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Wie beeinflussen pH-Wert, Temperatur und Substratkonzentration die Enzymaktivität?

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Verlina

18.2.2021

Biologie

Enzymaktivität und Substratkonzentrationen

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18. Feb. 2021

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Wie beeinflussen pH-Wert, Temperatur und Substratkonzentration die Enzymaktivität?

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Verlina

@xyverlinayx

Enzyme spielen eine zentrale Rolle in biochemischen Prozessen und ihre... Mehr anzeigen

enzymaktivitāt
(1) Jedes Enzym hat ein bestimmtes pH-Optimum, in dem seine Enzymaktivitat (Reak-
tionsgeschwindigkeit optimal ist Durch leic

Abhängigkeit der Enzymaktivität von Umgebungsfaktoren

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert ist ein entscheidender Faktor für die Effizienz enzymatischer Reaktionen. Jedes Enzym besitzt ein spezifisches pH-Optimum, bei dem seine Aktivität maximal ist. Abweichungen von diesem optimalen pH-Wert können die dreidimensionale Struktur des Enzyms verändern, was die Substratbindung und Umsetzung beeinträchtigt.

Definition: Das pH-Optimum ist der pH-Wert, bei dem ein Enzym seine höchste Aktivität zeigt.

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur folgt einem ähnlichen Prinzip. Es gibt für jedes Enzym eine optimale Temperatur, bei der die Reaktionsgeschwindigkeit am höchsten ist. Bei niedrigeren Temperaturen verlangsamt sich die Reaktion gemäß der RGT-Regel, während höhere Temperaturen zur Denaturierung des Enzyms führen können.

Vocabulary: Denaturierung bezeichnet die Zerstörung der dreidimensionalen Struktur eines Proteins, was zum Verlust seiner Funktion führt.

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration zeigt einen charakteristischen Verlauf. Bei niedrigen Substratkonzentrationen ist die Wahrscheinlichkeit einer Enzym-Substrat-Bindung gering, was zu einer niedrigen Aktivität führt. Mit steigender Substratkonzentration nimmt die Aktivität zu, bis alle Enzyme ausgelastet sind und ein Sättigungszustand erreicht wird.

Highlight: Eine Verdopplung der Enzymkonzentration führt zu einer steileren Aktivitätskurve, die ihren Maximalwert bei einer niedrigeren Substratkonzentration erreicht.

Das Enzymaktivität pH-Wert Diagramm und die Temperaturabhängigkeitskurve sind wichtige Werkzeuge zur Visualisierung dieser Zusammenhänge. Sie helfen bei der Bestimmung optimaler Bedingungen für enzymatische Reaktionen in der Forschung und industriellen Anwendungen.

Example: Eine Temperaturerhöhung um etwa 10°C kann die Enzymaktivität verdoppeln, was sich in einer steileren Kurve und einem höheren Maximalwert widerspiegelt.

Die Kenntnis dieser Abhängigkeiten ist entscheidend für das Verständnis enzymatischer Prozesse und deren Optimierung in verschiedenen Anwendungsbereichen, von der medizinischen Forschung bis hin zur Biotechnologie.



Wir dachten, du würdest nie fragen...

Was ist das pH-Optimum eines Enzyms?

Jedes Enzym hat einen bestimmten pH-Wert, bei dem es optimal arbeitet. Bei diesem pH-Optimum ist die Enzymaktivität am höchsten und die Reaktionsgeschwindigkeit maximal. Wenn der pH-Wert von diesem Optimum abweicht, verändert sich die dreidimensionale Struktur des Enzyms, wodurch die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert deutlich wird - die Substrate passen schlechter ins aktive Zentrum und werden langsamer umgesetzt.

Wie beeinflusst die Temperatur die Enzymaktivität?

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von Temperatur zeigt sich in einem charakteristischen Verlauf: Bei niedrigen Temperaturen laufen enzymatische Reaktionen langsamer ab (entsprechend der RGT-Regel). Mit steigender Temperatur erhöht sich die Aktivität bis zum Temperaturoptimum Enzyme, bei dem die maximale Reaktionsgeschwindigkeit erreicht wird. Bei weiterer Temperaturerhöhung kommt es zur Denaturierung des Enzyms, wodurch seine Struktur zerstört und seine Aktivität verloren geht.

Was passiert bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen mit der Enzymaktivität?

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration zeigt einen charakteristischen Verlauf. Bei niedriger Substratkonzentration ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass Substrate an Enzyme binden, wodurch die Aktivität niedrig bleibt. Mit steigender Substratkonzentration nimmt die Enzymaktivität zu, bis ein Sättigungspunkt erreicht wird, an dem alle Enzyme ausgelastet sind und zusätzliches Substrat die Reaktionsgeschwindigkeit nicht weiter steigern kann.

