BiOfunk für die Schule

Die Frage „Was ist ein Gen?“ kann man auf viele Arten beantworten. Darüber gibt es Lehrbücher und Wissenschaftler auf der ganzen Welt sind an dieser Frage dran. Oder man kann die Frage kurz beantworten: Ein Gen enthält den Bauplan für ein Protein. Etwas ausführlicher sollte es dann doch sein. Im BiOfunk werde ich versuchen, diese Frage möglichst einfach und verständlich zu beantworten.

Leben ist ohne Proteine nicht vorstellbar. Sie sind Hauptbestandteil aller Lebewesen und praktisch an jedem Lebensprozess beteiligt. Allein im Menschen finden sich 20.000 verschiedene Proteine. Wir bringen etwas Ordnung in diese Vielfalt und teilen die Proteine entsprechend ihrer Funktion in 7 Gruppen ein.

Die 3-dimensionale Form eines Proteins ist entscheidend für seine Funktion. Doch wie entsteht aus einer unförmigen Aminosäurekette ein komplex gefaltetes Proteinmolekül? Wir betrachten diesen Vorgang am Beispiel des Enzyms Amylase.

Enzyme sind zentral für alle Lebewesen. Praktisch alle biochemischen Reaktionen in Lebewesen laufen nur ab, weil sie durch Enzyme ermöglicht bzw. stark beschleunigt werden. Wir betrachten die grundlegende Funktionsweise von Enzymen, unter anderem durch einen Ausflug in ein Chemielabor und ein Kinderzimmer. 

Antikörper sind Waffen des Immunsystems. Sie sind aber auch wichtige Werkzeuge in der Biotechnologie und Medizin. Im ELISA-Verfahren werden sie zum Nachweis von Krankheiten oder bestimmten Molekülen verwendet. Wir betrachten exemplarisch die Verwendung von Antikörpern in einem Schwangerschaftstest.

Das CRISPR/Cas-Verfahren gibt es erst seit wenigen Jahren und doch hat es die Gentechnik revolutioniert. Die Veränderung von DNA für Forschungszwecke oder zu Therapie von Krankheiten ist nun wesentlich einfacher, günstiger und effizienter. Wir betrachten die grundlegende Funktionsweise des CRISPR/Cas-Systems.

Diese Folge gibt einen Überblick über den Glukose-Stoffwechsel mit folgenden Vorgängen: Glykolyse, Citratzyklus, AtmungsketteAchtung: Enthält Chemie! 

Die Glykolyse ist der erste Schritt zur Energiegewinnung durch Glukose-Abbau. Betrachtet werden die Unterschiede zwischen aeroben und anaeroben Bedingungen, also zwischen Zellatmung und Gärung. Achtung: Stoffwechsel! Es wird ziemlich kompliziert und es ist hilfreich, wenn man das Unterrichtsmaterial vor sich liegen hat. Viel Spaß! 

Der Citratzyklus folgt auf die Glykolyse beim oxidativen Glukose-Abbau. Hauptaufgabe des Citratzyklus ist die vollständige Oxidation des in der Glykolyse entstehenden Pyruvats zu Kohlenstoffdioxid. Die dabei freigesetzten Elektronen werden in der nachfolgenden Atmungskette auf Sauerstoff übertragen.Achtung: Stoffwechsel! Es wird ziemlich kompliziert und es ist hilfreich, wenn man das Unterrichtsmaterial vor sich liegen hat. Viel Spaß! 

Die Atmungskette ist der letzte Prozess beim oxidativen Glukose-Abbau. Dabei entsteht der Großteil des ATPs. Die Elektronen (ursprünglich aus der Glukose) werden vom NADH bzw. FADH2 in mehreren Schritten unter Wasser-Bildung auf Sauerstoff übertragen. Die freiwerdende Energie wird zum Aufbau eines Protonengradienten genutzt. Die Protonen fließen vom Intermembranraum des Mitochondriums durch das Enzym ATPase zurück in den Matrix-Raum. Die ATPase stellt dabei ATP her. Achtung: Stoffwechsel! Es wird ziemlich kompliziert und es ist hilfreich, wenn man das Unterrichtsmaterial vor sich liegen hat. Viel Spaß!