Biologie: Kwashiorkor

Proteinmangel – Symptomen auf den Grund gehen

Kwashiorkor wird als Proteinmangelkrankheit bezeichnet. Eigentlich handelt es sich um Symptome, die auf das Fehlen von zwei essentiellen Aminosäuren zurückgehen. Weitere Faktoren spielen ebenfalls eine Rolle: Von der Krankheit betroffene Kinder haben stark eingeschränkte Schutzmechanismen gegen giftige Stickstoff- und Sauerstoffverbindungen, weil ihnen z. B. antioxidativ wirksame Vitamine fehlen.

Der siebenjährige Kofi ist an Kwashiorkor erkrankt und zeigt die typischen Symptome Foto: Ton Koene/picture-alliance

In dieser Einheit wird didaktisch reduziert, indem nur die wichtige Bedeutung der Aufnahme der Proteinbausteine durch die Ernährung veranschaulicht wird. Gleichzeitig können gesellschaftlich relevante Themen wie die Hungersnot in Entwicklungsländern und dortige Lebensbedingungen, z. B. in Afrika, thematisiert werden. Die Arbeitsblätter dazu gibt es ganz unten zum Download.

Krankheitsmerkmale von Kwashiorkor

Ich steige in die Einheit ein, indem ich zwei Fotos auf einer Folie zeige, die zum einen afrikanische Kinder mit Symptomen von Kwashiorkor zeigen und zum anderen normal ernährte Kinder aus Deutschland. Dieser Impuls soll die Schülerinnen und Schüler auffordern, die Fotos vergleichend zu beschreiben. Die abgemagerten Beine, Arme und der Körper, aber auch der partiell aufgedunsene Bauch durch Wassereinlagerungen ist auf den Fotos gut zu erkennen. Die Schülerinnen und Schüler formulieren die Frage, die ich an der Tafel festhalte:

„Was sind die Ursachen der Krankheitsmerkmale von Kwashiorkor?“

Bevor die Klasse zu der Ursache der Krankheit Vermutungen aufstellen kann, brauchen sie grundlegende Informationen über die Nährstoffgruppen. Dazu verteile ich ein Arbeitsblatt „Die Nährstoffgruppen“ 2 M , das sie in Einzelarbeit oder Gruppenarbeit erarbeiten. Sie erfahren so etwas über die Funktion der Proteine im menschlichen Körper, die Aminosäuren-Bausteine und die Unterscheidung zwischen essentiellen und nicht essentiellen Aminosäuren. Durch eine Aufgabe lasse ich die Schülerinnen und Schüler diese Informationen, sowie Grundlegendes zu den Nährstoffgruppen Fette und Kohlenhydrate, erarbeiten:

Stelle in einer Tabelle mit vier Spalten die Nährstoffgruppen, ihre Bausteine, ihr Vorkommen und ihre Funktion dar.

Die Besprechung führe ich im Plenum durch, wobei die Schülerinnen und Schüler abwechselnd ihre Ergebnisse in einer Blanko-Tabelle an der Tafel oder auf der Folie eintragen.

Erste Hinweise auf fehlende Proteine in der Ernährung

Um die Ausgangsfrage beantworten zu können, sind Informationen zur Krankheit nötig. Dazu verteile ich ein entsprechendes Arbeitsblatt 3 M . In diesem wird erklärt, dass die Krankheit in Entwicklungsländern auftritt.

Die Erkrankung wird an einem Fallbeispiel, dem fünfjährigen Kofi, der an Kwashiorkor leidet, aufgezeigt. Damit wird die Krankheit für die Schülerinnen und Schüler konkreter und vorstellbarer und sie werden auch emotional mehr angesprochen.

Die drei Aufgaben lasse ich in Partnerarbeit lösen und setze nach jeder Aufgabe eine Besprechung im Plenum an. Nur bei leistungsstarken Lerngruppen würde ich alle drei Aufgaben am Stück bearbeiten lassen und erst danach besprechen.

Stelle Vermutungen auf, wie es zu der Krankheit Kwashiorkor kommt!

Um erste Vermutungen zu der Ursache der Krankheit aufstellen zu können, entnehmen die Gruppen Informationen zu den einzelnen Symptomen von Kofis Erkrankung:

  • typischer „Hungerbauch“: Wassereinlagerungen an Bauch, Beinen, Gesicht, Füßen
  • Wachstumsstörungen
  • Gewichtsverlust, extrem dünne Beine, Arme, Rücken, Oberkörper
  • Rückbildung der Muskeln, körperliche Schwäche
  • Infektanfälligkeit
  • teilnahmsloses Verhalten
  • Hautveränderungen
  • Veränderung der Haarfarbe

Des Weiteren erhalten die Schülerinnen und Schüler Hinweise darauf, dass die anderen Nährstoffgruppen Kohlenhydrate und Fette bei dieser Krankheit keine Rolle spielen. Dass Proteine der mangelnde Faktor in der Ernährung sind, können sie durch einen Vergleich erschließen, indem sie sich die Mengen der zugeführten Nährstoffgruppen bei einem Kind mit Kwashiorkor und den für ein gleich altes Kind benötigten Mengen anschauen. Bei der schwierigeren Aufgabenvariante erfordert dieser Schritt noch eine zusätzliche Diagrammauswertung.

