Arbeitsblatt: Verdauung

Planungsdossier Berufspraktikum Themenkreis Verdauung Studentin: Debora Bachmann Praxislehrperson: Sarah Busenhart Schule: 2.Sek C/B, Rotkreuz Inhaltsverzeichnis 1. Bedingungsanalyse (Wer?) . 3 1.1.Fachliche Voraussetzungen . 3 1.2 Personale Soziale Voraussetzungen: . 3 1.3 Strukturelle Bedingungen: 3 1.2 Mögliche Präkonzepte Verdauung 4 2. Lehrplanbezug (Was?)    4   2.1 Lehrplanbezug Themenkreis Verdauung  .  4   3. Sachanalyse    5   3.1 Wichtigkeit der Verdauung  .  5   3.2 Verdauungsapparat  .  5   3.3 Verdauungsvorgang- und Verdauungsorgane    6   3.4 Nährstoffe und Nährstoffwechsel  .  9   3.4.1 Kohlenhydratstoffwechsel  .  9   3.4.2 Eiweisstoffwechsel  .  10   3.4.3 Fettstoffwechsel  .  10   3.4.4 Vitamine  .  11   3.4.5 Mineralstoffe    11   3.5 Laktoseintoleranz  .  11   4.Strukturskizze Verdauung  .  12   5. Lernziele (Wozu?)    13   5.1 Kognitive Lernziele    13   5.2 Instrumentelle Lernziele  .  13   5.3Affektive Lernziele  .  14   6. Begründungsanalyse (Warum?)    14   6.1 Gegenwartsbedeutung    14   6.2 Zukunftsbedeutung  .  14   6.3 Exemplarische Bedeutung    15   7. Grobplanung    16   8. Literaturverzeichnis.  .  23   1. Bedingungsanalyse (Wer?)   1.1.Fachliche Voraussetzungen   In meinem Berufspraktikum werde ich im Biologie-Unterricht meine Stammklasse, die S2c zwei Lektionen über 4 Wochen unterrichten. Es handelt sich dabei um eine Sekundarklasse, mit 19 Schülerinnen und Schüler, darunter 6 Knaben und 13 Mädchen. Laut meiner Praxislehrperson ist die Klasse recht angenehm und gut zu führen. Die Lernenden machen im Unterricht gut mit. Ich werde zudem eine zweite Klasse, ebenfalls eine 2. Sekundarklasse, jeweils 2 Lektionen pro Woche im Fach Biologie unterrichten. Diese Klasse habe ich noch nicht gesehen, aber die Klassenliste erhalten. Es sind 8 Mädchen und 6 Knaben in der Klasse. Die inhaltliche Planung ist für beide Klassen gleich. Die Lernenden sind fachlich gesehen zur Zeit im Physik-Thema und haben noch keine Lektionen zur Verdauung gehabt. 1.2 Personale Soziale Voraussetzungen: Die Lernenden der S2c sind generell sehr interessiert und aktiv. Sie kennen offene Lernformen und machen im Unterricht gut mit. Es gibt 6 Schüler/Innen, die sehr gut mitmachen. Die Klasse ist sehr heterogen, d.h. es gibt Schüler/Innen, die in die Kanti gehen könnten, und vereinzelte, etwas schwächere SuS. Bei der Klasse S2b ist mir nichts Auffälliges bekannt. 1.3 Strukturelle Bedingungen:   Das Klassenzimmer verfügt über einen Presenter, ein interaktives Whiteboard und eine Wandtafel. Ein Informatikraum kann belegt werden, wenn er vorzeitig reserviert   Die Naturwissenschaftslektionen finden im Naturlehrezimmer statt. Ich kann die für die Versuche notwendigen Enzyme (Pepsin) mitbringen, Salzsäure ist im Labor vorhanden. Ich verfüge selber über einen Mini-Torso, den ich bei Bedarf in die Lektionen mitnehmen kann. Das Lehrmittel Urknall haben die Lernenden nicht zur Verfügung.             