Biologie Schulinternes Curriculum Sekundarstufe II - März 2019 - Gesamtschule Eiserfeld
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Schulinternes Curriculum
Biologie
Sekundarstufe II
März 2019Inhaltsverzeichnis
1 Entscheidungen zum Unterricht ........................................................................................1
1.1 Unterrichtsvorhaben ..............................................................................................1
1.1.1 Übersichtsraster ............................................................................................1
1.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben ..............................................................10
1.1.2.1 Einführungsphase ...................................................................................10
1.1.2.2 Qualifikationsphase .................................................................................24
1.2 Leistungsbewertung ............................................................................................961 Entscheidungen zum Unterricht
1.1 Unterrichtsvorhaben
1.1.1 Übersichtsraster
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Zellen im Hinblick auf Aufbau und Organi- Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Zellkern und Nukleinsäuren im Hinblick auf ihre
sation? Funktion für das Leben
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF1 Wiedergabe, UF2 Auswahl UF 1 Wiedergabe, UF4 Vernetzung
E6 Modelle E1 Probleme und Fragestellungen, E6 Modelle
K1 Dokumentation, K2 Recherche, K3 Präsentation K4 Argumentation
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Zellaufbau Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) Inhaltliche Schwerpunkte:
Funktion des Zellkerns Zellverdopplung und DNA
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Erforschung der Biomembran – Die Erforschung der Biomembran vor dem Hin- Thema/Kontext: Biologische Scheren – Enzyme im Hinblick auf Aufbau und Funktion für das
tergrund des technischen Fortschritts und einer Modelloptimierung Leben
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
K1 Dokumentation, K2 Recherche, K3 Präsentation E2 Wahrnehmung und Messung, E4 Untersuchungen und Experimente, E5 Auswertung
E3 Hypothesen, E6 Modelle
E7 Arbeits- und Denkweisen Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:
Enzyme
Inhaltliche Schwerpunkte:
Biomembranen Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Biologie und Sport – Stoffwechsel vor dem Hintergrund körperlicher Aktivität
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF3 Systematisierung
B1 Kriterien, B2 Entscheidungen, B3 Werte und Normen
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel
Zeitbedarf: ??
Summe Einführungsphase: ?? Stunden
Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Proteinbiosynthese – Gene im Hinblick auf die Entstehung von Merkmalen und Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Genetisch bedingte Krankheiten im Hinblick auf
Auswirkungen von Veränderungen genetischer Strukturen auf einen Organismus Diagnose, Therapie und Auftreten von ethischen Konflikten
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF1 Wiedergabe E5 Auswertung
UF3 Systematisierung K2 Recherche
UF4 Vernetzung B3 Werte und Normen
E6 Modelle
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Proteinbiosynthese Genregulation Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren
auf das Vorkommen von Arten?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
K2 Recherche Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
B1 Kriterien E1 Probleme und Fragestellungen
B4 Möglichkeiten und Grenzen E2 Wahrnehmung und Messung
E3 Hypothesen
E4 Untersuchungen und Experimente
E5 Auswertung
E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Gentechnik Bioethik Inhaltliche Schwerpunkte:
Umweltfaktoren und ökologische Potenz
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??
Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI:
Thema/Kontext: Synökologie I – Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehun- Thema/Kontext: Synökologie II – Einfluss des Menschen auf globale Stoffkreisläufe und Ener-
gen auf Populationen? gieflüsse
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF 1 Wiedergabe B2 Entscheidungen
E6 Modelle B3 Werte und Normen
K4 Argumentation
Inhaltsfelder: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltliche Schwerpunkte: Stoffkreislauf und Energiefluss
Dynamik von Populationen
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Einfluss des Men-
schen auf die Dynamik von Ökosystemen
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
E5 Auswertung
B2 Entscheidungen
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Mensch und Ökosysteme
Zeitbedarf: ??
Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: ??
Qualifikationsphase (Q 2) – GRUNDKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Thema/Kontext: Evolution von Sozialstrukturen – Welche Faktoren beeinflussen die Evolution
des Sozialverhaltens?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF3 Systematisierung UF2 Auswahl
• K4 Argumentation UF4 Vernetzung
Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)
Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Stammbäume (Teil 1) Inhaltliche Schwerpunkte:
Evolution und Verhalten
Zeitbedarf:
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch? Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverar-
beitung und Wahrnehmung – Wie wird aus einer durch einen Reiz ausgelösten Erregung eine
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Wahrnehmung?
UF3 Systematisierung
K4 Argumentation Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF1 Wiedergabe
Inhaltsfelder: IF6 (Evolution), IF3 (Genetik) UF2 Auswahl
E6 Modelle
Inhaltliche Schwerpunkte: K3 Präsentation
Evolution des Menschen Stammbäume (Teil 2)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Zeitbedarf: ?? Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der
Wahrnehmung
Zeitbedarf: ??
Unterrichtsvorhaben V:
Thema/Kontext: Lernen und Gedächtnis – Wie muss ich mich verhalten, um Abiturstoff am
besten zu lernen und zu behalten?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
K1 Dokumentation
UF 4 Vernetzung
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Plastizität und Lernen
Zeitbedarf: ??
Summe Qualifikationsphase (Q1) – GRUNDKURS: ?? StundenQualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Proteinbiosynthese – Gene im Hinblick auf die Entstehung von Merkmalen und Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Genetisch bedingte Krankheiten im Hinblick auf
Auswirkungen von Veränderungen genetischer und epigenetischer Strukturen auf einen Orga- Diagnose, Therapie und Auftreten von ethischen Konflikten
nismus
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: UF4 Vernetzung
E1 Probleme und Fragestellungen E5 Auswertung
E3 Hypothesen K2 Recherche
E5 Auswertung B3 Werte und Normen
E6 Modelle B4 Möglichkeiten und Grenzen
E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Inhaltliche Schwerpunkte: Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäumen Bioethik
Proteinbiosynthese Genregulation
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen – Welchen Einfluss haben abiotische Fakto-
ren auf das Vorkommen von Arten?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
K2 Recherche Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
K3 Präsentation E1 Probleme und Fragestellungen
B1 Kriterien E2 Wahrnehmung und Messung
B4 Möglichkeiten und Grenzen E3 Hypothesen
E4 Untersuchungen und Experimente
E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Gentechnologie Bioethik Inhaltliche Schwerpunkte:
Umweltfaktoren und ökologische Potenz
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI:
Thema/Kontext: Synökologie I – Einfluss von inter- und intraspezifischen Beziehungen auf Po- Thema/Kontext: Synökologie II – Einfluss des Menschen auf globale Stoffkreisläufe und Ener-
pulationen gieflüsse
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF1 Wiedergabe UF4 Vernetzung
E5 Auswertung E6 Modelle
E6 Modelle B2 Entscheidungen
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie), IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Dynamik von Populationen Stoffkreislauf und Energiefluss
Zeitbedarf: ?? Zeitbedarf: ??
