Experimente der Kategorie "Biochemische Prozesse/ Biotechnologie"
| Name | Kurzbeschreibung | Beschreibung | Typ | Gefahrstoffe | |
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Alkoholische Gärung | Ethanolbildung durch Hefe in gesüßtem Fruchtsaft | In einem Erlenmeyerkolben wird gemäß Anleitung Fruchtsaft mit Glucose angereichert und mit etwas Hefe versetzt. In einem zweiten Ansatz gleichen Volumens stellt man eine Glucose-Lösung her. Beide Kolben werden mit einem Stopfen verschlossen, der ein Gärröhrchen mit Kalkwasser trägt. Man lässt die Ansätze über eine Woche lang an einem wärmeren Ort stehen. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Energie aus Zuckerrüben | Herstellung von "Biowasserstoff" | In einem Schraubdeckelglas vermengt man gemäß Anleitung getrocknete Zuckerrübenschnitzel mit Gartenerde und Kalk (1:1:1). Dieser "Bioreaktor" wird mittels Schlauchleitung über einen Dreiwegehahn mit einer 50ml-Spritze und mit einer Brennstoffzelle verbunden. Man lässt die Reaktion bei Raumtemperatur 36 Std. lang laufen (alternativ: im Wärmebad oder -schrank 45 °C 18 Std. lang) und fängt die entstehenden Gase in der Spritze auf. Mit der zweiten Gasportion (die erste wird verworfen) führt man eine gaschromatische Analyse durch und leitet sie und die Brennstoffzelle. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoff (freies Gas) |
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Spektralverhalten lebender Laubblätter | Adsorptionsphänomene der Blattfarbstoffe | Man bedeckt die Glasscheibe eines OHPs mit lichtundurchlässigem Papier, in das in der Mitte ein Loch hineingeschnitten wurde, etwas kleiner als die Fläche der verwendeten Laubblätter. Bei eingeschalteter Lame des OHP wird zunächst ein Laubblatt auf dem Loch positioniert, später zwei, dann drei usw. Man deckt jeweils mit einer Petrischale ab und vergleicht den Farbton. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Malat-Oxalacetat-Reaktion | Malat-Dehydrogenase als Katalysator | Man bereitet gemäß Anleitung eine Malat-Lösung, eine Oxalacetat-Lösung, eine NADH- und eine NAD-Lösung zu sowie eine 0,1%ige Eisen(III)-chlorid-Lösung. Aus Iodnitrotetrazoliumchlorid und Methylphenazonium-methylsulfat wird die NADH-Nachweis-Reagenzlösung vorbereitet, eine TRIS-Pufferlösung pH 7,5 steht bereit. In neun Reagenzgläsern werden den Pipettierschemata entsprechend die Probenlösungen zusammengestellt. Zu den ersten vier Lösungen gibt man nach 5-10min etwas Eisen(III)-salz-Lösung hinzu, zu den Rggl. 5 - 9 pipettiert man NADH-Nachweis-Reagenz. Die Färbungen werden beobachtet und verglichen. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | DL-Äpfelsäure, Oxalessigsäure, Eisen(III)-chlorid-Hexahydrat, Phenazin-methosulfat |
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Biochemische Brennstoffzelle mit Glucose-Oxidase | Stromproduktion aus elektrochemischer Reaktion von Glucose mit Wasserstoffperoxid | Man zeigt in zwei Vorversuchen ('Blue Bottle') die Eignung von Methylenblau als Redox-Mediator: Zum einen die Wirkung von Glucose auf alkalische Methylenblau-Lösung, zum anderen die Wirkung von Glucose-Oxidase auf eine pH7-gepufferte Methylenblau-Lösung. Im Hauptversuch befüllt man die vorgesehene Brennstoffzelle entsprechend der ausführlichen Anleitung kathodenseitig mit salzsaurer Wasserstoffperoxid-Lösung und anodenseitig mit der zubereiteten gepufferten Glucose-Oxidase-Methylenblau-Lösung, die mit einer Glucose-Methylenblau-Lösung vermischt wurde. Als Elektroden kommen ein Graphitstab und ein versilberte Kohlestab, alternativ ein Titan-Strecknetz zum Einsatz. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Methylenblau, Natriumhydroxid (Plätzchen), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)) |
