Unterrichtsmaterialien in digitaler und in gedruckter Form Auszug aus: Die Endoxidation mit 1 Farbfolie Das komplette Material finden Sie hier: Download bei School-Scout.de
S 2 M 1 Die Knallgasreaktion Aufbau des Knallgasversuchs Material Großes Glasgefäß (Schüssel aus Sicherheitsglas o. Ä.), Feuerzeug, Glimmspan (Holzspieß), stark schäumendes Spülmittel, 2 Gaseinleitungsrohre, Sauerstoff, Wasserstoff Durchführung 1. Eine große Portion Spülmittel in ein Gefäß mit Wasser (Schüssel o. Ä.) füllen. 2. Aus den Gasflaschen mit Hilfe der Gaseinleitungsrohre zuerst Sauerstoff, dann Wasserstoff ins Wasser einleiten, so dass mit Gas gefüllte Seifenblasen entstehen. Die Reihenfolge sollte eingehalten werden, da Wasserstoff recht schnell aus den Seifenblasen diffundiert. Über die Anzahl der Blasen lässt sich die Heftigkeit der Explosion regulieren (zu empfehlen sind ca. 10 Blasen). 3. Danach zunächst die beiden Gasflaschen sachgerecht verschließen und in einen Sicherheitsabstand von ca. 3 m bringen. Erst danach das Gemisch mit einem glühenden Glimmspan zünden. Sicherheitshinweise Dieser Versuch ist ein Lehrerdemonstrationsversuch! Bitte den Versuch unbedingt vorher ausprobieren! Wichtig: Schutzbrille und Gehörschutz! Den Versuch möglichst in einem großen Raum, am besten im Freien durchführen, da die Explosion sehr laut (!) sein kann. In geschlossenen Räumen sollten Schülerinnen und Schüler angewiesen werden, Gehörschutz zu tragen! Sauerstoff: brandfördernd, R: 8, S: 2 17 O Wasserstoff: hochentzündlich, R: 12, S: 2 9 16 33 F+
S 3 M 2 Reduktion, Oxidation, Normalpotenzial & Co. Im Knallgasversuch: Wasserstoff + Sauerstoff Wasser Im Mitochondrium: 2 NADH + H + + O 2 2 H 2 O + 2 NAD + x Reduktion Oxidation Wiederholung Die Reaktion von 2 NADH + H + mit Sauerstoff ist eine Redoxreaktion: Jedes Molekül NADH + H + gibt dabei 2 Elektronen (und 2 H + ) an den Sauerstoff ab (Oxidation). Das Sauerstoff-Molekül nimmt dabei 4 Elektronen (und 4 H + ) vom NADH + H + auf (Reduktion). Eine Redoxreaktion läuft immer nur dann ab, wenn es einen elektronenaufnehmenden und einen elektronenabgebenden Reaktionspartner gibt. Die Elektronen kommen nie frei in der Zelle vor. Neue Begriffe Damit eine Redoxreaktion zu Stande kommt, müssen die beiden Reaktionspartner ein unterschiedliches Bestreben haben, Elektronen aufzunehmen bzw. abzugeben. Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Elektronenaffinität. Stoffe mit geringer Elektronenaffinität geben leicht Elektronen ab. Stoffe mit hoher Elektronenaffinität nehmen leicht Elektronen auf. Die Maßeinheit für die Elektronenaffinität ist das so genannte Normalpotenzial. Es wird in mv (Millivolt) angegeben. Je größer das Normalpotenzial, desto größer auch die Elektronenaffinität.
S 5 M 4 Die Atmungskette im Mitochondrium Die Atmungskette läuft in der inneren Mitochondrienmembran ab. In ihr liegen Tausende von Kopien der vier Enzym-Protein-Komplexe. Aufgabe 1 a) Fertigen Sie eine schematische Zeichnung eines Mitochondriums an und beschriften Sie diese! b) Markieren Sie in Ihrer Zeichnung als Ausschnitt denjenigen Bereich des Mitochondriums, in dem sich die Atmungskette befindet. Schematische Darstellung eines Mitochondriums: Aufgabe 2 a) Beschriften Sie die Protein-Enzym-Komplexe (Komplex I, III und IV) in der unteren Abbildung. Komplex II ist noch nicht dargestellt. Zeichnen Sie diesen Komplex als Oval an der richtigen Stelle in der Abbildung ein und geben Sie das Molekül an, das seine Elektronen an diesen Komplex weitergibt! Tipp: Komplex II hat ein Redoxpotenzial von 200 mv und übernimmt die Elektronen von einem Molekül, das neben dem NADH + H + während des Citratzyklusses entsteht! b) Zeichnen Sie in die Abbildung den Elektronenfluss ein! Komplex II innere Mitochondrienmembran Intermembranraum Ubichinon Cytochrom c 2 x 2 e 2 H 2 O 2 NADH + H + Matrixraum 2 NAD + + 4 H + 4 H + + O 2 Anordnung der Protein-Enzym-Komplexe im Mitochondrium
S 11 Lösung (M 4) Aufgabe 1 Mitochondrium Äußere Membran Intermembranraum Innere Membran Matrix Aufgabe 2 innere Mitochondrienmembran Intermembranraum Ubichinon I 2e II IV II 2e 2 x 2 e 2 H 2 O 2 NADH + H + FADH 2 FAD + 2 H + 4 H + + O 2 2 NAD + + 4 H + 2e Cytochrom c 2e Matrixraum Es fehlt der Protein-Enzym-Komplex II, der Elektronen vom FADH 2 auf das Ubichinon (Q) überträgt
LEK S 1 Glossar Mediothek Lernerfolgskontrolle Aufgabe 1 Die Abbildung 1 zeigt einen Ausschnitt aus einem Mitochondrium. Die Vorgänge der Atmungskette sind hier modellhaft dargestellt. 2 NADH + H + 2 NAD + 4 H + + O 2 2 H 2 O ADP ATP Abb. 1: Der Ablauf der Endoxidation a) Benennen Sie die dargestellten Membranen bzw. Reaktionsräume (Ziffern 1 4) sowie die an der Atmungskette beteiligten Bausteine (Ziffern 5 10): 1: 6: 2: 7: 3: 8: 4: 9: 5: 10: b) Ordnen Sie den Elementen, die an der Elektronentransportkette beteiligt sind (Ziffern 5 9), die Normalpotenziale +50 mv, +550 mv, -300 mv, +220mV und +80 mv zu! Begründen Sie Ihre Zuordnung!:
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