Unterrichtsvorhaben VII: Unterrichtsvorhaben VIII:
Thema/Kontext: Erforschung der Fotosynthese – Nutzung der Lichtenergie zum Stoffaufbau als Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – Einfluss des Men-
Grundlage allen Lebens auf der Erde schen auf die Dynamik von Ökosystemen
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
E1 Probleme und Fragestellungen UF2 Auswahl
E2 Wahrnehmung und Messung K4 Argumentation
E3 Hypothesen B2 Entscheidungen
E4 Untersuchungen und Experimente
E5 Auswertung
E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Fotosynthese Mensch und Ökosysteme
Zeitbedarf: ?? Zeitbedarf: ??
Summe Qualifikationsphase (Q1) – LEISTUNGSKURS: ??Qualifikationsphase (Q 2) – LEISTUNGSKURS
Unterrichtsvorhaben I: Unterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Evolution in Aktion – Welche Faktoren beeinflussen den evolutiven Wandel? Thema/Kontext: Von der Gruppen- zur Multilevel-Selektion – Welche Faktoren beeinflussen die
Evolution des Sozialverhaltens?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF1 Wiedergabe Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
• UF3 Systematisierung UF2 Auswahl
• K4 Argumentation K4 Argumentation
• E7 Arbeits- und Denkweisen E7 Arbeits- und Denkweisen
Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)
Inhaltsfeld: IF 6 (Evolution)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Grundlagen evolutiver Veränderung Art und Artbildung Entwicklung der Evolutionstheorie Inhaltliche Schwerpunkte:
Evolution und Verhalten
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??
Unterrichtsvorhaben III: Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Spuren der Evolution – Wie kann man Evolution sichtbar machen? Thema/Kontext: Humanevolution – Wie entstand der heutige Mensch?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF3 Systematisierung
E2 Wahrnehmung und Messung
E5 Auswertung
E3 Hypothesen K4 Argumentation
Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik) Inhaltsfelder: IF 6 (Evolution), IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Inhaltliche Schwerpunkte:
Art und Artbildung Stammbäume Evolution des Menschen
Zeitbedarf: ??
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben V: Unterrichtsvorhaben VI:
Thema/Kontext: Molekulare und zellbiologische Grundlagen der neuronalen Informationsverar- Thema/Kontext: Fototransduktion – Wie entsteht aus der Erregung einfallender Lichtreize ein
beitung – Wie ist das Nervensystem des Menschen aufgebaut und wie ist es organisiert? Sinneseindruck im Gehirn?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung: Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF1 Wiedergabe E6 Modelle
UF2 Auswahl K3 Präsentation
E1 Probleme und Fragestellungen
E2 Wahrnehmung und Messung Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
E5 Auswertung
E6 Modelle Inhaltliche Schwerpunkte:
Leistungen der Netzhaut Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahr-
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie) nehmung (Teil 2)
Inhaltliche Schwerpunkte: Zeitbedarf: ??
Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen
der Wahrnehmung (Teil 1) Methoden der Neurobiologie (Teil 1)
Zeitbedarf: ??
Unterrichtsvorhaben VII:
Thema/Kontext: Aspekte der Hirnforschung – Welche Faktoren beeinflussen unser Gehirn?
Schwerpunkte der Kompetenzentwicklung:
UF 4 Vernetzung
K2 Recherche
K3 Präsentation
B4 Möglichkeiten und Grenzen
Inhaltsfeld: IF 4 (Neurobiologie)
Inhaltliche Schwerpunkte:
Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie (Teil 2)
Zeitbedarf: ??
Summe Qualifikationsphase (Q1) –LEISTUNGSKURS: ?? Stunden1.1.2 Konkretisierte Unterrichtsvorhaben
1.1.2.1 Einführungsphase
Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz der
Gesamtschule Eiserfeld vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den vorgeschla-
genen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich.
Die Reihenfolge der aufgeführten Themenbereiche ist als Vorschlag anzusehen und kann durch die
Lehrkraft individuell abgeändert werden.
Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle
Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle I – Zellen im Hinblick auf Aufbau und Organisa-
tion
Unterrichtsvorhaben II: Kein Leben ohne Zelle II – Zellkern und Nukleinsäuren im Hinblick auf
ihre Funktion für das Leben
Unterrichtvorhaben III: Erforschung der Biomembran – Die Erforschung der Biomembran im
Hinblick auf technischen Fortschritt und Modelloptimierung
Inhaltliche Schwerpunkte:
Zellaufbau
Biomembranen
Stofftransport zwischen Kompartimenten
Funktion des Zellkerns
Zellverdopplung und DNA
Basiskonzepte:
System
Prokaryot, Eukaryot, Biomembran, Zellorganell, Zellkern, Chromosom, Makromolekül, Cytoskelett, Trans-
port, Zelle, Gewebe, Organ, Plasmolyse
Struktur und Funktion
Cytoskelett, Zelldifferenzierung, Zellkompartimentierung, Transport, Diffusion, Osmose, Zellkommunika-
tion, Tracer
Entwicklung
Endosymbiose, Replikation, Mitose, Zellzyklus, Zelldifferenzierung
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben I:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle I – Zellen im Hinblick auf Aufbau und Organisation
Inhaltsfeld: IF 1 Biologie der Zelle
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
- Zellaufbau Die Schülerinnen und Schüler können …
- Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 1) - UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben.
- UF2 biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in eingegrenzten Bereichen auswählen
Zeitbedarf: ?? und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden.
- E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet aus-
wählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.
- K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch
mit Unterstützung digitaler Werkzeuge.
- K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische Fragestellungen
mithilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten.
