Physiologie: Struktur - Funktion - Wechselwirkung. Themenfeld: Zelle - Gewebe - Organismus

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1 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Einführungsphase Leitthema: Physiologie: Struktur - Funktion - Wechselwirkung Themenfelder: 1. Zelle - Gewebe - Organismus 2. Molekulare Grundlagen, Kompartimentierung, Transport 3. Biokatalyse 4. Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz 5. Nutzung der Lichtenergie zum Stoffaufbau Schwerpunktvorhaben: Sport - biologisch betrachtet Die Kartoffel - von der Pflanze zum Lebensmittel Herz - Motor des Kreislaufs Niere - Ausscheidungzentrum des Körpers Hefe - Helfer bei biotechnologischen Prozessen Wasser - eine entscheidende Lebensgrundlage Zucker - ein Nahrungs- und Genussmittel Farbigkeit in der Pflanzenwelt Themenfeld: Zelle - Gewebe - Organismus lichtmikroskopisches Bild medizinisch-technische Lichtmikroskop als optisches

2 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Einführungsphase der Zelle, Zellkern, Zellzyklus, Mitosestadien funktionsbezogene Zellund Gewebedifferenzierung mit ökologischen oder evolutionsbiologischen Bezügen Berufe natürliche Werkstoffe Holz, Papier, Leder, Kork, Horn, Textilfasern ( -> Ch, Ku ) Instrument: Strahlengang, Auflösungsvermögen, Handhabung ( -> Ph ) Anfertigen, Färben, Zeichnen und Auswerten von mikroskopischen Präparaten Untersuchung von Mitosestadien vergleichende Untersuchung verschiedener Gewebe und Organe Verfahrenstechnik: Lichtmikroskopie ( -> Ph ) Themenfeld: Molekulare Grundlagen, Kompartimentierung, Transport Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Bauund Inhaltsstoffen der Zelle EM-Bild der Zelle: Kompartimentierung/ Zellorganellen Bau- und Funktion von Biomembranen Diffusion, Osmose Transportvorgänge an Zusammensetzung und Wirkungsweise von Kosmetika ( -> Ch ) Dialyse und Probleme des Patienten Trennung und Nachweis von Biomolekülen ( -> Ch ) Isolierung von Zellbestandteilen Modelle von Membranen und Transportvorgängen Versuche zu Osmose, Plasmolyse und zum Wasserhaushalt der Zelle ( -> Ch, Ph ) Verfahrenstechniken: Elektronenmikroskopie, Rasterelektronenmikroskopie, Dichtegradienten-

3 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Einführungsphase Membranen zentrifugation ( -> Ph ) Themenfeld: Biokatalyse molekularer Bau und Wirkungsweise von Enzymen Abhängigkeit der Enzymaktivität von Umgebungsfaktoren Regulation der Enzymaktivität Enzyme in Alltagsprodukten, z.b. in Waschmitteln, Kosmetika ( -> Ch ) Enzyme in der Biotechnologie oder der medizinischen Diagnostik ( -> Ch ) Vitamine ( -> Ch, El ) Wirkungsweise von Arzneimitteln Experimente zur Beeinflussung der Enzymaktivität durch Säuregehalt, Temperatur, Substratkonzentration Prinzip der Katalyse Modelle der Enzymwirkung und Enzymregulation Verfahrenstechnik: Photometrie ( -> Ph ) Themenfeld: Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz anaerober Abbau von Glukose, Gärung Zellatmung Stoffaufbau - Stoffumbau Herstellung und kulturelle Bedeutung von Bier und Wein ( -> Ch, El, Ge ) Experimente zu Dissimilation und Gärung am Modellorganismus Hefe Erstellen von Bilanzen Eigenexperimente zur Abhängigkeit

4 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Einführungsphase am Beispiel einer Stoffgruppe Zusammenhang Atmung - Kreislauf - Bewegung Aspekte der Gesundheitsvorsorge Gärprodukte von Bakterien: z.b. Sauermilchprodukte, Silofutter ( -> Ch, El ) Verwendung von Mikroorganismen in der Abwasserreinigung und Bodensanierung ( -> Ch, Ek ) aerobe und anaerobe Vorgänge bei der menschlichen Bewegungsbelastung ( -> Sp ) arbeitsphysiologische Abhängigkeiten des Herz-Kreislaufsystems ( -> Sp ) von Atem- und Kreislaufgrößen Verfahrenstechniken: o Kalorimetrie o Ergometrie ( -> Ch, Ph ) Themenfeld: Nutzung der Lichtenergie zum Stoffaufbau Photosynthesefaktoren Reaktionsorte und Ablauf der Photosynthese Photosynthese und Primärproduktion Bedeutung einzelner Kulturpflanzen für Ernährung, Landwirtschaft und Umwelt ( -> Ek, El ) Experimente zur Abhängigkeit der Photosyntheserate von Außenfaktoren Erstellen von Bilanzen Trennung und Untersuchung der

