Klausuren für Lehrkräfte - Biologie - BaWü · Vorwort Liebe Kollegin, lieber Kollege, sicherlich...

https://www.stark-verlag.de/80L70?utm_source=produktseite&utm_medium=pdf&utm_campaign=leseproben

Inhalt

Vorwort

Theorie

1 Klausuren in der Kursstufe Biologie 3

2 Fachinhalte und Kompetenzen 3

2.1 Fachliche Inhalte und grundlegende biologische Prinzipien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.2 Methodische Kompetenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

2.3 Analyse- und Bewertungskompetenz . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3 Anforderungsbereiche und Operatoren 6

3.1 Anforderungsbereich I: Reproduktion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6

3.2 Anforderungsbereich II: Reorganisation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

3.3 Anforderungsbereich III: Transfer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

4 Erstellung und Korrektur von Klausuren 10

4.1 Themen und Materialien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

4.2 Berücksichtigung der Anforderungs- und Kompetenzbereiche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

4.3 Hinweise zur Aufgabenstellung und Punkteverteilung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

4.4 Korrekturhinweise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 Praxis

Zellbiologie und Enzymatik

Klausur 1 Blaukraut bleibt eben nicht immer Blaukraut! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

Klausur 2 Isocitrat-Dehydrogenase: Raumstruktur, Katalyse und Regulation . . . . . . . . . . . . 22

Genetik, Gentechnik und Angewandte Biologie

Klausur 3 Lactose-Intoleranz – Lactase-Gen und Regulation der Lactase-Genexpression . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28

Klausur 4 Insulin: Proteinbiosynthese und Wirkung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

Klausur 5 Vom Abwehrsystem zum Gen-Tool: CRISPR /Cas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Klausur 6 Renale Anämie: Therapie mit EPO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48

Immunbiologie

Klausur 7 Tetanus – tödliche Anspannung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54

Klausur 8 Chlamydien – intrazellulär lebende Bakterien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59


Neurobiologie

Klausur 9 Der Kniesehnenreflex . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

Klausur 10 Botulinumtoxin – Lifestyle-Therapeutikum und Medikament . . . . . . . . . . . . . . . . 71

Evolutionsbiologie

Klausur 11 Artaufspaltung bei Buntbarschen – Evolution im Schnelldurchlauf . . . . . . . . . . . 76

Klausur 12 Evolution beobachtet – Resistenz gegen Warfarin . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

Autorinnen und Autoren Kathrin Brunner: Klausuren 8, 10 Stephanie Hahn: Klausuren 5, 6 Dr. Horst Lohrer: Klausuren 4, 12 Christian Schillinger: Theorie; Klausuren 1, 7, 9, 11 Dr. Marianne Weis: Klausuren 2, 3


Vorwort

Liebe Kollegin, lieber Kollege,

sicherlich stehen auch Sie regelmäßig vor der anspruchsvollen Aufgabe, die Leistungen Ihrer Schülerinnen und Schüler niveau- und bildungsplangerecht sowie mit Ausblick auf das Zentral-abitur zu erfassen. Bei dieser Herausforderung unterstützt Sie die Reihe STARK Klausuren für Lehrkräfte, indem sie Ihnen zu allen Themenbereichen des Bildungsplans Klausurbei-spiele zur Verfügung stellt und Anregungen für die Konzeption eigener Klausuren liefert.

Der erste Teil des Bands versteht sich daher als Leitfaden zur Erstellung von Klausuraufgaben im Fach Biologie. Neben einer kompakten Zusammenfassung der Grundlagen des Bildungs-plans finden Sie Aufgabenbeispiele zu den einzelnen Anforderungsbereichen, thematische An-regungen sowie zahlreiche praxiserprobte Empfehlungen zur Klausurgestaltung und -korrektur.

