Schulcurriculum für die Qualifikationsphase im Fach Biologie

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1 Schulcurriculum für die Qualifikationsphase im Fach Biologie Fach: Biologie Klassenstufe: 11/12 Anzahl der zu unterrichtenden Wochenstunden: 3 Die Inhalte des Kerncurriculums wurden in Absprache mit den anderen deutschen Schulen Nordamerikas durch weitere Inhalte (in kursiver Darstellung) zum Regionalcurriculum ergänzt und präzisiert. Sie können ebenfalls Inhalt der schriftlichen Abiturprüfung sein. Schulspezifische Inhalte sind in Rot dargestellt. Die Reihenfolge der Stoffgebiete ist als Vorschlag zu betrachten und wird der Lehrkraft überlassen. Klasse 11 Standards/ Unterrichtsinhalte Basiskonzepte Zeit Die Zelle als Struktur- und Funktionseinheit (NGLISCH) die Bedeutung der Zellbestandteile für das Leben der Zelle erläutern (Benennen der im lektronenmikroskop sichtbaren Bestandteile der Zelle) den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion von Zellbestandteilen am Beispiel von Chloroplasten und Mitochondrien erläutern den Zusammenhang zwischen der Struktur des Zellkerns und seinen Funktionen erläutern Frischpräparate pflanzlicher Zellen herstellen und mikroskopieren, mikroskopische Bilder zeichnerisch darstellen, mikroskopische Zeichnungen auswerten (z. B. Zwiebelzellen, lodea, Mundschleimhaut, inzeller aus Teich), K, K ca. 6 h 1

2 Membranen (NGLISCH) Struktur-Funktions-Beziehungen am Beispiel der Biomembran erläutern; Funktion und Grenzen des Flüssig-Mosaik-Modells begründen passive u. aktive Stofftransporte (Diffusion, Osmose, Ionenpumpe) an der Zelle erklären und deren Bedeutungen erläutern Plasmolyse und Deplasmolyse erklären und an pflanzlichen Zellen mikroskopisch darstellen Diffusion und Osmose demonstrieren K ca. 10 h Stoffaufbau und nergieumsatz bei grünen Pflanzen und bei Tier / Mensch die Bedeutung von Stoffaufbau und nergieumsatz für den Organismus erläutern Stoff- und nergieumwandlungen am Beispiel der Fotosynthese und der Zellatmung beschreiben (Licht-und Dunkelreaktionen / Glycolyse, Citratzyklus, Atmungskette auf dem Niveau einer Summengleichung) Beziehungen zwischen Assimilation und Zellatmung bei Organismen (am Beispiel grüner Pflanzen und heterotropher Tiere / Mensch) erläutern die Funktion von ATP als universeller nergieträger erklären grafische Darstellungen zur Beeinflussung von Fotosynthese und Atmung durch abiotische Faktoren interpretieren Glukose, Stärke in pflanzlichen Produkten nachweisen die Bedeutung von Stoffaufbau und nergieumsatz für die Zelle erläutern den Zusammenhang zwischen Assimilation und Dissimilation erläutern verschiedene Formen der Assimilation (autotrophe und heterotrophe Assimilation) sowie verschiedene 2 ca. 18 h

3 Formen der Dissimilation (Zellatmung, Gärung) vergleichen und Fachtermini definieren nzyme als Biokatalysatoren in Zellen nzyme als Struktur-Funktions-inheit darstellen Bedeutung von aktivem Zentrum, Coenzymen und Cofaktoren für Reaktions- und Substratspezifität (Schlüssel-Schloss-Prinzip, nicht auf molekularer bene) den Ablauf von nzymreaktionen beschreiben die Bedeutung von nzymen erläutern Beeinflussung der Aktivierungsenergie und Reaktionsgeschwindigkeit chemischer Reaktionen die enzymatische Spaltung von Stärke nachweisen Grafiken zur Abhängigkeit enzymatischer Reaktionen von der Temperatur und vom ph-wert interpretieren die Regulation von nzymreaktionen durch Inhibitoren erklären die nzymwirkung nachweisen die Abhängigkeit der nzymaktivität von Temperatur (oder) und ph-wert nachweisen (xperimente z. B. zu Katalase oder Pepsin durchführen) SR, SR ca h Molekulargenetik (NGLISCH) Konstanz und Variabilität bei der Fortpflanzung und ntwicklung erklären (Bedeutung von Meiose, Mitose, identische Replikation, Rekombination, Mutation, Modifikation (Anpassung an die Umwelt)), R, VA ca h 3