1.2 Mögliche Präkonzepte Verdauung   Nach Wilhelm et. al (2014) sind die folgenden Präkonzepte bei Schülerinnen und Schüler beim Thema Verdauung zu erwarten: Bei der Verdauung werden Ablauf und Prozess vermischt Burger 1999) Verdauung ist der Prozess, der nutzbare Energie aus der Nahrung herauslässt Der Magen verdaut alles (wim) Der Magen führt die verkleinerten verdauten Nahrungsbestandteile dem Körper zu (wim) 2. Lehrplanbezug (Was?) 2.1 Lehrplanbezug Themenkreis Verdauung (vgl. Amt für Volksschulbildung, 2006, S.25)   Grobziel Inhalt G.1 Die Bedeutung von verschiedenen Nährstoffen kennen Kohlenhydrate, Stärke, Zucker, Proteine, Vitamine, Ballaststoffe Hinweis für die Unterrichtsgestaltung Lehrmittel der Hauswirtschaft verwenden Menu protokollieren Bau-, Betriebs- und Reglerstoffe G.2 Nährstoffe chemisch nachweisen Nachweis von Kohlenhydrate (Stärke, Zucker), Fetten, Proteinen G.3 Verdauungsorgane und Vorgänge kennen Mechanische und chemische Zerkleinerung Stoffwechselvorgänge sind von Verdauungssäften abhängig     Tabellen, Nahrungsmittelverpackungen Schülerversuche 3. Sachanalyse 3.1 Wichtigkeit der Verdauung Der Mensch ist auf regelmässige Zufuhr von Nahrung angewiesen. Nach ihrer Aufnahme wird die Nahrung mechanisch zerkleinert und chemisch zerlegt. Daher spricht man von mechanischer und chemischer Verdauung. Zusammenfassend wird der Abbau der Nahrung in resorptionsfähige (aufnehmbare) Bestandteile Digestion genannt. Die Nährstoffmoleküle können dann die Darmschleimhaut passieren und über kleine Blut-und Lymphgefässe in den Blutkreislauf gelangen. Dieser Vorgang heisst Resorption und Absorption (vgl. Huch Jürgens, 2011). 3.2 Verdauungsapparat Der menschliche Verdauungsapparat ist komplex und weit entwickelt. Die am Verdauungsvorgang beteiligten Organe werden in der folgenden Abbildung übersichtartig und allgemein dargestellt: Abbildung 1: Verdauung beim Mensch allgemein 3.3 Verdauungsvorgang- und Verdauungsorgane   Der Verdauungsvorgang soll anhand der einzelnen Organe, die daran beteiligt sind, aufgezeigt werden (vgl. Abb.1). Die Nahrungsaufnahme erfolgt in der Mundhöhle. Dort setzt auch bereits der erste Teil der Verdauung ein. In der Mundhöhle wird die Nahrung geprüft, zerkleinert, mit Speichel versehen und teilweise schon chemisch abgebaut. Die Zunge hat mehrere Funktionen. Sie ist ein starker Muskelkörper und am Kauvorgang beteiligt. Sie schiebt den Bissen zwischen die Backenzähne und durchmischt die Portionen. Auf der Zungenoberfläche hat es viele kleine Erhebungen namens Papillen, die unterschiedliche Formen haben. Die weisslichen Papillen enthalten Nervenendigungen und dienen der Tastempfindung. Die übrigen Papillen enthalten Geschmacksknospen. Sie dienen der Geschmackswahrnehmung und der chemischen Kontrolle der Nahrung, was besonders wichtig ist (vgl. Huch Jürgens, 2011). Auf der Zungenoberfläche werden Geschmacksrichtungen (umami, süss, sauer, salzig, bitter) wahrgenommen. Bis anhin gibt es keine spezifischen Bereiche für die einzelne Geschmacksempfindungen (vgl. Bickel, et. al 2002). Die Zähne spielen eine wichtige Rolle bei der mechanischen Verdauung. Sie zerkleinern die Nahrung. Der Zahnschmelz gilt als härteste Substanz des menschlichen Körpers. Die unterschiedlichen Form der Zähne (Mahlzähne und Schneidezähne) erlaubt die Zerkleinerung verschiedenartigster Lebensmittel. Dem Bissen wird im Mund Speichel zugeführt. Dieser wird von den