Biologie Für den Abiturjahrgang 2021/22/23 - Schulinternen Lehrplan zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe am Gymnasium der Stadt Lage ...
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Schulinterner Lehrplan Sek II BIOLOGIE Gymnasium der Stadt Lage
Schulinternen Lehrplan
zum Kernlehrplan für die gymnasiale Oberstufe
am Gymnasium der Stadt Lage
Biologie
Für den Abiturjahrgang 2021/22/23
(Stand: Dezember 2020)
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2020-12-23Schulinterner Lehrplan Sek II BIOLOGIE Gymnasium der Stadt Lage
1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit......................................................................................... 3
2 Entscheidungen zum Unterricht ........................................................................................................... 4
2.1 Unterrichtsvorhaben ..................................................................................................................... 5
2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben .................................................................................. 5
2.1.2 Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben .................................................................... 11
2.1.2.1 Einführungsphase – Erstes Halbjahr............................................................................. 11
2.1.2.2 Einführungsphase – zweites Halbjahr: ......................................................................... 18
2.1.2.3 Qualifikationsphase Grundkurs und Leistungskurs – erstes Halbjahr: ....................... 24
2.1.2.4 Qualifikationsphase Grundkurs und Leistungskurs – zweites Halbjahr: ...................... 32
2.1.2.6 Qualifikationsphase Grundkurs und Leistungskurs – drittes Halbjahr: ....................... 39
2.1.2.7 Qualifikationsphase Grundkurs und Leistungskurs – drittes und viertes Halbjahr: ..... 44
2.2 Grundsätze der fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit .............................................. 50
2.3 Grundsätze der Leistungsbewertung und Leistungsrückmeldung.............................................. 51
2.4 Lehr- und Lernmittel ................................................................................................................... 52
3 Entscheidungen zu fach- und unterrichtsübergreifenden Fragen................................................ 52
4 Qualitätssicherung und Evaluation ............................................................................................... 53
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2020-12-23Schulinterner Lehrplan Sek II BIOLOGIE Gymnasium der Stadt Lage
1 Rahmenbedingungen der fachlichen Arbeit
Die hier vorgestellte Schule ist ein Gymnasium und liegt in Ostwestfalen- Lippe. Exkursionen können nicht ohne
Schwierigkeiten mit dem öffentlichen Nahverkehr durchgeführt werden, sondern benötigen ganze Klassen idR
einen Bus. Das Schulgebäude verfügt nach der Renovierung im Jahre 2021/22 über zwei Biologiefachräume. In
der Sammlung sind in ausreichender Anzahl regelmäßig gewartete Lichtmikroskope und Fertigpräparate zu
verschiedenen Zell und Gewebetypen vorhanden. Durch eine nach der Neuausstattung im gleichen Jahr wird die
Sammlung auf dem aktuellsten Stand vervollständigt. Die Fachkonferenz Biologie stimmt sich bezüglich in der
Sammlung vorhandener Gefahrstoffe mit der dazu beauftragten Lehrkraft der Schule ab.
In der Schule befinden sich ein Selbstlernzentrum, in dem insgesamt fünf internetfähige Computer stehen, die
gut für Rechercheaufträge genutzt werden können. Für größere Projekte stehen auch drei Informatikräume mit
jeweils 15 Computern zur Verfügung, die im Vorfeld reserviert werden müssen oder während der Daltonstunden
individuell genutzt werden können. Die Lehrerbesetzung und die übrigen Rahmenbedingungen der Schule
ermöglichen einen ordnungsgemäßen laut Stundentafel der Schule vorgesehen Biologieunterricht.
In der Oberstufe befinden sich durchschnittlich ca. 75 Schülerinnen und Schüler in jeder Stufe. Das Fach Biologie
ist in der Einführungsphase in der Regel mit 3 Grundkursen vertreten. In der Qualifikationsphase können auf
Grund der Schülerwahlen in der Regel 1 - 2 Grundkurse und ein Leistungskurs gebildet werden.
Die Verteilung der Wochenstundenzahlen in der Sekundarstufe I und II ist wie folgt:
Jg. G8 Jg. G9
Fachunterricht in der Unterstufe
5 BI (2) 5 BI (2) (ab 2018/2019)
6 BI (2) 6 BI (2)
Fachunterricht in der Mittelstufe
7 BI (2) 7
8 8 BI (2)
9 BI (2) 9
10 BI (2)
Fachunterricht in der Oberstufe
EF BI (3) 11 nn
Q1 BI (3/5) 12 nn
Q2 BI (3/5) 13 nn
Die Unterrichtstaktung an der Schule folgt einem 60 Minutenraster, wobei ein Drittel der Unterrichtszeit als
eigenverantwortliche Lernzeit in Daltonstunden umgewidmet wurde.
In nahezu allen Unterrichtsvorhaben wird den Schülerinnen und Schülern die Möglichkeit gegeben,
Schülerexperimente durchzuführen; damit wird eine Unterrichtspraxis aus der Sekundarstufe I fortgeführt.
Insgesamt werden überwiegend kooperative, die Selbstständigkeit des Lerners fördernde Unterrichtsformen
genutzt, sodass ein individualisiertes Lernen in der Sekundarstufe II kontinuierlich unterstützt wird. Hierzu eignen
sich besonders auch die Daltonstunden. Um die Qualität des Unterrichts nachhaltig zu entwickeln, vereinbart die
Fachkonferenz vor Beginn jedes Schuljahres neue unterrichtsbezogene Entwicklungsziele. Aus diesem Grunde
wird am Ende des Schuljahres überprüft, ob die bisherigen Entwicklungsziele weiterhin gelten und ob
Unterrichtsmethoden, Diagnoseinstrumente und Fördermaterialien ersetzt oder ergänzt werden sollen. Nach
Veröffentlichung des neuen Kernlehrplans steht dessen unterrichtliche Umsetzung im Fokus. Hierzu werden
sukzessive exemplarisch konkretisierte Unterrichtsvorhaben und darin eingebettet Überprüfungsformen
entwickelt und erprobt.
Der Biologieunterricht soll Interesse an naturwissenschaftlichen Fragestellungen wecken und die Grundlage für
das Lernen in Studium und Beruf in diesem Bereich vermitteln. Dabei werden fachlich und bio-ethisch fundierte
Kenntnisse die Voraussetzung für einen eigenen Standpunkt und für verantwortliches Handeln gefordert und
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gefördert. Hervorzuheben sind hierbei die Aspekte Ehrfurcht vor dem Leben in seiner ganzen Vielfältigkeit,
Nachhaltigkeit, Umgang mit dem eigenen Körper und ethische Grundsätze.
