Arbeitsblatt: Lernaufgabe Kohlenhydrate

Lernaufgabe zum Thema Kohlenhydrate Auftrag Lernaufgabe BI S200 Kohlenhydrate Inhalt Allgemeines zur Lernaufgabe Kohlenhydrate.2 Lernaufgabe. 6 1 Lektion: Aufbau und Funktion von Kohlenhydraten6 Bau von Kohlenhydrate 9 Blutzuckerregulation Hungergefühl12 Hilfestellungen 15 2.Lektion. 17 Versuch Nachweis von Stärke in Lebensmittel.17 Aufgabe: Lies den folgenden Text zur Verdauung und fülle anschliessend den Lückentext aus. 19 Verdauung von Kohlenhydraten.19 Concept Map 20 Erstelle zum Abschluss ein Concept Map zum Thema Kohlenhydraten, was du in den letzten zwei Lektionen gelernt hast:20 Musterlösungen 21 Fachdidaktischer Hinweis zur Lernaufgabe.25 Vorbemerkung zur Lernaufgabe25 Grundkompetenzen für die Naturwissenschaften, die sich mit dieser Lernaufgabe fördern lassen.25 Zwei besondere Merkmale der Lernaufgabe.25 Kritische Reflexion welche Schwierigkeiten können auftreten.26 Anhang. 27 Versuch: Nachweis von Traubenzucker und Fructose (Einfachzucker).27 Versuche – Wasserlöslichkeit28 Literaturverzeichnis 29 Abbildungsverzeichnis. 30 1 Allgemeines zur Lernaufgabe Kohlenhydrate 1. 2. 3. 4. 5. Fach: Biologie Verfasserin: Pascale Rebsamen Schultyp und Jahrgnagsstufe: Sekundarschule Niveau I, 2. Klasse Thema: Nahrungsmittel und Verdauung – Vertiefung Kohlenhydrate Lernziele In dieser Lernaufgabe werden folgende Lernziele verfolgt: Fachliche Lernziele: Basale Lernziele: Die SuS können ihr Wissen in einem Concept Map umsetzen. Die SuS können die drei Bestandteile, aus welchen die Kohlenhydrate aufgebaut sind, benennen. Die SuS kennen mind. 2 Merkmale für Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide. Die SuS können die Funktion von Kohlenhydraten erklären. Die SuS können den Ablauf der Verdauung von Kohlenhydraten darstellen. Die SuS werden sich bewusst, was die verschiedenen Zuckerarten auf ihre Ernährung ausmacht. Erweitere Lernziele: Die SuS können zwei Unterschiede zwischen Cellulose, Glykogen und Stärke beschreiben. Die SuS können die Blutzuckerregulation einem Mitschüler erklären. Die SuS können ein Lebensmittel jeweils zu einem Einfachzucker, Zweifachzucker und Vielfachzucker zuordnen. Die SuS können die Kohlenhydratmenge auf Lebensmittelverpackungen analysieren. Überfachliche Lernziele: Die SuS können miteinander kommunizieren und kooperieren. Die SuS können einfache Untersuchungen selber durchführen und kritisch auswerten. 6. Bearbeitungszeit: 1. Teil: 30 Minuten und 2. Teil: 30 Minuten 7. Allgemeine Vorkenntnisse in Bezug auf das Thema. Die SuS haben schon Einblicke bekommen in die Chemie bezüglich Elemente und Aufbau von Molekülen. Die SuS haben in der Biologie nun das Thema Verdauung und Nahrungsmittel. Ebenfalls haben sie schon Vorkenntnisse im Experimentieren auch in Bezug auf etwas gefährlichere Stoffe. Die SuS haben schon Einblicke in die Anatomie des Menschen bekommen. Die SuS haben schon Kenntnisse im Umgang mit schwierigeren Texten. 8. Was lernen die Lernenden bei der Bearbeitung der Lernaufgabe neu? Sie lernen den Aufbau von Zucker, kennen die Unterschiede zwischen den verschiedenen Zuckerarten. Die SuS lernen die Funktion von Kohlenhydraten, 2 der Blutzuckerregulation und die Verdauung von Kohlenhydraten. Ebenfalls lernen sie zu den dazugehörigen Zuckerarten Lebensmittel kennen. Sie lernen die Technik Concept Map. 9. Einbettung der Lernaufgabe in die Unterrichtseinheit: Auszug vom Lehrplan 21: Die Schülerinnen und Schüler können Stoffwechselvorgänge analysieren und Verantwortung für den eigenen Körper übernehmen. Die Schülerinnen und Schüler . können die Organe als Komponenten eines Systems erkennen, das die vier zentralen Stoffwechselvorgänge Aufnahme, Transport, Umwandlung und Abgabe umschliesst. Aufnahme: Lunge, Verdauungsorgane; Transport: Blut, Blutkreislauf, Herz; Umwandlung: Leber, Fettgewebe, Knochen, Muskeln, Hirn; Abgabe: Niere, Lunge Verdauungsorgane, Haut können körpereigene Phänomene mit Stoffwechselvorgängen erklären (z.B. unterschiedliche Gelbfärbung des Urins, Verdauungskoma). Aktion und Reaktion bei Stoffwechselvorgängen können Ergebnisse experimenteller Untersuchungen (z.B. Nährstoffnachweise in Lebensmitteln, Verdauung im Reagenzglas) dazu nutzen, um die Ansprüche des eigenen Körpers einzuschätzen und entsprechend zu handeln. Nährstoffexperimente, Ernährung, Bewegung, Schlaf Präkonzepte Zucker gehört nicht zu den Kohlenhydraten. Zucker ist gleich Zucker, es gibt keine unterschiedlichen Zusammensetzungen. Alles wird gleich verdaut. Vorbemerkung zur Lernaufgabe Die Lernaufgabe ist in zwei Teile aufgebaut, welche die SuS selbständig bewältigen sollten. Den SuS steht als Hilfsmittel ein separates Blatt zur Verfügung, welches folgendes enthält: Glossar und weitere Hinweise. Die LP macht jeweils vor den zwei Phasen einen Input. In der 1. Lektion sollte die LP folgende Punkte klären: Haben alle SuS eine Lebensmittelverpackung mitgenommen? Einführung des Themas Ernährung allgemein (Fett, Protein, Kohlenhydrate) Ideennetz an der Wandtafel zum Thema Kohlenhydrate- sammeln von Vorwissen, Präkonzepten Eventuell Bereinigung falscher Präkonzepte. Einführung ins Thema mit Powerpoint – mit Einbezug der SuS – Aufzeigen der verschiedenen Kohlenhydraten Erklären der Aufgabenidee: Lerntempoduett. 