4 die Zellteilung beschreiben und deren Bedeutung als Grundlage für Reproduktion erläutern (Phasen der Mitose und Meiose) zelluläre und molekulare Grundlagen der Vererbung erläutern Struktur von DNA und RNA beschreiben (auf molekularer bene) die Weitergabe von genetischer Information erklären die Weitergabe genetischer Informationen bei ungeschlechtlicher und bei geschlechtlicher Fortpflanzung vergleichen den Verlauf der identischen Replikation beschreiben und ihre Bedeutung erläutern die Realisierung der genetischen Information erklären die Funktion des genetischen Codes erklären den prinzipiellen Verlauf der Proteinbiosynthese beschreiben die Bedeutung von Proteinen erläutern (Zusammenhang Raumstruktur Funktion) die Verfahrensschritte zur Herstellung transgener Bakterien (auf molekular-biologischer Grundlage unter inbezug von Restriktionsenzymen, Markergenen, Plasmiden) am Beispiel der Herstellung von Humaninsulin erklären und die Bedeutung transgener Bakterien erläutern Weitere gentechnische Verfahren erklären und deren Bedeutung erläutern - die Polymerase-Ketten-Reaktion (PCR) und genetischer Fingerabdruck - Marker in der Medizin (z. B. p 53) - Prinzip der Gendiagnostik an einem Beispiel embryonale und differenzierte Zellen vergleichen und deren Bedeutung in der Medizin (als Stammzellen) erläutern Prinzip des Klonens sich mit den ethischen Dimensionen der Gentechnik und der Reproduktionsbiologie auseinander setzen R Ökologie ntsprechend den regionalen Möglichkeiten sollten geeignete Untersuchungen einbezogen werden, z. B. Untersuchung und Analyse eines Ökosystems (z. B. hinsichtlich Struktur, Bestand, ca h 4

5 Faktoren) mikroskopische Untersuchungen (z. B. Laubblattquerschnitte) Bestimmungsübungen Ökosysteme als Struktur- und Funktionseinheit die Bedeutung der Strukturierung der Biosphäre erläutern Anhand eines Beispiels (z. B. See, Wald, Bach, Wiese): Ökosysteme als Struktur- und Funktionseinheit beschreiben Ökologische Nische und Konkurrenzausschlussprinzip die physiologische und ökologische Potenz einer Art erklären und grafisch darstellen Angepasstheiten (z. B. Licht- und Schattenpflanzen) und Anpassungen (z. B. Licht- und Schattenblätter einer Pflanze) an unterschiedliche Faktoren erklären und deren ökologische Bedeutung erläutern ein Ökosystem in seinen rnährungsstufen beschreiben (Nahrungsketten, ein Nahrungsnetz) den Stoff- und nergiestrom in einem Ökosystem am Beispiel des Kohlenstoffkreislaufs beschreiben (ohne Reaktionsgleichungen) ingriffe des Menschen in Ökosysteme und ihre Folgen (am aktuellen Beispiel) sachgerecht und kritisch bewerten Maßnahmen zum Umweltschutz (Begriffe Biodiversität, Nachhaltigkeit) bewerten Stabilität von Ökosystemen die relative Stabilität von Ökosystemen durch Selbstregulation erklären die ntwicklung von Populationen mit Hilfe der Volterra-Gesetze erklären (Kritische Sicht des Modells) die Regulation der Populationsdichte durch das Zusammenwirken verschiedener inter- und K VA VA K 5

