Hemmhöfe im virtuellen Labor: Antiseptika und Antibiotika

Aktualisiert am 2026-10-07

Dieses Material misst Hemmhöfe im virtuellen Labor und folgt dem Pflichtversuch (required practical) von AQA GCSE Biology zu Antiseptika und Antibiotika. Die Lernenden bereiten mit steriler Arbeitstechnik eine Agarplatte vor, legen Plättchen auf, die mit Chlorhexidin in vier Konzentrationen getränkt sind, und bebrüten drei Platten. Sie messen jeden Hemmhof mit einem Lineal auf dem Bildschirm, berechnen seine Fläche mit πr² und vergleichen die Mittelwerte. Wer absichtlich einen Schritt auslässt, sieht Fremdkolonien wachsen. Jede Zahl unten wurde in der Simulation abgelesen.

Hemmhöfe – Antiseptika und Antibiotika gegen Bakterien

Lehrplanbezug

AQA GCSE Biology: Spezifikation 4.1.1.6 (Kultivieren von Mikroorganismen, nur Biology) und der zugehörige Pflichtversuch zur Wirkung von Antiseptika oder Antibiotika auf das Bakterienwachstum, gemessen als Hemmhöfe. Dazu gehört die mathematische Fertigkeit, eine Hemmhoffläche mit πr² zu berechnen.
AP Biology: Dieselbe sterile Arbeitstechnik geht der Untersuchung zur bakteriellen Transformation voraus. Siehe das virtuelle Labor zur Biotechnologie.
Simulic ist weder mit dem College Board noch mit AQA verbunden und wird von ihnen nicht unterstützt.

In Deutschland passt der Versuch zu Bakterien, Antibiotika und steriler Arbeitstechnik im Biologieunterricht der Sekundarstufe I und der Oberstufe.

Vor dem Experiment (5 min)

Fragen Sie: „Vier Plättchen enthalten Chlorhexidin mit 0,2 %, 0,1 %, 0,05 % und 0,02 %. Wie verändert sich der Hemmhof, wenn die Konzentration sinkt?“ Die Lernenden wählen eine Antwort und nennen einen Grund. Auf einem Klassenlink ist das Frage 1; die Simulation wird freigegeben, sobald sie geantwortet haben.

Durchführung in der Simulation

Wählen Sie in den Startwerten unter der Simulation Bacillus subtilis, Chlorhexidin in 4 Konzentrationen, 25 °C und 48 h. Lassen Sie die Zufallsstreuung bei 5 %. Plättchen E ist mit sterilem Wasser getränkt: Es ist die Kontrolle.
Platte 1: Klicken Sie für jeden der acht Schritte auf die blaue Schaltfläche der Arbeitstechnik, von „Abflammen, abkühlen“ bis „Umdrehen, 25 °C“. Lesen Sie die Begründung, die unter jedem Schritt erscheint.
Stellen Sie nach der Bebrütung Zoom auf Plättchen A. Ziehen Sie das Lineal so, dass seine Kante durch die Mitte des Plättchens läuft, setzen Sie die 0 auf einen Rand des Hemmhofs und lesen Sie den anderen Rand ab. Notieren Sie den Durchmesser einschließlich des 6-mm-Plättchens. Gibt es keinen Hemmhof, notieren Sie 6.
Messen Sie die Plättchen B bis E genauso, tragen Sie die Durchmesser in die Ergebnistabelle ein und klicken Sie auf Messwerte prüfen. Werte innerhalb von 1 mm gelten als richtig.
Klicken Sie auf Neue Platte (Wiederholung) und dann auf Schnell, alle Schritte richtig. Messen Sie Platte 2 und verfahren Sie dann mit Platte 3 genauso.
Lesen Sie in der Tabelle den mittleren Durchmesser d̄ und die Fläche A für jedes Plättchen ab. Mit Berechnen für sehen Sie die Rechenschritte mit πr².
Kontaminationstest: Klicken Sie auf Neu beginnen. Klicken Sie auf „Abflammen, abkühlen“, dann bei „Nahe an der Brennerflamme arbeiten“ auf Auslassen und danach auf den Schnelldurchlauf. Zählen Sie die Kolonien, die anders aussehen als der Bakterienrasen.

Plättchen	Chlorhexidin (%)	Platte 1 d (mm)	Platte 2 d (mm)	Platte 3 d (mm)	Mittel d̄ (mm)	Fläche πr² (mm²)
A	0,2
B	0,1
C	0,05
D	0,02
E	0 (steriles Wasser)

Platte 1 nach 48 h, vergrößert auf Plättchen A, mit dem Lineal quer über dem Hemmhof

Erwartete Ergebnisse

Ohne Zufallsstreuung messen die Hemmhöfe 20,3 mm (A), 18,6 mm (B), 16,7 mm (C) und 13,8 mm (D). Plättchen E ergibt immer 6 mm: keinen Hemmhof. Mit 5 % Streuung unterscheidet sich jede Platte ein wenig. Auf unseren Testplatten maß Plättchen A 20,7, 20,8, 21,3 und 21,5 mm. Ein Mittelwert aus drei Platten liegt fast immer zwischen 18,5 und 22 mm.

