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Diabetes – Grundlagen der Krankheit

Unterrichtseinheit

Schülerinnen und Schüler sollen sich im Rahmen des Themas Diabetes mit der Wirkung von Hormonen, mit Peptidhormonen, Signalkaskaden und Immunreaktionen auseinandersetzen. Dabei helfen Recherchen im vorgegebenen Material und im Internet, entweder auf vorgegebenen Webseiten oder mithilfe von Suchmaschinen.Die Unterrichtseinheit soll den Lernenden die Ursachen für eine Diabetes-Erkrankung näher bringen und das Grundverständnis für den Umgang mit einer solchen Behinderung wecken. Diabetiker müssen ihren Blutzuckerspiegel ständig beobachten und einstellen. Das ist aufgrund der heutigen maßgeschneiderten Insuline mit langer oder kurzer Wirkzeit sehr viel leichter als früher. Die Vielfalt der möglichen Ursachen für Altersdiabetes wird deutlich, wenn man das Prinzip einer Signalkaskade verstanden hat und weiß, dass kein Bausteinchen der Signalkette fehlen darf. Die Schülerinnen und Schüler erlangen Kompetenzen im inhaltlichen, methodischen und sozialen Bereich.Voraussetzung für die Durchführung dieser Unterrichtseinheit ist die grundsätzliche Kenntnis der Hormonwirkung, der Wechselwirkung zwischen Enzym und Substrat (Spezifität der Bindungsstelle) sowie des Zuckerstoffwechsels. Unterrichtsverlauf und Materialien In arbeitsteiliger Partnerarbeit beschäftigen sich die Lernenden mit verschiedenen Diabetes-Themen. Ihre Ergebnisse präsentieren sie den Mitschülerinnen und Mitschülern. Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass Diabetes mellitus eine Stoffwechselerkrankung ist, die verschiedene Ursachen haben kann und können diese Ursachen benennen können die Regelung des Blutzuckerspiegels und das Zusammenwirken von Insulin und Glucagon durch einen einfachen Regelkreis darstellen können das Prinzip der Signalkaskade auf den Insulinrezeptor anwenden können den Zusammenhang zwischen Autoimmunreaktion und Diabetes Typ I mithilfe einer Immunantwort skizzieren. können die Fortschritte in der heutigen Diabetes-Forschung benennen und maßgeschneiderte Insuline und ihre Wirkungen beschreiben. können im Internet Kriterien geleitet recherchieren und die wesentlichen Punkte ihrer Recherche verschriftlichen. können recherchierte Materialien adressatenbezogen aufbereiten und anderen vortragen. Einstieg Als motivierender Einstieg in die Thematik eignet sich zum Beispiel ein Video aus der Mediathek des Deutschen Diabeteszentrums in Düsseldorf. Dort sind auch Fallbeispiele integriert. Die Videos stehen online zur Verfügung: Deutsches Diabeteszentrum (DDZ), Düsseldorf Auf der DDZ-Webseite finden Sie Videosequenzen (Presse und Öffentlichkeit / Mediathek / Videos) zu verschiedenen Diabetes-Themen. Partner- oder Gruppenarbeit Nach dem Einstieg empfehle ich Partnerarbeit zur inhaltlichen Recherche, wobei die Arbeitsblätter als Aufgabenstellungen für fünf Gruppen geeignet sind. In größeren Kursen können die Arbeitsblätter auch redundant bearbeitet werden. Alternativ ist auch Gruppenarbeit möglich, wobei sich außer der Beschäftigung mit den Faktoren, die den Blutzuckerspiegel beeinflussen, eine Gruppe mit Autoimunreaktionen, eine mit der Hormonwirkung und eine mit dem Insulinrezeptor und der Signalkaskade beschäftigen kann. Auch weitere Einteilungen sind je nach Vorwissen und Leistungsfähigkeit der Schülerinnen und Schüler denkbar. Schülervorträge Die Ergebnisse werden didaktisch aufbereitet und zu Schülervorträgen verwendet. Ausführliche Hinweise zum Unterrichtsverlauf finden Sie in dem Verlaufsplan, Diabetes ? Grundlagen der Krankheit (Pop-up) der Unterrichtseinheit. Bickel, H. et al. Natura Oberstufe, Neurobiologie und Verhalten (1997), Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 62 bis 69. Bickel, H. et al. Natura: Biologie f. Gymnasien Band 3b, 12. und 13. Schuljahr NRW (2001), Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 284 bis 293. Bickel, S., Krull, H.-P., Wedershoven, B. Natura Schwerpunktvorhaben 3b NRW (2002) Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 85 bis 96. Beyer, I. et al. Natura Biologie für Gymnasien, Oberstufe (2005) Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 260 bis 265. Kattmann, U. Glucose im Fließgleichgewicht, Unterricht Biologie 158 (1990), Friedrich-Verlag Velber, Seite 32 ff. Ruppert, W. Insulin - vom Molekül zum Menschen, Unterricht Biologie 229 (1997), Friedrich-Verlag Velber, Seite 44 ff. Zürcher, S. Insulin und der Glucose-Stoffwechsel - Diabetes mellitus, Unterricht Biologie 331 (2008), Friedrich-Verlag Velber, Seite 22 ff. Conrad B, Weidmann E, Trucco G, Rudert WA, Behboo R, Ricordi C, Rodriquez-Rilo H, Finegold D, Trucco M. Evidence for superantigen involvement in insulin-dependent diabetes mellitus aetiology; Nature, 1994 Sep 22;371(6495):351-5. Über diesen Link gelangen Sie zurück zur Startseite der Unterrichtseinheit "Diabetes - Grundlagen der Krankheit".