Folgende Kooperationen bestehen an der Schule:
• Besuch des Eben-Ezer-Bauernhofs mit der Klasse 5
• Einbindung der Klassenfahrt nach Norderney in den Biologieunterricht
2 Entscheidungen zum Unterricht
Die Darstellung der Unterrichtsvorhaben im schulinternen Lehrplan besitzt den Anspruch, sämtliche im
Kernlehrplan angeführten Kompetenzen auszuweisen. Dies entspricht der Verpflichtung jeder Lehrkraft, den
Lernenden Gelegenheiten zu geben, alle Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans auszubilden und zu
entwickeln.
Die entsprechende Umsetzung erfolgt auf zwei Ebenen: der Übersichts- und der Konkretisierungsebene.
Im „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.1) werden die für alle Lehrerinnen und Lehrer gemäß
Fachkonferenzbeschluss verbindlichen Kontexte sowie Verteilung und Reihenfolge der Unterrichtsvorhaben
dargestellt. Das Übersichtsraster dient dazu, den Kolleginnen und Kollegen einen schnellen Überblick über die
Zuordnung der Unterrichtsvorhaben zu den einzelnen Jahrgangsstufen sowie den im Kernlehrplan genannten
Kompetenzerwartungen, Inhaltsfeldern und inhaltlichen Schwerpunkten zu verschaffen. Um Klarheit für die
Lehrkräfte herzustellen und die Übersichtlichkeit zu gewährleisten, werden in der Kategorie „Schwerpunkte der
Kompetenzentwicklung“ an dieser Stelle nur die übergeordneten Kompetenzerwartungen ausgewiesen,
während die konkretisierten Kompetenzerwartungen erst auf der Ebene der möglichen konkretisierten
Unterrichtsvorhaben Berücksichtigung finden. Der ausgewiesene Zeitbedarf versteht sich als grobe
Orientierungsgröße, die nach Bedarf über- oder unterschritten werden kann. Um Spielraum für Vertiefungen,
besondere Schülerinteressen, aktuelle Themen bzw. die Erfordernisse anderer besonderer Ereignisse (z.B.
Praktika, Kursfahrten o.ä.) zu erhalten, wurden im Rahmen dieses schulinternen Lehrplans nur ca. 75 Prozent der
Bruttounterrichtszeit verplant.
Während der Fachkonferenzbeschluss zum „Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben“ zur Gewährleistung
vergleichbarer Standards sowie zur Absicherung von Lerngruppen- und Lehrkraftwechseln für alle Mitglieder der
Fachkonferenz Bindekraft entfalten soll, besitzt die exemplarische Ausgestaltung „möglicher konkretisierter
Unterrichtsvorhaben“ (Kapitel 2.1.2) abgesehen von den in der vierten Spalte im Fettdruck hervorgehobenen
verbindlichen Fachkonferenzbeschlüssen nur empfehlenden Charakter. Referendarinnen und Referendaren
sowie neuen Kolleginnen und Kollegen dienen diese vor allem zur standardbezogenen Orientierung in der neuen
Schule, aber auch zur Verdeutlichung von unterrichtsbezogenen fachgruppeninternen Absprachen zu didaktisch-
methodischen Zugängen, fächerübergreifenden Kooperationen, Lernmitteln und -orten sowie vorgesehenen
Leistungsüberprüfungen, die im Einzelnen auch den Kapiteln 2.2 bis 2.4 zu entnehmen sind. Abweichungen von
den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bezüglich der konkretisierten Unterrichtsvorhaben sind im Rahmen der
pädagogischen Freiheit und eigenen Verantwortung der Lehrkräfte jederzeit möglich. Sicherzustellen bleibt
allerdings auch hier, dass im Rahmen der Umsetzung der Unterrichtsvorhaben insgesamt alle
Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Berücksichtigung finden.
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2.1 Unterrichtsvorhaben
2.1.1 Übersichtsraster Unterrichtsvorhaben
Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Welche
Zellen aufgebaut und organisiert? Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das
Leben?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe • UF4 Vernetzung
• UF2 Auswahl • E1 Probleme und Fragestellungen
• K1 Dokumentation • K4 Argumentation
• B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte:
● Zellaufbau Inhaltliche Schwerpunkte:
● Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) ● Funktion des Zellkerns
● Zellverdopplung und DNA
Zeitbedarf: ca. 11 Std. à 45 Minuten Zeitbedarf: ca. 12 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Erforschung der Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle
Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer spielen Enzyme in unserem Leben?
Fortschritt und Modelle für die Forschung?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• K1 Dokumentation • E2 Wahrnehmung und Messung
• K2 Recherche • E4 Untersuchungen und Experimente
• K3 Präsentation • E5 Auswertung
• E3 Hypothesen
• E6 Modelle
• E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltlicher Schwerpunkt:
● Biomembranen ● Enzyme
● Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2)
Zeitbedarf: ca. 19 Std. à 45 Minuten
Zeitbedarf: ca. 22 Std. à 45 Minuten
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen
Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF3 Systematisierung
• B1 Kriterien
• B2 Entscheidungen
• B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte:
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● Dissimilation
● Körperliche Aktivität und Stoffwechsel
Zeitbedarf: ca. 26 Std. à 45 Minuten
Summe Einführungsphase: ca. 90 Ustd. (45 min)
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Qualifikationsphase (Q1-1) – GRUNDKURS und LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Thema/Kontext:
Proteinbiosynthese – Wie steuern Gene die Welche Möglichkeiten und Risiken bietet die
Ausprägung von Merkmalen, welche Konsequenzen moderne Gentechnik / Gentechnologie
haben Veränderungen der genetischen Strukturen für
einen Organismus und welche regulatorischen
Proteine und Prozesse kontrollieren die
Genexpression?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• E3 Hypothesen
• E6 Modelle
• UF1 Wiedergabe
• UF4 Vernetzung
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltliche Schwerpunkte: Gentechnik / Gentechnologie Bioethik
Proteinbiosynthese Genregulation
Zeitbedarf: 15 Std. GK /25 LK (5 Wochen)
Zeitbedarf: 21 Std GK / 35 Std LK (7 Wochen)
Unterrichtsvorhaben III:
Thema/Kontext:
Humangenetische Beratung – Wie können genetisch
bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert
werden und welche ethischen Konflikte treten dabei
auf?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF4 Vernetzung
• E1 Probleme und Fragestellungen
• E3 Hypothesen
• E5 Auswertung
• B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Meiose und Rekombination Analyse von
Familienstammbäumen
Gentechnik / Gentechnologie Bioethik
Zeitbedarf: 9 Std GK / 15 Std LK (3 Wochen)
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Qualifikationsphase (Q1-2) – GRUNDKURS und LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben IV: Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Thema/Kontext:
Fotosynthese – Wie wird Lichtenergie in eine für alle Autökologische Untersuchungen - Welchen Einfluss
Lebewesen nutzbare Energie umgewandelt? haben abiotische Faktoren auf die Standortwahl und
Angepasstheiten von Organismen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltlicher Schwerpunkt: Inhaltlicher Schwerpunkt:
• Fotosynthese • Umweltfaktoren und ökologische Potenz
Zeitbedarf: Zeitbedarf:
6 Std GK (2 Wochen) / 20 Std LK (4 Wochen) 9 Std GK / 15 Std. LK (3 Wochen)
Unterrichtsvorhaben VI: Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Thema/Kontext:
Synökologie - Welchen Einfluss haben intra- und Ökosystem Fließgewässer
interspezifische Beziehungen auf Organismen
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltlicher Schwerpunkt: Inhaltlicher Schwerpunkt:
• Dynamik von Populationen • Stoffkreislauf und Energiefluss
• Mensch und Ökosysteme
Zeitbedarf: Zeitbedarf:
18 Std. GK (6 Wochen) / 20 Std LK (4 Wochen) 9 Std GK / 15 Std LK (3 Wochen)
Unterrichtsvorhaben VIII:
Thema/Kontext:
Einfluss des Menschen auf Ökosysteme
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltlicher Schwerpunkt:
• Mensch und Ökosysteme
Zeitbedarf: 3 Std. GK / 5 Std LK (1 Woche)
Summe Qualifikationsphase (Q1) –
GRUNDKURS: ca. 90 Ustd. (45 Min) / LEISTUNGSKURS: ca. 150 Ustd. (45 Min.)
