D S T Y. Deutsche Schule Tokyo Yokohama. Lehrplan Biologie. Sekundarstufe II

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1 D S T Y Deutsche Schule Tokyo Yokohama Lehrplan Biologie Sekundarstufe II Stand: März 1998

2 VORBEMERKUNGEN: Die Behandlung der übergeordneten ist obligatorisch, während die Unterthemen bzw. Inhalte lediglich wahlweise behandelt werden können. ÜBERGEORDNETE THEMEN: LPE 1. Zellbiologie LPE 2. Stoffwechsel und Energieumsatz LPE 3. Grundlagen der Genetik und Humangenetik LPE 4. Aspekte der Ökologie LPE 5. Informationsaufnahme und Verarbeitung / Ethologie LPE 6. Evolution Die LPE 1. (Cytologie) ist in der Klassenstufe 11/1 zu behandeln. Empfohlen wird eine Behandlung der LPE 2. (Stoffwechselphysiologie / Enzymatik) in der Klassenstufe 11/2. Nach Wahl des Fachlehrers besteht auch die Möglichkeit, die LPE 5. (Neuro- und Sinnesphysiologie) oder die LPE 4. (Ökologie) in die Klassenstufe 11/2 vorzuverlegen. (s. Lehrplanrichtlinien für das Fach Biologie in der gymnasialen Oberstufe von NRW) Über die Abfolge der übrigen entscheidet der Fachlehrer. Eine explizite Zuordnung zu einem bestimmten Halbjahr ist nicht vorgesehen. Die Halbjahresthemen folgen den Einheitlichen Prüfungsanforderungen in der Abiturprüfung der Kultusministerkonferenz von Die und Inhalte orientieren sich an den Richtlinien Biologie von Nordrhein-Westfalen.

3 ZIELE: Die folgenden allgemeinen Lernziele sollen in der Sekundarstufe II erreicht werden: Die Schüler sollen biologische Objekte und Sachverhalte beobachten und beschreiben können; komplexe biologische Strukturen und Sachverhalte in überschaubare und untersuchbare Einheiten auflösen können; Experimente planen, durchführen und auswerten; Ergebnisse erfassen und protokollieren; die Ergebnisse in Form von Tabellen, Graphen, Diagrammen, Meßreihen und Abbildungen darstellen; Beobachtungs- und Meßergebnisse durch fachgerechte Fehlerbetrachtung und Analyse auswerten; den Weg zu allgemeingültigen Aussagen finden; lernen, wie man Hypothesen aufstellt und mit ihnen arbeitet; aus Beobachtungsreihen verallgemeinernde Aussagen ableiten; sich die Fachsprache als unverzichtbares und exaktes Kommunikationsmittel aneignen; die Vernetzung der Biologie mit anderen Wissenschaften erkennen; erfassen, daß biologischen Aussagen nur ein bestimmter Geltungsbereich zukommt; die Gefahren möglichen Mißbrauchs biologischer Ergebnisse für Mensch und Natur erkennen; Möglichkeiten zur Bewältigung von Zukunftsproblemen erörtern; biologische Fragestellungen projektartig und im Team erarbeiten können; die historische Entwicklung der Biologie an Beispielen aufzeigen können.

4 Lehrplaneinheit 1: Zellbiologie Bau und Funktion der Zelle Transportmechanismen durch Membranen Bau und Dynamik des Zellkerns Vergleich von Protocyte und Eucyte Zelldifferenzierung Lichtmikroskopisches Bild der Zelle Tier- und Pflanzenzelle Elektronenmikroskopisches Bild der Zelle Zellorganellen Bau der Biomembran Diffusion, Osmose, Plasmolyse passiver und aktiver Transport, Ionenaufnahme Mitose, Meiose, Gametenbildung Gewebe, Organe Lehrplaneinheit 2: Stoffwechsel und Energieumsatz Pflanze und Licht Photosynthese im Überblick Verwertung der Photosyntheseprodukte Stoffwechselregulation des Organismus Enzyme Lichtintensität, Lichtqualität, CO2 -Partialdruck, Temperatur Primär- und Sekundärreaktion Funktion des ATP Lichtabsorption, Blattpigmente ATP-Bildung durch Atmung und Gärung Anaerobe und aerobe Dissimilation (Glykolyse, Tricarbonsäurezyklus, Atmungskette, Endoxidation), Nutzung der Gärung z.b. Blutzuckerregulation Proteine, Struktur und Funktionen im Überblick Substrat- und Wirkungsspezifität Abhängigkeit von Temperatur, ph-wert Enzymgifte

