Atmung und Energie. Biologie und Umweltkunde. Zuordnung zum Kompetenzmodell (KM)

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1 Atmung und Energie Zuordnung zum Kompetenzmodell (KM) Aufgabe(n) KM Beschreibung B3.2 Charakteristische Merkmale von Tiergruppen W3 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik in verschiedenen Formen (Grafik, Tabelle, Bild, Diagramm ) 1a darstellen, erläutern und adressatengerecht kommunizieren. N1 Ausgehend von stark angeleitetem, geführtem Arbeiten Sachverhalte aus Natur, Umwelt und Technik mit einfacher Sprache beschreiben, mit einfachen Mitteln untersuchen und alltagsweltlich bewerten; reproduzierendes Handeln. B3.2 Charakteristische Merkmale von Tiergruppen W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. 1b, 1c N3 Verbindungen (auch komplexer Art) zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von komplexer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. B3.2 Charakteristische Merkmale von Tiergruppen W4 Ich kann die Auswirkungen von Vorgängen in Natur, Umwelt und Technik auf die Umwelt und Lebenswelt erfassen und beschreiben. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus 2a Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. B3.2 Charakteristische Merkmale von Tiergruppen W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. N3 Verbindungen (auch komplexer Art) zwischen Sachverhalten aus 2b Natur, Umwelt und Technik und naturwissenschaftlichen Erkenntnissen herstellen und naturwissenschaftliche Konzepte nutzen können. Verwendung von komplexer Fachsprache (inkl. Modelle); weitgehend selbstständiges Handeln. B5.2 Innere Organisation von Zellen W1 Ich kann Vorgänge und Phänomene in Natur, Umwelt und Technik beschreiben und benennen. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus 3 Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. Seite 1

2 4 B5.2 Innere Organisation von Zellen E3 Ich kann zu Fragestellungen eine passende Untersuchung oder ein Experiment planen, durchführen und protokollieren. N2 Sachverhalte und einfache Verbindungen zwischen Sachverhalten aus Natur, Umwelt und Technik unter Verwendung einzelner Elemente der Fachsprache (inkl. Begriffe, Formeln) und der im Unterricht behandelten Gesetze, Größen und Einheiten beschreiben, untersuchen und bewerten. Kombination aus reproduzierendem und selbstständigem Handeln. Didaktischer Kommentar: Grundlegende Stoffwechselvorgänge wie Atmung und Fotosynthese werden schon im Lehrplan der 5. Schulstufe angesprochen und spielen für das Verständnis von Organsystemen eine bedeutende Rolle. Das Schüler/innen-Konzept von Atmung als äußerer Gaswechsel wird im Biologieunterricht bis zur 8. Schulstufe ausgeweitet auf die Zellatmung als energieliefernden Stoffwechselvorgang. Die Schüler/innen sollen die Atmung als Lebensgrundlage aller höheren Lebewesen begreifen. Der Zusammenhang zwischen Nahrungsaufnahme, Stofftransport und Gasaustausch soll erkannt werden. Die fachübergreifende Verbindung zwischen Biologie und Chemie soll am Beispiel des Zellstoffwechsels erkennbar werden. Quellen: Cliparts lizenzfrei unter Abbildung aus: Sportmedizinische Leistungsdiagnostik - Praxis Dahinten - Dr_ Schwab Dietzenbach.mht Seite 2

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4 Atmung und Energie Lösungen Aufgabe 1 Wir unterscheiden gleichwarme Tiere und wechselwarme Tiere. a. Welche der beiden Linien gilt für Gleichwarme, welche für Wechselwarme? Wechselwarme grün rot Gleichwarme b. Kreuze an, was für die jeweilige Tiergruppe zutrifft: Wechselwarm Gleichwarm Wirbellose Tiere Fische Lurche (Amphibien) Kriechtiere (Reptilien) Vögel Säugetiere c. In welchem Bereich liegt die normale innere Körpertemperatur eines gesunden Menschen? Wähle die Temperaturwerte hier aus: Sie liegt zwischen 36 C und 37 C Seite 4

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6 Aufgabe 2 a. Was bedeutet eine höhere Körpertemperatur für jedes Lebewesen? (2 Antworten) Die Zahl der Pulsschläge wird kleiner. Die Blutmenge im Körper nimmt zu. Der Energieverbrauch steigt an. Der Stoffwechsel verläuft schneller. Die Verdauungstätigkeit wird langsamer. b. Die Nahrung wird bei der Verdauung in ihre Nährstoffe zerlegt. Diese Nährstoffe werden dann im Körper verbrannt. Was meint man eigentlich damit? (2 Antworten) Durch den Sauerstoff aus der Atmung kommt es zur Oxidation der Nährstoffe. Der eingeatmete Luftstickstoff verbindet sich mit den Nährstoffen. Durch Wärmebildung bei der Muskelarbeit kommt es zur Verbrennung der Nährstoffe. In den Körperzellen wird durch den Verbrennungsvorgang Energie freigesetzt. Die Nährstoffe werden bei der Verdauung verbraucht und ausgeschieden. Seite 6

7 Atmung der Zelle Aufgabe 3 a. Die äußere Atmung der Lebewesen (durch Lungen, Kiemen, Tracheen) dient dem Gasaustausch. Wozu dient die innere Atmung der Zellen? Wähle im folgenden Satz das richtige noch fehlende Wort aus: Die Zellatmung dient zur Energiefreisetzung aus den Nährstoffen. b. Beschreibe die Reaktion der Stoffe bei der Atmung in der Zelle: Füge folgende Begriffe in die richtigen Felder ein: Energie, Kohlenstoffdioxid, Sauerstoff, Wasser, Zucker Zucker Sauerstoff Kohlenstoffdioxid Wasser Energie c. Atmung oder Oxidation ist ein energieliefernder (exothermer) Vorgang energieneutraler Vorgang energieverbrauchender (endothermer) Vorgang d. In welchem Teil der Zelle geht die Atmung vor sich? Zellkern Zellmembran Zellplasma Seite 7

8 Aufgabe 4 Du willst nun der Sache auf den Grund gehen. Ein Experiment, wie in der Abbildung, soll folgende Frage klären helfen: Wie groß ist die Energiemenge, die von den Körperzellen für die Muskelarbeit zur Verfügung gestellt wird? Dazu sitzt die Versuchsperson auf einem Trainingsgerät (Fahrrad-Ergometer) und beginnt in die Pedale zu treten. a. Was musst du messen, damit du den gesamten Energieumsatz der Körperzellen berechnen kannst? (1 Antwort) die Frequenz des Herzschlages (Puls) die Anzahl der Atemzüge (Atemfrequenz) die Zusammensetzung der ausgeatmeten Luft die mechanische Leistung der Beinmuskulatur Der Körper benötigt die Energie jedoch nicht nur für die Muskelarbeit (Arbeitsumsatz). Auch wenn keine zusätzliche körperliche Tätigkeit erfolgt, wird Energie verbraucht (Grundumsatz). b. Was musst du weglassen, um nur den Grundumsatz alleine zu messen? (1 Antwort) Pulsmessgerät Hometrainer Atemluftmessung Blutdruckmessgerät Körpertemperaturmessung Versuchsperson Seite 8