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Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS und LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben IX: Unterrichtsvorhaben X:
Thema/Kontext: Thema/Kontext:
Molekulare und zellbiologische Grundlagen der Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung
neuronalen Informationsverarbeitung – Wie ist das durch einfallende Lichtreize ein Sinneseindruck im
Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie Gehirn?
funktioniert es?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
• Aufbau und Funktion von Neuronen • Neuronale Informationsverarbeitung
• Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung
und Grundlagen der Wahrnehmung • Leistungen der Netzhaut
Zeitbedarf: Zeitbedarf:
15 Std GK (5 Wochen) / 15 Std. LK (3 Wochen) 2 Std GK / 10 Std (2 Wochen)
Unterrichtsvorhaben XI:
Thema/Kontext:
Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren
beeinflussen das Gehirn?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfelder: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Plastizität und Lernen
• Methoden der Neurobiologie
Zeitbedarf:
9 Std GK (3 Wochen)/ 10 Std. LK (2 Wochen)
Unterrichtsvorhaben XII: Unterrichtsvorhaben XIII:
Thema/Kontext: Thema/Kontext:
Evolutionstheorien Belege für die Evolutionstheorie - Wie kann man
Evolution sichtbar machen?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfeld: IF6 (Evolution) Inhaltsfeld: IF6 (Evolution)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
• Entwicklung der Evolutionstheorie • Grundlagen evolutiver Veränderung
• Grundlagen evolutiver Veränderung
Zeitbedarf: Zeitbedarf:
4 Std GK / 4 Std LK 6 Std GK / 8 Std LK
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Unterrichtsvorhaben XIV: Unterrichtsvorhaben XV:
Thema/Kontext: Thema/Kontext:
Evolutionsmechanismen Evolution und Verhalten
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfeld: IF6 (Evolution) Inhaltsfeld: IF6 (Evolution)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
• Grundlagen evolutiver Veränderung • Evolution und Verhalten
Zeitbedarf:
4 Std GK / 8 Std LK Zeitbedarf:
2 GK / 4 Std LK
Unterrichtsvorhaben XII: Unterrichtsvorhaben XII:
Thema/Kontext: Thema/Kontext:
Artbildung Humanevolution – Wie entstand der heutige
Mensch?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Inhaltsfeld: IF6 (Evolution) Inhaltsfeld: IF6 (Evolution)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
• Art und Artbildung • Evolution des Menschen
Zeitbedarf: Zeitbedarf:
6 Std GK / 6 Std LK 4 Std GK / 8 Std LK
Summe Qualifikationsphase (Q2) – GRUNDKURS: ca. 54 Ustd. LEISTUNGSKURS:ca. 90 Ustd.
(die restlichen 4-6 Wochen dienen der Wdh für das Abitur)
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2.1.2 Mögliche konkretisierte Unterrichtsvorhaben
2.1.2.1 Einführungsphase – Erstes Halbjahr
Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle
• Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle I – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?
• Unterrichtsvorhaben II: Kein Leben ohne Zelle II – Welche Bedeutung haben Zellkern
und Nukleinsäuren für das Leben?
• Unterrichtvorhaben III: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer
Fortschritt und Modelle für die Forschung?
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Zellaufbau
• Biomembranen
• Stofftransport zwischen Kompartimenten
• Funktion des Zellkerns
• Zellverdopplung und DNA
Basiskonzepte:
System
Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett,
Transport, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmolyse
Struktur und Funktion
Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose,
Zellkommunikation, Tracer
Entwicklung
Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Zelldifferenzierung
Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten
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Unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
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Basiskonzept
Sequenzierung: S = System Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Didaktisch-methodische Anmerkungen
Fragestellungen SF = Struktur und (die für eine Zentrale Prüfung geeignet sind) und Empfehlungen
inhaltliche Aspekte Funktion Die Schülerinnen und Schüler… Verbindliche Absprachen im Fettdruck
E = Entwicklung
Unterrichtsvorhaben I:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – wie sind Zellen aufgebaut und organisiert?
Zelltheorie – Wie entsteht - stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Zellaufbau Zentrale Eigenschaften
aus einer zufälligen durch technischen Fortschritt an Beispielen (durch Licht-, naturwissenschaftlicher Theorien
Beobachtung eine Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7). (Nature of Science) werden
Organ (S)
wissenschaftliche Theorie? Gewebe (S)
beispielhaft erarbeitet.
