Hinweis: Schwerpunktthemen und EPA s beachten und den Arbeitsplan entsprechend anpassen! 1. Semester: Was ist Leben? Stoffwechsel und Genetik

Transkript

1 Hinweis: Schwerpunktthemen und EPA s beachten und den Arbeitsplan entsprechend anpassen! 1. Semester: Was ist Leben? Stoffwechsel und Genetik UR 1: Was ist Leben? Zellatmung und Gärung (Semesterwochenstunden: XXX) 1.1: Zellatmung: Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material FW 1.1: erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme). FW 1.2: erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Mitochondrien). FW 2.2: erläutern die Funktion der Kompartimentierung (chemiosmotische ATP-Bildung*). FW 3.1: beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen (Enzymaktivität). FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System). FW 4.3: erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper- Schema, ATP-Bilanz). EG 1.1: beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich EG 4.5: beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. KK 1: beschreiben und erklären biologische Fachbegriffe. KK 3: entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen. KK 5: argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Conceptmap. Übersicht über Themen der Oberstufe Ausgangsfrage:. Wie wird die für das Leben notwendige Energie bereitgestellt? Leben als System, das sich selbst reproduziert, das einen höheren Energiegehalt als seine nichtlebende Umgebung hat und das diesen Zustand durch die Organisation permanenter Energiezufuhr (autotroph, heterotroph) erhält (Eigentlich die zentrale Frage der Biologie! Diese braucht aber zum Verständnis keinerlei biochemische Einzelheiten!) 1.2: Gärung: Fragen: a) Wie war unter diesen Bedingungen Leben möglich? b) Wie entstand in der Folgezeit die Sauerstoffatmosphäre? (s. 1.3) FW 3.1: beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen (Enzymaktivität). FW 4.1: erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System). FW 4.3: erläutern die Bereitstellung von EG 2.1: entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. EG 2.2: diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten (fehlender Kontrollansatz). EG 4.1: protokollieren Beobachtungen und 1 Hinführung über: Blick in die Erdgeschichte: ursprünglich sauerstofffreie Atmosphäre keine ZA möglich

2 Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material 1.3: Exkurs: chemische Evolution mit genetischen Aspekten Grundfrage: Wie ist das Leben entstanden? (aufbauend auf den unter 1.1. erarbeiteten Bedingungen für Leben) Evtl.: Entwicklung der Eucyte (Endosymbiontentheorie) Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper- Schema, ATP-Bilanz). FW 1.1: erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung). FW 7.4: erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Selektion). FW 7.7: beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). Experimente. 1.3: Wie ist das Leben entstanden? EG 4.5: beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. KK 1: beschreiben und erklären biologische Fachbegriffe. KK 2: unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. KK 6: recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch Straffe, rezeptive U-führung (Recherchearbeit, die Überblick verschafft, evtl. Referate, Plakatarbeit) Zentrale Aspekte mit Bezug zu Basiskonzepten: Aspekt Reproduzierbarkeit der Systeme Aspekt fixierte Information als Voraussetzung für Reproduzierbarkeit(DNA/RNA; Wdhl.) Aspekt Enzyme als Schlüsselsubstanzen für die Gewährleistung spezifischer Stoffwechselprozesse Zusammen: Proteinbiosynthese (Wdhl.) bei Prokaryoten Aspekt Kompartimentierung als Voraussetzung dafür (höhere Konzentration der Substrate im Organismus als in der Umgebung, entspr. in Organellen): Membran 2

