Bildungsplan für das berufliche Gymnasium der sechs- und dreijährigen Aufbauform. Band 1 Allgemeine Fächer

Transkript

1 Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg Ausgabe C LEHRPLANHEFTE REIHE I Nr. 30 Bildungsplan für das berufliche Gymnasium der sechs- und dreijährigen Aufbauform Band 1 Allgemeine Fächer Aufgabenfeld III Heft 6 Biologie (EG, SGG, TG, WG) Eingangsklasse Jahrgangsstufen 1 und 2 3. September 2007 Lehrplanheft 1/2007 NECKAR-VERLAG

2 Inhaltsverzeichnis 1 Inkraftsetzung 2 Vorbemerkungen 3 Lehrplanübersicht Auf den Inhalt des Hefts Allgemeine Aussagen zum Bildungsplan wird besonders hingewiesen: Vorwort Hinweise für die Benutzung Der Erziehungs- und Bildungsauftrag der beruflichen Schulen Der besondere Erziehungs- und Bildungsauftrag für das berufliche Gymnasium Verzeichnis der Lehrplanhefte für das berufliche Gymnasium Band 1 Allgemeine Fächer Verzeichnis der Lehrplanhefte für das berufliche Gymnasium Band 2 Berufsbezogene Fächer Impressum Kultus und Unterricht Ausgabe C Herausgeber Lehrplanerstellung Verlag und Vertrieb Bezugsbedingungen Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg Lehrplanhefte Ministerium für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg; Postfach , Stuttgart Landesinstitut für Schulentwicklung, Fachbereich Bildungspläne, Rotebühlstraße 131, Stuttgart, Fernruf Neckar-Verlag GmbH, Klosterring 1, Villingen-Schwenningen Die fotomechanische oder anderweitig technisch mögliche Reproduktion des Satzes bzw. der Satzanordnung für kommerzielle Zwecke nur mit Genehmigung des Verlages. Die Lieferung der unregelmäßig erscheinenden Lehrplanhefte erfolgt automatisch nach einem festgelegten Schlüssel. Der Bezug der Ausgabe C des Amtsblattes ist verpflichtend, wenn die betreffende Schule im Verteiler vorgesehen ist (Verwaltungsvorschrift vom 8. Dezember 1993, K.u.U S. 12). Die Lehrplanhefte werden gesondert in Rechnung gestellt. Die einzelnen Reihen können zusätzlich abonniert werden. Abbestellungen nur halbjährlich zum 30. Juni und 31. Dezember eines jeden Jahres schriftlich acht Wochen vorher beim Neckar- Verlag, Postfach 18 20, Villingen-Schwenningen. Das vorliegende LPH 1/2007 erscheint in der Reihe I Nr. 30 und kann beim Neckar- Verlag bezogen werden.

3 Biologie (EG, SGG, TG, WG) 1 Amtsblatt des Ministeriums für Kultus, Jugend und Sport Baden-Württemberg Stuttgart, 3. September 2007 Lehrplanheft 1/2007 Bildungsplan für das berufliche Gymnasium; hier: Berufliches Gymnasium der sechs- und dreijährigen Aufbauform Vom 3. September /109 I. II. Für das berufliche Gymnasium gilt der als Anlage beigefügte Lehrplan. Der Lehrplan tritt für die Eingangsklasse mit Wirkung vom 1. August 2007, für die Jahrgangsstufe 1 am 1. August 2008, für die Jahrgangsstufe 2 am 1. August 2009 in Kraft. Im Zeitpunkt des jeweiligen Inkrafttretens tritt der im Lehrplanheft 5/1999 veröffentlichte Lehrplan in diesem Fach vom 27. August 1999 (Az. V/ /69) außer Kraft.

