Proteinmodelle aus dem Internet – Beispiel Insulin

Unterrichtseinheit

In dieser Unterrichtseinheit werden am Beispiel Insulin Proteindatenbanken und kostenlose Molekülbetrachter wie RasMol vorgestellt. Diese Datenbanken bieten die Möglichkeit, mithilfe des Computers Aspekte der Struktur-Funktionsbeziehung auf molekularer Ebene so anschaulich darzustellen, wie dies im Unterricht mit keinem anderen Hilfsmittel möglich ist.

  • Biologie / Ernährung und Gesundheit / Natur und Umwelt
  • Sekundarstufe II
  • etwa 6 Unterrichtsstunden mit abschließender Präsentation
  • Ablaufplan, Primärmaterial, Recherche-Auftrag, Arbeitsblatt, Lernkontrolle
  • 2 Arbeitsmaterialien

Beschreibung der Unterrichtseinheit

Möchte man die Raumstruktur eines Proteins in einem Molekülmodell darstellen, so benötigt man die Raumkoordinaten jedes einzelnen Atoms. Polypeptidsequenzen, für die diese Raumkoordinaten bereits bekannt sind, werden in der Regel in Datenbanken im Internet veröffentlicht. Von dort kann man sie auf den eigenen Rechner laden und als 3D-Molekülmodell visualisieren. Diese Unterrichtsheit zeigt am Beispiel des Insulins, wie am Rechner 3D-Molekülmodelle visualisiert werden können. In diesem Zusammenhang wird auch die Fragestellung nach dem Einsatz von Schweineinsulin und gentechnisch verändertem Insulin beim Menschen erörtert. Die Arbeit mit der Proteindatenbank schafft ein Bewusstsein dafür, wie wichtig das Internet als Drehscheibe für Biodaten und die freie Zugänglichkeit von Forschungsergebnissen für die tägliche Arbeit der weltweiten Wissenschaftsgemeinschaft ist.

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Vermittelte Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler 

  • verstehen am Beispiel des Insulins den Zusammenhang zwischen der in einer Proteindatenbank gespeicherten Datei und der Umsetzung als Proteinmodell im Computer.
  • können eine Sequenz aus einer Datenbank abrufen.
  • können mit einem einfachen Visualisierungsprogramm wie RasMol umgehen.
  • können die Vor- und Nachteile verschiedener Darstellungsarten (Kugelstabmodell, Proteinrückgrat und raumfüllendes Kalottenmodell) erkennen und diese mithilfe eines Programms umsetzen.
  • erarbeiten grundlegendes Wissen über den 3D-Aufbau (die Tertiär- und Quartärstruktur) von Proteinen.
  • können Struktur-Funktionsbeziehungen begreifen und erklären.
  • können Methoden zur Strukturaufklärung von Proteinen verstehen und wiedergeben.

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Prof. Dr. Susanne Bickel

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