6 intraspezifische Faktoren erklären die Sensibilität unterschiedlicher Ökosysteme auf inflüsse diskutieren Dynamik von Ökosystemen Schüler und Schülerinnen können: Veränderungen von Ökosystemen in unterschiedlichen Zeiträumen vergleichen Aspektfolgen und Sukzession beschreiben SR Klasse 12 volution Schüler und Schülerinnen können: Zusammenhänge zwischen der volution der Lebewesen und Veränderungen von Ökosystemen erläutern die Theorien von Lamarck und Darwin zur ntwicklung von Lebewesen vergleichen die ntwicklung von Arten nach der Synthetischen Theorie der volution erklären (Zusammenwirken von volutionsfaktoren: Veränderung des Genpools durch Mutation, Rekombination, Gendrift bzw. Isolation sowie die Bedeutung von Selektion und Coevolution) Analogie und Homologie den Begriff Art definieren Methoden der Stammesgeschichtsforschung beschreiben, Bedeutung und Grenzen naturwissenschaftlicher Belege für die Untermauerung einer Theorie erläutern (indirekte und direkte Altersbestimmung: rdschichtung und chemische Untersuchungen, molekulare Stammbäume, DNA- Hybridisierung), VA,,, ca. 20 h 6

7 die volution des Menschen beschreiben die Bedeutung von rkenntnissen über die volution für ein naturwissenschaftlich begründetes Weltbild erläutern weitere rklärungen zur ntwicklung der Lebewesen aus naturwissenschaftlicher Sicht analysieren (an einem Beispiel),,, Neurobiologie (NGLISCH) die Bedeutung der Informationsaufnahme (Auge) und -verarbeitung durch Organismen und die Bedeutung der Kommunikation zwischen Organismen erläutern elektrochemische und molekularbiologische Vorgänge bei der Reizaufnahme und Transformation in elektrische Impulse an einer Sinneszelle (Lichtsinneszelle Stäbchen) erläutern Struktur-Funktions-Beziehungen am Beispiel eines Neurons erläutern das Membranpotenzial als Grundlage für Informationsübertragungen erklären Zustandekommen und Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials an Membranen erklären Auslösung und Weiterleitung des Aktionspotenzials erklären (Unterschiede Wirbeltiere und Wirbellose / markhaltige und marklose Nervenfaser) die Übertragung von rregungen an Synapsen erklären die Spezifik der Informationsübertragung im tierischen / menschlichen Zentralnervensystem erläutern die Wirkung von psychoaktiven Stoffen und Nervengiften (an je einem Beispiel) auf Synapsen bzw. Nervenzellen erklären (Nikotin, Gift der schwarzen Witwe) Gesundheitsgefährdung durch psychoaktive Stoffe begründen und damit im Zusammenhang stehende persönliche und gesellschaftliche Probleme diskutieren Reaktionen pflanzlicher und tierischer/menschlicher Organismen auf rregung an Beispielen nennen 7,, SR, ca. 20 h

8 Schulspezifisches Thema in 12.2, dessen Inhalte kein Gegenstand der schriftlichen Abiturprüfung sind: Immunbiologie 20 h die Bedeutung von Krankheitserregern des Menschen (z. B. Bakterien, Viren, Pilze, inzeller) aufgrund ihrer genetischen und stoffwechselphysiologischen Spezifik erläutern den Zusammenhang zwischen humoraler und zellulärer Immunreaktion erklären AIDS als Immunschwächekrankheit erklären Möglichkeiten der Prophylaxe und Therapie auf der Grundlage immunbiologischer Kenntnisse ableiten (mpfehlung: inbeziehung von Hepatitis) Legende der Basiskonzepte Struktur und Funktion Stoff- und nergieumwandlung SR Steuerung und Regelung Information und Kommunikation R Reproduktion VA Variabilität und Angepasstheit ntwicklung Geschichte und Verwandtschaft 8