3 Nach der Lernaufgabe den SuS Musterlösungen zur Verfügung stellen beziehungsweise Aufgaben besprechen stellen und Unklarheiten klären. Lerntempoduett: Phase 1: Lernen in Einzelarbeit 1. Zuerst lesen alle SuS in ihrem Tempo in Einzelarbeit den Textabschnitt 1. Sie fassen den Inhalt in eigenen Worten kurz zusammen und beantworten die Fragen. 2. Wer fertig ist, signalisiert dies durch Aufstehen. 3. Zwei Personen bilden Paare. Phase 2: Lernen im Expertenpaar: Textinhalte anhand der Visualisierung gegenseitig erklären und die Fragen besprechen. Danach lesen die SuS den Textabschnitt 2 und gehen nochmals gleich vor wie oben erklärt. Die Lernaufgabe könnte man gut als Skript ausdrucken. Die Aufgaben der 2. Lektion können die SuS an ihrem Arbeitsplatz im Labor durchführen. Die Lernaufgabe besteht aus Theorieteilen, Aufgaben und einem Versuch. In der 2. Lektion sollte die LP folgende Punkte klären: Repetition von vorherigen Stunde Klären von Fragen Aktivieren des Vorwissens: Einführung in die Verdauung - Anatomie des Menschen bezüglich Verdauung die Technik Concept Map erklären Versuch: Nachweis von Stärke; wichtigste Punkte erläutern (Gefahren und Organisation) Checkliste Lernaufgabe Meiner Meinung nach fehlt auf der Checkliste der Punkt Alltagsbezug. Ich finde es sehr wichtig, dass die SuS einen Alltagsbezug herstellen können. Durch den Bezug kann die Motivation der SuS steigen. Ebenfalls sehen sie den Sinn hinter dem Thema und sie können etwas lernen, was sie später im Alltag anwenden können. Ich denke jeder SuS wird, oder ist schon einmal, mit dem Thema Kohlenhydrate konfrontiert worden. Vielleicht macht die Mutter gerade eine Low – Carb Diät, Sportlerernährung oder es wurde ihnen häufiger Vollkornbrot aufgetischt als Weissbrot. Neben diesem Punkt, fehlt auf der Checkliste im Skript die Lernzielorientierung. Dieser Punkt ist natürlich sehr wichtig und es vereinfacht auch das Kreieren von Aufgabenblätter. Niveau Differenzierung Damit diese Lernaufgabe auch in einer Niveau II oder III Klasse durchgeführt werden kann, würde ich dann die Aufgabe wie folgt abändern. Ich würde auch das Lerntempoduett durchführen, jedoch würde ich die Blutzuckerregulation weglassen. Diese würde ich entweder im Plenum besprechen oder einen Film darüber zeigen. 4 Ich würde bei Niveau II und III nur von Einfach-, Zweifach- und Vielfachzucker sprechen und nicht von den Fachbegriffen. Die restlichen Aufgabenteile würde ich so lassen und eventuell im Plenum schon den SuS ein Grundwissen für die Aufgaben mitgeben. Einordnung in die Basiskonzepte Blutzuckerregulation gehört zu dem Basiskonzept „Steuerung und Regelung, da durch die Regulierung des Blutzuckerspiegels, der menschliche Organismus in einen funktionsgerechten Rahmen bleibt. Kohlenhydrate und Verdauung kann man in das Basiskonzept Struktur und Funktion einbauen. Eigenständigkeitserklärung Die Idee, Struktur und Aufgaben zu der Lernaufgabe habe ich selber zusammengestellt. Die Informationen der Textinhalte habe ich aus unterschiedlichen Bücher und aus dem Internet. Ich habe alle Texte selber geschrieben und die Fragen selber dazu konzipiert. Den Versuch „ Nachweis von Stärke habe ich selber als Arbeitsblatt gestaltet, jedoch habe ich die Idee vom Internet genommen. 5 Lernaufgabe 1 Lektion: Aufbau und Funktion von Kohlenhydraten Lernziele: Du kannst die drei Bestandteile, aus welchen die Kohlenhydrate aufgebaut sind, benennen. Du kennst mind. 2 Merkmal für jeweils Monosaccharide, Disaccharide und Polysaccharide. Du kannst die Funktion von Kohlenhydraten erklären. Du kannst zwei Unterschiede zwischen Cellulose, Glykogen und Stärke beschreiben. Du kannst die Blutzuckerregulation einem Mitschüler erklären. Du kannst in Lebensmittel jeweils zu einem Einfachzucker, Zweifachzucker und Vielfachzucker zuordnen. Du kannst die Kohlenhydratmenge auf Lebensmittelverpackungen analysieren. Bewertungskriterien: Alle Fragen beantworten und Dossier vollständig Im Text jeweils die wichtigsten Abschnitte markieren (individuell) Aufgabenstellung: Zuerst liest du den Text 1, dann den Text 2. Du musst wie folgt vorgehen: Zuerst wirst du Text 1 (S.6 – 8) bearbeiten1: 1. Schritt: Aneignung in Einzelarbeit Ich lese den Text 1 Wichtig!! Ich lese im eigenen Tempo. Ich bearbeite die anschliessenden Fragen und mache eine kurze Zusammenfassung. 