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Un­ter­richts­gang: Schild­drü­se

Ver­läu­fe

Prä­sen­ta­ti­on

GA1: Kropf­ent­ste­hung

GA2: Thy­ro­xin­re­ge­lung

GA3: Wir­kungs­me­cha­nis­men

GA4: Blut­wer­te

GA5: Pa­ti­en­ten­ana­ly­se

Vor­be­mer­kun­gen

Der Un­ter­richts­gang deckt die Stan­dards der in­halts­be­zo­ge­nen Kom­pe­ten­zen zum Hor­mon­sys­tem ab. Am Bei­spiel eines Strum­a­pa­ti­en­ten er­ar­bei­ten sich die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in fünf auf­ein­an­der auf­bau­en­den Grup­pen­ar­bei­ten das Fach­wis­sen, das für eine ab­schlie­ßen­de Dia­gno­se not­wen­dig ist. Im Mit­tel­punkt der Pro­ble­ma­ti­sie­rung ste­hen die ver­meint­li­chen Wi­der­sprü­che, dass so­wohl Hyper- als auch Hy­po­thy­reo­se mit Strum­a­bil­dung ein­her­ge­hen kön­nen, als auch Jod­man­gel und Jod­über­schuss mit der Strum­a­ent­ste­hung in Ver­bin­dung ge­bracht wer­den.

Sach­ana­ly­se und di­dak­ti­sche Re­duk­ti­on

Schild­drü­sen­hor­mo­ne

Die Schild­drü­se (Glan­du­la thyeo­idea) ist die größ­te en­do­kri­ne Drüse des Men­schen. Sie pro­du­ziert unter Ver­wen­dung von Jodid die Hor­mo­ne Thy­ro­xin (T4) und Tri­jodthy­ro­nin (T3). Die Schild­drü­sen­zel­len pro­du­zie­ren vor­wie­gend das lang­le­bi­ge­re T4 (Halb­werts­zeit bis 7 Tage), wel­ches in den Ziel­zel­len zum kurz­le­bi­ge­ren T3 (Halb­werts­zeit bis 18 Stun­den) um­ge­wan­delt (de­jo­diert) wird. Im Blutse­r­um sind sie größ­ten­teils an das Thy­ro­xin-bin­den­de Glo­bu­lin (TBG) und wei­te­re Trans­port­pro­te­ine ge­bun­den. Thy­ro­xin (T4) und Tri­jodthy­ro­nin (T3) spie­len eine wich­ti­ge Rolle bei der Re­gu­la­ti­on von Stoff­wech­sel, Wachs­tum und Herz­funk­ti­on. Im Ge­gen­satz zu an­de­ren Hor­mo­nen (bspw. In­su­lin), die als ex­tra­zel­lu­lä­re Li­gan­den von Re­zep­to­ren in der Zell­mem­bran wir­ken, pas­sie­ren T4 und T3 die Zell- und Kern­mem­bran und bin­den im Zell­kern an ihren spe­zi­fi­schen Re­zep­tor. Ohne Bin­dung des Hor­mons bin­den diese Re­zep­to­ren an die DNA und un­ter­bin­den da­durch die Ex­pres­si­on ihrer Ziel­ge­ne. Diese Hem­mung wird durch Hor­mon­bin­dung auf­ge­ho­ben. T3 ist hier­bei um ein Viel­fa­ches wirk­sa­mer als T4. Ob­wohl die eu­ka­ryo­ti­sche Gen­re­gu­la­ti­on über die Bil­dungs­stan­dards nicht ab­ge­deckt ist (le­dig­lich die Be­hand­lung pro­ka­ryo­ti­scher Gen­re­gu­la­ti­on) wird die Hem­mung und Ak­ti­vie­rung der Tran­skrip­ti­on durch Tran­skrip­ti­ons­fak­to­ren zum voll­stän­di­gen Ver­ständ­nis der Hor­mon­wir­kungs­me­cha­nis­men im Ma­te­ri­al mo­dell­haft auf­ge­grif­fen

Schild­drü­sen­hor­mo­ne im Hy­po­tha­la­mus-Hy­po­phy­sen-Sys­tem

Das hy­po­tha­la­mi­sch-hy­po­physä­re Sys­tem ist die zen­tra­le Kon­troll­in­stanz und be­stimmt in einem Feed­back­me­cha­nis­mus (ne­ga­ti­ve Rück­kopp­lung) die Kon­zen­tra­ti­on der Hor­mo­ne im Blut. Hier­bei in­du­ziert der Hy­po­tha­la­mus über die Frei­set­zung des Thy­reo­to­pin-re­leasing-Hor­mons (TRH) die Frei­set­zung des thy­reo­ide­a­sti­mu­lie­ren­den Hor­mons (TSH) aus der Ade­no­hy­po­phy­se. Die­ses sti­mu­liert die Se­kre­ti­on der Schild­drü­sen­hor­mo­ne. Dabei be­wirkt TRH über einen G-Pro­te­in-ge­kop­pel­ten Re­zep­tor an den thy­reo­tro­pen Zel­len der Hy­po­phy­se über Sti­mu­la­ti­on von Phos­pho­lipa­se C und Pro­te­in-Ki­nase-C eine ver­mehr­te Tran­skrip­ti­on und Trans­la­ti­on von TSH. Die­ses wie­der­um ak­ti­viert den mem­bran­stän­di­gen G- Pro­te­in-ge­kop­pel­ten Re­zep­tor auf den Epi­t­hel­zel­len des Schild­drü­sen­fol­li­kels und sti­mu­liert über die Bil­dung von cAMP und der Pro­te­in­ki­nase-A die Syn­the­se und Frei­set­zung von T4 und T3. Die Schild­drü­se er­hält, im Ge­gen­satz zur Frei­set­zung von In­su­lin, keine Si­gna­le aus dem ve­ge­ta­ti­ven pe­ri­phe­ren Ner­ven­sys­tem.

