Zentralabitur 2011 und 2012 Biologie in Nordrhein-Westfalen

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1 Zentralabitur 2011 und 2012 Biologie in Nordrhein-Westfalen Vergleich der verbindlichen Unterrichtsinhalte mit Markl Biologie Oberstufe Seite 1 von 12

2 Verbindliche Unterrichtsinhalte im Fach Biologie für das Abitur 2011 und 2012 in Nordrhein-Westfalen Genetische und entwicklungsbiologische Grundlagen von Lebensprozessen Molekulare Grundlagen der Vererbung und Entwicklungssteuerung Schülerbuch Konzept, Seite Markl Biologie Schülerbuch 1. Auflage, ISBN Markl Biologie Arbeitsbuch 1. Auflage, ISBN Arbeitsbuch Arbeitsblatt, Seite Replikation, Proteinbiosynthese bei Pro und Eukaryoten, Mutagene und Mutationen 9.2 Im DNA Molekül bilden zwei Nucleotidstränge eine Doppelhelix Die DNA wird im Verlauf des Zellzyklus abgelesen, verdoppelt und verteilt Die DNA wird durch komplementäre Ergänzung der Einzelstränge kopiert In der Eucyte wird die DNA mit Proteinen zu Chromosomen verpackt Eine Dreiergruppe der DNA Basen A, T, G, C verschlüsselt eine Aminosäure Bei der Transkription wird ein DNA Abschnitt in RNA umgeschrieben Hitze zerstört die DNA Doppelhelix Mithilfe der Fotometrie kann man DNA wiegen Isotope ermöglichen die Aufklärung des Mechanismus der DNS Replikation Das Verpacken von DNA wäre bei Prokaryoten hinderlich Der Triplettbindungstest knackt den DNA Code für Aminosäuren Bei der Translation wird die Basensequenz in die Aminosäuresequenz übersetzt Eukaryotische mrna wird noch im Kern zerschnitten und neu zusammengefügt Bei Prokaryoten werden Proteine anders hergestellt 62 Seite 2 von 12

3 10.8 Ein Gen ist ein DNA Abschnitt, der für eine RNA codiert Genmutationen können Struktur und Funktion von Proteinen verändern Eine kleine Genmutation lässt Kinder sehr schnell altern Chromosomenmutationen verändern den Bau von Chromosomen Viele Genommutationen wirken sich auf Stoffwechselrate und Meiose aus Genommutationen machen Kulturpflanzen widerstandsfähiger 73 Regulation der Genaktivität am Beispiel der Prokaryoten (Operonmodell im Zusammenhang mit Stoffwechselaktivitäten bei Bakterien) 9.6 In der Procyte ist die DNA ringförmig, histonfrei und ohne Kernhülle Durch Genregulation hat jede Zelle eine typische Proteinausstattung Bakterien regulieren ihre Proteinausstattung selbst 63 Aspekte der Cytogenetik mit humanbiologischem Bezug Stammbaumanalyse und Erbgänge in der humangenetischen Beratung 11.2 Meiose und Befruchtung kennzeichnen die geschlechtliche Fortpflanzung Die Rekombination von Genen führt zur Variabilität innerhalb der Art Nur ein Bruchteil der Human DNA legt die erblichen Merkmale des Menschen fest Genmutationen können Erkrankungen des Menschen verursachen Mutationen der Gonosomen wirken sich bei Mann und Frau verschieden aus Die zeitlichen Abläufe der Meiose bei Mann und Frau unterscheiden sich Variabilität wird durch Platztausch der Gene in der Meiose erreicht Zwillinge mit unterschiedlicher Hautfarbe sind eine Folge von Polygenie Im AB0 System werden Blutgruppen codominant vererbt Die meisten Krankheiten werden autosomal vererbt Gonosomale Vererbung sorgt für Ungleichverteilung unter den Geschlechtern 83 Seite 3 von 12

4 15.4 Chromosomenanomalien können die Entwicklung stören Genomanalysen geben Auskunft über Erkrankungsrisiken 231 Angewandte Genetik Werkzeuge und Verfahrensschritte der Gentechnik am Beispiel der PCR und des genetischen Fingerabdruckes 14.1 Durch die Übertragung fremder Gene werden Arten gezielt verändert DNA Spuren lassen sich eindeutig einer Person zuordnen 216 (siehe auch Methode der Gel Elektrophorese 24) 14.3 Vergleichende Genomanalysen belegen die Verwandtschaft von Arten Lage und Funktion von Genen lassen sich in Genkarten einzeichnen Insulin war das erste gentechnisch hergestellte Medikament Der genetische Fingerabdruck ist nicht immer eindeutig Manche Sportler gelangen nur mit Gentests ins Team Gentechnische Methoden ergänzen medizinische Diagnostik und Therapie 222 Methoden der Bakteriengenetik (nur LK): Stempeltechnik, Verdünnungsreihen 2.2 Procyten sind klein und effizient Bestimmte Merkmale lassen sich auf ein einziges Gen zurückführen Bakterien sind einfach gebaut und vermehren sich schnell Monogenetische Merkmale lassen sich durch Mangelmutanten identifizieren 70 (Ähnliche Versuche lassen sich mit Bakterienmangelmutanten durchführen Isolierung dieser Mangelmutanten mittels Stempeltechnik) Seite 4 von 12

