Enzyme

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Didaktische FWU-DVD
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Enzyme
Zur Bedienung
Mit den Pfeiltasten der Fernbedienung
(DVD-Player) oder der Maus (Computer)
können Sie Menüpunkte und Buttons
ansteuern und mit der OK-Taste bzw.
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Um das Arbeitsmaterial zu sichten / auszudrucken, legen Sie die DVD in das
Laufwerk Ihres Computers ein und öffnen
den Ordner „material“. Die Datei „Inhaltsverzeichnis“ öffnet die Startseite.
Bezug zu Lehrplänen und
Bildungsstandards
Die Schülerinnen und Schüler
• können die Bedeutung der Proteine
als Struktur- und Funktionsmoleküle
des Lebens erläutern;
• beschreiben die Zusammensetzung
von Enzymen aus Proteinen und erläutern ihre Struktur und Funktion
sowie ihre Bedeutung als substratund wirkungsspezifische Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen;
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• beschreiben den Ablauf einer enzymatischen Reaktion und erläutern den
Einfluss eines Enzyms auf die Aktivierungsenergie und die Reaktions­
geschwindigkeit;
• beschreiben die Temperaturabhängigkeit der Enzymwirkung anhand der
RGT-Regel und erläutern die thermische Instabilität von Proteinen durch
Denaturierung;
• stellen Hypothesen zur Abhängigkeit
der Enzymaktivität von verschiedenen
Faktoren auf und überprüfen diese
experimentell;
• beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und
Enzymhemmung;
• beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Reaktionen;
• erläutern grafische Darstellungen zur
Abhängigkeit der Enzymwirkung von
der Temperatur, dem pH-Wert sowie
den Einfluss von Enzymgiften auf die
Aktivität von Biokatalysatoren;
• geben Bewertungskriterien für den
Einsatz von Enzymen in biologischtechnischen Zusammenhängen an
und wägen diese in Bezug auf konkrete Beispiele ab.
Zum Inhalt
Enzyme (Film 22 min)
Enzyme sind für den Stoffwechsel eines
Organismus von entscheidender Bedeutung, etwa beim Aufbau von Körpersubstanz und bei der Energiegewinnung. Sie
sind Katalysatoren und erhöhen die Reaktionsgeschwindigkeit der katalysierten
Reaktionen. Im Film werden Aufbau und
Wirkungsweise von Enzymen erläutert.
Darüber hinaus zeigt die Produktion, wovon die Aktivität der Enzyme abhängig ist
und visualisiert, wie verschiedene Hemmstoffe auf Enzyme einwirken.
Menü „Enzyme – Sequenzen“
Was sind Enzyme? (Sequenz 4:40 min)
Enzyme sind Biokatalysatoren. Sie setzten die Aktivierungsenergie von chemischen Reaktionen herab. Das beschleunigt die Reaktionsgeschwindigkeit. Die
Energie, die bei der Reaktion frei wird,
wird hiervon nicht beeinflusst.
Der molekulare Aufbau von Enzymen
(Sequenz 2:10 min)
Enzyme sind Eiweißverbindungen und
bestehen somit aus Aminosäuren. Die
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Reihenfolge der Aminosäuren in einem
Protein bezeichnet man als Primär­
struktur. Durch schwache Verbindungen
innerhalb einer Polypeptidkette kommt
es zur Ausbildung von α-Helices oder
β-Faltblatt-Strukturen, der Sekundärstruktur. Die Interaktion der verschiedenen Strukturelemente führt zur Ausbildung der Raumstruktur eines Enzyms,
die auch als Tertiärstruktur bezeichnet
wird. Bei Enzymen, die aus mehreren
Untereinheiten bestehen, bezeichnet
man die übergeordnete Raumstruktur
als Quartärstruktur. Die katalysierte Reaktion läuft am aktiven Zentrum der
Enzyme ab, das aus wenigen Aminosäuren gebildet wird und eine charakteristische Form hat.