• Zelltheorie
• Organismus, Organ,
Gewebe, Zelle
Was sind pro- und - beschreiben den Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen und stellen elektronenmikroskopische Bilder
eukaryotische Zellen und die Unterschiede heraus (UF3). sowie 2D-Modelle zu tierischen,
worin unterscheiden sie sich Prokaryot (S) pflanzlichen und bakteriellen Zellen
grundlegend? Eukaryot (S)
• Aufbau pro- und
eukaryotischer Zellen
Wie ist eine Zelle organisiert - beschreiben Aufbau und Funktion der Zellorganellen und erläutern z.B. Stationenlernen zu
und wie gelingt es der Zelle die Bedeutung der Zellkompartimentierung für die Bildung Zellorganellen und zur
so viele verschiedene unterschiedlicher Reaktionsräume innerhalb einer Zelle (UF3, UF1). Dichtegradientenzentrifugation
Leistungen zu erbringen? Darin enthalten u.a.:
• Aufbau und Funktion - präsentieren adressatengerecht die Endosymbiontentheorie • Station: Arbeitsblatt Golgi-
von Zellorganellen mithilfe angemessener Medien (K3, K1, UF1). Apparat („Postverteiler“ der
• Zellkompartimentierung Zellorganell (S) Zelle)
Komparti-
• Endo – und Exocytose - erläutern die membranvermittelten Vorgänge der Endo- und • Station: Arbeitsblatt
mentierung(SF)
• Endosymbiontentheorie Endosymbiose (E) Exocytose (u. a. am Golgi-Apparat) (UF1, UF2). Cytoskelett
• Station: Modell-Experiment zur
- erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazellulären Dichtegradientenzentrifugation
Transport [und die Mitose] (UF3, UF1). (Tischtennisbälle gefüllt mit
unterschiedlich konzentrierten
Kochsalzlösungen in einem
Gefäß mit Wasser)
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•
Station: Erstellen eines
selbsterklärenden Mediums zur
Erklärung der
Endosymbiontentheorie für
zufällig gewählte Adressaten.
Mögliche Vergleiche: Cell City, Zelle
als Fabrik
Zelle, Gewebe, Organe, - ordnen differenzierte Zellen auf Grund ihrer Strukturen Mikroskopieren von verschiedenen
Organismen – Welche spezifischen Geweben und Organen zu und erläutern den Zelltypen
Unterschiede bestehen Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1).
Zelldifferenzierung
zwischen Zellen, die (SF)
verschiedene Funktionen
übernehmen?
• Zelldifferenzierung
UnterrichtsvorhabenI II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – welche Bedeutung haben Zellkern und Nukleinsäuren für das Leben?
Was zeichnet eine - benennen Fragestellungen historischer Versuche zur Funktion des
naturwissenschaftliche Zellkerns und stellen Versuchsdurchführungen und
Fragestellung aus und Erkenntniszuwachs dar (E1, E5, E7).
welche Fragestellung lag
den Acetabularia und den - werten Klonierungsexperimente (Kerntransfer bei Xenopus) aus
Zellkern (S)
Xenopus-Experimenten und leiten ihre Bedeutung für die Stammzellforschung ab (E5).
zugrunde?
• Erforschung der
Funktion des Zellkerns
in der Zelle
Welche biologische - begründen die biologische Bedeutung der Mitose auf der Basis der z.B. Stop-Motion-Video als
Bedeutung hat die Mitose Zelltheorie (UF1, UF4). Lernprodukt zum Zellzyklus
für einen Organismus?
Mitose (E)
• Mitose (Rückbezug auf - erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für [den intrazellulären
Zelltheorie) Transport und] die Mitose (UF3, UF1).
• Interphase
Wie ist die DNA aufgebaut, - ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle Modellhafte Erarbeitung des DNA-
wo findet man sie und wie Replikation (E) [Kohlenhydrate, Lipide, Proteine,] Nucleinsäuren den Aufbau und der Replikation.
wird sie kopiert? verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und
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• Aufbau und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Herausstellen der Komplement-
Vorkommen von Eigenschaften (UF1, UF3). arität.
Nukleinsäuren
• Aufbau der DNA - erklären den Aufbau der DNA mithilfe eines Strukturmodells (E6,
• Mechanismus der DNA- UF1).
Replikation in der
S-Phase der Interphase - beschreiben den semikonservativen Mechanismus der DNA-
Replikation (UF1, UF4).
Welche Möglichkeiten und - zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtechnik in der z.B.
Grenzen bestehen für die Biotechnologie und Biomedizin auf (B4, K4). Pro und Kontra-Diskussion zum
Zellkulturtechnik? Thema:
Zellkulturtechnik „Können Zellkulturen Tierversuche
• Biotechnologie ersetzen?“
• Biomedizin Zentrale Aspekte werden
• Pharmazeutische herausgearbeitet.
Industrie Argumente werden erarbeitet und
Argumentationsstrategien
entwickelt.
SuS, die nicht an der Diskussion
beteiligt sind, sollten einen
Beobachtungsauftrag bekommen.
Reflexion der Diskussion
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Unterrichtsvorhaben III:
Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Welche Bedeutung haben technischer Fortschritt und Modelle für die Forschung?
Weshalb und wie beeinflusst - führen Experimente zur Diffusion und Osmose durch und erklären z.B.
die Salzkonzentration den diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene (E4, E6, K1, K4). Zeitungsartikel z.B. zur fehlerhaften
Zustand von Zellen? Salzkonzentration für eine Infusion
- führen mikroskopische Untersuchungen zur Plasmolyse in den Unikliniken
hypothesengeleitet durch und interpretieren die beobachteten
• Plasmolyse Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4). Kartoffel-Experimente
• Brownsche- a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit
Molekularbewegung - recherchieren Beispiele der Osmose und Osmoregulation in Zucker, Salz und Stärke
• Diffusion unterschiedlichen Quellen und dokumentieren die Ergebnisse in b) Kartoffelstäbchen (gekocht und
• Osmose einer eigenständigen Zusammenfassung (K1, K2). ungekocht)
Plasmolyse (S)
Diffusion, Experiment „weinender Rettich“
Osmose (SF)
Informationstexte, Animationen
und Lehrfilme zur Brownschen
Molekularbewegung (physics-
animations.com)
Demonstrationsexperimente mit
Tinte oder Deo zur Diffusion
Arbeitsaufträge zur Recherche
osmoregulatorischer Vorgänge
Warum löst sich Öl nicht in - ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle z.B.
Wasser? ([Kohlenhydrate], Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den Demonstrationsexperiment zum
• Aufbau und Eigenschaften verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und Verhalten von Öl in Wasser
von Lipiden und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen
Phospholipiden Makromolekül Eigenschaften (UF1, UF3). Das Verhalten von Lipiden und
(S) Phospholipiden in Wasser wird
mithilfe ihrer Strukturformeln und
den Eigenschaften der
funktionellen Gruppen erklärt.
➔ Synergie KLP Chemie EF
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Welche Bedeutung haben - stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Aufbau von z.B.
technischer Fortschritt und Biomembranen durch technischen Fortschritt an Beispielen dar und Durchführung eines
Modelle für die Erforschung zeigen daran die Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, E6, E7, K4). wissenschaftspropädeutischen
von Biomembranen? Schwerpunktes zur Erforschung der
• Erforschung der - ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle Biomembranen.