5 Ökologische Verflechtungen und nachhaltige Nutzung Schülerbuch Konzept, Seite Arbeitsbuch Arbeitsblatt, Seite Umweltfaktoren, ökologische Nische Untersuchungen in einem Lebensraum Aquatisches Ökosystem Stehende Gewässer und Aspekte eines Fließgewässers (Zonierung, Eutrophie und Oligotrophie, Methoden der Bestandsaufnahme, Gewässergüte und Selbstreinigung; nur LK: Anwenden des Saprobienindex, Erfassung physikalischer und chemischer Faktoren (Licht, Temp., ph Wert) oder alternativ 7.4 Licht, CO 2 Gehalt der Luft und Temperatur beeinflussen die Fotosyntheseleistung der Pflanzen Das Vorkommen einer Art hängt von Umweltfaktoren ab Die ökologische Nische ist ein Modell der Wechselbeziehungen einer Art zu ihrer Umwelt Der Nährstoffgehalt beeinflusst die Lebensgemeinschaft im See Fließgewässer sind zur Selbstreinigung fähig Im offenen Meer sind Produktion und Verbrauch räumlich weit getrennt Die Fotosyntheseleistung wird von äußeren Faktoren beeinflusst Umweltfaktoren bestimmen die Verbreitung der Stechpalme Wechselwirkungen zwischen Arten beeinflussen deren Vorkommen Gewässer werden durch Mineralstoffeintrag unterschiedlich verändert Die Selbstreinigung eines Fließgewässers verändert die Umweltbedingungen Algenarten weisen im Meer eine vertikale Zonierung auf 128 Terrestrisches Ökosystem Wald oder naturnaher Park (Schichtung und Aufbau, Einfluss von Standortfaktoren und Bewirtschaftung, Erstellung von Vegetationsaufnahmen, Charakterisierung von Waldgesellschaften; nur LK: Standortbeurteilung mit Zeigerwerten, Erfassung physikalischer und chemischer Faktoren (Licht, Temp., ph Wert)) 7.4 Licht, CO 2 Gehalt der Luft und Temperatur beeinflussen die Fotosyntheseleistung der Pflanzen Mineralstoffe und Assimilate werden in Wasser gelöst durch unterschiedliche Leitungsbahnen transportiert Das Vorkommen einer Art hängt von Umweltfaktoren ab Die ökologische Nische ist ein Modell der Wechselbeziehungen einer Art zu ihrer Umwelt Die Fotosyntheseleistung wird von äußeren Faktoren beeinflusst Pflanzen transportieren Wasser und Assimilate Umweltfaktoren bestimmen die Verbreitung der Stechpalme Wechselwirkungen zwischen Arten beeinflussen deren Vorkommen 112 Seite 5 von 12

6 25.4 Böden sind die wichtigsten Orte des Recyclings Organische Stoffe werden im Boden mineralisiert In tropischen Regenwäldern sind die Stoffkreisläufe kurzgeschlossen Strahlung und Wasserhaushalt bestimmen die Lage der Großökosysteme Biome werden von Umweltfaktoren bestimmt Ökosysteme sind nicht statisch, sondern verändern sich 359 Einfache Beziehungen zwischen Organismengruppen und abiotischen Habitatfaktoren Anpassungen an Temperatur und Feuchtigkeit bei Tieren und Pflanzen 22.2 Organismen zeigen gegenüber Umweltfaktoren eine weite oder enge Toleranz Landpflanzen sind an Temperatur und Feuchtigkeit ihres Lebensraums angepasst Vorkommen und Aktivität von Tieren hängen von der Umgebungstemperatur ab Der Körperbau von Tieren ist auch an den Lebensraum angepasst Felsenkrabben tolerieren Wasser mit unterschiedlichen Salzgehalten Der Tagesgang bestimmt die Wasserabgabe bei Pflanzen Die Verbreitung zweier Rötelmausarten wird durch die Temperatur bestimmt Verwandte Arten sind in verschiedenen Gebieten regelhaft verändert 113 Wechselbeziehungen, Populationsdynamik Beziehungen zwischen Populationen: Lotka Volterra Regeln, Konkurrenz, Koexistenz 23.1 Arten einer Lebensgemeinschaft hängen über fördernde oder hemmende Wechselbeziehungen voneinander ab Tarnen und Täuschen, Verletzen und Vergiften sind Spezialisierungen in Räuber Beute Beziehungen Parasiten schädigen ihren Wirt, töten ihn aber meist nicht Symbiotische Arten profitieren voneinander Malaria Einzeller erobern unseren Körper Flechten bilden eine morphologische Einheit aus Pilz und Alge 116 Seite 6 von 12