2. Schritt: Austausch in Partnerarbeit Ich suche mir eine Expertin, mit dem gleichen Text, die im gleichen Tempo wie ich arbeitet. Wir stellen uns gegenseitig unsere Antworten und Zusammenfassungen vor und klären von Unklarheiten. Text 2 3. Schritt: Bearbeitung des Textes 2 (S. 9 -11) in Einzelarbeit Ich lese den Text 2 selber und beantworte die Fragen alleine schriftlich im eigenen Tempo. 4. Schritt: Verarbeitung in Partnerarbeit Ich suche mir wieder eine Expertin, mit demselben Text, die im gleichen Tempo wie ich arbeitet. 1Vgl. 6 Wir stellen uns gegenseitig unsere Antworten und Zusammenfassungen vor. 5. Anschliessend lösen wir gemeinsam die weiteren Fragen. Es steht euch ein Hilfsblatt S. 12 zur Verfügung mit einem Glossar, Textbearbeitungstipps und weiteren Hinweisen zur Verfügung. Markiere im Text wichtige Stellen und markiere Dinge die du nicht verstehst mit einer anderen Farbe, damit du dies danach mit dem Partner besprechen kannst. Zeit: ihr habt 30 Minuten Zeit Text 1 Kohlenhydrate sind die wichtigsten Energielieferanten für den Körper. Sie stellen dem Körper schnell Energie zur Verfügung im Vergleich zu Fett. Neben dieser Funktion haben Kohlenhydrate auch wichtige Funktionen in unserem Körper wie bei der Struktur und Funktion von Zellen, DNA, Geweben und Organen. Kohlenhydrate sind aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff zusammengesetzt. Dabei wird die Sonnenenergie als chemische Energie in den Kohlenhydratquellen gespeichert und ist in dieser Form für jedes Lebewesen nutzbar. 2 Abbildung 1: kohlenhydratreiche Zu den Kohlenhydraten gehören sowohl Zucker wie Lebensmittel Traubenzucker, Rohrzucker oder Fruchtzucker. Ebenfalls gehört auch Stärke zu den Kohlenhydraten welche z.B in Kartoffeln enthalten ist. Überschüssige Kohlenhydrate werden vom Körper umgebaut und in der Leber und im Muskelgewebe gespeichert. Die gespeicherte Form nennt man Glykogen. Bei einem Übernagebot an energiehaltigen Stoffen bildet der Körper aus Kohlenhydraten Fette, die als Speicherfette vor allem im Unterhautgewebe eingelagert werden. 3 Kohlenhydrat (z.B In Brot, Nudeln, Kartoffeln) Empfohlener täglicher Zufuhr 55 - 60 der gesamten Energiezufuh Reserven Mangelerscheinungen Gefahr der Überdosis Leber – und Muskelglykog en Übergewicht Karies durch Zucker Verminderte Leistungsfähigkeit Stoffwechselstörun gen 2 Vgl. 3 Vgl. Natura 7 Kohlenhydrate sollten im Vergleich zu Fett und Eiweiss der Hauptbestandteil der täglichen Ernährung sein. Beantworte folgende Fragen: 1. Nenne mind. drei Funktionen von Kohlenhydrate: 2. Wie sind die Kohlenhydrate aufgebaut? Liste die Bestandteile auf: 3. Kurze Zusammenfassung von max. 3 Sätze in eigenen Worten: 8 Bau von Kohlenhydrate Kohlenhydrate kommen in unterschiedlichen Grössen vor, wobei sie aus Kohlenstoff, Wasserstoff und Sauerstoff aufgebaut sind: Einfachzucker stellen dem Körper schnell Energie zur Verfügung, da es die kleinste Form von Zucker ist und so der Körper sie schnell aufnehmen kann. Einfachzucker werden auch Monosaccharide genannt. Monosaccharide sind zum Beispiel Fructose, welche in Äpfel, Birnen, Beeren vorkommen. Glucose auch Traubenzucker genannt und ist ebenfalls eine Monosaccharide. Abbildung 2: Glucose und Fructosemolekül: Aufbau von Einfachzucker: Die Zucker Bausteine bestehen hauptsächlich aus C-, O-, H- Molekülen. Zweifachzucker, nennt man auch Disaccharide, bestehen aus zwei Monosaccharidmolekülen. Beispiele dafür sind Rohr und Rübenzuckers, Milch und Malzzucker. Sie gelangen weniger schnell ins Blut als die Monosaccharide. Abbildung 3 Rohrzuck Malzzucke Milchzuck Vielfachzucker nennt man auch Polysaccharide. Hierbei sind mehrere Monosacchariden miteinander verbunden. Je nachdem wie die Zuckermoleküle miteinander verbunden sind, haben sie unterschiedliche Eigenschaften. Die drei wichtigsten Polysaccharide heissen Cellulose, Stärke und Glykogen. Die Cellulose sorgt in den Zellwänden von Pflanzen dafür, dass die Zellen eine stabile Form haben. Stärke und Glykogen dienen als Energiespeicher; die Stärke in Pflanzen, das Glykogen bei Menschen und Tieren. Stärke ist aus Glucose aufgebaut. Stärke kommt in vielen Nahrungsmitteln, die wir täglich zu uns nehmen, vor. Sie ist zum Beispiel in Kartoffeln, Mehlprodukten, Reis und Bananen enthalten. Cellulose können wir Menschen und die meisten Tiere nicht verdauen, d. h. nicht abbauen. Sie wird unverändert wieder ausgeschieden. Viele Bakterien können Cellulose jedoch abbauen. Dies machen sich 9 die Wiederkäuer zu Nutzen. Im ersten Magen einer Kuh (sie hat vier Mägen) gibt es regelrechte Bakterienkulturen. Diese verdauen die Cellulose für die Kuh. 4 Merke: Monosaccharide bestehen nur aus einem einzigen Baustein, Disaccharide bestehen aus zwei gleichen oder zwei verschiedenen Bausteinen, und Polysaccharide bestehen aus mehreren Bausteinen, welche miteinander verbunden sind. Im Allgemeinen werden Haushalts und Traubenzucker schneller im Körper aufgenommen als langkettige Zuckermoleküle wie Stärke oder Ballaststoffe. Beantworte diese Fragen und mache eine kleine Zusammenfassung. 