5 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Einführungsphase Zusammenhang Photosynthese - Standort nachwachsende Rohstoffe für die Technik ( -> Ch ) Nutzung von Mais als Hochleistungspflanze Blattpigmente ( -> Ch ) Untersuchung von gleichen Pflanzenorganen/ -geweben an verschiedenen Standorten Verfahrenstechniken: o Chromatographie o Photometrie ( -> Ph, Ch )

6 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 1. Halbjahr Leitthema: Genetische und entwicklungsbiologische Grundlagen von Lebensprozessen Themenfelder: 1. Fortpflanzung und Keimesentwicklung 2. Molekulare Grundlagen der Vererbung und Entwicklungssteuerung 3. Aspekte der Cytogenetik mit humanbiologischem Bezug 4. Angewandte Genetik Schwerpunktvorhaben: Down-Syndrom - Umgang mit Behinderung Diabetes mellitus - eine Krankheit wird zunehmend beherrschbar Ein monogener Gendefekt und seine Bedeutung für die Betroffenen, z.b. Chorea Huntington, Mukoviszidose Phenylketonurie - ein Leben mit Einschränkungen Züchtungsmethoden im Wandel DNA-Reparatur - ein Selbstschutz der Zelle Themenfeld: Fortpflanzung und Keimesentwicklung Musterbildung und Gewebedifferenzierung als Prinzip der Ontogenese Schwangerschaft ( -> Pl, Re, Sw ) Einwirkung von Drogen und Medikamenten auf Entwicklungsvorgänge ( -> Ew, Sw ) Beobachtung von Entwicklungsabläufen ( -> Ew, Ps ) Entwicklungsphysiologische Experimente ( -> Ew, Ps )

7 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 1. Halbjahr Fortpflanzungsmedizin Problematik der Einflussnahme des Menschen auf Fortpflanzung und Entwicklung ( -> Pl, Re, Sw ) Embryonenschutzgesetz o o o o Verfahrenstechniken: Kerntransplantation, Klonierung, Zellkulturtechnik ( Arbeiten unter keimfreien Bedingungen ) Themenfeld: Molekulare Grundlagen der Vererbung und Entwicklungssteuerung DNA als Träger der Erbinformation Replikation Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryonten, Genetischer Code Mutagene, Mutationen, Genreparatur Regulation der Genaktivität, Entwicklungssteuerung molekularbiologische Identifizierungsmethoden Phenylketonurie, Melaninsynthese ( -> El, Ew ) Sichelzellenanämie ( -> Ek ) Fehldifferenzierungen und ihre Auswirkungen ( Krebs ) Isolierung von DNA aus tierischem oder pflanzlichem Gewebe ( -> Ch ) Mikrobiologische Experimente: z.b. Auslösung von Mutationen durch UV-Licht bei E.coli Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit mikrobiologischen Objekten Erstellung und Umgang mit Schemata und Modellen Verfahrenstechniken: o Elektrophorese ( -> Ph ) o PCR o Sequenzierung o Hybridisierung ( -> Ch )

8 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 1. Halbjahr Themenfeld: Aspekte der Cytogenetik mit humanbiologischem Bezug Chromosomen Meiose, crossing over, Rekombination Stammbaumanalyse, Erbgänge Karyogramm, Genkartierung Down-Syndrom ( -> Ew, Sw ) Leben mit Behinderten ( -> Pl, Re, Sw Humangenetische Beratung Pränatale Diagnostik und deren ethische Aspekte ( -> Pl, Re, Sw ) Mikroskopie von Zellteilungsstadien Auswertung von Karyogrammen Stammbaumanalyse Themenfeld: Angewandte Genetik Methoden der Pflanzen- und Tierzucht Werkzeuge und Verfahrensschritte der Gentechnik Darstellung kontroverser Positionen zur Gentechnologie Ethische Verantwortung bei Fragen der Anwendung von gentechnischen Methoden ( -> Pl, Re, Sw ) Problemfelder der somatischen Gentherapie, Präimplantationsdiagnostik, Keimbahntherapie und deren jeweilige Verantwortbarkeit ( -> Pl, Re, Sw ) Arbeit und Sicherheit im Genlabor ( -> Ch, Sw ) Synthese von Medikamenten ( -> Ch ) Einsatz der Gentechnik in der Pflanzen- Textanalyse ( -> D, Fremdsprachen ) Kooperation mit Experten und außerschulischen Lernorten Auswertung und Präsentation von Informationen ( -> D, Ku ) Verfahrenstechniken: o PCR, o Sequenzierung, o Genidentifizierung, o Klonierung ( -> Ch )

