Naturwissenschaften

ATP-Synthase – Synthese von Energieäquivalenten

Veröffentlicht am 14.01.2008
  • Sekundarstufe I, Hochschule
  • 2 Stunden
  • Unterrichtsplanung, Arbeitsmaterial, Audiovisuelles Medium, Arbeitsblatt interaktiv, Primärmaterial/Quelle, Entdeckendes Lernen
  • 2 Arbeitsmaterialien

Ein Mensch setzt pro Tag (in Ruhe) etwa 70 Kilogramm ATP um! Die Regeneration des zentralen zellulären Energieträgers wird zum überwiegenden Teil von der ATP-Synthase gewährleistet. Die hier vorgestellte Lernumgebung ermöglicht Schülerinnen und Schülern eine aktiv-forschende Auseinandersetzung mit der Funktionsweise dieses komplexen Enzyms.

Didaktisch-methodischer Kommentar

Struktur-Funktions-Beziehungen werden durch die detaillierte und schrittweise Untersuchung von 3D-Modellen der ATP-Synthase begreifbar. Die Lernenden arbeiten im Computerraum selbstständig in Partner- oder Einzelarbeit. Die Lehrperson hat dabei eine unterstützende Funktion. Alternativ können die Darstellungen der Lernumgebung zur Unterstützung des Unterrichtsgesprächs auch per Beamer im Fachraum projiziert werden.

  • Vorbemerkungen und technische Hinweise
    Welche Vorteile bieten dynamische 3D-Moleküle im Allgemeinen und insbesondere bei der Untersuchung von Proteinstrukturen und -Funktionen? Welche kostenfreien Plugins werden für den Einsatz der Lernumgebung benötigt?
  • Das Konzept der Lernumgebung
    Vorgegebene Beobachtungsaufgaben dienen als "Leitplanken" bei der selbstständigen Entdeckungsreise in die Welt der Moleküle. "Informations-Popups" und "Expertenaufgaben" ermöglichen eine Binnendifferenzierung.
  • Unterrichtsverlauf und Inhalte der Lernumgebung
    Nach dem Impuls durch eine Animation erarbeiten die Lernenden Struktur und Funktion der ATP-Synthase weitgehend selbstständig. Die Diskussion offener Fragen zur ATP-Synthase und zur Bedeutung von Modellen bildet den Abschluss.
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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • die ATP-Synthase als Beispiel eines Enzyms kennen lernen.
  • den Aufbau der ATP-Synthase kennen lernen.
  • ausgehend von dem molekularen Aufbau die Funktion der ATP-Synthase forschend-entdeckend erschließen.
  • die Möglichkeiten des Molekülbetrachters Jmol kennen und den Umgang mit dem Werkzeug lernen.
  • am Beispiel der ATP-Synthase den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion eines Enzyms beschreiben.

Kurzinformation zum Unterrichtsmaterial

ThemaATP-Synthase - Synthese von Energieäquivalenten
AutorDr. Matthias Nolte, Dr. Thomas Engel, Dr. André Diesel, Florian Thierfeldt
FachBiologie, Chemie
ZielgruppeJahrgangsstufe 11
Zeitraum2 Stunden
Technische VoraussetzungenComputer in ausreichender Anzahl (Einzel- oder Partnerarbeit) oder Präsentationsrechner mit Beamer; Browser mit Java-Unterstützung, Java Runtime Environment (kostenloser Download), Flash-Player, Quicktime-Player

Dr. Thomas Engel studierte Chemie sowie Lehramt Chemie und Biologie. Seit 2007 ist er Studiengangskoordinator Chemie und Biochemie an der LMU München. Er war an der Konzeption der Lernumgebung beteiligt, programmierte die Moleküle und die HTML-Seiten.

  • Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Engel aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

Dr. André Diesel ist Diplom-Biologe. Er war an der Konzeption der Lernumgebung beteiligt und entwickelte die schematischen Abbildungen der Lernumgebung.

  • Hier können Sie Kontakt mit Herrn Dr. Diesel aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

Florian Thierfeldt ist Lehrer für Biologie und Geographie (Gymnasium). Er war an der Konzeption der Lernumgebung beteiligt und erstellte die Flash-Animation zur Rotation des F0-Komplexes. Weitere Materialien und Anregungen zum Unterricht finden Sie auch auf seiner Homepage www.scientific-beginner.de.

  • Hier können Sie Kontakt mit Herrn Thierfeldt aufnehmen. Zudem finden Sie hier eine Liste mit weiteren Lehrer-Online-Beiträgen des Autors.

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Avatar Dr. Matthias Nolte

studierte an der Universität zu Köln Biologie und Chemie auf Lehramt (Sek I und II) und promovierte 2005 in Anorganischer Chemie. Seit Sommer 2007 unterrichtet er Biologie, Chemie und Physik an der Erzbischöflichen Marienschule in Leverkusen-Opladen.

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