4 2 Biologie (EG, SGG, TG, WG) Vorbemerkungen Der Biologieunterricht hat den Auftrag, den Schülerinnen und Schülern die lebendige Natur zu erschließen und Verständnis für ihre Gesetzmäßigkeiten und Einzigartigkeit zu erwecken. Dies setzt voraus, dass Grundlagen der Humanbiologie, der Zoologie und der Botanik vermittelt werden, die es den Schülerinnen und Schülern ermöglichen, sich mit sich selbst und mit der Umwelt auseinander zu setzen. Dabei wird ihnen die Vielschichtigkeit biologischer Vorgänge bewusst. Die Bemühung, die Gesetze des Lebens zu durchschauen, führt sie auch in die Grenzbereiche der Biologie, zu ethischen, religiösen und erkenntnistheoretischen Fragestellungen. So trägt der Unterricht zum Selbstverständnis des Menschen bei, Achtung und Ehrfurcht vor dem Leben wachsen in den Schülerinnen und Schülern, und sie sehen ihre eigene Verantwortung für diese Erde. Das Fach Biologie in der Sekundarstufe II des beruflichen Gymnasiums bietet viele Ansatzpunkte für Fächer übergreifende Themen und integriert in besonderer Weise Teilgebiete der anderen naturwissenschaftlichen Disziplinen. Die Leistungsanforderungen im heutigen Berufsleben machen dieses Fächer vernetzende Wissen, Denken und Handeln erforderlich. Im Biologieunterricht stehen deshalb Beobachtung, Vergleich und Experiment als Grundlagen naturwissenschaftlicher Erkenntnisfindung im Mittelpunkt. Veränderungen in der Gesellschaft, in der Berufswelt und im Umfeld der Schule geben Anlass, das Lernen neu zu überdenken. Daher liegt ein besonderer Schwerpunkt auf selbst organisiertem Lernen, bei dem Schülerinnen und Schüler zu kooperativen Lernprozessen aufgefordert werden. Die Lernenden werden für den eigenen Lernprozess und den Lernfortschritt anderer mitverantwortlich gemacht. Die Schülerinnen und Schüler erleben bei diesen Lernmethoden die Lehrkräfte als fachkompetente Ansprechpartnerinnen und Ansprechpartner, die zudem Lernberatung anbieten und die Lernprozesse moderieren. Durch Ordnung der Lebenserscheinungen und Bildung von Modellen bekommen die Schülerinnen und Schüler ein rational geprägtes Bild von ihrer belebten Umwelt. Es werden nicht nur Fähigkeiten wie Geschicklichkeit, Sorgfalt und Ausdauer geübt, sondern vor allem logisches Denk- und Abstraktionsvermögen gefördert. Ihnen wird klar, dass auch die Gentechnik nicht ohne Auswirkungen auf lebende Systeme bleiben kann. Sie erkennen die damit verbundenen Grenzen und Probleme und lernen sie zu analysieren. Gleichzeitig sind sie in der Lage, Lösungsansätze vorzuschlagen und zu bewerten. Dies wird immer wichtiger, da durch steigende wechselseitige Beeinflussung das Spannungsfeld zwischen Ökologie, Ökonomie, Forschung und anderen gesellschaftlichen Interessenbereichen zunimmt. Die Biologie als eine dynamische Naturwissenschaft enthält im Lehrplan exemplarisch Themengebiete der aktuellen Forschung. Dies macht den Einsatz der modernen Medientechnologien im Unterricht erforderlich. Besonders in den vorgesehenen Projekten wird sich die Informationsbeschaffung, zum Beispiel über das Internet, anbieten. In den Schülerinnen und Schülern muss auch die Erkenntnis reifen, dass selbst durch weitere Fortschritte der biologischen Forschung nicht alle Probleme lösbar sein werden. Diese Einstellung weckt ihre Bereitschaft zum aktiven Einsatz für alle Lebewesen und führt sie zu einem verantwortungsbewussten Handeln gegenüber der Natur, als deren Teil sie sich erkennen.

5 Biologie (EG, SGG, TG, WG) 3 Lehrplanübersicht Schuljahr Lehrplaneinheiten Zeitrichtwert Gesamtstunden Seite Eingangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 10 5 klasse 1 Cytologie Immunbiologie Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung 20 Jahrgangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 36 7 stufen 3 Genetik und 2 4 Steuerungs- und Regelungsvorgänge 45 9 (vierstündig) 5 Stoff- und Energiebereitstellung Evolution Wahlthema Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung Jahrgangs- Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) stufen 3 Genetik und 2 4 Steuerungs- und Regelungsvorgänge (zweistündig) 5 Stoff- und Energiebereitstellung Evolution Wahlthema Zeit für Leistungsfeststellung und zur möglichen Vertiefung

