1 Bau und Funktionen von Zellen, ca. 8 Stunden 1.1 Ebenen der biologischen Organisation Systemebenen

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1 Qualifikationsphase 1.1: Stoffwechsel, Gesundheit und Krankheit ca. 70 Stunden 1 Bau und Funktionen von Zellen, ca. 8 Stunden 1.1 Ebenen der biologischen Organisation Systemebenen 1.2 Struktur und Funktion von Zellorganellen 1.3 Struktur und Funktion von Zellmembranen 1.4 Aktiver und passiver Stofftransport - Systemebenen - EG 4.4: analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe. - FW 1.2: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten, Mitochondrien). - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung, Enzyme, Rezeptormoleküle). - FW 2.1: erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport). - FW 2.2: erläutern Funktion der Kompartimentierung - FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. - FW 2.1: erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport). Schwerpunkt inhaltsbezogene Kompetenzen - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 1

2 2 Regulation der Genaktivität ca. 18 Stunden 2.1 Der Informationsfluss bei der Proteinbiosynthese 2.2 Der genetische Code und Genmutationen 2.3 Regulation der Genaktivität bei Prokaryoten und Eukaryoten - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung). - FW 5.2: erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten,). - FW 5.2: erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten). - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung). - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung, Enzyme, Rezeptormoleküle). - FW 3.2: erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die aufgrund negativer Rückkopplung für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen. - FW 5.2: erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen). - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 2

3 2.4 Regulation der Genexpression bei Eukaryoten 2.5 Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale 2.6 Tumorwachstum durch Fehlregulation der Zellteilungskontrolle 2.7 Biologische Arbeitstechnik: DNA-Microarray-Technologie Für ea-kurse: Gentechnik-Praktikum (1 Labortag) - FW 5.2: erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen). Geeignete Beispiele beim Menschen: Lactase / Lactoseintoleranz bei Hefe: Substratinduktion durch Galactose - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung, Enzyme, Rezeptormoleküle). - FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. - FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. - FW 5.2: erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen). Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - EG 4.4: analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. - EG 4.2 (ea): beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken, werten Befunde aus und deuten sie. - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. - EG 4.2 (ea): beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (DNA-Microarray, Gentechnik), werten Befunde aus und deuten sie. - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. - KK 5: argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. 3

4 3 Enzyme beschleunigen biochemische Reaktionen, ca. 12 Stunden 3.1 Enzyme als Biokatalysatoren - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle). 3.2 Enzymkinetik: Reaktionsgeschwindigkeit und Substratkonzentration 3.3 Hemmungen und Aktivierung der Enzymaktivität - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle). - FW 3.1: beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen (Enzymaktivität). Nur Aussage: Reaktionsgeschwindigkeit ist abhängig von der Substratkonzentration, keine Michaelis- Menten-Kinetik - FW 3.1: beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen (Enzymaktivität). Experimentelle Bearbeitung am Beispiel der Urease Schwerpunkt inhaltsbezogene Kompetenzen - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die 3.4 Enzyme: Modelle, Hypothesen, Experimente - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle). - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die 4

5 3.5 Biologische Arbeitstechnik: ELISA und Enzymatik in der Medizin - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle). - FW 3.1: beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen (Enzymaktivität). - EG 4.2 (ea): beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (ELISA), werten Befunde aus und deuten sie. - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 4 Energiestoffwechsel: Zellatmung und Gärung, ca. 20 Stunden 4.1 Energiestoffwechsel und Mitochondrien 4.2 Grundprinzipien von Stoffwechselwegen - FW 1.2: erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Mitochondrien). - FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System). - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. Schwerpunkt inhaltsbezogene Kompetenzen 4.3 Die Glykolyse findet im Cytoplasma statt - FW 4.3: erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper-Schema, ATP-Bilanz). - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. 5

