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Unterrichtsreihe: Zelle, Chromosomen, DNA (Klasse 9/10)

Unterrichtsreihe 1 von 7Alle Unterrichtsreihen

Die Reihe führt vom Mikroskop über den Bau der Zelle und ihre Organellen zum Zellkern, zu den Chromosomen und schließlich zur DNA-Doppelhelix. Sie legt damit die Grundlagen für die Reihen Zellteilung: Mitose und Meiose und Vererbung: Mendel und Mensch. Alle Materialien sind frei verfügbare Seiten von genzukunft.de mit Abbildungen, Aufgaben und Erwartungshorizonten.

Steckbrief

MerkmalAngabe
ZielgruppeKlasse 9/10 (Sekundarstufe I); auch als Wiederholung zu Beginn der Oberstufe geeignet
Umfang6 Doppelstunden à 90 Minuten
VorwissenKennzeichen des Lebendigen, Zellen als Bausteine von Lebewesen (aus Klasse 5/6), Umgang mit Maßeinheiten (mm, µm)
LeitfrageWo und wie ist die Erbinformation in einer Zelle gespeichert?
AusstattungLichtmikroskope, Objektträger, Deckgläser, Pipetten, Küchenzwiebel (Doppelstunde 1); Whiteboard oder Beamer; Tablets für die interaktiven Elemente (optional)
LernkontrolleMikroskopierzeichnung mit Protokoll, Übungsklausur im Klausurtrainer, Selbsttests der Themenseiten

Kompetenzbereiche nach den KMK-Bildungsstandards

  • Sachkompetenz: Bau von Zellen, Organellen, Zellkern, Chromosomen und DNA beschreiben und Funktionen erklären (Struktur und Funktion).
  • Erkenntnisgewinnung: mikroskopieren, ein Frischpräparat herstellen, Größen abschätzen, das Acetabularia-Experiment auswerten, mit Modellen arbeiten (Doppelhelix, Oberfläche-Volumen-Verhältnis).
  • Kommunikation: Fachbegriffe sicher verwenden, Schemazeichnungen beschriften, Ergebnisse in Tabellen und einer Concept Map darstellen.
  • Bewertung: Aussagen beurteilen, etwa die Werbung für ein „Anti-Aging“-Mittel mit Telomerase oder die Darstellung von Rosalind Franklin in einem Schulbuch.

Die Doppelstunden im Überblick

Nr.ThemaSchwerpunktZentrale Seiten
1Das Mikroskop – Zellen sichtbar machenErkenntnisgewinnung: mikroskopierenDas Mikroskop, Licht- und Elektronenmikroskop
2Die Zelle – Grundbauplan, Tier- und PflanzenzelleSachkompetenz: vergleichenDie Zelle, Tierzelle und Pflanzenzelle
3Organellen – Arbeitsteilung in der ZelleSachkompetenz: Struktur und FunktionAufgaben der Zellbausteine, ER und Golgi-Apparat, Mitochondrien
4Der Zellkern – Steuerzentrale der ZelleErkenntnisgewinnung: Experiment auswertenKern und Kernhülle, Acetabularia-Experiment
5Chromosomen – verpackte ErbinformationSachkompetenz: Fachbegriffe abgrenzenChromosomen, Chromatid, Chromosom, Chromatin
6Die DNA – Bau und VerdopplungModelle nutzen und bewertenWie sieht die DNA aus?, DNA-Replikation

Abkürzungen in den Verlaufstabellen: EA = Einzelarbeit, PA = Partnerarbeit, GA = Gruppenarbeit, UG = Unterrichtsgespräch, LV = Lehrkraftvortrag. Auf schmalen Bildschirmen lassen sich die Tabellen seitlich verschieben.