Was ist der Unterschied zwischen einer Erhöhung der Enzymkonzentration und einer Temperaturerhöhung?

Bei einer Erhöhung der Enzymkonzentration (z.B. Verdopplung) kann mehr Substrat gleichzeitig umgesetzt werden, wodurch die spezifische Enzymaktivität jedes einzelnen Enzyms gleich bleibt, aber der Sättigungspunkt früher erreicht wird. Bei einer Temperaturerhöhung um etwa 10°C verdoppelt sich hingegen die Enzymaktivität Temperatur, was bedeutet, dass die gleiche Menge Enzyme etwa doppelt so schnell arbeitet. Der maximale Aktivitätswert wird dadurch höher, während die Substratmenge bis zur Sättigung unverändert bleibt.

Weitere Quellen

  1. Biologie Oberstufe: Enzyme und Stoffwechsel von Gabriele Bickel, Cornelsen 2021, Lehrbuch, Umfassende Darstellung der Enzymaktivität mit verständlichen Diagrammen zum pH-Optimum und Temperatureinfluss - Link

  2. Experimente für den Biologieunterricht: Enzymkinetik von Peter Maisenbacher, Klett 2020, Praktikumsleitfaden, Enthält detaillierte Anleitungen zu Versuchen über die Abhängigkeit der Enzymaktivität von pH-Wert und Temperatur - Link

  3. Biologie heute SII von Joachim Bergau et al., Schroedel 2019, Lehrbuch, Ausführliche Erklärungen zur Michaelis-Menten-Kinetik und Enzymaktivität mit Berechnungsformeln - Link

  4. Linder Biologie Oberstufe von Wolfgang Kilwert et al., Schroedel 2022, Lehrbuch, Sehr gute Visualisierungen der Enzymaktivität in Abhängigkeit von Substratkonzentration, pH-Wert und Temperatur - Link

Vertiefe dein Wissen

  1. Praktisches Experiment: Untersuche die Aktivität der Katalase (aus Kartoffeln oder Leber) bei verschiedenen pH-Werten und Temperaturen. Miss die Sauerstoffbildung als Maß für die Enzymaktivität und erstelle ein Diagramm der Abhängigkeiten.

  2. Digitale Simulation: Nutze das interaktive Programm "Enzymkinetik" der Universität Münster, um Michaelis-Menten-Konstanten und Einflussfaktoren auf die Enzymaktivität am Computer zu simulieren und Vorhersagen zu treffen.

Nichts passendes dabei? Erkunde andere Fachbereiche.

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

Android user

Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Die App ist einfach super! Ich muss nur in die Suchleiste mein Thema eintragen und ich checke es sehr schnell. Ich muss nicht mehr 10 YouTube Videos gucken, um etwas zu verstehen und somit spare ich mir meine Zeit. Einfach zu empfehlen!!

Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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Wir dachten, du würdest nie fragen...

Was ist der Knowunity KI-Begleiter?

Unser KI-Begleiter ist speziell auf die Bedürfnisse von Schülern zugeschnitten. Basierend auf den Millionen von Inhalten, die wir auf der Plattform haben, können wir den Schülern wirklich sinnvolle und relevante Antworten geben. Aber es geht nicht nur um Antworten, sondern der Begleiter führt die Schüler auch durch ihre täglichen Lernherausforderungen, mit personalisierten Lernplänen, Quizfragen oder Inhalten im Chat und einer 100% Personalisierung basierend auf den Fähigkeiten und Entwicklungen der Schüler.

Wo kann ich mir die Knowunity-App herunterladen?

Du kannst dir die App im Google Play Store und im Apple App Store herunterladen.

Ist Knowunity wirklich kostenlos?

Ja, du hast kostenlosen Zugriff auf Inhalte in der App und auf unseren KI-Begleiter. Zum Freischalten bestimmter Features in der App kannst du Knowunity Pro erwerben.

 

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Enzyme spielen eine zentrale Rolle in biochemischen Prozessen und ihre Aktivität wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Diese Zusammenfassung erläutert die Abhängigkeit der Enzymaktivität von Umgebungsfaktoren wie pH-Wert, Temperatur und Substratkonzentration.

  • Jedes Enzym hat ein optimales pH-Milieu und eine optimale Temperatur... Mehr anzeigen

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(1) Jedes Enzym hat ein bestimmtes pH-Optimum, in dem seine Enzymaktivitat (Reak-
tionsgeschwindigkeit optimal ist Durch leic

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Abhängigkeit der Enzymaktivität von Umgebungsfaktoren

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert ist ein entscheidender Faktor für die Effizienz enzymatischer Reaktionen. Jedes Enzym besitzt ein spezifisches pH-Optimum, bei dem seine Aktivität maximal ist. Abweichungen von diesem optimalen pH-Wert können die dreidimensionale Struktur des Enzyms verändern, was die Substratbindung und Umsetzung beeinträchtigt.

