Das für Schülerinnen und Schüler außerordentlich schwierige Thema der Zellatmung soll durch vielseitige didaktisch-methodische Gestaltung zugänglich gemacht werden. Besonders die biochemischen und Energieerzeugungsprozesse sind für die Schülerinnen und Schüler schwer verständlich, so dass die Gefahr des Auswendiglernens besteht und der Gesamtzusammenhang beim Lernenden verloren geht. Deshalb steht die Vermittlung der Zellatmung als Gesamtzusammenhang im Mittelpunkt des didaktisch-methodischen Bemühens.

Die geistig-praktische Auseinandersetzung mit dem bereits angeeigneten Wissen stellt nicht nur den grundsätzlichen Vorgang der Atmung als Summengleichung bereit, sondern soll gleichzeitig motivierend wirken.

Die Kombination des elektronenmikroskopisch sichtbaren Aufbaus der Mitochondrien mit der eigenen lichtmikroskopischen Untersuchung und zeichnerischen Darstellung hat das gleiche Ziel. Außerdem werden wichtige biologische Arbeitstechniken trainiert und Vorstellungen entwickelt.

Bei der Aneignung der Kenntnisse über Glykolyse, Zitratzyklus und Atmungskette werden vier Prinzipien konsequent verfolgt:

• Erstens wird der Zusammenhang von Bau und Funktion verständlich, der z.B. die Funktionsweise der Elektronentransportkette an die Struktur der inneren Mitochondrienmembran bindet.
• Zweitens wird die Energiegewinnung am Zerfall des Glukosemoleküls und den damit in Verbindung stehenden chemischen Vorgängen erklärt. Es wird das Verständnis vertieft, dass alle chemischen Vorgänge neben Stoffwandlungen auch Energiewandlungen darstellen.
• Drittens sollen die chemischen Vorgänge als grundsätzliche Prozesse verstanden werden, die mit vielen anderen in Verbindung stehen und deren Prinzip im Organismus öfter verwendet wird (z.B. Glukoneogenese als umgekehrter Vorgang der Glykolyse).
• Viertens lohnt sich die Mühe, die Orientierung auf den Gesamtzusammenhang von Anfang an konsequent zu verfolgen. Der Überblick über die Zellatmung am Anfang (M 7), die Materialien der Glykolyse und des Zitratzyklus (M 9) sowie der Atmungskette (M 10), der Zusammenfassung (M 11) und das Material „Protokoll eines hungernden Arztes“ (M 12) sollen dem Lernenden helfen, die Zusammenhänge nicht nur auswendig zu lernen, sondern zu verstehen.

Die Mehrzahl der Materialien ist so aufgebaut, dass die Schülerinnen und die Schüler selbstständig damit arbeiten können. Deshalb muss bei Zeitmangel nicht alles im Unterricht bearbeitet werden, sondern kann auch als Hausaufgabe aufgegeben werden.

Ziele der Reihe – Die Schülerinnen und Schüler sollen:

• Atmungsvorgänge bei Mensch und Pflanze durch Experimente erklären,
• Mitochondrien als Orte der Zellatmung im Frischpräparat sichtbar machen und unter dem Mikroskop erkennen und zeichnerisch darstellen,
• Vorgänge der Glykolyse, des Zitratzyklus und der Atmungskette verstehen und beschreiben,
• die Zellatmung zu anderen physiologischen Vorgängen in Beziehung setzen,
• erkennen, dass viele Vorgänge gleiche biochemische Mechanismen benutzen,
• Kenntnisse der Zellatmung anwenden,
• sprachlich befähigt werden, Inhalte mit Fachbegriffen richtig darzustellen.

Materialübersicht:

• M 1 (Ex) Wir untersuchen die Luft, die wir ein- und ausatmen
• M 2 (Ex) Wir untersuchen die Atmung bei Pflanzen
• M 3 (Ex) Experiment zur Atmung keimender Erbsen
• M 4 (Ab) Vergleich von chemischer und biologischer Oxidation
• M 5 (Ex) Mitochondrien – Orte der Zellatmung
• M 6 (Ab) Bau der Mitochondrien
• M 7 (Fo, Tx) Zellatmung im Überblick
• M 8 (Tb) Elektronenschaukel
• M 9 (Ab) Glykolyse und Zitratzyklus
• M 10 (Fo, Ab) Atmungskette
• M 11 (Ab) Zusammenfassung der Zellatmung
• M 12 (Tx) Protokoll eines hungernden Arztes