3 UR 2: Mukoviszidose die häufigste erbliche Stoffwechselstörung in Europa Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material 2.1 Systemebenen bei der Mukoviszidose (Moleküle, Zellen, Organe, Individuen) 1.1: Was ist Leben? Fachbegriffe. KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen. Einführung Systemebenen; Entwicklung weiterführender Fragen im Rahmen der UR 2.2 Stofftransport durch Membranen und das CFTR-Protein (Chloridkanal) FW 2.1 erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport). Kenntnis des Membranbaus [Lipiddoppelschicht, Proteine], Erklärung der selektiven Permeabilität der Membran, Erklärung von passiven und aktiven Transportmechanismen auf molekularer Ebene [Konzentrationsgradient, ATP-Verbrauch]; keine vollständige Aufzählung sämtlicher Transportmechanismen FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung.) EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus (aktiver/passiver Transport) EG 4.1 protokollieren Beobachtungen und Experimente. EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit. Fachbegriffe. KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. Vergleich: Modellversuch mit Gurkenscheiben, Modellkritik, Animation: Chloridkanal/ CFTR: Struktur und Funktion; Aktiver und passiver Transport bei Mu. differenzieren: Konzentrationsgradient, ATP- Verbrauch; Membranbau und Funktion HexBuggs? 2.3 Biosynthese des CFTR-Proteins Vernetzung: Proteinvielfalt im Kontext Immunbiologie; Signaltransduktion (externe Signale FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung ); FW 5.1: erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären in intrazelluläre Signale. FW 5.2 erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, EG 2.1 entwickeln Hypothesen, [planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus]. EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit: EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und 3 Informationsfluss Proteinbiosynthese (Wdh. 9/10) und ggf. Nachvollzug eines autoradiographischen Versuches dazu; Evtl. historisch Ein-Gen-Ein- Enzym-Hypothese argumentativ widerlegen.

4 Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material aktivieren per Signaltransduktion eine interne Signalkette; Bildung oder Aktivierung von Transkriptionsfaktoren). Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen); Erläutern der Einzelelemente und ihrer Funktionen: Mosaikgene, Intron und Exon, Transkription: Bildung der prämrna; An- und Abschalten von Genen durch Transkriptionsfaktoren; Prozessieren der prä-mrna; Translation auf dem Niveau der Sekundarstufe 1; Proteinvielfalt auf der Grundlage eines einzigen Gens [Mechanismus des alternativen Spleißens] Einheiten. KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. 2.4 Nachweis verschiedener CFTR- Mutanten: Prinzip der PCR-Technik und der Gelelektrophorese FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (DNA- Basenpaarung) EG 1.2 führen Trennverfahren durch und werten sie aus. EG 4.2 beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (PCR, Gel- Elektrophorese, DNA-Microarray*), werten Befunde aus und deuten sie. EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. EG 4.3: erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. Mutationen des CFTR-Gens (auch Fehler beim Spleißen) Exkursion zur Uni möglich (PCR, Gelelektrophorese) 2.5 Ethische Analyse: PID bei Verdacht auf Mukoviszidose? BW 4 führen eine ethische Analyse durch, unterscheiden dabei deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht (PID). Rollenspiel KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist. 4

5 2. Semester: Ökologie und Nachhaltigkeit UR 3: Future Oil, Alg-oil Algen als Produzenten von Biotreibstoff? [Fotosynthese] Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material. 3.1 Future Oil Algen als Produzenten von Biotreibstoff (Algoil)? EG 3.1 wenden Modelle an (BlackBox) KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen; Einstieg siehe oben: Zeit-Wissen- Artikel (mit Übersicht Energiepflanzen); Fotosynthese als BlackBox (EG 3.1) wird im Verlauf der Einheit gefüllt, Einordnung von Algoil, Vor- Strukturierung der Unterrichtsreihe; Verteilung von Aufgaben, Recherche Biologische Vielfalt (Naturstoffe) 3.2 Biologische Vielfalt Vielfalt der pflanzlichen Naturstoffe FW 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt,, ) Fachbegriffe; KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab; BW 3 bewerten Maßnahmen zum Schutz und der Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit). Beispiele für die Vielfalt der (vom Menschen genutzten) pflanzlicher Naturstoffe (die letztlich auf genetischer Vielfalt basiert) Beispiele für die Vielfalt der (vom Menschen genutzten) pflanzlicher Naturstoffe (die letztlich auf genetischer Vielfalt basiert) 3.3 Chloroplasten als Orte der Fotosynthese FW 1.2 erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten) FW 1.3 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen (Sonnen-/Schattenblatt) FW 2.2 erläutern die Funktion der EG 1.3 mikroskopieren, skizzieren und zeichnen biologische Präparate. EG 3.2 erklären anhand von Kosten- Nutzen-Analysen biologische Phänomene. EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen. 5 - Beachte: Fotosynthese zuletzt in Klasse 8 - Chloroplasten bei Algen mit abweichender Morphologie!