6 4.4 Pyruvatabbau zu Kohlenstoffdioxid im Mitochondrium 4.5 Elektronentransport und Energiefreisetzung in der Atmungskette 4.6 Chemiosmose als Mechanismus der ATP- Synthese 4.7 Gärungen: Glucoseabbau unter Sauerstoffmangel - FW 4.3: erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper-Schema, ATP-Bilanz). - FW 4.3: erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper-Schema, ATP-Bilanz). Geeignetes Modell: Blue Bottle-Experiment - FW 2.2 (ea): erläutern die Funktion der Kompartimentierung (chemiosmotische ATPBildung). - FW 2.1: erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport). - FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System). - FW 4.3: erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper-Schema, ATP-Bilanz). - KK 5: argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, u.ä. - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. - EG 4.1: protokollieren Beobachtungen und Experimente. 6

7 4.8 Zusammenfassende Übersicht: Glucoseabbau und Energiebereitstellung - FW 2.2: erläutern die Funktion der Kompartimentierung (chemiosmotische ATPBildung). - FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System). - FW 4.3: erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (ATP-Bilanz). Schwerpunkt inhaltsbezogene Kompetenzen 5 Atmung und Sauerstoffversorgung der Zellen, ca. 8 Stunden 5.3 Sauerstofftransport Struktur und Funktion des Hämoglobins 5.6 Biologische Arbeitstechnik: Gelelektrophorese - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft. Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen Anmerkung: Gelelektrophorese wird durchgeführt, um die Hämoglobine zu unterscheiden - EG 1.1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - EG 3.2: erklären anhand von Kosten-Nutzen-Analysen biologische Phänomene. - EG 4.2: beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (Gel-Elektrophorese), werten Befunde aus und deuten sie. - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 5: argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. 7

8 5.7 Sichelzellanämie: Molekulare Ursachen einer Erkrankung - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung). - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Selektion). - EG 1.1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich. - EG 4.2: beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (Gel-Elektrophorese), werten Befunde aus und deuten sie. - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 8

9 Qualifikationsphase 1.2 Ökologie und nachhaltige Zukunft ca. 70 Stunden Fotosynthese Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie, ca. 20 Stunden 6.1 Vom Organ zum Molekül: Laubblatt Chloroplasten Chlorophyll 6.2 Arbeitstechnik: Chromatografie - FW 1.2: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten). - FW 1.3: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen (Sonnen- und Schattenblatt). - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft. - FW 2.2: erläutern die Funktion der Kompartimentierung. Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen Experimentelle Durchführung der Dünnschicht- Chromatografie 6.3 Pigmente absorbieren Licht - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion). Experimentelle Aufnahme von Extinktionskurven mit dem Fotometer (Fotometer der Chemie) - EG 1.3: mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate. - EG 1.2: führen Trennverfahren durch und werten sie aus (Chromatografie). - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 6: recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch. - EG 1.2: führen Trennverfahren durch und werten sie aus (Chromatografie). - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. 6.4 Lichtreaktionen: - FW 2.2: erläutern die Funktion der Kompartimentierung - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen 9

10 Bereitstellung von chemischer Energie 6.5 Der Calvin-Zyklus: Umwandlung von Kohlenstoffdioxid in Glucose 6.6 Die Fotosynthese ist von verschiedenen Faktoren abhängig (chemiosmotische ATPBildung). - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion, Sekundärreaktion im C-Körper-Schema). Experimenteller Zugang: Methylrotversuch - FW 2.2: erläutern die Funktion der Kompartimentierung (chemiosmotische ATP-Bildung). - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion, Sekundärreaktion im C-Körper-Schema). Darstellung der experimentellen Methode: Autoradiografie - FW 3.4: vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen. - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese. - FW 7.3: erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese, leiten Regeln ab. 6.7 CAM-Pflanzen angepasst - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in 10