4. Gib je ein Beispiel für ein Monosaccharid und ein Disaccharid an: 5. Fülle die Tabelle aus: Stärke Glykogen Cellulose Gemeinsamkeiten Funktion bei der Pflanze Funktion beim Menschen 6. Kurze Zusammenfassung von max. 3 Sätze in eigenen Worten: Nun hast du den Text 1 in Einzelarbeit erledigt. Signalisiere dies, indem du aufstehst. Bilde ein 2er Team, um diese Aufgaben zu besprechen, indem auch ein anderer Schüler aufsteht. Habt ihr es besprochen, bearbeite wieder in Einzelarbeit Teil 2. 4Vgl. 10 11 Text 2 Blutzuckerregulation Hungergefühl Wie du schon weisst, speichert der Körper Zucker in Zellen, in der Muskulatur und in der Leber. Überschüssige Kohlenhydrate speichern wir Menschen in unserem Organismus in Form von Fett ab. Wir können jedoch aus dieser gespeicherten Form nicht so schnell Energie gewinnen. Deshalb haben wir ein zweites Speichersystem: Der Mensch kann Zucker in Form von Glykogen speichern. Diese Speicherung findet in der Leber oder Muskeln statt. Die im Glykogen enthaltene Energie ist sehr schnell verfügbar. Der gespeicherte Zucker Glykogen gehört zu den Polysacchariden. Das grösste Glykogendepot befindet sich in der Leber. Unter Blutzucker versteht man im Allgemeinen die Höhe des Glucoseanteils im Blut. Glucose ist ein wichtiger Energielieferant des Körpers.5 Der Blutzuckerspiegel ist beim Mensch Abbildung 4 Hier siehst du wo die Bauchspeicheldrüse und die immer in einem gewissen Bereich. Hat man nun Nebennieren liegen einen zu tiefen Blutzuckerspiegel, werden die zwei blutzuckersteigernden Hormone Glukagon und Adrenalin ausgeschieden. Glukagon wird in der Bauchspeicheldrüse produziert und Adrenalin wird aus dem Nebennierenmark ausgeschüttet. Sie sind der Leber beim Glykogenabbau behilflich, welches in Form von Glukose ins Blut abgegeben wird. Dadurch steigt der Blutzuckerspiegel wieder an. Ist der Blutzuckergehalt im Blut zu hoch, wird das Hormon Insulin ausgeschieden, welches die Glukose in die Leber, in die Muskulatur und in die Zellen einschleust um es dort zu speichern. Dadurch sinkt der Blutzuckerspiegel. 6 Tiefer hoher Abbildung 5: Die Leber reguliert den Blutzuckerspiegel, indem sie spezifische Hormone ausschüttet. Monosaccharide werden vom Körper schnell aufgenommen. Dadurch steigt der Blutzuckerspiegel schnell und die Bauchspeicheldrüse muss Insulin (körpereigenes Hormon, welches den Blutzucker senkt) produzieren, damit der Blutzuckerspiegel wieder sinkt. Je schneller der Blutzuckerspiegel sinkt, desto heftiger verspüren wir das Bedürfnis nach Energienachschub. Zucker, muss her. Nehmen wir dann Zucker zu uns, steigt der Blutzucker wieder an. Ist der Blutzucker dann wieder hoch, schüttet die Leber Insulin aus, damit der Blutzucker 5 Vgl. 6 Vgl. Maturarbeit – Vanessa Povolo 12 wieder sinkt. Hat man einen tiefen Blutzuckerspiegel, verspürt man einen Hunger, damit man wieder mit der Nahrung den Blutzuckerspiegel ausgleichen kann. Isst man in diesem Moment nichts, kann es der Körper mit Glukagon oder Adrenalin wieder ausgleichen. Die Bauchspeicheldrüse ist für eine dauernd hohe Zuckerbelastung nicht gerüstet, sodass ein Nachlassen ihrer Funktionsfähigkeit, oder eine Insulinresistenz, zu vielerlei unerwünschten Zivilisationskrankheiten führen und unter anderem eine Diabetes Typ 2 und/oder Krebs die Folge sein kann. 7 Beantworte diese Fragen und macht eine kleine Zusammenfassung was du sonst noch wichtig findest. 7. Wo kann Glykogen überall gespeichert werden? 8. Was macht der Körper, wenn der Blutzuckerspiegel zu tief ist? 9. Was macht der Körper, wenn der Blutzuckerspiegel zu hoch ist? 10. Was kannst du aus der untenstehnden Tabelle herauslesen und was bedeutet dies für die Ernährung? Vergleiche diese drei Lebensmittel miteinander. 7 Vgl. hungrig macht. 13 Abbildung 6 11. Kurze Zusammenfassung von max. 3 Sätze in eigenen Worten: Nun hast du den Text 2 in Einzelarbeit erledigt. Signalisiere dies, indem du aufstehst. Bilde ein 2er Team um diese Aufgaben zu besprechen, indem auch ein anderer Schüler aufsteht. Anschliessend könnt ihr gemeinsam auf S. 11 die Fragen beantworten. Folgende Fragen beantwortet ihr gemeinsam: 12. Füllt die leeren blauen Felder mit passenden Begriffen aus: 14 Abbildung 7:Was der Zucker in unserem Körper auslöst. 