Wie kann man ein eher abstraktes Thema wie die Enzymhemmung für einen leistungsschwachen Vorkurs in Biologie verständlich unterrichten, so dass es zu einem nachhaltigen Lernertrag kommt?
Eine Möglichkeit ist die Anwendung des bisher erworbenen theoretischen Wissens in einer quasi-authentischen kommunikativen Situation, einer Diskussion mit Lebensweltbezug. Die Schülerinnen und Schüler wenden ihr Fachwissen rollenspezifisch an, erklären die kompetitive Enzymhemmung exemplarisch und lernen, eine eigene Meinung fundiert zu begründen.
Dieser Unterrichtsentwurf impliziert eine tiefgreifende Auseinandersetzung mit der Thematik und eine hohe Schüleraktivierung.
Schwerpunktziele sind dabei:
Fachwissen: Die Schülerinnen und Schüler können die Gabe von Ethanol / Fomepizol bei einer Methanolvergiftung der kompetitiven Enzymhemmung begründet zuordnen, indem sie die Abbildungen / die Informationen der Wirkungsweise auswerten.
Kommunikation:Die Schülerinnen und Schüler präsentieren und tauschen ihre zuvor herausgearbeiteten Argumente in der Diskussion aus.
Bewertung: Die Schülerinnen und Schüler diskutieren und beurteilen Möglichkeiten und Problematiken in Bezug auf die kompetitive Enzymhemmung am Beispiel der Methanolvergiftung.
Inhaltsverzeichnis
1. Angaben zur Lerngruppe
2. Thema der Unterrichtseinheit und der Stunde
3. Einbettung der Stunde in die Gesamtplanung
4. Schwerpunktlernziele der Doppelstunde
5. Begründung der didaktischen Entscheidungen
5.1 Sachanalytische Hinweise
5.2 Didaktische Entscheidungen
6. Begründung der Methoden- und Medienauswahl
7. Verlaufsplanung (in tabellarischer Form)
Zielsetzung und Themen
Das Hauptziel dieser Unterrichtseinheit ist die problemorientierte Auseinandersetzung mit den Mechanismen der kompetitiven Enzymhemmung anhand eines lebensweltnahen Beispiels. Die Lernenden sollen fachliche Grundlagen zum Enzymabbau bei einer Methanolvergiftung erarbeiten, verschiedene Rollenperspektiven einnehmen und eine begründete Bewertung sowie Diskussion über die Behandlungsmöglichkeiten führen.
- Enzymatik und Wirkungsweise von Enzymen als Biokatalysatoren
- Mechanismus der kompetitiven Enzymhemmung bei Methanolvergiftungen
- Vergleich der Behandlungsansätze durch Ethanol und Fomepizol
- Anwendung ethischer und medizinischer Bewertungskriterien in einer Diskussionssituation
Auszug aus dem Buch
Sachanalytische Hinweise
Im Bereich der Stoffwechselregulation werden zwei Arten der reversiblen Hemmung differenziert: Die allosterische sowie die kompetitive Enzymhemmung. Letztere steht im Fokus der Hospitationsstunde. Bei dieser Form ähnelt der Inhibitor (Hemmstoff) dem eigentlichen Substrat und konkurriert mit diesem um das aktive Zentrum des Enzyms. Ist ein Inhibitor mit einer höheren Konzentration als das natürliche Substrat am aktiven Zentrum gebunden, kann kein Produkt entstehen beziehungsweise das Substrat nicht umgesetzt werden.
Ein Lebensweltbezug zur kompetitiven Hemmung kann beispielsweise mit einer Methanolvergiftung hergestellt werden: Deutsche Schülerinnen und Schüler erlitten auf Studienreisen ins Ausland in den vergangenen Jahren bei Alkoholexzessen zum Teil Vergiftungserscheinungen mit Todesfolgen. Bei einer Methanolvergiftung können unter anderem Ethanol oder Fomepizol als kompetitive Hemmstoffe der Alkoholdehydrogenase (ADH) intravenös verabreicht werden. Bei Gabe von Ethanol muss der Wert bei 0,5 bis ungefähr einer Promille gehalten sowie engmaschig überwacht werden, um beispielsweise Leberschäden zu vermeiden. Die Affinität von Fomepizol zur ADH ist in vitro rund 8000 Mal und in vivo 500 bis 1000 Mal höher im Vergleich zu Ethanol. Deshalb kann hier die kompetitive Hemmung bei erheblich niedrigeren Konzentrationen erfolgen. Dieses Vorgehen wird in den USA präferiert. In Deutschland dagegen ist Fomepizol formal bislang nur zur Behandlung einer Ethylenglycol-Intoxikation zugelassen.
