Jahrgangsstufe 9/10 Inhaltsbezogene Kompetenzen (FW)

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1 Themenaspekt Steuerun g und Regelun g durch Hormon e Unterrichtseinheiten mit Unterthemen Einführung Hormone (Blutzucker oder Schilddrüse) Jahrgangsstufe 9/10 Inhaltsbezogene Kompetenzen (FW) Klasse 9 FW 5.1c: erläutern die grundlegende Funktion von Hormonen als Botenstoffe, lernen hierbei Hypophysenhormone als Stellhormone und Effekthormone kennen K =1 K >1 Prozessbezogene Kompetenzen (EG,KK,BW) K =1 K >1 Menstruationszyklus Hormone steuern den Menstruationszyklus FW 3.1c: erläutern am Beispiel der Sexualhormone negative Rückkopplung als eine Voraussetzung für Regulation EG c: beschreiben strukturiert das Regelkreisschema (Diagramm) des weiblichen Zyklus FW 5.1c: erläutern die grundlegende Funktion von Hormonen als Botenstoffe, lernen hierbei Hypophysenhormone als Stellhormone und Effekthormone kennen EG 1.1.1c: beschreiben daran komplexe Zusammenhänge strukturiert und sachgerecht EG 2.8c: unterscheiden dabei zwischen der cytologischen und der Molekülebene KK 3b: verwenden geeignete Symbole: kybernetische Wirkungspfeile Empfängnisverhütung Funktionsweise der Pille als Ovulationshemmer Partnerschaftliche Verantwortung bei der Empfängnisverhütung Weitere Verhütungsmethoden FW 3.1c: erläutern am Bsp. der klassischen Pille negative Rückkopplung als eine Voraussetzung für Regulation FW 5.1c: erläutern daran nochmals die grundlegende Funktion von Hormonen als Botenstoffe KK 1c: lösen als komplexere Aufgaben die Wirkweise der Ovulationshemmer und a. Pillen in Gruppen, informieren sich vergleichend dazu über andere Mittel zur Ev., treffen dabei selbständig Absprachen in Bezug auf Aufgabenverteilung und Zeiteinteilung (Stationenlernen) BW 1c: unterscheiden dabei Werte, Normen und Fakten, BW 2c: erläutern den Standpunkt anderer und BW 3c: reflektieren die

2 Wertentscheidung im Entscheidungsfindungsprozess Fortsetz ung: Steuerun g und Regelun g durch Hormon e Ablauf der Schwangerschaft: Hormonelle Veränderungen und ihre Bedeutung Die Versorgung des Kindes im Mutterleib (Schwerpunkt: Plazenta) FW 1.1c: wenden die Frage nach Struktur und Funktion auf den neuen Sachverhalt: Gebärmuttervoraussetzungen und Empfängnis und Embryonalentwicklung eigenständig an FW 1.2c: stellen an dieser Struktur mit vergrößerter rel. Oberfläche eigenständig Hypothesen über die Funktion als Stoffaustausch- oder Adsorptionsfläche auf EG 1.1.1c: beschreiben komplexe Zusammenhänge wie z.b. die Empfängnis oder die Einnistung strukturiert und sachgerecht FW 4.2.1b: erläutern wiederholend die Funktion der Zellatmung als Prozess, der Energie für den Organismus verfügbar macht FW 3.1c: erläutern negative Rückkopplung als eine Voraussetzung für Regulation FW 5.1c: erläutern die grundlegende Funktion von Hormonen als Botenstoffe FW 6.1.1a: beschreiben die Individualentwicklung des Menschen FW 7.4b: erläutern die individuelle Anpassung von Organen an unterschiedliche Lebensbedingungen (im mütterlichen Organismus während der Schwangerschaft) Mögliche Erweiterung: Schwangerschaftsabbruch Fortpflan zung und Vererbu ng Erbgleichheit und Differenz Manchmal werden es zwei - wie entstehen Zwillinge? (EZ und ZZ) Auch EZ sind Individuen! FW 6.4b: unterscheiden genetisch bedingte und umweltbedingte Merkmale FW 7.1a: beschreiben Individualität und das Phänomen der Variation innerhalb einer Art beschreiben an anderen Beispielen aus der Humanbiologie und dem Tier- und EG 1.1.1c: beschreiben am Beispiel von Material aus der Zwillingsforschung, komplexe sachgerecht EG 1.1.1c: beschreiben hieran