5 Lehrplaneinheit 3: Grundlagen der Genetik und Humangenetik Klassische Genetik Vererbungsgeschehen beim Menschen Veränderung der genetischen Information Aspekte der Molekulargenetik Verwirklichung und Veränderlichkeit der Erbinformation Bedeutung von Bakterien und Viren für die genetische Forschung Angewandte Genetik Gentechnik Steuerung der Keimesentwicklung Grundlagen der Immunbiologie Chromosomen als Träger der Erbinformation Mendelsche Regeln und ihre Erklärung durch die Chromosomentheorie der Vererbung Genkopplungen und Crossover, Genkarte, Variabilität von Merkmalen, Allele, multiple Allelie, fließende Modifikation Forschungsmethoden, Stammbaumanalysen, Auswertung eines Karyogramms, autosomale und gonosomale Vererbung Genommutation Chromosomenmutation Genmutation DNA als stoffliche Grundlage der Erbinformation Bau der DNA, Semikonservative Replikation, Genetischer Code Proteinbiosynthese, Genwirkketten, Polygenie, Polyphänie, Mutagene Phagenzyklus, Transduktion Methoden der Züchtung: Kombinationszüchtung, Mutationszüchtung, Hybridzüchtung Prinzip und grundlegende Methoden, Gewinnung, Vervielfältigung und Transfer eines Gens, Selektion. Chancen und Risiken Furchung (z. B. Amphibien, Mensch) Überblick über das Immunsystem, Immunzellen und ihre Aufgaben Ablauf einer humoralen Immunreaktion Impfung, Transplantation und Bluttransfusion HIV-Infektion, AIDS

6 Lehrplaneinheit 4: Aspekte der Ökologie Abhängigkeit eines Lebewesens von seiner Umwelt Bedeutung verschiedener Ökofaktoren für die Lebewesen eines Ökosystems Populationen in einem Ökosystem Kreislauf der Stoffe und Energiefluß Belastung und Schutz der Biosphäre Auswertungen experimenteller Untersuchungen von abiotischen und biotischen Faktoren in einem ausgewählten Ökosystem Abiotische Faktoren (Licht, Temperatur) Biotische Faktoren: Konkurrenz, Räuber- Beute-Beziehung, Nahrungsbeziehungen, Nahrungskette, Nahrungsnetz, Energiepyramide, Energiefluß (Computersimulationen) Parasiten, Symbionten Entstehung von Anpassung durch Selektion, Fortpflanzungsstrategien, Ökologische Nische, Konvergenz Stoffkreisläufe an ausgewählten Beispielen (Kohlenstoffkreislauf, Stickstoffkreislauf) Zeitliche Veränderungen, Sukzession Umweltbelastung und ihre Ursachen (Auswertung von Informationen über den schulnahen Bereich) Auswirkungen der Luftbelastung auf die Biosphäre Mögliche Maßnahmen zum Schutz von Natur und Umwelt

7 Lehrplaneinheit 5: Informationsaufnahme und Verarbeitung Informationsaufnahme Nervenzelle Funktion der Synapse Das Zentralnervensystem des Menschen Prinzip der Regelung vegetativer Funktionen Hormonsystem im Überblick Zusammenspiel von Nervensystem und Hormonsystem Ethologie Menschliches Verhalten Grundlagen der Soziobiologie Bau und Funktion eines Sinnesorgans (z.b. menschliches Auge), Reizaufnahme, Reizumwandlung Licht- und elektronenmikroskopisches Bild, Ruhespannung, Aktionspotential, Codierung und Weiterleitung der Information Marklose und markhaltige Nervenfaser im Vergleich Weitergabe und Verrechnung von Informationen zwischen Neuronen, Summation, Störungsmöglichkeiten, laterale Hemmung Bau und Funktion des Rückenmarks Grundfunktionen der fünf Gehirnabschnitte Antagonismus von sympathischem und parasympathischem Nervensystem im Überblick Darstellung im Regelkreis, Über- und Unterfunktion Stress Ererbtes und erlerntes Verhalten bei Tieren (Taxis, Erbkoordination, Instinkthandlung) Handlungskette und Schlüsselreiz, Instinktmodelle Lernversuche, bedingter Reflex, bedingte Aktion, instrumentelle Konditionierung Sozialverhalten Aggression und Aggressionshemmung, Partnerbindung, Ritualisierung

8 Lehrplaneinheit 6: Evolution Biologische Vielfalt und Ordnungsmöglichkeiten Formen biologischer Ähnlichkeit Zeugnisse für Abstammung Ursachen der Evolution Moderne Evolutionstheorie Ausgewählte Themen zur Abstammungsgeschichte Transspezifische Evolution Entstehung des Lebens Evolution des Menschen Kulturelle Evolution des Menschen Natürliches System, Artbegriff (Aristoteles, Linné) Homologie, Analogie, Konvergenz Rudimentäre Organe, Fossilien, Atavismen, fossile und rezente Brückenformen, zelluläre und biochemische Übereinstimmungen, Entwicklungsphysiologie (Haeckel) Methoden der Altersdatierung Erklärungsversuche von Lamarck und Darwin Ideale Population, Hardy-Weinberg-Regel Mutation, Rekombination, Selektion, Gendrift als Evolutionsfaktoren Artbildung: Separation, Isolationsmechanismen Adaptive Radiation, Einnischung Stammbäume (z.b. Pferd) Verfahren zur Ermittlung der genetischen Distanz (Serumreaktion, Sequenzanalyse, DNA-Hybridisierung) Übergang der Wirbeltiere vom Wasserzum Landleben Vom Prokaryonten zum Eukaryonten, Endosymbiontentheorie Chemische Evolution, Miller-Versuch, genetischer Code Stellung des Menschen im natürlichen System, Mensch und Menschenaffen im Vergleich (Skelett und Fortbewegung, Schädel, Gehirnvolumen) Fossile Hominiden und ihre Merkmale im Vergleich Vorstellen eines Hominiden-Stammbaums