Die mittleren Flächen betragen etwa 320, 270, 220 und 150 mm². Mit jeder Verdopplung der Konzentration wächst die Fläche um ungefähr denselben Betrag, etwa 50 mm². Sie verdoppelt sich nicht: Von 0,1 % auf 0,2 % vergrößert sich die Fläche nur um etwa das 1,2-Fache. Der Wirkstoff diffundiert nach außen, daher fällt seine Konzentration mit dem Abstand vom Plättchen steil ab.

Wurde „Nahe an der Brennerflamme arbeiten“ ausgelassen, wuchsen auf der Platte 2 oder 3 Fremdkolonien (flauschiger Schimmel, gelb oder rosa), und der Hinweis unter der Platte meldete eine Kontamination. Die Hemmhöfe selbst änderten sich nicht.

Fragen für die Lernenden

Vorhersage: Wie verändert sich der Hemmhof, wenn die Chlorhexidin-Konzentration von 0,2 % auf 0,02 % sinkt?
Welche Größe ist in dieser Untersuchung eine Kontrollvariable?
Plättchen A (0,2 %), drei Platten: Wie groß ist der mittlere Durchmesser seines Hemmhofs?
Von 0,1 % auf 0,2 % verdoppelt sich die Konzentration. Was passiert mit der mittleren Hemmhoffläche?
Lassen Sie auf einer neuen Platte „Nahe an der Brennerflamme arbeiten“ aus. Beschreiben Sie, was wächst, und erklären Sie, warum dieser Schritt wichtig ist.

Antworten für Lehrkräfte:

Die Hemmhöfe werden kleiner.
Bebrütungstemperatur und -dauer (außerdem die Bakterien, die Plättchengröße und das Volumen der Kultur).
Etwa 20 mm; jeder Mittelwert von 17,5 bis 23 mm wird akzeptiert.
Sie nimmt zu, aber nur um etwa das 1,2-Fache, nicht das Doppelte.
Zwischen dem Bakterienrasen wachsen Fremdkolonien (Schimmel, gelb oder rosa). Die aufsteigende heiße Luft der Flamme trägt Sporen und Staub von der offenen Platte weg. Ohne sie landen Mikroben aus der Luft auf dem Agar, konkurrieren mit dem Rasen, können Krankheitserreger sein und machen die Ergebnisse unzuverlässig.

Häufige Fehlvorstellungen

„Ein größerer Hemmhof bedeutet größere Bakterien.“ Der Hemmhof zeigt, wo der Wirkstoff das Wachstum gestoppt hat. Ein größerer Hemmhof bedeutet einen wirksameren Stoff bei dieser Konzentration.
„Doppelte Konzentration, doppelter Hemmhof.“ Die Fläche wächst mit jeder Verdopplung um ungefähr denselben Schritt.
„Ethanol ist schwach, weil sein Hemmhof klein ist.“ Ethanol verdunstet vom Plättchen, und Teebaumöl diffundiert schlecht im Agar. Beide töten Bakterien bei direktem Kontakt gut ab.
„37 °C sind besser, weil Bakterien schneller wachsen.“ Schulen gehen nie über 25 °C, weil Krankheitserreger des Menschen bei Körpertemperatur am besten wachsen. In der Simulation sind die Hemmhöfe bei 37 °C außerdem etwas kleiner.

Erweiterung

Gramnegative Bakterien. Wählen Sie E. coli K-12 und die Vorgabe Antibiotika und Antiseptika. Penicillin ergibt bei B. subtilis etwa 30 mm, bei E. coli aber gar keinen Hemmhof. Fragen Sie die Lernenden, warum.
Antiseptika vergleichen. Nutzen Sie die Vorgabe Vier Antiseptika und ordnen Sie sie nach der mittleren Fläche.

Häufige Fragen

Ersetzt das den Pflichtversuch?

Nein. Pflichtversuche von AQA müssen weiterhin von Hand durchgeführt werden. Nutzen Sie die Simulation, um sterile Arbeitstechnik zu planen und zu üben oder um Ergebnisse zu besprechen. Siehe virtuelle Labore und echte Labore im Vergleich.

Warum unterscheiden sich meine Hemmhöfe von denen meines Partners?

Jede Platte hat eine kleine Zufallsstreuung, wie echte Platten auch. Deshalb nutzt die Methode drei Platten und einen Mittelwert. Damit alle identische Platten bekommen, stellen Sie die Zufallsstreuung in den Startwerten Ihres Klassenlinks auf 0 %.

Kann ich die Startwerte für meine Klasse festlegen?

Ja. Erstellen Sie auf der Seite Teilen einen Link und legen Sie in den Startwerten Bakterien, Plättchen-Vorgabe, Temperatur, Bebrütungsdauer und Streuung fest.