6 4 Biologie (EG, SGG, TG, WG)

7 Biologie (EG, SGG, TG, WG) 5 Eingangsklasse Zeitrichtwert Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 10 Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert. Z. B. Projekt, Fallstudie, Planspiel Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden Lehrplaneinheiten unter Beachtung Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen. Vgl. LS-Handreichung 1 Cytologie 38 Die Zelle ist der Grundbaustein der Lebewesen. Die Schülerinnen und Schüler erhalten eine Übersicht über den Feinbau der Zelle, die Aufgaben der wichtigsten Zellorganellen und deren Zusammenwirken. Die wesentlichen Grundlagen der Zellsteuerung ausgehend von der DNA bis hin zur Merkmalausprägung mit Hilfe von Enzymen sollen den Schülerinnen und Schülern ein Basiswissen vermitteln. Kennzeichen des Lebens Die Zelle und ihre Organellen Zellorganellen und ihre Funktion Vergleich von Zelltypen Pro- und Eucyte, Tier- und Pflanzenzellen Bau und Funktion der DNA Nukleotid, komplementäre Basen, Wasserstoffbrücken Chromosomen und Chromosomensatz Replikation und Mitose Aminosäuren, Peptide, Proteine Bau und Einteilung der Aminosäuren auf Grund der Reste Peptidbindung Proteinstruktur Bedeutung von Proteinen Proteinbiosynthese Auswirkung von Mutationen Enzyme Modellvorstellungen zur Enzymwirkung Wirkungs- und Substratspezifität Abhängigkeit der Enzymaktivität von Temperatur und ph-wert Mikroskopisches Arbeiten Mit Symbol für Phosphat, Desoxyribose, Basen Karyogramm Ohne genauere Betrachtung der einzelnen Phasen, Krebs als unkontrollierte Zellteilung Primär- bis Quartärstruktur Z. B. Muskelproteine, Transportproteine, Rezeptorproteine Transkription, Translation im Überblick An einem Beispiel Konservierung von Lebensmitteln, Verdauungsenzyme

8 6 Biologie (EG, SGG, TG, WG) 2 Immunbiologie 12 Die Schülerinnen und Schüler lernen die Vermehrungsweise von Erregern und die Arbeitsweise des körpereigenen Abwehrsystems kennen. Sie verstehen den Verlauf einer typischen Infektionskrankheit und erkennen, dass nur ein funktionsfähiges Immunsystem ein Überleben in unserer Umwelt ermöglicht. Die Bedeutung von Impfungen und die Notwendigkeit, durch geeignetes Verhalten zur Gesunderhaltung des Körpers beizutragen, wird ihnen einsichtig. Bakterien und Viren als Krankheitserreger Vergleich in Bezug auf Bau und Vermehrung Ablauf einer Infektionskrankheit Infektionswege, Inkubationszeit, Symptome Unspezifische Abwehr die wichtigsten Möglichkeiten unspezifischer Antigenabwehr im Überblick Spezifische Abwehr primäre und sekundäre Lymphatische Organe Bau und Funktion der Antikörper Ablauf der humoralen und zellulären Immunantwort sekundäre Immunreaktion aktive und passive Immunisierung Störung der Immunabwehr Barrieren, mechanische und chemische Abwehr, natürliche Bakterienflora Knochenmarksspende, pluripotente Stammzellen Antigen-Antikörper-Reaktion Zusammenarbeit von T- und B-Lymphocyten Gedächtniszellen Bedeutung des Impfschutzes Z. B. HIV, Allergie