Doppelstunde 1: Das Mikroskop – Zellen sichtbar machen

Ziele

Die Schülerinnen und Schüler …

  • benennen die Bauteile eines Lichtmikroskops und beschreiben ihre Aufgaben,
  • berechnen die Gesamtvergrößerung und schätzen die Größe von Zellen ab,
  • stellen ein Frischpräparat der Zwiebelhaut her und mikroskopieren nach festen Regeln,
  • erklären, warum man Ribosomen im Lichtmikroskop nicht sehen kann.
PhaseZeitInhalt / AktivitätSozialformMaterial
Einstieg10 minImpuls aus dem Einstieg der Seite: Eine Zelle der Mundschleimhaut ist etwa einen zwanzigstel Millimeter groß. Wie können wir sie sehen? Vorwissen sammeln.UGDas Mikroskop
Erarbeitung I20 minBauteile und Weg des Lichts mit Abb. 1 erarbeiten; Gesamtvergrößerung berechnen (Abschnitt „Vergrößerung berechnen“).EA, PADas Mikroskop: Abb. 1, Aufg. 1–2
Praxis35 minFrischpräparat der Zwiebelhaut nach Anleitung herstellen, nach den Regeln „Mikroskopieren – Schritt für Schritt“ untersuchen, eine Zelle zeichnen und beschriften.PADas Mikroskop; Mikroskope, Zwiebel, Objektträger, Deckgläser, Pipette
Sicherung15 minGröße der Zellen abschätzen und typische Fehler besprechen (Luftblasen).UGDas Mikroskop: Aufg. 3 und 5
Ausblick10 minGrenze des Lichtmikroskops: Was sieht man womit? Abb. 2 (Größenskala) deuten; Licht- und Elektronenmikroskop kurz vergleichen.UGDas Mikroskop: Abb. 2, Aufg. 4; Licht- und Elektronenmikroskop

Hausaufgabe und Differenzierung

Hausaufgabe: Aufgabe 6 auf Das Mikroskop (Rat zum Elektronenmikroskop beurteilen) oder der Selbsttest der Seite; Zeichnung aus der Praxisphase fertigstellen.

  • Basis: Zeichenvorlage mit vorgegebenen Beschriftungslinien; beim Präparat arbeiten Tandems mit verteilten Rollen (Präparieren, Mikroskopieren, Zeichnen).
  • Vertiefung: Geschichte des Mikroskops mit Aufgabe 4 (Quellenkritik zur Erfinderfrage); Licht- und Elektronenmikroskop (TEM und REM); Vertiefung „Auflösungsgrenze nach Abbe“ auf Das Mikroskop.
  • Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe wiederholen: Karteikarten „Das Mikroskop“.

Doppelstunde 2: Die Zelle – Grundbauplan, Tier- und Pflanzenzelle

Ziele

Die Schülerinnen und Schüler …

  • beschreiben die Zelle als kleinste Einheit des Lebens und nennen Aussagen der Zelltheorie,
  • vergleichen Tier- und Pflanzenzelle anhand von Kriterien,
  • unterscheiden Prokaryoten und Eukaryoten anhand ihres Aufbaus,
  • erklären mit dem Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, warum Zellen klein sind.
PhaseZeitInhalt / AktivitätSozialformMaterial
Einstieg10 minZeichnungen der Zwiebelhaut aus Doppelstunde 1 mit der Tierzelle im Schema vergleichen: Was hat die Pflanzenzelle, was der Tierzelle fehlt?UGZeichnungen; Tierzelle und Pflanzenzelle: Abb. 1
Erarbeitung I25 minTier- und Pflanzenzelle mit Abb. 1 von „Die Zelle“ und der Übersicht auf „Tierzelle und Pflanzenzelle“ vergleichen; eigene Vergleichstabelle mit Kriterien anlegen.PADie Zelle: Abb. 1; Tierzelle und Pflanzenzelle
Sicherung10 minBestandteile nur der Pflanzenzelle; Befund der Zwiebelhaut ohne Chloroplasten erklären.UGDie Zelle: Aufg. 1 und 3
Erarbeitung II25 minArbeitsteilig: Gruppe A Prokaryoten und Eukaryoten (Abb. 2, Bakterienzelle), Gruppe B „Warum sind Zellen so klein?“ mit Würfelrechnung.GADie Zelle: Aufg. 2 und 5 (A), Aufg. 4 (B)
Sicherung15 minGruppen stellen vor; gemeinsamer Merksatz zu Pro- und Eukaryoten und zum Oberfläche-Volumen-Verhältnis.GA, UGErgebnisse der Gruppen
Abschluss5 minDrei Fragen aus dem Selbsttest als Blitzlicht.EADie Zelle: Selbsttest

Hausaufgabe und Differenzierung

Hausaufgabe: Aufgabe 2 auf Tierzelle und Pflanzenzelle (Warum welkt eine Topfpflanze?) oder Aufgabe 6 auf Die Zelle (Sind Viren Lebewesen?).

