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Natura Biologie Oberstufe (Ausgabe 2016, ISBN: 978-3-12-049131-6)

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Stoffverteilungsplan Biologie OberstufeStoffverteilungsplan und Planungshilfe zu Natura Biologie Oberstufe(Ausgabe 2016) für Gymnasien in Rheinland-Pfalz


Stufenspezifische Hinweise: Oberstufe (Über das Grundfach hinausgehende Themen im Leistungsfach rot)

Zeit Ziele und Inhalte laut Lehrplan

Die Schülerinnen und Schüler

Themen in Natura Oberstufe (978-3-12-049131-6)

Leitthema 1: Struktur und Funktion lebender Systeme Basiskonzept: Struktur und Funktion 506Basiskonzept: Kompartimentierung 508

Systeme des LebendigenÜberblick über die/Kenntnis der Systemebenen Moleküle, Zellen, Organismen und Biozönosen- Pro- und Eukaryonten- Ein- und Vielzeller: Lichtmikroskopische Übungen- Grundbaupläne von Tieren, Pflanzen und Pilzen

- Ökologische Beziehungen in der Biozönose: Produzenten, Konsumenten, Destruenten

Zelle, Gewebe, Organ ................................. 18Praktikum: Mikroskopieren von Zellen ........ 20Lichtmikroskopie .......................................... 22Eukaryotische Zellen ................................... 26EXTRA >> Zellwand ................................... 27Mitochondrien und Chloroplasten ................ 28Basiskonzept: Kompartimentierung ............. 28Material: Plastiden ....................................... 29Prokaryotische Zellen .................................. 30EXTRA >> Cyanobakterien ....................... 31Vom Einzeller zum Vielzeller ........................ 38Praktikum: Heuaufguss ................................ 39Zelldifferenzierung ...................................... 40Ernährung von Tieren und Pflanzen ........... 114

Grundbegriffe der Ökologie ....................... 356Trophiestufen und ökologische Pyramiden. 390

Cytologische GrundlagenÜberblick über den Bau der Zelle und grundlegende Wechselwirkungen mit der Umwelt/Kenntnis des Baus der Zelle und grundlegender Wechselwirkungen mit der Umwelt

- Licht- und elektronenmikroskopischer Bau der Zelle und ausgewählter Zellorganelle

- Auswertung licht- und elektronen-mikroskopischer Bilder- Biomembranen und ihre Modellierung- Kompartimentierung- Diffusion, Osmose, Plasmolyse, Turgor- TRAUBEsche und PFEFFERsche Zellen als einfache

Praktikum: Mikroskopieren von Zellen ........ 20Lichtmikroskopie .......................................... 22Elektronenmikroskopie ................................ 24Methode: Gefrierbruchtechnik ..................... 25Eukaryotische Zellen ................................... 26EXTRA >> Zellwand ................................... 27Mitochondrien und Chloroplasten ................ 28Basiskonzept: Kompartimentierung ............. 28Material: Plastiden ....................................... 29Material: Zellforschung ................................ 32Der Zellkern ................................................. 34Cytoskelett .................................................. 42

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Modelle für Zellen- aktive und passive Transportvorgänge, Carrier

Endomembransystem .................................. 43Bau und Funktion einer Biomembran .......... 52Material: Modelle der Biomembran .............. 54Diffusion und Osmose .................................. 56Material: Einfluss der Temperatur auf Biomembranen ............................................ 58Praktikum: Osmose ...................................... 59Stoffdurchtritt durch Biomembranen ........... 60

Molekulare GrundlagenÜberblick über molekulare Strukturen und ihre Funktionen im Organismus/Kenntnis molekularer Strukturen und ihrer Funktionen im Organismus

- Proteine, Kohlenhydrate, Lipide - Kondensation und Hydrolyse als biologische

Polymerreaktionen - Löslichkeit polarer und unpolarer Moleküle- Wasser als Reaktionspartner, Transport- und Lösungsmittel;

Löslichkeit

Überblick über Bau, Funktionen und Wirkungsweise von Enzymen - Bau von Enzymen, Enzymklassen- Substrat- und Wirkungsspezifität

Wasser und Ionen in Lebewesen.................. 44Proteine ....................................................... 46Kohlenhydrate ............................................. 48Lipide ........................................................... 50

Struktur und Funktion von Enzymen ........... 62Eigenschaften von Enzymen ........................ 64Geschwindigkeit enzymkatalysierter Reaktionen ................................................... 66Nomenklatur und Klassifizierung der Enzyme 68Praktikum: Geschwindigkeit enzymkatalysierter Reaktionen ................................................... 69Regulation enzymkatalysierter Reaktionen 70Material: Verderben von Lebensmitteln ...... 74Praktikum: Experimente mit Urease ........... 75Die Vielfalt der Stoffwechselreaktionen .................. 90