9 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig) 7 Jahrgangsstufen 1 und 2 (vierstündig) Zeitrichtwert Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 36 Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert. Z. B. Projekt, Fallstudie, Planspiel Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden Lehrplaneinheiten unter Beachtung Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen. Vgl. LS-Handreichung 3 Genetik 55 Das Wissen über die Weitergabe genetischer Information und deren Verwirklichung im Stoffwechsel der Zellen bildet die Grundlage für das Verständnis genetisch bedingter Krankheiten und deren Ursachen. Darüber hinaus lernen die Schülerinnen und Schüler moderne Diagnose- und Therapiemöglichkeiten kennen und erhalten einen Einblick in gentechnische Verfahren und deren Anwendung in der Praxis. Sie setzen sich dabei mit der Bedeutung und den Risiken innovativer Technologien auseinander und werden in die Lage versetzt ethisch vertretbare Entscheidungen zu treffen. Humangenetik Sexuelle Fortpflanzung Keimzellenbildung und Befruchtung Meiose mit inter- und intrachromosomaler Rekombination, ohne Bezeichnung der einzelnen Phasen Stammbaumanalysen autosomale und gonosomale Erbgänge beim Menschen Polygenie, Polyphänie Vom Gen zum Genprodukt Vergleich Proteinbiosynthese in Eucyten und Procyten Mutationen und ihre Auswirkungen Genmutation Chromosomenmutation Genommutation Mutagene Reparatursysteme Nur monogene Merkmale, ABO-System, Bluter, Rot-Grün-Blindheit Z. B. Hautfarbe, Marfansyndrom Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese, genetischer Code, mrna-prozessing, Proteomics Chorea Huntington, Mucoviscidose Katzenschrei-Syndrom, Translokationstrisomie Numerische Chromosomenaberationen Energiereiche Strahlung und Chemikalien Z. B. Zigarettenrauch, Dieselabgase, Nitrit Beteiligung an der Krebsentstehung Z. B. UV-Reparatur und Xeroderma Pigmentosum

10 8 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig) Diagnostik PCR, DNA-Fingerprinting Einsatz von Gensonden Therapie Ansätze somatischer Gentherapie therapeutisches Klonen Chancen, Grenzen und Risiken Z. B. Verwandtschaftsanalysen, Forensik Gentest z. B. in der pränatalen Diagnostik, DNA-Chips In-vivo- und Ex-vivo-Gentransfer, Viren als Vehikel Gewinnung von Stammzellen Bezogen auf diagnostische und therapeutische Verfahren Methoden der modernen Biotechnologie Bakterien in der Gentechnologie Bakteriengenom Wirkung von Antibiotika an einem Beispiel Antibiotikaresistenz Gentransfer bei Bakterien Plasmidtechnik Moderne Methoden der Pflanzenzüchtung Protoplastenfusion transgene Pflanzen durch Ti-Plasmide Chancen, Grenzen, Risiken Moderne Methoden der Tierzüchtung transgene Tiere reproduktives Klonen Chancen, Grenzen, Risiken Bakterienchromosom, Plasmid Hemmhoftest Konjugation, Transformation Z. B. Insulinproduktion Z. B. herbizidresistente Pflanzen Horizontaler und vertikaler Gentransfer, Allergieproblematik Gene Pharming

11 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig) 9 4 Steuerungs- und Regelungsvorgänge 45 Das Nerven- und das Hormonsystem ermöglichen uns einerseits Umweltreize zu verarbeiten und darauf zu reagieren, andererseits sorgen sie dafür, dass innere Gleichgewichte konstant gehalten werden können. Auf der Grundlage des Wissens über den speziellen Bau und die Fähigkeiten der Zellen und deren Kommunikationsmöglichkeiten, erweitert durch Kenntnisse der Grundprinzipien biologisch-kybernetischer Regelsysteme, erlangen die Schülerinnen und Schüler ein fundiertes Verständnis für die komplexen Leistungen unserer Steuerungs- und Regelsysteme. Gleichzeitig lernen die Schülerinnen und Schüler Angriffspunkte von Störfaktoren kennen und werden so in die Lage versetzt, Risiken einzuschätzen und verantwortlich mit der eigenen Gesundheit umzugehen. Nervenphysiologie Bau von Sinnes- und Nervenzellen Ruhe- und Aktionspotenzial Erregungsleitung bei marklosen und markhaltigen Nervenzellen erregende und hemmende Synapsen Störungsmöglichkeiten der Synapsenfunktion Codierung der Information Nervensysteme Aufbau und Funktion des Rückenmarks mit Reflexbogen Überblick über die Funktionen der Gehirnteile und ihr Zusammenwirken vegetatives Nervensystem Hormonsystem endokrine Drüsen und ihre Hormone Grundprinzipien der hormonellen Informationsübertragung Einteilung der Hormone in Stoffgruppen Primärwirkungen Regelkreis am Beispiel Thyroxin hormonelle Regelung an einem weiteren Beispiel Zusammenwirken von Hormon- und Nervensystem bei der Stressreaktion Passive und aktive Transportvorgänge, Schwellenwert, Depolarisation, Repolarisation, Refraktärzeit EPSP, IPSP, Verrechung am Axonhügel Störung bei der Transmitterfreisetzung, am Rezeptor und am transmitterspaltenden Enzym an Beispielen von Nervengiften, Drogen, Psychopharmaka Rezeptorpotenzial, Amplituden- und Frequenzmodulation Kniesehnenreflex An einem Beispiel Antagonistisches Prinzip, psychosomatische Störungen, Beta-Blocker Im Überblick Übertragungsweg, Konzentrationsabhängigkeit, Halbwertszeit camp-mechanismus, Genaktivierung Hierarchie der Hormondrüsen, Über- und Unterfunktion FFS, AAS

