Genetik. Neurobiologie UF1 Wiedergabe. B3 Werte und Normen und wie ist organisiert? K3 Präsentation Neurobiologie UF4 Vernetzung B1 Kriterien

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1 2.1.1 Übersichtsraster Qualifikationsphase Quartal Unterrichtsvorhaben Zugeordnete Themenfelder Schwerpunkte des Kompetenzerwerbes Q1 1.1 Proteinbiosynthese Wie entstehen Genetik aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen (und epigenetischen) Strukturen auf einen Organismus? Q1 1.2 Humangenetische Beratung Wie Genetik können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Q1 2.1 Angewandte Genetik (Gentechnologie heute) - Welche Chancen und Genetik welche Risiken bestehen? Q1 2.2 Molekulare und zellbiologische Neurobiologie UF1 Wiedergabe Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung UF2 Auswahl Wie ist das Ner- E6 Modelle vensystem des Menschen aufgebaut B3 Werte und Normen und wie ist organisiert? Q1 2.3 Signaltransduktion: Neurobiologie UF1 Wiedergabe Q1 2.4 Q1 2.5 Wie kommt die Welt in unseren Kopf? Funktion und Fehlfunktion des Gehirns: Wieso kann ich mir das nicht merken? Autökologische Untersuchungen Welchen Einfluss haben abiotische K3 Präsentation Neurobiologie UF4 Vernetzung B1 Kriterien Ökologie E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung Klausur 1

2 Ca. 8 DS Q DS Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Synökologie Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung E7 Arbeits- und Denkweisen Ökologie E6 Modelle K4 Argumentation Q DS Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse? Ökologie B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Q2 1.2 Ca. 5 DS Q2 1.3 Q2 2.1 Q2 2.2 Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Ökologie E5 Auswertung B2 Entscheidungen Die Evolution von Populationen Evolution Die Evolution der Arten Evolution Die Evolution des Menschen Evolution 2

3 2.1.2 Konkretisiertes Unterrichtsvorhaben Grundkurs (Genetik) Unterrichtsvorhaben Q1 1.1 Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld IF 3 Genetik Inhaltliche Schwerpunkte Proteinbiosynthese Genregulation und Krebs Mutationen Basiskonzepte System: Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom Struktur und Funktion: Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor- Suppressorgen Entwicklung: Epigenese, Zelldifferenzierung Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E5 Auswertung E6 Modelle B3 Werte und Normen Zeitbedarf ca. 18? Doppelstunden Mögliche didaktische Leitfragen/ Konkretisierte Kompetenzerwarcher Sequenzierung inhaltlitung des Kernlehrplans Aspekte Die Schülerinnen und Schüler Reaktivierung von SI- Vorwissen: W??? Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen/ Methoden sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegebenen. 3

4 Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryoten: Vom Gen zum Merkmal - wie entstehen aus Genen Merkmale? vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryoten (UF1, UF3) Mutationen: Welche Folgen haben Fehler bei der Proteinbiosynthese?/Welchen Einfluss haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf den Organismus? Genregulation bei Prokaryoten: Wie und wodurch kann die Proteinbiosynthese beeinflusst werden? Krebs: Welche Folgen haben Fehler bei der Genregulation? erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Genmutationen (UF1, UF2) erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4) erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3) erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des Zellstoffwechsels (E6) erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto- Onkogenen und Tumor- Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4) 4

5 Unterrichtsvorhaben Q1 1.2 Thema/Kontext: Humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld IF 3 Genetik Inhaltliche Schwerpunkte Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Basiskonzepte System: Merkmal, Allel, Chromosom, Genom, Rekombination Struktur und Funktion: - Entwicklung: Meiose Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl UF4 Vernetzung E2 Wahrnehmung und Messung E4 Untersuchungen und Experimente E6 Modelle B3 Werte und Normen Reaktivierung von SI-Wissen: Wiederholung Replikation und Zellzyklus Wie kann man sich dieses Wissen technisch zu Nutze machen? Zeitbedarf ca. 16 Doppelstunden Mögliche didaktische Leitfragen/ Konkretisierte Kompehaltlichelehrplans Sequenzierung intenzerwartung des Kern- Aspekte Die Schülerinnen und Schüler erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1) Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Advance Organizer/ MindMap/Concept Map Think-Pair-Share zu bekannten Elementen Didaktisch-methodische Anmerkungen/ Methoden sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegebenen. PCR 5

