Enzyme spielen eine zentrale Rolle im Stoffwechsel aller lebenden Organismen. Nahezu jede biochemische Reaktion wird von Enzymen bewerkstelligt und kontrolliert [1, S. 64]. Sie werden zudem heute in vielen Bereichen wie Medizin, Therapie und Biotechnik sowie in der Lebensmittelindustrie in großem Maßstab produziert und eingesetzt [2, S. 54]. Enzyme kommen damit häufig im Alltag der SuS vor, ohne dass es ihnen bewusst ist. So wird den SuS auch das in dieser Unterrichtsstunde genannte Beispiel der Verwendung von Enzymen in Waschmitteln zur Steigerung der Waschleistung weitestgehend unbekannt sein. Deshalb liegt die Intention dieser Unterrichtsstunde auch darin, den SuS die Allgegenwärtigkeit und den alltäglichen selbstverständlichen Gebrauch von Enzymen zu verdeutlichen.
Auch die Temperaturabhängigkeit von chemischen Reaktionen ist zwar eine Alltagserfahrung (z. B. Kühlung von Lebensmitteln, Aktivität von wechselwarmen Tieren), aber den SuS ebenfalls oftmals nicht bewusst. Deshalb soll den SuS in dieser Stunde die Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen vermittelt werden, denn diese stellen eine wichtige Grundlage zur Erarbeitung und zum Verständnis weiterführender biologischer Themen in der Oberstufe dar, wie z. B. der Fotosynthese und der Zellatmung [3, S. 1]. Auch in den Rahmenrichtlinien für die gymnasiale Oberstufe ist die Behandlung von Enzymen und ihrer Eigen-schaften in dem Baustein „Realisierung der genetischen Information“ für die Vorstufe gefordert [4, S. 16]. In der vorangegangenen Sequenz haben die SuS bereits viele molekularbiologische Prozesse kennen gelernt, bei denen Enzyme in ihrer Funktion behandelt wurden.
Inhaltsverzeichnis
- Lerngruppe und Lehrkraft
- Das Thema aus pädagogischer und fachdidaktischer Sicht
- Kompetenzbezug und Stundenziel
- Methodische Überlegungen
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Diese Unterrichtsplanung beschreibt den Entwurf für einen Biologieunterricht in der 11. Klasse zum Thema "Experimentelle Erarbeitung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen". Die Zielsetzung besteht darin, den Schülern die Temperaturabhängigkeit von Enzymen experimentell zu vermitteln und ihr Verständnis für die RGT-Regel und den Zusammenhang zwischen Enzymstruktur und Aktivität zu vertiefen. Die Schüler sollen dabei ihre experimentellen Fähigkeiten und naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen üben.
- Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen
- RGT-Regel und ihre Bedeutung
- Zusammenhang zwischen Enzymstruktur und -aktivität
- Experimentelle Methoden in der Biologie
- Kooperative Wissensvermittlung
Zusammenfassung der Kapitel
Lerngruppe und Lehrkraft: Dieser Abschnitt beschreibt die Lerngruppe (16 Schülerinnen und 17 Schüler der 11. Klasse), deren heterogene Zusammensetzung und Vorkenntnisse, sowie die vorherrschende Lernatmosphäre. Es wird auf die unterschiedlichen Lernvoraussetzungen und die Notwendigkeit der Aktivierung weniger motivierter Schüler eingegangen, wobei die Gruppenarbeit als positive Erfahrung hervorgehoben wird. Die bereits vorhandenen Kenntnisse der Schüler über Enzymatik und Diffusion werden erwähnt, während die RGT-Regel als möglicherweise bekannt, aber nicht im Unterricht behandeltes Thema dargestellt wird. Der Fokus der Stunde liegt auf der Gesprächsführung und Moderation während der Ergebnissicherung.
Das Thema aus pädagogischer und fachdidaktischer Sicht: Dieser Abschnitt betont die zentrale Rolle von Enzymen im Stoffwechsel und deren Allgegenwärtigkeit im Alltag, die den Schülern oft nicht bewusst ist. Es wird die Bedeutung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen für das Verständnis weiterführender biologischer Themen (Fotosynthese, Zellatmung) und die Einbettung in die Rahmenrichtlinien der gymnasialen Oberstufe erläutert. Der Abschnitt beschreibt die Funktionsweise von Enzymen (aktives Zentrum, Schlüssel-Schloss-Prinzip, Enzym-Substrat-Komplex), die Einflussfaktoren auf die Enzymaktivität und die Auswahl der Temperatur als Fokus dieser Stunde. Es wird detailliert auf den Einfluss der Temperatur auf die Enzymaktivität, die RGT-Regel und den Prozess der Denaturierung eingegangen. Das Beispiel von Enzymen in Waschmitteln veranschaulicht die praktische Anwendung und die Problematik der Denaturierung bei hohen Temperaturen. Die Wahl der Katalase als Enzym für das Experiment wird begründet und die Methode zur Bestimmung der Enzymaktivität durch Messung des Sauerstoffvolumens erläutert.
Kompetenzbezug und Stundenziel: Dieser Abschnitt definiert den Schwerpunkt auf der Kompetenz des Erkenntnisgewinns und formuliert das Stundenziel: Die Schüler sollen die Temperaturabhängigkeit von Enzymen beschreiben und mit der RGT-Regel und der Enzymstruktur erklären können, basierend auf den Ergebnissen eines kooperativen Experiments.