Der zweite Teil enthält zwölf attraktive Klausuraufgaben, die für den Einsatz im vierstündi-gen Biologiekurs konzipiert sind. Jede Klausur ist thematisch einem der Hauptinhaltsfelder zugeordnet und orientiert sich hinsichtlich der Punkteverteilung am Stil der Abiturprüfung. Um Ihnen die Korrektur zu erleichtern, finden Sie zu jeder Aufgabe auch einen Erwartungs-horizont mit konkreten Lösungsvorschlägen. Kursiv gedruckt sind dabei Anmerkungen für die Lehrkraft. Eine rasche Einordnung erlauben ein Informationsfeld zu den abgedeckten In-halten sowie eine Tabelle mit der Zuordnung der Teilaufgaben zu den jeweiligen Anforderungs-bereichen.

Zugang zu allen Klausuren des Bands zur individuellen Anpassung haben Sie in unserem Download-Bereich, den Sie über den auf der Umschlaginnenseite befindlichen Code

unter www.stark-verlag.de/onlinecontent freischalten können. Dort finden Sie zusätzlich zu den Word- und PDF-Dateien der im Band enthaltenen Klausuraufgaben beispielhaft auch fünf an das Niveau des zweistündigen Biologiekurses angepasste Klausurvarianten. Die Autorinnen und Autoren dieses Bands und der Verlag wünschen Ihnen viel Erfolg beim Einsatz der Klausuren im Unterricht und viel Freude bei der Konzeption neuer Aufgaben!


Theorie10

STARK Verlag � Klausuren

4 Erstellung und Korrektur von Klausuren

Um die Lernenden mithilfe von Klausuren möglichst gezielt auf die schriftliche Abiturprüfung vorzubereiten, ist es sinnvoll, wenn sich Klausuren hinsichtlich der Aufgabenstruktur, des Fra-geduktus sowie des zeitlichen Umfangs an den Bedingungen der Abiturprüfung orientieren. Die Schülerinnen und Schüler erhalten dadurch nicht nur ein detailliertes Bild ihres Wissens- und Leistungsstandes im Hinblick auf die schriftliche Abiturprüfung, sondern machen sich auch mit der Art der Aufgabenstellung sowie den Operatoren vertraut und üben ein angemessenes Zeitmanagement ein. Bei Anlehnung an den Stil der Abituraufgaben beziehen sich Aufgabenstellungen thematischer Klausuren auf Materialien, anhand derer biologische Phänomene und Sachverhalte in Anknüp-fung an das im Unterricht erworbene Fachwissen anwendungs- und problemorientiert bear-beitet werden können. Dabei werden die genannten Kompetenz- und Anforderungsbereiche sowie ein prüfungsdidaktisch sinnvoller Aufbau der Aufgabenstellungen berücksichtigt.

4.1 Themen und Materialien

Thematische Auswahl

Bei der Konzeption von Klausuren zu bestimmten Themengebieten des Bildungsplans besteht die hauptsächliche Herausforderung darin, einen übergeordneten Kontext zu finden und auf-zubereiten, anhand dessen bei einer breiten Streuung ca. ¾ der jeweils erarbeiteten Unterrichts-inhalte geprüft werden können. Anwendungszusammenhänge eignen sich diesbezüglich be-sonders gut und bieten die Grundlage für Aufgabenstellungen, die alle Kompetenzbereiche ab-decken. Für einige Themengebiete sind in der folgenden Tabelle Beispiele für unterschiedliche Anwen-dungszusammenhänge aufgeführt:

Anwendungszusammenhang Beispiele Themengebiet

Historische Experimente Kerntransplantationsexperimente von HÄMMERLING, HERSHEY-CHASE-Experiment

Zellbiologie / Genetik

(Schul-)Versuche und deren Ergebnisse

Abhängigkeit der Enzymaktivität von Sub-stratkonzentration, Spannungskurve beim Kniesehnenreflex