6 Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material. Kompartimentierung Fachbegriffe. KK 7: veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Conceptmap. 3.4 Pigmente und Lichtabsorption: Absorptions- und Wirkungsspektrum - inkl. Chromatografie! 3.5 Die lichtabhängige Reaktionen: Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie. FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft; FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung; FW 4.1 erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktion, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System) FW 4.2 erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primär-/Sekundärreaktion im C-Körper-Schema). FW 4.2 erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion) FW 4.1 erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung). EG 1.2 führen Trennverfahren durch und werten sie aus (Chromatografie); EG 4.1 protokollieren Beobachtungen und Experimente. EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen; KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten; KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren 6 a) (Auch )Eigentätig durchzuführende Versuche S II (vgl. http//sinus.lernnetz.de/aufgaben1/mat erialien/biologie/index.htm ): - Abhängigkeit von Außenfaktoren, z.b. Beleuchtungsstärke - Lichtabsorption; zur Chromtografie: s.o. - Zellatmung und Fotosynthese: CO 2 - Netto über ph-wert, z.b. mit Bromtymolblau b) (Eher) nachvollziehender experimenteller Erkenntnisgewinn: - Engelmannscher Bakterienversuch; - Versuche von Arnon; -Hill Reaktion, -- Künstl. Elektronenakzeptoren, z.b. Methylviologen; - Jagendorf-Exp. (Chemiosmose); - Herkunft des fotolytischen O 2 (Isotopenmarkierung); - Identifizierung von PGS bzw. RuBP mit Algen (Calvin).

7 Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material. Grundprinzipien des Stoffwechsels auch bei Zellatmung FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung; Hypothesen; KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab; KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. - Chemiosmose für ea FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung (chemiosmotische ATP-Bildung*) Zur Verallgemeinerung der Chemiosmose bei Chloroplasten und in Mitochondrien siehe Ruppert, W.: Energieumwandlung in Mitochondrien und Chloroplasten, UB Heft 232, Februar 1998 (Themenheft Struktur und Funktion ), S ; oder Lehrbuch 3.6 Der Calvin-Zyklus, FW 4.2 erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion, Sekundärreaktion im C-Körper-Schema); FW 4.1 erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, ); FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung; EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente, ( ) und werten sie hypothesenbezogen aus. EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten; KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen; KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. Historische Calvin-Experimente mit Algen! (keine Details zur Fettsynthese Algoil ) 3.7 Optimierung der Algoil-Synthese: Abhängigkeit der Fotosynthese von Außenfaktoren FW 3.4 vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen. FW 4.2 erläutern die Umwandlung von EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus; EG 2.2 diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten (fehlender Kontrollansatz); Algen-Bioreaktor: Bedienungsanleitung entwerfen (zwecks Optimierung der Algenbiomasse bzw. von Algoil) Algenbioreaktor: Oehmig, B., Nieder, 7

8 Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material. Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Primärreaktion, Sekundärreaktion); FW 4.3 erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung; EG 4.1 protokollieren Beobachtungen und Experimente; EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten; KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, J.: CO 2 und Biomasse. Unterricht Biologie 335, Juni 2008, S (Prinzip des Algenbioreaktors beim Kohlekraftwerg Farge (Bremen), S. 25); siehe Linkliste eingangs der UR 3.8 Algoil als Alternative zu Biotreibstoff aus Hochleistungs- Nutzpflanzen (z.b. Mais, C 4, CAM)? FW 7.4 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution FW 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen BW 2 untersuchen komplexe Problem- und Entscheidungssituationen in Hinblick auf soziale, räumliche und zeitliche Fallen * BW 5 erörtern Chancen und Risiken transgener Organismen aus der Sicht unterschiedlicher Interessengruppen* KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist. -Mais als genetisch veränderter Organismus Zeitliche Falle: Bei Verbrennung oder Verfütterung der Algen-Biomasse wird CO 2 wieder frei kein CO 2 mindernder Effekt EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich; Hinweise zu Materialien: Einstieg: Zeit Wissen, Heft 6, Okt./Nov. 2009, S. 10: Algen im Tank wird jetzt alles gut? Grundlagen und Algenbioreaktor: Oehmig, B., Nieder, J.: CO 2 und Biomasse. Unterricht Biologie 335, Juni 2008, S (Prinzip des Algenbioreaktors beim Kohlekraftwerg Farge (Bremen), S. 25); Algenzucht und Mikroskopie: Kremer: Das große Kosmos-Buch der Mikroskopie, Kosmos 2002 Pilotprojekt CO2-Konversion durch Mikroalgen Jacobsuniversität Bremen: Oilgae, mit Algen-Glossar, vermutlich umfassendste Plattform (in Englisch) für Algoil bzw. Oligae : BMFT: Übersicht. Algenbioverfahrenstechnik: 8

