Zur Haupt­na­vi­ga­ti­on sprin­gen [Alt]+[0] Zum Sei­ten­in­halt sprin­gen [Alt]+[1]

Un­ter­richts­gang: En­er­gie­spei­che­rung

Prä­sen­ta­ti­on: Stär­ke­syn­the­se

Ar­beits­blatt: Stär­ke­syn­the­se

GBU: Stär­ke­syn­the­se

Vor­be­mer­kun­gen

Die vor­ge­schla­ge­ne Dop­pel­stun­de bil­det den Ab­schluss in die Un­ter­richts­se­quenz Fo­to­syn­the­se. Sie be­leuch­tet am Bei­spiel der Kar­tof­fel­knol­le die dau­er­haf­te Spei­che­rung von En­er­gie in Form von Stär­ke. Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den ihr Wis­sen über Os­mo­se und die Funk­ti­on von En­zy­men sowie die en­er­ge­ti­sche Kopp­lung und die Rolle von ATP an. Der Schwer­punkt der Dop­pel­stun­de bil­det ein Ver­such zur Stär­ke­syn­the­se in der Kar­tof­fel­knol­le.

Sach­ana­ly­se

In der Fo­to­syn­the­se wird Licht­ener­gie in che­mi­sche En­er­gie um­ge­wan­delt und damit für auto- und he­te­ro­tro­phe Le­be­we­sen nutz­bar ge­macht. Der Auf­bau von En­er­gie­spei­chern ist dabei ein wich­ti­ger Pro­zess, damit En­er­gie dau­er­haft zur Ver­fü­gung steht. Die di­rek­ten Fo­to­syn­the­se­pro­duk­te Glu­co­se und Fruc­to­se, bzw. deren ak­ti­vier­te For­men, sind was­ser­lös­lich und daher aus os­mo­ti­schen Grün­den für eine lang­fris­ti­ge Spei­che­rung nur be­dingt ge­eig­net. An­de­re En­er­gie­spei­cher, wie z. B. Stär­ke, die kei­nen oder nur einen sehr klei­nen os­mo­ti­schen Ef­fekt haben, sind bes­ser ge­eig­net. Aus den Fo­to­syn­the­se­pro­duk­ten wird zum einen noch in den as­si­mi­lie­ren­den Ge­we­ben, ge­nau­er in den Chlo­ro­plas­ten, die so­ge­nann­te As­si­mi­lia­ti­ons­stär­ke und zum an­de­ren in den spe­zi­fi­schen Spei­cher­or­ga­nen die Spei­cher­stär­ke syn­the­ti­siert. Ver­bin­dungs­glied ist das was­ser­lös­li­che Di­sac­cha­rid Sac­cha­ro­se, das im Phlo­em der Leit­bün­del von den fo­to­syn­the­tisch ak­ti­ven Ge­we­ben zu den Spei­cher­ge­we­ben trans­por­tiert wird.

Der Auf­bau der Spei­cher­stär­ke aus Sac­cha­ro­se fin­det über zahl­rei­che Zwi­schen­schrit­te statt. Meh­re­re end­ergo­ni­sche Pro­zes­se fin­den dabei nur auf­grund der Kopp­lung an ex­ergo­ni­sche Pro­zes­se statt, die die not­wen­di­ge Ak­ti­vie­rungs­en­er­gie be­reit­stel­len.

Di­dak­tisch-me­tho­di­scher Schwer­punkt

Im ers­ten Teil ent­neh­men die Schü­le­rin­nen und Schü­ler In­for­ma­tio­nen aus einem Sach­text und einer Gra­fik um sie in einer In­for­ma­ti­ons­gra­fik zu­sam­men­fas­send dar­zu­stel­len, z. B. einem Fluss­dia­gramm. Dies stärkt die Kom­mu­ni­ka­ti­ons­kom­pe­tenz.

