Die vorliegende Unterrichtsstunde ist für die 12. Jahrgangsstufe eines Gymnasiums konzipiert, die drei Stunden in der Woche sowohl in Einzel- als auch in Doppelstunden unterrichtet wird. Für die geplante Stunde steht demnach ein Zeitraum von 90 Minuten zur Verfügung. Die Experimentierkompetenz der Schülerinnen und Schüler (SuS) sollte im Vorfeld der Stunde durch das Planen und Durchführen eigener Experimente geschult worden sein. Auch der sichere Umgang mit dem Bunsenbrenner stellt eine Voraussetzung für die geplante Stunde dar. Die SuS sollten mit Gruppen- bzw. Partnerarbeiten vertraut sein und über ein angemessenes Sozialverhalten verfügen, sodass Versuche gemeinsam geplant, vorbereitet und durchgeführt werden können. Da ein Bild von exemplarischen Ergebnissen der letzten Stunde den Einstieg darstellt, sollte ein digitales Endgerät inklusive Beamer oder ein Smartboard zur Verfügung stehen, das durch die Lehrkraft bedient werden kann. Um den Bunsenbrenner nutzen zu können, ist eine Durchführung im Biologie- oder alternativ im Chemieraum unumgänglich.
Inhaltsverzeichnis
- Bedingungsanalyse
- Einbindung der Materialien in die Unterrichtseinheit
- (A) Übersicht Unterrichtseinheit
- (B) Stundenverlauf
- (C) Unterrichtsmaterialien
- Sachanalyse
- Didaktische Analyse
- Methodische Überlegungen
- Literaturverzeichnis
- Anhang
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Unterrichtsstunde zielt darauf ab, das Phänomen der Denaturierung von Enzymen experimentell zu beleuchten. Die Schülerinnen und Schüler sollen durch das Planen und Durchführen eines Versuchs die Folgen von hohen Temperaturen auf die Aktivität von Enzymen beobachten und den Prozess der Denaturierung verstehen.
- Einfluss der Temperatur auf die Enzymaktivität
- Temperaturmaximum von Enzymen
- Denaturierung von Enzymen durch Hitze
- Reversible und irreversible Denaturierung
- Alltagsrelevanz der Denaturierung von Enzymen
Zusammenfassung der Kapitel
Bedingungsanalyse
Die Unterrichtsstunde ist für die 12. Jahrgangsstufe eines Gymnasiums konzipiert und setzt voraus, dass die Schülerinnen und Schüler bereits Erfahrung mit eigenen Experimenten und dem Umgang mit dem Bunsenbrenner haben. Die Stunde soll in einem Biologie- oder Chemieraum stattfinden und es wird ein digitales Endgerät für die Präsentation von Ergebnissen benötigt.
Einbindung der Materialien in die Unterrichtseinheit
Die Stunde ist Teil einer größeren Unterrichtseinheit über Enzyme als Biokatalysatoren. Die Einheit umfasst insgesamt neun Stunden, wobei die Denaturierung von Enzymen in der vierten Einzelstunde behandelt wird. Die Schülerinnen und Schüler haben bereits Grundlagen über die Struktur, Funktion und Wirkungsweise von Enzymen erarbeitet.
Sachanalyse
Die Enzymaktivität wird durch die Temperatur beeinflusst. Nach der RGT-Regel verdoppelt sich die Reaktionsgeschwindigkeit bei einer Temperaturerhöhung von 10°C. Allerdings gilt diese Regel nur bis zu einem bestimmten Temperaturmaximum, das von der Enzymart abhängt. Durch übermäßige Hitze vibrieren die Enzymmoleküle so stark, dass nicht-kovalente Bindungen brechen und die Tertiärstruktur des Enzyms verändert wird. Dadurch kann das Enzym seine biologische Funktion nicht mehr ausüben, da das Substrat nicht mehr am aktiven Zentrum binden kann. Dieser Prozess wird Denaturierung genannt und ist in den meisten Fällen irreversibel.
Didaktische Analyse
Die Unterrichtsstunde basiert auf dem Niedersächsischen Kerncurriculum Biologie für die gymnasiale Oberstufe. Die Denaturierung von Enzymen stellt einen wichtigen Aspekt der Enzymeigenschaften dar und ist im Unterricht relevant, da sie in allen biologischen Vorgängen, an denen Proteine beteiligt sind, beobachtet werden kann.
Schlüsselwörter
Enzyme, Biokatalysatoren, Denaturierung, Temperatur, Enzymaktivität, Temperaturmaximum, RGT-Regel, Tertiärstruktur, aktives Zentrum, irreversible Denaturierung, Substrat, biologische Funktion.
- Quote paper
- Anonym (Author), 2021, Unterrichtsentwurf für die 12. Jahrgangsstufe zum Thema Denaturierung von Enzymen im Fach Biologie, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1253064