Definition: Das pH-Optimum ist der pH-Wert, bei dem ein Enzym seine höchste Aktivität zeigt.

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur folgt einem ähnlichen Prinzip. Es gibt für jedes Enzym eine optimale Temperatur, bei der die Reaktionsgeschwindigkeit am höchsten ist. Bei niedrigeren Temperaturen verlangsamt sich die Reaktion gemäß der RGT-Regel, während höhere Temperaturen zur Denaturierung des Enzyms führen können.

Vocabulary: Denaturierung bezeichnet die Zerstörung der dreidimensionalen Struktur eines Proteins, was zum Verlust seiner Funktion führt.

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration zeigt einen charakteristischen Verlauf. Bei niedrigen Substratkonzentrationen ist die Wahrscheinlichkeit einer Enzym-Substrat-Bindung gering, was zu einer niedrigen Aktivität führt. Mit steigender Substratkonzentration nimmt die Aktivität zu, bis alle Enzyme ausgelastet sind und ein Sättigungszustand erreicht wird.

Highlight: Eine Verdopplung der Enzymkonzentration führt zu einer steileren Aktivitätskurve, die ihren Maximalwert bei einer niedrigeren Substratkonzentration erreicht.

Das Enzymaktivität pH-Wert Diagramm und die Temperaturabhängigkeitskurve sind wichtige Werkzeuge zur Visualisierung dieser Zusammenhänge. Sie helfen bei der Bestimmung optimaler Bedingungen für enzymatische Reaktionen in der Forschung und industriellen Anwendungen.

Example: Eine Temperaturerhöhung um etwa 10°C kann die Enzymaktivität verdoppeln, was sich in einer steileren Kurve und einem höheren Maximalwert widerspiegelt.

Die Kenntnis dieser Abhängigkeiten ist entscheidend für das Verständnis enzymatischer Prozesse und deren Optimierung in verschiedenen Anwendungsbereichen, von der medizinischen Forschung bis hin zur Biotechnologie.

Wir dachten, du würdest nie fragen...

Was ist das pH-Optimum eines Enzyms?

Jedes Enzym hat einen bestimmten pH-Wert, bei dem es optimal arbeitet. Bei diesem pH-Optimum ist die Enzymaktivität am höchsten und die Reaktionsgeschwindigkeit maximal. Wenn der pH-Wert von diesem Optimum abweicht, verändert sich die dreidimensionale Struktur des Enzyms, wodurch die Abhängigkeit der Enzymaktivität vom pH-Wert deutlich wird - die Substrate passen schlechter ins aktive Zentrum und werden langsamer umgesetzt.

Wie beeinflusst die Temperatur die Enzymaktivität?

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von Temperatur zeigt sich in einem charakteristischen Verlauf: Bei niedrigen Temperaturen laufen enzymatische Reaktionen langsamer ab (entsprechend der RGT-Regel). Mit steigender Temperatur erhöht sich die Aktivität bis zum Temperaturoptimum Enzyme, bei dem die maximale Reaktionsgeschwindigkeit erreicht wird. Bei weiterer Temperaturerhöhung kommt es zur Denaturierung des Enzyms, wodurch seine Struktur zerstört und seine Aktivität verloren geht.

Was passiert bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen mit der Enzymaktivität?

Die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration zeigt einen charakteristischen Verlauf. Bei niedriger Substratkonzentration ist die Wahrscheinlichkeit gering, dass Substrate an Enzyme binden, wodurch die Aktivität niedrig bleibt. Mit steigender Substratkonzentration nimmt die Enzymaktivität zu, bis ein Sättigungspunkt erreicht wird, an dem alle Enzyme ausgelastet sind und zusätzliches Substrat die Reaktionsgeschwindigkeit nicht weiter steigern kann.

Was ist der Unterschied zwischen einer Erhöhung der Enzymkonzentration und einer Temperaturerhöhung?

Bei einer Erhöhung der Enzymkonzentration (z.B. Verdopplung) kann mehr Substrat gleichzeitig umgesetzt werden, wodurch die spezifische Enzymaktivität jedes einzelnen Enzyms gleich bleibt, aber der Sättigungspunkt früher erreicht wird. Bei einer Temperaturerhöhung um etwa 10°C verdoppelt sich hingegen die Enzymaktivität Temperatur, was bedeutet, dass die gleiche Menge Enzyme etwa doppelt so schnell arbeitet. Der maximale Aktivitätswert wird dadurch höher, während die Substratmenge bis zur Sättigung unverändert bleibt.