  • Biologie
  • Sekundarstufe II

Leben mit Diabetes

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit zum Thema Diabetes sollen Schülerinnen und Schüler sich mithilfe vorgegebener Materialen, dem Internet und an außerschulischen Lernorten (Arzt, Apotheke) mit der Krankheit auseinandersetzen. Sie sollen lernen, sich in die Lage eines Diabetikers zu versetzen - und im Notfall auch helfen können.Diese Unterrichtseinheit soll Schülerinnen und Schülern den Umgang mit Diabetikern erleichtern und das Grundverständnis für die Erkrankung herstellen. Diabetes ist nicht nur eine körperliche, sondern meist auch eine seelische Belastung. Viele Menschen reagieren auf die mit der Krankheit verbundenen dauernden Anforderungen mit negativen Gefühlen – Ärger, Angst oder Depression. Auch das Einhalten von Diabetesregeln nervt, denn Diabetiker müssen ihren Blutzuckerspiegel ständig beobachten und einstellen. Der Konsum von Kohlenhydraten muss eingeschränkt werden. Außerdem weiß man heute, dass viel Bewegung (Sport) von Vorteil für den Insulinspiegel ist. Die Schülerinnen und Schüler erlangen in dieser Unterrichtseinheit Kompetenzen im inhaltlichen, methodischen und sozialen Bereich.Voraussetzung für diese Unterrichtseinheit ist die Kenntnis der Funktion der Hormone sowie Kenntnisse zur Ernährung/Fehlernährung und der besonderen Bedeutung des Zuckers. Um Verständnis für an Diabetes mellitus erkrankte Menschen entwickeln zu können und einer eigenen Erkrankung vorzubeugen, sollten Kinder und Jugendliche möglichst frühzeitig mit dem Thema konfrontiert werden. Ablauf der Unterrichtseinheit Nach dem Einstieg in die Unterrichtseinheit "Leben mit Diabetes" über ein Fallbeispiel werden Arbeitsblätter und das Internet genutzt, um in arbeitsteiligen Gruppen verschiedene Diabetes-Aspekte zu recherchieren. Mehr zum Thema Hier finden Sie ausgesuchte Webseiten, auf denen auch jüngere Schülerinnen und Schüler zum Thema "Leben mit Diabetes" recherchieren können. Die Schülerinnen und Schüler wissen, dass Diabetes mellitus eine Stoffwechselerkrankung ist, die verschiedene Ursachen haben kann, und können dieses Wissen fachlich korrekt verbalisieren. können Zusammenhänge zwischen ungesunder Ernährung und bewegungsarmer Lebensweise und Diabetes herstellen. können einfache Schemazeichnungen (Regelkreise) zur Unter- und Überzuckerung des Blutes zeichnen und die Wichtigkeit der Blutzuckerregulation erklären. können die Fortschritte in der heutigen Diabetes-Forschung benennen und Messmethoden zum Blutzucker beschreiben. können aus Informationen über Diabetes Typ I und II geeignete Handlungen im Notfall und im persönlichen Leben ableiten. können in zusammengestellten Internetseiten Kriterien geleitet recherchieren und die wesentlichen Punkte ihrer Recherche verschriftlichen. Menschen mit Diabetes sind chronisch krank. In manchen wichtigen Lebensbereichen sind sie eingeschränkt