Bildungsplanstandards
Biomoleküle und molekulare Genetik
Bau und Funktion von Biomolekülen |
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(2)
Transportmechanismen erläutern (passiver Transport, aktiver Transport, Membranfluss) |
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(3)
Bau (Aminosäuren, Peptidbindung, Strukturebenen) und Funktion der Proteine erläutern |
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(4)
Bau und Eigenschaften eines Enzyms beschreiben und dessen Wirkungsweise mit geeigneten Modellen erklären (Schlüssel-Schloss-Prinzip, induced-fit-Modell) |
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(5)
Experimente zur Untersuchung der Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren (zum Beispiel Temperatur, pH-Wert, Substratkonzentration) planen, durchführen und auswerten |
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(6)
Hemmung (reversibel und irreversibel) der Enzymaktivität an Beispielen beschreiben |
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(7)
Bau und Funktion von Nukleinsäuren erläutern und Strukturmerkmale der DNA |
Molekulare Genetik |
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(8)
die semikonservative Replikation der DNA beschreiben und deren Bedeutung für die Zellteilung erklären |
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(9)
die Zusammenhänge zwischen Genen und Merkmalen erläutern (Genbegriff, Genprodukte, Genwirkkette) |
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(10)
die Proteinbiosynthese bei Prokaryoten und Eukaryoten beschreiben (Transkription, Translation) und den genetischen Code anwenden |
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(11)
differenzielle Genaktivität und Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten (Transkriptionsfaktoren, DNA-Methylierung, Histonmodifikation, RNA-Interferenz) beschreiben |
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(12)
mögliche Auswirkungen von Genmutationen (zum Beispiel Variabilität, Krankheiten) |
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(13)
Krebs auf Mutationen von Kontrollgenen des Zellzyklus zurückführen (Proto-Onkogene, |
3.5.2 Stoff- und Energieumwandlung
| Die Schülerinnen und Schüler können |
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Grundlagen der Stoff- und Energieumwandlung |
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(1)
die Stoffwechselprozesse Fotosynthese und Zellatmung als Reaktionsgleichungen mit Summenformeln beschreiben und Grundprinzipien des auf- und abbauenden Stoffwechsels erläutern (Kompartimentierung, Stoffwechselregulation auf Enzymebene, Redoxreaktionen, Energieumwandlung, energetische Kopplung über ATP/ADP-System) |
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(2)
experimentelle Befunde zu Ort und Ablauf eines Stoffwechselweges auswerten (Tracer-Methode) |
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Aufbauender Stoffwechsel (Fotosynthese) |
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(3)
Angepasstheiten von Pflanzen an die Fotosynthese auf verschiedenen Systemebenen erläutern (Laubblätter, Chloroplasten, Vergleich C3-/C4-Pflanzen) |
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(4)
die Chromatografie als Trennverfahren und die Bedeutung der Blattpigmente im Lichtsammelkomplex beschreiben |
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(5)
den Zusammenhang zwischen dem Absorptionsspektrum von Chlorophyll und dem Wirkungsspektrum der Fotosynthese erläutern |
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(6)
die Bedeutung und den Zusammenhang von Primär- und Sekundärreaktionen der Fotosynthese darstellen (energetisches Modell der Primärreaktionen, C-Körper-Schema des Calvin-Zyklus mit Fixierungs-, Reduktions- und Regenerationsphase) |
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(7)
die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren auf experimenteller Grundlage analysieren |
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Abbauender Stoffwechsel (Dissimilation) |
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(8)
die Struktur und Funktion von Mitochondrien erläutern und unter dem Aspekt der chemiosmotischen ATP-Bildung mit Chloroplasten vergleichen |
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(9)
die Stoff- und Energiebilanz der Zellatmung und ihrer Teilprozesse darstellen (Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Citratzyklus und Atmungskette als energetisches Modell) |
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(10)
die Stoff- und Energiebilanz des aeroben und anaeroben Glukoseabbaus (alkoholische Gärung und Milchsäuregärung) vergleichen |
3.5.3 Evolution
Mechanismen der Evolution |
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(1)
Änderungen der Allelhäufigkeiten im Genpool einer Population mit unterschiedlicher reproduktiver Fitness begründen (ultimate, historisch-kausale Erklärung) |
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(2)
evolutive Anpassungsprozesse nach der synthetischen Evolutionstheorie erklären (genetische Variabilität durch Mutation und Rekombination, Selektion, Isolation, Gendrift) |
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(3)
den biologischen Artbegriff erklären und Artbildungsprozesse erläutern (allopatrische und sympatrische Artbildung, adaptive Radiation) |
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(4)
Koevolution als wechselseitigen Anpassungsprozess zweier Arten an einem Beispiel darstellen |
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(5)
proximate und ultimate Erklärungen unterscheiden (unter anderem an Beispielen des Sozialverhaltens von Primaten) |
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(6)
den adaptiven Wert von Verhalten an einem Beispiel begründen (Kosten-Nutzen-Analyse zum Beispiel bei Gruppenbildung, Egoismus, Altruismus, Aggression) |