- K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie for-
mal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen / Se- Konkretisierte Kompetenzerwartun- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden1 Didaktisch-methodische Anmerkun-
quenzierung inhaltlicher Aspekte gen des Kernlehrplans gen und Empfehlungen sowie Darstel-
Die Schülerinnen und Schüler … lung der verbindlichen Absprachen der
Fachkonferenz2
Klein, kleiner, am kleinsten – das Mikro- stellen den wissenschaftlichen Erkennt- Referat zum Thema „Elektronenmikroskop“ Biosysteme (AB HOFA)
skop als Hilfe auf der Erkenntnissuche niszuwachs zum Zellaufbau durch tech- Wdh. Kennzeichen des Lebens
zum Zellaufbau nischen Fortschritt an Beispielen (durch Weg naturwissenschaftlicher Erkenntnis-
- Licht- (+ Aufbau), Elektronen-, Licht-, Elektronen- und Fluoreszensmik- gewinnung
Fluoreszensmikroskop Zellthe- roskope) dar (E7).
orie
Zellen sind nicht gleich Zellen – pro- und beschreiben den Aufbau pro- und euka- Mikroskopieren von Zwiebelzelle, Wasserpest und Mund- Arbeit am Modell
eukaryotische Zellen im Vergleich ryotischer Zellen und stellen die Unter- schleimhautzelle (V) Dokumentieren von Beobachtungen
- Weitere Unterteilung von euka- schiede heraus (UF3). am Mikroskop (Zeichnen)
ryotischen Zellen: Tier- und
Pflanzenzellen
1
Verbindliche Absprachen sind fett gedruckt, Empfehlungen/ Vorschläge sind nicht fett gedruckt.
2 S. o.Auch Zellen haben Organe – die Zellorga- beschreiben Aufbau und Funktion der Gruppenpuzzle, Museumsrundgang, Gruppenreferate Arbeit am Modell
nellen als Funktionseinheiten einer Zelle Zellorganellen und erläutern die Bedeu-
- Aufbau und Funktion von Zell- tung der Zellkompartimentierung für die
organellen Bildung unterschiedlicher Reaktions-
- Zellkompartimentierung räume innerhalb einer Zelle (UF3, UF1).
- Endo- und Exocytose
- Endosymbiontentheorie präsentieren adressatengerecht die En-
- Tracer-Technik dosymbiontentheorie mithilfe angemes-
sener Medien (K3, K1, UF1).
erläutern die membranvermittelten Vor-
gänge der Endo- und Exocytose (u. a.
am Golgi-Apparat) (UF1, UF2).
recherchieren die Bedeutung und die
Funktionsweise von Tracern für die Zell-
forschung und stellen ihre Ergebnisse
graphisch und mithilfe von Texten dar
(K2, K3).
Zellen sind nicht gleich Zellen (Teil 2) – ordnen differenzierte Zellen auf Grund Mikroskopieren von Fertigpräparaten ver-
Zelldifferenzierungen als Funktions-spezi- ihrer Strukturen spezifischen Geweben schiedener Zelltypen an ausgewählten
alisierung und Organen zu und erläutern den Zu- Zelltypen
sammenhang zwischen Struktur und
Funktion (UF3, UF4, UF1). AB PRÖH
Diagnose von Schülerkompetenzen (optional):
- SI-Vorwissen wird ohne Benotung ermittelt (z.B. Selbstevaluationsbogen); Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe (Überprüfen der Kompetenzen
im Vergleich zum Start der Unterrichtsreihe)
Leistungsbewertung (Verfahren optional):
SoMi
ggf. Teil einer KlausurUnterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Kein Leben ohne Zelle II – Zellkern und Nukleinsäuren im Hinblick auf ihre Funktion für das Leben
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Funktion des Zellkerns Die Schülerinnen und Schüler können …
Zellverdopplung und DNA - UF1 ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte beschreiben.
- UF4 bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfahrungen und Erkenntnisse modifizieren
Zeitbedarf: ?? und reorganisieren.
- E1 in vorgegebenen Situationen biologische Probleme beschreiben, in Teilprobleme zerlegen und
dazu biologische Fragestellungen formulieren.
- E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vorgänge begründet auswählen
und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben
- K4 biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten und überzeugenden Argumenten
begründen bzw. kritisieren.
- B4 Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Ziel-
setzungen der Naturwissenschaften darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen / Se- Konkretisierte Kompetenzerwartun- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische An-merkun-
quenzierung inhaltlicher Aspekte gen des Kernlehrplans gen und Empfehlungen sowie Darstel-
Die Schülerinnen und Schüler … lung der verbindlichen Absprachen der
Fachkonferenz
Wunderwerk Zellkern I – Experimente zur benennen Fragestellungen historischer Foliensatz zu Klonierung in Biologiesammlung Weg der naturwissenschaftlichen Er-
Herleitung der Bedeutung des Zellkerns Versuche zur Funktion des Zellkerns kenntnis von Hypothesen bis Aus-
- Acetabularia-Experiment und stellen Versuchsdurchführungen wertung
- Xenopus-Experiment und Erkenntniszuwachs dar (E1, E5, E7)
- Naturwissenschaftlicher Er-
kenntnisweg werten Klonierungsexperimente (Kern-
transfer bei Xenopus) aus und leiten ihre
Bedeutung für die Stammzellforschung
ab (E5).
Wunderwerk Zellkern II – Chromosomen
als „Inhaltsstoff“ des Zellkerns
- Homologe Chromosomenpaare
- Aufbau Chromosom
- Autosomen, GonosomenAus eins mach‘ zwei – Die Mitose und ihr begründen die biologische Bedeutung Animationen oder analoge Modelle
Ablauf in ihrer biologischen Bedeutung für der Mitose auf der Basis der Zelltheorie
einen Organismus (UF1, UF4)
- Ablauf Mitose
- Cytokinese erläutern die Bedeutung des Cytoske-
- Zellzyklus letts für den intrazellulären Transport
und die Mitose (UF3, UF1)
Strickleiter einmal anders – Die DNA hin- ordnen die biologisch bedeutsamen Experimente von Griffith und Avery lediglich modellhafte Erarbeitung des
sichtlich ihres Aufbaus Makromoleküle [Kohlenhydrate, Lipide, DNA-Isolierung als Experiment DNA-Aufbaus, Herausstellung der Kom-
- Aufbau und Vorkommen von Proteine,] Nukleinsäuren den verschie- Arbeit am DNA-Modell plementarität
Nukleinsäuren denen zellulären Strukturen und Funkti-
- Aufbau der DNA onen zu und erläutern sie bezüglich ihrer
wesentlichen chemischen Eigenschaf-
ten (UF1, UF3).
erklären den Aufbau der DNA mithilfe ei-
nes Strukturmodells (E6, UF1).