3 Erbe und Umwelt bestimmen Merkmale Erbgleichheit nach Teilung der Zygote Erbgleichheit nach jeder Zellteilung: Wie wird die Informationsgleichheit der Zellen gewährleistet? (Chromosomen als Träger des Erbgutes, Karyogrammm,etc. Mitose) Klonen - Klonen in der Natur - reproduktives Klonen (künstliche Mehrlinge, Klonschaf Dolly) Stammzellen - therapeutisches Klonen Pflanzenreich das Phänomen der Modifikation und darin: FW1.1c: wenden hieran die Frage nach Struktur und Funktion eigenständig auf neue Sachverhalte an. FW 2.2c: erläutern die Bedeutung der Zellverdopplung für das Wachstum von Organismen FW 6.1c: begründen die Erbgleichheit von Körperzellen eines Vielzellers mit der Mitose FW 6.2.1c: erläutern das Grundprinzip des technischen Klonens als Kerntransfer komplexe Zusammenhänge strukturiert und sachgerecht (Diskussionsbedarf) EG 2.4b: mikroskopieren anhand der Zellen der Wurzelspitze von Allium cepa einfache Präparate (i.d.r. nicht selbst erstellt: Mitosestadien) EG 1.4b: zeichnen lichtmikroskopische Präparate: Mitosestadien EG 1.1.1c: beschreiben anhand des Mitoseschemas komplexe sachgerecht EG 2.1b: entwickeln die naturwissenschaftliche Frage der Weitergabe aller Erbinformationen und erläutern ihre ersten Hypothesen und ihr Vorwissen über Gene EG 2.6c: unterscheiden an verschiedenen Beispielen aus der Humanbiologie und anhand der historisch bedeutsamen Experimente kausale und funktionale Fragestellungen EG 2.7c: wenden dabei den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg zur Lösung neuer Probleme an EG 1.1.1c: beschreiben am Beispiel der Zeugung Dollys oder anderer tierischer Klone komplexe sachgerecht EG 4.1c:suchen und benutzen bei der Differenzierung des Begriffs und der Funktion von Klonen verschiedene Quellen bei der Recherche

4 Gleiche Eltern unterschiedliche Kinder: Meiose (Rekombination auf Chromosomenebene) Ablauf und biologische Bedeutungen von Mitose und Meiose Vergleich: Geschwister, Zwillinge, Klone Erstellen und Analysieren von Familienstammbäumen FW 6.2.2c: erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen bei Meiose und Befruchtung FW 1.1c: wenden die Frage nach Struktur und Funktion eigenständig auf neue Sachverhalte an FW 2.2c: erläutern die Bedeutung der Zellverdopplung für das Wachstum von Organismen FW 6.1c: begründen die Erbgleichheit von Körperzellen eines Vielzellers mit der Mitose FW 6.2.2c: erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen bei Meiose und Befruchtung) naturwissenschaftlicher Informationen unterscheiden dabei zwischen relevanten und irrelevanten Informationen KK 1c: reflektieren beim Stammzellenforschung (z.b. embryonale) die Beiträge anderer und nehmen dazu Stellung KK 2c: präsentieren hierfür Ergebnisse mit angemessenen Medien BW 1c: unterscheiden dabei Werte, Normen und Fakten BW 2c: erläutern dabei die Standpunkte anderer BW 3.1c: reflektieren die Sachinformationen für Problem- und Entscheidungssituationen in Hinblick auf Korrektheit und Begrenztheit der Aussagekraft BW 3.2c: reflektieren die Wertentscheidungen im Entscheidungsfindungsprozess Erkenntnisgewinn Beobachten, beschreiben, vergleichen EG 1.1.1c: beschreiben anhand von Meioseschemata, an Merkmalstabellen (für Variabilität), an Kombinationsquadraten und Stammbäumen komplexe sachgerecht EG 2.1b: entwickeln begründen Hypothesen, wie Variabilität trotz gleicher Genausstattung entsteht. EG 2.6c: entwickeln begründen Hypothesen, wie

