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Der Leistungskurs Biologie der Klasse d18Q1c des Beruflichen Gymnasiums untersucht die Wirkstoffe der Tabakpflanze im Schulgarten

In diesem Jahr blühte eine ganz besondere Pflanze im Schulgarten des Gisbert-von-Romberg-Berufskollegs. Tabak gehört zu den ältesten, begehrtesten, vielseitigsten, aber auch zu den umstrittensten Kulturpflanzen. Die Tabakpflanze wurde, als sie im 15. Jahrhundert den Weg von Mittel- und Südamerika nach Europa fand, zumeist als Ziergewächs für die Gartengestaltung verwendet.

 Tabak  Tabakblute

Die Tabakpflanze gehört zur großen Familie der Nachtschattengewächse und ist eng verwandt mit Kartoffel und Tomate, aber auch mit der hochgiftigen Tollkirsche und der Engelstrompete. Die botanische Bezeichnung Nicotiana und die Bezeichnung für den giftigen Inhaltsstoff, das Nikotin, gehen zurück auf den Franzosen Jean Nicot. Dieser untersuchte Mitte des 16. Jahrhunderts die Heil-und Giftwirkung der Blätter und Blüten.

 

Die Schülerinnen und Schüler des Biologie-Leistungskurses konnten im Rahmen des Halbjahresthemas Neurobiologie neben dem Erlernen von kulturspezifischen Aussaat- und Anbaumethoden, vor allem viel über die neurobiologische Wirkungsweise von Nikotin erfahren. Nikotin überwindet dabei die Blut-Hirnschranke des Gehirns, die normalerweise vor Vergiftungen schützen soll. Innerhalb von weniger als 10 Sekunden nach der Inhalation dockt das Nikotin an die sogenannten Acetylcholin-Rezeptoren der Nervenzellen an und beginnt, seine Wirkung zu entfalten. Es verursacht eine gesteigerte Ausschüttung glücksfördernder Hormone, allen voran Dopamin und weiteren Neurotransmittern wie Serotonin, Noradrenalin und Endorphine. Die Folgen sind ein Gefühl der Beruhigung und ein allgemeines Wohlbefinden.

Darüber hinaus stimuliert Nikotin unmittelbar den Nucleus accumbens. Dieses Gehirnareal wird auch „Belohnungszentrum“ genannt, weil es auf überlebenswichtige Vorgänge wie Sex oder Nahrungsaufnahme mit positiven Signalen reagiert und so ihre Wiederholung sichert. Durch eine beim Rauchen ausgelöste Catecholaminfreisetzung beginnt das Gehirn also, Nikotin als ebenfalls zum Überleben notwendig einzustufen – also eine starke Form der neuronalen Suchtverankerung.

Weitere durch das Nikotin ausgelöste chemische Prozesse im Gehirn erhöhen die Magensaftproduktion und verstärken die Darmtätigkeit. Die Verdauung wird angeregt und der Stoffwechsel wird beschleunigt. Das zusätzlich freigesetzte Adrenalin steigert die Herzfrequenz. Fette und Blutzucker werden in Folge schneller im Körper abgebaut. Nikotin wirkt auch auf das sogenannte Brechzentrum - es vermindert das Entstehen von Appetit und ruft Übelkeit hervor.

Nikotin gehört zu den giftigsten Pflanzenwirkstoffen überhaupt und kann bei Mengen von ca. 500mg tödlich wirken. Dies entspricht dem Nikotingehalt von ca. 2 Schachteln Zigaretten. Raucher inhalieren davon jedoch nur einen geringen Teil – das meiste Nikotin verbrennt einfach. Allerdings sind Kleinkinder gefährdet, die Zigaretten oder Kautabak verschlucken. Hier ist besondere Vorsicht geboten.

Des Weitern konnten die Schülerinnen und Schüler den Themenbereich Neurobiologie mit dem Themenbereich Ökologie verknüpfen, indem sie der Frage nachgegangen sind, welchen Nutzen/Vorteil die Tabakpflanze durch die Produktion von Nikotin hat. Dabei sind sie auf einen besonderen Trick der Tabakpflanze gestoßen: Zum einen werden durch das Nikotin Nektarräuber und Blütenfressende Insekten ferngehalten und zum anderen werden durch den starken Duft der Tabakblüten nur bestimmte Insekten angelockt, die der Befruchtung dienen. Diese Insekten verweilen aufgrund der Nikotinwirkung nur sehr kurz auf der Blüte, nehmen wenig Nektar auf und fliegen unbefriedigt lieber zur nächsten Blüte um mehr Erfolg zu haben. Dadurch werden von den jeweiligen Insekten viel mehr Blüten angeflogen und bestäubt als ohne Nikotin – die Pflanze hat somit einen höheren Fortpflanzungserfolg im Vergleich zu Konkurrenzpflanzen.

Durch diese praxisorientierte und themenübergreifende Herangehensweise lernen die Schülerinnen und Schüler biologische Zusammenhänge besser zu erkennen und zu verstehen. Nebenbei werden sie auch noch auf die komplexe Aufgabenstellung der Abiturprüfung gezielt vorbereitet.

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