13. Vergleicht eure Lebensmittelverpackungen. Wie viele Kohlenhydrate stehen auf deiner Lebensmittelverpackung? Welche Art von Zucker kann enthalten sein? (Wie du dies Zutaten liest, siehe Tipp auf S. 12) Habt ihr vorige Zeit: Kreiert selber eine Frage zum Thema Kohlenhydrate und stellt sie eurem Partner. Die Frage darf sich auch auf Fachliteratur, welche vorne aufgelegt ist, beziehen. Hilfestellungen Glossar: 15 Im Glykogendepot werden die Kohlenhydrate in Form von Traubenzucker, die so genannten Glukosemoleküle gespeichert.8 Hormone Hormone sind Botenstoffe des Körpers, die Informationen zwischen verschiedenen Organen oder Geweben vermitteln. Hormone steuern viele Vorgänge im Körper, etwa den Blutzuckerspiegel, den Monatszyklus und das Knochenwachstum. 9 Insulinresistenz Unter Insulinresistenz versteht man eine verminderte Empfindlichkeit des Gewebes (hauptsächlich Muskel, Leber und Fettgewebe) gegenüber dem Hormon Insulin. Diese reduzierte Sensibilität der Körperzellen auf Insulin beeinträchtigt seine Wirkung. Die Bauchspeicheldrüse produziert deshalb immer mehr Insulin, bis sie sich erschöpft und zuletzt den Dienst versagt.10 Diabetes Typ 2 Diabetes mellitus Typ 2 ist eine chronische Stoffwechselkrankheit, die zu erhöhten Blutzuckerspiegeln führt. Der hohe Blutzucker schädigt langfristig Blutgefäße und Nerven. Die Körperzellen entwickeln deine Insulinresistenz. Das bedeutet, dass sie immer weniger auf Insulin ansprechen, bis sie schließlich unempfindlich (resistent) werden. Das Hormon kann den Zucker dann nicht mehr in die Zellen schleusen. Infolgedessen steigt der Blutzuckerspiegel an. Das kann zahlreiche Organprobleme verursachen. Mögliche Ursachen der Insulinresistenz sind vor allem erbliche Veranlagung, Übergewicht und Bewegungsmangel.11 Enzym Ein Enzym, ist ein Stoff, der als Katalysator eine chemische Reaktion beschleunigen kann. Jedes im Körper vorhandene Enzym hat seine ganz spezielle Aufgabe (und keine zusätzliche).12 Lebensmittelverpackung zu interpretieren. „Was ist bei den Nährwertangaben auf einer Verpackung mit «Kohlenhydraten» und «davon Zucker» gemeint? 8 9 10 11 12 16 Die Kohlenhydrate bilden eine grosse Familie von Nährstoffen, die aus mehr oder weniger langen Ketten von Einfachzucker (Monosacchariden) bestehen. Das bei den Nährwertangaben aufgeführte «davon Zucker» bezieht sich auf Kohlenhydrate mit der Besonderheit, dass sie nur aus Einfach- oder Zweifachzucker bestehen. Es handelt sich im Wesentlichen um Traubenzucker (Glukose), Fruchtzucker (Fruktose), Milchzucker (Laktose) und Haushaltszucker (Saccharose), das heisst um Zuckerarten, die entweder dem Lebensmittel hinzugefügt wurden oder von Natur aus darin enthalten sind. „13 2. Lektion Versuch Nachweis von Stärke in Lebensmittel14 Zeit: Für diesen Versuch hast du 15 Minuten Zeit. Arbeitet zu zweit an einem Versuchstisch. Holt euch eine Versuchskiste pro Tisch, welche folgendes Material enthält. Material: Schutzbrille 2 Pipette 2 Spatel 4 Bechergläser 2 Mörser Lugolsche Lösung Abgefüllte Proben in Schälchen vorne bereitgestellt: gekochter Reis und gekochte Nudeln Traubenzucker (muss man nicht mehr zerreiben) Honig (muss man nicht mehr zerreiben) weiche Butter Haferflocken Vorgehen: Überlegt euch im Vorhinein, wo es Stärke drin hat und sortiere die Lebensmittel in dieser Reihenfolge; beginne mit dem Lebensmittel, welches am wenigsten Stärke enthält. Holt euch jeweils von jedem Lebensmittel eine Portion. Die einzelnen Lebensmittel mit ca. 5 ml destilliertem Wasser im Schälchen gut verreiben bzw. Traubenzucker, weiche Butter und Honig mit ca. 5 ml destilliertem Wasser vermischen. Nachdem die Lebensmittel verrieben sind, tropft ihr jeweils zwei Tropfen Lugolsche Lösung auf das Lebensmittel 13 14 Vgl. 17 Was kannst du beobachten? Überprüfe deine Ordnung und ordne sie so, wie du es nachdem Versuch erhalten hast. Sicherheit Ioddämpfe wirken beim Einatmen gesundheitsschädlich. Es ist auf eine gute Raumlüftung zu achten. Die Lösung reizt auch die Haut. Die Hände werden nach dem Versuch gut gewaschen. Es muss eine Schutzbrille getragen werden. Die Reste werden gesammelt und als Sondermüll entsorgt, da Iod sehr giftig für Wasserorganismen ist. 18 Aufgabe: Lies den folgenden Text zur Verdauung und fülle anschliessend den Lückentext aus. Zeit: Für diese Aufgabe hast du 15 Minuten Zeit. Verdauung von Kohlenhydraten Wie schon erwähnt, ist der grösste Teil der Nahrung Kohlenhydrate. Der Mensch nimmt die meisten Kohlenhydrate in Form von Polysacchariden (Vielfachzucker) wie z.B Stärke (Kartoffeln oder Reis) auf. Die Verdauung der Polysaccharide beginnt bereits im Mund. Dort zerlegt das Enzym Amylase die Vielfachzucker in Disaccharide. Die zerlegten Polysaccharide wandern durch die Speiseröhre in den Magen. Im Magen ist die Amylase unwirksam und wodurch keine Zerlegung stattfindet. Die Nahrung kommt nun in den Zwölffingerdarm. Im Zwölffingerdarm gibt die Gallenblase Gallensaft und die Bauchspeicheldrüse Bauchspeichel ab, so dass die Nahrung mit diesen Verdauungssäften gemischt wird. Anschliessend wandern die Zuckerteile in den Dünndarm. Dort