9 UR 5: Der Klimawandel und seine Folgen für Ökosysteme, inklusive ökologisches Bewerten [Ökologie und Nachhaltigkeit] Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material EG 4.4. Analysieren und deuten - Beachte Ökosystem naturwissenschaftliche Texte. Wald in der Sek I (!) 4.1 Der Klimawandel und seine Folgen für den Wald/See/ Fließgewässer etc. 4.2 Ursachen des Klimawandels: Globaler Kohlenstoffkreislauf und anthropogene CO 2 -Emmissionen, zusätzlicher Treibhauseffekt FW 4.4 beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf). KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen; KK 6 recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch (vorbereitend); KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist; BW 1 bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns. Dazu gehören die Analyse der Sach- und der Werteebene der Problemsituation sowie die Entwicklung von Handlungsoptionen (Schwerpunkt: Handlungsoptionen) -Präsentationen in Unterrichtsreihe integrieren (vgl. Medienkonzept); - incl. Internetrecherchen und CO 2 -Rechner ; - vgl. IPPC-Modell und Übersicht zum Faktorengefüge Bewertung: (Private) CO 2 - Ökobilanzen und Handlungsoptionen Grüne Reihe (IPPC-Modell) - Modellversuch nach Kunze, S.: Der Treibhauseffekt ein Modellversuch. Unterricht Biologie, Heft (32) 335, Juni 2008; 9

10 4.3 Wechselbeziehungen zwischen Lebewesen FW 3.3 erläutern Konkurrenz ( ) als Wechselbeziehungen zwischen Organismen; FW 3.4 vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen; FW 7.3 erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art; FW 1.3 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen (Sonnen- und Schattenblatt). FW 3.2 erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die aufgrund negativer Rückkopplung für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen. FW 7.5 erläutern die Angepasstheit von Populationen (r- und k- selektierte Fortpflanzungsstrategien) EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich; EG 1.4 führen Freilanduntersuchungen durch und werten diese aus (Bioindikatoren- Prinzip); EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente ( ) und werten sie hypothesenbezogen aus; EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit; EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. FW 1.3: mikroskopische Übung F.W. 1.3 Kenntnis des Baus eines bifazialen Laubblattes, speziell von Sonnen- und Schattenblatt, Funktion der Besonderheiten verschiedener Gewebe, Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von der Beleuchtungsstärke im Vergleich auf der Gewebeebene, Bezug zur Transpiration 4.4 Folgen des Klimawandels für die Artenzusammensetz ung und Biodiversität FW 3.3 erläutern Konkurrenz, Parasitismus und Symbiose als Wechselbeziehungen zwischen Organismen; FW 3.4 vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen; FW 7.3 erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich; EG 4.3 erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden; EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der 10

11 4.5 Mit Aufforstungen gegen den Klimawandel? [5.6] Ökologisches Bewerten Art; FW 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt); (FW 7.4 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution ( )) FW 4.4 beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf). KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen; KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist. BW 1 bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns. Dazu gehören die Analyse der Sach- und der Werteebene der Problemsituation sowie die Entwicklung von Handlungsoptionen; BW 3 bewerten Maßnahmen zum Schutz und der Nutzung der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit); Exkursion in Wald/zum See/Fließgewässer KK 6 recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch; KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, 11

12 Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. Unterricht Biologie, Themenheft Klimawandel, Heft 335, Juni 2008 PdN-BiOS, Themenheft Klimawandel - Folgen für den Wald, Heft 1/58, Januar 2009 Intergovernmental Panel of Climate Change: Dossier Klimawandel im waldwissen.net : 12