Bioenergetische GrundlagenVerständnis der Organismen als Energiewandler im Energiefluss offener Systeme- Aspekte der Energie: Erhaltung, Transport, Umwandlung,

Entwertung - Entropie und Irreversibilität

Lebewesen als offene Systeme ............................ 82Basiskonzept: Stoff- und Energieumwandlung ........ 83Energiebereitstellung und -nutzung bei Lebewesen 84EXTRA >> Die Gibbs-Helmholtz-Gleichung .............. 85Lebewesen als Energiewandler ............................. 86Material: Energieumwandlungen ........................... 87

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- Biophysik des Fließgleichgewichts - Kopplung exergonischer und endergonischer Reaktionen,

ATP-Prinzip

- Enzymatik unter energetischem Aspekt, Herabsetzung der Aktivierungsenergie

- Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von Temperatur, pH-Wert u.a.

Die Vielfalt der Stoffwechselreaktionen .................. 90

Struktur und Funktion von Enzymen ........... 62Einflüsse auf die Enzymaktivität ................. 72

Histologie

Elektronenmikroskopie

Biomembranen

Wasserhaushalt

Chemische Grundlagen

Lebensformtypen

Wachstum

Prinzipien des Lebens

Dynamische Systeme

Fraktales Wachstum

Phyllotaxis – Formbildung bei Pflanzen

Modellbildung

Lichtmikroskopie .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Elektronenmikroskopie .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24Eukaryotische Zellen .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

Bau und Funktion einer Biomembran .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52Material: Modelle der Biomembran . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54Diffusion und Osmose .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56Material: Einfluss der Temperatur auf die Biomembran ..58

Wasser und Ionen in Lebewesen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44Proteine .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46Kohlenhydrate .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48Lipide .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

Leitthema 2: Stoffwechsel und Energiefluss lebender Systeme

Basiskonzept: Stoff- und Energieumwandlung 518

Gärung und Atmung - TheorieÜberblick über energieliefernde Reaktionen und Einblick in Mechanismen/Kenntnis der Mechanismen oxidativer Energiegewinnung

Die Glykolyse — der erste Schritt der Zellatmung 100Mitochondrien und Chloroplasten ................ 28EXTRA >> Gärung .................................... 101Der Abbau der Brenztraubensäure ............ 102

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- Glycolyse - Alkoholische Gärung, Milchsäuregärung - Feinbau der Mitochondrien - Oxidative Decarboxilierung, Citratzyklus und Endoxidation - chemiosmotische Theorie von MITCHELL - Enzymregulation

Die Atmungskette — der letzte Schritt der Zellatmung ................................................ 104Der oxidative Glucoseabbau im Überblick . 106Material: Steuerung und Regelung im Stoffwechsel 112Regulation enzymkatalysierter Reaktionen 70

Gärung und Atmung – PraktikumErwerb von Kenntnissen und Fertigkeiten zur Planung und Durchführung qualitativer und quantitativer stoffwechselphysiologischer Experimente- Versuche zur Atmung und Gärung - Beobachtungen und exemplarische Messungen zum

Stoffwechsel- Beobachtungen und Messungen zumStoffwechsel, z.B.

Nahrungsaufnahme bei Kleintieren, Grund- und Leistungs- umsatz, Keimung und Wachstum bei Pflanzen

Material: Energieumwandlungen ........................... 87Messung des Energieumsatzes .................... 94Praktikum: Stoffwechsel und Energie .......... 95Praktikum: Glucoseabbau .......................... 107Material: Nährstoffe in Ernährung und Stoffwechsel 108

Photosynthese – TheorieVereinfachter Überblick über/Erweiterte Kenntnisse über- Feinbau der Chloroplasten - lichtabhängige Reaktionen (Photolyse, NADPH+H+ als

Reduktionsäquivalent, Photophosphorylierung, Funktion der Thylakoidmembran/Kopplung von Elektronen- und Protonentransport an der Thylakoidmembran)

- lichtunabhängige Reaktionen - Bilanzrechnungen und Wirkungsgrade - Abhängigkeit von Temperatur undLichtqualität

Zusammenwirken der Pflanzenorgane ...... 116Licht — Energiequelle für die Fotosynthese 120Mitochondrien und Chloroplasten ................ 28Material: Modellexperiment zur Anregung von Chlorophyll .......................................... 121Fotoreaktion — der erste Teil der Fotosynthese 122Synthesereaktion — der zweite Teil der Fotosynthese ............................................. 124Methode: Autoradiographie ....................... 125Fotosynthese im Überblick ........................ 126Fotosynthese und Umweltfaktoren ............ 128Stoff- und Energieebene der Fotosynthese 132Sekundäre Pflanzenstoffe .......................... 134Material: Speicherstoffe und Abwehrstoffe. 135Basiskonzept: Stoff- und Energieumwandlung 518