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Urease - Aktivität, Spezifität und Hemmung | Reaktion von Urease mit Harnstoff bzw. Thioharnstoff | Reagenzglasversuche: Nach Anleitung stellt man A) und B) jeweils eine Harnstoff-Lösung, C) eine Thioharnstoff-Lösung und D) eine Lösung aus Harnstoff und Thioharnstoff bereit. Den Ansätzen A), C) und D) wird etwas Phenolphthalein zugetropft. Alle vier Ansätze werden danach mit einer Spsp. Urease oder wenig Urease Aufschlämmung versetzt und geschüttelt. Man beobachtet die Farbentwicklung bei A), C) und D). Ansatz B) wird nach 1min abfiltriert, das Filtrat auf zwei Rggl. verteilt. Das erste prüft man mit Barytwasser auf Carbonat, das andere mit NESSLERs Reagenz auf Ammoniak. | Lehrer-/ Schülerversuch | Thioharnstoff, Phenolphthalein-Lösung (w<=0,9%; Lsm.: Ethanol 90 %ig), Bariumhydroxid-Lösung (wässrig, gesättigt (w: ca. 7%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), NESSLERs Reagenz (enth. Kaliumtetraiodomercurat(II)), Natronlauge (verd. w=____% (2-5%)) |
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Faktoren für die Photosynthese | Abhängigkeit der Reaktion von Licht, Kohlenstoffdioxid und Chlorophyll | Vier Reagenzgläser werden mit abgekochtem Wasser gefüllt. In das erste, dritte und vierte gibt man einen längeren Spross Wasserpest, in das zweite chlorophyllfreies Pflanzenmaterial wir Zwiebelstücke, Blütenblätter o.ä. Die ersten drei Rggl. werden mit je einer Spsp. Natriumhydrogencarbonat versetzt. Die Ansätze 1, 3 und 4 werden dem Sonnenlicht ausgesetzt, der 2. Ansatz wird ins Dunkle gestellt. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Nachweis der Proteaseaktivität von Papain | Enzymatischer Hydrolysierung von Gelatine zu kürzeren Proteinketten | Vier Rggl. werden a) mit klein geschnittener Papayaschale, b) mit klein geschnittetem Papaya-Fruchtfleisch, c) mit Papain-Lösung und d) als Blindprobe nur mit demin. Wasser angesetzt. Mit einer vorbereiteten Gelatine-Lösung werden die vier Ansätze zur 2/3-Füllhöhe aufgefüllt. Nach kurzem kräftigen Schütteln stell man die Rggl. 5min lang in ein 35°C-Wasserbad. Nach nochmaligem kräftigen Schütteln stellt man die Rggl. für 1 Stunde in den Kühlschrank. | Lehrer-/ Schülerversuch | Papain |
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Biochemische Brennstoffzelle mit Trockenhefe | Stromproduktion aus elektrochemischer Reaktion von Glucose mit Wasserstoffperoxid | Vorbereitend setzt man nach Anleitung eine gepufferte Lösung von 2-Hydroxy-1,4-naphthochinon an. Man zeigt in einem Vorversuch die Reaktion einer alkalische Glucose-Lösung mit gepufferter HNQ-Lösung. Im Hauptversuch befüllt man die vorgesehene Brennstoffzelle entsprechend der ausführlichen Anleitung kathodenseitig mit salzsaurer Wasserstoffperoxid-Lösung und anodenseitig mit der zubereiteten Suspension von Trockenhefe in gepufferter HNQ-Lösung, die mit einer Glucose-HNQ-Lösung vermischt wurde. Als Elektroden kommen ein Graphitstab und ein versilberte Kohlestab, alternativ ein Titan-Strecknetz zum Einsatz. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Natriumhydroxid (Plätzchen), Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)), 2-Hydroxy-1,4-naphthochinon |
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Harnstoffspaltung durch Bodenbakterien | Enzymatische Reaktion aus dem Stickstoffkreislauf der Natur | Vorbereitend stellt man fein gesiebte Garten- Kompost- oder Ackererde bereit. In einem Erlenmeyerkolben wird eine Portion dieses Bodenmaterials mit einer Spsp. Harnstoff und demin Wasser aufgeschlämmt. Ein längeres Stück angefeuchtetes pH-Indikatorpapier wird mittels Stopfen, der den Kolben verschließt, eingeklemmt. Bei 35°C lässt man den Ansatz im Trockenschrank bzw. Wasserbad mindestens 1h lang reagieren. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Isosirup aus Stärke | Depolymerisation von Stärke durch Glucoamylase bzw Gluco-Isomerase | Vorbereitend stellt man nach Anleitung folgende Lösungen bereit: Phosphat-Pufferlösung pH7,5, eine Cofaktor-Lösung aus Natriumsulfit und Magnesiumsulfat, jeweils ein Glucoseamylase-Immobilisat und eine Glucose-Isomerase-Immobilisat durch Mischen der jeweiligen Enzymlösungen mit gepufferten Ionenaustauscher-Lösungen sowie spezifische Reagenzlösungen nach LUGOL, HAINE, SELIWANOFF und eine Selendioxid-Reagenz. Versuch I: Eine Stärkelösung wird nach Anleitung zubereitet und mit Essigsäure angesäuert. Man setzt Glucoseamylase-Immobilisat zu und prüft dann alle 3 min den Reaktionsverlauf mittels LUGOL'scher Lösung und Glucose-Teststreifen. Versuch II: Nach 10-15min stellt man die Reaktionslösung I mittels Phosphat-Puffer auf pH7,5 ein, setzt Glucose-Isomerase-Immobilisat und Cofaktor-Lösung zu. Die entstehende Fructose wird mit Selendioxid-Reagenz nachgewiesen, der Reaktionsablauf in gestaffelten Proben mit SELIWANOFF-Reagenz nachverfolgt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (Maßlösung c= 1 mol/L), Kalilauge (verd. w=____% (2-5%)), Resorcin, Salzsäure (konz. (w: >25%)), Selendioxid |