6 Meisose, Spermatogenese/Oogenese: Wie werden die Keimzellen gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann? Inter- und Intrachromosomale Rekombination: Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht genetische Vielfalt? Erbgänge und Vererbungsmodi genetisch bedingter Krankheiten (z.b....): Wie kann man ein Vererbungsmuster von genetisch bedingten Krankheiten im Verlauf von Familiengenerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nachwuchs ableiten? (Therapie genetisch bedingter Krankheiten (Gentherapie und Zelltherapie): Welche therapeutischen Ansätze ergeben sich aus der Stammzellenforschung und was ist von ihnen zu halten?) erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4). erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1) formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zu X-chromosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkmale und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) Selbstlernplattform von Mallig: Materialien (z. B. Knetgummi, Klingeldraht, Wäscheklammern) Arbeit mit Modellen Arbeitsblätter Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig wiederholt und geübt. Schlüsselstellen bei der Keimzellenbildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Rekombinationsmöglichkeiten werden ermittelt. 6

7 Unterrichtsvorhaben Q1 2.1 Thema/Kontext: Angewandte Genetik - Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld IF 3 Genetik Inhaltliche Schwerpunkte Gentechnik Bioethik Basiskonzepte System: DNA, Stammzelle Struktur und Funktion: DNA-Chip Entwicklung: Transgener Organismus Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe B1 Kriterien B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Grenzen K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation Zeitbedarf ca. 11? Doppelstunden Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Grundoperationen der Gentechnik und deren Anwendung (Transgene Lebewesen und DNA-Chips): W? Stammzellenforschung: W? Konkretisierte Kompetenzerwartung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1) stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3) geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3) recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen/ Methoden sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz 7

8 Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3) stellen naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4) 8

9 Leistungskurs Unterrichtsvorhaben Q1 1.1 Thema/Kontext: Erforschung der Proteinbiosynthese Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen und epigenetischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld IF 3 Genetik Inhaltliche Schwerpunkte Proteinbiosynthese Genregulation und Krebs Mutationen Basiskonzepte System: Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom Struktur und Funktion: Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor- Suppressorgen, RNA-Interferenz Entwicklung: Epigenese, Zelldifferenzierung Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe UF3 Systematisierung UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung E6 Modelle Zeitbedarf ca. 30? Doppelstunden Mögliche didaktische Leitfragen/ Konkretisierte Kompetenzerwarcher Sequenzierung inhaltlitung des Kernlehrplans Aspekte Die Schülerinnen und Schüler Reaktivierung von SI- Vorwissen: W??? Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen/ Methoden sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegebenen. 9

10 Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryoten: Vom Gen zum Merkmal - wie entstehen aus Genen Merkmale? Mutationen: Welche Folgen haben Fehler bei der Proteinbiosynthese? Welchen Einfluss haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf den Organismus? Genregulation bei Pro- und Eukaryoten: Wie und wodurch kann die Proteinbiosynthese beeinflusst werden? erläutern wissenschaftliche Experimente zur Aufklärung der Proteinbiosynthese, generieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Versuchsergebnisse (E3, E4, E5) benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Entschlüsselung des genetischen Codes auf und erläutern klassische Experimente zur Entwicklung der Code-Sonne (E1, E3, E4) vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthese bei Pround Eukaryoten (UF1, UF3) reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffes (E7) erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charakterisieren mit dessen Hilfe Mutationstypen (UF1, UF2) erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4) erläutern und entwickeln Modellvorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) erläutern die Bedeutung der Transkriptionsfaktoren für die Regulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4) begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für besondere Fragestellungen geneti- 10

11 Krebs: Welche Folgen haben Fehler bei der Genregulation? scher Forschung (E6, E3) erklären mithilfe von Modellen genregulatorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6) erläutern epigenetische Modelle zur Regelung des Zellstoffwechsels und leiten Konsequenzen für den Organismus ab (E6) erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto- Onkogenen und Tumor- Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und beurteilen die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4) 11