Aus eins mach‘ zwei im Detail – die DNA- beschreiben den semikonservativen Modellarbeit (Animationen, Abbildungen) Meselson-Stahl-Experiment, alternativ
Replikation als Teil der Interphase Mechanismus der DNA-Replikation Taylor-Experiment
- Ablauf der DNA-Replikation (UF1, UF4) DNA-Replikation ggf. vereinfacht vermitteln (beachte: Vorbe- DNA-Replikation bei Eu- und Prokaryoten
- Einordnung in Zellzyklus reitung für Transkription)
Gut oder doch nicht?! – Zellkulturtechnik zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Pro- und Contra-Diskussion zum Thema „Können Zellkulturen
im Hinblick auf Möglichkeiten und Gren- Zellkulturtechnik in der Biotechnologie Tierversuche ersetzen?“
zen und Biomedizin auf (B4, K4) Rollenkarten zu Vertretern unterschiedlicher Interessens-
- Begriffsdefinition verbände (Pharma-Industrie, Forscher, PETA-Vertreter etc.)
- Möglichkeiten zur Zellkultivie-
rung
- Biotechnologie, Biomedizin,
Pharmazeutische Industrie
Diagnose von Schülerkompetenzen (optional):
- Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
- Erstellung Mindmap
Leistungsbewertung (Verfahren optional):
- SoMi
ggf. KlausurUnterrichtsvorhaben III:
Thema/ Kontext: Erforschung der Biomembran – Die Erforschung der Biomembran vor dem Hintergrund des technischen Fortschritts und einer Modelloptimierung
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
- Biomembranen Die Schülerinnen und Schüler können …
- Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) - K1 Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Daten strukturiert dokumentieren, auch mit
Unterstützung digitaler Werkzeuge
Zeitbedarf: ?? - K2 in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet biologisch-technische Fragestellungen mit-
hilfe von Fachbüchern und anderen Quellen bearbeiten.
- K3 biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkenntnisse adressatengerecht sowie formal,
sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.
- E3 zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zu ihrer
Überprüfung angeben.
- E6 Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage biologischer Vor-gänge begründet auswäh-
len und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.
- E7 an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und
Theorien beschreiben.
Mögliche didaktische Leitfragen/ Se- Konkretisierte Kompetenzerwartun- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkun-
quenzierung inhaltlicher Aspekte gen des Kernlehrplans gen und Empfehlungen sowie Darstel-
Die Schülerinnen und Schüler… lung der verbindlichen Absprachen der
Fachkonferenz
Ein bisschen Salz kann doch nicht scha- führen Experimente zur Diffusion und
den?! – Osmose als Möglichkeit zum Kon- Osmose durch und erklären diese mit Experimente, z.B. mit Tinte oder Deo zur Diffusion (PRÖH) Weitere Beispiele (z. B. Salzwiese, Niere)
zentrationsausgleich in Zellen Modellvorstellungen auf Teilchenebene für Osmoregulation werden recherchiert.
- Brownsche-Molekularbewe- (E4, E6, K1, K4). Kartoffel-Experimente
gung a) ausgehöhlte Kartoffelhälfte mit Zucker, Salz und
- Diffusion recherchieren Beispiele der Osmose Stärke
- Osmose und Osmoregulation in unterschied-li- b) Kartoffelstäbchen (gekocht und ungekocht)
- Plasmolyse chen Quellen und dokumentieren die Er-
gebnisse in einer eigen-ständigen Zu- Arbeitsaufträge zur Recherche osmoregulatorischer Vorgänge
sammenfassung (K1, K2).
führen mikroskopische Untersuchungen
zur Plasmolyse hypothesengeleitet
durch und interpretieren die beobachte-
ten Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4).Auf diese (Grundbau-)steine können Sie ordnen die biologisch bedeutsamen Demonstrationsexperiment zum Verhalten von Öl in Wasser Modellkritik
bauen! – Proteine, Lipide und Kohlenhyd- Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide,
rate als Grundbausteine des Lebens Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschie- Experimente (PRÖH) Fachbegriff „Denaturierung“
- Aufbau und Eigenschaften denen zellulären Strukturen und Funkti-
onen zu und erläutern sie bezüg-lich ih- Einfache Modelle zum Verhalten von
rer wesentlichen chemischen Eigen- Phospholipiden in Wasser werden erar-
schaften (UF1, UF3). beitet und diskutiert.
Gut, besser, perfekt?! – Die Biomembran stellen den wissenschaftlichen Erkennt- Doppelstundenmaterial (HOFA) Der Modellbegriff und die Vorläufigkeit
im Hinblick auf die historisch-genetische nis-zuwachs zum Aufbau von Biomemb- - Versuche von Gorter und Grendel mit Erythrozyten von Modellen im Forschungsprozess wer-
Erforschung ihres Aufbaus ranen durch technischen Fortschritt an (1925) zum Bilayer-Modell den verdeutlicht.
- Bilayer-Modell Beispielen dar und zeigen daran die - Abbildungen auf der Basis von Gefrierbruchtechnik
- Sandwich-Modell Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, und Elektronenmikroskopie Modellkritik
- Fluid-Mosaik-Modell E6, E7, K4).
- Erweitertes Fluid-Mosaik-Mo- Schülerexperiment „Der Rotkohlversuch zur Untersuchung Wichtige wissenschaftliche Arbeits- und
dell (Kohlenhydrate in Bio- ordnen die biologisch bedeutsamen der einzelnen Membranbestandteile“ und mikroskopische Un- Denkweisen sowie die Rolle von Modellen
membran) Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, tersuchungen der Rotkohlstreifen und dem technischen Fortschritt werden
- Nature of Science – naturwis- Proteine, [Nucleinsäuren]) den verschie- herausgestellt.
senschaftliche Arbeits- und denen zellulären Strukturen und Funkti-
Denkweisen) onen zu und erläutern sie bezüglich ihrer
wesentlichen chemischen Eigenschaf-
ten (UF1, UF3).
recherchieren die Bedeutung der Au-
ßenseite der Zellmembran und ihrer
Oberflächenstrukturen für die Zellkom-
munikation (u. a. Antigen-Antikörper-Re-
aktion) und stellen die Ergebnisse ad-
ressatengerecht dar (K1, K2, K3).
Eine Mauer mit Schlupflöchern – Bio- beschreiben Transportvorgänge durch
membranen im Hinblick auf passive und Membranen für verschiedene Stoffe mit-
aktive Transportmechanismen hilfe geeigneter Modelle und geben die
Grenzen dieser Modelle an (E6).
Diagnose von Schülerkompetenzen (optional):
KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ und „Reflexionsaufgabe“ zur Ermittlung der Dokumentationskompetenz (K1) und der Reflexionskompetenz (E7)
Leistungsbewertung (Verfahren optional):
- SoMi- ggf. Klausur
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Unterrichtsvorhaben IV: Biologische Scheren – Enzyme im Hinblick auf Aufbau und Funktion für das
Leben
Unterrichtsvorhaben V: Biologie und Sport – Stoffwechsel vor dem Hintergrund körperlicher Aktivität
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: ??Unterrichtsvorhaben IV:
Thema/Kontext: Biologische Scheren – Enzyme im Hinblick auf Aufbau und Funktion für das Leben
Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
- Enzyme Die Schülerinnen und Schüler können …
- E2 kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonnene Ergebnisse objektiv und frei von eige-
Zeitbedarf: ?? nen Deutungen beschreiben.