Zur di­dak­ti­schen Re­duk­ti­on wur­den im Ma­te­ri­al ei­ni­ge Ver­ein­fa­chun­gen vor­ge­nom­men, die vor allem den Zu­stand von T3 und T4 im Blut und im Cy­to­plas­ma und die Pro­zes­se nach Bin­dung am Re­zep­tor be­tref­fen. Wei­te­re De­tails dazu fin­den sich in den Hin­ter­grund­in­for­ma­tio­nen in den Ma­te­ria­li­en der Grup­pen­ar­bei­ten.

Di­dak­tisch-me­tho­di­sche Schwer­punk­te

In­duk­ti­ve, kom­pe­tenz- und pro­blem­ori­en­tier­te Vor­ge­hens­wei­se

Die Ar­beit in den mög­lichst durch­gän­gig glei­chen Drei­er­grup­pen för­dert ei­gen­ver­ant­wort­li­ches, sorg­fäl­ti­ges und kon­se­quen­tes Den­ken und Ar­bei­ten im Team. Das klein­schrit­ti­ge Vor­ge­hen er­mög­licht da­durch, dass nach und nach zur Er­kennt­nis ge­führt wird, kom­ple­xe Pro­zes­se und Zu­sam­men­hän­ge 30200_do­k_­un­ter­richts­gan­g_hor­mo­ne_­schild­dru­e­se ZPG Bio­lo­gie 2020 Seite 2 von 5 selbst zu voll­zie­hen, den Stoff zu durch­drin­gen und sich ein­zu­prä­gen. Er­geb­nis­se aus vor­her­ge­hen­den Grup­pen­ar­bei­ten die­nen in den fol­gen­den Grup­pen­ar­bei­ten als Hil­fen, wo­durch die Ei­gen­ver­ant­wort­lich­keit für sorg­fäl­ti­ge Er­geb­nis­si­che­rung ein­ge­for­dert wird.

Ko­ope­ra­ti­ves Ler­nen

Ein­zel­ar­beits­pha­sen zu Be­ginn jeder Grup­pen­ar­beit über­ge­ben die Ver­ant­wor­tung an jedes ein­zel­ne Grup­pen­mit­glied, da nur durch das Zu­sam­men­fü­gen aller Ein­zel­er­geb­nis­se die Auf­ga­ben der sich an­schlie­ßen­den Grup­pen­ar­beits­pha­se er­folg­reich zu lösen sind. Die Grup­pen­ar­beits­auf­ga­ben ver­deut­li­chen den Schü­le­rin­nen und Schü­lern, dass kom­ple­xe Vor­gän­ge im Team oft leich­ter zu er­ar­bei­ten und damit auch zu ver­ste­hen sind. Das Tei­len der Ma­te­ria­li­en und das ge­mein­sa­me Er­stel­len der Er­geb­nis­se, die dann ko­piert jedem Grup­pen­mit­glied zur Ver­fü­gung ge­stellt wer­den, er­hö­hen den Team­cha­rak­ter und die ge­mein­sa­me Ver­ant­wor­tung.

Dif­fe­ren­zie­rung

Für schnel­le Grup­pen ste­hen Auf­ga­ben zur Ver­fü­gung, die wei­te­re As­pek­te der The­men hin­ter­fra­gen oder ver­tie­fen oder das be0­reits er­wor­be­ne Wis­sen zur Un­ter­stüt­zung an­de­rer Grup­pen an­wen­den. Zur Lö­sung kom­ple­xer Auf­ga­ben ste­hen Tipps zur Ver­fü­gung. Die Auf­ga­ben­vor­schlä­ge Text in Bild kön­nen auch in Bild in Text Um­set­zun­gen um­ge­stal­tet wer­den und bin­nen­dif­fe­ren­ziert ein­ge­setzt wer­den.

Um­gang mit un­ter­schied­li­chen Dar­stel­lungs­for­men

Der Um­gang mit un­ter­schied­li­chen Dar­stel­lungs­for­men ist eine zen­tra­le Fä­hig­keit im na­tur­wis­sen­schaft­li­chen Un­ter­richt. Das Zu­sam­men­füh­ren von In­for­ma­tio­nen aus un­ter­schied­li­chen Dar­stel­lungs­for­men in eine neue Dar­stel­lungs­form wird im Un­ter­richt vor­ran­gig durch Ent­nah­me von In­for­ma­tio­nen aus bei­spiels­wei­se Ta­bel­len, Dia­gram­men und Gra­phi­ken mit text­ba­sier­ter Ant­wort oder durch Zu­sam­men­fas­sun­gen von Tex­ten in Fluss­dia­gram­men geübt. In die­sem Un­ter­richts­gang wer­den zu­sätz­lich auch die Dar­stel­lung von Text­in­for­ma­tio­nen in kom­ple­xe­ren Bil­dern zur Ver­bes­se­rung von Text­ver­ständ­nis, Er­schlie­ßen kom­ple­xer Zu­sam­men­hän­ge und Ver­wen­den von Fach­be­grif­fen geübt.

 

Un­ter­richts­gang: Schild­drü­se: Her­un­ter­la­den [docx][42 KB]

Un­ter­richts­gang: Schild­drü­se: Her­un­ter­la­den [pdf][122 KB]

 

Wei­ter zu Ver­läu­fe