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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Alkoholische Gärung | Ethanolbildung im Erlenmeyerkolben | In einem Erlenmeyerkolben mit Traubensaft wird gemäß Anleitung Traubenzucker durch Rühren aufgelöst. Hefe wird zerbröckelt, dem Ansatz zugesetzt und durch Schwenken gut vermischt. Man verschließt den Kolben mit einem Gärrohraufsatz, der mit Kalkwasser befüllt und mit einem Wattestopfen verschlossen ist. Den Ansatz stellt man zur Gärung eine Woche lang an einem warmen Ort. | 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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Farbreaktion zum Nachweis von NADH | Iodnitrotetrazolium mit N-Methyl-phenazonium als Reagenz | Vorbereitend wird eine Hefesuspension aus Trockenhefe und TRIS sowie jeweils eine NADH- und eine NAD-Lösung gemäß Anleitung zubereitet. Für die Nachweis-Reagenz werden 22 mg Iodnitrotetrazoliumchlorid mit 3 mg Methylphenazonium-methylsulfat in 10 ml Wasser gelöst. In zwei Reagenzgläsern setzt man zu 2,5 ml TRIS-Pufferlösung (pH 7,5) 4 Tropfen NADH-Lösung bzw. 4 Tropfen NAD-Lösung. Beiden Proben sowie eine dritte mit 2,5 ml Hefesuspension werden einige Tropfen Nachweis-Reagenz zugesetzt. Man vergleicht die Farbreaktionen. | Lehrer-/ Schülerversuch | Phenazin-methosulfat |
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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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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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Hydrolyse von p-Nitrophenylacetat - visuell-kolorimetrisch | Modellreaktion einer Esterasewirkung (z.B. Papain) | Gemäß Anleitung wird eine Phosphat-Pufferlösung pH8 zubereitet. Mit diesem Phosphatpuffer werden wiederum 0,001-molare Imidazol-, Cystein- und Cysteamin-Lösungen angesetzt. Eine 0,01-molare ethanolische p-Nitrophenylacetat-Lösung wird bereitgestellt. Die Imidazol-, die Cystein- und die Cysteamin-Lösungen werden jeweil in einem Rggl. vorgelegt, ebenso eine reine Phosphat-Pufferlösung. Möglichst zeitgleich startet man die Reaktion durch Zugabe von jeweils 0,5ml p-NPA-Lösung und schüttelt gut durch. Die Farbreaktionen werden verglichen. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Ethanol (absolut), Imidazol, L-Cystein, Cysteamin, Papain |
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Hydrolyse von p-Nitrophenylacetat - photometrisch | Modellreaktion einer Esterasewirkung (z.B. Papain) | Gemäß Anleitung wird eine Phosphat-Pufferlösung pH9 zubereitet. Mit diesem Phosphatpuffer werden wiederum 0,001-molare Imidazol-, und eine 0,001-molare Cystein-Lösung sowie eine Papain-Lösung angesetzt. Eine 0,01-molare ethanolische p-Nitrophenylacetat-Lösung wird bereitgestellt. In Küvetten werden die drei Katalysatorlösungen für den Nullabgleich mit je 3ml Pufferlösung versetzt. Die photometrische Messung erfolgt jeweils nach Einspritzen der pNPA-Lösung. Man variiert für weitere photometrische Untersuchungen die Reaktionstemperatur gemäß Anleitung. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Ethanol (absolut), L-Cystein, Imidazol, Papain |
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Permeation von Kaliumpermanganat, Kaliumchromat und Kaliumiodid durch Dichlormethan | Modellversuch zum Ionentransport durch eine Biomembran | Gemäß Beschreibung bringt man Dichlormethan mittels Vollpipette in ein U-Rohr ein, das in ein Stativ eingespannt ist. Ein Rührfisch wird unten mittig in die Flüssigkeit platziert. In den einen Schenkel wird vorsichtig Wasser, in den anderen die Kaliumpermanganat-Lösung in gleicher Höhe aufgeschichtet. Mittels Spritze mit langer Kanüle bringt man dann den Kronenether unterhalb der Wasserschicht in die Dichlormethanphase ein. Zum kräftigen Durchmischen der org. Phase wird der Magnetrührer eingeschaltet. Man beobachtet die Wirkungsweise des Ionen-Carriers. In gleicher Weise verfährt man wie beschrieben mit schwefelsaurer Kaliumchromat-Lösung bzw. mit Kaliumiodid-Lösung, wobei bei letzterem Ansatz zum Nachweis der Permeation Silbernitrat-Lösung in die Wasserphase zugetropft wird. | Lehrer-/ Schülerversuch | Kaliumchromat, Kaliumpermanganat, Kronenether (18-Krone-6), Dichlormethan, Silbernitrat-Lösung (verdünnt, w=____% (<5%)) |
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Katalase-Aktivität in Pflanzenmaterial | Nachweis der enzymatischen Reaktion in Kartoffel, Lauch, Zucchini und Banane | Vorbereitend wird gemäß Anleitung eine Phosphat-Pufferlösung pH7 sowie eine ca. 1%ige Wasserstoffperoxid-Lösung angesetzt. Das Pflanzenmaterial wird mit dem Messer zerkleinert und anschließend mittels Seesand in der Reibeschale gemörsert. Man schlämmt mit Puffellösung auf und filtriert durch ein Tuch. Das jeweilige Filtrat - als Enzymlösung - wird in eine Saugflasche mit seitlich angesetztem Kolbenprober gegeben. Nach Zugabe von Wasserstoffperoxid-Lösung wird sofort der Stopfen dicht aufgesetzt. Die Gasentwicklung wird volumetrisch gegen die Zeit erfasst. | Lehrer-/ Schülerversuch | Wasserstoffperoxid-Lösung (wässrig, (w: 8-35%)), Natronlauge (Maßlösung c= 0,1 mol/L) |
