Kostens kemi og sundhedsværdi

Både samfundsøkonomisk og for det enkelte individ er der stigende interesse for sund livsstil, hvorfor kostens indhold er vigtig at kunne vurdere. I forløbet arbejdes der med: opbygning, egenskaber og biologisk funktion af carbohydrater, lipider og proteiner i læreplan for Biologi, Bioteknologi og Kemi A/B på STX/HTX. Efter forløbet vil elever have øget indsigt i sammenhængen mellem kostens kemiske opbygning og sundhedsmæssige værdi. Den virtuelle øvelse ”Introduction to Food Macromolecules” fra Labster kan anvendes til repetition af emnet.

1. Planlægning/overvejelser

Forløbet består af tre dele, og der kan afsluttes med repetition i form af en virtuel laboratorieøvelse fra Labster. Makromolekylerne carbohydrater, lipider og proteiner bliver præsenteret enkeltvis med kemisk opbygning, deres biologiske funktion og sundhedsmæssige værdi. For hvert makromolekyle kombineres det forsøgsmæssigt med påvisning af molekylet i fødevarer, forslag til øvelser og opgaver, evalueringer for hver del og afsluttende test.

Det kan evt. overvejes at lade eleverne arbejde i grupper, der hver især har medansvar for forskellige dele af undervisningen. Hvis man fx har 7 grupper, kan de første 3 grupper stå for fremlæggelse af teorien i lektien om makromolekylet, og de næste 3 grupper kan udpeges som ansvarlige for holdets gennemførelse af laboratorieforsøg, mens den sidste gruppe skal undersøge og fremlægge, hvad den nyeste forskning viser.

Forberedelse til såvel teori som forsøg kan gøres ud fra nogle i forvejen fastsatte krav og under kyndig lærervejledning. Der roteres, så grupperne får nyt ansvarsområde ved næste makromolekyle. Hvis man vælger denne praksis, skal der afsættes mere tid i modulplanlægningen til elevernes forberedelse.

Forløbet kan eventuelt udvides i kemidelen for Kemi A/B med undervisning opridset i forløbsbeskrivelsen ”Hvad indeholder madpakken?”.

For at eleverne kan få en god forståelse af sammenhængen mellem biologi og kemi, kan man overveje afslutningsvis, at de skal udføre Labsters virtuelle laboratorieøvelse: ”Introduction to Food Macromolecules”, som er frikøbt og derfor frit tilgængeligt for alle frem til og med juni 2020. Laboratorieøvelsen udføres som en detektiv-opgave vedrørende kortlægning af fødens kemiske bestanddele i en salat, som skal gøres sundere ud fra elevernes opnåede viden.

© Labster.com

2. Opbygning.

DEL 1. CARBOHYDRATER

Første modul: En opstart til hele forløbet kunne være at vise en video om makromolekyler og deres anvendelse. Her kan anbefales videoen af Amoeba Sisters ”Biomolecules”, 2016, varighed 08.12 min., som giver en animeret, humoristisk overbliksforståelse på engelsk.

En introduktion til makromolekylet carbohydrater kunne være at forklare om makromolekylets kemiske opbygning (mono-, di-, oligo- og polysakkarider) og biologiske funktion ud fra den aktuelle undervisningsbog.

Herefter kan det anbefales at vise to udsnit fra videoen af Paul Andersen ”Biological molecules”, 2011, tidsinterval 00.00-05.00 min., om de kemiske molekyler og deres biologiske funktion generelt og tidsinterval 14.00-15.19 om carbohydraters kemiske sammensætning specifikt.

Eleverne kan herefter udføre en øvelse parvis med at opbygge makromolekylets forskellige former ved hjælp af et molekylebyggesæt (kan rekvireres hos Frederiksen ud fra øvelsen ”Kulhydraters opbygning” fra ”Mad er også kemi” af Carl-Erik Berg, Grafisk forlag, 1992, s. 14-16.

Ønsker man at inddrage bevægelse i undervisningen, kan klassen gives udfordringen om fysisk at visualisere et carbohydrats opbygning i forhold lærerens krav om hhv. monosakkarider (elever står enkeltvis), disakkarider (parvis), oligosakkarider (3-10 elever) og polysakkarid (alle i klassen holder hånd).

Andet modul: For at få indsigt i hvilke carbohydrater fødevarer indeholder, kan forsøg med påvisning af carbohydrater udføres. Teori til forståelse af forsøget kan læses i Kompendiet ”Lærervejledning NØRD-Akademiet. Emne 2 - kulhydrater”, s. 17-19, og forsøgsvejledning fra ”Mad er også kemi” af Carl-Erik Berg, Grafisk forlag, 1992, s. 17-18, ”Sådan påviser du glucose og stivelse”, kan anvendes. Her anvendes Benedicts reagens (Cu²⁺-ioner) og diiod til påvisning af de forskellige carbohydrater. Opsamling kan så foregå sidst i modulet.