- E4 Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem Prinzip der Variablenkontrolle unter Beach-
tung der Sicherheitsvorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Fehlerquellen reflektieren.
- E5 Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zu-
sammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben.
Mögliche didaktische Leitfragen / Se- Konkretisierte Kompetenzerwartun- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Methoden Didaktisch-methodische Anmerkungen
quenzierung inhaltlicher Aspekte gen des Kernlehrplans und Empfehlungen sowie Darstellung
Die Schülerinnen und Schüler … der verbindlichen Absprachen der Fach-
konferenz
Der Schlüssel zum Erfolg – Enzyme als Bi- beschreiben und erklären mithilfe geeig- Experiment: Stärkeverdauung
okatalysatoren neter Modelle Enzymaktivität (und En- Begriffsdefinition Enzym
- Definition des Begriffs Enzym zymhemmung) (E6). Ablauf einer enzymatischen Reaktion am Bsp.
(Biokatalysator)
- Ablauf einer enzymatischen Re- erläutern Struktur und Funktion von En- Schematische Darstellungen von Reaktionen unter besonderer
aktion zymen und ihre Bedeutung als Biokataly- Berücksichtigung der Energieniveaus
endergonische und satoren bei Stoffwechselreaktionen
exergonische Reaktion (UF1, UF3, UF4).
Aktivierungsenergie/ -
barriere
Das passt wie der Schlüssel ins Schloss! - erläutern Struktur und Funktion von En- Arbeit am Modell
Enzyme im Hinblick auf Struktur und Wir- zymen und ihre Bedeutung als Biokataly-
kungsweise satoren bei Stoffwechselreaktionen
- Allgemeine Enzymgleichung (UF1, UF3, UF4).
- Substrat- und Wirkungsspezifi-
tät beschreiben und erklären mithilfe geeig-
- Aktives Zentrum neter Modelle Enzymaktivität. (E6)Einflüsse auf Enzyme – enzymatische Re- beschreiben und interpretieren Dia- Experimente zum Nachweis der Konzentrations-, Temperatur- Beschreiben und Interpretieren von Dia-
aktionen vor dem Hintergrund verschiede- gramme zu enzymatischen Reaktionen und pH-Abhängigkeit (z. B. Katalase aus Hefe, Leber oder Kar- grammen
ner Einflussfaktoren (E5). toffeln und Wasserstoffperoxid; alternativ Urease und Harn-
- pH-Abhängigkeit stoff) Planung und Durchführung von Experi-
- Temperaturabhängigkeit stellen Hypothesen zur Abhängigkeit der menten
- Substratkonzentration Enzymaktivität von verschiedenen Fakto-
ren auf und überprüfen sie experimentell
und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4,
E5, K1, K4).
dokumentieren strukturiert Fragestellun-
gen, Untersuchungen, Experimente und
Daten, auch mit Unterstützung digitaler
Werkzeuge (K1)
Wie ein Klotz am Bein – die Beeinflussung beschreiben und erklären mithilfe geeig- Informtationsmaterial zu allosterischer und kompetetiver Hem- Experimente: Hypothesen, Planung, Durch-
der Enzymaktivität vor dem Hintergrund neter Modelle Enzymaktivität und En- mung (PRÖH) führung, Fehlerdiskussion
verschiedener Hemmungen zymhemmung (E6).
- Kompetetive Hemmung Modellexperimente mit Fruchtgummi und Smarties (Linder Ar- Denaturierung im Sinne einer irreversiblen
- Allosterische (nicht kompe- beitsheft S.22) Hemmung durch Temperatur, pH-Wert und
tetive) Hemmung Schwermetalle muss herausgestellt wer-
- Substrat- und Endprodukthem- Experiment mit Kupferionen, Urease und Harnstoff (Phenolph- den.
mung thalein als Indikator)
- Irreversible Hemmung durch
Schwermetalle
- Cofaktoren
Enzyme außerhalb des Körpers?! – En- recherchieren Informationen zu verschie- Internetrecherche Beobachtungsbögen, Selbsteinschät-
zyme als „Hilfsstoffe“ im Alltag denen Einsatzgebieten von Enzymen zungsbögen für Museumsrundgang
- Enzyme in Technik, Medizin, und präsentieren und bewerten verglei- Plakatpräsentation, Museumsgang
Haushalt, Industrie chend die Ergebnisse (K2, K3, K4).
geben Möglichkeiten und Grenzen für
den Einsatz von Enzymen in biologisch-
technischen Zusammenhängen an und
wägen die Bedeutung für unser heutiges
Leben ab (B4).
Diagnose von Schülerkompetenzen (optional):
- Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung (Verfahren optional):
- SoMi (Test, KLP-Überprüfungsform: „experimentelle Aufgabe“ (z.B. Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zu Grunde liegende Fragestellung und/oder Hypothese) zur Ermitt-
lung der Versuchsplanungskompetenz (E4))
ggf. Klausur
Unterrichtsvorhaben V:Thema/Kontext: Biologie und Sport – Stoffwechsel vor dem Hintergrund körperlicher Aktivität
Inhaltsfeld: IF 2 (Energiestoffwechsel)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Dissimilation Die Schülerinnen und Schüler können …
Körperliche Aktivität und Stoffwechsel UF3 die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkenntnisse in gegebene fach-
liche Strukturen begründen.
Zeitbedarf: ? B1 bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissenschaftlichen Zusammenhän-
gen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben.
B2 in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Entscheidungsmöglichkeiten kri-
teriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt beziehen.
B3 in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen
mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen.
Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltli- Konkretisierte Kompetenzerwar- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Me- Didaktisch-methodische Anmerkun-
cher Aspekte tungen des Kernlehrplans thoden gen und Empfehlungen sowie Dar-
Die Schülerinnen und Schüler … stellung der verbindlichen Abspra-
chen der Fachkonferenz
Sport im Biologieunterricht?! - körperliche Veränderungen als Belastungstest (Kniebeugen, Kontrolle von Ermitteln begrenzender Faktoren bei un-
Folge körperlicher Belastung Puls und Atemzügen pro Minute) terschiedlich trainierten Menschen und
Systemebene Organismus Selbstbeobachtungsprotokoll zu Herz, Lunge, Unterschiede zwischen den Geschlech-
- [ggf. Belastungstest] Durchblutung (Blutdruckmessgeräte) tern
- Schlüsselstellen der körperlichen Fitness (Atmung, Messen der Vitalkapazität (Handspirometer
Herz-Kreislauf-System, Muskulatur) Sammlung) Die Auswirkung auf verschiedene Sys-
Arbeitsblatt (Untersuchungsergebnisse zum temebenen (Organ, Gewebe, Zelle)
Anteil von Muskulatur und Fettgewebe, An- kann dargestellt und bewusst gemacht
zahl der Mitochondrien pro Zelle) (PRÖH) werden.
Körperliche Aktivität vor dem Hintergrund einflussnehmender erläutern den Unterschied zwischen Modelle zur äußeren Atmung (Rückgriff auf Analyse von 100-Meter, 400-Meter und
Faktoren roter und weißer Muskulatur (UF1). das Prinzip Diffusion) 800-Meterläufern Auswertung ver-
Systemebene: Organ Prinzip der Oberflächenvergrößerung durch schiedener Muskelgewebe im Hinblick
- Sauerstoffkonzentration im Blut Kapillarisierung auf Mitochondriendichte (stellvertretend
- Erythrozyten Mikroskopieren unterschiedlicher Muskulatur- für Energiebedarf)
- Hämoglobin/ Myoglobin typen (Präparate stehen z.Z. noch nicht zur Zuordnung von Muskeltypen
- Muskelaufbau Verfügung), ersatzweise Bilder zu Muskelty-
pen und Sportarten .Energie – Energieumsatz im Hinblick auf beeinflussende Fakto- stellen Methoden zur Bestimmung Energiebedarfsrechner (im Internet Uni Ho- der Zusammenhang zwischen respirato-
ren und Bestimmungsmethoden des Energieumsatzes bei körperli- henheim) rischem Quotienten und Ernährung wird
- Energieumsatz (Grundumsatz und Leistungsumsatz) cher Aktivität vergleichend dar (UF4). Diagramme zum Sauerstoffbindungsvermö- erarbeitet.
- direkte und indirekte Kalorimetrie gen in Abhängigkeit verschiedener Faktoren
(Temperatur, pH-Wert) und Bohr-Effekt
Energie wird „greifbar“ – Energie vor dem Hintergrund ihrer Ent- präsentieren unter Einbezug geeig- Diagramme, schematische Darstellungen, Pla- Verdeutlichung der Funktion des ATP
stehung und des Transports zum Einsatzort neter Medien und unter Verwendung kate als Energie-Transporter
Systemebene: Zelle einer korrekten Fachsprache die ae-
- Sauerstoffschuld, Energiereserve der Muskeln, Glyko- robe und anaerobe Energieumwand- Begriffe: (an)aerob
genspeicher lung in Abhängigkeit von körperli- Modell Hefe
chen Aktivitäten (K3, UF1).
Systemebene: Molekül ATP-Reserve, Kreatinphosphat-Zerfall,
- NAD+ und ATP erläutern die Bedeutung von NAD+ Milchsäure-/ alkoholische Gärung, Zell-
und ATP für aerobe und anaerobe atmung
Dissimilationsvorgänge (UF1, UF4).
Wofür Glukose gut sein kann – Glykolyse, Zitronensäurezyklus präsentieren eine Tracermethode bei Informationstexte und schematische Darstel- Grundprinzipien von molekularen Tra-
und Atmungskette vor dem Hintergrund der ATP-Entstehung der Dissimilation adressatengerecht lungen zu Experimenten von Peter Mitchell cern
Systemebenen: Zelle, Molekül (K3). (chemiosmotische Theorie) zum Aufbau eines
- Tracermethode Protonengradienten in den Mitochondrien für Experimente unter dem Aspekt der
- Glykolyse erklären die Grundzüge der Dissimi- die ATP-Synthese (vereinfacht) Energieumwandlung.
- Zitronensäurezyklus lation unter dem Aspekt der Energie-
- Atmungskette umwandlung mithilfe einfacher Sche- Selbstlernkurs (www.mallig.eduvinet.de) Pasteureffekt
mata (UF3).
beschreiben und präsentieren die
ATP-Synthese im Mitochondrium mit-
hilfe vereinfachter Schemata (UF2,
K3).
Auf dem Weg zum Erfolg – Funktionalität von verschiedenen erläutern unterschiedliche Trainings-
Trainingsprogrammen und Ernährungsweisen für bestimmte formen adressatengerecht und be- Hier können Trainingsprogramme und
Trainingsziele gründen sie mit Bezug auf die Trai- Ernährung unter Berücksichtigung von
Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül ningsziele (K4). Trainings- zielen (Aspekte z.B. Aus-
- Ernährung und Fitness dauer, Kraftausdauer, Maximalkraft) und
- Kapillarisierung erklären mithilfe einer graphischen der Organ- und Zellebene (Mitochond-
- Mitochondrien Darstellung die zentrale Bedeutung rien- anzahl, Myoglobinkonzentration,
Systemebene: Molekül des Zitronensäurezyklus im Zellstoff- Kapillarisierung, erhöhte Glykogenspei-
- Glycogenspeicherung wechsel (E6, UF4). cherung) betrachtet, diskutiert und beur-
- Myoglobin teilt werden.Gewissensbisse – Doping als leistungssteigernde Substanzen nehmen begründet Stellung zur Ver- historische Fallbeispiele zum Einsatz von Juristische und ethische Aspekte
für den Körper wendung leistungssteigernder Sub- EPO (Blutdoping) im Spitzensport
Systemebenen: Organismus, Zelle, Molekül stanzen aus gesundheitlicher und
- Formen des Dopings ethischer Sicht (B1, B2, B3).
o Anabolika
o EPO
Diagnose von Schülerkompetenzen (optional):
- Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe
Leistungsbewertung: SoMi
Klausur1.1.2.2 Qualifikationsphase [in Arbeit]
GRUNDKURS Q1:
Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz der
Gesamtschule Eiserfeld vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den vorgeschla-
genen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich.
Die Reihenfolge der aufgeführten Themenbereiche ist als Vorschlag anzusehen und kann durch die
Lehrkraft individuell abgeändert werden.
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Unterrichtsvorhaben I: Proteinbiosynthese – Gene im Hinblick auf die Entstehung von Merkma-
len und Auswirkungen von Veränderungen genetischer Strukturen auf einen Organismus
Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Genetisch bedingte Krankheiten im Hin-
blick auf Diagnose, Therapie und Auftreten von ethischen Konflikten
Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken beste-
hen?