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Immobilisierung von Malat-Dehydrogenase | Ein schwach basischer Ionenaustauscher als Trägermaterial | Vorbereitend wäscht man das Ionenaustauscherharz (Lewatit MP62) mit demin. Wasser und danach mit TRIS-Pufferlösung pH 7,5. Durch Mischen des Ionenaustauschers mit Pufferlösung und Malat-Dehydrogenase bzw. mit Trockenhefesuspension wird das Harz beladen. Nach nochmaligem Waschen mit Pufferlösung ist das Präparat fertig. Es hält im Kühlschrank mehrere Monate lang. Vergleichend prüft man die Reaktionszeit bzw. -intensität beim NADH-Abbau in gepufferter Oxalacetat-Lösung, zum einen mit der Malat-Dehydrogenase Stammlösung und zum anderen mit den beladenen Lewatit-Perlen. NADH-Nachweis-Reagenz dient zur Kontrolle des Prozesses. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Oxalessigsäure, Phenazin-methosulfat |
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Aufnahme und Abgabe von Kohlenstoffdioxid bei Pflanzen | Photosynthese und Pflanzenatmung | Vorbereitend werden acht größere Rggl. gemäß Anleitung mit Leitungswasser bzw. mit kohlendioxidgesättigtem Wasser befüllt und mit wenigen Tropfen Kresolrot-Indikator versetzt. Das kohlensaure Wasser wird durch Einbringen von etwas Trockeneis zubereitet, alternativ kann schwach sprudelndes Mineralwasser verwendet werden. Die acht Ansätze werden durch Einbringen von schmalen Laubblättern (z.B. Weide), durch Verschließen mit Stopfen bzw. durch Belichten gemäß Versuchsschema weiter differenziert. Nach drei Stunden werden die Farbreaktionen ausgewertet. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Bildung von Assimilationsstärke (I) | Nachweis der Lichtabhängigkeit bei der Photosynthese | Vorbereitend werden bei einer Geranien-Topfpflanze einige Blätter jeweils auf der Ober- und Unterseite mit schwarzem Klebeband abgedeckt. Nach 24-stündiger Ruhezeit im Dunkeln wird die Pflanze für 2h dem Licht ausgesetzt. Dann entfernt man die präparierten Blätter, gibt sie für 5min in siedendes Wasser, anschließend in eine Kristallisierschale mit siedendem Ethanol. Man extrahiert dort 10-15min lang die Farbstoffe, entnimmt das entfärbte Blatt und breitet es auf einem Papiertuch aus. Nach dem Trockentupfen gibt man das Geranienblatt in eine Petrischale mit verdünnter LUGOL'scher Lösung. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Ethanol (ca. 96 %ig) |
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Oxidation von Isocitrat | Katalyse mit Isocitrat-Dehydrogenase und Mangan(II)-Ionen | Vorbereitend werden eine 0,1%ige Isocitrat-Lösung, eine NADP-Lösung, eine Mangan(II)-chlorid-Lösung, eine ICDH-Lösung sowie eine Imidazol-Pufferlösung pH 7,1 gemäß Anleitung hergestellt. Reagenzgläser werden mit den Lösungen wie im Pipettierschema angegeben befüllt. Man startet die Reaktion durch Zugabe der ICDH-Lösung. | Lehrerversuch / nicht für Lehrerinnen i.g.A. | Salzsäure (Maßlösung c= 0,1 mol/L), Mangan(II)-chlorid-Tetrahydrat, Imidazol |
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Hydratation von Fumarat | Malat-Darstellung mittels Fumarase | Vorbereitend werden eine Fumarat-Lösung, eine Maleat-Lösung, eine Malat-Lösung und eine Fumarase-Lösung nach Anleitung zubereitet. Für das Nachweis-Reagenz verdünnt man 10%ige Kupfer(II)-sulfatlösung mit demin. Wasser und fügt gemäß Anleitung wenig Pyridin hinzu. Man befüllt 6 Reagenzgläser, wie im Pipettierschema angegeben, mit den Lösungen. Der ersten 3 Rggl. werden sofort einige Tropfen Nachweis-Reagenz zugesetzt. Man vermischt durch Schütteln. Den anderen drei Rggl. tropft man nach 5-10 min ebenfalls Nachweis-Reagenz zu. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | DL-Äpfelsäure, Pyridin, Kupfer(II)-sulfat-Pentahydrat |