Im Zen­trum der Dop­pel­stun­de steht der Ver­such zur Stär­ke­syn­the­se und des­sen Vor­be­rei­tung, die Her­stel­lung von Kar­tof­fel­press­saft und be­nö­tig­ten Glu­co­se-Lö­sun­gen. Um die Dop­pel­stun­de zeit­lich zu ent­las­ten kann die Lehr­per­son den Kar­tof­fel­press­saft auch zur Ver­fü­gung stel­len. Hier­bei ist zu be­rück­sich­ti­gen, dass die Funk­ti­ons­fä­hig­keit der En­zy­me im Press­saft rasch nach­lässt. Er muss daher in jedem Fall bis zum Ein­satz im Un­ter­richt kühl ge­la­gert wer­den und soll­te di­rekt vor der Dop­pel­stun­de her­ge­stellt wer­den! Auch die Glu­co­se-Lö­sun­gen kön­nen zur Ver­fü­gung ge­stellt wer­den. So­wohl die ei­gen­stän­di­ge Her­stel­lung des Press­safts als auch die Her­stel­lung der Lö­sun­gen durch die Schü­le­rin­nen und Schü­ler selbst, för­dert die Ex­pe­ri­men­tier­kom­pe­tenz.

Der Ver­such könn­te auch an an­de­ren di­dak­ti­schen Orten ein­ge­setzt wer­den, z. B. im Zuge der en­er­ge­ti­schen Kopp­lung bzw. in ab­ge­wan­del­ter Form in der En­zy­matik.

Als dif­fe­ren­zie­ren­des Ele­ment ste­hen bei der Aus­wer­tung des Ver­suchs ge­stuf­te Hil­fen zur Ver­fü­gung.

Die Dop­pel­stun­de bie­tet im Sinne des For­ma­ti­ven As­sess­ments an­hand der An­wen­dungs­auf­ga­ben zur Os­mo­se und en­er­ge­ti­schen Kopp­lung die Mög­lich­keit zur Rück­mel­dung so­wohl an die Lehr­per­son als auch an die Ler­nen­den. Je nach Ar­beits­er­geb­nis muss auf die os­mo­ti­schen Zu­sam­men­hän­ge und die en­er­ge­ti­sche Kopp­lung sowie die Funk­ti­on von ATP noch­mals ver­tieft ein­ge­gan­gen wer­den, ggf. auch im nach­fol­gen­den Un­ter­richt oder mit kon­kre­ten in­di­vi­du­el­len Ar­beits­auf­trä­gen an ein­zel­ne Ler­nen­de. An­sons­ten ist die im­ma­nen­te Wie­der­ho­lung An­lass zur Be­stä­ti­gung des Lern­er­folgs und soll­te ent­spre­chend ge­wür­digt wer­den.

 

Ma­te­ria­li­en

Ma­te­rial­ord­ner: 205_­en­er­gie­spei­che­rung

20500_do­k_­un­ter­richts­gan­g_­en­er­gie­spei­che­rung In­for­ma­tio­nen für Lehr­kräf­te zur Dop­pel­stun­de
20501_p_sta­er­ke­syn­the­se un­ter­richts­be­glei­ten­de Prä­sen­ta­ti­on (In­struk­ti­on)
20502_a­b_sta­er­ke­syn­the­se Schü­ler­ar­beits­blatt mit Lö­sungs­hin­wei­sen und ge­stuf­ten Hil­fen
20503_do­k_G­BU_sta­er­ke­syn­the­se Bei­spiel-GBU zum Prak­ti­kum (muss für die ei­ge­ne Schu­le neu er­stellt wer­den!)

Steht keine Zen­tri­fu­ge zur Ver­fü­gung kann der Kar­tof­fel­press­saft nach der Zu­ga­be von Kao­lin auch mit Hilfe eines Büch­ner-Trich­ters und pas­sen­den Fil­tern und der Was­ser­strahl­pum­pe ge­fil­tert wer­den.

Vor dem Be­trieb der Zen­tri­fu­ge muss an­hand der Be­triebs­an­wei­sung für Tisch­zen­tri­fu­gen (nicht Ge­brauchs­an­wei­sung) im Rah­men der Si­cher­heits­in­struk­ti­on eine Ein­wei­sung der Nut­zer durch­ge­führt wer­den.

