Biochemie und Biotechnologie in der Schule: Hubertus ... - ChidS

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4 Enzyme in der Schule ________________________________________________________________ Diese Abhängigkeitsfaktoren werden mit alltäglichen Enzymen untersucht, so dass ein Alltagsbezug gegeben ist. Die Substratabhängigkeit, Temperaturabhängigkeit und Produktabhängigkeit werden mit den in der Bäckerhefe enthaltenen Enzymen nachgewiesen. Die pH-Wert-Abhängigkeit sowie die Temperaturabhängigkeit werden am Beispiel der Speichel-α-Amylase untersucht. 4.3.1 Vergärbarkeit verschiedener Zucker Bei der Gärung handelt es sich um einen energieliefernden Stoffwechselprozess, der sowohl unter anaeroben als auch unter aeroben Bedingungen ablaufen kann. Die Gärung, insbesondere die alkoholische Gärung, wird hauptsächlich von Mikroorganismen zur Energiegewinnung genutzt. Sie ist der wichtigste Stoffwechselprozess aller Eukaryoten und nimmt in der belebten Natur eine Schlüsselrolle ein. Die Eukaryoten nutzen als energieliefernde Substrate alle möglichen Poly- und Monosaccharide. Dabei werden die Polysaccharide durch enzymatischen Abbau in Monosaccharide umgewandelt und anschließend setzt der Prozess der Glycolyse ein. Daran schließt sich entweder der Abbau der Substrate zu Ethanol (alkoholische Gärung) oder die vollständige Oxidation bis zum Kohlenstoffdioxid an. In diesem Experiment wird die Vergärbarkeit verschiedener Mono- und Disaccharide durch die Bäckerhefe betrachtet. Die Bäckerhefe bzw. Backhefe (Saccharomyces cerevisiae) ist ein Modell-Mikroorganismus, der eine Vielzahl von aktiven Enzymen zur alkoholischen Gärung besitzt. Der Name Saccharomyces cerevisiae gibt Aufschluss über die Herkunft und Entdeckung der Hefe. Saccharomyces stammt aus dem Altgriechischen und bedeutet „Zuckerpilz“. Cervisiae ist lateinisch und steht für Bier. Der Name der Backhefe gibt also einen Einblick in ihre Entdeckung und Nutzung: Bei dem Mikroorganismus der Backhefe handelt es sich um einen Pilz der bereits in der Frühzeit zum Bierbrauen verwendet wurde. 167
4 Enzyme in der Schule ________________________________________________________________ Die Fähigkeit der Backhefe, verschiedene Substrate umsetzten zu können, sowie die Substratspezifität der dabei beteiligten Enzyme, soll durch das Experiment geklärt werden. Dabei wurden folgende Substrate gewählt: Monosaccharide: H H HO HO HO HO HO H H H H OH H O OH α-D-Glucose H OH O HO H β-D-Fructose OH H H O OH β-D-Galactose OH OH H H OH OH 168
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