Biomembran (historisch- (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, [Nucleinsäuren]) den Der Modellbegriff und die
genetischer Ansatz) verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und Vorläufigkeit von Modellen im
o Bilayer-Modell erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Forschungsprozess werden
o Sandwich-Modell Eigenschaften (UF1, UF3). verdeutlicht.
o Fluid-Mosaik-Modell ➔ Wichtige wissenschaftliche
o Erweitertes Fluid-Mosaik- - recherchieren die Bedeutung und die Funktionsweise von Tracern Arbeits- und Denkweisen sowie
Modell (Kohlenhydrate in Biomembran für die Zellforschung und stellen ihre Ergebnisse graphisch und die Rolle von Modellen und
der Biomembran) (SF) mithilfe von Texten dar (K2, K3). dem technischen Fortschritt
o Markierungsmethoden werden herausgestellt.
zur Ermittlung von - recherchieren die Bedeutung der Außenseite der Zellmembran und
Membranmolekülen ihrer Oberflächenstrukturen für die Zellkommunikation (u. a.
(Proteinsonden) Antigen-Antikörper-Reaktion) und stellen die Ergebnisse
o dynamisch strukturiertes adressatengerecht dar (K1, K2, K3).
Mosaikmodel (Rezeptor-
Inseln, Lipid-Rafts)
Nature of Science –
naturwissenschaftliche
Arbeits- und Denkweisen
Wie werden gelöste Stoffe - beschreiben Transportvorgänge durch Membranen für
durch Biomembranen verschiedene Stoffe mithilfe geeigneter Modelle und geben die
hindurch in die Zelle bzw. aus Grenzen dieser Modelle an (E6).
Transport (S)
der Zelle heraus transportiert?
• Passiver Transport
• Aktiver Transport
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2.1.2.2 Einführungsphase – zweites Halbjahr:
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
• Unterrichtsvorhaben IV: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?
• Unterrichtsvorhaben V: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität
auf unseren Körper?
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Enzyme
• Dissimilation
• Körperliche Aktivität und Stoffwechsel
Basiskonzepte:
System
Muskulatur, Mitochondrium, Enzym, Zitronensäurezyklus, Dissimilation, Gärung
Struktur und Funktion
Enzym, Grundumsatz, Leistungsumsatz, Energieumwandlung, ATP, NAD+
Entwicklung
Training
Zeitbedarf: ca. 45 Std. á 45 Min.
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Unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Basiskonzept
Sequenzierung: S = System Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans Didaktisch-methodische Anmerkungen
SF = Struktur (, die für eine Zentrale Prüfung geeignet sind) und Empfehlungen
Fragestellungen
und Funktion
inhaltliche Aspekte Die Schülerinnen und Schüler… Verbindliche Absprachen im Fettdruck
E=
Entwicklung
Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben?
Wie sind Zucker aufgebaut und wo - ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle
spielen sie eine Rolle? (Kohlenhydrate, [Lipide, Proteine, Nucleinsäuren]) den
Makro-
• Monosaccharid, verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und
molekül (S)
• Disaccharid erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen
• Polysaccharid Eigenschaften (UF1, UF3).
Wie sind Proteine aufgebaut und - ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle
wo spielen sie eine Rolle? [Kohlenhydrate, Lipide], Proteine, [Nucleinsäuren]) den
• Aminosäuren Makro- verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und
• Peptide, Proteine molekül (S) erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen
• Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Eigenschaften (UF1, UF3).
Quartärstruktur
Welche Bedeutung haben Enzyme - beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle zB. Experimente:
im menschlichen Stoffwechsel? Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6). a) Ananassaft und Quark oder
• Aktives Zentrum Götterspeise und
• Allgemeine Enzymgleichung frischgepresster Ananassaft in
• Substrat- und einer Verdünnungsreihe
Wirkungsspezifität b) Lactase und Milch sowie
Glucoseteststäbchen
Enzym
(Immobilisierung von Lactase
(S,SF)
mit Alginat)
c) Peroxidase mit
Kartoffelscheibe oder
Kartoffelsaft
(Verdünnungsreihe)
d) Urease und Harnstoffdünger
(Indikator Rotkohlsaft)
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Welche Wirkung / Funktion haben - erläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Schematische Darstellungen von
Enzyme? Bedeutung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen (UF1, Reaktionen unter besonderer
• Katalysator UF3, UF4). Berücksichtigung der
• Biokatalysator Energieniveaus.
• Endergonische und Enzym Die zentralen Aspekte der
exergonische Reaktion (S,SF) Biokatalyse werden erarbeitet:
Aktivierungsenergie, Energie- 1. Senkung der
umwand- Aktivierungsenergie
Aktivierungsbarriere /
Reaktionsschwelle lung (SF) 2. Erhöhung des Stoffumsatzes
pro Zeit
➔ Synergien KLP Chemie Katalysatoren,
Energie bei chemischen Reaktionen
Was beeinflusst die Wirkung / - beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Experimente zum Nachweis der
Funktion von Enzymen? Reaktionen (E5). Konzentrations-, Temperatur- und
• pH-Abhängigkeit Enzym pH-Abhängigkeit (z.B. Lactase und
• Temperaturabhängigkeit (S,SF) - stellen Hypothesen zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von Bromelain, Katalase aus Kartoffeln
• Schwermetalle verschiedenen Faktoren auf und überprüfen sie experimentell oder Hefe)
• Substratkonzentration / und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4).
➔ Synergien KLP Chemie
Wechselzahl Reaktionsgeschwindigkeit, pH-Wert
Wie wird die Aktivität der Enzyme - beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle z.B.
in den Zellen reguliert? Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6). Informationsmaterial zu Trypsin
• kompetitive Hemmung, (allosterische Hemmung) und
• allosterische (nicht Allopurinol (kompetitive
kompetitive) Hemmung Hemmung)
• Substrat und Enzym Modellexperimente mit
Endprodukthemmung (S,SF) Fruchtgummi und Smarties
Experimente mithilfe einer
Interaktionsbox mit Materialien
(Knete, Moosgummi, Styropor etc.)
Checkliste mit Kriterien zur
Modellkritik
Wie macht man sich die Wirkweise - recherchieren Informationen zu verschiedenen Einsatzgebieten (Internet)Recherche
von Enzymen zu Nutze? von Enzymen und präsentieren und bewerten vergleichend die Als Beispiel können Enzyme im
• Enzyme im Alltag Ergebnisse (K2, K3, K4). Waschmittel und ihre Auswirkung
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- Technik auf die menschliche Haut
- Medizin - geben Möglichkeiten und Grenzen für den Einsatz von Enzymen besprochen und diskutiert werden.
- u. a. in biologisch-technischen Zusammenhängen an und wägen die
Bedeutung für unser heutiges Leben ab (B4).
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper?
Wie reagiert der Körper auf - erläutern den Unterschied zwischen roter und weißer Muskulatur
unterschiedliche (UF1).