Speicheldrüsen (Ohrspeicheldrüse, Unterzungen- und Unterkieferdrüsen) abgesondert. Sie geben pro Tag ungefähr 1,5 Liter Speichelflüssigkeit ab. Durch den Speichel wird die Nahrung feucht und gleitet besser durch die Speiseröhre in den Magen. Die Speichelflüssigkeit enthält Ptyalin (eine Amylase), das Stärke bereits in der Mundhöhle zu Malzzucker (Disaccharid-Zweifachzucker) spaltet und die chemische Verdauung einleitet (vgl. Huch Jürgens, 2011). Nach dem Kauvorgang schiebt die Zunge den schluckfähigen Bissen gegen den Gaumen und löst anschliessend den Schluckvorgang aus. Der Gaumen ist wichtig, da er den oberen Rachenraum beim Schlucken verschliesst. Beim Rachen handelt es sich um ein Muskel, der Mundhöhle und Speiseröhre verbindet, sowie Nase und Luftröhre. Daher kreuzen sich dort auch der Atem-Weg und der Speiseweg. Sobald die Zunge den Speisebrei in den Rachen drückt, wird der grösstenteils unwillkürliche Schluckvorgang ausgelöst. Dabei wird der Kehlkopfeingang verschlossen. Durch eine Art Ventil gelangt die Nahrung in die Speiseröhre. Die Speiseröhre ist ein 25cm langer Muskelschlauch, der die Nahrung von Mund zu Magen transportiert. Die Speiseröhre weist viele Längsfalten an der Innenseite auf. Durch Kontraktionen der Ring-und Längsmuskulatur in der Speiseröhre wird die Nahrung in Richtung Magen transportiert. Die Speiseröhre durchbricht auf ihrem Weg das Zwerchfell und endet beim Magen. Der Magen kann ca. 1.5 Liter fassen. Die darin eingeschleusten Speisen werden, je nach Nahrungsbestandteile, zwischen 2-7 Stunden gespeichert (vgl. Huch Jürgens, 2011). Die Magenwand ist wiederum mit Muskeln ausgestattet, welche den Nahrungsbrei kneten. Die Muskulatur zieht sich dabei wellenartig zusammen. Durch diese Bewegung entsteht viel Berührung mit der Magenschleimhaut, von der ca. 5 Millionen Drüsen Magensaft absondern. Dieser hilft bei der chemischen Verdauung. Der Magensaft enthält ca. 0,5 Salzsäure, die Bakterien abtötet. Sie hilft auch einem Enzym im Magensaft (Pepsin), Eiweissstoffe (Proteine) zu zerlegen. Fleisch, das aus Proteinen besteht, löst sich demzufolge im Magen auf (vgl. Bickel et. al., 2002). Nach dem Magen folgt der Zwölffingerdarm, der seinen Namen trägt, weil er tatsächlich zwölf Finger breit ist. Im Zwölffingerdarm geben Leber und Bauchspeicheldrüse ihre Verdauungssäfte ab, mitunter auch die Galle, welche in der Gallenblase gespeichert ist. Die Bauchspeicheldrüse sondert 1.5 Liter Bauchspeichel pro Tag ab. Darin sind verschiedene Enzyme enthalten, die jeweils einen bestimmten Nährstoff zerlegen: Kohlenhydrate werden durch Amylase, Maltase und Laktase zu einfachen Zuckern abgebaut. Die Kohlenhydratverdauung wird vom Pankreasenzym alpha-Amylase unterstützt, das Stärke bis zum Zweifachzucker (Maltose) spaltet. Eiweisse (Proteine) werden durch Trypsin und Chemotrypsin in ihre Bestandteile, die Aminosäuren, zerlegt. Die Bauchspeicheldrüse stellt dabei aber Vorstufen her, welche erst im Dünndarm aktiviert werden, damit es nicht zu einer Selbstverdauung kommt. Die Fette (Lipide) werden durch das Enzym namens Lipase in Fettsäuren und Glycerin gespalten. In der Bauchspeicheldrüse wird auch das Hormon Insulin erzeugt, welches