9 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 1. Halbjahr und Tierzucht sowie der Lebensmittelherstellung ( -> El, Ek, Sw ) o statistische Auswertungsverfahren

10 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 2. Halbjahr Leitthema: Ökologische Verflechtungen und nachhaltige Nutzung Themenfelder: 1. Umweltfaktoren, ökologische Nische - Untersuchungen in einem Lebensraum 2. Wechselbeziehungen, Populationsdynamik 3. Verflechtungen in Lebensgemeinschaften 4. Nachhaltige Nutzung und Erhaltung von Ökosystemen Schwerpunktvorhaben: Die Brennessel - Ärgernis und Lebensraum Die Eiche - Lebensraum, Wirtschaftsfaktor, Symbol Nachwachsende Rohstoffe - Lösungen für Umweltprobleme Naturnaher Waldbau - Investition in die Zukunft Tropenholz - nachhaltiges Wirtschaften Brachland - Konflikte zwischen Nutzung und Naturschutz Der Stadtteich - Lebensraum und Freizeitbereich Themenfeld: Umweltfaktoren, ökologische Nische - Untersuchungen in einem Lebensraum Erfassung ausgewählter abiotischer Faktoren und Organismengruppen Gewässergütebestimmung, Forsteinrichtungswerke Bewertung von Landschaftsräumen in Messen und Darstellen von abiotischen Faktoren an verschiedenen Standorten

11 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 2. Halbjahr Einfache Beziehungen zwischen Organismengruppen und abiotischen Habitatfaktoren Toleranzbereich, physiologisches und ökologisches Optimum Verfügbarkeit und Nutzung von Ressourcen, z.b. Mineralien, Wasser... Ökologische Nische, Nischendifferenzierung der Landschaftsplanung Stadtbiotopkartierung ( -> Ek ) Einsatz von Bioindikatororganismen z.b. für die Bestimmung der Luft- und Gewässergüte im Umweltschutz und in der Industrie ( -> Ch ) Auswirkungen des sauren Regens ( -> Ch ) Landwirtschaft und Düngung Bestimmen und quantitative Erfassung von Organismengruppen Methoden der Kartierung ( -> Ek ) Zusammenfassende Auswertung und Fehlerabschätzung Vergleich mit Daten und Ergebnissen von wissenschaftlichen Untersuchungen Experimente z.b. mit Licht- und Temperaturorgel, Feuchtekammern, Strömungsrinne Arbeit mit Zeigerwerten Experimente zur Verfügbarkeit von Ionen, z.b. Bodenuntersuchungen, Gewässeruntersuchung, Düngeexperimente ( -> Ch ) Ableitung von ökologischen Regeln aus Untersuchungsdaten / Fachliteratur Themenfeld: Wechselbeziehungen, Populationsdynamik Beziehungen innerhalb einer Population Sozialer Stress Untersuchungen an lebenden Objekten im Freiland, z.b.

12 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 2. Halbjahr Beziehungen zwischen Populationen, z.b. Räuber-Beute- Beziehung, Parasitismus, interspezifische Konkurrenz, Mutualismus Veränderung und Regulation der Populationsdichte Monokulturen und Schädlingsbekämpfung ( -> Ek ) Einbürgerung von Pflanzen und Tieren Entwicklung der Weltbevölkerung ( -> Ek, Ew, Re, Sw ) Massenvermehrungen Pflanzengallen, Pilze als Parasiten und Symbionten Auswertung von Daten zu Forstschädlingen statistische Auswertung von Daten ( -> M ) Modellbildung durch Computersimulation Ableitung von ökologischen Regeln aus Untersuchungsdaten / Fachliteratur Themenfeld: Verflechtungen in Lebensgemeinschaften Biomasseproduktion, Trophieebenen, Energiefluss Biogeochemischer Kreislauf an einem Beispiel Dynamik und Stabilität von Ökosystemen, z.b. Sukzession Welternährung und landwirtschaftliche Produktion ( -> Ek, Sw, El ) nachwachsende Rohstoffe ( -> Ek, Ch ) Bedeutung bakterieller Stoffwechselaktivitäten Stoffkreislauf in Natur und Umwelt Untersuchungen zum Laubabbau und Humusaufbau Erstellen von Bilanzen Bodenuntersuchung