5 Beispiele für autosomale und für gonosomale Erbgänge FW 6.4b: unterscheiden genetisch bedingte und umweltbedingte Merkmale FW 7.1c: erklären Variabilität durch Rekombination und Mutation FW 6.2.3c: begründen das Überspringen von Merkmalen in der Generationenfolge durch Diploidie, Rezessivität und Rekombination Variabilität trotz gleicher Genausstattung entsteht. unterscheiden dabei kausale und funktionale Fragestellungen KK 3.2b: formulieren für die zelluläre Genetik biologische Sachverhalte in der Fachsprache KK 3.3b: verwenden dabei geeignete Symbole (Erstellung von Familienstammbäumen, Kombinationsquadraten, Symbole für rezessive und dominante Merkmale)

6 Klasse 10 Bakteriengenetik Der Stoff, aus dem die Gene sind Varianten bei Bakterien: s- und r- Form bei Pneumokokken Die stoffliche Natur der Gene: Avery-Experiment Bau der DNA Identische Replikation der DNA (Meselsohn, Stahl) FW 2.2c: beschreiben Unterschiede zwischen prokaryotischen und eukaryotischen Zellen FW 1.1c: wenden die Frage nach Struktur und Funktion eigenständig auf neue Sachverhalte an (hier: DNA) FW 6.1c: begründen die Erbgleichheit von Körperzellen eines Vielzellers mit der Mitose und der semikonservativen Replikation der DNA EG 2.1b: entwickeln am Beispiel der Griffith und Avery Experimente begründen Hypothesen EG 2.6b: deuten daran Zusammenhänge zwischen mehreren untersuchten Parametern EG 2.1b: entwickeln daran begründen Hypothesen EG 2.2b: planen daran systematisch Versuchsreihen mit geeigneten qualifizierenden Verfahren EG 2.6c: reflektieren die gewählten Untersuchungsmethoden und diskutieren die Aussagekraft der Ergebnisse EG 2.7c: wenden in Bezug auf die Replikation (Meselsohn/Stahl Exp.) den naturwissenschaftlichen Erkenntnisweg zur Lösung neuer Probleme an Realisier ung der genetisc hen Informati on PKU Wie wirken Gene? PKU als Enzymmangelkrankheit Erste Beschreibung, 1934, Fölling, Teilprozesse des Phenylanalinstoffwechsels Krankheitsbild und physiologischer Hintergrund FW 4.3c: erläutern Enzyme als substratund wirkungsspezifische Biokatalysatoren von Abbau- und Aufbauprozessen FW 1.3b: erklären die Spezifität von Prozessen modellhaft mit dem Schlüssel- Schloss-Prinzip der räumlichen Passung (hier: Wdh. Funktion und modellhaft vereinfachte Funktionsweise von Enzymen) FW 4.2.1b: erläutern die biologische Bedeutung von Verdauung als Prozess, bei dem Nährstoffe zu resorbierbaren Stoffen EG 1.1.1c: beschreiben komplexe sachgerecht (vereinfachter Tyrosinstoffwechsel) EG 1.2.c vergleichen komplexe Vorgänge auf zellulärer und modellhaft vereinfachter Molekülebene. EG 2.1b: entwickeln begründen Hypothesen (hier: bezüglich der Ursache von PKU)