Dann sollen sie die Informationen zu den Proteinen in einen Zusammenhang mit den Symptomen der Erkrankung bringen: Folgende Vermutungen werden aufgestellt:

  1. Kofi nimmt zu wenig Energie mit der Nahrung zu sich.
  2. Kofi nimmt zu wenig Fette zu sich.
  3. Kofi nimmt zu wenig Kohlenhydrate zu sich.
  4. Kofi nimmt zu wenig Eiweiße zu sich.
  5. Kofi trinkt zu viel oder zu wenig Wasser.
  6. Kofi kommt mit der Umstellung auf feste Nahrung nicht klar.
  7. Kofi leidet psychisch darunter, nicht mehr gestillt zu werden und nicht mehr Einzelkind zu sein.

In der Diskussion zeigt sich, dass die Hypothesen 1, 2, 3, 6 und 7 ausgeschlossen werden können. Die dritte Aufgabe lautet:

Begründe, warum die Krankheit dann ausbricht, wenn die Mutter ein weiteres Geschwisterkind geboren hat.

Hierzu enthält der Text die Information, dass der Name „Kwashiorkor“ in Ghana: „die Krankheit, die ein Kind bekommt, wenn ein Neues geboren wird“, bedeutet.

Da den Schülerinnen und Schülern jetzt bewusst ist, dass in der Ernährung von Kofi zu wenig Eiweiß enthalten ist, können sie sich erschließen, dass die Eiweißzufuhr über die Muttermilch ausreichend war. Die Aufgaben 2 und Aufgabe 3 können alternativ auch eine Hausaufgabe sein.


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Fehlende essentielle Aminosäuren erklären das Krankheitsbild

In der nächsten Doppelstunde wird bei Bedarf im Plenum die Hausaufgabe verglichen und besprochen.

Durch das Arbeitsblatt „Maßnahmen zur Heilung von Kwashiorkor“ 4 M müssen die Schülerinnen und Schüler die genauere Ursache der Erkrankung erschließen. Verschiedene, zur Heilung von Kwashiorkor unterschiedlich gut geeignete Eiweiße müssen auch im Hinblick auf ihre Aminosäureabfolge mit der des Menschen verglichen werden. Ich lasse die Aufgaben in Einzelarbeit erarbeiten, damit sich jeder in Ruhe und in seinem Tempo mit dem etwas anspruchsvolleren Vergleich der Aminosäuresequenzen beschäftigen kann.

Die Besprechung der Aufgaben erfolgt im Plenum. Hierzu lege ich das Arbeitsblatt als Folie auf. Tabelle 1 zeigt, dass einige Proteinquellen (Kuhmilch-Eiweiß) besser geeignet sind als andere (Kartoffel- Eiweiß), um die Krankheit zu heilen. Die Aminosäuren B, D und F kommen zwar beim Menschen vor, spielen aber keine bedeutende Rolle für die Heilung von Kwashiorkor, da sie in Mais auch vorkommen, mit Mais aber die Krankheit gar nicht geheilt werden kann.

So wird ersichtlich, dass nur zwei Aminosäuren eine bedeutende Rolle für die Heilung der Erkrankung spielen: Die Aminosäuren A und C, da sie in dem Kartoffel- und Kuhmilch-Eiweiß vorkommen, die beide zur Heilung beitragen. Dieser Schritt ist nicht ganz einfach für die Schülerinnen und Schüler nachzuvollziehen, aber mit etwas Zeit in der Erarbeitungsphase und einer guten Besprechung für alle verständlich.

Maßnahmen gegen die Erkrankung

Durch den Ausblick, wie zum Beispiel die UNO gegen die Krankheit Kwashiorkor vorgeht , lasse ich das Gelernte festigen und vertiefen. Zudem ist es für die Schülerinnen und Schülern gut zu hören, dass es Maßnahmen gibt, die man ergreifen kann, um die Krankheit zu heilen bzw. zu verhindern. Erneut wird klar, dass es auf zwei essentielle Aminosäuren ankommt, um Kwashiokor zu verhindern. Durch die Aufgabe, das neu gezüchtete Maismolekül zu zeichnen, kann ich erkennen, ob verstanden wurde, dass die Aminosäuren A und C (Tryptophan und Lysin) notwendig für die Vermeidung der Erkrankung sind. Jeder Lerner fertigt in Einzelarbeit eine Zeichnung an.

Fazit

Zum Schluss greife ich noch einmal die Ausgangsfrage nach den Ursachen der Erkrankung auf. Eventuell gab es Vermutungen, die jetzt ausgeschlossen werden können. Mit einem kurzen Fazit an der Tafel kann die Ausgangsfrage beantwortet werden: Die Erkrankung Kwashiorkor entsteht, wenn bestimmte, essentielle Aminosäuren, nicht oder zu wenig in der Ernährung enthalten sind. Wenn ich noch mehr Zeit habe, kann ich an dieser Stelle eine Internetrecherche anschließen, in der Maßnahmen gegen die Erkrankung ausfindig gemacht werden. Dabei wird klar, dass die Krankheit immer noch auftritt, aber auch, wie Hilfe, zum Teil über Organisationen eingesetzt wird, um erkrankte Kinder durch spezielle, eiweißreiche Kost zu heilen.

Arbeitsblätter: Ursachen von Kwashiorkor auf den Grund gehen