Energiebereitstellung und Aktivität ............. 92Material: Der Energiehaushalt gleichwarmer Tiere 93Messung des Energieumsatzes .................... 94Verdauung und Verfügbarkeit der Nährstoffe 96EXTRA >> Die Darmflora ........................... 97

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Resorption und Transport der Nährstoffe .... 98Energie- und Baustoffwechsel ................... 110EXTRA >> Einseitige Diäten .................... 111Ernährung von Tieren und Pflanzen ........... 114EXTRA >> Parasitierende Pflanzen .......... 115 Material: Steuerung und Regelung im Stoffwechsel 112Material: Fotosynthesespezialisten C4-Pflanzen und CAM-Pflanzen.............................................. 130Chemosynthese ......................................... 136Material: Chemosynthese und anoxygene Fotosynthese.............................................. 137Alternative Formen der Energiebereitstellung 423

Photosynthese – PraktikumErwerb praktischer Fähigkeiten zur Untersuchung des phototrophen Stoffwechsels(zur Auswahl stehen:)- Isolierung und Versuche mit Blattfarbstoffen;

Chromatographie - Absorptions- und Wirkungsspektrum - Mikroskopie des Blattes, Bau der Chloroplasten, Leitgewebe- Photosyntheserate in Abhängigkeit z.B.von Licht,

Temperatur, Kohlendioxid - Hillreaktion

Praktikum: Trennung von Blattfarbstoffen 129Material: Modellexperiment zur Anregung von Chlorophyll .......................................... 121Methode: Autoradiographie ....................... 125Licht — Energiequelle für die Fotosynthese 120Zusammenwirken der Pflanzenorgane ...... 116Mitochondrien und Chloroplasten ................ 28Praktikum: Fotosynthese .......................... 118Fotosynthese im Überblick ........................ 126Material: Erforschung der Fotosynthesereaktionen 127Fotosynthese und Umweltfaktoren ............ 128

Biotechnologie der Gärung

Grund- und Leistungsumsatz

Ernährung

Sportphysiologie

Energiehaushalt

Intermediärstoffwechsel

Exkretion

Homöostase

Lebewesen als Energiewandler .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86Material: Energieumwandlungen .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87Die Muskelkontraktion .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88Energie- und Baustoffwechsel .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110EXTRA >> Einseitige Diäten .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111

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Gesundheit und Krankheit

Chemosynthese

Photosynthese-Spezialisten

Regenerative Energien

Material: Steuerung und Regelung im Stoffwechsel . 112

Chemosynthese .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136Material: Chemosynthese.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 137

Material: Fotosynthesespezialisten C4- undCAM-Pflanzen.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130

Nachhaltige Entwicklung von Lebensräumen.. . . . . . . . . . 422Formen der Landwirtschaft .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423

Leitthema 3: Umwelt und Innenwelt lebender Systeme Basiskonzept: Variabilität und Angepasstheit 514

Erkundung eines ÖkosystemsEinblick in Ökosysteme/Vertieftes Verständnis von Ökosystemen durch praktische Untersuchung eines Biotops und seiner Biozönose- Messung biotischer und abiotischer Faktoren - Vernetzung der Faktoren im Ökosystem - Biozönose: Aut- und Synökologie- Autökologie ausgewählter Arten - Synökologie an einer Biozönose - Bioindikation im Vergleich mit chemisch-physikalischen

Messmethoden - Kartierungen im Ökosystem, z.B. Vegetationsprofil,

Deckungsgrad

Grundbegriffe der Ökologie ....................... 356Einfluss der Temperatur auf Tiere.............. 358Basiskonzept: Variabilität und Angepasstheit 359Praktikum: Der Umweltfaktor Temperatur 360Praktikum: Modellexperimente zum Wärmehaushalt von Tieren .................................................. 361Einfluss der Temperatur auf Pflanzen ........ 362Material: Lebewesen und Temperatur ....... 363Wasserverfügbarkeit und Pflanzenwachstum 364Bedeutung von Wasser für Landtiere......... 365Einfluss des Lichts auf Pflanzen und Tiere.. 366Material: Abiotische Umweltfaktoren ......... 367Nahrungsbeziehungen ............................... 368Material: Wechselbeziehungen zwischen Lebewesen ................................................. 370Konkurrenz ................................................ 372Die ökologische Nische .............................. 374Material: Wechselwirkungen zwischen Lebewesen und Umwelt ............................................... 376Praktikum: Vegetationsanalyse im Wald .. . 394Ökosystem See .......................................... 400Fließgewässer ............................................ 406

