Die Schülerinnen und Schüler sollen

• die ATP-Synthase als Beispiel eines Enzyms kennen lernen.
• den Aufbau der ATP-Synthase kennen lernen.
• ausgehend von dem molekularen Aufbau die Funktion der ATP-Synthase forschend-entdeckend erschließen.
• die Möglichkeiten des Molekülbetrachters Jmol kennen und den Umgang mit dem Werkzeug lernen.
• am Beispiel der ATP-Synthase den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion eines Enzyms beschreiben.

Struktur-Funktions-Beziehungen werden durch die detaillierte und schrittweise Untersuchung von 3D-Modellen der ATP-Synthase begreifbar. Die Lernenden arbeiten im Computerraum selbstständig in Partner- oder Einzelarbeit. Die Lehrperson hat dabei eine unterstützende Funktion. Alternativ können die Darstellungen der Lernumgebung zur Unterstützung des Unterrichtsgesprächs auch per Beamer im Fachraum projiziert werden.

• Vorbemerkungen und technische Hinweise
  Welche Vorteile bieten dynamische 3D-Moleküle im Allgemeinen und insbesondere bei der Untersuchung von Proteinstrukturen und -Funktionen? Welche kostenfreien Plugins werden für den Einsatz der Lernumgebung benötigt?
• Das Konzept der Lernumgebung
  Vorgegebene Beobachtungsaufgaben dienen als „Leitplanken“ bei der selbstständigen Entdeckungsreise in die Welt der Moleküle. „Informations-Popups“ und "Expertenaufgaben" ermöglichen eine Binnendifferenzierung.
• Unterrichtsverlauf und Inhalte der Lernumgebung
  Nach dem Impuls durch eine Animation erarbeiten die Lernenden Struktur und Funktion der ATP-Synthase weitgehend selbstständig. Die Diskussion offener Fragen zur ATP-Synthase und zur Bedeutung von Modellen bildet den Abschluss.

• Lernumgebung: Struktur und Funktion der ATP-Synthase
  Dynamische Arbeitsblätter zur 3D-Struktur der ATP-Synthase mit Jmol-Applets (Java Runtime Environment, Flash-Player und Quicktime-Player erforderlich)
• ATP Synthase Group Page: The rotary mechanism of mitochondrial ATP synthase
  Diese Animation dient als Impuls für den Einstieg in die Bearbeitung der Lernumgebung mit den 3D-Modellen zur ATP-Synthase.
• ATP Synthase Group Page
  Website der Arbeitsgruppe von Prof. Sir John Walker (MRC Dunn Human Nutrition Unit, Cambridge) mit Infos und weiteren Animationen

• Struktur und Funktion der ATP-Synthase
  Allgemeine Informationen zur ATP-Synthase, zur Atmungskette und Animationen zur Funktion der ATP-Synthase im Netz

Dr. Matthias Nolte ist Lehrer für Biologie und Chemie. Nach ersten Erfahrungen mit dem Einsatz von 3D-Molekülen im Unterricht konzipierte er zusammen mit den anderen Autoren die Lernumgebung zur ATP-Synthase und verfasste die dazugehörige Unterrichtseinheit.

• Dr. Matthias Nolte
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Dr. Thomas Engel studierte Chemie sowie Lehramt Chemie und Biologie. Seit 2007 ist er Studiengangskoordinator Chemie und Biochemie an der LMU München. Er war an der Konzeption der Lernumgebung beteiligt, programmierte die Moleküle und die HTML-Seiten.

• Dr. Thomas Engel
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Dr. André Diesel ist Diplom-Biologe. Er war an der Konzeption der Lernumgebung beteiligt und entwickelte die schematischen Abbildungen der Lernumgebung.

• Dr. André Diesel
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Florian Thierfeldt ist Lehrer für Biologie und Geographie (Gymnasium). Er war an der Konzeption der Lernumgebung beteiligt und erstellte die Flash-Animation zur Rotation des F0-Komplexes. Weitere Materialien und Anregungen zum Unterricht finden Sie auch auf seiner Homepage www.scientific-beginner.de.

• Florian Thierfeldt
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