Inhaltsfeld: Physiologie der Ernährung

Inhaltliche Schwerpunkte:

• Stoffwechsel der Hauptnährstoffe und Vitamine
• Vitamine, [Antivitamine und Mineralstoffe]
• Nährstoffträger

Zeitbedarf: ca. 30 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:

Schülerinnen und Schüler können ...

• UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen physiologischen und technischen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten ernährungswissenschaftlichen Wissens erschließen und aufzeigen.
• E4 Experimente mit komplexeren Versuchsplänen erläutern und begründen und diese zielbezogen unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) ausführen.
• E5 Daten/Messwertequalitativ und quantitative im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder auch zu formulierende Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.
• E6 Modelle entwickeln sowie theoretische Modelle situationsgerecht anwenden, um ernährungswissenschaftlich-technische und physiologische Prozesse zu erklären oder vorherzusagen (u. a. über Simulationen, Modellierungen).

Biokatalysatoren – Stoffwechsel ohne Enzyme?

• Überblick über wesentliche Funktionen und Abläufe des Stoffwechsels
• Enzyme
• Wirkungsweise und Eigenschaften
• Gekoppelte Reaktionen durch Coenzyme

• verdeutlichen Bau und Wirkungsweise von Enzymen und Coenzymen mit Modellen. (E6)
• planen Experimente zur Wirkungsweise von Enzymen, führen sie durch und werten sie aus. (E4, E5)
• dokumentieren nachvollziehbar Untersuchungsergebnisse (u.a. zu den Nährstoffverlusten und zur Enzymatik). (K1)

Versuch oder Film mit Gummibärchen in Kaliumchlorat (siehe Skript aus Lehrerfortbildung „Methodische Zugänge zum Stoffwechselgeschehen“)

Placemat

Cartoon (Stoff-Wechsel) / “Alles Fleisch ist Gras!?“ (Ist diese Aussage umkehrbar?“)

Advance Organizer

Kartenabfrage oder Diagnosebogen

Texte mit Informationen zur Wirkungsweise (und zu Eigenschaften) der Enzyme

Forscherbox (Essigsäure, Wasser, Schinken, Pepsin, Lauge,pH-Papier, Wasserbad, Eiswürfel, Reagenzgläser, RG-Halter, Schutzbrillen etc.)

Partnerpuzzle:

gekoppelte Enzymreaktion (NAD⁺ und ATP)

ergänzende Materialien zu endergonischer und exergonischer Reaktion sowie Oxidation und Reduktion

Übersicht mit Kriterien zur Funktion und Qualität von Modellen

Reaktion unter enormer (sichtbarer) Energiefreisetzung mit Hilfe chemischer Katalysatoren.

Ableitbare Fragestellungen:

• Wie geschieht die Energiefreisetzung im Körper? (schrittweise?)
• Wie wird die Energie umgewandelt?
• Wofür wird die Energie genutzt?

Brainstorming in Kleingruppen

Empfehlung: Erstellung eines Advance Organizers (Beziehungen durch Pfeile und ergänzende Kommentare herstellen)

Ermittlung der Lernausgangslage zur Enzymatik mithilfe einer Kartenabfrage oder eines Diagnosebogens (Einbeziehung der Vorkenntnisse aus dem Biologie- und Ernährungslehreunterricht der EF)

SuS planen aufbauend auf ihren Vorkenntnissen Experimente zur Temperatur- und pH-Abhängigkeit

SuS beobachten, dokumentieren und werten aus.

SuS erstellen Modelle zum Zusammenwirken von Enzym und Coenzym.

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: An diesem Beispiel wird die Erstellung von Modellen und Modellkritik thematisiert.

Coenzyme im Kohlenhydratstoffwechsel – Fit durch B-Vitamine?

• B-Vitamine als Bestandteil von Coenzymen im Stoffwechsel:
  • Funktion
  • Vorkommen
  • Bedarf und Bedarfsdeckung
  • Resorption und Stoffwechsel
• Antivitamine
• Hypo-, Hyper- und Avitaminose
• Vitaminverluste

• erläutern die Reglerfunktion der Vitamine [und Mineralstoffe] im menschlichen Organismus. (UF1)
• beschreiben die anabolen und katabolen Stoffwechselwege der Hauptnährstoffe im Hinblick auf die zentrale Stellung des Citratzyklus im intermediären Stoffwechsel. (UF 4)
• führen gesundheitliche Probleme auf Vitamin- [und Mineralstoff]mangel als Folge negativer Nährstoffbilanzen zurück und werten entsprechende Untersuchungsdaten dazu aus. (E1, E5)
• beschreiben und präsentieren Resorption und Stoffwechsel [der Hauptnährstoffe sowie] ausgewählter Vitamine [und Mineralstoffe] in unterschiedlichen fachspezifischen Darstellungsformen. (K3)
• werten Untersuchungsdaten zum [unterschiedlichen] Energiegewinn aus [anaeroben und] aeroben Prozessen unter Einbeziehung der Rolle der Energie- und Reduktionsäquivalente aus. (E5)
• recherchieren selbstständig begriffliche Zusammenhänge in ausgewählter Fachliteratur und werten kriterienorientiert ihre Ergebnisse aus (u.a. zur Genese und Häufigkeit von Hypo-, Hyper- und Avitaminosen.(K2)

Einzel-/Partner- und Kleingruppenarbeit

Skript aus Lehrerfortbildung „Methodische Zugänge zum Stoffwechselgeschehen“

Übersicht zu B-Vitaminen als Coenzyme im Stoffwechsel

Recherche in Einzel-/Partner- oder Kleingruppenarbeit

Schülerzentrierte Erarbeitung des Stoffwechsels anhand von Materialien:

- Abschnittsweise Erarbeitung des Kohlenhydratstoffwechsels

- Zuordnung der Coenzymfunktionen zu bestimmten Schritten im Kohlenhydratstoffwechsel

SuS recherchieren nach den folgenden Aspekten: Funktion, Vorkommen, Bedarf und Bedarfsdeckung, Resorption und Stoffwechsel, Versorgung, Antivitamine, Hypo-, Hyper- und Avitaminose, Vitaminverluste bei der Verarbeitung.

Die Art/Form der Präsentation kann über eine Power-Point-Präsentation, einen Flyer etc. erfolgen.

Diagnose von Schülerkompetenzen: Erstellung eines Partnerinterviews durch die Schülerinnen und Schüler, Kartenabfrage, kriteriengeleitete Modellkritik, Kriterien geleitete Bewertung der Versuchsplanung

Leistungsbewertung: Schriftliche Übung, ggf. Klausur