12 Unterrichtsvorhaben Q1 1.2 Thema/Kontext: Humangenetische Beratung Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld IF 3 Genetik Inhaltliche Schwerpunkte Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik Basiskonzepte System: Merkmal, Allel, Chromosom, Genom, Rekombination Struktur und Funktion: - Entwicklung: Meiose Zeitbedarf Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Reaktivierung von SI- Wissen: Wiederholung Replikation und Zellzyklus Wie kann man sich dieses Wissen technisch zu Nutze machen? Konkretisierte Kompetenzerwartung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1) Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe UF4 Vernetzung E1 Probleme und Fragestellungen E2 Wahrnehmung und Messung E3 Hypothesen E4 Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation K4 Argumentation Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Advance Organizer/ MindMap/Concept Map Think-Pair-Share zu bekannten Elementen Didaktisch-methodische Anmerkungen/ Methoden sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz SI-Wissen wird reaktiviert, ein Ausblick auf Neues wird gegebenen. PCR 12

13 Meisose, Spermatogenese/Oogenese: Wie werden die Keimzellen gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann? Inter- und Intrachromosomale Rekombination: Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht genetische Vielfalt? Erbgänge und Vererbungsmodi genetisch bedingter Krankheiten (z.b....): Wie kann man ein Vererbungsmuster von genetisch bedingten Krankheiten im Verlauf von Familiengenerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nachwuchs ableiten?? erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neu-kombination der Chromosomen) bei Meiose und Befruchtung (UF4). erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (E4, E2, UF1) formulieren bei der Stammbaumanalyse Hypothesen zum Vererbungsmodus genetisch bedingter Merkmale (Xchromosomal, autosomal, Zweifaktorenanalyse; Kopplung, Crossing-over) und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4) recherchieren Informationen zu humangenetischen Fragestellungen (u.a. genetisch bedingten Krankheiten), schätzen die Relevanz und Zuverlässigkeit der Informationen ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zusammen (K2, K1, K3, K4) Selbstlernplattform von Mallig: Materialien (z. B. Knetgummi, Klingeldraht, Wäscheklammern) Arbeit mit Modellen Arbeitsblätter Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig wiederholt und geübt. Schlüsselstellen bei der Keimzellenbildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Rekombinationsmöglichkeiten werden ermittelt. Neutrale oder verfassergefärbte Quelle? 13

14 Therapie genetisch bedingter Krankheiten (Gentherapie und Zelltherapie): Welche therapeutischen Ansätze ergeben sich aus der Stammzellenforschung und was ist von ihnen zu halten? 14

15 Unterrichtsvorhaben Q1 2.1 Thema/Kontext: Gentechnologie heute - Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld IF 3 Genetik Inhaltliche Schwerpunkte Gentechnik Bioethik Basiskonzepte System: DNA, Stammzelle Struktur und Funktion: DNA-Chip Entwicklung: Transgener Organismus, Synthetischer Organismus Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe B1 Kriterien B3 Werte und Normen B4 Möglichkeiten und Experimente K1 Dokumentation K2 Recherche K3 Präsentation Zeitbedarf Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte S: Grundoperationen der Gentechnik und deren Anwendung (Transgene und Synthetische Organsimen sowie DNA- Chips): W? Konkretisierte Kompetenzerwartung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1) stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3) geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung an und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3) beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen/ Methoden sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz 15

16 Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4) Stammzellenforschung: W? recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3) stellen naturwissenschaftlichgesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4) 16

17 Neurobiologie Unterrichtsvorhaben Q1 2. Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverarbeitung Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist organisiert? Inhaltsfeld IF 4 Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte Aufbau und Funktion von Neuronen Zeitbedarf Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Struktur und Funktion: Was macht das Neuron zu einer ganz besonderen Zelle? Ruhe- und Aktionspotenzial: Wie erzeugt ein Neuron elektrische Impulse und leitet diese weiter? Konkretisierte Kompetenzerwartung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1) erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2), [LK] leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von Ionenströmen durch Ionenkanäle ab und entwickeln Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe UF2 Auswahl E6 Modelle B3 Werte und Normen Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Modelle und /oder lichtmikroskopische Aufnahmen von Neuronen Didaktisch-methodische Anmerkungen/ Methoden sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Bestandteile des Neurons: Dendriten mit Synapsen, Axonhügel, Axon, Myelinscheide mit Ranvierschen Schnürringen Kationen und Anionen, Ionenkonzentrationsgefälle, selektive Ionenkanäle (Na + /K + ), Membranpotential, Ruhepotential, elektromotorische Kraft, Natrium-Kalium-Pumpe, Aktionspotential, Alles-oder-nichts-Prinzip, Amplitude, Refrakträrzeit, maximale Impulsfrequenz Leitungsgeschwindigkeit im Axon, Saltatorische Erregungsleitung 17

