Curriculum Biologie Gymnasium Standard Kursstufe (Beispiel 1)

Bildungsplan 2004
Allgemein bildendes Gymnasium
Umsetzungsbeispiel für ein Curriculum
im Fach Biologie
Standard Kursstufe (4-stündig)
Beispiel 1
Landesinstitut
für Schulentwicklung
Qualitätsentwicklung
und Evaluation
Schulentwicklung
und empirische
Bildungsforschung
Bildungspläne
März 2011
Vorwort für die Umsetzungsbeispiele Curricula
für die Bildungsstandards 12 (Kursstufe)
Umsetzungsbeispiele sind nicht verbindlich. Sie zeigen mögliche Wege auf, wie die Kompetenzen
des Bildungsplans erreicht und die verpflichtenden Inhalte vermittelt werden können. In den Umsetzungsbeispielen werden auch Hinweise und Vorschläge zur möglichen Vertiefung und Erweiterung des Kompetenzerwerbs gegeben.
Die Umsetzungsbeispiele sind veröffentlicht unter:
http://www.bildung-staerkt-menschen.de/unterstuetzung/schularten/Gym/curricula
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
Kompetenzen und Inhalte
des Bildungsplans
Unterrichtsinhalte
Hinweise/Vorschläge zur möglichen
Vertiefung und Erweiterung des
Kompetenzerwerbs
1. Von der Zelle zum Organ - Zelle und Stoffwechsel (BPE 1)
Die Schülerinnen und Schüler können
Kennzeichen des Lebens SF, Z, E, IK, R, V, A
die Zelle als Grundbaustein des
Lebens und als geordnetes System Zelltheorie & Prinzip der zellulären Organisation Z
beschreiben;
Zelle als System (= Funktionseinheit): Wdh. bekannter Zellorganellen (LM-Bild,
pflanzlich u. tierisch) Z, SF, V, A
Dimensionen-Vergleich: Auge, LM, EM
Bau und Funktion Elektronenmikroskop
(TEM, REM, Präparationstechniken)
(GFS)
Exkursion EM-Labor bzw. Film, Bilder, Modelle usw.
elektronenmikroskopische Bilder
der Zelle interpretieren;
die Bedeutung der Kompartimentierung der Zelle erklären und den
Zusammenhang zwischen Bau und
Funktion bei folgenden Zellorganellen erläutern: Zellkern, Mitochondrium, Chloroplast, Endoplasmatisches Reticulum, Ribosom
UND
elektronenmikroskopische Bilder
Systemebenen: Moleküle, Zellen, Organe, Organismen, Ökosysteme („Arbeitsteilung“, Spezialisierung) W, M
Bau und Funktion des Lichtmikroskops
(Auflösungsgrenze) (GFS)
Praktikum: Mikroskopieren von Zellen,
zeichnen Zell-Modelle
Vergleich von Protocyte und Eucyte,
Elektronenmikroskopisches Bild der Zelle (Pflanze u. Tier): Erweiterung des SysAbgrenzung Virus
tems Zelle durch neue Zellorganellen (abhg. EM-Bild) Z, SF, (V, A)
Golgi-Apparat (Dictyosom)
Kompartimentierung & Zellorganellen, Struktur und Funktion (arbeitsteilige GA m.
„Arbeitsteilung“, Spezialisierung
Plakatpräsentation zur Wandzeitung (inkl. Handout) bzw. Mindmap) Z, SF, A
Zusammenhang zwischen Ausstattung der Zelle mit Zellorganellen und ihrer
Funktion (Zelle als System): Vertiefung m. EM-Bildern (Interpretationsübungen)
(Gruppenpuzzle) Z, SF, (V, A)
-1-
Weitere Zellforschungsmethoden, z. B.
Zentrifugation, Elektrophorese, Autoradiografie, Fluoreszenzmikroskopie
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
der Zelle interpretieren;
erläutern, dass Zellen offene Sys- Zelle als offenes System: Stoff- und Energieaufnahme und -abgabe, z. B. bei Foteme sind, die mit der Umwelt Stof- tosynthese und Zellatmung (Anknüpfung an Kl. 9/10)
fe und Energie austauschen;
Notwendigkeit der Kontrolle von Aufnahme und Abgabe Z, E, Reg, IK, A, W
das Prinzip der Osmose und ihre
Bedeutung für den Stoffaustausch
über Membranen an Hand von Experimenten erklären;
Prinzip der Osmose mithilfe von Experimenten erläutern (Anknüpfung an „Membrannachweis“ Kl. 7/8) SF, Reg, W
an Hand eines Modells den Aufbau Bau und Funktion der Biomembran, Kompartimentierung, Flüssig-MosaikModell, Modell und Animationen SF, Z, M, (A), W
und die Eigenschaften der Biomembran beschreiben;
Experiment zur Diffusion
Schülerpraktikum Plasmolyse u. Deplasmolyse (Zwiebelzelle)
Schülerpraktikum Osmometer
Fütterungsversuche Pantoffeltierchen
(Praktikum, Filmsequenz)
die Bedeutung der Zellmembran für Membranfluss (z. B. Phagocytose beim Pantoffeltierchen, Exocytose) SF, M, Reg, Energiebegriff u. Energieformen,
Grundlagen der Energetik: endotherm,
den geregelten Stofftransport erläu- IK, A, W
exotherm, Aktivierungsenergie (Wdh.
