Unterrichtsstunde: Ermittlung der Katalysatorfunktion der Urease beim enzymatischen Abbau von Urease (11. Klasse Gymnasium)


Unterrichtsentwurf, 2005
9 Seiten, Note: gelungene Stunde

Leseprobe

1. Thema der Unterrichtseinheit

Enzyme

2. Thema der Unterrichtsstunde

Ermittlung der Katalysatorfunktion der Urease beim enzymatischen Abbau von Harnstoff

3. Bemerkungen zur Lerngruppe

Die Klasse 11.1 besteht aus 16 Schülerinnen und 6 Schülern. Seit Februar, zum Halbjahreswechsel, halte ich in dieser Klasse eigenverantwortlichen Unterricht. Ich habe bemerkt, dass der Unterricht häufig durch nur wenige Schüler getragen wird, die sich an Hypothesenbildung und der Überprüfung rege beteiligen. Die Schüler haben durch den, von mir erteilten Unterricht, das forschend- entwickelte Unterrichtsverfahren kennen gelernt und können mit diesem gut umgehen, auch wenn ich anfangs die Schwierigkeit hatte, dass die Schüler nicht verstanden, weshalb ich ihnen nicht einfach die Lösung des Problems präsentiert habe. Die Schüler weisen ein Defizit in der Durchführung von Experimenten auf. In meinem Unterricht übte ich das Verfahren einfacher Versuche, was ihnen nun keine Schwierigkeiten mehr macht.

Getragen wird der Unterricht im Wesentlichen durch K., die durch die Teilnahme am Schüleraustausch nicht benotet wird, F.,J.., L. und C.. F. ist sehr bemüht, weil sie zu den Aprilwarnungen 04 Punkte bekam und sich verbessern muss, um versetzt zu werden. W.glänzt häufig durch fehlen, entschuldigt sich aber selbst schriftlich, weil er volljährig ist.

Das Potential der Klasse lässt sich steigern, wenn sie durch anschaulichen Unterricht motiviert wird. Passiert das nicht, ist die Klasse träge und der Unterrichtsverlauf zäh.

4. Bemerkungen zum Unterrichtszusammenhang

Dies ist die fünfte Stunde, in der die Enzyme thematisiert werden. Es wurde ein Einstieg getätigt, bei dem Quark mit Kiwi- und Bananenpüree vermischt wurden und nach einiger Zeit der Kiwi-Ansatz unangenehm bitter schmeckte. Die Schüler erkannten, dass der Stoff Actinidin für den bitteren Geschmack verantwortlich ist. Es wurde ihnen mitgeteilt, dass es sich dabei um ein Enzym handelt.

In den darauf folgenden Stunden wurde und wird die Wirkungsweise der Enzyme thematisiert. Als zu untersuchende Reaktion ist der enzymatische Abbau von Harnstoff mit Urease gewählt worden. Zunächst wurde besprochen was Harnstoff ist, wo er hergestellte wird, und dass er auch wieder abgebaut werden muss (bakteriell). Dass er abgebaut werden kann, wurde an der Erhitzung des Harnstoffs mit Durchleitung der Abbauprodukte durch Phenolphthaleinlösung als Indikator demonstriert. Die Abbauprodukte sind bekannt. In diesem Rahmen eruierte ich wie viel die Schüler über pH- Werte und das Ammonium/ Ammoniak- Gleichgewicht in Wasser wissen. Es wurde problematisiert, dass Bakterien unter den Temperaturen, bei denen Harnstoff thermisch zersetzt wird, nicht existieren können. Es stellte sich die Frage wie Bakterien Harnstoff abbauen.

Die Schüler führten die Reaktion von Harnstoff in wässriger Lösung versetzt mit Phenolphthalein und Urease unter der Messung der Temperatur durch. So wurde erkannt, dass Urease Harnstoff abbaut, und dies bei Temperaturen unter denen Bakterien leben können. Die letzte Stunde schloss damit, dass die Schüler ein Reaktionsschema formulierten. Dieses war nicht stimmig, weil Urease als Edukt genannt wurde, aber auf der Produktseite keine Abbauprodukte der Urease genannt wurden. Das Aufstellen der Reaktionsgleichung machte einige Schwierigkeiten. Einige Schüler erkannten, dass genaue Kenntnisse über die Urease vorhanden sein müssen, um die Produkte nennen zu können. Ich stellte die Frage für die nächste Stunde zurück und beließ die Reaktionsgleichung in der folgenden stöchiometrisch nicht ausgeglichenen Form:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Die Schüler kennen:

- Die Harnstoffabbaureaktion
- pH- Werte und deren Messung mit Indikatoren
- Reaktionsschemata, bei denen Stoffe, die als Edukt eingesetzt werden irgendwie verändert auch als Produkt erscheinen müssen

- Urease als Stoff, der den Harnabbau bei niedrigen Temperaturen ermöglicht
- Temperatur als Indikator für Energie
- Das Durchführen einfacher Experimente

5. Überlegungen zur Didaktik

5.1 Legitimation

Das Thema Enzyme bietet in besonderem Maße die Betrachtung von Stoffwechselvorgängen auf molekularer Ebene ausgehend von Phänomenen. So kann anhand dieses Themas erklärt werden, weshalb Organismen nur in einem bestimmten Temperaturbereich existieren können. Auch wird den Schülern bewusst, dass sie nicht einfach so funktionieren, sondern dass für das Phänomen des Lebens nichts anderes als chemische Reaktionen verantwortlich sind. Enzyme nehmen für diese Betrachtung eine Schlüsselstellung ein, weil nahezu alle Reaktionen in Organismen enzymkatalysiert sind.

Die Rahmenrichtlinien für die gymnasiale Oberstufe geben als Inhalt für die Vorstufe im Baustein „Realisierung der genetischen Information“ den Inhalt Enzyme an. Als Hinweis findet sich dort die experimentelle Erarbeitung einiger Enzymeigenschaften, z.B. Wirkungs- und Substratspezifität, Temperatur und pH- Abhängigkeit. Auch soll auf den Aufbau der Enzyme eingegangen werden.[1] Damit liegt die Erarbeitung des Reaktionsmechanismus zwingend auf dem Weg zur experimentellen Erkenntnis der Enzymeigenschaften.

[...]

Ende der Leseprobe aus 9 Seiten

Details

Titel
Unterrichtsstunde: Ermittlung der Katalysatorfunktion der Urease beim enzymatischen Abbau von Urease (11. Klasse Gymnasium)
Note
gelungene Stunde
Autor
Jahr
2005
Seiten
9
Katalognummer
V40896
ISBN (eBook)
9783638392952
Dateigröße
509 KB
Sprache
Deutsch
Anmerkungen
Problemorientierte Stunde nach Schmidt/Kunz/ Lindemann: Es wir problematisiert, dass Urease als Enzym nicht an der Reaktion als Edukt teilnimmt, sondern als Katalysator fungiert. Dazu wird ein selbst entwickeltes und funktionierendes Experiment durchgeführt. Im Anhang befinden sich Materialien und die Versuchsanleitung als Arbeitsblatt
Schlagworte
Unterrichtsstunde, Ermittlung, Katalysatorfunktion, Urease, Abbau, Klasse, Gymnasium)
Arbeit zitieren
Robert Kirchner (Autor), 2005, Unterrichtsstunde: Ermittlung der Katalysatorfunktion der Urease beim enzymatischen Abbau von Urease (11. Klasse Gymnasium), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/40896

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