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Die Funktionsweise von Enzymen
(Sequenz 2:10 min)
Der Ausgangsstoff einer katalysierten
Reaktion, das Substrat, lagert sich an das
aktive Zentrum des Enzyms an. Es entsteht der Enzym-Substrat-Komplex
(Schlüssel-Schloss-Prinzip). Das Substrat
wird zum Produkt umgewandelt und freigesetzt. Da das Enzym bei der Katalyse
nicht verbraucht wird, steht es für viele
Reaktionszyklen bereit. Eine Weiterentwicklung des Schlüssel-Schloss-Prinzips
ist die Induced-Fit-Theorie: Durch die Substratbindung kommt es zu kleinen Konformationsänderungen im aktiven Zentrum des Enzyms. Erst durch diese passen
Substrat und Enzym wie ein Schlüssel
zum Schloss. Enzyme sind substrat- und
wirkungsspezifisch, d. h. nur bestimmte
Substrate können an das Enzym gebunden werden und nur eine bestimmte Reaktion wird durch das Enzym katalysiert.
Wo kommen Enzyme in unserem
Körper vor? (Sequenz 1:50 min)
Enzyme kommen überall im Körper vor.
Ein Beispiel, bei dem Enzyme frei beweglich innerhalb der Zellen vorkommen, ist
die Glykolyse. Bei diesem Stoffwechselweg wird Traubenzucker (Glucose) in
zehn Schritten zu Pyruvat umgewandelt.
Die α-Amylase hingegen ist ein Enzym,
das außerhalb der Zellen vorkommt. Sie
kommt im Mundspeichel und im Dünndarm vor und katalysiert den Abbau von
Stärke.
Wie schnell arbeiten Enzyme?
(Sequenz 5:30 min)
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.
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Regulation und Hemmung der
Enzymaktivität (Sequenz 5:20 min)
Die Enzymaktivität kann zum Beispiel
durch Hemmstoffe gesteuert werden.
Man unterscheidet zwischen den irreversiblen und der reversiblen Hemmung.
Hemmstoffe wie Schwermetalle inaktivieren Enzyme dauerhaft. Kompetitive
und nicht-kompetitive Hemmstoffe hingegen hemmen ein Enzym nur so lange,
wie sie an das Enzym gebunden sind.
Ein kompetitiver Hemmstoff konkurriert
mit dem Substrat um das aktive Zentrum
des Enzyms und ähnelt dem Substrat im
molekularen Aufbau, wird jedoch nicht
vom Enzym umgesetzt. Am Beispiel der
Wirkung von Acetylsalicylsäure wird die
Wirkung nicht-kompetitive Hemmstoffe
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erläutert. Nicht-kompetitive Hemm­stoffe
lagern sich nicht an das aktive Zentrum
der Enzyme an, sondern an das allosterische Zentrum. Durch Wechselwirkungen mit diesen Hemmstoffen ändert sich
die Struktur des aktiven Zentrums. Dadurch kann das Substrat nicht gebunden
und umgesetzt werden.
Aufbau von Enzymen (Grafik)
Die Grafik zeigt anschaulich den Aufbau
von Enzymen: von der Primärstruktur bis
zur Tertiärstruktur.
Enzymaktivität (Grafik)
Die verschiedenen Einflussfaktoren auf
die Enzymaktivität werden in einer anschaulichen Grafik dargestellt.
Enzym-Substrat-Komplex und
Induced fit (Grafik)
Die Bildung des Enzym-Substrat-Komplexes wird in dieser Grafik gezeigt. Zusätzlich wird die Induced-Fit-Theorie
dargestellt.
Irreversible und reversible
Hemmung (Grafik)
In der Grafik werden die verschiedenen
Formen der Enzymhemmung dargestellt.