Stammesgeschichte und Verwandtschaft |
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(7)
Merkmale kriteriengeleitet als homolog oder nicht homolog identifizieren und Konvergenzen als Angepasstheiten aufgrund ähnlicher Selektionsbedingungen erklären |
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(8)
ursprüngliche und abgeleitete Merkmale identifizieren und zur Prüfung von Stammbaumhypothesen nutzen (homologe morphologische Merkmale, homologe DNA-Sequenzen) |
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(9)
die Evolutionstheorie als naturwissenschaftliche Theorie gegenüber nicht-naturwissenschaftlichen Vorstellungen zur Entstehung von Artenvielfalt abgrenzen |
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Evolution des Menschen |
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(10)
die stammesgeschichtliche Verwandtschaft und die Ausbreitung von Menschenarten (Hominini) anhand ausgewählter Fossilfunde darstellen |
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(11)
Besonderheiten der Evolution des Menschen erläutern und die Bedeutung kultureller Entwicklungen darstellen (zum Beispiel aufrechter Gang, Präzisionsgriff; Werkzeuggebrauch, Sprachentwicklung; Widerlegung des Konzepts der Menschenrassen) |
3.5.4 Ökologie
Strukturen und Zusammenhänge in Ökosystemen |
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(1)
an einem Ökosystem Biotop und Biozönose beschreiben und prägende biotische und abiotische Umweltfaktoren nennen |
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(2)
den Einfluss eines abiotischen Umweltfaktors auf unterschiedliche Arten beschreiben und vergleichen (ökologische Potenz, Toleranzkurven, Zeigerarten) |
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(3)
das Konzept der ökologischen Nische erläutern und Einflüsse von Konkurrenz auf die Einnischung erklären (Real- und Fundamentalnische, Konkurrenzausschluss) |
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(4)
Beziehungen zwischen Organismen hinsichtlich ihrer Wechselwirkungen vergleichen (intra- und interspezifische Konkurrenz, Parasitismus, Symbiose, Räuber-Beute-Beziehungen) |
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(5)
die Dynamik von Populationen unter idealisierten und realen Bedingungen erläutern (exponentielles und logistisches Wachstum, r- und K-Strategien, Räuber-Beute-Systeme) |
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(6)
die trophische Gliederung eines Ökosystems beschreiben und aus energetischer Sicht erklären (Nahrungsnetz, Biomassepyramide, Energiefluss und -entwertung) |
Ökosysteme unter dem Einfluss des Menschen |
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(7)
den Kohlenstoff- und Stickstoffkreislauf darstellen, ökologische Folgen menschlicher Eingriffe (Treibhauseffekt, Stickstoffeintrag) beschreiben und Handlungsoptionen unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit erläutern |
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(8)
die Bedeutung von Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Vielfalt an Ökosystemen) erläutern |
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(9)
Konflikte zwischen dem Erhalt von Biodiversität und menschlicher Nutzung (zum Beispiel Flächenverbrauch, Landwirtschaft) darstellen und Handlungsoptionen unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit bewerten (Ökosystemmanagement über Erhaltungs- und Renaturierungsmaßnahmen) |
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(10)
den ökologischen Fußabdruck als ein Maß für nachhaltiges Handeln beschreiben und Möglichkeiten zur Nachsteuerung erläutern |
Neurobiologie und Hormone
Neurobiologie |
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(1)
am Beispiel des Motoneurons den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion beschreiben |
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(2)
Ruhepotenzial und Aktionspotenzial erläutern und deren Messung beschreiben |
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(3)
die kontinuierliche und saltatorische Erregungsweiterleitung vergleichend darstellen |
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(4)
die Übertragung der Erregung an der Synapse erläutern (interneuronale und neuromuskuläre Synapse) |
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(5)
die Wirkung von Stoffen auf Synapsen an Beispielen erläutern (zum Beispiel Gifte, Drogen) |
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(6)
die Verrechnung der Signale von erregenden und hemmenden Synapsen beschreiben (räumliche und zeitliche Summation) |
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(7)
primäre und sekundäre Sinneszellen unterscheiden und an einem Beispiel die Reizaufnahme und die Transduktion erläutern (second-messenger-Prinzip) |
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(8)
neuronale Grundlagen des Lernens darstellen (zum Beispiel synaptische Plastizität, Langzeitpotenzierung) |
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(9)
Erkrankungen des menschlichen Nervensystems beschreiben (zum Beispiel Multiple Sklerose, Alzheimer-Krankheit, Depression) |
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(10)
die Entstehung der Wahrnehmung im Gehirn an einem Beispiel beschreiben (zum Beispiel Sehwahrnehmung) |
Hormone |
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(11)
die Regulation durch Hormone an einem Beispiel erläutern (zum Beispiel durch Thyroxin, Insulin, Sexualhormone) |
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(12)
unterschiedliche Wirkungsmechanismen von Hormonen auf molekularer Ebene beschreiben (Rezeptoren in der Zellmembran oder im Zellplasma) |
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(13)
Hormon- und Nervensystem vergleichen und deren Verschränkung an einem Beispiel darstellen |