7 23.6 Konkurrierende Arten können einander verdrängen Fressfeinde können Populationen einer Art verdrängen Ressourcenaufteilung verringert die innerartliche Konkurrenz Die Umweltkapazität begrenzt das Wachstum einer Population Populationen können unterschiedlich wachsen Besonderheiten im Lebenszyklus verursachen Populationsschwankungen Zyklische Populationsschwankungen können durch das Nahrungsangebot und die Anwesenheit von Räubern bedingt sein (Lotka Volterra Regeln) Schädlingspopulationen lassen sich durch Nützlinge regulieren Voneinander abhängige Populationen schwanken periodisch Bestandsgrößen unterliegen Schwankungen 120 Verflechtungen in Lebensgemeinschaften Biomasseproduktion, Trophieebenen, Energiefluss Biogeochemischer Kreislauf am Beispiel des Stickstoffkreislaufs 25.1 Sonnenenergie treibt die Prozesse in Ökosystemen an Bakterien sind die Motoren des Stickstoffkreislaufs In Walen konzentrieren sich Gifte 122 Nachhaltige Nutzung und Erhaltung von Ökosystemen Nachhaltige Bewirtschaftung (Chemische Schädlingsbekämpfung, biologischer Pflanzenschutz) 27.3 Menschliche Aktivitäten bedrohen die Biodiversität Effektiver Artenschutz gelingt nur in großflächigen Schutzgebieten Nachhaltiges Wirtschaften entscheidet über die Zukunft der Biosphäre und der Menschheit Nichteinheimische Tiere besiedeln Europa Wölfe kehren in strukturreiche Landschaften zurück Eine zweite Erde kann man nicht borgen 132 Seite 7 von 12

8 Evolution der Vielfalt des Lebens in Struktur und Verhalten Schülerbuch Konzept, Seite Arbeitsbuch Arbeitsblatt, Seite Grundlagen evolutiver Veränderungen Genotypische Variabilität von Populationen (keine Modellberechnungen) 17.1 Genetische Variabilität und wiederholte Auslese führen zu Evolution Genetische Variabilität steigt durch Mutation und sinkt durch Selektion Natürliche Selektion ist nicht zufällig und führt zur Angepasstheit Natürliche Selektion ist blind für die Zukunft Der Zufall bestimmt mal mehr mal weniger den Erfolg von Merkmalsvarianten Die Populationszusammensetzung zeigt, ob Evolution stattfindet Natürliche Selektion fördert Kompromisse Manche Formen der Selektion fördern genetische Vielfalt Kleine Populationen verlieren genetische Vielfalt Selektion verändert Populationen Angepasstheiten sind Kompromisse Selektion kann häufigkeitsabhängig sein Sexuelle Fortpflanzung beschleunigt die Evolution Koevolution ist eine Quelle fortwährender Selektion Evolution findet auf jeder Ebene statt, die Vererbung und Vermehrung zeigt Infantizid kann die Fitness erhöhen 96 Verhalten, Fitness und Anpassung (nur LK) Seite 8 von 12