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Didaktische Hinweise
Der Film mit den zugehörigen Materialien eignet sich als integraler Bestandteil
einer Unterrichtseinheit zu Enzymen. Die
einzelnen Filmsequenzen können kompakt oder begleitend zum Fachunterricht
zum Einsatz kommen. Durch die zusätzlichen sequenzspezifischen und/oder
sequenzübergreifenden Arbeitsblätter
können bestimmte Themen vertieft und
gefestigt werden.
Der methodische Einsatz des Filmes sowie
die Einbindung der sequenzspezifischen
Arbeitsblätter lassen sich je nach Vorwissen und Fähigkeiten der Schülerinnen und
Schüler verwenden. Grundsätzlich ist
durch die Vielfalt an Materialien ein variabler, unterrichtsangepasster und binnendifferenzierter Einsatz der Produktion
möglich.
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Die Produktion bietet eine Vielzahl
an unterschiedlichen Medien (Filme,
Sequenzen, Grafiken), die in verschiedenen Unterrichtseinheiten eingesetzt werden können. Es ist hilfreich, sich zunächst die Programmstruktur zur Hand
zu nehmen, die einen Überblick über die
vorhandenen Medien gibt.
Ergänzend werden zahlreiche Arbeitsblätter angeboten, die eine motivierende Erarbeitung und Vertiefung der Lerninhalte fördern. In der Online-Fassung
können die Arbeits­blätter direkt aus den
Menüs aufgerufen werden.
Die Datei unter der Rubrik „Didaktische
Hinweise“ gibt Hinweise zum Unterrichtseinsatz sowie detaillierte Beschreibungen der vorhandenen Materialien.
Arbeitsmaterial
Als Arbeitsmaterial steht Ihnen im ROMTeil ein umfangreiches Angebot an ergänzenden Materialien zur Verfügung
(siehe Tabelle).
Die Arbeitsblätter liegen sowohl als PDFals auch als Word-Dateien vor:
• Die PDF-Dateien können direkt am
Computer ausgefüllt, abgespeichert
und ausgedruckt werden.
• Die Word-Dateien können bearbeitet
und so individuell an die Unterrichtssituation angepasst werden.
Ordner
Materialien
Didaktische Hinweise
Hinweise zum Einsatz des Films, der Sequenzen, der Grafiken
und der ergänzenden Arbeitsmaterialien
Arbeitsblätter
(mit Lösungen und als
PDFs zum ausfüllen)
1. Was sind Enzyme?
2. Der molekulare Aufbau von Enzymen (Sek I)
3. Der molekulare Aufbau von Enzymen (Sek II)
4. Die Funktionsweise von Enzymen
5. Die Enzymaktivität
6. Irreversible und reversible Hemmung von Enzymen
Grafiken
•
•
•
•
Filmkommentar
Filmkommentar als PDF-Dokument
Programmstruktur
Übersicht über den Aufbau der DVD
Weitere Medien
Informationen zu ergänzenden FWU-Medien
Produktionsangaben
Produktionsangaben zur DVD und zum Film
Aufbau von Enzymen
Enzym-Substrat-Komplex und Induced fit
Enzymaktivität
Irreversible und reversible Hemmung
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Programmstruktur
46 11020 Enzyme
Programmstruktur
Enzyme
Programmstruktur
Hauptmenü
Untermenü
Enzyme
Enzyme
Film 22 min
Enzyme
Sequenzen
Enzyme
Was sind Enzyme?
4:50 min
Der molekulare Aufbau von Enzymen 2:10 min
Aufbau von Enzymen
Grafik
Enzym-Substrat-Komplex
und Induced fit
Die Funktionsweise von Enzymen
2:10 min
Grafik
Enzymaktivität
Grafik
Wo kommen Enzyme
in unserem Körper vor?
1:50 min
Irreversible und reversible Hemmung
Grafik
Wie schnell arbeiten Enzyme?