13 3. Semester: Informationsverarbeitung UR 5: Immunbiologie Multiple Sklerose eine Autoimmunerkrankung von Nervenzellen im Gehirn (Neurophysiologie und Immunbiologie) Thema 5.4.Bau myelinisierter Nervenzellen Inhaltsbezogene Kompetenzen FW 1. erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen Prozessbezogene Kompetenzen EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte Anmerkungen, Beispiele Material KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen. grafische Darstellungen unter Beachtung der Fachbegriffe. 5.5 Elektrische Potenziale an Neuronen (RP, AP, Na-K-Pumpe, saltatorische und kontinuierliche Erregungsleitung) FW 5.3 erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff) FW 2.1 erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport); FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung (Ruhepotenzial) EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus. EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit; grafische Darstellungen unter Beachtung der KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept-Map). - EG 3.1: Dominostein- Modellexperim ent: saltatorische und kontonuierliche Erregungsleitu ng. 13

14 Fachbegriffe. 5.6 Synaptische und postsynaptische Vorgänge (PSP, Verrechnung der PSP) FW 5.3 erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff). FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Rezeptormoleküle). FW 5.1 erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. grafische Darstellungen unter Beachtung der Fachbegriffe.; KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab; KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Concept-Map. Neurobiologie 5.1 MS und die spezifische Immunabwehr FW 5.4 erläutern das Erkennen und die spezifische Abwehr von Antigenen (Antigen- Präsentation, humorale und zelluläre Immunantwort, klonale Selektion). FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Rezeptormolkeüle). FW 5.1 erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale; FW 5.2 erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei EG 3.1 wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit; EG 4.2 beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken (DNA-Microarray*, ELISA*,), werten Befunde aus und deuten sie. Fachbegriffe. KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. FW 1.1 auch im Kontext von Antigenpräsent ation, klonale Selektion sowie Antigen- Antikörper- Reaktion. 14

15 Eukaryoten). 5.2 Zusammenführung: Multiple Sklerose als Autoimmunerkrankung von Nervenzellen in Gehirn. FW 5.4 erläutern das Erkennen und die spezifische Abwehr von Antigenen (Antigen- Präsentation, humorale und zelluläre Immunantwort, ). EG 4.3 erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden; KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. grafische Darstellungen. 5.3 Stammzelltherapie bei MS und anderen neurodegenerativen Erkrankungen? FW 6.1 vergleichen embryonale und adulte Stammzellen. EG 4.3 erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden; EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte; grafische Darstellungen unter Beachtung der Fachbegriffe; KK 6 recherchieren, dokumentieren und präsentieren biologische Sachverhalte mithilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz kritisch; KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist; Empfehlung: : Lernumgebung zum Thema Stammzellen und ethisches Bewerten; didaktisch aufbereitetes Material; für Schüler und Schülerinnen; Lehrermaterial; mediendidaktis ch hervorragend gestaltet. BW 4 führen eine ethische Analyse durch, unterscheiden dabei deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht. 15

16 UR 5: UR synaptische Beeinflussung durch neuroaktive Stoffe 5.7 Wie wirken neuroaktive Stoffe auf Synapsen und Axone? FW 5.3 erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff); FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle) EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich; EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente,. werten sie hypothesenbezogen aus; grafische Darstellungen unter Beachtung der Curare, Botox, Conotoxine, Nikotin etc. Referatsthem en empfehlensw ert FW 5.3 erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, chemische Synapsen, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff); FW 5.2 erläutern die Informationsübertragung innerhalb der Zelle (Proteinbiosynthese bei Eukaryoten, ) FW 1.1 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft ( Enzyme, Rezeptormoleküle). FW 2.1 erklären verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport). FW 3.1 beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen (Enzymaktivität). FW 5.1 erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich; grafische Darstellungen unter Beachtung der Fachbegriffe; KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen; KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab; KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten. 16