erfolgt dann eine erneute Zugabe von Enzymen durch die Bauchspeicheldrüse, wodurch die Kohlenhydrate nochmals zerlegt werden. Die Kohlenhydrate können erst als Einfachzucker wie Fructose oder Glukose aufgenommen werden. Für die Zerlegung von Disacchariden in die Einfachzucker ist jeweils ein spezifisches Enzym zuständig. Je nach Art der Disaccharides. Ein Teil der Glukose wird in der Leber und in der Muskulatur als Glykogen gespeichert. Diese beiden Glykogenspeicher stellen bei körperlichen Anstrengungen Energie zur Verfügung. Ein weiterer Teil gelangt über das Blut in Organe und Körperzellen und wird dort direkt in Energie Abbildung 8: Anatomie des Menschen umgewandelt und verbraucht. Unverbrauchte Glukose wird vom Organismus in einem Umbauprozess in Fett umgewandelt. Der Körper speichert dann dieses Fett in seinen Fettdepots. 15 Lückentext zur Verdauung: Der Mensch nimmt die meisten Kohlenhydrate in Form von auf. Die Verdauung beginnt bereits im. Dort werden die Kohlenhydrate mithilfe des Enzyms in gespaltet. Die zerlegten Polysaccharide wandern in den Magen. Im erfolgt dann eine erneute Zugabe von Zuckerspaltenden Enzymen durch die Bauchspeicheldrüse. Dadurch werden die Disaccharide 15 Natur Grundlagen der Biologie für Schweizer Maturitätschulen 19 nochmals zerlegt in . Die Kohlenhydrate können erst als wie oder ins Blut übergehen. Für die Zerlegung von Disaccharide in die Monosaccharide ist je ein anders Enzym zuständig. Je nach Art des Disaccharides. Entwickle eine Zeichnung/Darstellung/Comic, welche zeigt, wie die Verdauung von Kohlenhydraten funktioniert. Concept Map Erstelle zum Abschluss ein Concept Map zum Thema Kohlenhydraten, was du in den letzten zwei Lektionen gelernt hast: Kohlenhydra 20 Musterlösungen 1. Lektion 1. Nenne mind. drei Funktionen von Kohlenhydrate? Sie stellen dem Körper schneller Energie zur Verfügung im Vergleich zu Fett. Neben dieser Funktion haben Kohlenhydrate auch wichtige Funktionen in unserem Körper wie bei der Struktur und Funktion von Zellen, DNA, Geweben und Organen. 2. Wie sind die Kohlenhydrate aufgebaut? Liste die Bestandteile auf: Aus Kohlenstoff, Sauerstoff und Wasserstoff 3. Kurze Zusammenfassung von max. 3 Sätze in eigenen Worten: Kohlenhydrate stellen dem Körper schneller Energie zur Verfügung als Fett. Überschüssige Kohlenhydrate werden in Form von Glykogen gespeichert, welche eine Art Vielfachzucker ist. 4. Nenne je ein Beispiel für ein Monosaccharid und ein Disaccharid: Monosaccharid ist zum Beispiel Fruchtzucker. Ein Disaccharid ist zum Beispiel Lactose. 5. Fülle die Tabelle aus. Stärke Glykogen Cellulose Gemeinsamkeiten Funktion bei der Pflanze Energiespeicher Funktion beim Menschen Zufuhr von Kohlenhydraten Zucker z.B Kartoffeln Polysaccharide Gerüst – und Stützfunktion Energiespeicher Können wir nicht verwerten, wird unverdaut ausgeschieden 6. Kurze Zusammenfassung von max. 3 Sätze in eigenen Worten: Monosacharide sind aus einen Baustein aufgebaut, Disaccharide sind aus zwei Zuckerbausteine aufgebaut und Polysaccharide aus mehreren Zuckerbausteine. Je länger die Kette von Zuckerbausteine der Zuckerart, desto langsamer gelangt der Zucker ins Blut. 7. Wo kann Glykogen überall gespeichert werden? 21 Glykogen wird in der Leber, in den Muskeln und in den Zellen gespeichert. 8. Was macht der Körper, wenn der Blutzuckerspiegel zu tief ist? Der Körper schüttet Adrenalin und Glukagon aus. 9. Was macht der Körper, wenn der Blutzuckerspiegel zu hoch ist? Der Körper schüttet Insulin aus. 10. Was kannst du aus der untenstehnden Tabelle herauslesen und was bedeutet dies für die Ernährung? Vergleiche diese drei Lebensmittel miteinander. Bei der Kidneybohne steigt der Blutzuckerspegel leicht an und bleibt dann lange relativ konstant. Die Glucose steigt nach 15 min extrem an und sinkt nach 30 min wieder ziemlich ab. Die Cola hat einen ähnlichen Verlauf die Glucose. Jedoch steigt bei der Cola der Blutzuckerspiegel nicht so starkt an, dafürt sinkt er stärker als bei der Glucose. Für meine Ernöhrung bedeutet das, dass wenn ich hunger habe, besser etwas esse, wo der Blutzuckerspiegel nicht zu schnell steigt, denn sonst sinkt der Blutzucekrspiegel wieder zu schnell zu tief ab und ich bekomme wieder hunger. Besser etwas essen, was den Blutzuckerspiegel einbisschen erhöht und dann über eine längere Ziet konstnat hält. 11. Kurze Zusammenfassung von max. 3 Sätzen in eigenen Worten: Zucker verändert unseren Blutzuckerspiegel, um diesen Blutzuckerspiegel zu regulieren, sind Adrenalin, Glukagon und Insulin zu ständig. Muss der Körper dauernd den Blutzuckerspiegel ausgleichen aufgrund zu hoher Zuckerkonsumation, können Krankheiten entstehen wie Diabetes. Folgende Fragen beantwortet ihr gemeinsam: 12. Füllt die leeren blauen Felder mit passenden Begriffen aus: 22 2. Lektion