12 10 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig) 5 Stoff- und Energiebereitstellung 44 Die Umwandlung von Lichtenergie in chemisch gebundene Energie durch die Pflanzen ist der grundlegende Stoffaufbauvorgang auf der Erde. Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Zusammenhang von Struktur und Funktion und verstehen die engen Wechselwirkungen zwischen Organismus und Umweltfaktoren. Ihnen erschließt sich die besondere Bedeutung der Pflanzen innerhalb des Stoffkreislaufs im Ökosystem und es wird ihnen deutlich, dass auch der Mensch als Konsument Teil dieser Kreisläufe ist. Ihr erworbenes Wissen versetzt sie in die Lage, die Folgen der menschlichen Eingriffe einschätzen zu können und umweltbewusst zu handeln. Assimilation Blatt als Organ der Fotosynthese Bau und Funktion des Laubblattes Regulation der Spaltöffnungsbewegung mit Grundprinzipien der Osmose Standortanpassung an die Umweltfaktoren Licht und Wasserversorgung Bedingungen und Produkte der Fotosynthese Nachweis der Fotosyntheseprodukte Photosyntheserate in Abhängigkeit von abiotischen Faktoren: Lichtintensität, Kohlenstoffdioxidkonzentration, Temperatur Summengleichung der Fotosynthese Bedeutung der Blattfarbstoffe Absorptionsspektren der Blattfarbstoffe Abhängigkeit der Fotosyntheserate von der Lichtqualität Blattquerschnitt Vereinfachte Darstellung ohne osmotische Zustandsgleichung Sonnenblatt, Schattenblatt, Xerophyten und Hygrophyten Z. B. Stärkenachweis mit Iodkaliumiodidlösung Z. B. mit Hilfe der Bläschenzählmethode Z. B. Engelmann-Versuch Ablauf der Fotosynthese lichtabhängige Reaktion nichtzyklischer Elektronentransport Photolyse des Wassers mit Nachweis der Sauerstoffherkunft durch Isotopenmarkierung Bedeutung der Coenzyme Adenosintriphosphat und Nicotinamid-Adenin- Dinukleotid-Phosphat lichtunabhängige Reaktion Calvinzyklus unter Verwendung der Strukturformeln von PGS, PGA, Glucose Zusammenwirken von lichtabhängiger Reaktion und lichtunabhängiger Reaktion

13 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig) 11 Bedeutung der Fotosynthese Produktion von Sauerstoff und CO 2 -Verbrauch Produktion von Biomasse Nahrungskette und Energiefluss Stoffkreislauf im Ökosystem Produzenten, Konsumenten, Destruenten Beeinflussung eines Ökosystems durch den Menschen Einfluss auf die Atmosphäre Z. B. nachwachsende Rohstoffe Schadstoffakkumulation Biotop, Biozönose, ökologisches Gleichgewicht Z. B. saurer Regen, Ozonschäden Brandrodung, Treibhauseffekt Dissimilation Aerober Glukoseabbau Glykolyse Strukturformeln von Glucose, PGA, PGS, BTS oxidative Decarboxylierung und Zitronensäurezyklus ohne Formeln Endoxidation Summengleichung Anaerober Glucoseabbau Milchsäuregärung Reaktionsschritt zur Milchsäure, Summengleichung Bedeutung der Milchsäuregärung im Muskel alkoholische Gärung Reaktionsschritt über Ethanal zu Ethanol, Summengleichung Vergleich der ATP-Bilanzen von aerobem und anaerobem Glucoseabbau Energieumsätze beim Menschen Grund- und Leistungsumsatz Faktoren, die den Grundumsatz beeinflussen Gesamtbilanz ohne Betrachtung der einzelnen Redoxsysteme Bedeutung in der Lebensmittelherstellung Sauerstoff als begrenzender Faktor, Trainingseffekte, Doping mit Erythropoetin Biotechnologische Anwendung Z. B. Bierherstellung, Bioalkohol als Brennstoff Auswirkung auf den Glucosebedarf Ohne Berechnungen Z. B. Alter, Geschlecht, Hormonhaushalt Bedeutung gesunder Ernährung