in ihrer Wahlmöglichkeit, zum Beispiel sind bestimmte Berufe ausgeschlossen. Zwar erklärt die Deutsche Diabetes-Gesellschaft (DDG): "Diabetiker ohne andere schwerwiegende Erkrankungen oder ausgeprägte Diabetesfolgeerkrankungen können nahezu alle Berufe und Tätigkeiten ausüben." Aber einige Berufe sind weniger geeignet. Dies ist immer dann der Fall, wenn durch eine plötzlich auftretende Unterzuckerung Personen großen Risiken ausgesetzt sind (zum Beispiel Busfahrer, Pilot). Eine Fallgeschichte, in die auch eventuell vorhandene Schülererfahrungen einbezogen werden sollten, eignet sich als motivierender Einstieg in die Thematik (zum Beispiel Lauras Homepage - siehe unten). Gleichzeitig werden die Fragen zum Fallbeispiel als Folie oder über Rechner und Beamer (alternativ ein Whiteboard) für alle sichtbar präsentiert und im Gespräch beantwortet: Was müssen Typ I-Diabetiker beachten, wenn sie Sport treiben? Was passiert mit einem Menschen bei plötzlicher Unterzuckerung? Was passiert, wenn keine ausreichende Menge Insulin im Blut ist? Warum kann Insulin nicht in Tablettenform eingenommen werden? Welchen Vorteil haben die modernen Insulinpumpen? Welche Berufe fallen Euch ein, die bei der Ausübung durch einen Diabetiker riskant für viele Menschen sein könnten? Partner- oder Gruppenarbeit Nach dem Einstieg ist bei der fachlichen Recherche Gruppenarbeit zu empfehlen. Die Arbeitsblätter eignen sich als Aufgabenstellungen für vier arbeitsteilige Gruppen. Am erfolgreichsten sind Gruppenpuzzle mit einer Expertenrunde und einer Mosaikrunde. Am Rechner ist Partnerarbeit angesagt - falls genügend Computerarbeitsplätze vorhanden sind. So kann abwechselnd eine Person Inhalte lesen und klicken, während die andere Notizen anfertigt. Recherche im Intranet Empfehlenswert ist für Recherchen bei medizinischen und gesundheitlichen Fragestellungen immer die Erstellung eines eigenen Intranets mit zahlreichen brauchbaren Links anstelle des freien Zugangs ins Internet. Die Schülerinnen und Schüler werden so weniger abgelenkt und verirren sich nicht so schnell im Wust der Informationen und Pharma-Reklamen. Eck, M. et al. Natura 2, Biologie für Gymnasien NRW G8 (2010), Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 156 bis 157 Bickel, H. et al. Natura: Neurobiologie und Verhalten, Biologie für Gymnasien (1997), Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 66 bis 67 Bickel, S., Krull, H.-P., Wedershoven, B. Natura Schwerpunktvorhaben 3b NRW (2002), Ernst Klett Verlag Stuttgart; Seite 85 bis 96 Kattmann, U. Glucose im Fließgleichgewicht, Unterricht Biologie 158 (1990), Friedrich-Verlag Velber, Seite 32 ff Ruppert, W. Insulin - vom Molekül zum Menschen, Unterricht Biologie 229 (1997), Friedrich-Verlag Velber, Seite 44 ff Zürcher, S. Insulin und der Glucose-Stoffwechsel - Diabetes mellitus, Unterricht Biologie 331 (2008), Friedrich-Verlag Velber, Seite 22 ff