den Zuckergehalt des Blutes kontrolliert (vgl. Bickel et al., 2002). Der Bauchspeichel wird dem Dünndarminhalt beigemischt. Die Leber ist ca. 1,5 kg schwer und die grösste Anhangsdrüse des Darms. Sie ist mehrfach gelappt. Die Leber sondert dien bitteren, gelbgrünen Gallensaft ab, die anschliessend über den Gallengang in den Zwölffingerdarm gelangt. Wird die Galle nicht benötigt, staut sie sich zurück und gelangt zur Gallenblase. Diese liegt an der Unterseite der Leber. Pro Tag werden ca. 0.5 Galle produziert. Sie besteht unter anderem aus Cholesterin, Gallensäure, Elektrolyten und Wasser und wird in den Zwölffingerdarm abgegeben, um fettreiche Nahrung zu verdauen. Durch den Gallensaft wird das Fett in kleinste Tröpflein (Micellen) zerlegt, die von den Enzymen abgebaut werden können. Die Leber hat mehrere, grundlegende Aufgaben. Sie ist beteiligt an der Produktion lebenswichtiger Eiweisstoffe. Zudem übernimmt sie die Speicherung von Glykogen, das als Reserve zur Verfügung steht (vgl. Bickel et .al, 2002). Eine der Hauptaufgaben ist zudem die Bildung der Gallenflüssigkeit, welche für die Fettverdauung und Resorption bedeutend ist. Des Weiteren hat sie eine Entgiftungsfunktion, indem sie Alkohole, Medikamente, Nikotin und weitere Gifte abbaut (vgl. Huch Jürgens, 2011). Die Leberzellen können sich ständig regulieren, was auch erklärt, weshalb man mit einem Bruchteil der Leber noch überleben kann. Der Dünndarm ist 3-4 lang. In seiner Wand wird der Darmsaft gebildet, der andere Enzyme enthält als der Bauchspeichel. Hier geht die chemische Verdauung weiter. Die Nährstoffe werden hier zerlegt und die dabei entstehenden Bruchstücke aus kleinen Molekülen werden über das Epithel der Dünndarmschleimhaut in den Kreislauf aufgenommen. Die Muskeln sorgen dafür, dass der Nahrungsbrei ständig in Bewegung bleibt und durch rhythmische, wellenartige Darmbewegungen weiterbefördert wird. Die Oberfläche der Dünndarmschleimhaut ist durch Faltungen (Kerckring-Falten) und Einsowie Ausstülpungen stark vergrössert. Dies ist damit zu erklären, dass pro Tag ca. 8l Verdauungssäfte (Magensaft, Galle, Bauchspeichelsaft, Dünndarmsaft) ins Vedauungsrohr gelangen und anschliessend resorbiert werden und wieder ins Blut gelangen. Gleichzeitig werden ständig Nährstoffe aufgenommen. Durch die Darmzotten erfolgt die Aufnahme der verdauten Nährstoffe in den Körper. Die Darmzotten sind mit einem Geflecht feinster Blutgefässe durchzogen. Es dient der Versorgung der Zotten und der Aufnahme der resorbierten Nährstoffe. Ausserdem befinden sich hier Lymphgefässe, durch die Darmlymphe transportiert wird. Über die Darmzotten gelangen zerlegte Kohlenhydrate und Eiweissbestandteile in die Blutgefässe. Die gespaltenen Fette werden vom Lymphgefässen oder Kapillaren abtransportiert. Auf diese Weise gelangen die löslichen Lipoproteine ins Blut. Der Dünndarm mündet etwas seitlich ein, sodass ein sackartiger Teil übrig bleibt. Der Dickdarm und der sich anschliessende Mastdarm bilden mit einer Länge von ca. 1,5m den letzten Abschnitt des Verdauungstraktes. Da die Verdauung und Resorption der Nährstoffe im Dünndarm abgeschlossen wurden, muss der Dickdarm Verdauungsrest vor allem noch Wasser