17 Signale. 17

18 UR 6: Stress (Hormone und Nervensystem) Thema 6.1 Schnelle Aktivierung des Körpers: Das Fight or flight-syndrom -inkl. hormonell, neuronale Informationsübertragung Inhaltsbezogene Kompetenzen FW 5.5 vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion); FW 3.2 erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die aufgrund negativer Rückkopplung für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen; FW 7.4 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution ( ); Prozessbezogene Kompetenzen KK 2 unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen; EG 3.2 erklären anhand von Kosten-Nutzen- Analysen biologische Phänomene; grafische Darstellungen unter Beachtung der Fachbegriffe. Anmerkungen, Beispiele Material 6.2 Störung der Homöstase und Stress Beispiel Glucose- Homöstase FW 3.2 erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungs-vorgängen, die aufgrund negativer Rückkopplung für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen; FW 5.5 vergleichen hormonelle und neuronale Informationsübertragung und beschreiben ihre Verschränkung (Stressreaktion); FW 5.1 erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale. KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. grafische Darstellungen unter Beachtung der KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map. Mögliche Verknüpfung zu Energiestoffw echsel 18

19 4. Semester: Entstehung der biologischen Diversität UR 7: Evolutionstheorien und Belege für die synthetische Theorie Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Beispiele 7.1 Evolutionsfaktoren FW 7.2 erläutern den Prozess der EG 4.3 erklären die Vorläufigkeit der Artbildung (allopatrisch). Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden. 8.2 Evolutionstheorien und Belege für die Synthetische Theorie FW 7.1 erläutern Präadaptation (Antibiotikaresistenz). FW 7.3 erläutern die ökologische Nische als Gesamtheit der beanspruchten Umweltfaktoren einer Art. FW 7.4 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Rekombination, Gendrift, Selektion). FW 1.3 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen. FW 7.5: erläutern die Angepasstheit von Populationen (r- und K-selektierte Fortpflanzungsstrategien). FW 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). FW 7.6 erläutern die Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie. FW 8.1 werten molekularbiologische Homologien (DNA, Proteine) zur Untersuchung phylogenetischer Verwandtschaft aus (Wirbeltiere). FW 8.2 beschreiben Analogien als Anpassungsähnlichkeiten und Homologien als auf Abstammung KK2: unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen. EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte. grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. Fachbegriffe. KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen 19 Entstehung neuer Arten, d.h. Evolutionsaspekt mit Mutation, Selektion, Isolation, Gendrift - Homologien Analogien - Interpretation ausgewählter Stammbäume

20 basierende Ähnlichkeiten. FW 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). FW 7.4 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (Mutation, Rekombination, Gendrift, Selektion) Sachverhalten und formulieren Hypothesen. KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab. 20

21 UR 9: Biologische und kulturelle Evolution im Vergleich Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Beispiele FW 8.3 vergleichen unter Bezug auf die Der Junge von Nariokotome Menschwerdung (Hominisation) = Turkana boy (eines der biologische und kulturelle Evolution vollständigsten Skelette eines (vorbereitend) frühen Hominiden) => Auch FW 8.2 deuten Analogien als andere Phänomene nutzbar Anpassungsähnlichkeiten und für den Einstieg! Homologien als auf Abstammung basierende Ähnlichkeiten. 9.1 Der Junge von Nariokotome und die evolutionäre Geschichte der Menschwerdung 9.2 Evolution des menschlichen Gehirns und der Lebensgeschichte FW 8.3 vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution; FW 7.4 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution. FW 1.3 erläutern Struktur- Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen. FW 8.1 werten molekularbiologische Homologien (DNA, ) zur Untersuchung phylogenetischer Verwandtschaft aus. EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich; grafische Darstellungen Fachbegriffe; KK 2 vermeiden unangemessene finale Begründungen. EG 3.2 erklären anhand von Kosten-Nutzen- Analysen biologische Phänomene; EG 4.3 erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden; grafische Darstellungen unter Beachtung der KK 2 unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen; 9.4 Biologische und kulturelle Evolution im Vergleich FW 8.3 vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution; Kulturelle Evolution bedeutet nichtgenetische Weitergabe von Information durch soziales Lernen FW 8.1 werten molekularbiologische Homologien (DNA, ) aus ( ); FW 7.6 erläutern die Evolutionstheorien KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen. KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen Sachverhalten und formulieren Hypothesen; EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch ( ) Vergleich; für ea-kurse: EG 4.2 beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken ( 21

22 von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie (wiederholend). DNA-Microarray* ), werten Befunde aus und deuten sie; grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. EG 2.2 diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten (fehlender Kontrollansatz) (nachvollziehend). 22