Methodische Überlegungen: Dieser Abschnitt beschreibt die methodische Vorgehensweise der Stunde, die auf einem kooperativen Experiment zur Erarbeitung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen basiert. Die arbeitsteilige Durchführung des Experiments in Gruppen, die zeitökonomische Vorgehensweise und die Wahl der Gruppengröße (4 SuS) werden begründet. Die Bedeutung des Experimentierens für die naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung und die Motivation der Schüler wird hervorgehoben. Die Auswertung der Ergebnisse erfolgt ebenfalls in Gruppen, um die Motivation und den aktiven Austausch zu fördern. Die Bereitstellung des Materials an den Arbeitsplätzen wird als organisatorische Maßnahme erwähnt.
Schlüsselwörter
Enzyme, Temperaturabhängigkeit, Enzymaktivität, RGT-Regel, Enzymstruktur, Denaturierung, Katalase, Experiment, Erkenntnisgewinn, Gruppenarbeit, Biologischer Stoffwechsel.
Häufig gestellte Fragen zur Unterrichtsplanung: Experimentelle Erarbeitung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen
Was ist der Gegenstand dieser Unterrichtsplanung?
Diese Unterrichtsplanung beschreibt den Entwurf für einen Biologieunterricht in der 11. Klasse zum Thema "Experimentelle Erarbeitung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen". Sie beinhaltet ein Inhaltsverzeichnis, die Zielsetzung und Themenschwerpunkte, Zusammenfassungen der Kapitel und Schlüsselwörter.
Welche Lerngruppe und Lehrkraft werden beschrieben?
Die Planung beschreibt eine Lerngruppe von 16 Schülerinnen und 17 Schülern der 11. Klasse mit heterogener Zusammensetzung und unterschiedlichen Vorkenntnissen. Die Lernatmosphäre, die Lernvoraussetzungen der Schüler und die Notwendigkeit der Aktivierung weniger motivierter Schüler werden berücksichtigt. Die Gruppenarbeit wird als positive Erfahrung hervorgehoben. Die vorhandenen Kenntnisse der Schüler über Enzymatik und Diffusion sowie die mögliche (aber nicht im Unterricht behandelte) Kenntnis der RGT-Regel werden erwähnt. Der Fokus der Stunde liegt auf der Gesprächsführung und Moderation während der Ergebnissicherung.
Welche pädagogischen und fachdidaktischen Aspekte werden behandelt?
Der Abschnitt betont die zentrale Rolle von Enzymen im Stoffwechsel und deren Allgegenwärtigkeit im Alltag. Die Bedeutung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen für das Verständnis weiterführender biologischer Themen (Fotosynthese, Zellatmung) und die Einbettung in die Rahmenrichtlinien der gymnasialen Oberstufe werden erläutert. Die Funktionsweise von Enzymen (aktives Zentrum, Schlüssel-Schloss-Prinzip, Enzym-Substrat-Komplex), die Einflussfaktoren auf die Enzymaktivität und die Auswahl der Temperatur als Fokus dieser Stunde werden beschrieben. Der Einfluss der Temperatur auf die Enzymaktivität, die RGT-Regel und der Prozess der Denaturierung werden detailliert behandelt. Das Beispiel von Enzymen in Waschmitteln veranschaulicht die praktische Anwendung und die Problematik der Denaturierung bei hohen Temperaturen. Die Wahl der Katalase als Enzym für das Experiment wird begründet und die Methode zur Bestimmung der Enzymaktivität durch Messung des Sauerstoffvolumens erläutert.
Was sind die Kompetenzbezüge und das Stundenziel?
Der Schwerpunkt liegt auf der Kompetenz des Erkenntnisgewinns. Das Stundenziel ist, dass die Schüler die Temperaturabhängigkeit von Enzymen beschreiben und mit der RGT-Regel und der Enzymstruktur erklären können, basierend auf den Ergebnissen eines kooperativen Experiments.
Welche methodischen Überlegungen werden angestellt?
Die methodische Vorgehensweise basiert auf einem kooperativen Experiment zur Erarbeitung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen. Die arbeitsteilige Durchführung des Experiments in Gruppen (4 Schüler pro Gruppe), die zeitökonomische Vorgehensweise und die Gruppengröße werden begründet. Die Bedeutung des Experimentierens für die naturwissenschaftliche Erkenntnisgewinnung und die Motivation der Schüler wird hervorgehoben. Die Auswertung der Ergebnisse erfolgt ebenfalls in Gruppen. Die Bereitstellung des Materials an den Arbeitsplätzen wird als organisatorische Maßnahme erwähnt.
Welche Schlüsselwörter sind relevant für diese Unterrichtsplanung?
Enzyme, Temperaturabhängigkeit, Enzymaktivität, RGT-Regel, Enzymstruktur, Denaturierung, Katalase, Experiment, Erkenntnisgewinn, Gruppenarbeit, Biologischer Stoffwechsel.
Welche Themen werden in den einzelnen Kapiteln behandelt?
Die Unterrichtsplanung umfasst Kapitel zu Lerngruppe und Lehrkraft, dem Thema aus pädagogischer und fachdidaktischer Sicht, Kompetenzbezug und Stundenziel sowie methodischen Überlegungen.
- Arbeit zitieren
- Alice Sievers (Autor:in), 2008, Unterrichtsstunde: Experimentelle Erarbeitung der Temperaturabhängigkeit enzymatischer Reaktionen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/144378