Unser Ziel ist es, die Wirkung verschiedener Temperaturen und pH-Werte auf die Aktivität des Speichelinhalts, der Amylase, auf Stärke zu untersuchen.
Alle Lebewesen brauchen Energie zum Leben. Wir beziehen unsere Energie aus der Nahrung, die wir zu uns nehmen. Wir wissen, dass wir diese Energie durch den Prozess der Verdauung erhalten, bei dem die komplexe Substanz Stärke in einfachere Glukosemoleküle zerlegt wird, die durch den Prozess der Glykolyse weiter in CO2 und Wasser umgewandelt werden. Der menschliche Verdauungstrakt beginnt am Mund und endet am Anus.
Am Anfang
Die Verdauung der Nahrung beginnt, sobald wir sie in den Mund nehmen. Unsere Zähne zerschneiden die Nahrung in kleine Stücke und die Speicheldrüsen scheiden Speichel aus, der sich mit den Nahrungsbestandteilen vermischt. Der Speichel enthält ein Enzym namens Speichelamylase, das die Stärke in Maltose aufspaltet. Die vollständige Verdauung der Stärke erfolgt erst im Dünndarm durch die Amylase der Bauchspeicheldrüse.
Die Aktivität der Enzyme wird durch verschiedene Faktoren wie Temperatur und pH-Wert stark beeinflusst.
Einfluss der Temperatur
Alle Enzyme sind von Natur aus proteinartig. Bei einer niedrigeren Temperatur wird das Enzym Speichelamylase deaktiviert und bei einer höheren Temperatur wird das Enzym denaturiert. Daher benötigt ein Enzym bei niedrigeren und höheren Temperaturen mehr Zeit, um die Stärke zu verdauen. Die optimale Temperatur für die enzymatische Aktivität der Speichelamylase liegt zwischen 32 °C und 37 °C. Unter der optimalen Temperatur versteht man die Temperatur, bei der das Enzym die höchste Aktivität aufweist. Bei dieser optimalen Temperatur ist das Enzym am aktivsten und benötigt daher weniger Zeit, um die Stärke zu verdauen.
Einfluss des pH-Wertes
Der optimale pH-Wert für die enzymatische Aktivität der Speichelamylase liegt zwischen 6 und 7. Oberhalb und unterhalb dieses Bereichs nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit ab, da die Enzyme denaturiert werden. Das Enzym Speichelamylase ist bei einem pH-Wert von 6,8 am aktivsten. Unser Magen hat einen hohen Säuregehalt, der bewirkt, dass die Speichelamylase denaturiert und ihre Form verändert. Daher funktioniert die Speichelamylase nicht mehr, sobald sie in den Magen gelangt.
Wie testet man sie?
Die Auswirkung von Temperatur und pH-Wert auf die Aktivität der Speichelamylase auf Stärke kann mit Hilfe des Jodtests untersucht werden. Wenn man Speichel auf Stärke gibt, wirkt die im Speichel vorhandene Speichelamylase allmählich auf die Stärke ein und wandelt sie in Maltose um. Die Stärke färbt sich mit Jod so lange blau, bis sie vollständig zu Maltose verdaut ist. An diesem Punkt wird keine blaue Farbe mehr gebildet. Dies ist der Endpunkt oder achromatische Punkt.
Lernergebnisse:
- Die Schüler verstehen den Prozess der Verdauung von Stärke durch Speichelamylase.
- Die Schüler verstehen den Einfluss von Temperatur und pH-Wert auf die Aktivität der Speichelamylase auf Stärke.
- Die Schüler können das Experiment im echten Labor besser durchführen, nachdem sie die Animation und Simulation durchlaufen haben.