Doppelstunde 3: Organellen – Arbeitsteilung in der Zelle

Ziele

Die Schülerinnen und Schüler …

  • nennen die wichtigsten Organellen und beschreiben ihre Aufgaben,
  • erklären am Weg eines Exportproteins, wie raues ER, Golgi-Apparat und Vesikel zusammenarbeiten,
  • stellen Zellatmung und Fotosynthese als Wortgleichung dar und ordnen sie Mitochondrien und Chloroplasten zu,
  • erläutern, warum stark beanspruchte Zellen bestimmte Organellen in großer Zahl besitzen.
PhaseZeitInhalt / AktivitätSozialformMaterial
Einstieg10 minEinstiegstext von „Aufgaben der Zellbausteine“: Tausende Reaktionen gleichzeitig. Vergleich der Zelle mit einer Fabrik sammeln und Grenzen des Vergleichs festhalten.UGAufgaben der Zellbausteine
Erarbeitung I25 minGruppenpuzzle, Expertengruppen: (1) Zellkern und Ribosomen, (2) raues und glattes ER, Golgi-Apparat, (3) Mitochondrien und Chloroplasten, (4) Lysosomen und Vakuole. Ergebnis: Steckbrief je Organell.GAAufgaben der Zellbausteine: Abschnitt „Organellen und ihre Aufgaben“; ER und Golgi-Apparat; Mitochondrien
Erarbeitung II20 minStammgruppen: Weg eines Exportproteins mit Abb. 1 nachzeichnen und auf ein Verdauungsenzym der Bauchspeicheldrüse übertragen.GAAufgaben der Zellbausteine: Abb. 1, Aufg. 3
Sicherung15 minOrganellen zuordnen; Wortgleichungen für Zellatmung und Fotosynthese an der Tafel.UGAufgaben der Zellbausteine: Aufg. 1 und 2
Transfer15 minBefunde erklären: viel raues ER in der Bauchspeicheldrüse, viele Mitochondrien bei Ausdauersportlerinnen.PAAufgaben der Zellbausteine: Aufg. 4 und 5
Abschluss5 minExit-Ticket: ein Organell und seine Aufgabe in einem Satz.EA–

Hausaufgabe und Differenzierung

Hausaufgabe: Selbsttest auf Aufgaben der Zellbausteine; Steckbriefe der Expertengruppen ins Heft übertragen.

  • Basis: Nur die Expertengruppen 1–3; Steckbrief-Vorlage mit Leitfragen (Bau, Aufgabe, Beispielzelle).
  • Vertiefung: Endosymbiontentheorie (Vertiefung und Aufgabe 6 auf Aufgaben der Zellbausteine); Aufgabe 4 auf Mitochondrien (Vererbung der Mitochondrien-DNA); Aufgabe 4 auf ER und Golgi-Apparat (Markierungsversuch auswerten).
  • Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Aufgaben der Zellbausteine“.

