsabhängige transkriptionelle Regulation".

In ihrer Dissertation hat sich Frau Dr. Euteneuer mit einem Transportprotein in Nierenzellen beschäftigt, dem sog. Organischen Anionen Transporter 1 (kurz OAT1), welcher zur Ausscheidung von Medikamenten maßgeblich beiträgt. Arzneimittelwechselwirkungen und Nebenwirkungen werden bei Frauen häufiger beobachtet als bei Männern. Besonders, wenn das Medikament aktiv von OAT1 ausgeschieden wird. Daher liegt der Verdacht nahe, dass es bei der Herstellung von OAT1 bei Mann und Frau Unterschiede geben sollte. In männlichen Ratten konnte man bereits eine höhere OAT Proteinmenge als in weiblichen Ratten feststellen.

Frau Dr. Euteneuer hat jedoch nicht die Proteinmengen sondern deren Produktionsprozess untersucht.

Die transkriptionelle Regulation ist ein entscheidender Prozess in Zellen zur Herstellung von Proteinen und beschreibt den ersten Schritt der Proteinbiosynthese. Der Bauplan der Zelle, die DNA, wird speziell kopiert (transkribiert), sodass die Informationen leichter transportiert werden können. Der kleine Bauplan (mRNA) enthält Informationen für einzelne Steine und kann in den Zellen umgesetzt (Translation) werden. Das Fertige Produkt ist dann ein weiterer Baustein (Protein) für die Zelle. Natürlich sind alle Vorgänge in den Zellen gut kontrolliert. So kann man sich eine_n Baugutachter_in vorstellen, der einen Überblick hat, und weiß wann er bestimmte Bausteine benötigt.

Hinsichtlich der transkriptionellen Regulation bei OAT1 stellte sich aufgrund der unterschiedlichen Proteinmengen in Ratten und der Beobachtungen bei Patienten die Frage, ob geschlechtsspezifische Faktoren wie Östrogen oder Testosteron einen Einfluss auf die Bauleiter (Transkription) haben.

Beiden Referentinnen ist es hervorragend gelungen ist, die Schüler_innen an ihrem jeweiligem Kenntnisstand abzuholen, und innerhalb von 90 Minuten einen Einblick in das jeweilige aktuelle Forschungsfeld abzuholen.

Dabei halfen neben den gelungenen Grafiken im per Beamer folienunterstützten Vortrag die schülerangepasste Fachsprache und die spürbare Begeisterung, mit der die beiden Wissenschaftlerinnen Forschung betreiben und vermitteln. Nicht auszuschließen, dass im Publikum des Biologie-LKs die Forscher_innen von morgen saßen.

Markus Möhring (Stellv. Schulleiter des KFG)

Besuch der Bernhardiner-Hündin Madonna

BIO_2019_Madonna (c) KFG

Am Montag, den 18. Februar 2019 kam Frau Kasper mit ihrer Bernhardiner-Hündin Madonna zu unserer Klasse 5d.  Madonna ist eine Therapiehündin mit vielen Fähigkeiten. Sie kommt aus einer Zucht in Bayern.

Als wir uns im Atrium zusammengesetzt hatten, wurden uns von Frau Kasper unsere Fragen beantwortet, die wir uns selbst aufgeschrieben hatten. Es wurde uns z.B. erklärt, was einen Therapiehund auszeichnet. Für die Arbeit mit Patienten ist es wichtig, dass der Hund ein ruhiges Wesen hat. Er soll auch dann ruhig bleiben, wenn ihn ein anderer Hund laut anbellt, es um ihn herum unruhig ist oder wenn ihm jemand versehentlich weh tut. Einem Therapiehund gefällt der Kontakt mit dem Menschen, er wird gerne gestreichelt.

Anschließend  wurde uns gezeigt, was Madonna alles kann. Dabei beachteten wir die Regeln zu einem guten Umgang mit einem Hund. Es gab einen Hindernisparcour, wo Madonna die Hindernisse überspringen sollte und einen Tunnel, durch den sie nur lief, wenn ein Leckerli hineingeworfen wurde. Immer wenn sie den Parcour schaffte, bekam sie ein Leckerli.

Uns wurde gezeigt, dass Madonna bei verschiedenen Pfeiftönen erkennt, ob sie sich setzen, hinlegen oder herkommen soll. Sie befolgte die Töne sofort. Es wurde erzählt, dass sie einmal  über eine Straße laufen wollte, als ein Auto kam. Durch den Pfeifton „sitz“ habe sie sofort gestoppt, bevor etwas passierte.

Bei einer anderen Aufgabe wurden Kinder ausgesucht, die Leckerlis in eine Box mit mehreren Fächern taten. Es wurde aber nur in 2 Fächer etwas reingelegt.  Madonna schaffte es, die richtigen Fächer auszuwählen. Dann bekam sie diese Leckerlis.

Die letzte Aufgabe war eine Personensuche. Madonna wurde ein oft benutzter Gegenstand von einem Kind hingelegt und es wurde ,,sniff, sniff“ gesagt. Dann sollte sie dieses Kind finden. Obwohl da so viele Kinder mit vielen anderen Gerüchen waren, gelang es Madonna nach einiger Zeit, das richtige Kind zu finden und ihre Belohnung zu bekommen.

