Albertus-Magnus-Gymnasium. Lehrplan Biologie. Sekundarstufe II. Jahrgangsstufe 11: Physiologie: Struktur Funktion Wechselwirkung

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1 Albertus-Magnus-Gymnasium Lehrplan Biologie Sekundarstufe II Jahrgangsstufe 11: Physiologie: Struktur Funktion Wechselwirkung Fachinhalte Themenfelder: Zelle Gewebe Organismus Lichtmikroskopisches Bild der Zelle, Zellkern, Zellzyklus, Mitosestadien Funktionsbezogene Zell- und Gewebedifferenzierung Molekulare Grundlagen, Kompartimentierung, Transport Molekulare Grundlagen von Bau und Inhaltsstoffen der Zelle Medizinisch technische Berufe Lichtmikroskop als optisches Instrument Anfertigen, Zeichnen und Auswerten von mikroskopischen Präparaten Verfahrenstechniken: Lichtmikroskopie Elektronenmikroskopie, Rasterelektronenmikroskop Kompartimentierung der Zelle auf elektronenmikroskopischer Ebene, Endosymbiontentheorie Bau und Funktion von Biomembranen, Transportvorgänge (Diffusion, Osmose, passiver und aktiver Transport, Zytosen u.a.) Biochemie der Zelle (Kohlenhydrate, Proteine, Fette, funktionelle Gruppen) Wirkungsweise von Kosmetika Funktion der Nieren Dialyse Modelle von Membranen und Transportvorgängen Versuche zur Osmose, Plasmolyse z.b. Die pflanzliche Zelle als osmotisches System

2 Biokatalyse Molekularer Bau und Enzyme in Alltagsprodukten z.b. Modelle der Enzymwirkung und Wirkungsweise von Enzymen (Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Umgebungsfaktoren /Regulation der Enzymaktivität) in Waschmitteln Enzyme in der Biotechnologie Wirkungsweise von Enzymregulation Schülerversuche mit Urease, Katalase, Hefe, u.a. Prinzip der Katalyse Arzneimitteln Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz Anaerober Abbau von Glukose, Gärung Zellatmung Atmung Kreislauf Bewegung Aspekte der Gesundheitsvorsorge z.b. Ausdauertraining-biologisch betrachtet Herstellung und kulturelle Bedeutung von Bier und Wein Aerobe und anaerobe Vorgänge bei der menschlichen Bewegungsbelastung arbeitsphysiologische Abhängigkeiten des Herz- Kreislaufsystems Experimente zur Dissimilation / Gärung am Modell Hefe Erstellen von Bilanzen Pulsfrequenzmessung in Ruhe und unter Belastung Nutzung der Lichtenergie zum Stoffaufbau Photosynthesefaktoren, Reaktionsorte und Ablauf der Photosynthese bei C3- (und evtl.c4- und CAM-)Pflanzen, Chromatographie von Blattfarbstoffen, Autoradiographie Bedeutung einzelner Kulturpflanzen für Ernährung, Landwirtschaft und Umwelt Nachwachsende Rohstoffe evtl. Mais als Hochleistungspflanze Erstellen von Bilanzen Verfahrenstechnik: Chromatographie, Autoradiographie

3 Jahrgangsstufe 12/13 (Qualifikationsphase): 12.I: Steuerungs- und Regulationsmechanismen im Organismus Neuronale Informationsverarbeitung, Sinne und Wahrnehmung Fachinhalte Themenfelder: Molekulare und cytologische Grundlagen Bau und Funktion des Neurons Erregungsentstehung und Erregungsleitung, Synapsenvorgänge einschließlich molekularer Grundlagen synaptische Verschaltung und Verrechnung Wirkungsmechanismen von Drogen und Arzneimitteln Vergiftungserscheinungen Sucht und Drogenprophylaxe Modellexperimente zum Diffusionspotenzial Simulation von neuronalen Vorgängen anhand von Modellen und mit Hilfe von Computern Verfahrenstechnik: Ableitung von Potenzialdifferenzen Neuronale Verschaltung und Sinne Reflexe, motorische Koordination Bau und Funktion eines Sinnesorgans am Beispiel des menschlichen Auges Verarbeitung von Sinnesreizen im Nervensystem Teil 3 entweder: Wahrnehmung, Gedächtnis, Bewusstsein Bau des ZNS Funktion der Gehirnbereiche Wahrnehmung und Bewusstsein Reflexkontrolle bei Neugeborenen und Kleinkindern Das Auge des Menschen Sinnestäuschungen Veränderung der Persönlichkeit (Parkinson, Alzheimer u.a.) Wirkung von Drogen Sprachenlernen, Sprachausfall Lernstrategien: Lernen lernen Selbstversuche physiologische Experimente zum Sinnesorgan Auge Selbstversuche zum Lernverhalten Verfahrenstechnik: EEG

