Nanomotoren in Natur und Technik

Veröffentlicht am 12.09.2006
  • Biologie
  • Sekundarstufe II
  • 4-5 Stunden
  • Ablaufplan, Arbeitsblatt, Lernkontrolle
  • 1 Arbeitsmaterial

Am Beispiel der ATP-Synthase lernen die Jugendlichen den prinzipiellen Mechanismus der Energieumwandlung kennen. An diesem Enzym wird kinetische Energie von Protonen in „chemisch gebundene“ Energie in Form von ATP verwandelt. Durch den Protonenfluss wird der Rotationsmotor der ATP-Synthase in Gang gesetzt. Die Lernenden beschäftigen sich mit dieser natürlichen Nanomaschine sowie mit den ersten Chimären aus Natur und Technik und sie setzen sich mit den zukünftigen Einsatzmöglichkeiten auseinander.

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Nanotechnologie und Nanobiotechnologie gelten mit ihren immensen Anwendungsmöglichkeiten als wichtige Zukunftstechnologien. Sie faszinieren wissenschaftliche Laien und junge Menschen gleichermaßen und sind daher auch in der Berichterstattung der Medien in Mode gekommen. Selbst Grundlagen werden dabei oft falsch oder futuristischste Szenarien werden als greifbare Realität dargestellt. Im Sinne der Wissenschaftskommunikation (?Public Understanding of Sciene?) muss es auch eine Aufgabe des naturwissenschaftlichen Unterrichts sein, die molekularen Grundlagen zum Verständnis der Nanobiotechnologie zu vermitteln und Schülerinnen und Schülern so die kritische Hinterfragung populärwissenschaftlicher Medienbeiträge zu ermöglichen. Dies ist gerade im Zusammenhang mit neuen Technologien auch für die Meinungsbildung in einer Demokratie wichtig. Trotz der restriktiven Bedingungen der Unterrichtspraxis ist es daher wichtig, auch einmal einen Blick auf das anspruchsvolle Thema Nanobiotechnologie zu werfen - zum Beispiel im Zusammenhang mit der Besprechung der ATP-Synthase.

Unterrichtsablauf

Inhalt
Sozial- / Aktionsform

Didaktisch-methodischer Kommentar

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sollen

  • grundlegendes Wissen über den 3D-Aufbau der Rotationsmaschine ATP-Synthase erwerben (Tertiär und Quartärstruktur).
  • prinzipielle Struktur-Funktionsbeziehungen begreifen und erklären können.
  • die wichtigsten Mechanismen der Zelle, chemische Energie in Bewegung umzuwandeln, kennen lernen.
  • Proteinkomplexe in ihrer Eigenschaft als Motoren begreifen.
  • Anwendungsmöglichkeiten für Nanomotoren kennen lernen und selber Ideen entwickeln.
  • die Natur als Vorbild für technische Umsetzungen begreifen und dadurch ein Grundverständnis für die Bionik entwickeln.
  • Utopien und unwissenschaftliche Presseberichte analysieren und auf ihren sachlichen Gehalt reduzieren lernen.

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