Belastungssituationen und wie - präsentieren unter Einbezug geeigneter Medien und unter
unterscheiden sich verschiedene Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und
Muskelgewebe voneinander? anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperlichen
Systemebene: Organ und Gewebe Aktivitäten (K3, UF1).
• Muskelaufbau Muskulatur
(S)
Systemebene: Zelle Gärung (S)
- überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von
• Sauerstoffschuld, verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4).
Energiereserve der Muskeln,
Glykogenspeicher
Systemebene: Molekül
• Lactat-Test
• Milchsäure-Gärung
Welche Faktoren beeinflussen den - stellen Methoden zur Bestimmung des Energieumsatzes bei z.B.
Energieumsatz und welche körperlicher Aktivität vergleichend dar (UF4). Verfahren der Kalorimetrie
Methoden helfen bei der (Kalorimetrische Bombe /
Bestimmung? Respiratorischer Quotient)
Diagramme zum
Systemebenen: Organismus, Energie- und
Sauerstoffbindungsvermögen in
Gewebe, Zelle, Molekül Leistungsums Abhängigkeit verschiedener
• Energieumsatz (Grundumsatz atz, Faktoren (Temperatur, pH-Wert)
und Leistungsumsatz) Energieumwa und Bohr-Effekt
ndlung (SF)
• Direkte und indirekte Der quantitative Zusammenhang
Kalorimetrie zwischen Sauerstoffbindung und
Partialdruck wird an einer
Welche Faktoren spielen eine Rolle sigmoiden Bindungskurve
bei körperlicher Aktivität? ermittelt.
• Sauerstofftransport im Blut
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• Sauerstoffkonzentration im
Blut
• Erythrozyten
• Hämoglobin/ Myoglobin
• Bohr-Effekt
Wie entsteht und wie gelangt die - erläutern die Bedeutung von NAD+ und ATP für aerobe und
benötigte Energie zu anaerobe Dissimilationsvorgänge (UF1, UF4).
unterschiedlichen Einsatzorten in NAD+ und
der Zelle? ATP (SF)
Systemebene: Molekül
NAD+ und ATP
Wie entsteht ATP und wie wird der - präsentieren eine Tracermethode bei der Dissimilation Vereinfachtes Schema des
C6-Körper abgebaut? adressatengerecht (K3). Zitronensäurezyklus und seiner
Systemebenen: Zelle, Molekül Stellung im Zellstoffwechsel
• Tracermethode Zitronensäure - erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der (Zusammenwirken von
zyklus (S)
• Glykolyse Dissimilation
Energieumwandlung mithilfe einfacher Schemata (UF3). Kohlenhydrat, Fett und
• Zitronensäurezyklus (S) Proteinstoffwechsel).
• Atmungskette Gärung (S) - beschreiben und präsentieren die ATP-Synthese im Verschiedene Situationen können
Mitochondrium mithilfe vereinfachter Schemata (UF2, K3). „durchgespielt“ (z.B. die Folgen
einer Fett-, Vitamin- oder
Zuckerunterversorgung) werden.
Wie funktional sind bestimmte - erläutern unterschiedliche Trainingsformen adressatengerecht Hier können Trainingsprogramme
Trainingsprogramme und und begründen sie mit Bezug auf die Trainingsziele (K4). und Ernährung unter
Ernährungsweisen für bestimmte - erklären mithilfe einer graphischen Darstellung die zentrale Berücksichtigung von
Trainingsziele? Bedeutung des Zitronensäurezyklus im Zellstoffwechsel (E6, UF4). Trainingszielen (Aspekte z.B.
Systemebenen: Organismus, Mitochondrie
Ausdauer, Kraftausdauer,
Zelle, Molekül n (S) Maximalkraft) und der Organ- und
• Ernährung und Fitness Training (E) Zellebene (Mitochondrienanzahl,
• Kapillarisierung Myoglobinkonzentration,
• Mitochondrien Kapillarisierung, erhöhte
Systemebene: Molekül Glykogenspeicherung) betrachtet,
• Glycogenspeicherung diskutiert und beurteilt werden.
• Myoglobin
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Wie wirken sich - nehmen begründet Stellung zur Verwendung z.B. juristische und ethische
leistungssteigernde Substanzen leistungssteigernder Substanzen aus gesundheitlicher und Aspekte auf die ihnen zugrunde
auf den Körper aus? ethischer Sicht (B1, B2, B3). liegenden Kriterien reflektieren
Systemebenen: Organismus, Verschiedene Perspektiven und
Zelle, Molekül Handlungsoptionen werden
• Formen des Dopings erarbeitet, Folgen abgeschätzt und
− Anabolika bewertet
− EPO
− …
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2.1.2.3 Qualifikationsphase Grundkurs und Leistungskurs – erstes Halbjahr:
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
• Unterrichtsvorhaben I: DNA- Träger der Erbinformationen – Wie wird DNA verdoppelt und
abgelesen?
Kapitel 9.1 -9.7 im Markl Biologie Oberstufe (2018)
• Unterrichtsvorhaben II: Genetischer Code und Proteinbiosynthese – Von der DNA zum
Protein. Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten.
Kapitel 10.1 -10.9 im Markl Biologie Oberstufe (2018)
• Unterrichtsvorhaben III: Neukombination von Genen bei der Fortpflanzung – Rekombination
des Erbguts erhöht die Variabilität
Kapitel 11.1 -11.6 im Markl Biologie Oberstufe (2018)
• Unterrichtsvorhaben IV: Gene und Merkmalsbildung – Merkmale können sich durch Mutation
verändern
Kapitel 12.1 -11.9 im Markl Biologie Oberstufe (2018)
• Unterrichtsvorhaben V: Entwicklungsgenetik – Stammzellen und Zelltod
Kapitel 13.1 -13.6 im Markl Biologie Oberstufe (2018)
• Unterrichtsvorhaben VI: Anwendungen und Methoden der Gentechnik – Der Mensch nimmt
Einfluss auf das Erbgut
Kapitel 14.1 -14.7 im Markl Biologie Oberstufe (2018)
Inhaltliche Schwerpunkte:
• Meiose und Rekombination
• Analyse von Familienstammbäumen
• Proteinbiosynthese
• Genregulation
• Gentechnik / Gentechnologie
• Bioethik
Basiskonzepte:
System
Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Stammzelle, Rekombination,
Synthetischer Organismus
Struktur und Funktion
Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, RNA-Interferenz,
Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNAChip
Entwicklung
Transgener Organismus, Synthetischer Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
Zeitbedarf:
45 Std GK / 75 Std LK (15 Wochen)
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Mögliche unterrichtsvorhabenbezogene Konkretisierung:
Sequenzierung: Basiskonzept
S = System Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans
Fragestellungen (, die für eine Zentrale Prüfung geeignet sind) Didaktisch-methodische Anmerkungen und Empfehlungen
SF = Struktur und
inhaltliche Aspekte Funktion Die Schülerinnen und Schüler… Verbindliche Absprachen im Fettdruck
E = Entwicklung
Unterrichtsvorhaben I – VI :
1 DNA- Träger der Erbinformationen
9.1 Die Genetik erforscht, wie
Gen (S)
Merkmale entwickelt,
vererbt und verteilt werden
9.2 Erbinformationen
werden als Nucleinsäuren DNA (S)
weitergegeben
9.3 Im DNA Molekül bilden Der Grundkurs wiederholt den Aufbau der DNA in der stofflichen Tiefe Abb1.
zwei Nucleotidstränge eine Auf S. 164 den eingeführten Lehrbuchs.