11 an extreme Trockenheit Alternativ: Mais eine C 4 - Pflanze als Fotosynthesespezialist chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion, Sekundärreaktion im C-Körper-Schema). - FW 7.3: erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. 6.8 Übersicht: Fotosynthese - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese. - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. Schwerpunkt inhaltsbezogene Kompetenzen 7 Anpassungen und Angepasstheiten von Lebewesen an Umweltfaktoren, ca. 10 Stunden 7.1 Homöostase: Stabilität in biologischen Systemen durch Regelungsvorgänge 7.2 Abiotische und biotische Umweltfaktoren wirken auf Lebewesen - FW 3.2: erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die aufgrund negativer Rückkopplung für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen. - FW 3.4: vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen. - FW 3.3: erläutern Konkurrenz, Parasitismus und Symbiose als Wechselbeziehungen zwischen Organismen. Anwendung der Fachbegriffe: ökologische Toleranz und ökologische Potenz - EG 3.2: erklären anhand von Kosten-Nutzen-Analysen biologische Phänomene. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 7.3 Angepasstheiten von Tieren - FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die 11

12 an hohe Temperaturen 7.4 Angepasstheiten von Pflanzen an Wassermangel Stoffwechselwegen. - FW 7.3: erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Selektion). - FW 1.3: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen. - FW 7.3: erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Selektion). Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten - KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist 8 Wechselwirkungen zwischen Lebewesen, ca. 8 Stunden 8.1 Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose - FW 3.3: erläutern Konkurrenz, Parasitismus und Symbiose als Wechselbeziehungen zwischen Organismen. Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten - KK 4: ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 12

13 8.2 Auswirkung von Konkurrenz auf die Zusammensetzung von Lebensgemeinschaften 8.3 Das Konzept der ökologischen Nische - FW 3.3: erläutern Konkurrenz, Parasitismus und Symbiose als Wechselbeziehungen zwischen Organismen. - FW 3.4: vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen. - FW 7.3: erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. - FW 7.3: erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. - KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist. 9 Vernetzte Beziehungen in Ökosystemen, ca. 20 Stunden 9.1 Stoffkreisläufe in Ökosystemen - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf). Bearbeitung des Kohlenstoffkreislauf im Überblick - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und - KK 6 recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch. 13

14 9.2 Energiefluss in Ökosystemen 9.3 Übersicht: Stoffkreisläufe und Energiefluss in einem Ökosystem 9.4 Bioindikatoren für Bodeneigenschaften - FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen. - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese. - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre. - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre. - FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen. Bearbeitung von Jahresrhythmus und Tagesrhythmus - FW 3.4: vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen. 9.5 Ökosystem See - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre. - FW 7.7: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). Für ea-kurse verbindlich: Ökologische Freilanduntersuchungen an den Graften in der Stadt Jever oder im RUZ Schortens - EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und - EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - EG 1.4: führen Freilanduntersuchungen durch und werten diese aus (Bioindikatoren-Prinzip). - KK 3: entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. 14

15 9.6 Optionale Themen: Ökosystem Hochmoor Ökosystem Wattenmeer Ökosystem Wald 9.7 Produktivität von Ökosystemen im Vergleich - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre. - FW 7.7: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). Wenn möglich sollte eine Exkursion in eines dieser Ökosysteme durchgeführt werden, z.b: - Spolsener Moor (NSG) - Wattenmeer (Nationalpark, Weltnaturerbe) - Forst Upjever - FW 4.2: erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese. - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre. - FW 7.7: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). - EG 1.3 mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate. - KK 1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe - KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. - KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. 10 Anthropogene Einflüsse und nachhaltige Zukunft, ca. 10 Stunden 10.1 Der Kohlenstoffkreislauf in der Biosphäre - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf). - EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftl. Texte. - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze,u.ä. - KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist. - BW 1: bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns. Dazu gehören die Analyse der Sach- und der Werteebene der Problemsituation sowie die Entwicklung von Handlungsoptionen. 15