Doppelstunde 4: Der Zellkern – Steuerzentrale der Zelle

Ziele

Die Schülerinnen und Schüler …

  • beschreiben den Bau des Zellkerns mit Kernhülle, Kernporen, Kernkörperchen und Chromatin,
  • erklären die Aufgaben des Zellkerns,
  • werten die Amputations- und Pfropfversuche mit der Schirmalge Acetabularia aus,
  • beurteilen die Reichweite der Schlussfolgerungen aus Hämmerlings Versuchen.
PhaseZeitInhalt / AktivitätSozialformMaterial
Einstieg10 minProblemfrage aus dem Einstieg der Seite: Wie passen rund zwei Meter DNA in einen Kern von 5 bis 10 Mikrometern, und wer kontrolliert, was hinein- und hinausgeht? Vermutungen sammeln.UGKern und Kernhülle
Erarbeitung I20 minBau des Zellkerns mit Abb. 1; beschriftete Skizze anfertigen.EAKern und Kernhülle: Abb. 1, Aufg. 1–2
Erarbeitung II30 minHämmerlings Versuche: Bau der Schirmalge, Amputationsversuch, Pfropfversuch. Vor dem Ergebnis eine eigene Vorhersage notieren, dann mit Abb. 1 vergleichen.PAAcetabularia-Experiment: Abb. 1, Aufg. 1–3
Sicherung15 minSchlussfolgerung formulieren und den Übergangshut deuten; Aussage einer Mitschülerin zur Reichweite der Versuche beurteilen.UGKern und Kernhülle: Abb. 2, Aufg. 4; Acetabularia-Experiment: Aufg. 5
Transfer10 minGroße Kernkörperchen in enzymbildenden Zellen erklären.PAKern und Kernhülle: Aufg. 3
Abschluss5 minZwei Quizfragen aus dem Selbsttest.EAKern und Kernhülle: Selbsttest

Hausaufgabe und Differenzierung

Hausaufgabe: Aufgabe 5 auf Kern und Kernhülle (Vor- und Nachteile roter Blutkörperchen ohne Zellkern).

Doppelstunde 5: Chromosomen – verpackte Erbinformation

Ziele

Die Schülerinnen und Schüler …

  • beschreiben den Bau eines Chromosoms mit Chromatiden, Centromer und Telomeren,
  • unterscheiden Chromatin, Chromatid und Chromosom sowie Ein- und Zwei-Chromatid-Chromosomen,
  • erklären, was homologe Chromosomen sind, und werten ein Karyogramm aus,
  • ermitteln Chromosomen- und Chromatidenzahlen für verschiedene Phasen.
PhaseZeitInhalt / AktivitätSozialformMaterial
Einstieg10 minChromatin, Chromatid, Chromosom: Die drei Begriffe stehen an der Tafel, die Lernenden ordnen spontan Bilder zu. Unsicherheiten festhalten.UGChromatid, Chromosom, Chromatin
Erarbeitung I25 minBau eines Chromosoms und Verpackungsstufen der DNA mit Abb. 1 von „Chromosomen“; Begriffe mit Abb. 1 von „Chromatid, Chromosom, Chromatin“ abgrenzen.EA, PAChromosomen: Abb. 1; Chromatid, Chromosom, Chromatin: Abb. 1
Sicherung10 minDefinitionen in je einem Satz; Bau eines Zwei-Chromatid-Chromosoms beschreiben.UGChromosomen: Aufg. 1; Chromatid, Chromosom, Chromatin: Aufg. 1
Erarbeitung II25 minKaryogramm eines Mannes (Abb. 2) auswerten; homologe Chromosomen und Schwesterchromatiden vergleichen.PAChromosomen: Abb. 2, Aufg. 3 und 5
Übung15 minChromosomen und Chromatiden zählen: Mensch in G1, Metaphase und Spermium; Fruchtfliege mit 2n = 8.EAChromosomen: Aufg. 4; Chromatid, Chromosom, Chromatin: Aufg. 2
Abschluss5 minAusblick: Wie werden die Chromosomen bei der Zellteilung verteilt? (Überleitung zu Zellteilung: Mitose und Meiose)UG–

Hausaufgabe und Differenzierung

Hausaufgabe: Selbsttest auf Chromosomen; wahlweise Aufgabe 6 (Werbung für Telomerase beurteilen).

  • Basis: Chromosomenmodelle aus Pfeifenputzern oder Wollfäden legen (koralle = mütterlich, blau = väterlich, wie in den Abbildungen); Zähltabelle mit Beispielzeile.
  • Vertiefung: Trisomie 21 (Karyogramm-Formeln, Aufgabe 1); Vertiefungen „Telomere“ und „Wie passen zwei Meter DNA in den Zellkern?“ auf Chromosomen.
  • Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Chromosomen“ und Karteikarten „Chromatid, Chromosom, Chromatin“.