7 abgebaut werden (Wdh. Verdauung der Proteine: resorbierbares Phenylalanin und Tyrosin) EG 2.2b: planen systematisch Versuchsreihen mit geeigneten qualifizierenden Verfahren Stammbaumanalysen führen zum Beleg für Erblichkeit (Konkordanz): Gene sind für die Bildung von Enzymen verantwortlich (ggf./alternativ: Zwillingsforschung als Beleg) Intelligenzentwicklung in Abh. vom Beginn der Diät FW 6.3.1c: beschreiben Gene als DNA- Abschnitte, die Informationen zur Herstellung von Genprodukten enthalten. FW 6.3.3c: erläutern exemplarisch den Zusammenhang zwischen Genen und der Ausprägung des Phänotyps FW 6.4c: beschreiben, dass Umweltbedingungen und Gene bei der Ausprägung des Phänotyps zusammenwirken (hier: Ernährung / Diät und Krankheitsausprägung) EG 2.2b: deuten Zusammenhänge zwischen mehreren untersuchten Parametern (hier: Symptome der PKU Schluss auf Ursachen) EG c beschreiben strukturiert komplexe Diagramme (hier: Intelligenzentwicklung in Abh. vom Beginn der Diät) EG 2.1b: entwickeln begründen Hypothesen (hier: Früherkennung, Therapie der PKU, Guthrietest) Proteinbau der Enzyme: spezifischer Bau der Proteine Proteinbiosynthese : DNA-Basensequenz codiert die Aminosäuresequenz von Proteinen FW1.3.c wenden das Schlüssel-Schloss- Prinzip eigenständig auf neue Fälle von Spezifität an, indem sie das bekannte SS- Modell zur molekularen Ebene ausbauen. FW 4.3. erläutern Enzyme als substrat- und wirkungsspezifische Biokatalysatoren von Abbau- und Aufbauprozessen. FW 6.3.4c erläutern exemplarisch den Zusammenhang zwischen Genen und der Ausprägung des Phänotyps (z. B. Zusammenhang Enzym, Verdauung, bzw. Symptomen der PKU i.a.f.). FW 1.3c: wenden das Schlüssel-Schloss- Prinzip eigenständig auf neue Fälle von Spezifität an (hier: Basenpaarung Transskription und Translation) FW 6.3.2c: erläutern modellhaft vereinfacht EG 2.1b: entwickeln begründen Hypothesen (hier: Schlussfolgern pauschal Baufehler) EG 1.1.1c: beschreiben komplexe sachgerecht (Proteinbiosynthese) EG 3.1.1c: verwenden daran einfache modellhafte Symbole zur

8 Mutationen Rückbezug PKU: Veränderte DNA verändertes Genprodukt Vererbungsmodus der PKU PKU-kranke Kinder von gesunden Eltern Wie ist das möglich? Heterozygotie als Folge von Diploidie: reduzierte Produktion von Genprodukten (Enzymen) Rekombination Erbkrankheiten und genetische Beratung Erstellen und Analysieren von Familienstammbäumen Pränataldiagnostik die Übersetzung der DNA-Sequenz in eine Aminosäuresequenz (ohne Berücksichtigung chemischer Eigenschaften) FW 6.1c: begründen die Erbgleichheit von Körperzellen eines Vielzellers mit der Mitose und der semikonservativen Replikation der DNA FW 6.3.4c: erklären die Auswirkungen von Mutationen auf den Phänotyp FW 7.1c: erklären Variabilität durch Rekombination und Mutation FW 6.2.3c: begründen das Überspringen von Merkmalen in der Generationenfolge durch Diploidie, Rezessivität und Rekombination FW 6.2.2c: wenden die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neukombination der Chromosomen bei Meiose und Befruchtung an FW 6.2.3c: begründen das Überspringen von Merkmalen in der Generationenfolge durch Diploidie, Rezessivität und Rekombination Anm.:Fruchtwasseruntersuchung und molekulargenetische Methode, z.b. Marker, (implizit: PCR und Gelelektrophorese ) Mutationstypen, Zielformulierung nach erster Erprobung Beschreibung molekularer Strukturen und Abläufe KK 3.1b: verwenden geeignete Symbole: Molekülsymbole KK 3.2b: formulieren biologische Sachverhalte in der Fachsprache EG 2.1b: entwickeln begründen Hypothesen EG 2.6b: deuten Zusammenhänge zwischen mehreren untersuchten Parametern (hier: Phenylalanin- Belastungstest) EG 2.6c: reflektieren die gewählten Untersuchungsmethoden und diskutieren die Aussagekraft der Ergebnisse (Phenylalanin- Belastungstest) KK 1c: reflektieren die Beiträge anderer und nehmen dazu Stellung KK 2c: präsentieren Ergebnisse mit angemessenen Medien KK 3.3b: verwenden geeignete Symbole (Erstellung von Familienstammbäumen) BW 3c reflektieren die Sachinformation für Problem- und Entscheidungssituationen im Hinblick auf Korrektheit und Begrenztheit der Aussagekraft Reflektieren die Wertentscheidung im Entscheidungsprozess