4 Fachinhalte Gedächtnis und Lernen z.b. Lernen lernen / Drogenwirkungen oder: Hormone und Verhalten z.b. Hormone und deren Auswirkung auf Verhaltensmechanismen Pheromone z.b: Stress, Entspannung, Aspekte der Gesundheitserziehung Analyse zum Verhalten von Mensch und Tier Hormone und Auswirkungen auf die Psyche oder: Zusammenspiel von Nervensystem, Muskelsystem und Stoffwechsel z.b. Auslösen der Muskelkontraktion Hormone und deren Auswirkungen auf Grundumsatz und Leistungsumsatz z.b: Gesundheit durch Bewegung und Ernährung Verfahrenstechniken: EKG /EEG

5 12.II: Genetische und entwicklungsbiologische Grundlagen von Lebensprozessen Fachinhalte Themenfelder: Fortpflanzung und Keimesentwicklung Entwicklungsbiologie (Ontogenese) am Beispiel der Amphibien Musterbildung und Gewebedifferenzierung als Prinzip der Ontogenese (evtl. Fortpflanzungsmedizin) Einwirkung von Drogen und Medikamenten auf Entwicklungsvorgänge (Schwangerschaft) oder Problematik der Einflussnahme des Menschen auf Fortpflanzung und Entwicklung Embryonenschutzgesetz Beobachtung von Entwicklungsabläufen Entwicklungsphysiologische Experimente Verfahrenstechniken: Kerntransplantationen, Klonierung, Reproduktionstechniken Molekulare Grundlagen der Vererbung und Entwicklungssteuerung DNA als Träger der Erbinformationen Replikation Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryonten, Genetischer Code Mutagene, Mutationen, Genreparatur Regulation der Genaktivität am Beispiel der Prokaryonten (Operonmodell im Zusammenhang mit Stoffwechselaktivitäten bei Bakterien) Entwicklungssteuerung Molekularbiologische Identifizierungsmethoden Phenylketonurie, Melaninsynthese Sichelzellenanämie Fehldifferenzierung und ihre Auswirkungen (Krebs) Isolierung von DNA aus pflanzlichem Gewebe (Zwiebel, Tomate) Erstellung und Umgang mit Schemata und Modellen Verfahrenstechniken: Elektrophorese, PCR, Sequenzierung, Hybridisierung

6 Aspekte der Cytogenetik mit humanbiologischem Bezug Chromosomen Meiose, crossing over, Rekombination Leben mit Behinderungen (Down Syndrom, u.a.) Humangenetische Beratung Mikrokopie von Zellteilungsstadien Auswertung von Karyogrammen Stammbaumanalyse, Erbgänge (humangenetische Beratung) Pränatale Diagnostik und deren ethische Aspekte Stammbaumanalyse Karyogramm, Genkartierung Angewandte Genetik Werkzeuge und Verfahrensschritte der Gentechnik am Beispiel der PCR und des genetischen Fingerabdrucks Darstellung kontroverser Positionen zur Gentechnologie evtl. Methoden der Pflanzenund Tierzucht Methoden der Bakteriengenetik (nur Leistungskurs): Stempeltechnik, Verdünnungsreihen z.b: Down-Syndrom oder Beispiele monogenetischer Defekte Problemfelder der somatischen Gentherapie, Präimplantationsdiagnostik und deren jeweilige Verantwortbarkeit Medikamentenherstellung (z.b. Insulin) Einsatz der Gentechnik in der Pflanzen- und Tierzucht sowie der Lebensmittelherstellung Textanalyse Auswertung und Präsentation von Informationen Verfahrentechniken: PCR, Sequenzierung(SANGER), Genidentifizierung, Klonierung, Gendiagnostik

