Die vorliegende Unterrichtsreihe "Die Zelle als Teil eines Organismus" umfasst die Einordnung der einzelnen Zelle in die unterschiedlichen biologischen Strukturebenen: Ausgehend von strukturellen Gruppen (Produzenten, Konsumenten, Destruenten) und grundlegenden Stoffkreisläufen haben die SuS einen allgemeinen Überblick bezüglich des Zusammenspiels von Assimilation und Dissimilation erworben, wobei die Fotosynthese exemplarisch mit Hilfe historischer Versuche sowie eines Schülerversuchs zur O2-Entstehung am Modellorganismus Elodea erarbeitet wurde. Die Zellatmung wurde in ihren Teilschritten (Glykolyse, Zitronensäurezyklus, Atmungskette) im Detail mit Hilfe von Strukturdiagrammen, Schemazeichnungen und Computeranimationen erarbeitet. Über die diesem Unterrichtsentwurf zugrundeliegende Unterrichtseinheit zur Katalyse durch Enzyme soll schlussendlich die Rückkehr zur Organismusebene eingeleitet und ermöglicht werden, indem unter Rückbezug auf katalytische Reaktionen eine Anbindung an den Stoffwechsel von der Zelle bis zum gesamten Organismus in Form einer abschließenden Gesamtübersicht verfolgt wird.
Thema der vorliegenden Stunde soll es sein zu klären, wie eine Steuerung und Beeinflussung der Enzyme selbst in punkto Aktivität und Wirksamkeit erfolgen kann. Als zwei grundlegende Mechanismen zur Hemmung bzw. Regulation der Enzymaktivität gelten sowohl die kompetitive als auch die allosterische Hemmung, deren Bedeutsamkeit nicht nur bei rein körpereigenen Reaktionsprozessen, sondern auch im Zusammenspiel mit anorganischen Komponenten wie Schwermetallionen oder mit energiereichen Strahlungsarten deutlich wird.
Die SuS werden zunächst mit einer Grafik eines unbeeinflussten enzymatischen Reaktionsverlaufs konfrontiert, anschließend wird diese Grafik durch zwei Reaktionsverläufe nach Zugabe eines kompetitiven und eines allosterischen Hemmstoffs ergänzt; beide Vorgänge sind den SuS bislang unbekannt. Aus genannter Grafik wird die Problemfrage der Stunde entwickelt, in der die SuS nach Gründen für die veränderten Reaktionsverläufe suchen. Nach der Sammlung von geeigneten Hypothesen werden die SuS in arbeitsteiligen Gruppen mit den beiden unterschiedlichen Hemmvorgängen vertraut gemacht. Im Anschluss dieser Erarbeitung essentieller Grundlagen werden von den SuS darauf basierende Funktionsmodelle zur Verdeutlichung beider Vorgänge entwickelt, welche vor der gesamten Lerngruppe präsentiert werden.
Inhaltsverzeichnis
- 2. Sachanalyse und Einordnung der Stunde in die Unterrichtsreihe
- 3. Thema der Unterrichtsstunde
- 4. Ziele der Unterrichtsstunde
- 5. Kompetenzbezüge der Lernziele
- 6. Bedingungsanalyse
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieser Unterrichtsentwurf beschreibt eine Unterrichtsstunde zum Thema Enzymhemmung in der Jahrgangsstufe 11. Ziel ist es, den Schülerinnen und Schülern die Prozesse der kompetitiven und allosterischen Hemmung zu vermitteln und ihr Verständnis für die Regulation enzymatischer Reaktionen zu vertiefen. Die Schüler sollen eigenständig Funktionsmodelle entwickeln, diese kritisch analysieren und ihre Erkenntnisse präsentieren.
- Enzymstruktur und Wirkungsweise
- Kompetitive Enzymhemmung
- Allosterische Enzymhemmung
- Einfluss von Umweltfaktoren auf Enzymaktivität
- Regulation des Stoffwechsels
Zusammenfassung der Kapitel
2. Sachanalyse und Einordnung der Stunde in die Unterrichtsreihe: Dieser Abschnitt beschreibt die Einbettung der Unterrichtsstunde in eine größere Unterrichtsreihe zum Thema "Die Zelle als Teil eines Organismus". Die Stunde baut auf vorherigem Wissen über Enzymstruktur und -wirkung auf, welches durch einen Schülerversuch zur Stärkespaltung vermittelt wurde. Der Fokus liegt auf der Erklärung der kompetitiven und allosterischen Hemmung als Regulationsmechanismen enzymatischer Reaktionen. Die Stunde dient als Brücke zwischen zellulären und organismischen Betrachtungsebenen des Stoffwechsels. Die Schüler sollen anhand von Grafiken, Gruppenarbeit und selbstgebauten Modellen die Hemmungsmechanismen verstehen und kritisch reflektieren. Die anschließende Hausaufgabe dient der Vertiefung und Festigung des Gelernten.
3. Thema der Unterrichtsstunde: Der dritte Abschnitt präzisiert das Thema der Unterrichtsstunde: "Stoffwechsel nur auf Befehl: Hemmung enzymatischer Reaktionen". Es wird die Bedeutung der kompetitiven und allosterischen Enzymhemmung als grundlegende Regulationsmechanismen hervorgehoben. Dieser Abschnitt dient als prägnante Zusammenfassung des zentralen Themas der Stunde.