entziehen und durch Abgabe ins Blut dem Körper zur Verfügung stellen. Unverdauliche Nahrungsreste werden durch Bakterien weiter abgebaut, dabei entstehen Gase. Der Blinddarm ist ebenfalls Teil des Dickdarms, und enthält als Endstück den Wurmfortsatz. Dieser kann sich entzünden, weil es beim Wurmfortsatz um eine Art Sackgasse für den Speisebrei handelt. Im Wurmfortsatz können sich Keime schnell ausbreiten und zu einer Entzündung führen, weshalb der Wurmfortsatz dann operativ entfernt werden muss. Er wird vom Körper nicht benötigt, da er bei der Verdauung keine Funktion übernimmt (vgl. Huch Jürgens, 2011). Am Blinddarm schliesst sich der auf-und absteigende sowie querverlaufender Grimmdarm an. Schlussendlich folgt der letzte Teil des Grimmdarms, der seinen Namen nach der Sförmigen Krümmung (Sigma) hat. Das Sigma tritt anschliessend in den Mastdarm über. Dort wird der Darminhalt schliesslich Kot eingedickt. Zum Schluss wird der Kot über den After anhand von Muskelkontraktionen ausgeschieden (vgl. Huch Jürgens, 2011). Der Verdauungsvorgang ist somit beendet. Pro Tag nimmt der Mensch etwa 2 Liter Flüssigkeit auf. Dies ist jedoch nur der kleinere Teil der insgesamt etwa zehn Liter Flüssigkeit, die täglich im Verdauungstrakt umgesetzt werden. Denn mit etwa 8 Litern weitaus grösseren Anteil bilden die Verdauungssekrete selbst. Von diesem Flüssigkeitsvolumen werden über 95% im Dünndarm und 3% im Dickdarm wieder in de Körperkreislauf aufgenommen (rückresorbiert). Der Rest, mit etwa 150 ml weniger als 2% wird mit dem Stuhl ausgeschieden (Huch Jürgens, 2011). 3.4 Nährstoffe und Nährstoffwechsel 3.4.1 Kohlenhydratstoffwechsel   Kohlenhydrate sind organische Verbindungen aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff. Sie gehören zu den Nährstoffen. Kohlenhydrate sind der Hauptenergielieferant in der Nahrung. Ein Überschuss an Kohlenhydraten wird im Körper zu Fett umgewandelt und so gespeichert. Man teilt Kohlenhydrate nach ihrem Molekülaufbau ein in: • Einfachzucker (Monosaccharid): besteht aus einem Zuckermolekül; dazu gehören Traubenzucker (Glukose) und Fruchtzucker (Fruktose) • Doppelzucker (Disaccharide): besteht aus zwei einfachen Zuckermolekülen; dazu gehören Rohr- und Rübenzucker (Saccharose, der üblicherweise im Haushalt verwendete Zucker), Malzzucker (Maltose, in Getreide und Bier) und Milchzucker (Laktose; in Milch und Milchprodukten) • Vielfachzucker (Polysaccharide): besteht aus vielen einfachen Zuckermolekülen; dazu gehört Stärke und Zellulose (unverdaulicher Ballaststoff). Die aufgenommenen Kohlehydrate aus der Nahrung werden im Verdauungstrakt bis zu Zweifach-und Einfachzuckern gespalten. Dabei entsteht Glukose. Die Einfachzucker wie Fruktose oder Galaktose werden in der Leber zu Glukose umgewandelt. Glukose stellt der wichtigste Energielieferant des Menschen dar. Seine Speicherform ist das Glykogen. 