Doppelhelix
9.4 Die DNA wird im Verlauf
des Zellzyklus abgelesen,
verdoppelt und verteilt
9.5 Die DNA wird durch Der Grundkurs wiederholt den Ablauf der DNA-Replikation in der stofflichen
komplementäre Tiefe Abb2. Auf S. 168 den eingeführten Lehrbuchs.
Ergänzungen der
Einzelstränge kopiert
9.6 Die DNA wird mit
Proteinen dicht verpackt und Chromosom (S)
so transportierbar
9.7 Antibiotika richten sich
gegen Bakterien – diese
antworten mit Resistenzen
2 Genetischer Code und Proteinbiosynthese
C vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in
der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
(UF1, UF3),
10.1 Dreiergruppen der DNA-
E erläutern Eigenschaften des genetischen Codes
Basen A, T, G, C verschlüsseln
und charakterisieren mit dessen Hilfe
20 Aminosäuren
Mutationstypen (UF1, UF2),
L benennen Fragestellungen und stellen
Hypothesen zur Entschlüsselung des genetischen
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Codes auf und erläutern klassische Experimente
zur Entwicklung der Code-Sonne (E1, E3, E4),
NUR LEISTUNGSKURS
10.2 Bei der Transkription C vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in
Genetischer Code
wird ein DNA-Abschnitt in der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
(SF)
RNA umgeschrieben (UF1, UF3),
10.3 Bei der Translation wird Proteinbiosynthese C vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in
die Basensequenz in die (SF) Merkmal (S) der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
Aminosäuresequenz Allel (S) (UF1, UF3),
übersetzt Genwirkkette (S)
10.4 Eukaryotische mRNA C vergleichen die molekularbiologischen Abläufe in
wird noch im Kern der Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
zerschnitten und neu (UF1, UF3),
zusammengefügt
H • erläutern und entwickeln Modellvorstellungen
auf der Grundlage von Experimenten zur
10.5 Genregulation passt bei Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2,
Bakterien die E5, E6),
Proteinsynthese an den D erläutern die Bedeutung der
Bedarf an Transkriptionsfaktoren für die Regulation von
Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4),
NUR LEISTUNGSKURS
10.6 Ein Gen ist ein DNA- In diesem Kontext wird auch folgende Kompetenz erworben:
Abschnitt, an dem die RNA Kreflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffes (E7),
transkribiert wird NUR LEISTUNGSKURS
N erklären mithilfe von Modellen In diesem Kontext wird auf folgende Kompetenz erworben:
genregulatorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6), O erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des
10.7 Durch Genregulation hat NUR LEISTUNGSKURS Zellstoffwechsels (E6),
jede Körperzelle eine ABITUR 2021 NUR LK: Verbindlich werden DNA-Acetylierung bzw. DNA-Methylierung auch im
typische Proteinausstattung epigenetische Modelle zur Regelung des Grundkurs vermittelt.
Zellstoffwechsels
• RNA-Interferenz
10.8 Viren programmieren Der lytische und lysogene Zyklus der Virenvermehrung wird verbindlich
ihre Wirtszelle auf behandelt
Virenproduktion um
10.9 Eukaryotische DNA
enthält größtenteils nicht
codierende Sequenzen
3 Neukombination von Genen bei der Fortpflanzung
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11.1 Bei der
ungeschlechtlichen
Fortpflanzung entstehen
erbgleiche Kopien
B erläutern die Grundprinzipien der inter- und
11.2 Die Meiose führt zu intrachromosomalen Rekombination (Reduktion
Zellen mit halbierter und Neukombination der Chromosomen) bei
Chromosomenzahl Meiose und Befruchtung (UF4),
GRUND- UND LEISTUNGSKURS
B erläutern die Grundprinzipien der inter- und
11.3 Rekombination des
intrachromosomalen Rekombination (Reduktion
Erbguts erhöht die
und Neukombination der Chromosomen) bei
Variabilität innerhalb einer
Meiose und Befruchtung (UF4),
Art
GRUND- UND LEISTUNGSKURS
In diesem Kontext wird auch folgende Kompetenz erworben:
11.4 Vererbungsregeln I begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für
beschreiben besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3), hier Erbsenpflanze
Merkmalsverteilungen in den Allgemeine Wiederholung der Mendelschen Regeln anhand des FWU
Generationen Lehrfilms Die Mendel'schen Regeln: Grundlagen der Vererbung (46 / 55
11071) und Bearbeiten von Übungsaufgaben zu diesen.
11.5 Nicht alle Gene werden In diesem Kontext wird auch folgende Kompetenz erworben:
unabhängig voneinander I begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für
vererbt besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3), hier Drosophila
In diesem Kontext wird auch folgende Kompetenz erworben:
11.6 Prokaryoten kennen
I begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen (u.a. E. coli) für
keine Meiose, aber andere
besondere Fragestellungen genetischer Forschung (E6, E3), hier E.coli
Wege der Rekombination
Die genetische Rekombination von Bakterien wird verbindlich behandelt.
