Honig-Experimente (Enzymatik)

Enzymatik ist sowohl in der Mittelstufe als auch insbesondere in der Oberstufe ein festgeschriebenes Themengebiet. Mit diesem Modul möchten wir Lernende in der Anlage, Durchführung und Auswertung von Experimenten zur Beeinflussung der Enzymaktivität unterstützen und eine labornahe, visuell gestützte Erarbeitung der zugrundeliegenden Fachinhalte ermöglichen.

Videoclip von Monique Meier, 2021. CC BY-NC 4.0

Hauptdarsteller und Hauptdarstellerinnen in den Experimenten zur Enzymaktivität sind die Honigbienen. Genauer noch nehmen wir das zur eigenen Nahrungsversorgung erzeugte Naturprodukt – den Honig – in den Blick! Neben verschiedenen Zuckerarten sind im Honig auch Enzyme, wie die Honigdiastase, enthalten. Zugehörig zu den Amylasen übernimmt das Enzym eine wichtige Aufgabe in der Polysaccharid-Verdauung der Bienen. Die Aktivität und Funktionsweise von (diesen) Enzymen wird von einer Vielzahl an Faktoren beeinflusst. In diesem Modul kann der Einfluss von pH-Wert, Temperatur und Schwermetall-Ionen experimentell geprüft werden.

Die Erarbeitung der jeweiligen Einflussfaktoren mittels des Videomaterials kann themendifferent parallel in Kleingruppen oder themengleich nacheinander von den Lernenden einzeln erfolgen.

Impulse zur Unterrichtseinbindung

Alle Videos zeigen zu Beginn den kompletten Aufbau und gehen dann unmittelbar in die Durchführung des jeweiligen Experimentes über. Entsprechend dem Prozess zur naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung können mit den Lernenden im vorangegangenen Unterricht das Phänomen besprochen und Fragen sowie Hypothesen abgeleitet werden. Zur Planung der Experimente können in einer differenzierten inhaltlichen Stufung zunächst die Materialbilder und dann ggf. anschließend auch das Startbild aus dem Video zum Aufbau des jeweiligen Experimentes unterstützend eingesetzt werden.  Die eigene Planung kann hinsichtlich fachmethodischer Entscheidungen und Schwierigkeiten (z.B. Messungen anlegen) mit der Durchführung im Video verglichen und reflektiert werden. Ebenso ermöglicht die Auswertung der über das Experiment im Video generierten Daten eine Rückbindung und Prüfung der aufgestellten Hypothesen.

In der Darbietung der Experimente in den Videos ergeben sich unterschiedliche Anknüpfungspunkte zur Förderung fachmethodischer Fähigkeiten zum Experimentieren:

pH-Wert: Umgang mit Laborgeräten & genaues Arbeiten

Unterrichtssetting mit VidEX: Das Pipettieren ist in der Laborarbeit eine sehr häufig vorkommende Arbeitstechnik. Im Video wird über eine entsprechende vergrößerte Darstellung das Pipettieren in den Vordergrund gerückt. An dieser Einstellung und weiterer Pipettiervorgänge im Ablauf des Experimentes kann diese Technik als auch das genaue Arbeiten dabei analysiert werden. Zum Video können auch praktische Pipettierübungen von den Lernenden umgesetzt werden.

Temperatur: Unterschiedlicher Aufbau/Durchführung & Fehleranalyse

Unterrichtssetting mit VidEX: Das Experiment zur Prüfung des Einflusses der Temperatur auf die Enzymaktivität kann über zwei Videos in einer unterschiedlichen Durchführung erarbeitet werden. Im Vergleich der hier möglichen Herangehensweise können von den Lernenden Störvariablen identifiziert und eine fachmethodische Fehleranalyse durchgeführt werden.

Schwermetall-Ionen: Daten vorhersagen & prüfen

Unterrichtssetting mit VidEX: Im Verlauf der Messreihe zur Prüfung des Einflusses von Kupfersulfat auf die Enzymaktivität ist zu Beginn nur wenig Änderung zu sehen. Mit jeder weiteren Messung können die Lernenden mögliche Veränderungen begründet vorhersagen und hierbei Wissensbestände zur Aktivität von Enzymen einfließen lassen. Auch im Ansatz ohne Kupfersulfat ist die Aktivität „scheinbar“ nicht hoch, womit sich weiterführende Fragen zu den anderen Einflussfaktoren stellen (z.B. Wie hoch ist die Temperatur der Lösungen in den Ansätzen?).

Das Videomaterial „Honig-Experimente”

Experiment zum pH-Wert

Im Video wird der pH-Wert mittels unterschiedlicher Pufferlösungen über fünf „Honig-Ansätze“ und einer Blindprobe variiert.



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Experiment zur Temperatur (Variante 1)

In der ersten Variante zum Temperatur-Experiment werden fünf „Honig-Ansätze (inkl. Stärke)“ unterschiedlich temperiert. Der Stärkeindikator wird in je einem Reagenzglas mit einer entsprechenden Menge der temperierten Lösung zusammengeführt.

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Experiment zur Temperatur (Variante 2)

In der zweiten Variante zum Temperatur-Experiment werden Stärke-Lösungen (inkl. Indikator) in fünf Ansätzen unterschiedlich temperiert. Zu diesen Ansätzen wird direkt die Honiglösung gegeben.

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Experiment zur Hemmung (Schwermetall-Ionen)

Im Video werden im zeitlichen Verlauf von insgesamt 40min alle 10min aus einem mit und ohne Kupfersulfat versetzten „Honig-Ansatz“ Proben entnommen und mittels Stärke-Indikator geprüft.

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Hier können Sie sich zusätzlich zu jedem Experimentiervideo das Bild mit allen nötigen Materialien herunterladen. Diese können Ihren Schülerinnen und Schülern als Unterstützung und ersten Impuls für die Planung zu den Experimenten dienen.

Literaturhinweis: Die Idee und Anregung zur Umsetzung der Experimente in diesem Modul haben wir in einem tollen Beitrag bekommen: Zunftmeister, F., Heil, I. & Bohrmann, J. (2018). “Einer für Alles” – Verwendung von Honig für Schulexperimente zur Enzymatik. BU praktisch, 1(1). https://doi.org/10.4119/bupraktisch-1100 

Feedback erwünscht!

Sie haben die Videos eingesetzt und Erfahrung damit gesammelt? Lassen Sie uns daran teilhaben! Wir sind sehr daran interessiert, zu erfahren wie Sie und Ihre Lernenden mit dem Material arbeiten (können). Wir freuen uns über kurzes Feedback zur Praxistauglichkeit und dem Nutzen zum Lehren und Lernen in Ihrem Unterricht.

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