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IGS Buchholz (Stand: Oktober 2015) Schulcurriculum Biologie - Oberstufe

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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)

Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen Material

1.1: Zellatmung:

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 Sachverhalte unter Verwendung geeigneter 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 Sauerstoff- atmosphäre? (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

Hinführung über:

Blick in die Erdgeschichte: ursprünglich sauerstofffreie Atmosphäre – keine ZA möglich


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Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper-Schema, ATP-Bilanz).

Experimente.

1.3: Wie ist das Leben entstanden?

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)

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).

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 Sachverhalte unter Verwendung geeigneter 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


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UR 2: Mukoviszidose – die häufigste erbliche Stoffwechselstörung in Europa


1.1: Was ist Leben?

2.1 Systemebenen bei der Mukoviszidose (Moleküle, Zellen, Organe, Individuen)

KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter 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.


KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab.

Vergleich: Modellversuch mit Gurkenscheiben, Modellkritik, Animation: http://www.chemie.uni-bremen.de/......;

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

Informationsfluss Proteinbiosynthese (Wdh. 9/10) und ggf. Nachvollzug eines autoradiographischen Versuches dazu;

Evtl. historisch „Ein-Gen-Ein-Enzym-Hypothese“ argumentativ widerlegen.


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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 prä-mRNA; 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).

KK 8 diskutieren komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösung strittig ist.

Rollenspiel


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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) ?

Biologische Vielfalt

(Naturstoffe)

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

Beispiele für die Vielfalt der (vom Menschen genutzten) pflanzlicher Naturstoffe (die letztlich auf genetischer Vielfalt basiert)

3.2 Biologische Vielfalt Vielfalt der pflanzlichen Naturstoffe

FW 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt,, … )

KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter 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)

3.3 Chloroplasten als Orte der Fotosynthese

FW 1.2 erläutern Struktur-Funktions-beziehungen 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.

- Beachte: Fotosynthese zuletzt in Klasse 8

- Chloroplasten bei Algen mit abweichender Morphologie!


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Kompartimentierung


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!

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).

EG 1.2 führen Trennverfahren durch und werten sie aus (Chromatografie);

EG 4.1 protokollieren Beobachtungen und Experimente.




a) (Auch )Eigentätig durchzuführende Versuche S II (vgl. http//sinus.lernnetz.de/aufgaben1/materialien/biologie/index.htm ):

- Abhängigkeit von Außenfaktoren, z.B. Beleuchtungsstärke

- Lichtabsorption; zur Chromtografie: s.o.

- Zellatmung und Fotosynthese: CO2-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 O2 (Isotopenmarkierung); - Identifizierung von PGS bzw. RuBP mit Algen (Calvin).

3.5 Die lichtabhängige Reaktionen: Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie.

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 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


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Grundprinzipien des Stoffwechsels auch bei Zellatmung

- Chemiosmose für eA


FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung (chemiosmotische ATP-Bildung*)

Hypothesen;

KK 4 ziehen aus der Betrachtung biologischer Phänomene Schlussfolgerungen, verallgemeinern diese und leiten Regeln ab;


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. 38 -41; 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, …);


EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente, (…) und werten sie hypothesenbezogen aus.




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,


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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;


KK 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung,

J.: CO2 und Biomasse. Unterricht Biologie 335, Juni 2008, S. 20 - 25 20 –(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, C4, 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.

EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich;

-Mais als genetisch veränderter Organismus

Zeitliche Falle: Bei Verbrennung oder Verfütterung der Algen-Biomasse wird CO2 wieder frei – kein CO2 mindernder Effekt

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.: CO2 und Biomasse. Unterricht Biologie 335, Juni 2008, S. 20 - 25 20 –(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: http://www.jacobs-university.de/news/media/pressreleases/15581/index.php

„Oilgae“, mit Algen-Glossar , vermutlich umfassendste Plattform (in Englisch) für „Algoil“ bzw. Oligae“: http://www.oilgae.com/

BMFT: http://www.bmbf.de/de/12360.php

Übersicht. Algenbioverfahrenstechnik: http://www.mstonline.de/mikrosystemtechnik/mst-fuer-energie/algen/

http://www.jacobs-university.de/

http://www.oilgae.com/

http://www.bmbf.de/de

http://www.mstonline.de/mikrosystemtechnik/mst-fuer-energie/algen/


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UR 5: Der Klimawandel und seine Folgen für Ökosysteme, inklusive ökologisches Bewerten [Ökologie und Nachhaltigkeit]


4.1 Der Klimawandel und seine Folgen für den Wald/See/

Fließgewässer etc.

EG 4.4. Analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte.


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

- Beachte „Ökosystem Wald“ in der Sek I (!)

-Präsentationen in Unterrichtsreihe integrieren (vgl. Medienkonzept);

4.2 Ursachen des Klimawandels: Globaler Kohlenstoffkreislauf und anthropogene CO2-Emmissionen, zusätzlicher Treibhauseffekt

FW 4.4 beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf).


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)

- incl. Internetrecherchen und CO2-Rechner ;

- vgl. IPPC-Modell und Übersicht zum Faktorengefüge

Bewertung: (Private) CO2-Ökobilanzen und Handlungsoptionen

Grüne Reihe (IPPC-Modell)

- Modellversuch nach Kunze, S.: Der Treibhauseffekt – ein Modellversuch. Unterricht Biologie, Heft (32) 335, Juni 2008;


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4.3 Wechsel-beziehungen 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 untersuchten Größen und Einheiten; 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 Artenzusammensetzung 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


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Art; FW 7.7 beschreiben Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt); (FW 7.4 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution ( … ))

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.