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Gewässergüte im Fließgewässer................ 408Praktikum: Untersuchung eines Fließgewässers 409

Dynamik von ÖkosystemenÜberblick/Verständnis der Struktur und Funktion von Ökosystemen- trophische Struktur (Nahrungsnetze) - Biomasse als Kopplung von Energieflüssen und

Stoffkreisläufen - ökologische Prinzipien, z. B. Konkurrenzschauschluss,

THIENEMANNsche Regeln u.a.- ökologische Prinzipien, Regeln undGesetze: ökologische

Nische und Potenz, THIENEMANNsche Regeln, Minimum- regel, Konkurrenzausschluss

- Regulation des Fließgleichgewichts, quantitative Erfassung der Dynamik, Sukzession

Populationsentwicklung ............................. 378Fortpflanzungsstrategien ........................... 380EXTRA >> Modell der ökologischen Primärstrategien ........................................ 381Population und Metapopulation ................. 382Material: Populationsgrößen und ihre Veränderung 383Nahrungsbeziehungen und Populations-entwicklung ............................................... 384Material: Schädlingsbekämpfung .............. 386Material: Neophyten- und Neozoenpopulationen 387

Lebewesen als Energiewandler ............................. 86Die Ökosysteme der Erde .......................... 388Trophiestufen und ökologische Pyramiden. 390Lokale Stoffkreisläufe im Wald .................. 396Konkurrenz ................................................ 372Die ökologische Nische .............................. 374Grundbegriffe der Ökologie ....................... 356Stabilität und Sukzession im naturnahen Wald 392EXTRA >> Die Geschichte mitteleuropäischer Wälder ....................................................... 393Tropischer Regenwald ............................... 398Material: Tropischer Regenwald ................ 399Ökosystem See .......................................... 400Eutrophierung und Regeneration eines Sees 402Material: Ökosystem See ........................... 404Fließgewässer ............................................ 406Gewässergüte im Fließgewässer................ 408Praktikum: Untersuchung eines Fließgewässers 409Selbstreinigung im Fließgewässer ............. 410Marine Ökosysteme.................................... 412Der globale Kohlenstoffkreislauf ................ 414Lebewesen als offene Systeme ............................ 82

Umweltschutz vor Ort

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Einblick in Tätigkeiten des Menschen, Ökosysteme zu stören, aber auch verantwortungsbewusst zu erhalten- Kopplung von Ver- und Entsorgung - Notwendigkeit und Grenze des technischen

Umweltschutzes, z.B. Recycling, Abfallbeseitigung; Reinhaltung von Luft, Boden, Wasser (Hygiene und Gesundheit)

- Ökologie und Ökonomie: Diskrepanzen und Gemeinsamkeiten

- nachhaltige Entwicklung als Ziel einer ökologisch ausgerichteten Ökonomie

Eutrophierung und Regeneration eines Sees 402Material: Ökosystem See ........................... 404Material: Abwasserreinigung ..................... 411Der globale Kohlenstoffkreislauf ................ 414Nachhaltige Entwicklung von Lebensräumen 422

Mensch und BiospäreEinsicht, dass nur eine nachhaltige Entwicklung als ökologische Bindung von Natur, Wirtschaft und Menschheit die Erhaltung der Biosphäre in Zukunft sichert- Natur- und Kulturlandschaften (Arten-und Biotopschutz,

Biodiversität, Landschaftsästhetik u.a.) - globale Vernetzung der Ökosysteme; Vegetations- und

Klimazonen - Erhaltung der Biodiversität- Kriterien einer ökologisch ausgerichteten Ökonomie- Populationsdynamik am Beispiel der menschlichen

Population- Weltmodelle, z. B. des Club of Rome- Dynamik menschlicher Populationen; Weltmodelle

Die Ökosysteme der Erde .......................... 388Bevölkerung und Welternährung ............... 416Der Klimawandel ........................................ 418Material: Die Atmosphäre und der Klimawandel 420Nachhaltige Entwicklung von Lebensräumen 422Alternative Formen der Energiebereitstellung 423Ressource Wasser ..................................... 424Material: Biodiversität, Artenschutz und die Entwicklung der Landwirtschaft.................. 426Ökologischer Fußabdruck und Biokapazität 428Praktikum: Der persönliche Ökologische Fußabdruck ................................................ 429

Produktionsbiologie

Populationsökologie

Zusammenleben in Biozönosen

Natur- und Kulturlandschaft

Licht und Wärme als Umweltfaktor

Wasser und Salz als Umweltfaktoren

Terrestrische Ökosysteme

Populationsentwicklung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 378Fortpflanzungsstrategien .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380Population und Metapopulation .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 382