Zusammenfassung der Kapitel
1. Angaben zur Lerngruppe: Beschreibung der Lernvoraussetzungen, der Klassengröße und der methodischen Präferenzen der Schülerinnen und Schüler.
2. Thema der Unterrichtseinheit und der Stunde: Definition der problemorientierten Lernfrage zur kompetitiven Enzymhemmung im Kontext der Methanolvergiftung.
3. Einbettung der Stunde in die Gesamtplanung: Einordnung der Stunde in die Einheit zur Enzymatik und Darlegung der Verknüpfung mit bereits erworbenem Vorwissen.
4. Schwerpunktlernziele der Doppelstunde: Auflistung der angestrebten Kompetenzen in den Bereichen Fachwissen, Kommunikation und Bewertung.
5. Begründung der didaktischen Entscheidungen: Darstellung der fachwissenschaftlichen Grundlagen sowie der curricularen und pädagogischen Begründungen für das gewählte Lernszenario.
6. Begründung der Methoden- und Medienauswahl: Reflexion über den Einsatz von Sozialformen wie Partner- und Gruppenarbeit sowie der methodischen Sequenzierung zur Aktivierung der Lernenden.
7. Verlaufsplanung (in tabellarischer Form): Detaillierte zeitliche und inhaltliche Strukturierung des Unterrichtsverlaufs inklusive Lehrer- und Schüleraktivitäten.
Schlüsselwörter
Enzymatik, kompetitive Enzymhemmung, Methanolvergiftung, Ethanol, Fomepizol, Alkoholdehydrogenase, Stoffwechselregulation, Biokatalysatoren, Unterrichtsplanung, Rollenspiel, problemorientiertes Lernen, Bewertung, Kommunikation, Biochemie, Wirkungsweise.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der Konzeption einer Unterrichtsstunde zum Thema Enzymatik, konkret zur kompetitiven Enzymhemmung am Beispiel der Methanolvergiftung.
Was sind die zentralen Themenfelder?
Die Schwerpunkte liegen auf der Biochemie der Enzymhemmung, der medizinischen Behandlung von Vergiftungen und der schülerzentrierten Diskussion ethischer sowie fachlicher Aspekte.
Was ist das primäre Ziel der Unterrichtsstunde?
Das Ziel ist, dass Schülerinnen und Schüler die kompetitive Hemmung verstehen und basierend auf medizinischen Fakten eine informierte Entscheidung über Behandlungsoptionen treffen können.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es wird eine handlungsorientierte und problemorientierte Methode gewählt, die Rollenspiele (Diskussion) und kooperative Lernformen (Partnerpuzzle) kombiniert.
Was wird im Hauptteil behandelt?
Der Hauptteil umfasst die fachliche Herleitung der Hemmungsmechanismen, die didaktische Begründung des Unterrichtsaufbaus und die detaillierte Verlaufsplanung.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Wichtige Begriffe sind Enzymatik, kompetitive Hemmung, Methanolvergiftung, Fomepizol, Ethanol, Fachwissen und Bewertung.
Warum wird Ethanol als Medikament bei Methanolvergiftung diskutiert?
Ethanol dient als kompetitiver Hemmstoff der Alkoholdehydrogenase, um den toxischen Abbau von Methanol zu Formaldehyd und Ameisensäure zu verlangsamen.
Welche Rolle spielt die Differenzierung für leistungsstarke und schwächere Schüler?
Durch offene Aufgabenstellungen und Rollenkarten können Lernende unterschiedlicher Leistungsniveaus ihre Beiträge individuell anpassen und reflektieren.
Welches Szenario dient als Aufhänger für die Schülerdiskussion?
Die Lernenden schlüpfen in die Rollen von Experten (Arzt, Pharmazeut, Naturwissenschaftler), um eine Angehörige bei der Entscheidung über eine Behandlung für eine komatöse Schülerin zu beraten.
- Arbeit zitieren
- Nora Schrader (Autor:in), 2018, Enzymatik. Eine Studienreise mit Alkoholexzess (Biologie Klasse 11, Gymnasium), München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/419693