Nachweis von Stärke Auswertung Gelöste Stärke ergibt mit verdünnter Lugolische Lösung eine Blaufärbung, da sich Iodatome zwischen die Stärkemoleküle schieben. Kann auch noch zu allen Lebensmittel Wasser hinzufügen. Stärke ist bei Reis, Nudeln, Haferflocken enthalten.16 Blaufärbung von Nudeln, Haferflocken und Reis durch Lugolsche Lösung. Lückentext zur Verdauung: Der Mensch nimmt die meisten Kohlenhydrate in Form von Polysaccharide auf. Die Verdauung beginnt bereits im Mund. Dort werden die Kohlenhydrate mithilfe des Enzyms Amylase in Disaccharide gespaltet. Die zerlegten Polysaccharide wandern in den Magen. Im Dünndarm erfolgt dann eine erneute Zugabe von Zuckerspaltenden Enzymen durch die Bauchspeicheldrüse. Dadurch werden die Disaccharide nochmals zerlegt in Monosaccharide. Die Kohlenhydrate können erst als Monosaccharide wie Fructose oder Glucose ins Blut übergehen. Für die Zerlegung von Disaccharide in die Monosaccharide ist je ein anders Enzym zuständig. Je nach Art des Disaccharides. 16 Bilder: 23 24 Fachdidaktischer Hinweis zur Lernaufgabe Vorbemerkung zur Lernaufgabe Das Thema Kohlenhydrate wird im Lehrplan unter Mensch und Gesundheit eingebettet. Die SuS erlernen die neue Technik Concept Map und wenden sie an. Ich würde diese Lernaufgabe im Unterricht in die Phase Erschliessen neuer Inhalte und bei der Entwicklung neuer Fähigkeiten einbetten. Die Schülerinnen und Schüler haben bereits ein Vorwissen bezüglich der Anatomie des Menschen. Die SuS können einen Bezug zur Lernaufgabe herstellen, da sie täglich Kohlenhydrate essen und vielleicht auch schon einmal eine Unterzuckerung erlebt haben. Durch den Austausch mit einem anderen SuS, lernen die SuS gegenseitig voneinander. Ebenfalls sind zum Teil Fragen gestellt, welche beide SuS beantworten müssen, was gerade zur Kontrolle dient, ob sie etwas gelernt haben durch den Austausch. Wichtig ist, dass alle gleichzeitig den Versuch machen, denn sonst hat die LP keine Übersicht und die anderen SuS können sich nicht mehr Konzentrieren. Deshalb müssen schnelle SuS, dann entweder den weniger schnelleren SuS helfen oder sie befassen sich mit den Zusatzfragen auseinandersetzen. Grundkompetenzen für die Naturwissenschaften, die sich mit dieser Lernaufgabe fördern lassen Informationen erschliessen, erkennen und lesen Die SuS informieren sich anhand den Textabschnitten über die Funktion von Kohlenhydraten und die Verdauung der Kohlenhydrate. Ebenfalls analysieren sie die Kohlenhydratmenge auf ihrer Verpackung, wodurch sie das Lesen in Tabellen anwenden. Mitteilen und austauschen Im Teil 1 der Lernaufgabe wird die Form Lerntempoduett angewendet, dadurch sind jeweils zwei gleich schnelle SuS zusammen. Die entstanden 2er Teams erklären sich gegenseitig die gelesenen Abschnitte, besprechen die Fragen und klären Unklarheiten. Ebenfalls tauschen sie sich aus bezüglich ihrer mitgebrachten Verpackung, der Ordnung von Lebensmittel nach Kohlenhydratmenge. Zwei besondere Merkmale der Lernaufgabe Schliessen an Bekanntes an, erschliessen Neues und führen zu sachbezogenen Konzepten Diese Lernaufgabe schliesst an das Bekannte Kohlenhydrate an. Jedoch ist für die meisten SuS Zucker Zucker. Sie erschliessen neue Informationen bezüglich der Funktion und Aufbau von Kohlenhydraten. Ebenfalls lernen sie Verdauung bezüglich Kohlenhydraten kennen. Haben sie den Sachverhalt der Verdauung verstanden, kann man mit den SuS einen Transfer machen zu den anderen Nahrungsbausteinen wie Proteine oder Fette. Bearbeitung – und Antwortformat 25 Das Bearbeitungsformat ist halb offen. Zum einen gibt es klare Wissensfragen und zum anderen können die SuS eine Zusammenfassung schreiben, was sie für wichtig halten. Ebenfalls können sie eine Zeichnung/Darstellung der Verdauung entwickeln. Hinzu kommt das Concept Map am Schluss, wo es, wie bei den anderen offenen Fragen, viele individuelle Lösungen geben. Diese Aufgabentypen sind so gestellt, dass die SuS zeigen können, was sie können und nicht was sie nicht können. Dies führt zur Motivation der SuS bei. Als Kontrolle der Antworten müsste die Lehrperson Musterlösungen zur Verfügung stellen. Ebenfalls könnte man noch zusätzliche Literatur auflegen, wo sie bei grösserem Interesse noch Informationen finden. Eine weitere Möglichkeit wäre die Besprechung der Aufgaben im Plenum. Ferner könnte die LP einen Topf aufstellt, wo die SuS Fragen reintun können, sei es bezüglich den Aufgaben oder bei weitergehendem Interesse (z.B Sportlerernährung, Glutenintoleranz/Unverträglichkeit, Diabetes). Kritische Reflexion welche Schwierigkeiten können auftreten Da den SuS Musterlösungen zur Verfügung stehen, wird von den SuS eine hohe Selbstdisziplin verlangt. Ich gehe davon aus, dass es sicherlich Gruppen gibt, die das ganze eher oberflächlich bearbeiten werden. In solchen