Inhaltliche Schwerpunkte:
Meiose und Rekombination
Analyse von Familienstammbäumen
Proteinbiosynthese
Genregulation
Gentechnik
Bioethik
Basiskonzepte:
System
Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle
Struktur und Funktion
Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mutation, Proto-Onkogen,
Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip
Entwicklung
Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose
Zeitbedarf: ??Unterrichtsvorhaben I:
Thema/Kontext: Proteinbiosynthese – Gene im Hinblick auf die Entstehung von Merkmalen und Auswirkungen von Veränderungen genetischer Strukturen auf einen Organismus
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Proteinbiosynthese Die Schülerinnen und Schüler können …
Genregulation UF1 biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und erläutern.
UF3 biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Kriterien ordnen, strukturie-
Zeitbedarf: ?? ren und ihre Entscheidung begründen.
UF4 Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und durch menschliches Han-
deln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens
erschließen und aufzeigen.
E6 Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen und Abbildun-
gen biologische Prozesse erklären oder vorhersagen.
Mögliche didaktische Leitfragen / Sequen- Konkretisierte Kompetenzerwar- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Didaktisch-methodische Anmerkungen und
zierung inhaltlicher Aspekte tungen des Kernlehrplans3 den4 Empfehlungen sowie Darstellung der verbind-
Die Schülerinnen und Schüler … lichen Absprachen der Fachkonferenz5
Wie war das noch gleich? - Reaktivierung von
Vorwissen aus der EF
Vergleich Pro- und Eukaryoten
Chromosom (Aufbau, Chromosomen-
satz, Karyogramm, Allel, heterozygot,
homozygot)
Zellzyklus (Mitose)
Aufbau der DNA
DNA-Replikation
Die Kunst des Übersetzens – die Proteinbio- erläutern Eigenschaften des ge- Experiment mit Mangelmutanten von Neuro- Arbeit am Modell (Abbildungen zur Protein-
synthese als Prozess der „Umwandlung“ gene- netischen Codes […] (UF1, UF2) spora biosynthese, Simulationen)
tischer Information in ein Polypeptid
Genbegriff,„Ein-Gen-ein-Polypeptid“ vergleichen die molekularen Ab-
– Hypothese läufe in der Proteinbiosynthese
Transkription, Translation bei Pro- und Eukaryoten (UF1,
mRNA, tRNA, genetischer Code UF3)
3 Fettgedruckte Kompetenzen sind Kompetenzen, die für eine zentrale Überprüfung geeignet sind (vgl. konkretisierte Kompetenzerwartungen des Schulministeriums)
4
Verbindliche Absprachen sind fett gedruckt, Empfehlungen/ Vorschläge sind nicht fett gedruckt.
5 S. o. Vergleich PBS bei Pro- und Eukaryo-
ten
An oder aus oder doch an?! – Genregulation erläutern und entwickeln Modell- lac-Operon und Tryptophan-Operon
als Mechanismus zur Steuerung der Proteinbio- vorstellungen auf der Grundlage
synthese von Experimenten zur Aufklä- Agouti-Maus, Epigenetik und Krebs
Genregulation bei Prokaryoten rung der Genregulation bei Pro-
Epigenetik karyoten (E2, E5, E6).
erklären einen epigenetischen Me-
chanismus als Modell zur Regelung
des Zellstoffwechsels (E6).
Schief gelaufen – Mutationen im Hinblick auf […] charakterisieren mit [Hilfe
Auslöser und Auswirkungen des genetischen Codes] Genmu-
Mutationstypen tationen (UF1, UF2)
Auswirkungen auf die Struktur von
Polypeptiden/ das Genom erklären die Auswirkungen ver- Synthese des Farbstoffs Melanin (Albinis-
Mutagene schiedener Gen-, Chromosom- mus)
Krebs und Genommutationen auf den
Phänotyp (u. a. unter Berücksich- Mondscheinkinder
tigung von Genwirkketten) (UF1,
UF4)
erklären mithilfe eines Modells die
Wechselwirkung von Proto-Onko-
genen und Tumor-Suppressorge-
nen auf die Regulation des Zellzyk-
lus und erklären die Folgen von Mu-
tationen in diesen Genen (E6, UF1,
UF3, UF4)
Diagnose von Schülerkompetenzen:
- Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens
- Mindmap
Leistungsbewertung:
SoMi
ggf. KlausurUnterrichtsvorhaben II:
Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Genetisch bedingte Krankheiten im Hinblick auf Diagnose, Therapie und Auftreten von ethischen Konflikten
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Meiose und Rekombination Die Schülerinnen und Schüler können …
Analyse von Familienstammbäumen E5 Daten […] qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetz-
Bioethik mäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.
K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quel-
Zeitbedarf: ?? len, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und ver-
gleichend beurteilen.
K4 sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei
Behauptungen oder Beurteilungen durch Argumente belegen bzw. widerlegen.
B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und
Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.
Mögliche didaktische Leitfragen / Sequen- Konkretisierte Kompetenzerwar- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Didaktisch-methodische Anmerkungen und
zierung inhaltlicher Aspekte tungen des Kernlehrplans den Empfehlungen sowie Darstellung der verbind-
Die Schülerinnen und Schüler … lichen Absprachen der Fachkonferenz
Verschmelzung und trotzdem nur diploid? – die erläutern die Grundprinzipien der Selbstlernplattform von Mallig:
Meiose im Hinblick auf Rekombination Rekombination (Reduktion und http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs
Meiose Neukombination der Chromoso-
Spermatogenese/ Oogenese men) bei Meiose und Befruch- Arbeit mit Knetgummimodellen
inter- und intrachomosomale Rekom- tung (UF4).
bination
o Crossingover
Karyogramm, Wdh. Chromosomen- Trisomie 21 fehlerhafte Meiose
mutationen
Du erinnerst mich an deine Mutter – Vererbung formulieren bei der Stammbaum- Checkliste zum methodischen Vorgehen bei ei- Prognosen zum Auftreten spezifischer, genetisch
von genetisch bedingten Krankheiten im Hin- analyse Hypothesen zu X-chro- ner Stammbaumanalyse. bedingter Krankheiten werden für Paare mit Kin-
blick auf eine Ableitung von Prognosen für den mosomalen und autosomalen Exemplarische Beispiele von Familienstamm- derwunsch ermittelt und für (weitere) Kinder be-
Nachwuchs Vererbungsmodi genetisch be- bäumen gründet angegeben.