4.5 Mit Aufforstungen gegen den Klimawandel ?

FW 4.4 beschreiben das Prinzip von Stoffkreisläufen auf Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf).

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.

[5.6] Ökologisches Bewerten

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);

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,

Exkursion in Wald/zum See/Fließgewässer


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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: http://www.ipcc.ch/

Dossier Klimawandel im “waldwissen.net”: http://www.waldwissen.net/dossier/bfw_dossier_klimawandel_DE#comments

http://www.ipcc.ch/

http://www.waldwissen.net/dossier/bfw_dossier_klimawandel_DE#comments


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3. Semester: Informationsverarbeitung

UR 5: Immunbiologie Multiple Sklerose – eine Autoimmunerkrankung von Nervenzellen im Gehirn (Neurophysiologie und Immunbiologie)

Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen,

Beispiele Material

5.4.Bau myelinisierter Nervenzellen

FW 1. erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen

EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte




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; 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, Concept-Map).

- EG 3.1: Dominostein-Modellexperiment: saltatorische und kontonuierliche Erregungsleitung.


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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.

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 Sachverhalte unter Verwendung geeigneter 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.

KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe. KK 5 argumentieren mithilfe biologischer Evidenzen, um Hypothesen zu testen und Fragen zu beantworten.

FW 1.1 auch im Kontext von Antigenpräsentation, klonale Selektion sowie Antigen-Antikörper-Reaktion.


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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. EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie 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;


KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter 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;

BW 4 führen eine ethische Analyse durch, unterscheiden dabei deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen aus deontologischer und konsequenzialistischer Sicht.

Empfehlung:

www.zellux.net : Lernumgebung zum Thema Stammzellen und ethisches Bewerten; didaktisch aufbereitetes Material; für Schüler und Schülerinnen; Lehrermaterial; mediendidaktisch hervorragend gestaltet.

http://www.zellux.net/


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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)

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

EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich; EG 2.1 entwickeln Hypothesen, planen Experimente, …. werten sie hypothesenbezogen aus; EG 4.5 beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten;


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 Sachverhalte unter Verwendung geeigneter 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.

Curare, Botox, Conotoxine, Nikotin etc.

Referatsthemen empfehlenswert


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Signale.


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UR 6: Stress (Hormone und Nervensystem)

Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen,

Beispiele Material

6.1 Schnelle Aktivierung des Körpers: Das Fight or flight-Syndrom

-inkl. hormonell, neuronale Informationsübertragung

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 ( … );

KK 2 unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen;

EG 3.2 erklären anhand von Kosten-Nutzen-Analysen biologische Phänomene;



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 7 veranschaulichen biologische Sachverhalte adressatenbezogen und zielorientiert auf angemessene Art und Weise: Text, Tabelle, Diagramm, Schema, Skizze, Zeichnung, Concept Map.

Mögliche Verknüpfung zu Energiestoffwechsel


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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 Artbildung (allopatrisch).

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).

EG 4.3 erklären die Vorläufigkeit der Erkenntnisse mit Begrenztheit der Methoden.

KK2: unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen.

Entstehung neuer Arten, d.h. Evolutionsaspekt mit Mutation, Selektion, Isolation, Gendrift

8.2 Evolutionstheorien und Belege für die Synthetische Theorie

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

EG 4.4 analysieren und deuten naturwissenschaftliche Texte.



KK 3 entwickeln Fragen zu biologischen

- Homologien – Analogien - Interpretation ausgewählter Stammbäume


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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.



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UR 9: Biologische und kulturelle Evolution im Vergleich

Thema Inhaltsbezogene Kompetenzen Prozessbezogene Kompetenzen Anmerkungen, Beispiele

9.1 Der Junge von Nariokotome und die evolutionäre Geschichte der Menschwerdung

FW 8.3 vergleichen unter Bezug auf die Menschwerdung (Hominisation) biologische und kulturelle Evolution (vorbereitend) FW 8.2 deuten Analogien als Anpassungsähnlichkeiten und Homologien als auf Abstammung basierende Ähnlichkeiten.

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 … KK 1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte unter Verwendung geeigneter Fachbegriffe; KK 2 … vermeiden unangemessene finale Begründungen.

Der Junge von Nariokotome = „Turkana boy“ (eines der vollständigsten Skelette eines frühen Hominiden) => Auch andere Phänomene nutzbar für den Einstieg!

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 3.2 erklären anhand von Kosten-Nutzen-Analysen biologische Phänomene; 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 untersuchten Größen und Einheiten;

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 nicht-genetische 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; EG 1.1 beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch ( … ) Vergleich;

für eA-Kurse: EG 4.2 beschreiben die Prinzipien biologischer Arbeitstechniken ( …


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von Lamarck und Darwin und die Synthetische Evolutionstheorie (wiederholend).

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 2.2 diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten (fehlender Kontrollansatz) (nachvollziehend).

Hinweis: Schwerpunktthemen und EPA’s beachten und den ...€¢13-Bio.pdf · IGS Buchholz (Stand:...

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