Tiere und Wasser .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 365Einfluss des Lichts .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Aquatische Ökosysteme

Landwirtschaftliche Kulturen

Fortwirtschaftliche Kulturen

Urbane Ökosysteme

Atmosphäre als Umweltfaktor

. 366Material: Abiotische Faktoren . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 367

Die Ökosysteme der Erde .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 388Tropischer Regenwald .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 398Material: Tropischer Regenwald .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 399Ökosystem See .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 400Eutrophierung und Regeneration eines Sees .. . . . . . . . . . 402Material: Ökosystem See .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 404Fließgewässer .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 406

Formen der Landwirtschaft .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 423Ressource Wasser .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 424Material: Biodiversität, Artenschutz und die Entwicklungder Landwirtschaft.. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 426

Leitthema 4: Information und Kommunikation bei lebenden Systemen

Basiskonzept: Information und Kommunikation 520

InformationsverarbeitungKenntnis anatomischer Strukturen des menschlichen Nervensystems- Neuronen und Synapsen- Zentrales und peripheres NervensystemEinblick in die Funktionsweise von Neuronen und Synapsen- elektrochemische und chemische Informationsweitergabe- Koordination mit dem Hormonsystem

Kenntnis anatomischer und physiologischer Grundlagen der

Nervenzellen .............................................. 260Basiskonzept: Struktur und Funktion ......... 261Synapse ..................................................... 276EXTRA >> Plastizität von Synapsen ......... 277Material: Synapsengifte ............................. 278Gehirndoping.............................................. 308Material: Gehirndoping .............................. 309Lernen ....................................................... 307Verrechnung an Synapsen.......................... 280

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Erregungsleitung- Bau und Funktionsweise von Neuronen und Synapsen - Summation - Neuronen- und SynapsengifteEinblick in das Zusammenwirken hormoneller und nervöser Regelung - zelluläre Wirkungsmechanismen - regulatorisches Zusammenspiel von vegetativem

Nervensystem und Hormonsystem

Das Hormonsystem des Menschen ............ 310Die Schilddrüse und die Wirkungen ihrer Hormone 312Die hormonelle Regulation des Blutzuckerspiegels ..................................... 314Basiskonzept: Steuerung und Regelung .... 315Hormonklassen und ihre Wirkungsmechanismen 316Vernetzung und Regulation im Hormonsystem 318Stress ......................................................... 320Material: Auswirkungen von Stress ........... 322Material: Hormone und Biorhythmus.......... 323

Reizaufnahme und BeantwortungÜberblick über die Reizaufnahme und -beantwortung- Bau und Funktionsweise eines Sinnesorgans - Anatomie und Funktionsweise der quergestreiften

MuskulaturEinblick in steuernde und koordinierende Funktionen des Nervensystems- Koordination von Bewegungen- Reflexbögen- motorische Systeme

Kenntnis der Reizaufnahme bei Tieren- Bau und Funktion eines Sinnesorgans - Codierung und Verrechnung von InformationenKenntnis der Reizverarbeitung im menschlichen Zentralnervensystem - Gehirn und Rückenmark; funktionelle- Asymmetrie und Vernetzung- Einblick in die Muskelphysiologie- Muskelaufbau- Steuerung der Muskelkontraktion

Vom Reiz zur Reaktion ............................... 258Reflexe ....................................................... 262Bioelektrizität ............................................ 264EXTRA >> Potenzial ................................ 265Modellexperiment zum Gleichgewichtspotenzial 266Praktikum: Membranpotenzial ................... 267Das Ruhepotenzial ..................................... 268Potenzialänderungen ................................. 270Material: Erforschung des Aktionspotenzials 272Codierung .................................................. 273Erregungsweiterleitung ............................. 274

Sinne des Menschen .................................. 282Riechsinneszellen ...................................... 284Material: Riechen und Schmecken ............ 285Das Auge des Menschen............................. 286Lichtsinneszellen ....................................... 288Adaptation ................................................. 290Material: Adaptation .................................. 291Kontrastverstärkung .................................. 292Farbensehen .............................................. 294EXTRA >> Rot-Grün-Sehschwäche ........... 295

Nervensystem des Menschen .................... 296Das menschliche Gehirn ............................ 298EXTRA >> Evolution des Gehirns ............. 299Sehwahrnehmung im Gehirn ..................... 300Material: Methoden der Hirnforschung ...... 302

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Neurodegenerative Erkrankungen.............. 304Emotionen ................................................. 306