Weitere Quellen

  1. Biologie Oberstufe: Enzyme und Stoffwechsel von Gabriele Bickel, Cornelsen 2021, Lehrbuch, Umfassende Darstellung der Enzymaktivität mit verständlichen Diagrammen zum pH-Optimum und Temperatureinfluss - Link

  2. Experimente für den Biologieunterricht: Enzymkinetik von Peter Maisenbacher, Klett 2020, Praktikumsleitfaden, Enthält detaillierte Anleitungen zu Versuchen über die Abhängigkeit der Enzymaktivität von pH-Wert und Temperatur - Link

  3. Biologie heute SII von Joachim Bergau et al., Schroedel 2019, Lehrbuch, Ausführliche Erklärungen zur Michaelis-Menten-Kinetik und Enzymaktivität mit Berechnungsformeln - Link

  4. Linder Biologie Oberstufe von Wolfgang Kilwert et al., Schroedel 2022, Lehrbuch, Sehr gute Visualisierungen der Enzymaktivität in Abhängigkeit von Substratkonzentration, pH-Wert und Temperatur - Link

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Die App ist sehr leicht und gut gestaltet. Habe bis jetzt alles gefunden, nachdem ich gesucht habe und aus den Präsentationen echt viel lernen können! Die App werde ich auf jeden Fall für eine Klassenarbeit verwenden! Und als eigene Inspiration hilft sie natürlich auch sehr.

Stefan S

iOS user

Diese App ist wirklich echt super. Es gibt so viele Lernzettel und Hilfen, […]. Mein Problemfach ist zum Beispiel Französisch und die App hat mega viel Auswahl für Hilfe. Dank dieser App habe ich mich in Französisch verbessert. Ich würde diese jedem weiterempfehlen.

Samantha Klich

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Wow ich bin wirklich komplett baff. Habe die App nur mal so ausprobiert, weil ich es schon oft in der Werbung gesehen habe und war absolut geschockt. Diese App ist DIE HILFE, die man sich für die Schule wünscht und vor allem werden so viele Sachen angeboten, wie z.B. Ausarbeitungen und Merkblätter, welche mir persönlich SEHR weitergeholfen haben.

Anna

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Ich finde Knowunity so grandios. Ich lerne wirklich für alles damit. Es gibt so viele verschiedene Lernzettel, die sehr gut erklärt sind!

Jana V

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Ich liebe diese App sie hilft mir vor jeder Arbeit kann Aufgaben kontrollieren sowie lösen und ist wirklich vielfältig verwendbar. Man kann mit diesem Fuchs auch normal reden so wie Probleme im echten Leben besprechen und er hilft einem. Wirklich sehr gut diese App kann ich nur weiter empfehlen, gerade für Menschen die etwas länger brauchen etwas zu verstehen!

Lena M

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Ich finde Knowunity ist eine super App. Für die Schule ist sie ideal , wegen den Lernzetteln, Quizen und dem AI. Das gute an AI ist , dass er nicht direkt nur die Lösung ausspuckt sondern einen Weg zeigt wie man darauf kommt. Manchmal gibt er einem auch nur einen Tipp damit man selbst darauf kommt . Mir hilft Knowunity persönlich sehr viel und ich kann sie nur weiterempfehlen ☺️

Timo S

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Sudenaz Ocak

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Diese App hat mich echt verbessert! In der Schule war ich richtig schlecht in Mathe und dank der App kann ich besser Mathe! Ich bin so dankbar, dass ihr die App gemacht habt.

Greenlight Bonnie

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Ich benutze Knowunity schon sehr lange und meine Noten haben sich verbessert die App hilft mir bei Mathe,Englisch u.s.w. Ich bekomme Hilfe wenn ich sie brauche und bekomme sogar Glückwünsche für meine Arbeit Deswegen von mir 5 Sterne🫶🏼

Julia S

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Also die App hat mir echt in super vielen Fächern geholfen! Ich hatte in der Mathe Arbeit davor eine 3+ und habe nur durch den School GPT und die Lernzettek auf der App eine 1-3 in Mathe geschafft…Ich bin Mega glücklich darüber also ja wircklich eine super App zum lernen und es spart sehr viel Heit dass man mehr Freizeit hat!

Marcus B

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Mit dieser App hab ich bessere Noten bekommen. Bessere Lernzettel gekriegt. Ich habe die App benutzt, als ich die Fächer nicht ganz verstanden habe,diese App ist ein würcklich GameChanger für die Schule, Hausaufgaben

Sarah L

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Hatte noch nie so viel Spaß beim Lernen und der School Bot macht super Aufschriebe die man Herunterladen kann total Übersichtlich und Lehreich. Bin begeistert.

Hans T

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