18 Die chemische Synapse: Wie werden Informationen zwischen Neuronen übertragen? dazu Modellvorstellungen (E5, E6, K4), [GK] erklären die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten Axonen (UF1), [LK] vergleichen die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem Aspekt der Leitungsgeschwindigkeit in einen funktionellen Zusammenhang (UF2, UF3, UF4). dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2), erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3), [GK] erklären Wirkungen von e- xogenen Substanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF4), [LK] leiten Wirkungen von endound exogenen Substanzen (u.a. von Neuroenhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und präsynaptische Endigung, spannungsabhängige Calciumkanäle, Vesikel mit Neurotransmittern, synaptischer Spalt, postsynaptische Membran, transmittergesteuerte Ionenkanäle, postsynaptisches Potential, Informationscodierung (Frequenz und Amplitude), Synaptische Integration: EPSP und IPSP, Drogen und Gifte 18

19 Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4), erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an einem Beispiel [LK: Beispielen](UF4, E6, UF2, UF1). 19

20 Unterrichtsvorhaben Q1 2. Thema/Kontext: Signaltransduktion: Wie kommt die Welt in unseren Kopf? Inhaltsfeld: IF 4 Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte: Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF1 Wiedergabe K3 Präsentation Zeitbedarf: Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Signaltransduktion: Wie kommt die Welt in unseren Kopf? Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler [GK] stellen das Prinzip der Signaltransduktion an einem Rezeptor anhand von Modellen dar (E6, UF1, UF2, UF4), [LK] erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4), [LK] stellen die Veränderung der Membranspannung an Lichtsinneszellen anhand von Modellen dar und beschreiben die Bedeutung des second messengers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion (E6, E1), stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische An-merkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz Chemo-, Foto-, Thermo-, Mechano-, Elektrorezeptoren, adäquater Reiz, Aufbau des menschlichen Auges, Bau der Netzhaut, Stäbchen und Zapfen, Rhodopsin, Funktionsprinzip einer Sinneszelle 20

21 im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3). 21

22 Unterrichtsvorhaben Q1 2. Thema/Kontext: Funktion und Fehlfunktion des Gehirns: Wieso kann ich mir das nicht merken? Inhaltsfeld: IF 4 Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte: Plastizität des Lernens Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können UF4 Vernetzung B1 Kriterien Zeitbedarf: Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Funktion und Fehlfunktion des Gehirns: Wieso kann ich mir das nicht merken? Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3), [GK] ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Aktivitäten verschiedener Gehirnareale (E5, UF4), [LK] stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fmrt) gegenüber und bringen diese mit der Erforschung von Gehirnabläufen in Verbindung (UF4, UF1, B4), stellen aktuelle Modellvor- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenmögliche Anwendungsbeispiele: - Parkinson - Alzheimer Abiturvorbereitung: verschiedene Lerntypen (visuell, motorisch, auditiv, ) 22

23 stellungen zum Gedächtnis auf anatomischphysiologischer Ebene dar (K3, B1), [GK] erklären die Bedeutung der Plastizität des Gehirns für ein lebenslanges Lernen (UF4), [LK] erklären den Begriff der Plastizität anhand geeigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4). 23

24 Unterrichtsvorhaben Q1 1.4: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte Umweltfaktoren und ökologische Potenz Zeitbedarf ca. 8 Doppelstunden Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Inwiefern beeinflussen abiotische Faktoren das Vorkommen der Lebewesen auf der Erde? Am Beispiel der FS: Abiotische Faktoren (Temperatur, Licht, Wasser) Toleranzkurve ökologische Potenz physiologische Potenz Minimumregel, Optimumsregel Konkretisierte Kompetenzerwartung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren. (E5) entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E1 Probleme und Fragestellungen E4Untersuchungen und Experimente E5 Auswertung E7 Arbeits- und Denkweisen Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Abhängigkeit der FS-Rate von Licht- / Temperaturintensität / CO2- Konz. Langzeit- / Kurztagpflanzen Messwerttabellen oder Versuch Didaktische Anmerkungen & Empfehlungen Versuch zur Abhängigkeit der Fotosyntheserate von Licht, Temperatur oder CO2 (Wasserpest) 24