Wir hatten alle viel Spaß mit Madonna. Sie ist eine tolle Therapiehündin, die uns viele ihrer Fähigkeiten gezeigt hat.

Alexander 5d

Unsere „Plastikpiraten“ Exkursion zum Rhein

BIO_2019_PlastikPiraten1 (c) KFG

Am Morgen des 14.11.2018 machte sich unsere Klasse, die 8e mit Frau Holbe und Frau Pauly, ausgerüstet mit Ferngläsern, Spektiv, Netzen und mehreren Kameras auf den Weg zum Rheinufer.

Im Rahmen des Plastikpiratenprojekts des Bundesministerium für Bildung und Forschung, hatte wir uns im Unterreicht vorher mit Hilfe des dafür bestimmten Heftes gut auf die Exkursion vorbereitet und ausführlich über das Mikroplastikproblem gesprochen.

Dort haben wir uns in 6 Gruppen aufgeteilt. Die erste Gruppe war dafür zuständig, die Fließgeschwindigkeit  des Rheins zu messen und die Vögel und Pflanzen am Flussufer zu bestimmen. Die Ergebnisse der ersten Gruppe waren teilweise sehr überraschend, zum Beispiel war eine der auffälligsten Pflanzenarten Tomaten, die am Rheinufer wuchsen. Deshalb haben wir uns später als Klasse den Gruppennamen Rheintomaten gegeben. Die zweite Gruppe hat Müll in verschiedenen Transekten am Flussrand, an der Flussböschung sowie am der Flusskrone gesammelt, fotografiert und datiert. Die dritte Gruppe hat nach Müllansammlungen in einem Gebiet von etwa 10.000m² gesucht, Dabei haben sie Glasscherben, scharfe Metallobjekte, verrottete Speisereste und benutzte Hygieneartikel gefunden.

Gruppe vier, die zuständig für den treibenden Müll und Mikroplastik im Wasser war, hat ein Netz, befestigt an zwei auf dem Wasser treibenden Plastikflaschen mit einem Seil am Steg festgemacht. Das Netz hing dann für 60 Minuten im Wasser und wurde danach wieder ans Ufer hochgeholt. Darin befanden sich insgesamt 5 Mikroplastikfragmente. Diese Probe wurde dann an die Kieler Forschungswerkstatt gesendet. Die fünfte Gruppe, das Reporterteam, hat einen Film über das Projekt gedreht und diesen Artikel verfasst. Außerdem gab es  die Zusatzgruppe, die am Flußufer nach Mikroplastik gesucht hat, indem sie Sand gesiebt haben. Dadurch kam heraus, dass pro m² etwa 296 Teile Mikroplastik im Sand waren.

BIO_2019_PlastikPiraten2 (c) KFG

Am Ende wurden alle Proben ausgewertet und die Ergebnisse im Projektheft festgehalten und abschließend an das BMBF geschickt. Die kompletten Ergebnisse der „Plastikpiraten 2018“ können unter https://bmbf-plastik.de/plastikpiraten/ergebnisse eingesehen werden.

Julie 8e

5. Klässler erforschen die „Welt der Spinne“

BIO_2018_Spinnen5d

Am Montag , den 24.9.2018, kamen 4 Studenten der Uni Köln in die Klasse 5d, um mit uns den MINTmobil Workshop „Die Welt der Spinne“ zu machen.  Als erstes hatten sie ein Wollknäuel vorbereitet und es wurde von Kind zu Kind geworfen. Dabei musste jeder ein Stück festhalten und ein Wort zum Thema Spinnen sagen. Danach haben wir etwas über die Spinnenarten geredet und über die verschiedenen Netze. Dann teilten wir uns in Gruppen auf und bekamen ein Lupenglas, einen Pinsel und dann ging es los!

Wir sollten auf dem Schulgelände Spinnen suchen und sie fangen. Mit dem Pinsel sollten wir das Netz ein kleines bisschen berühren um die Spinne anzulocken und sie dann vorsichtig mit dem Pinsel in das Lupenglas stupsen. Nacheinander erklärten wir, wie die Spinnen und die Spinnennetze aussahen und ließen anschließend die Spinnen wieder frei. Wir hatten eine Menge über Spinnen gelernt und sie können echt interessant sein. Es war cool, dass die Studenten da waren und wir haben uns alle sehr gefreut!

Amelie 5d

Verein für Impfaufklärung am KFG

Im Rahmen einer Unterrichtseinheit zum Thema Immunbiologie erhielt die Klasse 9d in ihrem Biologieunterricht am 22.03.2018 Besuch von Vertretern des Vereins für Impfaufklärung. Schon vor dem Besuch zeigte sich, dass es bezüglich des Themas viele Fragen in der Klasse gab. Das Pilotprojet im Raum Köln-Bonn bietet Schulen eine wissenschaftsbasierte Impfaufklärung, indem speziell ausgebildete Medizinstudenten Schulen besuchen. Die Vertreter des Vereins brachten den Schülerinnen und Schüler das Thema mit kurzen Impulsvorträgen und interaktiven Arbeitsphasen nahe.