14 12 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig) 6 Evolution 20 In der Evolution spiegelt sich die Vielfalt der Lebewesen und deren Wechselwirkungen wider. Betrachtungen zur Evolution beleuchten das Werden des Lebens als stammesgeschichtlichen Prozess und vermitteln die Einsicht, dass wir Menschen Teil der Evolution sind. Die Beschäftigung mit der Evolutionstheorie ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern, sich fundiert mit dem naturwissenschaftlichen Weltbild auseinanderzusetzen und öffnet den Blick für eine Vielzahl aktueller und philosophischer Fragestellungen. Die erworbenen Kenntnisse bieten ihnen eine wertvolle Orientierung, um einen eigenen Standpunkt zu finden. Belege für die Evolution Paläontologie Arten der Fossilisation Altersbestimmung von Fossilien Brückentiere Vergleichende Morphologie Homologie, Analogie Rudimente und Atavismen Progression 14 C-, K-Ar-Methode Mit Homologiekriterien an Beispielen Am Beispiel eines Organsystems Molekularbiologie Aminosäuresequenzanalyse DNA-Hybridisierung Evolutionstheorien Vergleich der Theorien von Lamarck und Darwin Synthetische Evolutionstheorie genetische Variabilität Selektion Isolation als Voraussetzung der Artbildung Mutation, Rekombination Abiotische und biotische Selektionsfaktoren Geografische, ökologische Isolation (Einnischung) 7 Wahlthema 16 Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre Kenntnisse über den bisherigen Unterrichtsstoff hinaus. Aus der nachfolgenden Auflistung ist unter Berücksichtigung von Schülerinteressen, regionalen Gegebenheiten oder aktuellen Anlässen eines der Themen auszuwählen. Evolution chemische und zelluläre Evolution Erdzeitalter Evolution des Menschen kulturelle Evolution der Hominiden

15 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig) 13 Verhaltenslehre Methoden der Verhaltensforschung angeborenes Verhalten erlerntes Verhalten Sozialverhalten bei Tieren Aspekte menschlichen Verhaltens Entwicklungsbiologie Embryonalentwicklung Techniken der Reproduktionsbiologie Tumorbiologie Genregulation Fehlregulation der Zellteilung Tumorbildung und Entwicklung Tumorerkennung, Tumortherapie

16 14 Biologie (EG, SGG, TG, WG vierstündig)

17 Biologie (EG, SGG, TG, WG zweistündig) 15 Jahrgangsstufen 1 und 2 (zweistündig) Zeitrichtwert Handlungsorientierte Themenbearbeitung (HOT) 18 Die Schülerinnen und Schüler bearbeiten Themen handlungsorientiert. Z. B. Projekt, Fallstudie, Planspiel Die Themenauswahl hat aus den nachfolgenden Lehrplaneinheiten unter Beachtung Fächer verbindender Aspekte zu erfolgen. Vgl. LS-Handreichung 3 Genetik 26 Das Wissen über die Weitergabe genetischer Information und deren Verwirklichung im Stoffwechsel der Zellen bildet die Grundlage für das Verständnis genetisch bedingter Krankheiten und deren Ursachen. Darüber hinaus lernen die Schülerinnen und Schüler moderne Diagnose- und Therapiemöglichkeiten kennen und erhalten einen Einblick in gentechnische Verfahren und deren Anwendung in der Praxis. Sie setzen sich dabei mit der Bedeutung und den Risiken innovativer Technologien auseinander und werden in die Lage versetzt ethisch vertretbare Entscheidungen zu treffen. Humangenetik Sexuelle Fortpflanzung Keimzellenbildung und Befruchtung Bedeutung der Meiose ohne Betrachtung der einzelnen Phasen Stammbaumanalysen autosomale und gonosomale Erbgänge beim Menschen Nur monogene Merkmale, z. B. Bluter, Rot-Grün-Blindheit Vom Gen zum Genprodukt Proteinbiosynthese in Procyten Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese, genetischer Code Mutationen und ihre Auswirkungen Genmutation, Chromosomenmutation, Genommutation Mutagene Je Mutationsart ein Beispiel Energiereiche Strahlung und Chemikalien Z. B. Zigarettenrauch, Dieselabgase, Nitrit Diagnostik PCR, DNA-Fingerprinting Z. B. Verwandtschaftsanalysen, Forensik Therapie Ansätze somatischer Gentherapie therapeutisches Klonen In-vivo- und Ex-vivo-Gentransfer, Viren als Vehikel Gewinnung von Stammzellen