Tredje modul: For at få indblik i sundhedspåvirkningen fra carbohydrater kan eleverne deles op i grupper og undersøge den nyeste forskning på videnskab.dk. Her kan eleverne udvælge en eller flere aktuelle artikler, som kan fremlægges i en PowerPoint-præsentation med krav om oprids af problemstilling, teorien bag forskningsproblemet, som det er fremstillet i artiklen, og foreløbig konklusion.

For at undersøge elevernes læring kan de i grupperne konstruere en Kahoot med fx 10 spørgsmål i forskellige emner med krav om minimum 4 multiple choices til hvert spørgsmål. Forslag til 7 forskellige emner kunne være mono-, di- og polysakkarider, de tre forskellige forsøg fra andet modul og ny forskning.

Vigtige læringsbegreber til del 1: carbohydrater, monosakkarider, disakkarider, oligosakkarider, polysakkarider, diiod og Benedicts reagens.

DEL 2. LIPIDER

Fjerde modul: En god intro til makromolekylet lipider kunne være at vise et lille udsnit fra videoen af Paul Andersen ”Biological molecules”, 2011, varighed 11.13-14.00 min., om lipider specifikt.

Herefter anbefales undervisning omhandlende den kemiske opbygning (mættede fedtsyrer, mono- og polyumættede fedtsyrer, triglycerider, fosfolipider og kolesterol) og biologiske funktion ud fra den aktuelle undervisningsbog.

Eleverne kan herefter parvis opbygge makromolekylets forskellige former ved hjælp af et molekylebyggesæt ud fra øvelsen ”Hvordan er fedt opbygget?” fra ”Mad er også kemi” af Carl-Erik Berg, Grafisk forlag, 1992, s. 20-21.

Ønskes bevægelse inddraget i undervisningen kan klassen evt. deles op i grupper, som fysisk visualiserer mættede fedtsyrer (håndholdt lang kæde), monoumættede fedtsyrer (håndholdt lang kæde undtagen i midten, hvor to elever vendes mod hinanden og holder med begge hænder = en dobbeltbinding) og polyumættede fedtsyrer (håndholdt række med flere vendte elever = flere dobbeltbindinger). Kan udvides med viden om omega-3: dobbeltbinding på kulstofatom nummer 3 fra kulbrinteenden/omega-6: dobbeltbinding på kulstofatom nummer 6 fra kulbrinteenden.

Femte modul: For at få indsigt i hvilke fødevarer der indeholder lipider, kan forsøg med påvisning udføres. Teori til forståelse af forsøget kan læses i kompendiet ”Lærervejledning NØRD-Akademiet. Emne 1 - fedt” s. 10-12, og forsøgsvejledning ”Påvisning af fedtstof” fra ”Mad er også kemi” af Carl-Erik Berg, Grafisk forlag, 1992, s. 17-18 kan anvendes. Her anvendes filterpapir til påvisning af, om fedtstof er til stede eller ej. Opsamling kan anbefales sidst i modulet.

Sjette modul: Nyere forskning i lipider kan undersøges og fremlægges af elevgrupper ud fra videnskab.dk i en PowerPoint-præsentation med krav om oprids af problemstilling, teorien bag forskningsproblemet, som det er fremstillet i artiklen, og foreløbig konklusion.

Elevlæringen kan vurderes ved hjælp af elevkonstruerede Kahoots i grupper. Forslag til 7 forskellige emner: mættede fedtsyrer, umættede fedtsyrer (evt. inkl. anbefalet omega-3-/omega-6-ratio), triglycerider, fosfolipider og kolesterol, forsøget og forskning.

Vigtige læringsbegreber del 2: Mættede og umættede fedtsyrer, omega-3-/omega-6-fedtsyrer, enkeltbindinger, dobbeltbindinger, triglycerider, fosfolipider og kolesterol.

DEL 3. PROTEINER

Syvende modul: En god intro til makromolekylet protein kunne igen være at vise et lille udsnit fra videoen af Paul Andersen ”Biological molecules”, 2011, varighed 08.50-11.13, om proteiner.

Herefter anbefales det, at den kemiske opbygning omhandlende aminosyrer/proteiner og herefter biologiske funktion gennemgås ud fra den aktuelle undervisningsbog.

Parvis kan eleverne opbygge makromolekylets forskellige former både ved hjælp af et molekylebyggesæt og ved at trække 20 forskelligfarvede perler på snor ud fra øvelserne i ”Proteiner” fra ”Mad er også kemi” af Carl-Erik Berg, Grafisk forlag, 1992, s. 19.

Klassen kan evt. også lave en fysisk visualisering, hvor de danner forskellige proteinstrukturer ved hjælp af skilte (de 20 aminosyrer anvendes), som hænges om deres hals. Primær struktur – én lang kæde dannes af hele klassen (hænder = peptidbindinger). Sekundær struktur – to grupper; den ene danner en alfa-helix-lignende struktur (gruppen danner en spiralkæde som et sneglehus), den anden gruppe danner en foldebladsstruktur (hver anden står på tæer, hver anden i hug). Tertiær struktur – tre grupper danner hver en ”kluddermor”, hvor et enkelt par imellem sig har et skilt med ”aktivt sted”. Kvarternær struktur – fire grupper står i hver deres tertiære struktur, men i nærheden af hinanden. De fire grupper danner en rundkreds, som holdes sammen i hjørnerne – skal forestille et ”hæmoglobinmolekyle”, som kan vises ved hjælp af en udprintet figur.