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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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Bildung von Assimilationsstärke (II) | Nachweis der Kohlendioxidabhängigkeit der Photosynthese | Vorbereitend wird bei einer Geranien-Topfpflanze ein mit Ätznatron gefülltes Rggl. direkt unter eines der Blätter positioniert. Das Blatt liegt mit seiner Unterseite auf und wird mit Klebefilm befestigt. Nach 24-stündiger Ruhezeit im Dunkeln wird die Pflanze für 2h dem Licht ausgesetzt. Dann entfernt man das entsprechende Blatt, gibt es 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), Natriumhydroxid (Plätzchen) |
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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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Tyrosinase in Kartoffeln | Nachweis des Enzyms und Denaturierung durch Erhitzen | Eine Kartoffel wird in sehr stark gekühltes Wasser hinein gerieben. Man filtriert durch ein Tuch und befüllt mit dem Filtrat zwei Rggl. ca. zur Hälfte. Einen Ansatz erhitzt man über der Brennerflamme kurz zum Sieden. Nach dem Abkühlen verschließt man die Rggl. mit Stopfen, schüttelt durch und beobachtet die Veränderungen. Nach 5min setzt man dem unbehandelten Filtrat eine kleine Spsp. Natriumdithionit zu. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumdithionit |
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Sauerstoffproduktion durch Photosynthese | Nachweis mit Indigocarmin | Gemäß Anleitung wird eine verdünnte Indigocarmin-Lösung mit wenig Dithionit-Lösung bis zur Farblosigkeit reduziert, mit etwas Natron versetzt und bis zur halben Füllhöhe auf drei Rggl. verteilt. Das erste Glas wird mit einem Zweig Elodea bestückt, die Flüssigkeit im ersten und zweiten Glas mit etwas Speiseöl überschichtet, das dritte Glas mit Gummistopfen verschlossen. Man belichtet wie beschrieben mit starker Lichtquelle oder einen Tag lang mit direktem Sonnenlicht. Das dritte Glas wird dann kräftig geschüttelt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Natriumdithionit |
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Ausatemluft untersuchen (einfach) | Nachweis von Kohlendioxid mittels Kalkwasser | Gemäß Anleitung gibt man Kalkwasser in ein großes Rggl. Mit einem Trinkhalm wird Ausatemluft in die Flüssigkeit eingeblasen. | Lehrer-/ Schülerversuch | |
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Das wachsende Ei und die „Eifontäne“ | Osmotische Vorgänge zwischen Eimembranen | Gemäß Anleitung wird ein rohes Ei mit Essigessenz von der Kalkschale befreit und nach dem Abspülen in destilliertes Wasser gegeben. Nach Beendigung der Größenzunahme nimmt man es heraus und sticht es mit einer Nadel an. | Lehrer-/ Schülerversuch | Essigsäure (w=____% (25-90%)) |
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Dopamin-sensitive Elektrode - high tech mit einer überreifen Banane | Oxidation von Dopamin mittels Tyrosinase | Vorbereitend wird gemäß Anleitung aus Kaliumdihydrogenphosphat- und Dinatriumhydrogenphosphat-Maßlösungen eine Phosphat-Pufferlösung pH=6,5 hergestellt. Ein kleines Stück überreife Banane wird mittels Spatel auf einem kleinen Stück Leintuch verstrichen. Das Tuchstück wird auf der Membran einer Sauerstoffelektrode befestigt. Mit diesem präparierten Biosensor bestimmt man man gemäß Anleitung den Anfangswert in 50 ml Phosphat-Pufferlösung. Nach Zugabe von 0,5ml Dopamin-Lösung misst man erneut, bis der Sauerstoffgehalt auf den konstanten Endwert abgesunken ist. Die Messung wird zur Gewinnung einer Kalibriergeraden mit jeweils veränderten Portionen Dopamin-Lösung wiederholt. | Lehrer-/ Schülerversuch | Dopamin-hydrochlorid |
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Biosensoren - Harnstoffselektive Enzymelektrode | pH-wirksame Zersetzung von Harnstoff mit Urease | Gemäß Anleitung werden eine Ammoniumperoxodisulfat-, eine Phosphat-Pufferlösung pH6,9 sowie eine Verdünnungsreihe von Harnstoff-Lösungen bereit gestellt. Für die Herstellung des Enzymgels werden Acrylamid und BIS in Wasser gelöst, zum Anstoßen der Polymerisation werden TEMED und Ammoniumperoxodisulfat-Lösung zugegeben. Mit diesem Gel wird über ein feines Nylongewebe die Membran der Einstabmessketten belegt. Nach Anleitung wird die pH-Wert-Entwicklung in den jeweiligen Harnstoff-Lösungen nach Eintauchen der Enzymelektrode ermittelt. | Lehrer-/ Schülerversuch SII | Acrylamid, N,N'-Methylenbisacrylamid, N,N,N',N'-Tetramethylethylendiamin, Ammoniumperoxodisulfat |
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