3.4.2 Eiweisstoffwechsel   Eiweisse werden im Körper ständig auf-um-und abgebaut. Dadurch gehen Eiweisse verloren und müssen anschliessend durch die Nahrung ersetzt werden. Nur so können Strukturen (z.B. Muskeln) und Funktionen (z.B. Antikörper) des Körpers erhalten bleiben. Die umgesetzte Eiweissmenge ist durch den stickstoffhaltigen Harnstoff im Urin nachweisbar. Das Eiweiss (Protein) ist ein Nährstoff, der für den Aufbau von Zellen wichtig ist. Eiweissmoleküle bestehen aus 20 Aminosäuren, von denen 8 lebensnotwendig sind (essenzielle Aminosäuren). Diese kann der Körper nicht selbst aufbauen, sie müssen über die Nahrung aufgenommen werden. Man teilt Eiweisse in Proteine und Proteide ein. Proteine sind reine, Proteide zusammengesetzte Eiweisse, wobei die Aminosäuren an Kohlehydrate, Fett oder Nukleinsäuren gebunden sein können. Als eiweissreiche Lebensmittel zählen Milch und Milchprodukte, Getreide, Fleisch, Fisch und Hülsenfrüchte. 3.4.3 Fettstoffwechsel   Bei den Fetten unterscheidet man zwischen Lipiden (Fettsäuren und Glyzerin) von Lipoiden (fettähnliche Stoffe). Der Hauptbestandteile der Nahrungslipide machen die Triglyzeride aus. Sie bestehen aus Glyzerin und drei Fettsäuren. Fette enthalten essenzielle (lebensnotwendige) Fettsäuren, die der menschliche Körper selbst nicht aufbauen kann. Sie müssen mit der Nahrung aufgenommen werden. Fette sind Träger fettlöslicher Vitamine. Diese können nur zusammen mit Fett bei der Verdauung im Darm aufgenommen werden. Ausserdem dient Fett als Geschmacksträger. Fette sind enthalten in pflanzlichen (ungesättigte Fettsäuren) sowie tierischen Ölen (gesättigte Fettsäuren) sowie Wurst, Meeresfische oder Käse. Der Körper kann Fette in grossen Mengen speichern. Die Fette dienen zur Polsterung von Organen und als Energievorrat. Die Tryglizeride werden im Darm zu Fettsäuren und Glyzerine gespalten. Die Fettsäuren können von den Zellen zur Energieerzeugung herangezogen werden. Wenn keine Fette gebraucht werden, baut der Organismus die Fettsäuren und Glyzerine wieder zu Triglyzeride zusammen und speichert sie in der Leber. 3.4.4 Vitamine   Vitamine gelten als sind lebenswichtige organische Verbindungen, die mit der Nahrung zugeführt werden müssen, weil der Körper diese nicht selbst herstellen kann. Es gibt zwei Arten von Vitaminen: Die fettlöslichen (A, D, E, K) und die wasserlöslichen (B1, B2, B6, B12, C, Folsäure, Pantothensäure, Biotin, Niazin). 3.4.5 Mineralstoffe   Zu den Mineralstoffen zählen Salze und Elektrolyte. Sie sind für die Gesundheit des Menschen unerlässlich. Man unterscheidet zwischen Mengenelementen, welche in verhältnismäßig grossen Mengen benötigt werden (Kalium, Natrium, Kalzium, Chlor, Phosphor, Schwefel, Magnesium), und Spurenelemente (Eisen, Kobalt, Chrom, Kuper, Mangan, Molybdän, Selen, Zink, Jod, Fluor), welche nur in äusserst geringen Mengen in Nahrung und Körper vorkommen (vgl. Huch Jürgens, 2011). 3.5 Laktoseintoleranz   Laktoseintoleranz ist eine Verdauungsstörung, bei der der Körper aufgrund eines Mangels am Enzym Laktase nicht oder nur eingeschränkt in der Lage ist, den Milchzucker (welcher ein Zweifachzucker ist) nicht in Einfachzucker zu spalten. Das Enzym Laktase wird normalerweise in den Schleimzellen des Dünndarms gebildet. Wenn keine oder nicht genügend Laktase vorhanden ist, gelangt der Milchzucker in den Dickdarm, wo er durch Bakterien zersetzt wird und verdaut. Dies hat eine Gärung zur Folge und verschiedene Beschwerden wie Blähungen, Übelkeit, Bauchschmerzen und Durchfall (vgl.