7 13.I : Ökologische Verflechtung und nachhaltige Nutzung Fachinhalte Themenfelder: Umweltfaktoren, ökologische Nische Untersuchungen in einem Lebensraum Aquatisches Ökosystem Stehende Gewässer und Aspekte des Fließgewässers (Zonierung, Eutrophie und Oligotrophie, Methoden der Bestandsaufnahme, Gewässergüte und Selbstreinigung) Erfassung ausgewählter abiotischer Faktoren und Organismengruppen Einfache Beziehungen zwischen Organismengruppen und abiotischen Habitatfaktoren Toleranzbereich, physiologisches und ökologisches Optimum Gewässergütebestimmungen Anpassungen an Temperatur und Feuchtigkeit bei Tieren und Pflanzen Messen und Darstellen von abiotischen Faktoren / Bestimmen von Organismengruppen Leistungskurs: Anwenden des Saprobienindex, Erfassen physikalischer und chemischer Faktoren (Licht, Temperatur, ph-wert) z.b. Blattstrukturen von Pflanzen in Abhängigkeit von den Auswertung wissenschaftlicher Standortfaktoren Wasser und Daten und Messprotokolle Temperatur Ökologische Nische, Nischendifferenzierung Klimaregeln Wechselbeziehung, Populationsdynamik Beziehungen zwischen Populationen: LOTKA-VOLTERRA-Regeln, interspezifische/ intraspezifische Konkurrenz, Koexistenz, Mutualismus, Symbiose, Parasitismus Bewohner extremer Lebensräume Monokulturen und Schädlingsbekämpfung Ableiten von ökologischen Regeln aus Untersuchungsdaten / Fachliteratur Veränderung und Regulation der Populationsdichte Massenvermehrung

8 Verflechtungen in Lebensgemeinschaften Biomasseproduktion, Trophieebenen, Energiefluss Bedeutung bakterieller Stoffwechselaktivitäten Gewässeruntersuchung Biochemischer Kreislauf am Beispiel des Stickstoffkreislaufs Dynamik und Stabilität von Ökosystemen, z.b. Sukzession Stoffkreislauf in Natur und Umwelt Nachhaltige Nutzung und Erhaltung von Ökosystemen Nachhaltige Bewirtschaftung (Chemische Schädlingsbekämpfung, biologischer Pflanzenschutz) Umwelt- und Naturschutz vor Ort an einem Beispiel Erkennen von Konflikten Integrierter Landbau, alternativer zwischen Nutzungs- und Landbau Schutzansprüchen ( LOTKA-VOLTERRA-Regel III ) Abwägen von Lösungsstrategien möglicher Besuch eines Betriebes mit ökologischem Landbau z.b. Naturnaher Waldbau Investition für die Zukunft / Der See ein vielfältiges Ökosystem

9 13.II: Evolution der Vielfalt des Lebens in Struktur und Verhalten Themenfelder: Fachinhalte Grundlagen evolutiver Veränderung Genotypische Variabilität von Populationen, Mutationen, Rekombination Züchtung und Bedeutung von Kulturpflanzen, Nutz- und Haustieren Phänotypische Variationen innerhalb und zwischen Populationen Selektion und Anpassungsprozesse Verhalten, Fitness und Anpassung Kosten-Nutzen-Prinzip bei Altruismus Konkurrenz um Ressourcen Aggression Fortpflanzungsstrategien Imponierverhalten und Rituale Partnerwahl, Paarungssysteme, Staatenbildung Koevolution Evtl. Verhaltensbeobachtungen und Erstellen eines Ethogramms Filmanalyse Art und Artbildung Separation, Rassenbildung, Isolationsmechanismen Adaptive Radiation Darwinfinken, Buntbarsche in den Seen Ostafrikas Auswertung und Vergleich von Sonogrammen Fallanalyse für Evolutionsgeschehen unter Zusammenschau verschiedener Methoden und Verfahrenstechniken z.b. anhand geographischer Grundlagen zur Separation

10 Evolutionshinweise und Evolutionstheorie Rezente Hinweise aus Morphologie, Anatomie, Biochemie, Physiologie Paläontologische Hinweise Systematik und phylogenetischer Stammbaum an einem Beispiel (Wirbeltierstammbaum / Primaten) Ableitung von Progressionsreihen Erklärungsmodelle für Evolution Pferdestammbaum Herz- und Lungenentwicklung bei Wirbeltieren Ordnen und Vergleichen von biologischer Vielfalt mittels Homologiekriterien (Wirbeltiergliedmaßen) Datierungsmethoden Vergleich und Beurteilung der Ergebnisse unterschiedlicher Analysemethoden (DNA- Sequenz, Aminosäure-Sequenz, Präzipitintest) Theoriebildung auf der Basis von Einzelphänomenen und Hypothesen (Synthetische Evolutionstheorie) Verfahrenstechnik: Datierung mittels radioaktiver Isotope Transspezifische Evolution der Primaten Fossile und rezente Hinweise zur Evolution des Menschen Phylogenetische Stellung der Hominiden Kulturelle Evolution Entstehung von Sprache, Kunst, Erstellung eines Stammbaumes Religion, Ethik und Moral in der auf Grund von Einzelfunden und Evolution des Menschen dessen Problematik Analyse früher Kulturen und ursprünglicher Menschengruppen z.b. Trends der Primatenevolution

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