Die Prüflinge wenden ihr Wissen zur Stoffwechselphysiologie, Evolution und Genetik kompetent an und bereiten den Vortrag in der mündlichen Abiturprüfung vor. Aktuell ist die RuBisCO als Schlüsselenzym der Fotosynthese im Blick, welches mit einer erstaunlich geringen Effizienz arbeitet. Gentechnische Optimierungen der RuBisCO könnten einen Weg aus der drohenden Welternährungskrise aufzeigen.

• Klassenstufe: 11/12/13
• Dauer: 2 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen:
  • 1. Sachkompetenz;
  • 2. Erkenntnisgewinnungskompetenz;
  • 3. Kommunikationskompetenz;
  • 4. Bewertungskompetenz
• Methoden: Abiturvorbereitung
• Inhalt: Mündliche Abiturprüfung, RuBisCo, Enzym, Fotosynthese, Stoffwechselphysiologie, Evolution

Zur erfolgreichen Bearbeitung sollten die angehenden Abiturienten fundierte Sachkenntnisse im Bereich des anabolen Stoffwechsels und der Enzymatik besitzen sowie die komplexen biochemischen Reaktionen innerhalb der verschiedenen Module der Fotosynthese höherer Pflanzen auch vergleichend betrachten können. Ebenso sind die grundlegenden Kompetenzen der Genetik und der Evolution Voraussetzung. Um die wissenschaftliche Problematik rund um die fragwürdig geringe Reaktionsgeschwindigkeit und Wechselzahl des RuBisCO-Proteinkomplexes, als Schlüsselenzym der gesamten Fotosynthese, zu verstehen, ist fundiertes Wissen über die biogeochemische Entwicklung der sauerstoffreichen Erdatmosphäre im Kontext der Evolution der fotosynthetischen Reaktionen in Lebewesen unabdingbar.

Die Prüfung könnte nach dem selbstständigen Schülervortrag um Aspekte der synthetischen Biologie, wie dem Enzymengineering, erweitert werden. Auch die Generierung begründbarer Hypothesen zu einem möglichen, horizontalen Gentransfer sind denkbar, durch den die in verschiedenen Bakterienlinien getrennt voneinander vorliegenden Photosysteme I und II in eukaryotischen Zellen vereinigt wurden, um damit im Endeffekt eine wesentlich verbesserte energetische und stoffliche Ausbeute der eingehenden Lichtquanten zu erreichen.