Enzymatik / Neurobiologie

Krankheiten und medizinische Anwendungen

Multiple Sklerose, Chorea Huntington; Dialyse, Bekämpfung des HI-Virus, Stammzelltherapie

Zellbiologie / Genetik / Immunbiologie

Labordiagnostische Befunde / Ergebnisse

ELISA, genetischer Fingerabdruck Immunbiologie / Gentechnik

Einsatz und Wirkung von Giftstoffen

Giftgas Sarin, Botulinumtoxin Neurobiologie

Fossilfunde Mosaikformen wie Tiktaalik, Hominini- Skelette

Evolutionsbiologie

Angepasstheiten von Tieren und Pflanzen

Großer Panda, Venusfliegenfalle Evolutionsbiologie / Ökologie


Theorie

11


Quellen und Darstellung von Materialien

Materialien, meist Texte, Tabellen oder Abbildungen, dienen als Basis zur Bearbeitung des gewählten Anwendungszusammenhangs – und möglichst nicht nur als Aufhänger für eine be-stimmte Fragestellung. Sie sollten selbsterklärend sein und den Schülern und Schülerinnen übersichtlich und in einwandfreier Qualität sowie, wenn nötig, mit Quellenangaben versehen präsentiert werden. Für die Materialrecherche kommen beispielsweise folgende Quellen in Be-tracht: • Schulbücher und Lehrwerke • Schulversuche und daraus gewonnene Daten • wissenschaftliche Berichte in Zeitungen und Zeitschriften sowie in deren Online-Portalen

(z. B. FAZ, Zeit, Spiegel) • Artikel aus wissenschaftlichen Fachzeitschriften und Online-Magazinen (z. B. Spektrum der

Wissenschaft, Science, Nature, Scinexx) • Veröffentlichungen wissenschaftlicher Forschungseinrichtungen und Institutionen (z. B.

Max-Planck-Gesellschaft, Fraunhofer-Gesellschaft) • Online-Portale und Mediatheken von Radio- und Fernsehsendern (z. B. Deutschlandfunk,

3sat, arte) • Aufgabenstellungen aus nachwuchsfördernden Wettbewerben (z. B. Biologieolympiade, In-

formationen z. B. über VBIO) Häufig fällt die Wahl auf einen Sachtext aus einer Fachzeitschrift oder einen Autorentext aus einem Schulbuch. Alternativ wird (auf dieser Grundlage) ein eigener Text verfasst. Texte soll-ten dabei nach Möglichkeit in eindeutigen, kurzen Sätzen formuliert, durch Absätze in klar erkennbare Sinnabschnitte gegliedert und nicht länger als ¼ Seite lang sein. Dabei ist darauf zu achten, dass sie keine überflüssigen oder gar irreführenden Informationen enthalten. Daten aus biologischen Experimenten und Untersuchungen eignen sich besonders, um Kom-petenzen, die im Zusammenhang mit dem Prozess der Gewinnung naturwissenschaftlicher Er-kenntnisse und dem vernetzten Denken stehen, zu überprüfen. Die Darstellung dieser Daten erfolgt meist in Diagrammen oder Messwerttabellen. Diagramme sollten dabei ausreichend groß (mindestens ¼ Seite), eindeutig beschriftet und skaliert sein, damit die relevanten Werte abgelesen werden können. Geht es in einer Aufgabenstellung darum, Einzelmerkmale zu benennen, zu beschriften, zu be-schreiben und / oder zu analysieren, eignen sich Bilder, schematische Zeichnungen und Skiz-zen. Diese sollten mit einer Bildunterschrift versehen, ausreichend groß (¼ – ½ Seite) und be-zogen auf die Fragestellung angemessen detailliert sein. Biologische Zusammenhänge und Abläufe lassen sich auch gut in Schaubildern und Fließdia-grammen darstellen.