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Bestimmung des Katalasegehalts durch Titration | (Praktikumsversuch) Quantitative Katalase-Bestimmung bei Neutralisationstabletten eines Kontaktlinsenreinigungssystems | Vorbereitend werden für die Kalibrierung eine Katalase-Lösung sowie eine Wasserstoffperoxid-Lösung, eine 10%ige Kaliumiodid-Lösung, eine Phosphat-Pufferlösung pH6,8 und eine Neutralisationstabletten-Lösung gemäß Beschreibung angesetzt. Für die Nullwertbestimmung und das Anlegen der Kalibriergeraden legt man nach Anleitung die Mischung aus Pufferlösung, Wasserstoffperoxid-Lösung, Schwefelsäure, Kaliumiodid-Lösung und Molybdat-Lösung sowie einigen Tropfen Stärke-Lösung im Erlenmeyerkolben vor und titriert mit der Natriumthiosulfat-Lösung bis zur Entfärbung. Zur Bestimmung des Katalase-Gehalts wird dann mit der Neutralisationstabletten-Lösung in gleicher Weise verfahren. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Natronlauge (Maßlösung c= 0,1 mol/L), Schwefelsäure (konz. w: >15%) |
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Intensität der Photosynthese | Abhängigkeit der Reaktion von verschiedenen Faktoren | Vorbereitend werden für jede Versuchsvariante Rggl. halbhoch mit Wasser gefüllt und mit einem gleich langen Sprossstück (möglichst gleich viele Blättchen) von Elodea oder Cabomba bestückt. A Faktor Temperatur: Drei Reagenzgläser mit 15 °C, 25 °C und 35 °C werden gleichmäßig belichtet. Man kontrolliert die Bläschenbildung durch Zählung in einem festgelegten Zeitraum. B Faktor Lichtintensität: Man vergleicht quantitativ die Bläschenentwicklung bei zwei vorbereiteten Rggl. - eines im direkten Licht, eines in einer dunklen Raumecke. C Faktor Wellenlänge: Drei vorbereitete Rggl. werden mit unterschiedlich farbiger Klarsichtfolie umwickelt, ein viertes dient - ohne Folie - der Kontrolle. Die Bläschenbildung wird vergleichend ausgewertet. D Faktor Kohlenstoffdioxid: Man vergleicht die Bläschenbildung unter Belichtung in drei vorbereiteten Rggl., eines mit belüftetem Wasser und eines mit abgekochtem Wasser befüllt. Dem dritten wird ein Stückchen Trockeneis oder eine Spsp. Natriumhydrogencarbonat zugesetzt. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Reaktionslenkung durch Enzyme | Umsetzung von Glucose mit Glucose-Oxisase und Glucose Isomerase | Vorbereitend werden gemäß Anleitung eine Glucose-Lösung, zusätzlich eine alkalische Glucose-Lösung, die Cofaktor-Lösung, die Nachweisreagenz-und die Enzym-Lösungen bereit gestellt. A) Zu drei Rggl. mit alkalischer Glucose- und Cofaktor-Lösung gibt man zum ersten Glucose-Isomerase-Lösung und zum zweiten Glucose-Oxidase-Lösung. Das Dritte bleibt als Blindprobe. Nach 5min gibt man Selendioxid zu allen drei Ansätzen und erwärmt für 10min im Wasserbad. B) Alkalische Glucose-Lösung wird nach Anleitung mit etwas Universalindikator und wenig Glucose-Oxidase-Lösung versetzt. Die Indikatorfärbung wird über 10min beobachtet. C) Glucose-Lösung wird mit wenig Glucose-Oxidase-Lösung versetzt. Nach 5min tropft man Schwefelsäure und Titanylsulfat-Lösung zu. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natronlauge (verd. w: <2%), Salzsäure (verd. w=____% (<10%)), Schwefelsäure (konz. w: >15%), Universalindikator, flüssig (Skala pH 4-10; enth. Ethanol), Selendioxid, Titanylsulfat-Hydrat |
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Glucosegehalt in Efeublättern | Nachweis der Glucose als 'Vorstufe' der Assimilationsstärke in Pflanzen | Vorbereitend werden in zwei Ansätzen Sonnenblätter und Schattenblätter der Efeupflanze mit der Schere zerkleinert und anschließend mit Seesand und dest. Wasser 4min lang gemörsert. Die beiden durch Filtration gewonnenen Flüssigkeiten werden mit Glucose-Teststäbchen auf den Gehalt an Traubenzucker untersucht. | Lehrer-/ Schülerversuch |
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