25 E5), erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3), Stoffwechselphysiologische Grundlagen von Ökosystemen: Fotosynthese lichtabhängige/lichtunabhän gige Reaktionen Bedeutung der Fotosynthese (nur LK: Leiten aus Forschungsexperimenten zur Aufklärung der Fotosynthese zu grundliegende Fragestellungen und Hypothesen ab E1, E3, UF2, UF4). Erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3). (nur LK: Erläutern mithilfe einfacher Schemata das Grundprinzip Verbindliche Absprachen der Fako: Versuche Wasserpest (Starklicht, verschiedene CO2-Konzentrationen. Usw.) 25

26 der Energieumwandlung in den) Fotosystemen und den Mechanismus der ATP- Synthese K3, UF 1 Bergmann/Allen`sche Regel erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u. a. tiergeographische Regeln) und grenzen diese von naturwissenschaftlichen Gesetzen ab. (E7, K4) Abkühlversuche (heißes Wasser in Glaszylinder verschiedener Formen, T-/ Zeitmessungen; Diagrammarbeit) 26

27 Unterrichtsvorhaben Q1 1.4: Thema/Kontext: Synökologie Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse Inhaltsfeld IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte Dynamik von Populationen, Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf ca. 9 Doppelstunden Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E6 Modelle K4 Argumentation B2 Entscheidungen B3 Werte und Normen Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Didakt.Anmerkungen & Empfehlungen Inwiefern beeinflussen inter- und intraspezifische Beziehungen Populationen?/ Welche Möglichkeiten der Stoff- und Energieumwandlung gibt es in ausgewählten Ökosystemen? Biotische Faktoren (Konkurrenz, Konkurrenzvermeidung, Parasitismus, Symbiosen) leiten aus Untersuchungsdaten zu intraund interspezifischen Beziehungen (Parasitismus, Symbiose, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwendung angemessener Medien (E5, K3, UF1) leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4) (auch bei der Populationsökologie) konkrete Beispiele und Untersuchungsdaten PPT- Präsentation (z.b. Referate) 27

28 ökologische Nische Nahrungsbeziehungen (Trophieebenen, Nahrungsketten, Nahrungsnetz, Nahrungspyramide) - erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexistenz von Arten (E6, UF1, UF2) - stellen energetische und stoffliche Beziehungen verschiedener Organismen unter den Aspekten von Nahrungskette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3) Terrestrisch / Aquatisch MWG/EKG Populationsökologie (Regulation der Populationsdichte, Lotka-Volterra, r- und k- Strategen beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1) untersuchen die Veränderungen von Populationen mit Hilfe von Simulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6) - nur LK: vergleichen das Lotka-Volterra-Modell mit veröffentlichten Daten aus Freilandmessungen und diskutieren die Grenzen des Modells (E6) Diagramme und Graphen beschreiben und interpretieren Räuber- Beutespiel Verbindlich: Daten aus Freilandmessungen 28

29 Unterrichtsvorhaben Q2 2.1: Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen? Inhaltsfeld IF 5 Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte Mensch und Ökosystem Zeitbedarf ca. 5 Doppelstunden Mögliche didaktische Leitfragen/ Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Welche Parameter beeinflussen die Dynamik von Ökosystemen? Zonierung Jahreszeitliche Änderungen Nahrungsbeziehungen Unterschiedliche Arten: Wald: Mischwald, See: oligotroph, eutroph, Fließgewässer (Selbstreinigung) Gewässergüte Eintrag von Schadstoffen (Belastung der Luft, des Bodens, des Wassers ), Eutrophierung Konkretisierte Kompetenzerwartung des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Entwickeln aus zeitlichrhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fragestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5) leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusammenhänge im Hinblick auf zyklische und sukzessive Veränderungen ab. (E5, UF1, UF2, UF3, UF4) Zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bio- Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können E5 Auswertung B2 Entscheidungen Empfohlene Lernmittel/ Materialien/ Methoden Je nach Schule: See oder Wald Praktische Untersuchungen im Ökosystem Didakt.Anmerkungen & Empfehlungen Verbindliche Absprache LK: Exkursion: Bega, Lemgoer Mark,etc. 29