Fällen wäre ein weiterer Austausch mit einer weiteren 2er Gruppe bei der 1. Lektion eine Lösung. Kombination mit Versuchen fände ich auch sehr spannend, jedoch ist es dann nochmals zeitintensiver. Ebenfalls wären die Versuche eher ein Vorgehen nach Rezept. Bei dem Versuch Nachweis von Stärke sind die Sicherheitsvorkehrungen zu beachten. Die Lehrperson muss sich darauf achten, dass man kein Durcheinander mit den Begriffen macht. Entscheiden ob man Fachwörter benutzt oder nicht. Ein weiteres Problem könnte die Zeit sein. Die Zeit, welche der LP für den Input zur Verfügung steht, muss wirklich kurz gehalten werden (25 min bei 50 min Lektion). Es wäre schade, wenn die SuS nicht durchkämen mit den Aufgaben und dem Versuch. Die im Anhang erwähnten Versuchen, könnte man noch einbauen, wenn man sich mehr als eine Doppellektion mit den Kohlenhydraten auseinandersetzt. Dann könnte man z.B den Fehlingversuch vor der Verdauung machen, wobei auch bei diesem Vorsicht geboten wird (alle SuS zum gleichen Zeitpunkt arbeiten lassen). Den Versuch Wasserlöslichkeit könnte sehr offen gestalten werden, wodurch auch die Kreativität der SuS gefördert wird. 26 Anhang Versuch: Nachweis von Traubenzucker und Fructose (Einfachzucker) 17 Für diese Aufgabe hast du 15 Minuten Zeit. Die Fehling Lösung ist ein Kupfersulfat- Lösung und die Fehling-Lösung II ist ein Segnette Salz. Es sind alkalische Lösungen von Kupferkonzentrat-Komplexen. Mit dem Fehling-Test kann man Glucose und Fructose nachweisen. Material: Reagenzgläser Bunsenbrenner Schutzbrille Reagenzglashalter Verschiedene Zuckerarten Vorgehen: 1. Schutzbrille tragen! 2. Fehling und Fehling II im Verhältnis 1:1 mischen. Eine dunkelblaue Lösung entsteht. 3. Erhitze nun die Fehlingmischung vorsichtig mit unterschiedlichen Zuckerarten. 4. Wo bildet sich ein ziegelroter Niederschlag? Was hast du herausgefunden? Glucose Fructose Honig Rübenzuck er Rohrzucker Fructose Glucose Lösung Saccharide reagiert nicht mit Fehling, da das Kohlenstoffatom an der GlucoseFructose Bindung beteiligt ist und kann daher nicht an der Fehling- Reaktion teilnehmen. Rübenzucker und Rohrzucker regieren ebenfalls nicht mit Fehling. Sie sind gleich vom Aufbau, jedoch unterschiedlich von der Gewinnung. Der Rübenzucker kommt von der Zuckerrübe (Schweiz) und der Rohrzucker von Zuckerrohren (Kuba/Brasilien/Südafrika). 17 27 Versuche – Wasserlöslichkeit18 Aufgabenstellung: Bestimmte die Löslichkeit von den Kohlenhydraten in Wasser. Zeit: Für diese Aufgabe hast du 10 Minuten Zeit. Schreibe dein Vorgehen, wie du das machst, auf. Führe den Versuch durch und notiere deine Ergebnisse. Kohlenhydrat Fructose Glucose Maltose Lactose Stärke Cellulose Löslichkeit in Wasser Was stellst du fest: Vergleiche deine Resultate mit deinen Mitschülern. Die Monosaccharide lösen sich sehr gut in Wasser, wie auch die Disaccharide. Stärke ist ein Polysaccharid, diese lassen sich nur schlecht in Wasser lösen. (Patzwaldt und von Deylen 2009/2010) 18 28 Literaturverzeichnis von Deylen, Sandra, und Kerstin Patzwaldt. Aufgaben zum Thema Kohlenhydrate. 11. April 2015. (Zugriff 11.04.2015) Blank-Koppenleitner Andrea Apotheken Umschau Heisshunger. 8. Februar 2015. hungrig macht.(Zugriff 16. April 2015) Brandenberger, Ulrich, und Walter Caprez. „ 1995. (Zugriff 11.04.2015) —. „Kohlenhydrate. 1. Juni 1995. nhydrate.pdf (Zugriff am 15. April 2015). Einarbeitung Grundkompetenzen (nationale Bildungsstandards) in den Lehrplan 21. 10. November 2014. (Zugriff: 11. April 2015) Huch, Renate, und Klaus D. Jürgens. Mensch Körper Krankheit. Elsevier GmbH, München: URBAN FISCHER, 2007. Kölbach, Eva. „Nachweismethoden für Nährstoffe Landesakademie für Forbildung und Personalentwicklung an Schulen. 22. April 2015) Lehrplan 21. 22. April 2015. 7&codea62702. (Zugriff 15.04.15) Natur Grundlagen der Biologie für Schweizer Maturitätschulen. 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April 2015) 29 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: kohlenhydratreiche Lebensmittel7 Abbildung 2: Glucose und Fructosemolekül: Aufbau von Einfachzucker: Die Zucker Bausteine bestehen hauptsächlich aus C-, O-, H- Molekülen9 Abbildung 3 9 Abbildung 4 Hier siehst du wo die Bauchspeicheldrüse und die Nebennieren liegen. 12 Abbildung 5: Die Leber reguliert den Blutzuckerspiegel, indem sie spezifische Hormone ausschüttet. 12 Abbildung 6 14 Abbildung 7:Was der Zucker in unserem Körper auslöst15 Abbildung 8: Anatomie des Menschen19 Abbildung 1: HauptnaehrstoffeimUeberblick 6 Abbildung 2: . 7 Abbildung 3: .7 Abbildung 4: %20/Einleitung2_htm10 Abbildung 5: Povolo, Vanessa. „Der Zusammenhang von Diabetes mellitus Typ und glutensensitiver Enteropathie. Zürich, Schweiz: Maturarbeit MNG Rämibühl, 1. Januar 2012. . 9 Abbildung 5: . 10 Abbildung 6: . 11 Abbildung 7: 14 30 31