Die Muskelkontraktion benötigt Energie....... 88Lernen und GedächtnisÜberblick über verschiedene Lernprozesse/Kenntnis verschiedener Lernprozesse- einfache Lernformen, z.B. Konditionierungen, Habituation,

Lernen am Erfolg/Misserfolg - komplexe Lernformen, z.B. Prägung, spontan

neukombiniertes Verhalten- Lernen am Erfolg/Misserfolg- Nachahmung- Einsichtiges VerhaltenEinblick in die Neurobiologie des Lernens- Änderungen auf zellulärer Ebene- Gedächtnis- Erkenntnis, Intelligenz und Bewusstsein

Anpassung von Verhaltensweisen ............. 340Prägung ..................................................... 342Material: Prägungsexperimente ................ 343Konditionierung ......................................... 344Lernen und Selbsterkennen bei Tieren ...... 346Material: Experimente zum Lernen und zumBewusstsein bei Tieren............................... 348Lernen und Intelligenz beim Menschen ..... 350Basiskonzept: Information und Kommunikation 351Neurodegenerative Erkrankungen.............. 304Emotionen.................................................. 306Lernen........................................................ 307

VerhaltensvielfaltEinblick in Verhaltensdeterminanten/Kenntnis erbbedingter und erfahrungsbedingter Verhaltensanteile und ihre Interpretation durch die Verhaltenswissenschaften- Fragestellungen und Methoden der Ethologie - Reflexe und Erbkoordination - Handlungsbereitschaft und deren Veränderung - Auslösereize und Filtermechanismen - Zusammenwirken endo- und exogener Verhaltensursachen- Sozialverhalten: Zusammenleben in der Gruppe;

verhaltensökologische Aspekte

Fragestellungen der Verhaltensforschung . 330Material: Verhalten beobachten, messen und deuten........................................................ 332Genetisch bedingte und erlernte Verhaltens-komponenten............................................. 334EXTRA >> Kaspar-Hauser-Experimente . . 335Instinktverhalten ........................................ 336Praktikum: Verhaltensbiologische Untersuchungen an Zebrabuntbarschen .............................. 338Material: Attrappenversuche bei Silbermöwen 339Konditionierung ......................................... 344

Reizverarbeitung und Bewegung bei Pflanzen und Einzellern

Evolution der Informationsverarbeitung

Sozialverhalten des Menschen

Sozialverhalten bei Tieren

Menschliches Verhalten .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350

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Wissenschaftshistorische Betrachtung

Glück, Schmerz und Sucht

Stress

Lernen

Biologische Rhythmen

Soziobiologie/Verhaltensökologie

Verhaltensentwicklung

Verhaltensbeobachtung

Emotionen .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306Lernen .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 307Gehirndoping .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

Verhalten und reproduktive Fitness .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472Material: Verhalten und reproduktive Fitness .. . . . . . . . . 473

Material: Verhalten beobachten und messen .. . . . . . . . . 332Geschichte der Verhaltensforschung .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

Leitthema 5: Vererbung und Selbstorganisation lebender Systemen

Basiskonzept: Reproduktion.............. 516

CytogenetikKenntnis der vererbungsregeln/Kenntnisse von grundlegenden Vorgängen der Zellteilung- Mitose- und Meiosephasen- MENDELsche Regeln- Chromosomentheorie der Vererbung- Crossing-over, Genkopplung- Polygenie, Polyphänie- nichtchromosomale Vererbung- Mutationen, Modifikationen- geschlechtschromosomal gebundene Vererbung

Zellzyklus — Mitose und Interphase............. 36Meiose und die Bildung der Keimzellen...... 174Gene und Merkmale .................................. 176Gregor Mendel — Entdecker der Vererbungsregeln 178Klassische Verfahren der Humangenetik ... 180Material: Erbgänge .................................... 182Chromosomenanalyse beim Menschen ..... 184Down-Syndrom .......................................... 186Polygenie ................................................... 187Mutationen ................................................. 168

MolekulargenetikEinblick in Struktur und Funktion von Nukleinsäuren/Kenntnis von Struktur und Funktion der Nukleinsäuren- Bau der Nukleinsäuren - Replikation - Mechanismus der Proteinbiosynthese - Umsetzung genetischer Informationen in Merkmale

Die chemische Natur des genetischen Materials 144Material: Das Experiment von Hershey und Chase 145Die Nucleinsäuren DNA und RNA ............... 146Die Verdopplung der DNA bei Eukaryoten . 148Material: Replikation der DNA ................... 150Praktikum: DNA-Isolierung ......................... 151PCR — DNA-Replikation im Reagenzglas ... 152

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- Regulation der Proteinbiosynthese - Beeinflussung der Proteinbiosynthese durch äußere

Einflüsse (Modifikation, Variabilität, Reaktionsbreite)