9 Evolution i.d. R. nur eine ganz kurze Einheit zur Abdecku ng der FW Kompete nz 7.3 c Birkenspanner (10 Std) Einstieg: Bild: heller, dunkler Birkenspanner gehören derselben Art an Wie unterscheiden sich die beiden Formen genetisch? Zusammenhang: Gene Merkmale Wie werden die nachkommen aussehen? Anwendung von Kenntnissen über Chromosomen, DNA, Diploidie, Rekombination Geschichte der Birkenspannerpopulation Erster Nachweis des Auftretens dunkler BS a) warum entstanden die dunklen Formen? - Mutierte Gene bewirken verändertes Enzym; verschiedene Enzyme bewirken verschieden starke Pigmentierung FW 3.2 a: beschreiben einfache Wechselwirkungen zwischen Populationen (Räuber-Beute-Beziehungen) bezogen auf Birkenspanner und deren Fressfeinde FW 4.3c: erläutern Enzyme als substratund wirkungsspezifische Biokatalysatoren von Abbau- und Aufbauprozessen FW 4.6c: beschreiben die Auswirkungen von Eingriffen des Menschen in Ökosysteme FW 6.2.2c: erläutern die Grundprinzipien der Rekombination FW 6.3.2c: erläutern die Folgen von Diploidie (Möglichkeit der Rekombination und Möglichkeit des Überspringens von Merkmalen in der Generationenfolge) FW 6.3.3c; erläutern exemplarisch den Zusammenhang zwischen Genen und der Ausprägung des Phänotyps (z. B. Zusammenhang Gen-Enzym-Farbstoff). FW 6.3.4c: erklären die Auswirkungen von Mutationen auf den Phänotyp (Vorbereitung) FW 6.4b: unterscheiden genetisch bedingte und umweltbedingte Merkmale. EG 2.6.3c: unterscheiden zwischen naturwissenschaftlichen Erklärungen und Alltagserklärungen. EG 2.8a: unterscheiden zwischen der individuellen Ebene des Organismus und der Populationsebene EG 3.1.2c: wenden einfache Modellvorstellungen auf dynamische Prozesse an. b) Warum veränderten sich die Häufigkeiten? - Änderung der Häufigkeiten mit den veränderten Umweltbedingungen - Hypothesen zu Ursachen der Veränderung: - Kettlewell-Untersuchungen, Selektion als Erklärung; - neueste Entwicklung: Rückgang der dunklen Form FW 7.1c: erklären Variabilität durch Rekombination und Mutation FW 7.2b: unterscheiden zwischen verschiedenen Arten unter Verwendung eines einfachen Artbegriffs (Art als Fortpflanzungs-Gemeinschaft). FW 7.3c: erklären Evolutionsprozesse durch das Zusammenspiel von Mutation, Rekombination und Selektion KK 2b: stellen vorgegebene oder selbst ermittelte Messdaten eigenständig in Diagrammen dar und wählen dazu eine geeignete Diagrammform

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