18 16 Biologie (EG, SGG, TG, WG zweistündig) Chancen, Grenzen und Risiken Bakterien in der Gentechnik Bakteriengenom Wirkung von Antibiotika an einem Beispiel Antibiotikaresistenz Plasmidtechnik Bezogen auf diagnostische und therapeutische Verfahren Bakterienchromosom, Plasmid Hemmhoftest Z. B. Insulinproduktion 4 Steuerungs- und Regelungsvorgänge 24 Das Nerven- und das Hormonsystem ermöglichen uns einerseits Umweltreize zu verarbeiten und darauf zu reagieren, andererseits sorgen sie dafür, dass innere Gleichgewichte konstant gehalten werden können. Auf der Grundlage des Wissens über den speziellen Bau und die Fähigkeiten der Zellen und deren Kommunikationsmöglichkeiten erlangen die Schülerinnen und Schüler ein fundiertes Verständnis für die komplexen Leistungen unserer Steuerungs- und Regelsysteme. Gleichzeitig lernen die Schülerinnen und Schüler Angriffspunkte von Störfaktoren kennen und werden so in die Lage versetzt, Risiken einzuschätzen und verantwortlich mit der eigenen Gesundheit umzugehen. Nervenphysiologie Bau einer Nervenzelle Ruhe- und Aktionspotenzial Erregungsleitung bei marklosen und markhaltigen Nervenzellen erregende und hemmende Synapsen Störungsmöglichkeiten der Synapsenfunktion Codierung der Information Passive und aktive Transportvorgänge, Schwellenwert, Depolarisation, Repolarisation, Refraktärzeit EPSP, IPSP, Verrechung am Axonhügel Störung bei der Transmitterfreisetzung, am Rezeptor und am transmitterspaltenden Enzym an je einem Beispiel Rezeptorpotenzial, Amplituden- und Frequenzmodulation Nervensysteme Gliederung des Gehirns in seine 5 Gehirnteile und deren Funktion im Überblick vegetatives Nervensystem Antagonistisches Prinzip, psychosomatische Störungen Hormonsystem endokrine Drüsen und ihre Hormone Grundprinzipien der hormonellen Informationsübertragung Regelkreis am Beispiel Thyroxin Zusammenwirken von Hormon- und Nervensystem bei der Stressreaktion Im Überblick Übertragungswege, Konzentrationsabhängigkeit, Halbwertszeit, Bedeutung der Rezeptoren ohne Primärwirkung Hierarchie der Hormondrüsen, Über- und Unterfunktion FFS, AAS