Material: Polymerasekettenreaktion (PCR). 153Transkription — der erste Teil der Protein-biosynthese ............................................... 154Genetischer Code ...................................... 156Material: Genetischer Code ...................... 157Translation — die Funktion von t-RNA und Ribosomen.................................................. 158EXTRA >> Spezifität der t-RNA — die Wobble-Theorie........................................................ 159Translation — ein Protein entsteht............. 160Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten 162Genregulation bei Prokaryoten .................. 164Regulation der Proteinbiosynthese bei Eukaryoten 166Material: Genregulation bei Eukaryoten .... 167Mutationen ................................................. 168DNA-Reparatur .......................................... 170Erweiterter Genbegriff ............................... 172Material: Mutagene Wirkungen .................. 173Sequenzierung der DNA ............................ 188Methode: Gel-Elektrophorese .................... 189Der genetische Fingerabdruck ................... 190Genom, Proteom und Epigenom in der Forschung 192EXTRA >> Echtzeit-PCR ............................ 193Material: Gene und Umwelt ....................... 194Material: Erforschung von Krankheiten mithilfe von Knockout-Mäusen ................................................................... 195Material: Chorea Huntington ..................... 196Alterung von Zellen ................................... 198

Grundlagen der EntwicklungEinblick in die Keimesentwicklung unter besonderer Berücksichtigung der menschlichen Entwicklung/Kenntnis von Schlüsselprozessen des Entwicklungsgeschehens- Wachstum (Zellvermehrung, Zellvergrößerung); - Differenzierung (Spezialisierung in Form und Funktion) - Morphogenese (Ausbildung der Körperorganisation und

-symmetrie) - Embryonalentwicklung des Menschen - Schädigende Einflüsse auf die (menschliche) Entwicklung

Zellzyklus — Mitose und Interphase............. 36Zelldifferenzierung ...................................... 40Keimesentwicklung von der Zygote bis zur Blastocyste................................................. 200Basiskonzept: Reproduktion ...................... 201Pränatale Diagnostik .................................. 202Stammzellen .............................................. 204Assistierte Reproduktion ............................ 206Klonen ........................................................ 208Material: Präimplantationsdiagnostik ........ 209Tier- und Pflanzenzüchtung ....................... 210

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Material: Züchtungsmethoden .................. 212GentechnologieEinblick in die Gentechnologie/Überblick über Gentechnologie- Viren- und Bakteriengenetik - Herstellungsmethoden rekombinierter DNA - Eine Methode/Methoden der Genübertragung - gentechnologische AnwendungsbereicheEinsicht in Verfahren der Technikfolgenabschätzung, Bewusstsein der Chancen und Risiken- reaktive und innovative Technikbewertung- Prinzip Verantwortung- Ethik der Gentechnologie

Bakterien ................................................... 234Anwendungsgebiete der Gentechnik ......... 214Grundprinzipien der Gentechnik ................ 216Gentherapie ............................................... 218Material: Gentechnik in der Medizin .......... 220Gentechnik in der Landwirtschaft .............. 222Material: Gen-Ethik .................................... 224Synthetische Biologie ................................ 226

Formen der Fortpflanzung

Züchtung

DNA-Analyse

Immunbiologie

Gene und Umwelt

Schlüsselprozesse der Entwicklung

Ethik und Technik

Alterungsprozesse

Krebs – Gene außer Kontrolle

Manipulation der Fortpflanzung

Allergien

Erbkrankheiten des Menschen

Sequenzierung der DNA. . . . . . . . …………… . . . . . . . . . 188Der genetische Fingerabdruck .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 190Genom, Proteom und Epigenom in der Forschung . . . . . . . . . . 192Material: Gene und Umwelt .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194

Pränatale Diagnostik .................................. 202Stammzellen .............................................. 204Assistierte Reproduktion ............................ 206Klonen ........................................................ 208Material: Präimplantationsdiagnostik ........ 209

Leitthema 6: Entstehung und Veränderung lebender Systemen

Basiskonzept: Geschichte und Verwandtschaft 512

Entstehung der Artenvielfalt

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Einblick in die Evolutionstheorien/Überblick über die historische Entwicklung des Evolutionsgedankens- LAMARCK, CUVIER, LYELL- DARWIN, Synthetische Evolutionstheorie/und die weitere

Entwicklung der EvolutionstheorieEinblick in das Zusammenwirken der Evolutionsfaktoren- Mutation, Variation, Rekombination, Gendrift - Selektion, Isolation - Art und Artenbildung/allopatrische und sympatrische