4.2 Berücksichtigung der Anforderungs- und Kompetenzbereiche

Umfasst eine Klausur Aufgaben aller Anforderungsbereiche, sind in der Regel auch die prü-fungsrelevanten Kompetenzbereiche abgedeckt. Kenntnisse der Fachinhalte sowie der grund-legenden biologischen Prinzipien bilden die Basis zur Lösung von Aufgaben aus allen drei An-forderungsbereichen. Allgemein-methodische Kompetenzen werden zur Bearbeitung des ein-gesetzten Materials benötigt, naturwissenschaftliche Methodenkompetenz für Aufgabenstel-lungen, die in Bezug zum Prozess der naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung stehen. Dazu eignen sich Modelle, Experimente und Untersuchungen sowie daraus gewonnene Daten.


Zellbiologie

17


Name: Datum: VP: NP:

/ 20

Blaukraut bleibt eben nicht immer Blaukraut!

Gibt man beim Kochen von Blaukraut Äpfel hinzu, so verändert sich dessen Farbe ins Rötliche und man erhält Rotkraut. Ob man nun von Blaukraut oder Rot-kraut spricht, es handelt sich immer um dieselbe Pflan-ze, nämlich um eine Kohlart, in deren äußeren Blatt-schichten ein blauvioletter, wasserlöslicher Pflanzen-farbstoff enthalten ist, der beim Kochen aus den Vaku-olen / Zellen freigesetzt wird. Vor allem durch die in Äpfeln enthaltene Apfelsäure kommt es zu einer Proto-nierung der farbgebenden Anthocyane (gr. anthos, Blü-te, Blume und kyaneos, dunkelblau), die für den Farb-wechsel verantwortlich ist.

Abb. 1: Aufgeschnittener Blaukraut-Kohlkopf

1.1 Skizzieren und beschriften Sie das lichtmikroskopische Bild einer Epidermis-

zelle eines Blaukrautblattes. 2 VP

1.2 Beschreiben Sie die sichtbaren Veränderungen dieser Epidermiszelle, wenn man eine konzentrierte Kochsalzlösung durch das mikroskopische Präparat zieht. Erklären Sie diese Veränderungen anhand der molekularen /osmotischen Vorgänge an den Membranen. 4 VP

2 Stellen Sie eine Hypothese über die Funktion der Anthocyane im Blaukrautblatt auf. Erläutern Sie eine weitere Funktion von Anthocyanen bei Pflanzen. 2 VP

Abb. 2: Schema eines möglichen Transportwegs für Anthocyane in die Vakuole

3.1 Erläutern Sie unter Verwendung der Ihnen bekannten Fachausdrücke anhand von

Abb. 2, wie Anthocyan-Moleküle in die Vakuole transportiert werden. 2 VP


Zellbiologie

19


ERWARTUNGSHORIZONT

Info Prüfungsinhalte: lichtmikroskopisches Bild einer Pflanzenzelle, Osmose, Diffusion, Plasmolyse, aktiver und passiver Membrantransport, Flüssig-Mosaik-Modell der Biomembran, grundlegende experimentelle Prinzipien (Kontrollansatz, Ceteris-paribus-Prinzip), pH-Wert, Säure-Base-Reaktion, Eiweiß-Denaturierung, Tensidwirkung

Anforderungsprofil

Aufgabe AFB I Reproduktion

AFB II Reorganisation

AFB III Transfer

1.1 2 VP

1.2 4 VP

2 2 VP

3.1 2 VP

3.2 2 VP

4 3 VP

5.1 3 VP

5.2 1 VP

5.3 1 VP

Summe (%) 5 VP (25 %) 12 VP (60 %) 3 VP (15 %)

Inhaltliche Anforderungen

1.1 Skizze der Epidermiszelle:

Anmerkung: Eingezeichnete Chloroplasten müssen nicht als falsch gewertet werden, ob-wohl Epidermiszellen in der Regel chloroplastenfrei sind.