19 Biologie (EG, SGG, TG, WG zweistündig) 17 5 Stoff- und Energiebereitstellung 22 Die Umwandlung von Lichtenergie in chemisch gebundene Energie durch die Pflanzen ist der grundlegende Stoffaufbauvorgang auf der Erde. Die Schülerinnen und Schüler erkennen den Zusammenhang von Struktur und Funktion und verstehen die engen Wechselwirkungen zwischen Organismus und Umweltfaktoren. Ihnen erschließt sich die besondere Bedeutung der Pflanzen innerhalb des Stoffkreislaufs im Ökosystem und es wird ihnen deutlich, dass auch der Mensch als Konsument Teil dieser Kreisläufe ist. Ihr erworbenes Wissen versetzt sie in die Lage, die Folgen der menschlichen Eingriffe einschätzen zu können und umweltbewusst zu handeln. Assimilation Blatt als Organ der Fotosynthese Bau und Funktion des Laubblattes Standortanpassung an den Umweltfaktor Licht Bedingungen und Produkte der Fotosynthese Versuche zur Fotosynthese Summengleichung der Fotosynthese Nachweis der Sauerstoffherkunft durch Isotopenmarkierung Fotosyntheserate in Abhängigkeit von abiotischen Faktoren Abhängigkeit von Lichtintensität und Temperatur Abhängigkeit der Fotosyntheserate von der Lichtqualität Bedeutung der Fotosynthese Produktion von Sauerstoff und CO 2 -Verbrauch Produktion von Biomasse Nahrungskette Stoffkreislauf im Ökosystem Produzenten, Konsumenten, Destruenten Beeinflussung eines Ökosystems durch den Menschen Blattquerschnitt Z. B. Sonnenblatt, Schattenblatt Qualitativer Nachweis der beteiligten Stoffe, z. B. CO 2 -Verbrauch, Stärkebildung Z. B. Bläschenzählmethode Z. B. Engelmann-Versuch Einfluss auf die Atmosphäre Z. B. nachwachsende Rohstoffe Schadstoffakkumulation Biotop, Biozönose Z. B. saurer Regen, Ozonschäden Brandrodung Dissimilation Aerober und anaerober Glukoseabbau beim Menschen Summengleichungen ATP-Ausbeute im Vergleich Keine Betrachtung der einzelnen Reaktionsschritte Sauerstoff als begrenzender Faktor, Trainingseffekte

20 18 Biologie (EG, SGG, TG, WG zweistündig) Energieumsätze beim Menschen Grund- und Leistungsumsatz Faktoren, die den Grundumsatz beeinflussen Ohne Berechnungen Z. B. Alter, Geschlecht, Hormonhaushalt, Bedeutung gesunder Ernährung 6 Evolution 10 In der Evolution spiegelt sich die Vielfalt der Lebewesen und deren Wechselwirkungen wider. Betrachtungen zur Evolution beleuchten das Werden des Lebens als stammesgeschichtlichen Prozess und vermitteln die Einsicht, dass wir Menschen Teil der Evolution sind. Die Beschäftigung mit der Evolutionstheorie ermöglicht es den Schülerinnen und Schülern sich fundiert mit dem naturwissenschaftlichen Weltbild auseinanderzusetzen und öffnet den Blick für eine Vielzahl aktueller und philosophischer Fragestellungen. Die erworbenen Kenntnisse bieten ihnen eine wertvolle Orientierung, um einen eigenen Standpunkt zu finden. Belege für die Evolution Paläontologie Altersbestimmung von Fossilien Z. B. 14 C-, K-Ar-Methode Vergleichende Morphologie Homologie, Analogie, Rudimente Evolutionstheorien Vergleich der Theorien von Lamarck und Darwin Synthetische Evolutionstheorie genetische Variabilität Selektion Isolation als Voraussetzung der Artbildung Mutation, Rekombination Abiotische und biotische Selektionsfaktoren Geografische, ökologische Isolation (Einnischung) 7 Wahlthema 8 Die Schülerinnen und Schüler erweitern ihre Kenntnisse über den bisherigen Unterrichtsstoff hinaus. Evolution chemische und zelluläre Evolution Erdzeitalter Evolution des Menschen kulturelle Evolution der Hominiden Aus der nachfolgenden Auflistung ist unter Berücksichtigung von Schülerinteressen, regionalen Gegebenheiten oder aktuellen Anlässen eines der Themen auszuwählen.

21 Biologie (EG, SGG, TG, WG zweistündig) 19 Verhaltenslehre Methoden der Verhaltensforschung angeborenes Verhalten erlerntes Verhalten Sozialverhalten bei Tieren Aspekte menschlichen Verhaltens Entwicklungsbiologie Embryonalentwicklung Techniken der Reproduktionsbiologie Tumorbiologie Genregulation Fehlregulation der Zellteilung Tumorbildung und Entwicklung Tumorerkennung, Tumortherapie

22 20 Biologie (EG, SGG, TG, WG zweistündig)