BIO_2018_Impfung1 (c) KFG

So lernten die Schülerinnen und Schüler unter anderem etwas über die Geschichte und Entwicklung von Impfungen sowie den Unterschied zwischen aktiver und passiver Immunisierung. Neben der Impfaufklärung und den Erläuterungen zu den Basics der Immunisierung erhielten die Lernenden zudem die Möglichkeit den eigenen Impfschutz mit Hilfe ihres Impfpasses und dem gültigem Impfkalender zu überprüfen. Die Schülerinnen und Schüler zeigten großes Interesse und können nun hoffentlich ihre bald eigene erste Impfentscheidung aufgeklärt treffen.

MINT-Mobil im Biologieleistungskurs

Am 04.10.2017 besuchten Studenten der Universität zu Köln aus dem Fachbereich Biologie mit dem MINT-Mobil der Stiftung Wissen den Unterricht des Leistungskurses Biologie in der Q2. Im Gepäck hatten sie die verschiedensten Versuche rund um das Körperschema in der Großhirnrinde. Nach einer Filmsequenz zum Einstieg wurde die Frage aufgeworfen, warum wir ganz selbstverständlich wissen, ob wir beispielsweise gerade aufrecht stehen, auf der Couch liegen oder uns jemand am Arm berührt, selbst wenn wir die Augen geschlossen haben? Dieses Wissen über den eigenen Körper ist von Geburt an auf der Großhirnrinde präsent und hat eine große Bedeutung für alltägliche Handlungen. Erst bei Störungen der eigenen Körperwahrnehmung oder Sinnestäuschungen wird offenkundig, wie essentiell dieser Automatismus für uns ist.

Im Anschluss an einen kurzen Wissens-input über das Körperschema, die Funktionen der verschiedenen Hirnareale sowie den Aufbau der Großhirnrinde, hatten die Schülerinnen und Schüler bei verschiedenen Experimenten die Möglichkeit ihre Wahrnehmung von sich selbst zu überprüfen oder zu überlisten.

Bei der Rubber-Hand-Illusion wird gleichzeitig die nicht sichtbare linke Hand des Probanden und eine künstliche Hand, die für den Probanden sichtbar ist, mit einem Pinsel stimuliert (siehe Foto). Schon nach kurzer Zeit gewinnen einige Schülerinnen und Schüler das Gefühl, die künstliche Hand gehöre zu ihrem Körper. Erklärt wird dies dadurch, dass das Gehirn versucht, die Widersprüche zwischen den verschiedenen Sinneseindrücken zu verarbeiten und diese auflöst, indem es die sensorische Präzision verändert und damit seine Aufmerksamkeitszuteilung variiert. Da auf diese Weise der somatosensorische Input vermindert wird, verschwindet der Widerspruch zwischen den Informationen, die das Auge übermittelt und der Information über die Armposition. Das Gehirn unterdrückt also störende somatosensorische Informationen aktiv, wenn es mit zwei gegensätzlichen Informationen konfrontiert wird.

Bei der Hammer-Hand-Illusion gewinnt der Proband den Eindruck, seine nicht sichtbare Hand, auf die in regelmäßigen Abständen mit Hammer geklopft wird, bestehe aus Keramik und er fühlt, dass die Hand kalt und unbeweglich wird, weil er über einen Kopfhörer hört, wie der Hammer auf Keramik klopft. Auch hier werden vom Gehirn widersprüchliche Informationen völlig neu verbunden, so dass eine solche Täuschung entstehen kann.

BIO-MINT-Mobil-LK-2017 (c) KFG

Im Anschluss wurden die verschiedenen Versuche besonders unter dem Aspekt der psychischen Erkrankungen ausgewertet. Die Schüler und Schülerinnen erlebten einen beeindruckenden und motivierenden Workshop, dessen Inhalte den Themenbereich der Neurobiologie noch einmal gewinnbringend von einer ganz anderen Seite beleuchteten.

Larissa Pauly

Eine Lernstunde für alle fünf Sinne

BIO_2017_MintMobil

Am Donnerstag, dem 8. Juni 2017, nahm die Klasse 5d an dem MINTmobil Workshop „Unsere fünf Sinne – wie helfen sie, wie täuschen sie?“ teil. Das Projekt MINTmobil ist Teil der Initiative „Schule trifft Wissenschaft“ der Stiftung Wissen der Sparkasse KölnBonn.

Zu jedem Sinn gab es eine Station. Die Station „Sehen“ handelte von Blickwinkeln und von optischen Täuschungen. Beim „Hören“ ging es um Schallausbreitung und um Tonlagen. Ein Schmerzexperiment, das sich auf die Nervenzellen in der Haut bezog, durfte man bei „Tasten“ machen. Bei „Riechen und Schmecken“ erschnupperte und erschmeckte man Lebensmittel.

Das war wirklich eine Stunde für alle fünf Sinne.

Autor: Manuel J., 5d