 

Un­ter­richts­ver­lauf

Phase In­hal­te So­zi­al­form, Me­di­en

Ein­stieg

2‘

Kar­tof­fel­knol­len und ggf. Foto oder Ori­gi­nal Kar­tof­fel­pflan­ze

SuS er­läu­tern Zu­sam­men­hang zwi­schen Laub­blät­tern, Kar­tof­fel­knol­le und Fo­to­syn­the­se (An­knüp­fen an Vor­wis­sen)

UG

Kar­tof­fel­knol­len, Kar­tof­fel­pflan­ze

P Fo­li­en 1 und 2

Er­ar­bei­tung

10‘

SuS be­ar­bei­ten Auf­ga­be 1 zur Sach­in­for­ma­ti­on

EA,

P Folie 3

AB 1

Aus­wer­tung

3‘

SuS prä­sen­tie­ren Lern­pro­dukt zum Ar­beits­auf­trag UG

Tisch­ka­me­ra

(P Folie 4)

Über­lei­tung

5‘

Ein­füh­rung ins Prak­ti­kum:
  • Ar­beits­auf­trag

  • Si­cher­heits­in­struk­ti­on (Ge­fahr­stof­fe, Zen­tri­fu­ge, …)

  • Ma­te­ri­al­aus­ga­be

<>

LV u. UG

P Folie 5

ABs 2 u. 3 (u. 4)

Ver­suchs­ma­te­ri­al

Prak­ti­kum

50‘

SuS füh­ren den Ver­such zur Stär­ke­syn­the­se durch

SuS be­ar­bei­ten die Auf­ga­ben 2 u. 3 zur Sach­in­for­ma­ti­on und die Auf­ga­ben 1 und 2 zum Ver­such

PA o. GA

P Folie 5

ABs 1, 2 u. 3 (u. Hilfe)

Ver­suchs­ma­te­ri­al

Auf­räu­men

5‘

SuS räu­men Ver­suchs­ma­te­ria­li­en auf (sach­ge­rech­te Ent­sor­gung!)

PA o. GA

Ver­suchs­ma­te­ri­al

Aus­wer­tung

15‘

Aus­wer­tung des Ver­suchs:
  • Be­spre­chung der Auf­ga­ben 1 u. 2 (AB 3)

  • Be­spre­chung der Auf­ga­ben 2 u. 3 (AB 1)

    --> ggf. (in­di­vi­du­el­les) Feed­back über Prak­ti­kums­kom­pe­tenz, Fach­kom­pe­tenz (Os­mo­se, en­er­ge­ti­sche Kopp­lung) und evtl. Ar­beits­auf­trä­ge

UG

P Fo­li­en 6 u. 7

AB 3 u. 1

 

Lern­vor­aus­set­zun­gen für den Un­ter­richts­gang

Zell­bio­lo­gie (inkl. Os­mo­se)

En­zy­matik

Ver­wen­de­te Ab­kür­zun­gen

AB: Ar­beits­blatt LV: Leh­rer­vor­trag
EA: Ein­zel­ar­beit P: Prä­sen­ta­ti­on
EXP: Ex­pe­ri­ment/Prak­ti­kum PA: Part­ner­ar­beit
GA: Grup­pen­ar­beit SuS: Schü­le­rin­nen und Schü­ler
TA: Tafel(an­schrieb) LZ: Lern­zir­kel/Sta­tio­nen­ar­beit
UG: Un­ter­richts­ge­spräch  
MAT: Ma­te­ria­li­en/Infos für SuS  

 

Un­ter­richts­gang: En­er­gie­spei­che­rung: Her­un­ter­la­den [docx][30 KB]

Un­ter­richts­gang: En­er­gie­spei­che­rung: Her­un­ter­la­den [pdf][64 KB]

 

Wei­ter zu Prä­sen­ta­ti­on: Stär­ke­syn­the­se