Lactoseintoleranz verstehen und berechnen ‚Projekttag – ONLINE‘

In diesem fächerübergreifenden Online-Kurs werden biologische Versuche mathematisch modelliert, um den Abbau von Lactose im Körper zu verstehen und zu berechnen. Die Teilnehmer*innen wenden mathematische Konzepte auf biologische Systeme an und lernen so das grundlegende Prinzip der Systembiologie, einen Teilbereich der Biotechnologie, kennen. Während des gesamten Kurses setzen sich die die Schüler*innen intensiv inhaltlich mit diesem MINT-Themenfeld auseinander und gelangen so zu berufskundlichen Kenntnissen.

Die Teilnehmer*innen untersuchen die Verarbeitung von Milchzucker (Lactose) durch das Enzym Lactase. Zunächst führen sie eine Untersuchung in einer virtuellen Darstellung des teutolab-biotechnologie unter interaktivem Einsatz der einschlägigen Laborausstattung durch. Dabei kommen abiturrelevante molekularbiologische Methoden und mathematische Berechnungen zum Einsatz. Die photometrische Analyse des Umsatzes des Lactoseanalogons oNPG in verschiedenen Konzentrationen zu verschiedenen Messzeitpunkten und die Datenerfassung und Auswertung mit dem Programm Excel stehen im Fokus. Die Teilnehmer*innen stellen die Werte grafisch dar und ermitteln mithilfe der Michaelis-Menten-Gleichung eine charakteristische Konstante des untersuchten Enzyms. Sie lernen ergänzend die Modellierung des Verlaufes und einen weiteren Berechnungsweg durch das Lineweaver – Burk- Diagramm kennen.

Der Online-Kurs wird aus dem Schülerlabor heraus per Videokonferenz begleitet. Im Wechsel mit der Bearbeitung der interaktiven Inhalte im Online-Experimentierkurs zeigen die Dozent*innen die Tätigkeiten im Labor per Kamera-Übertragung. Nachmittags experimentieren die Schüler*innen selbst zuhause oder in der Schule mit für den Hausgebrauch vorgesehenen Materialien. Sie stellen lactosefreie Milch unter Anwendung des Enzyms Lactase her und überprüfen den Zuckergehalt bei verschiedenen Enzym-Konzentrationen und Reaktonszeiten. Dafür verwenden sie Lactase und Glucose-Teststreifen, welche sie vom Veranstalter im Vorfeld erhalten. Beim praktischen Experimentieren werden die Schüler*innen weiterhin per Videokonferenz begleitet und stehen im engen Austausch mit den Dozent*innen.

Die Schüler*innen werden befähigt, selbstständig experimentell gewonnene Daten als Grundlage zur Modellierung von Stoffwechsel-Prozessen zu nutzen und können dabei ihr Vorwissen praktisch anwenden und vertiefen. Gleichzeitig wird die Relevanz dieser Lehrplaninhalte für die berufliche Praxis verdeutlicht. Zur Beantwortung von Fragen, gezielten Vertiefung von Inhalten und weiterführenden Diskussion stehen die Schüler*innen stets im Dialog mit den Dozent*innen. Der Kurs schließt mit der Präsentation und Diskussion der Ergebnisse gemeinsam mit den  Dozent*innen ab.