13 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 1 2. Halbjahr Themenfeld: Nachhaltige Nutzung und Erhaltung von Ökosystemen Nachhaltige Bewirtschaftung an einem Beispiel oder: Umwelt- und Naturschutz vor Ort an einem Beispiel naturnaher Waldbau, integrierter Landbau, alternativer Landbau ( -> Ek, El ) Recht auf Leben ( -> Pl, Re ) Erhaltung von natürlichen Lebensgrundlagen und Lebensqualität (-> Ek, Pl, Re, Sw ) Informationsbeschaffung z.b. von Land- und Forstwirten Kooperation mit Fachverwaltungen, politischen Entscheidungsgremien, Naturschutzverbänden, Bürgerinitiativen Einschätzen von Bilanzen und Prognosen Kennen lernen von und Umgang mit rechtlichen Grundlagen und Formen der Mitwirkung ( -> Sw ) Erkennen von Konflikten zwischen Nutzungs- und Schutzansprüchen Abwägen von Lösungsstrategien

14 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 2 1. Halbjahr Leitthema: Evolution der Vielfalt des Lebens in Struktur und Verhalten Themenfelder: 1. Grundlagen evolutiver Veränderung 2. Verhalten, Fitness und Anpassung 3. Art und Artbildung 4. Evolutionshinweise und Evolutionstheorie 5. Transspezifische Evolution der Primaten Schwerpunktvorhaben: Einsicht und Begreifen Ein Steinbruch - Zeuge der Vergangenheit Wettlauf zwischen Fressen und Gefressenwerden Gegenseitiger Nutzen von Pflanzen und Tieren Vögel - Nachfahren der Saurier Trends in der Primatenevolution Themenfeld: Grundlagen evolutiver Veränderung genotypische Variabilität von Populationen, Mutationen, Züchtung und Bedeutung von Kulturpflanzen, Nutz- und populationsgenetische Modellberechnungen ( -> M )

15 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 2 1. Halbjahr Rekombination phänotypische Variationen innerhalb und zwischen Populationen Selektion und Anpassungsprozesse Haustieren ( -> Ek, El ) Sozialdarwinismus ( -> Ge, Sw ) Beschreiben, Klassifizieren von Phänotypen und Darstellung ihrer Häufigkeiten Simulation von Selektionsprozessen ( -> If ) Themenfeld: Verhalten, Fitness und Anpassung Kosten-Nutzen-Prinzip bei Konkurrenz um Ressourcen Fortpflanzungsstrategien Partnerwahl, Paarungssysteme Evolution von Signalen Sozialsysteme Koevolution Altruismus ( -> Ew, Pl, Re ) Aggression ( -> Ew, Ge, Sw ) Imponierverhalten und Rituale ( -> Ew, Ku, Sw ) Partnerschaft und Eheformen ( -> Ew, Ge, Re, Sw ) Strategien der Familienplanung ( -> Ek, Ew, Re, Sw ) Staatenbildung, pol. Systeme ( -> Ge, Sw ) Variabilität von Krankheitserregern und Resistenzen Verhaltensbeobachtungen und Erstellen eines Ethogramms, z.b. zum Blütenbesuch von Insekten, zum Primatenverhalten im Zoo, an Mäusen im Labor Filmanalyse Quantitative Erfassung von Ergebnissen aus Originaluntersuchungen ( Fachliteratur ) Simulationsspiele zu Lebenslaufstrategien und Kampfstrategien Modellbildung durch Computersimulation