Artbildung, adaptive Radiation

Mutationen ................................................. 168Die Entstehung der Evolutionstheorie ....... 436Variabilität ................................................. 438Material: Variabilität .................................. 439Selektion .................................................... 440Material: Industriemelanismus .................. 442Die Synthetische Evolutionstheorie ........... 444EXTRA >> Die Evolutionstheorie als Theorie 445Allopatrische Artbildung ............................ 446Rassenkreis und Art ................................... 448Sympatrische Artbildung ........................... 449Adaptive Radiation .................................... 450EXTRA >> Antibiotikaresistenz ................ 453Gendrift .................................................... 456Praktikum: Simulationsexperiment zur Gendrift 457Das Hardy-Weinberg-Modell....................... 458Material: Genpool und Evolution ................ 460

Abstammung, VerwandtschaftKenntnis von Belegen für die Evolution- Homologie, Analogie und Konvergenz - Embryologie, Ethologie, Serologie, Molekularbiologie,

PaläontologieEinblick in Anpassungsleistungen/Kenntnis von Anpassung als selektionsbedingtem Prozess- Präadaptation- Nischenbildung- Koevolution

Homologie und Analogie ............................ 462Präadaptation ............................................ 452Material: Koevolution ................................. 454Fragestellungen der Verhaltensforschung . 330Methoden der Altersbestimmung von Fossilien 466Molekulare Hinweise auf Verwandtschaft .. 468

Evolution des MenschenKenntnis der Evolution des Menschen- Vergleich Pongidae - Hominidae - Modelle zum Hominidenstammbaum - Gattungs-, Art- und Rassenbegriff - Fossile Dokumente der Menschwerdung - Biologische Grundlagen der Hominisation - Eigenart des Menschen: z.B. Weltoffenheit,

Instinktreduktion, aufrechter Gang, Mängelwesen, Kosmopolit

Menschenaffen .......................................... 480Entwicklungsschritte beim Menschen ........ 482EXTRA >> Aufrechter Gang und Oberschenkelhals 483Fossilfunde des Menschen ......................... 484Neandertaler und moderner Mensch ......... 486Material: Hypothesen zum aufrechten Gang 488Material: Forschungsmethoden ................. 489Verwandtschaft heutiger Menschen .......... 490Kulturelle Evolution .................................... 492

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- kulturelle Entwicklung: Jäger-, Sammler-, Agrar-, Industrie- und Informationsgesellschaft

- die Zukunft des Menschen - Evolutionsökologie Erdgeschichte und Geschichte des LebensKenntnis von Hypothesen zur chemisch-physikalischen Evolution und der Evolution der Zelle- Entstehung des Universums und der Erde -

molekularbiologische Modelle- Entstehung organischer Moleküle- EndosymbiontentheorieEinblick in die Entfaltung der Lebewesen in den einzelnen Erdzeitaltern- Auftreten bestimmter Pflanzen- oder Tiergruppen - Fossilisation und Datierung - Stammbäume

Entstehung des Lebens ............................. 494Basiskonzept: Geschichte und Verwandtschaft 495Material: Die Entstehung des Lebens ........ 496Kreationismus ............................................ 497Die Evolution der Lebewesen auf der Erde 498EXTRA >> Eine moderne Endosymbiose .. 499Die Systematik der Lebewesen ................. 500Material: Endosymbiontentheorie ................ 33

Darstellung stammesgeschichtlicher Verwandtschaft .......................................... 464Material: Kladogramme ............................. 465Methoden der Altersbestimmung von Fossilien 466Material: Lebende Fossilien und Brückentiere 467Molekulare Hinweise auf Verwandtschaft .. 468Material: Stammesgeschichtliche Verwandtschaft 470

Wissenschaftstheoretische Reflexion der Evolutionstheorie

Modelle zur Evolution

Soziobiologie

Primatenradiation

Der Mensch – zwischen Freiheit und Normen

Gehirn und Geist

Die Zukunft des Menschen

Die Synthetische Evolutionstheorie ........... 444EXTRA >> Die Evolutionstheorie als Theorie 445

Entstehung des Lebens ............................. 494

Verhalten und reproduktive Fitness .......... 472Material: Verhalten und reproduktive Fitness 473Geschlechter und Fortpflanzungserfolg ..... 474Material: Einflüsse auf den Fortpflanzungserfolg 476Reproduktive Fitness und Helfer ............... 478

Menschenaffen .......................................... 480Entwicklungsschritte beim Menschen ........ 482EXTRA >> Aufrechter Gang und Oberschenkelhals 483

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Die Sprache des Menschen

Der Mensch als Schaffender

Der Mensch als Spielender

Der Mensch als Liebender

Der Mensch als Erkennender

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Klett · Web viewMikroskopie des Blattes, Bau der Chloroplasten, Leitgewebe Photosyntheserate in...

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