Doppelstunde 6: Die DNA – Bau und Verdopplung

Ziele

Die Schülerinnen und Schüler …

  • beschreiben den Bau eines Nukleotids und nennen die vier Basen der DNA,
  • wenden die Regel der komplementären Basenpaarung an,
  • beschreiben die Doppelhelix mit ihren antiparallelen Strängen,
  • erklären das Prinzip der semikonservativen Replikation,
  • beurteilen eine vereinfachte Darstellung der Entdeckung der Doppelhelix.
PhaseZeitInhalt / AktivitätSozialformMaterial
Einstieg10 minInteraktive Doppelhelix am Whiteboard drehen; Beobachtungen zu Strängen und Basenpaaren sammeln.UGWie sieht die DNA aus?: interaktive Helix
Erarbeitung I25 minNukleotid und Basenpaarung mit Abb. 1; Legemodell eines kurzen Doppelstrangs aus Papierstreifen bauen.PAWie sieht die DNA aus?: Abb. 1, Aufg. 1–2
Sicherung10 minBasenanteile berechnen (30 % Adenin) und begründen.UGWie sieht die DNA aus?: Aufg. 3
Erarbeitung II20 minReplikation: Prinzip „semikonservativ“ am Legemodell nachspielen; Abschnitt „Die DNA kopiert sich selbst“.PAWie sieht die DNA aus?; Legemodell
Bewertung20 minAbschnitt „Wer entdeckte die Doppelhelix?“ lesen; Schulbuchaussage zu Watson, Crick und Franklin beurteilen; zwei Stellungnahmen vorlesen.EA, UGWie sieht die DNA aus?: Aufg. 6
Abschluss5 minRückblick auf die Reihe: Mikroskop, Zelle, Kern, Chromosom, DNA als Concept Map beginnen.UG–

Hausaufgabe und Differenzierung

Hausaufgabe: Concept Map fertigstellen; Selbsttest auf Wie sieht die DNA aus?.

  • Basis: Legemodell mit den Basenfarben der Seite (A grün, T koralle, G bernstein, C blau); Satzbausteine für die Stellungnahme.
  • Vertiefung: DNA-Replikation (Enzyme der Replikation, Aufgabe 2); Meselson-Stahl-Experiment (Vertiefung und Aufgabe 5 auf Wie sieht die DNA aus?); DNA und RNA.
  • Einfach-Modus und Karteikarten: Lernende mit Leseschwierigkeiten schalten im Seitenkopf den Einfach-Modus ein und lesen zuerst die Kurzfassung „Einfach erklärt“. Fachbegriffe: Karteikarten „Wie sieht die DNA aus?“.

Abschluss und Leistungsüberprüfung

Zum Abschluss eignet sich eine Übungsklausur im Klausurtrainer, gefolgt von einer kurzen schriftlichen Lernkontrolle. Bewährt hat sich eine Mischung aus allen drei Anforderungsbereichen:

Klausurtrainer (Übungsklausur, Quiz-Mix und Operator-Training mit Aufgaben der jeweiligen Seite): Das Mikroskop · Die Zelle · Aufgaben der Zellbausteine · Kern und Kernhülle · Chromosomen · Wie sieht die DNA aus?

Karteikarten zur Wiederholung der Fachbegriffe: Das Mikroskop · Die Zelle · Aufgaben der Zellbausteine · Kern und Kernhülle · Chromosomen · Wie sieht die DNA aus?

Hinweise zur Durchführung

  • Für das Zwiebelhaut-Präparat genügen Standard-Schulmikroskope; planen Sie für das erste Präparat großzügig Zeit ein.
  • Die Zeitangaben sind Richtwerte. Wenn das Mikroskopieren mehr Zeit braucht, verschieben Sie die Ausblicksphase in Doppelstunde 2.
  • Die Reihe verwendet die Farbcodes der Seiten: mütterliche Chromosomen koralle, väterliche blau; Basen A grün, T koralle, G bernstein, C blau.

Weitere Unterrichtsreihen

Quellen & Stand

Stand: Oktober 2026. Zeitangaben sind Richtwerte für eine Doppelstunde von 90 Minuten.

„Unterrichtsreihe: Zelle, Chromosomen, DNA (Klasse 9/10)“ von genzukunft.de – Lizenz: CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/deed.de) – Quelle: https://www.genzukunft.de/lehrkraefte/unterrichtsreihen/zelle-chromosomen-dna/ – Logo und Wortmarke sind ausgenommen.

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