16 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 2 1. Halbjahr Themenfeld: Art und Artbildung Separation, Rassenbildung, Isolationsmechanismen adaptive Radiation Rassen des Menschen, Verständnis füreinander ( -> Re, Sw ) Auswertung und Vergleich von Sonogrammen Fallanalyse für Evolutionsgeschehen unter Zusammenschau verschiedener Methoden und Verfahrenstechniken z.b. anhand geographischer Grundlagen zur Separation ( -> Ek ) Themenfeld: Evolutionshinweise und Evolutionstheorie rezente Hinweise aus Morphologie, Anatomie, Biochemie, Physiologie paläontologische Hinweise Systematik und phylogenetischer Stammbaum an einem Beispiel, Ableitung von Progressionsreihen Erklärungsmodelle für Evolution Paläoanthropologie ( -> Ek, Ph, Sw ) angewandte Geologie ( -> Ek ) Schöpfungsglaube und Evolutionstheorie ( -> Re ) historische Naturbilder und aktuelle Natursichten und philosophien ( -> D, Ge, Ku, Pl Ordnen und Vergleichen von biologischer Vielfalt mittels Homologiekriterien Datierungsmethoden und zeitliche Zuordnung von Fossilien ( -> Ch, Ek ) Hypothesenbildung über Verwandtschaftsbeziehungen Vergleich und Beurteilung der Ergebnisse unterschiedlicher Analysemethoden Analyse und Vergleich historischer Texte

17 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 2 1. Halbjahr ) ( -> D, Fremdsprachen ) Vergleich von Erklärungsmodellen für Evolution Theoriebildung auf der Basis von Einzelphänomenen und Hypothesen Verfahrenstechniken: o Datierung mittels radioaktiver Isotope ( -> Ch, Ph ) Themenfeld: Transspezifische Evolution der Primaten fossile und rezente Hinweise zur Evolution des Menschen phylogenetische Stellung der Hominiden kulturelle Evolution Entstehung von Sprache, Kunst, Religion. Ethik und Moral in der Evolution des Menschen ( -> D, Ge, Ku, Pl, Re, Sw ) Einsicht und Begreifen prähistorische Kulturen ( -> Ek, Ge, Ku ) der moderne Mensch im Zwiespalt zwischen Evolution und technischem Können ( -> D, Re, Sw ) Erstellen eines Stammbaumes auf Grund von Einzelfunden und dessen Problematik vergleichende Beobachtung des Verhaltens von Pongiden und Menschen Analyse früher Kulturen und ursprünglicher Menschengruppen ( -> Ek, Ew, Ge )

18 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 2 2. Halbjahr Leitthema: Steuerungs- und Regulationsmechanismen im Organismus an Wahlbeispielen Neuronale Informationsverarbeitung, Sinne und Wahrnehmung Themenfelder: 1. Molekulare und cytologische Grundlagen 2. Neuronale Verschaltungen und Sinne 3. Wahrnehmung und Gedächtnis, Bewusstsein Schwerpunktvorhaben: Pharmaka - Nutzen und Risiken Designerdrogen - Genuss mit Spätfolgen Denken, Lernen, Vergessen Strategien der Werbung Themenfeld: Molekulare und cytologische Grundlagen Bau und Funktion des Neurons Erregungsentstehung und Therapie mit Betablockern ( -> Ch ) Vergiftungserscheinungen Modellexperimente zum Diffusionspotential

19 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 2 2. Halbjahr Erregungsleitung synaptische Verschaltung Wirkungsmechanismen von Drogen und Arzneimitteln Sucht- und Drogenprophylaxe Simulation von neuronalen Vorgängen anhand von Modellen oder mit Hilfe von Computern Verfahrenstechniken: Ableitung von Potenzialdifferenzen Themenfeld: Neuronale Verschaltungen und Sinne Reflexe, motorische Koordination Bau und Funktion eines Sinnesorgans Verarbeitung von Sinnesreizen im Nervensystem Reflexkontrolle bei Neugeborenen und Kleinkindern (->Ew) Selbstversuche Morphologische und histologische Untersuchungen physiologische Experimente zum jeweiligen Sinnesorgan Themenfeld: Wahrnehmung und Gedächtnis, Bewusstsein Bau des ZNS Funktion der Gehirnbereiche Wahrnehmung und Bewusstsein Gedächtnis und Lernen Automatismen optische Täuschungen, Hirntraumata ( -> Ku ) Schlaf und Traum ( -> As ) Veränderung der Persönlichkeit Morphologische und histologische Untersuchungen Selbstversuche zum Lernverhalten Verfahrenstechniken: EEG

20 Curriculum für das Fach Biologie Sekundarstufe II Qualifikationsphase 2 2. Halbjahr ( -> Ps ) Wirkung von Drogen ( -> Ch, Sw ) Spracherlernen. Sprachausfall Lernstrategien: Lernen lernen ( -> Ew )