Wdh. Mendelsche Regeln dingter Merkmale und begründen
Erbgänge/ Vererbungsmodi die Hypothesen mit vorhandenen Selbstlernplattform von Mallig:
genetisch bedingte Krankheiten Daten auf der Grundlage der Mei- http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs
ose (E1, E3, E5, UF4, K4). Humangenetische Beratung
Recherche zu genetisch bedingten Krankhei-
ten (z. B. Cystische Fibrose, Muskeldystrophie,
Duchenne, Chorea Huntington)
Alleskönner?! – Stammzellforschung vor dem recherchieren Unterschiede zwi- Recherche zu embryonalen bzw. adulten Dilemma-Diskussion z. B. „Dürfen Embryonen
Hintergrund therapeutischer Ansätze schen embryonalen und adulten Stammzellen und damit verbundenen therapeu- getötet werden, um Krankheiten zu heilen?“/
embryonale und adulte Stammzellen Stammzellen und präsentieren tischen Ansätzen in unterschiedlichen, von der „Darf die PID eingesetzt werden?“
o Einsatz von Stammzellen diese unter Verwendung geeigneter Lehrkraft ausgewählten Quellen:
zur Therapie Darstellungsformen (K2, K3). Internetquellen
Gendiagnostik (Pränataldiagnostik Fachbücher / Fachzeitschriften
usw.) stellen naturwissenschaftlich-gesell-
ggf. künstliche Befruchtung schaftliche Positionen zum thera- Dilemmamethode gestufte Hilfen zu den
peutischen Einsatz von Stammzel- verschiedenen Schritten der ethischen Urteils-
len dar und beurteilen Interessen findung
sowie Folgen ethisch (B3, B4).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
- Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens
- Mindmap
Leistungsbewertung:
SoMi
ggf. KlausurUnterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?
Thema/Kontext:
Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)
Inhaltliche Schwerpunkte: Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen:
Gentechnologie Die Schülerinnen und Schüler können …
Bioethik UF1 biologische Sachverhalte beschreiben und erläutern.
E2 Beobachtungen und Messungen, auch mit Hilfe komplexer Apparaturen, sachgerecht. erläu-
Zeitbedarf: tern
E4 Experimente mit komplexen Versuchsplänen und - aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzun-
gen erläutern und unter Beachtung fachlicher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften,
Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen.
K1 bei der Dokumentation von Untersuchungen, Experimenten, theoretischen Überlegungen
und Problemlösungen eine korrekte Fachsprache und fachübliche Darstellungsweisen verwen-
den.
B1 fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Bewertungen von biologi-
schen und biotechnischen Sachverhalten unterscheiden und angeben.
B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und
Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.
Mögliche didaktisipsche Leitfragen / Se- Konkretisierte Kompetenzerwar- Empfohlene Lehrmittel/ Materialien/ Metho- Didaktisch-methodische Anmerkungen und
quenzierung inhaltlicher Aspekte tungen des Kernlehrplans den Empfehlungen sowie Darstellung der verbind-
Die Schülerinnen und Schüler … lichen Absprachen der Fachkonferenz
mögliche Kontexte für den Einstieg: Fragebogen zur Erfassung von Vorkenntnissen Gentechnik im Lebensmittelbereich ist in Europa
Klonen - ein gentechnisches Verfah- bzw. der Vorstellungen zum Thema Gentech- umstritten (grüne Gentechnik)
ren ? nik, Auswertung als Schülerreferat
Gentechnik in Europa: TTIP (Freihan- Gentechnik zur Heilung von Krankheiten wird
delsabkommen) - Chancen und Risi- mehrheitlich akzeptiert (Herstellung von Medika-
ken menten / Gentherapie)
Unterschiedliche Positionen zum
Thema Gentechnik vergleichen (In- Definition, Kenntnisdefizite erfordern Vertiefung
dustrie, Regierung, Umweltverbände der Thematik
usw.)
E. coli als Lebensretter - Herstellung von Insu- begründen die Verwendung be- Film zum Thema Insulin: Meilensteine der Na- Isolierung von Bakterien mit gentechnisch verän-
lin stimmter Modellorganismen (u. a. turwissenschaften und Technik und Tele- kolleg derten Plasmiden (via Antibiotikaresistenzen,
Stempeln) entfällt im Grundkurs Aufbau von Bakterien, insbesondere E.coli) für besondere Fragestellun- MultiMedial Biologie: Grundlagen der Gentech-
E. coli gen genetischer Forschung (E6, nik (www.edmond.nrw.de, kostenloser Down-
Funktionsweise von Restriktionsenzy- E3) load)
men
Pro - und Contra Gentechnik stellen mithilfe geeigneter Medien AB: Herstellung von Insulin (siehe Kopiervorla-
die Herstellung transgener Lebewe- gen in der Sammlung)
sen dar und diskutieren ihre Ver-
wendung (K1, B3) Lehrbuch
- beschreiben molekulargeneti- Recherche im Internet: " Warum ist vor allem E.
sche Werkzeuge und erläutern coli für gentechnische Versuche geeignet ?
deren Bedeutung für gentechni-
sche Grundoperationen (E2, E4,
UF1)
Wer ist der Täter ? – Analyseverfahren von beschreiben molekulargeneti- Folienset zum genetischen Fingerabdruck Identifizierung eines Täters, Praktikum zum gene-
DNA sche Werkzeuge und erläutern (siehe Sammlung) tischen Fingerabdruck (in der Schule, optional)
PCR deren Bedeutung für gentechni-
RFLP mit Gelelektrophorese sche Grundoperationen (E2, E4, Diagnose von Erbkrankheiten z.B. Faktor V - Science Forum Uni Siegen, Praktikum zur Krimi-
Auswertung von genetischen Finger- UF1) Leiden (siehe Abituraufgabe im Zentralabitur nalistik (optional)
abdrücken 200?)
Diagnose von Erbkrankheiten erläutern molekulargenetische eventuell Schülerlabor Prof. Merzendorfer Uni
DNA-Chips (Microarrays) Verfahren (u.a. PCR, Gelelektro- Material für Experimente: Eppendorf-Pipetten, Siegen (Zukunftsmusik)
phorese) und ihre Einsatzgebiete Elektrophoresekammern usw.
(E2, E4, UF1)
Arbeitsblatt "Schneiden mit Restriktions- enzy-
geben die Bedeutung von DNA- men und elektrophoretische Auftrennung"
Chips an und beurteilen Chancen
und Risiken (B1, B3)
Diagnose von Schülerkompetenzen:
- Selbstevaluationsbogen mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens
- Mindmap
Leistungsbewertung:
SoMi
ggf. KlausurSie können auch lesen
