Corona - blockiere das Virus mit Antikörpern… Mathematik, Biologie und Coding :-)

Mathematik: zusammengesetzte Körper, algorithmisches Denken

Biologie: Einzeller und Viren

benötigte Tools:: Computer mit Internetzugang; genutzt wir die Webseite www.blockscad3d.com 


Hinweis:

Im Folgenden wird die Platzierung von Körpern im Raum geübt sowie Mengenoperationen zwischen Körpern. Dieses Beispiel können Schüler (ca ab Klasse 7-9) alleine durcharbeiten und benötigen nur einen Computer mit Internetzugang.

Es kann auch als Arbeitsblatt eingesetzt werden mit zusätzlichen Aufgaben (z.B.: alle Angaben in cm; Berechnen von Oberflächen und Volumina der Körper; Lagebeschreibung etc.).


Los geht’s:

Viren sind für ihre Vermehrung auf lebende Zellen angewiesen. Sie dringen in die Zelle ein und verändern das Erbgut der Zelle so, dass diese neue Viren herstellt, die dann weitere Zellen infizieren.

Dabei “dockt” sich das Virus an sogenannte Rezeptoren an der Oberfläche der Zelle an. Vereinfacht gesagt hat das Virus eine Art Schlüssel, der ziemlich genau passt, kann es den Schutz der Zelle überwinden. Das Virus besitzt also eine Art “Dietrich”, mit dem das Schloss der Zelle geknackt werden soll.

Ein Schutz gegen Viren kann z.B. so funktionieren, dass dieser “Nachschlüssel” blockiert wird und so nicht mehr funktionieren kann. Das ist die Aufgabe von Antikörpern.

Ein Beispiel:

Der fiktive Virus nutzt prismenförmige “Schlüssel” (blau), um an die entsprechenden Zellen außen anzudocken. Um den Virus unschädlich zu machen, werden dessen “Schlüssel” deaktiviert:

Dazu wird zunächst ein Würfel erzeugt, von dem dann ein Prisma subtrahiert wird. Der verbleibende Körper (grün) passt genau auf den “Schlüssel” (blau) des Virus - unser erster Antikörper gegen das Virus.

Die Körper können mit Hilfe einer grafischen Programmiersprache erzeugt und platziert werden. Mit Hilfe der Webseite www.blockscad3d.com könnt Ihr direkt loslegen…

Folgender Programmcode erzeugt den grünen “Antikörper” zum Virusrezeptor (s. Bild oben):

Der “Schlüssel” (blaues Prisma im Bild oben) zum Andocken an die Zellen lässt sich ebenfalls leicht erzeugen, dafür sind nur wenige Befehle nötig:

Der “Virus” in der ersten Abbildung besteht aus einem Zylinder, um den kreisförmig die “Schlüssel” für die Zellrezeptoren angeordnet sind. Dies lässt sich leicht mit einer Schleife (wiederholten Anweisung) mit einer Zähl-Variablen (hier “j”) lösen:


Aufgaben:

Könnt Ihr einen Code entwickeln, mit dem das Virus von passenden Antikörpern isoliert und unschädlich gemacht werden kann?

Denkt Euch doch weitere Rezeptoren und passende Virus-Schlüssel dafür aus, z.B. so etwas:


Aus welchen Körpern besteht der “Schlüssel” des Virus? Wie lässt sich der halbkreisförmige Ausschnitt erzeugen?

Anschließend könnt Ihr auch die Antikörper “herstellen”, die das Virus unschädlich machen...

Postet Euren Code hier :-)

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