16 10.2 Der Treibhauseffekt - FW 4.4: beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf) Ökologisches Bewerten: Beispiel Fließgewässer 10.4 Bedeutung der Biodiversität 10.5 Grüne Gentechnik Bewertung Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen - FW 7.7: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen z.b. Mais - BW 1: bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns. Dazu gehören die Analyse der Sach- und der Werteebene der Problemsituation sowie die Entwicklung von Handlungsoptionen. - BW 2: untersuchen komplexe Problem- und Entscheidungssituationen in Hinblick auf soziale, räumliche und zeitliche Fallen. - BW 3: bewerten Maßnahmen zum Schutz und der Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit). - KK 3: entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und - BW 3: bewerten Maßnahmen zum Schutz und der Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit). - BW 5 (ea): erörtern Chancen und Risiken transgener Organismen aus der Sicht unterschiedlicher Interessengruppen. - KK 8: diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist. 16

17 Qualifikationsphase 2.1 Nerven-, Hormon- und Immunsystem ca. 60 Stunden 11 Bau und Funktion von Nerven- und Sinneszellen, ca. 30 Stunden 11.1 Das Ruhepotenzial - FW 2.2: erläutern die Funktion der Kompartimentierung (Ruhepotenzial, chemiosmotische ATP-Bildung). - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale) Das Aktionspotenzial an Nervenzellen 11.3 Kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale). - FW 2.1: erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport). - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale). - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die 17

18 11.4 Informationsübertragung an Synapsen - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff). - FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale Neuronale Verrechnung - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen) Beeinflussung durch neuroaktive Stoffe - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff). - FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. 18

19 11.7 Bau und Funktion der Skelettmuskulatur 11.8 Muskelkontraktion im Gleitfilament-Modell - FW 1.3: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen. - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen). - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Rezeptormoleküle). - FW 1.3: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen. - KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. 19

20 11.9 Molekulare Vorgänge der Signaltransduktion - FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen). Bearbeitung am Beispiel der Lichtsinneszellen Vom Reiz zur Reaktion - FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen) Vergleich hormoneller und neuronaler Informationsübertragung - FW 5.5: vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion). - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. - KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 20

21 12 Zusammenwirken von Hormon- und Nervensystem bei Stress, ca. 4 Stunden 12.1 Der Anpassungswert der Stressreaktion 12.2 Hormonelle und neuronale Grundlagen der Stressreaktion - FW 5.5: vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion). - FW 5.5: vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion). - KK 2 unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. - EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 14 Immunsystem, ca. 10 Stunden 14.1 Das Erkennen und die Abwehr von Antigenen - FW 5.4: erläutern das Erkennen und die spezifische Abwehr von Antigenen (Antigen-Präsentation, humorale und zelluläre Immunantwort, klonale Selektion). - FW 5.3: erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen. - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, u.a. - EG 3.2: erklären anhand von Kosten-Nutzen-Analysen biologische Phänomene. 21

22 14.2 Unterscheidung von Selbst und Fremd - FW 5.4: erläutern das Erkennen und die spezifische Abwehr von Antigenen (Antigen-Präsentation, humorale und zelluläre Immunantwort, klonale Selektion). - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, u.a. - KK 3: entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. 15 Individualentwicklung des Menschen, ca. 10 Stunden 15.1 An den Grenzen des Lebens 15.2 Ethisches Bewerten: Die Präimplantations- Diagnostik Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen - BW 4: führen eine ethische Analyse durch, unterscheiden dabei deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht (PID). - BW 4: führen eine ethische Analyse durch, unterscheiden dabei deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht (PID) Embryonale und adulte Stammzellen - FW 6.1: vergleichen embryonale und adulte Stammzellen. - BW 1: bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns. Dazu gehören die Analyse der Sach- und der Werteebene der Problemsituation sowie die Entwicklung von Handlungsoptionen. - BW 4: s.o. 22