Proteinsyntesen

Ottende modul: Ved gennemgang af proteinsyntesen anbefales at anvende videointroen af Amoeba Sisters ”Protein Synthesis” 2018, varighed 08.46 min, teorigennemgang ud fra aktuelle undervisningsbog, animation af proteinsyntesen af Yourgenome ”From DNA to protein - 3D”, 2015, varighed 02.41 min., og øvelsen fra Biologiforbundet, Kaskelot nr. 191 ”Fra DNA til protein - lærerens tekst”, s. 16-24.

Niende modul: For at få indsigt i fødevarers indhold af proteiner kan forsøg med påvisning udføres. Teori til forståelse af forsøget kan læses i Kompendiet ”Lærervejledning NØRD-Akademiet. Emne 3 - proteiner”, s. 20-21, og forsøgsvejledning fra ”Mad er også kemi” af Carl-Erik Berg, Grafisk forlag, 1992, s. 20, ”Sådan påviser du protein” kan anvendes. Her anvendes natriumhydroxid (NaOH) og kobber(II)ioner (Cu²⁺) til påvisning af proteiner ved hjælp af farveændringer. Opsamling anbefales sidst i modulet.

Vigtige læringsbegreber for del 3: Aminosyrer, proteiner, proteinsyntese, primær struktur, sekundær struktur, tertiær struktur, kvarternær struktur, enzymer og aktivt center.

DEL 4. OPSAMLING

Tiende modul: Evt. repetition i en virtuel laboratorieøvelse: Labsters virtuelle Laboratorieøvelse ”Introduction to Food Macromolecules” anvendes til at kombinere den indsamlede viden i biologi og evt. kemi til repetition og kobling af teori med praksis. Eleverne skal udføre en detektivopgave vedrørende kortlægning af fødens bestanddele i en salat, som skal gøres sundere. Eleverne arbejder sig igennem øvelsen fra en ende til en anden. Øvelsen er selvforklarende undervejs og med guides og tutorials, så eleverne kan gå i gang uden lærerens hjælp. Det anbefales dog, at læreren har gennemgået øvelsen hjemmefra, så eleverne kan hjælpes videre hvis nødvendigt. Eleverne kan passende være 2-3 personer om en PC med øvelsen og så snakke om resultaterne og teorien undervejs. Hvis læreren eller eleverne undervejs i øvelsen tager ”screen dumps”, kan de benyttes til en evt. opsamling til sidst i plenum.

Ellevte modul: En god afslutning på forløbet er at vise en video om, hvordan de kemiske molekyler er vigtige for liv, fx videoen af Paul Andersen ”The molecules of life”, 2012, varighed 10.47 min.

Det sundhedsmæssige aspekt omkring proteiner og nyere forskning kan undersøges og fremlægges af elevgrupper ud fra videnskab.dk i en PowerPoint-præsentation med krav om oprids af problemstilling, teorien bag forskningsproblemet, som det er fremstillet i artiklen, og foreløbig konklusion.

Elevlæring kan undersøges ved hjælp af elevkonstruerede Kahoots i grupper. Forslag til 7 forskellige emner: primær, sekundær, tertiær og kvarternær struktur, proteinsyntese, forsøget og forskning. Der afsluttes med en evaluering af forløbet – se forslag.

3. Evaluering og refleksion

3-2-1-metoden fra marinos.dk kan fx anvendes. Underviseren uddeler et blankt stykke papir til hver elev, hvor der står følgende tre punkter:

• • Nævn 3 ting, du har lært i dette modul.
  • Nævn 2 ting, du synes er svært.
  • Nævn 1 ting, du gerne vil lære/vide mere om.

Underviseren kan bede eleverne skrive navn og hold øverst på arket eller lade det være anonymt. Eleverne indsamler og giver underviseren bunken. Er arkene anonyme, giver tilbagemeldingen indblik i elevernes vurdering af, hvad de har lært, og hvad der er svært, og hvad de vil lære mere om – samlet set. Er tilbagemeldingen ikke anonym, kan underviseren bl.a. benytte tilbagemeldingen til at justere sin undervisning eller som grundlag for undervisningsdifferentiering.

Læreren kan efter gennemførelsen af forløbet i sin egen evaluering sætte fokus på spørgsmål som:

• Hvis du som lærer skulle gentage aktiviteten på et andet niveau, hvilke læringsmetoder ville du så ændre på/bevare?
• Hvilke læringsaktiviteter fungerede særlig godt eller mindre godt?
• Fungerede den virtuelle laboratorieøvelse som en god repetition af elevernes læring?

Kreditering

Forløbet er udarbejdet i 2019 af: Pia Dolberg Myler, lektor i biologi og idræt på Køge Gymnasium, ansat siden 2002