5:30 min
Regulation und Hemmung
von Enzymen
5:20 min
Arbeitsmaterial
Arbeitsmaterial
Didaktische Hinweise
6 Arbeitsblätter (mit Lösungen)
4 Grafiken
Filmkommentar
Programmstruktur
Weitere Medien
Produktionsangaben
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Produktionsangaben
Enzyme (DVD)
Produktion
FWU Institut für Film und Bild, 2013
DVD-Authoring und Design
Dicentia Germany GmbH
im Auftrag des FWU Institut für Film und Bild,
2013
DVD-Konzept
Anne Köhler
Arbeitsmaterial
Anne Köhler
Schaub Daniel
Kamera
Stefan Weichelt
Animationen
Stefan Weichelt
Schnitt
Stefan Weichelt
Sprecher
Andreas Karg
Fachberatung
Monique Meier
Redaktion
Schaub Daniel
Didaktische Fachberatung
Monique Meier
Pädagogischer Referent im FWU
Schaub Daniel
Produktionsangaben zum Film
„Enzyme“
Produktion
Weichelt Film
im Auftrag des
FWU Institut für Film und Bild, 2013
Exposé
Meike Brinkmann
Nur Bildstellen/Medienzentren:
öV zulässig
© 2013
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
D-82031 Grünwald
Telefon
(089) 6497-1
Telefax (089) 6497-240
E-Mail [email protected]
[email protected]
Internetwww.fwu.de
Buch und Regie
Stefan Weichelt
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Didaktische FWU-DVD
46 11020
Enzyme
Enzyme sind für den Stoffwechsel eines Organismus von entscheidender Bedeutung.
Aber auch in der Lebensmittelindustrie, in Waschmitteln und in Medikamenten werden
sie genutzt. Diese Produktion erläutert Aufbau und Wirkungsweise von Enzymen. Sie
zeigt, wovon deren Aktivität abhängig ist und visualisiert, wie Hemmstoffe auf Enzyme
einwirken. Im Arbeitsmaterial stehen Arbeitsblätter und weitere ergänzende Unterrichtsmaterialien zur Verfügung.
Erscheinungsjahr: 2013
Laufzeit: 22 min
Filmsequenzen: 6
Grafiken:
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Sprache: Deutsch
DVD-ROM-Teil:
Unterrichtsmaterialien
Arbeitsblätter:6 (PDFs zum Ausfüllen, mit
Lösungen)
Adressaten:
Allgemeinbildende Schule
(Klasse 7-13)
Schlagwörter: Aminosäuren, Amylase, Biochemie, Biokatalysator, Denaturierung, Eiweiß,
Enzym, Gehirn, Glukose, Glykolyse, Induced fit, Katalysator, Magen, Mensch,
Natur, pH, Protein, Proteinsynthese, Pyruvat, Regelkreis (Biologie), RGT-Regel,
Stärke, Stoffwechsel, Temperatur, Verdauung, Verdauungsorgan, Zelle (Biologie)
FWU Institut für Film und Bild
in Wissenschaft und Unterricht
gemeinnützige GmbH
Systematik: Chemie
 Allgemeine Chemie  Gesetzmäßigkeiten chemischer Reaktionen, Arbeitsmethoden, Untersuchungsmethoden
 Organische Chemie  Polymere Stoffe, Naturstoffe
 Biochemie  Stoffwechselvorgänge, Physiologische
Wirkungsweisen chemischer Substanzen
 Angewandte Chemie  Chemie in Alltag und
Umwelt
Biologie
 Allgemeine Zoologie  Biochemie
 Zoologie  Allgemeine Zoologie  Stoffwechsel
 Menschenkunde  Stoffwechsel, Innere Organe
82031 Grünwald
Lehrprogramm
gemäß
§ 14 JuSchG
GEMAFREI
www.fwu-shop.de
Bestell-Hotline: +49 (0)89-6497-444
[email protected]
Geiselgasteig
Bavariafilmplatz 3
Telefon +49 (0)89-6497-1
Telefax +49 (0)89-6497-240
[email protected]
www.fwu.de
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