1.2 Beschreibung der Veränderungen: • Der Protoplast schrumpft und löst sich vom Inneren der Zellwand ab. • Das Volumen der Vakuole verkleinert sich und die Färbung des Vakuoleninhalts (Zell-

saft) intensiviert sich. Anmerkung: Die Antwort, dass die Cytoplasmamembran und dünne Cytoplasmaschläuche (Hecht’sche Fäden) sichtbar werden, ist nicht zwingend erwartbar.

Erklärung: • Das Durchziehen der konzentrierten Kochsalzlösung (hypertonische Lösung) bewirkt,

dass die Zahl der gelösten Teilchen im Außenmedium der Epidermiszelle beträchtlich erhöht bzw. die Anzahl der Wasserteilchen pro Volumeneinheit erheblich verringert wird.


Zellbiologie20


• Im Cytosol liegen somit mehr Wasserteilchen pro Volumeneinheit vor als außerhalb der Zelle, sodass die Wahrscheinlichkeit größer ist, dass aufgrund der Brown’schen Mole-kularbewegung ein Wasserteilchen von der Innenseite auf die Cytoplasmamembran trifft als von der Außenseite.

• Dadurch entsteht ein Nettowasserausstrom zunächst vom Cytosol über die selektiv permeable Cytoplasmamembran ins hypertone Außenmedium, dann von der Vakuole über den ebenfalls selektiv permeablen Tonoplasten ins Cytosol (und von dort ins Au-ßenmedium).

• Die Vakuole und der Protoplast verlieren an Volumen und schrumpfen. • Die in der Vakuole gelösten farbgebenden Anthocyane werden dabei stärker konzen-

triert, sodass die Färbung intensiver erscheint.

2 Mögliche Hypothesen zur Funktion der Anthocyane: • Absorption kurzwelliger und damit energiereicher UV-Strahlen, um Schäden (insbeson-

dere der DNA) der darunterliegenden Zellschichten zu verhindern • Schutz vor Krankheitserregern durch fungizide / bakterizide Wirkung • Fraßschutz gegenüber Tieren

Mögliche weitere Funktionen: • Anlockung von Tieren zum Zwecke der Verbreitung und Fortpflanzung (z. B. Insekten

als Bestäuber) • Antioxidative Wirkung, sodass freie Radikale unschädlich gemacht / gebunden / entgiftet

werden

3.1 Erläuterung des Transports von Anthocyanen: • Es handelt sich um einen sekundär aktiven Transport. • Protonen werden zunächst unter Energieverbrauch über ein Transportprotein / eine Pro-

tonenpumpe entgegen ihrem Konzentrationsgefälle aus dem Cytosol (pH 7) in die Va-kuole (pH 5 –7) gepumpt.

• Die Energie, die in dem aufgebauten Protonengradienten steckt, wird durch ein weiteres Carrierprotein genutzt: Für die entlang ihres Konzentrationsgradienten ins Cytosol zu-rückdiffundierenden Protonen werden durch Antiport Anthocyan-Moleküle entgegen ihrem Konzentrationsgefälle in den Zellsaft der Vakuole transportiert.

3.2 Begründung des Transportwegs: • Einfache Diffusion bezeichnet den Durchtritt sehr kleiner, ungeladener, lipophiler Mo-

leküle entlang ihres Konzentrationsgefälles durch eine Biomembran. • Anthocyan-Moleküle sind hydrophil (polare Hydroxygruppen am Ringsystem des

Farbstoffs, hydrophiler Zuckeranteil) und recht groß (großes Ringsystem mit einem Zu-ckerrest).

• Der Transport durch die Membran der Vakuole erfolgt entgegen dem Konzentrations-gradienten.


Klausuren für Lehrkräfte - Biologie - BaWü · Vorwort Liebe Kollegin, lieber Kollege, sicherlich...

Documents

Transcript of Klausuren für Lehrkräfte - Biologie - BaWü · Vorwort Liebe Kollegin, lieber Kollege, sicherlich...