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe I, Sekundarstufe II

Nährstoffaufspaltung durch Enzyme

Kopiervorlage / Video

Das Arbeitsmaterial zum Thema "Nährstoffaufspaltung durch Enzyme" besteht aus einem Arbeitsblatt, auf dem in tabellarischer Form die Aufspaltung der Nährstoffe Kohlenhydrate, Proteine und Fette in ihre Monomere dargestellt ist. Das Arbeitsblatt gehört zu dem Film "Das menschliche Verdauungssystem" und dient der Sicherung der dort behandelten Inhalte bezüglich der Aufspaltung der Nährstoffe in den jeweiligen Abschnitten des Verdauungssystems . Die erste Spalte der Tabelle enthält die Bezeichnung des Abschnitts, in der zweiten Spalte sind Abbildungen der Abschnitte Mundraum und Speiseröhre, Magen und Dünndarm zu finden, weil nur in diesen Abschnitten enzymatisch katalysierte Spaltungsprozesse stattfinden. In der dritten Spalte notieren die Schülerinnen und Schüler die ablaufenden enzymatischen Spaltungen mitsamt Skizzen und den beteiligten Enzymen. Diese Informationen entnehmen sie dem zugehörigen Film, in dem nacheinander die verschiedenen Abschnitte des Verdauungssystems und die enzymatischen Prozesse anhand auserwählter Enzyme und Nährstoffe gezeigt werden: Spaltung der Stärke in Maltose durch das Verdauungsenzym Amylase in Mundraum und Speiseröhre, Spaltung der Proteine in Polypeptide durch Pepsin im Magen, Spaltung der Polypeptide durch das Enzym Trypsin und weitere Enzyme aus der Bauchspeicheldrüse im Dünndarm, Spaltung der Fette in Glycerin und Fettsäuren durch Lipase im Dünndarm und Spaltung der Maltose durch Maltase in Glucose im Dünndarm. Als Einstieg in diese Unterrichtsstunde können eine von Laktoseintoleranz betroffene Person und ihre Symptome vorgestellt werden, was zuerst als Wiederholung des Aufbaus der Nährstoffe genutzt werden kann. Anschließend ergibt sich die Frage nach der Ursache für ihre Beschwerden nach dem Konsum laktosehaltiger Speisen. Zur Klärung dieser Frage schauen sich die Schülerinnen und Schüler auf ihrem mobilen Endgerät den Film an und füllen mit dessen Hilfe das Arbeitsblatt aus. Dies hat den Vorteil, dass die Zweiergruppen in ihrer eigenen Geschwindigkeit arbeiten können und den Film je nach Belieben anhalten, vor- oder zurückspulen können. Außerdem können sich die Schülerinnen und Schüler bei Unsicherheiten untereinander besprechen. Die Sicherung kann durch Schülerpräsentationen zum Beispiel mithilfe der ausgefüllten Arbeitsblätter und einer Dokumentenkamera erfolgen. Als Zirkelschluss kann die an Laktoseintoleranz leidende Person, die Bezeichnung des Enzyms Laktase, den Spaltungsvorgang den sie katalysiert sowie die Vorgänge im Dickdarm bei Eintreffen von nicht resorbierter Laktose und die Erklärung der Symptome der an Laktoseintoleranz leidenden Person dienen.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe I

Menschliches Verdauungssystem und Oberflächenvergrößerung im Dünndarm

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Kopiervorlage / Interaktives