30 indikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren im Ökosystem (UF3,UF4,E4) nur LK: untersuchen das Vorkommen, die Abundanz und die Dispersion von Lebewesen des Ökosystems im Freiland (E1, E2, E4) nur LK: planen ausgehend von Hypothesen Experimente zur Überprüfung der ökologischen Potenz nach dem Prinzip der Variablenkontrolle, nehmen kriterienorientiert Beobachtungen und Messungen vor und deuten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4) Stoffkreisläufe Treibhausgase, Klimaerwärmung und Folgen Schädlingsbekämpfung, Neozon Nachhaltigkeit Landwirtschaft Naturschutz Präsentieren und erklären auf der Grundlage von Untersuchungsdaten die Wirkung von anthropogenen Faktoren auf einen ausgewählten globalen Stoffkreislauf (K1, K3, UF1) Recherchieren Beispiele für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2,K4) Entwickeln Handlungsoptionen für das eigene Konsumverhalten und schätzen diese unter dem Stoffkreisläufe bis 2016 verbindlich: Stickstoffkreislauf, für 2017 Kohlenstoffkreislauf Abiturvorgabe 2017 :Schädlingsbekämpfung 30

31 Renaturierung Bewertung von Maßnahmen Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3) diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz B2, B3 31

32 Unterrichtsvorhaben Q2 1.3 Thema/Kontext: Die Evolution von Populationen Inhaltsfeld: IF 6 Evolution Inhaltliche Schwerpunkte Grundlagen evolutiver Veränderung Entwicklung der Evolutionstheorie Zeitbedarf ca. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz erläutern den Einfluss der Evolutionsfaktoren (Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift) auf den Genpool einer Population (UF4, UF1). erläutern das Konzept der Fitness und seine Bedeutung für den Prozess der Evolution unter dem Aspekt der Weitergabe von Allelen (UF1, UF4). stellen die synthetische Evolutionstheorie zusammenfassend dar (UF2, UF4). wählen angemessene Medien zur Darstellung von Beispielen zur Coevolution aus Zoologie und Botanik aus und präsentieren die Beispiele (K3, UF2). 32

33 Unterrichtsvorhaben Q2 2.1 Thema/Kontext: Die Evolution von Arten Inhaltsfeld: IF 6 Evolution Inhaltliche Schwerpunkte Art und Artbildung Zeitbedarf ca. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz stellen den Vorgang der adaptiven Radiation unter dem Aspekt der Angepasstheit dar (UF2, UF4). erklären Modellvorstellungen zu allopatrischen und sympatrischen Artbildungsprozessen an Beispielen (E6, UF1). Unterrichtsvorhaben Q2 2.2 Thema/Kontext: Die Evolution des Menschen Inhaltsfeld: IF 6 Evolution 33

34 Inhaltliche Schwerpunkte Evolution und Verhalten Evolution des Menschen Stammbäume Zeitbedarf ca. Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte Konkretisierte Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Einordnung von Lebewesen mithilfe der Systematik und der binären Nomenklatur (UF1, UF4). ordnen den modernen Menschen kriteriengeleitet den Primaten zu (UF3). analysieren anhand von Daten die evolutionäre Entwicklung von Sozialstrukturen (Paarungssysteme, Habitatwahl) unter dem Aspekt der Fitnessmaximierung (E5, UF2, UF4, K4). analysieren molekulargenetische Daten und deuten sie im Hinblick auf die Verbreitung von Allelen und Verwandtschaftsbeziehungen von Lebewesen (E5, E6). deuten Daten zu anatomischmorphologischen und molekularen Merkmalen von Organismen zum Beleg Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Absprachen der Fachkonferenz 34

35 konvergenter und divergenter Entwicklungen (E5, UF3). entwickeln und erläutern Hypothesen zu phylogenetischen Stammbäumen auf der Basis von Daten zu anatomischmorphologischen und molekularen Homologien (E3, E5, K1, K4). erstellen und analysieren Stammbäume anhand von Daten zur Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen von Arten (E3, E5). belegen an Beispielen den aktuellen evolutionären Wandel von Organismen (u. a. mithilfe von Auszügen aus Gendatenbanken) (E2, E5). stellen Belege für die Evolution aus verschiedenen Bereichen der Biologie (u. a. Molekularbiologie) adressatengerecht dar (K1, K3). diskutieren wissenschaftliche Befunde (u. a. Schlüsselmerkmale) und Hypothesen zur Humanevolution unter dem Aspekt ihrer Vorläufigkeit kritisch-konstruktiv (K4, E7, B4). bewerten die Problematik des Rasse-Begriffs beim Menschen aus historischer 35

36 und.gesellschaftlicher Sicht und nehmen zum Missbrauch dieses Begriffs aus fachlicher Perspektive Stellung (B1, B3, K4). 36