9 Fortpflanzungsstrategien (einschließlich Partnerwahl und Paarungssysteme) 17.2 Fortpflanzungserfolg ist das wichtigste Merkmal eines Lebewesens Die Evolution von Geschlechtsmerkmalen wird durch sexuelle Selektion erklärt Balzrituale und sexuelle Ornamente verbessern den Fortpflanzungserfolg Kommunikation zwischen Artgenossen basiert meist auf ehrlichen Signalen Ein langes Leben steigert nicht immer den Fortpflanzungserfolg Sexuelle Selektion erklärt Geschlechtsmerkmale Bestimmte Reize verraten die Gesundheit des Partners Weibchen wählen die besten Männchen aus Kommunikation zwischen Arten kann auf unehrlichen Signalen beruhen 460 Art und Artbildung 19.1 Reproduktionsbarrieren trennen Arten voneinander Geografische Isolation kann zu Artbildung führen Neue Arten können sich im selben Gebiet wie die Elternart bilden Die Geschwindigkeit der Artbildung kann gleichmäßig oder sprunghaft sein Isolationsfaktoren verhindern Fehlpaarungen Allopatrisch entstandene Arten können wieder aufeinandertreffen Die Evolutionsgeschwindigkeit kann schwanken Eine höhere Komplexität ist keine notwendige Konsequenz der Evolution 281 Evolutionshinweise und Evolutionstheorie Rezente und paläontologische Hinweise (Homologie der Wirbeltiergliedmaßen) Systematik und phylogenetischer Stammbaum (Grundlegende Zusammenhänge innerhalb des Wirbeltierstammbaumes, vertiefend: phylogenetische Stellung der Primaten) Vergleich und Beurteilung der Ergebnisse unterschiedlicher Analysemethoden; bei der Analyse bzw. Erstellung eines Stammbaumes sind Übereinstimmungen in 14.2 DNA Spuren lassen sich eindeutig einer Person zuordnen Vergleichende Genomanalysen belegen die Verwandtschaft von Arten Die Evolutionstheorie hat sich historisch entwickelt und wird weiter überprüft Der genetische Fingerabdruck ist nicht immer eindeutig Die Evolutionstheorie hat eine Geschichte 91 Seite 9 von 12

10 der DNS und Aminosäure Sequenz von Proteinen einzubeziehen Präzipitintest (nur LK) Synthetische Evolutionstheorie 20.1 Spuren aus der Vergangenheit zeigen den Fußabdruck der Evolution Fossilien liefern starke Belege für das Evolutionsgeschehen Die Stammesgeschichte lässt sich durch Merkmalsvergleiche rekonstruieren Isotope ermöglichen Datierungen Neufunde füllen Lücken im Fossilbestand Molekulare Strukturen verraten Verwandtschaftsverhältnisse 103 Transspezifische Evolution der Primaten Einordnung von fossilen und rezenten Hinweisen zur Evolution des Menschen 21.1 Der menschliche Zweig im Primatenstammbaum ist nur wenige Millionen Jahre alt Der aufrechte Gang entwickelte sich vor dem größeren Gehirn Der aufrechte Gang behindert eine schnelle Fortbewegung Großes Gehirn und Intelligenz kennzeichnen die Gattung Homo Der moderne Mensch breitete sich sehr schnell über die Erde aus Die Hautfarbe des Menschen ist ein Ergebnis von Selektion Die menschliche Population des 21. Jahrhunderts evolviert nach wie vor 306 Seite 10 von 12

11 Steuerungs und Regulationsmechanismen im Organismus Schülerbuch Konzept, Seite Arbeitsbuch Arbeitsblatt, Seite Molekulare und cytologische Grundlagen mit den Schwerpunkten Bau und Funktion des Neurons 28.1 Nervenzellen sind spezialisiert auf die Leitung und Verarbeitung von Informationen Gliazellen unterstützen Neuronen bei der Informationsverarbeitung Input, Integration und Output sind die Hauptaufgaben unseres Nervensystems 134 Erregungsentstehung, Erregungsleitung, Synapsenvorgänge einschließlich molekularer Grundlagen 28.3 Ionenpumpen und Ionenkanäle machen die Membran durchlässig für bestimmte Ionen In Ruhe zeigen Neuronen ein Gleichgewichtspotenzial An aktiven Neuronen treten kurzzeitige Potenzialveränderungen auf Signale pflanzen sich entlang dem Axon fort Springende Aktionspotenziale beschleunigen die Erregungsleitung erheblich Das Ruhepotenzial wird durch eine Natrium Kalium Pumpe aufrechterhalten Aktionspotenziale bedeuten eine Veränderung des Membranpotenzials Erregungsleitung erfolgt an Axonen auf unterschiedliche Weise Die Abfolge der Aktionspotenziale codiert Reizdauer und Reizstärke Neuronen kommunizieren miteinander über Synapsen Die Wirkung eines Neurotransmitters hängt vom Rezeptor ab Neurotransmitter werden im synaptischen Spalt abgebaut Codewechsel erlauben Informationsverarbeitung und verlustfreie Übertragung 396 Seite 11 von 12

12 29.6 Medikamente, Gifte und Drogen beeinflussen die synaptische Übertragung Gifte können einander in ihrer Wirkung verstärken Lernen beeinflusst die synaptische Übertragung Elektrische Synapsen erlauben eine besonders schnelle Informationsübertragung Chemische und elektrische Synapsen sind unterschiedlich 142 Synaptische Verschaltung und Verrechnung 29.1 Einfache Nervenschaltungen erlauben schnelle Reaktionen Chemische Synapsen ermöglichen eine Verrechnung von Informationen Reflexe sind unterschiedlich ausgeprägt Signale werden am Axonhügel verrechnet 140 Seite 12 von 12