23 23

24 Qualifikationsphase 2.2 Evolution der biologischen Vielfalt ca. 40 Stunden 16 Stammesgeschichtliche Verwandtschaft und der Verlauf der Evolution, ca. 6 Stunden Ähnlichkeiten zwischen Lebewesen: Homologien und Analogien Verwandtschaftsbelege durch molekularbiologische Homologien Die Endosymbiontentheorie - FW 8.2: deuten Analogien als Anpassungsähnlichkeiten und Homologien als auf Abstammung basierende Ähnlichkeiten. - FW 8.1: werten molekularbiologische Homologien (DNA, Proteine) zur Untersuchung phylogenetischer Verwandtschaft aus (Wirbeltiere). - FW 8.2: deuten Analogien als Anpassungsähnlichkeiten und Homologien als auf Abstammung basierende Ähnlichkeiten. - FW 1.2: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten, Mitochondrien). - FW 2.2: erläutern die Funktion der Kompartimentierung. - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Rekombination, Gendrift, Selektion). - EG 4.2: beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken, werten Befunde aus und deuten sie. - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. 17 Die Evolution der biologischen Vielfalt, ca. 18 Stunden 24

25 17.1. Die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin Die Synthetische Evolutionstheorie Genetische Variabilität und Modifikation - FW 7.6: erläutern die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie. - FW 7.6: erläutern die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie. - FW 7.2: erläutern den Prozess der Artbildung (allopatrisch). - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Rekombination, Gendrift, Selektion). - FW 7.6: erläutern die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie. - FW 7.7: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt). - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - EG 4.4: analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. - KK 2: unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. - KK 5: argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - EG 4.3: erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. - KK 5: argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte 25

26 17.4. Selektionstypen und Selektionsfaktoren - FW 7.2: erläutern den Prozess der Artbildung (allopatrisch). - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Rekombination, Gendrift, Selektion). - FW 7.6: erläutern die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie. z. B. Selektionsspiel - KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und - KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten Die Bedeutung von Präadaptation für die Evolution - FW 7.1: erläutern Präadaptation Beispiel: Antibiotika-Resistenz bei Bakterien Isolationsmechanismen - FW 7.2: erläutern den Prozess der Artbildung (allopatrisch) Das Zusammenwirken der Evolutionsfaktoren im Prozess der Artbildung - FW 7.2: erläutern den Prozess der Artbildung - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Rekomb., Gendrift, Selektion). - FW 7.3: erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. - FW 7.6: erläutern die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie. - FW 7.7: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt). - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe - KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. - EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die - KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. 26

27 18 Evolution des Sozialverhaltens, ca 6 Stunden Proximate und ultimate Erklärungsformen in der Biologie Fortpflanzungsstrategien und Lebensgeschichte Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen - FW 7.5 (ea): erläutern die Angepasstheit von Populationen (r- und K-selektierte Fortpflanzungsstrategien). - EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. - KK 2: unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. - EG 3.1: wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die 19 Evolution des Menschen, ca. 10 Stunden Der Stammbaum des Menschen Biologische Arbeitstechnik: PCR - FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Selektion). - FW 8.3: vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution. - FW 1.1: erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA-Basenpaarung, Enzyme, Rezeptormoleküle). - FW 8.3: vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution. - KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe - KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - EG 4.2: beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (PCR), werten Befunde aus und deuten sie Vergleich biologischer - FW 8.3: vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung - EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte 27

28 und kultureller Evolution (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution. - KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. - KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist. Mit Basiskonzepten arbeiten Arbeiten mit Basiskonzepten Struktur und Funktion Kompartimentierung Steuerung und Regelung Stoff- und Energieumwandlung Information und Kommunikation Reproduktion Variabilität und Angepasstheit Geschichte und Verwandtschaft Concept-map Die regelmäßige Arbeit mit den Basiskonzepten trägt zum Aufbau strukturierten Wissens bei, verbessert den Überblick und kann dadurch das Lernen erleichtern. Die Arbeit mit diesen Konzepten ermöglicht das selbstständige Erschließen neuer biologischer Sachverhalte und erlaubt es den Schülerinnen und Schülern neu erworbene Kenntnisse mit vorhandenem Wissen zu verknüpfen. Schwerpunkt prozessbezogene Kompetenzen - KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. 28