Die Bananenschale im Biounterricht

Neulich haben wir im Biologieunterricht von Be einen Versuch zur thermischen Behandlung einer Bananenschale durchgeführt. Hiermit wollten wir die Enzymaktivität in Abhägigkeit von der Temperatur testen.

Zunächst haben wir ein Stück Bananenschale herausgeschnitten und das Teelicht angezündet. Daraufhin haben wir das Stück Bananenschale für eine Weile mit der Tiegelzange über das Teelicht gehalten und abgewartet, bis eine Veränderung auftritt. Nach weniger als einer Minute hatte sich die Bananenschale schon dunkler (bräunlich) gefärbt.

Nach ca. zwei Minuten entfernten wir die Schale von dem Teelicht. Nun waren deutliche Veränderungen erkennbar. In der Mitte der Bananenschale, wo die Flamme diese fast berührt hatte, traten schwarze, blasenartige Verfärbungen auf. Dort herum war eine grau-grünliche Verfärbung sichtbar und außerhalb davon eine dunkelgraue-braune Verfärbung. Zudem war die Stelle sichtbar, wo die Bananenschale mit der Zange gehalten worden war.

Zunächst lässt sich sagen, dass Enzyme Biokatalysatoren sind, die Reaktionen beschleunigen und auch Substrate (Stoffe) spalten. Enzyme haben ein Temperaturoptimum, das heißt, der Stoffumsatz ist bei einer bestimmten Temperatur am höchsten. Bei den meisten Enzymen liegt das Temperaturoptimum bei ca. 40 °C. Unsere erste Beobachtung war ja, dass die Banane etwas bräunlicher geworden ist. Dies lässt sich darauf zurückführen, dass durch die Erwärmung mithilfe des Teelichtes die Melaninbildung, die verantwortlich für die Bräunung der Banane ist, verstärkt worden war. Da die Temperatur aber noch weiter gestiegen war als das Temperaturoptimum der Enzyme, hat die Denaturierung, also die Zerstörung der Proteinstruktur, stattgefunden. Dies lässt sich damit erklären, dass bei zu hohen Temperaturen die schwachen innermolekularen Wechselwirkungen der Proteine, den Bestandteilen von Enzymen, aufbrach und so die Raumstruktur (Tertiärstruktur und Quartärstruktur) zerstört worden war. Dies erkennt man an der grünlichen Färbung. Zuletzt sind noch die Blasen auf der Bananenschale entstanden, wo die Flamme am nächsten zur Schale war, folglich also auch dort, wo die Temperatur am höchsten war.

Alles in allem ist dies ein für den Unterricht geeigneter Versuch, um anhand weniger Materialien die Abhängigkeit von Enzymen zur Temperatur und die Denaturierung deutlich zu machen.

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