4 Gene und Merkmalsbildung
12.1 Bestimmte Merkmale
lassen sich auf ein einziges
Gen zurückführen
F erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-,
12.2 Den meisten Merkmalen
Chromosom- und Genommutationen auf den
liegen mehrere Gene
Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von
zugrunde
Genwirkketten) (UF1, UF4),
E erläutern Eigenschaften des genetischen Codes
12.3 Viele Genmutationen und charakterisieren mit dessen Hilfe
schädigen oder verbessern Genmutationen/Mutationstypen (UF1, UF2),
das Protein nicht F erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-,
Chromosom- und Genommutationen auf den
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Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von
Genwirkketten) (UF1, UF4),
12.4 Fehler in der DNA
können meistens rechtzeitig
repariert werden
E erläutern Eigenschaften des genetischen Codes
und charakterisieren mit dessen Hilfe
12.5 Änderungen im Mutationstypen (UF1, UF2),
Chromosomenbau haben F erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-,
unterschiedliche Folgen Chromosom- und Genommutationen auf den
Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von
Genwirkketten) (UF1, UF4),
12.6 Bewegliche DNA-
Abschnitte wechseln ihre
Position im Genom
E erläutern Eigenschaften des genetischen Codes
und charakterisieren mit dessen Hilfe
12.7 Überzählige
Mutationstypen (UF1, UF2),
Chromosomen beeinflussen
F erklären die Auswirkungen verschiedener Gen-,
die Entwicklung und die
Chromosom- und Genommutationen auf den
Meiose
Phänotyp (u.a. unter Berücksichtigung von
Genwirkketten) (UF1, UF4),
12.8 Je nach Tierart
bestimmen Gene oder die
Umwelt das Geschlecht
O erläutern epigenetische Modelle zur Regelung In diesem Kontext wird auf folgende Kompetenz erworben:
des Zellstoffwechsels und leiten Konsequenzen für O erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des
den Organismus ab (E6), Zellstoffwechsels (E6),
NUR LEISTUNGSKURS Verbindlich werden DNA-Acetylierung bzw. DNA-Methylierung auch im
ABITUR 21/22/23 NUR LK: Grundkurs vermittelt.
12.9 Die Aktivität von Genen
ein Modell zur epigenetischen Regelung des
wird durch Umweltfaktoren
Zellstoffwechsels
beeinflusst
• DNA-Methylierung
ABITUR 2021 NUR LK:
epigenetische Modelle zur Regelung des
Zellstoffwechsels
• RNA-Interferenz
5 Entwicklungsgenetik
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13.1 Zellen entwickeln sich zu
unterschiedlichen Zell- und
Gewebetypen
13.2 Mütterliche Faktoren D erläutern die Bedeutung der
steuern die ersten Transkriptionsfaktoren für die Regulation von
Entwicklungsschritte des Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4),
Embryos NUR LEISTUNGSKURS
13.3 Die Zellentwicklung wird
durch benachbarte Zellen
und Signalstoffe beeinflusst
In diesem Kontext wird auch folgende Kompetenz erworben:
T recherchieren Unterschiede zwischen embryonalen und adulten
Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter
Darstellungsformen (K2, K3),
T recherchieren Unterschiede zwischen
In diesem Kontext wird auch folgende Kompetenz erworben:
13.4 Stammzellen behalten embryonalen und adulten Stammzellen und
U stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum
ihre Teilungs- und präsentieren diese unter Verwendung geeigneter
therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und bewerten Interessen sowie
Differenzierungsfähigkeit Darstellungsformen (K2, K3),
Folgen ethisch (B3, B4),
NUR LEISTUNGSKURS
Die Videos der Webseite Stammzellen NRW werden verbindlich im Unterricht
eingesetzt:
https://www.stammzellen.nrw.de/newsroom/mediathek/typisch-stammzelle
[letzte Linküberprüfung 2020-12-22]
J • erklären mithilfe eines Modells die In diesem Kontext wird auch folgende Kompetenz erworben:
Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und J erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen
Tumor-Suppressor Genen auf die Regulation des und Tumor-Suppressor-Genen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären
Zellzyklus und beurteilen die Folgen von die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4),
Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4),
13.5 Der Zelltod kann durch NUR LEISTUNGSKURS
Gene gesteuert werden ABITUR 21/22/23 NUR LK:
ein Modell zur Wechselwirkung von Proto-
Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen im
Hinblick auf die Regulation des Zellzyklus
• Entwicklung eines Modells auf der
Grundlage/mithilfe von p53 und Ras
13.6 Krebs entsteht durch die
Anhäufung von DNA-Fehlern
in Körperzellen
5 Anwendungen und Methoden der Gentechnik
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G beschreiben molekulargenetische Werkzeuge Verbindlich für alle Grund- und Leistungskurse:
und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Ein dreistündiger Workshop „Genetischer Fingerabdruck mit
14.1 DNA-Spuren lassen sich
Grundoperationen (UF1), Restriktionsenzymen und Gelelektrophorese“ der mit dem Forensic DNA
vervielfältigen und eindeutig
P erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. Fingerprinting Kit (#1660007EDU) von Bio-Rad o.ä. durchgeführt wird.
einer Person zuordnen
PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete (Der Leistungskurs kann diesen Workshop zusammen mit einem der beiden
(E4, E2, UF1), Praktikumstage des Bakterien-Workshops machen.)
G beschreiben molekulargenetische Werkzeuge
und erläutern deren Bedeutung für gentechnische
14.2 Die DNA-Sequenzierung
Grundoperationen (UF1),
ganzer Genome ist heute
P erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a.
Routine
PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete
(E4, E2, UF1),
G beschreiben molekulargenetische Werkzeuge In diesem Kontext wird folgende Kompetenz erworben:
und erläutern deren Bedeutung für gentechnische W geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung an
14.3 Die Genkarte eines
Grundoperationen (UF1), und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3),
Chromosoms zeigt, welche
P erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a.
Gene sich wo befinden
PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete
(E4, E2, UF1),
G beschreiben molekulargenetische Werkzeuge In diesem Kontext wird folgende Kompetenz erworben:
und erläutern deren Bedeutung für gentechnische S stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar
Grundoperationen (UF1), und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3),
P erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. In diesem Kontext wird folgende Kompetenz erworben:
PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete V beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum
14.4 Gentechnisch
(E4, E2, UF1), Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequenzen für
veränderte Organismen
ABITUR 2021 NUR GK unterschiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4),
exprimieren fremde Gene
molekulargenetische Werkzeuge: NUR LEISTUNGSKURS
• Restriktionsenzyme Verbindlich für alle Leistungskurse:
• Vektoren Ein dreistündiger Workshop (2-stündig am ersten Tag plus eine Stunde am
Folgetag) zur Herstellung transgener Bakterien mit dem pGLO™ Bacterial
Transformation Kit (#1660003EDU) von Bio-Rad [o.ä.].
G beschreiben molekulargenetische Werkzeuge In diesem Kontext wird folgende Kompetenz erworben:
und erläutern deren Bedeutung für gentechnische S stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar
14.5 Programmierbare DNA-
Grundoperationen (UF1), und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3),
Scheren erleichtern das
P erläutern molekulargenetische Verfahren (u.a. CRISPR wird verbindlich behandelt
Ändern von Genen
PCR, Gelelektrophorese) und ihre Einsatzgebiete
(E4, E2, UF1),
14.6 Gentechnische Eingriffe In diesem Kontext wird folgende Kompetenz erworben:
beim Menschen sind S stellen mithilfe geeigneter Medien die Herstellung transgener Lebewesen dar
gesetzlich streng geregelt und diskutieren ihre Verwendung (K1, B3),
30
2020-12-23Sie können auch lesen
