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Lactoseintoleranz verstehen und berechnen
Dieser Experimentierkurs zur Enzymkinetik wird seit dem Frühjahr 2019 angeboten. Er wurde in Orientierung an der regelmäßig in den Herbstferien stattfindenden teutolab-Akademie zur Systembiologie entwickelt und bietet die Möglichkeit, in einem Tageskurs in einem lebensnahen Kontext biologische Experimente mathematisch zu berechnen.
In diesem Workshop gehen die Schülerinnen und Schüler der Frage nach, wie lange die Enzyme im menschlichen Körper benötigen, um die Lactose aus einem Glas Milch abzubauen. Dabei vergleichen Sie die Kinetik des reinen Enzyms Beta-Galactosidase mit der Wirkung von Lactase-Tabletten.
Sie untersuchen den Umsatz des Lactose-Analogons oNPG bei verschiedenen Konzentrationen zu verschiedenen Messzeitpunkten durch Messungen mit dem Photometer. Die experimentell gewonnenen Daten werden modelliert, indem mit dem Programm Excel unter Verwendung der entsprechenden mathematischen Formeln eine Michaelis-Menten-Kurve und ein Lineweaver-Burk-Diagramms erstellt werden. Zur Charakterisierung der Enzymproben werden die Reaktionsgeschwindigkeit und die Michaelis-Konstante berechnet und mit Literaturangaben abgeglichen.
Das Ziel dieses Angebotes ist es, den Schülern lehrplanrelevante (häufig sehr abstrakte) Stoffwechselvorgänge erlebbar und begreifbar zu machen. Die Anwendung dieser Abläufe ist dabei in einen alltagsnahen Kontext eingebettet. Damit dies erfolgreich gelingt, ist es wünschenswert, dass die Schüler bereits über Grundkenntnisse zum Thema Stoffwechsel verfügen und das Skript gelesen und verstanden haben.