4. Ziele der Unterrichtsstunde: Die Ziele der Stunde werden in übergeordnete und Teilziele unterteilt. Das übergeordnete Ziel besteht darin, dass die Schüler die Prozesse der kompetitiven und allosterischen Hemmung beschreiben, erläutern und die selbst erstellten Funktionsmodelle kritisch bewerten können. Die Teilziele spezifizieren die einzelnen Lernschritte, die zur Erreichung des übergeordneten Ziels notwendig sind. Dies beinhaltet das Beschreiben von Reaktionsverläufen, das Entwickeln von Fragestellungen, das Erstellen und Erläutern von Modellen sowie deren kritische Beurteilung und die Zusammenfassung der Hemmvorgänge als Hausaufgabe.
5. Kompetenzbezüge der Lernziele: Dieser Abschnitt skizziert die Kompetenzbezüge der Lernziele, die an zukünftige Bildungsstandards angelehnt sind. Die Schüler sollen Kenntnisse anwenden, biologische Phänomene beschreiben und erklären, Hypothesen bilden und überprüfen, Modelle verwenden, Informationstexte analysieren und interpretieren, Probleme analysieren, Lösungsstrategien entwickeln und ihre Ergebnisse präsentieren und reflektieren. Es wird die Anwendung von Fachsprache und Präsentationstechniken betont.
6. Bedingungsanalyse: Die Bedingungsanalyse beschreibt die Lerngruppe (ein kleiner Grundkurs Biologie in der Jahrgangsstufe 11), die Möglichkeit einer intensiven Zusammenarbeit und die Nutzung von EDV-basierten Lernmitteln. Die geringe Schülerzahl ermöglicht einen flexibleren Unterricht und intensivere Betreuung.
Schlüsselwörter
Enzyme, Katalyse, Kompetitive Hemmung, Allosterische Hemmung, Enzymregulation, Stoffwechsel, Funktionsmodelle, Modellkritik, Biologie, Sekundarstufe II, Unterrichtsplanung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ) zum Unterrichtsentwurf "Enzymhemmung"
Was ist der allgemeine Inhalt des Unterrichtsentwurfs?
Der Unterrichtsentwurf beschreibt eine Unterrichtsstunde zum Thema Enzymhemmung in der Jahrgangsstufe 11. Er beinhaltet ein Inhaltsverzeichnis, die Zielsetzung und Themenschwerpunkte, Zusammenfassungen der einzelnen Kapitel (Sachanalyse, Thema der Stunde, Ziele, Kompetenzbezüge, Bedingungsanalyse) sowie Schlüsselwörter. Der Fokus liegt auf dem Verständnis kompetitiver und allosterischer Hemmung als Regulationsmechanismen enzymatischer Reaktionen.
Welche Themen werden in der Unterrichtsstunde behandelt?
Die Unterrichtsstunde behandelt die Enzymstruktur und -wirkungsweise, kompetitive und allosterische Enzymhemmung, den Einfluss von Umweltfaktoren auf die Enzymaktivität und die Regulation des Stoffwechsels. Die Schüler sollen Funktionsmodelle entwickeln, analysieren und präsentieren.
Welche Ziele werden mit der Unterrichtsstunde verfolgt?
Übergeordnetes Ziel ist es, dass die Schüler die Prozesse der kompetitiven und allosterischen Hemmung beschreiben, erläutern und die selbst erstellten Funktionsmodelle kritisch bewerten können. Teilziele umfassen das Beschreiben von Reaktionsverläufen, das Entwickeln von Fragestellungen, das Erstellen und Erläutern von Modellen sowie deren kritische Beurteilung und die Zusammenfassung der Hemmvorgänge als Hausaufgabe.
Welche Kompetenzen sollen die Schüler erwerben?
Die Schüler sollen Kenntnisse anwenden, biologische Phänomene beschreiben und erklären, Hypothesen bilden und überprüfen, Modelle verwenden, Informationstexte analysieren und interpretieren, Probleme analysieren, Lösungsstrategien entwickeln und ihre Ergebnisse präsentieren und reflektieren. Die Anwendung von Fachsprache und Präsentationstechniken wird betont.
Wie ist die Unterrichtsstunde in die Unterrichtsreihe eingebunden?
Die Stunde baut auf vorherigem Wissen über Enzymstruktur und -wirkung auf und dient als Brücke zwischen zellulären und organismischen Betrachtungsebenen des Stoffwechsels. Sie ist Teil einer größeren Unterrichtsreihe zum Thema "Die Zelle als Teil eines Organismus".
Welche Voraussetzungen werden für die Lerngruppe angenommen?
Die Bedingungsanalyse beschreibt die Lerngruppe als einen kleinen Grundkurs Biologie in der Jahrgangsstufe 11, mit der Möglichkeit intensiver Zusammenarbeit und der Nutzung von EDV-basierten Lernmitteln. Die geringe Schülerzahl ermöglicht flexibleren Unterricht und intensivere Betreuung.
Welche Schlüsselbegriffe sind relevant für das Verständnis der Stunde?
Wichtige Schlüsselbegriffe sind Enzyme, Katalyse, Kompetitive Hemmung, Allosterische Hemmung, Enzymregulation, Stoffwechsel, Funktionsmodelle, Modellkritik, Biologie, Sekundarstufe II, Unterrichtsplanung.
- Quote paper
- Mirko Krotzky (Author), 2013, Kompetitive und allosterische Hemmung enzymatischer Reaktionen, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/214711