Das Arbeitsmaterial zum Thema "Menschliches Verdauungssystem und Oberflächenvergrößerung im Dünndarm" enthält zwei Arbeitsblätter. Auf dem ersten Arbeitsblatt sind das menschliche Verdauungssystem und die Funktionen der einzelnen Abschnitte dargestellt, auf dem zweiten Arbeitsblatt ist die Oberflächenvergrößerung im Dünndarm abgebildet. Die beiden Arbeitsblätter gehören zu dem Film "Das menschliche Verdauungssystem" und dienen der Sicherung der dort behandelten Inhalte. Auf dem ersten Arbeitsblatt ist die gleiche Abbildung des menschlichen Verdauungssystems wie im Film dargestellt, die durch die Schülerinnen und Schüler beschriftet werden soll. Ebenso soll jeweils die Funktion der einzelnen Abschnitte stichwortartig in einer Tabelle festgehalten werden. Auf dem zweiten Arbeitsblatt ist die Oberflächenvergrößerung im Dünndarm durch drei aus dem Film stammende Abbildungen dargestellt. Die Schülerinnen und Schüler halten hier die Bezeichnung der Strukturen (Querfalten, Darmzotten, Mikrovilli) und den Faktor ihres Effekts auf die Oberfläche des Dünndarms fest. Der Film behandelt nacheinander die verschiedenen Abschnitte des Verdauungssystems, deren jeweiligen Funktionen und die enzymatischen Prozesse anhand auserwählter Enzyme und Nährstoffe : Zerkleinerung der Nahrung im Mundraum durch die Zähne, Spaltung der Stärke in Maltose durch das Verdauungsenzym Amylase, Transport der Nahrung durch die Speiseröhre, Magensäure im Magen, Spaltung der Proteine in Polypeptide durch Pepsin, Zerstreuung der Fette durch Gallensaft aus der Gallenblase, Spaltung der Polypeptide durch das Enzym Trypsin und weitere Enzyme aus der Bauchspeicheldrüse, Neutralisation der Magensäure durch die Bauchspeicheldrüse, Spaltung der Fette in Glycerin und Fettsäuren durch Lipase und Spaltung der Maltose durch Maltase in Glucose, Oberflächenvergrößerung im Dünndarm zum Zwecke der Resorption und Rückgewinnung von Wasser im Dickdarm. Das Arbeitsmaterial wird durch ein interaktives Begleitmaterial – bestehend aus vier interaktiven Übungen – ergänzt, auf das Sie hier zugreifen können. Als Einstieg in die Unterrichtsstunde kann eine von Zöliakie betroffene Person und ihre Symptome vorgestellt werden, was die Frage nach der Ursache für ihre Beschwerden aufwirft. Zur Klärung dieser Frage schauen sich die Schülerinnen und Schüler auf ihrem mobilen Endgerät den Film an und füllen mit dessen Hilfe die Arbeitsblätter 1 und 2 in Paararbeit aus. Dies hat den Vorteil, dass die Zweiergruppen in ihrer eigenen Geschwindigkeit arbeiten können und den Film je nach Belieben anhalten, vor- oder zurückspulen können. Die Sicherung kann durch Schülerpräsentationen zum Beispiel mithilfe der ausgefüllten Arbeitsblätter und einer Dokumentenkamera erfolgen. Als Zirkelschluss kann die an Zöliakie erkrankte Person, die Zerstörung der Darmzotten und die Erklärung der Symptome der an Zöliakie erkrankten Person dienen.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe I

Enzyme: Wie schnell arbeiten Enzyme?

Video

Die Reaktionsgeschwindigkeit einer von einem Enzym katalysierten Reaktion ist höher als diejenige einer nicht katalysierten Reaktion. Wie schnell und effektiv ein Enzym unter tatsächlichen Bedingungen im Organismus arbeitet, hängt von drei verschiedenen Faktoren ab: (1) der Substratmenge, (2) der Temperatur und (3) dem pH-Wert. Der Einfluss dieser Faktoren wird durch je einen Versuch demonstriert.

  • Biologie / Chemie
  • Sekundarstufen
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