Passiver und aktiver Transport SF, M, Reg, IK, A, W
tern;
aus Chemie),
Entropiebegriff „anbahnen“
erklären, dass zum Erhalt und Aufbau geordneter Systeme Energie
aufgewendet werden muss;
„Schreibtischmodell“: Übertragung auf biologische Systeme: Organismus, Zelle
„Leben und Tod“
Fließgleichgewicht E, Reg
Schülerpraktikum: Energetische Kopplung (Stärkebildung, evtl. Biolumineszenz)
erklären, dass das Zusammenwirken energieliefernder mit energieverbrauchenden Reaktionen notwendig ist. Sie können
die Bedeutung von ATP als Energieüberträger erläutern.
Bedeutung von ATP
Energetische Kopplung
Struktur-Funktionszusammenhänge bei
Chloroplasten und Fotosynthese bzw.
Mitochondrien und Zellatmung SF, M,
E
Energiefluss, Energieumwandlung E, Reg
(ca. 22 – 34 Stunden)
-2-
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
2. Von der Zelle zum Organ – Moleküle des Lebens (Enzymatik) (BPE 1)
Die Schülerinnen und Schüler können
beschreiben, dass das Leben auf
Strukturen und Vorgängen auf der
Ebene der Makromoleküle beruht;
Überblick: Biomoleküle (Wdh. aus Kapitel Biomembran)
Einordnung der Systemebene der Moleküle
z. B. Fotosynthese, Biomembran, Verdauung M, (E, Reg, IK)
die Bedeutung der Proteine als
Struktur- und Funktionsmoleküle
des Lebens erläutern;
Aufbau von Proteinen (Primär, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur): Bedeutung
der räumlichen Struktur M, SF
GP Funktionen von Proteinen SF, M, Reg, E, IK
das Funktionsprinzip eines Enzyms
und eines Rezeptors über „Schlüssel-Schloss-Mechanismen“ erläutern;
an einem konkreten Beispiel den
Prozess der enzymatischen Katalyse beschreiben und die Vorgänge
am aktiven Zentrum modellhaft
darstellen;
sie können den Zusammenhang
zwischen Molekülstruktur und spezifischer Funktion erläutern;
Enzym als Biokatalysator
Enzym-Substrat-Komplex (Aktives Zentrum)
Experimente zur Abhängigkeit der
Enzymaktivität von verschiedenen
Faktoren durchführen und auswerten;
at Praktikum m. Präsentation u. Handouts: Versuche zur Abhängigkeit der Enzymaktivität Temperatur, pH-Wert, Substratkonzentration, Enzymkonzentration,
Vergiftung
z. B. Urease, Katalase M, Reg
Mechanismen zur Regulation der
Enzymaktivität an konkreten Beispielen beschreiben und erklären;
Substratspezifität (Schlüssel-Schloss-Mechanismus)
Wirkungsspezifität SF, M
GP Hemmung und Aktivierung (kompetitiv, allosterisch, irreversibel) M, Reg
-3-
Absprache mit Fach Chemie
Arbeit mit Modell
z. B.: Lysozym, Hämoglobin, Keratin,
Aktin & Myosin, Membranrezeptoren
(inkl. Schlüssel-SchlossMechanismus), MembranKanalproteine, Peptidhormone usw.
Modelle
„Werkzeugkasten-Modell“
Urease-Experimente (Harnstoff, Thioharnstoff, Guanidin)
Holoenzym
Coenzyme (Cosubstrat), z. B. NAD+
Prosthetische Gruppe, z. B. Biotin M,
SF, Reg
z. B.: Bestimmung der Enzymaktivität
mithilfe digitaler Messwerterfassung
Enzymwirkkette mit Endprodukthemmung, z. B. Phosphofructokinase (Glykolyse/Zellatmung) durch ATP M, Reg
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
(ca. 10 – 16 Stunden)
Enzyme im Alltag: Haushalt, Medizin,
Industrie (GFS)
3. Von der Zelle zum Organ – Grundlagen der Vererbung (Molekulargenetik) (BPE 1)
Die Schülerinnen und Schüler können
ein Experiment zur Isolierung von
DNA durchführen;
Praktikum: Extraktion von DNA aus Gemüse oder Obst
AcetabulariaTransplantationsexperimente
Krallenfrosch-Experimente von GURDON
Transformationsversuche von Griffith
und Avery (GP o. GFS) SF, Z, Reg
die Doppelhelix-Struktur der DNA
über ein Modell beschreiben und
erläutern, wie in Nukleinsäuren die
Erbinformation kodiert ist;
Anforderungen an ein Molekül zur Eignung als Erbsubstanz SF, V
Aufbau der DNA (wissenschaftshistorisch) SF
 Bestandteile eines Nukleotids
 Modellbildung von W ATSON & CRICK
Arbeit mit Modellen und Animationen (Legepuzzle, DNA-Bastel-Modell)
Unterscheidung: DNA, Chromosom, Chromatin, Histon SF
Mitose und Zellzyklus: Bedeutung der Replikation,
Prinzip der semikonservativen Replikation R, V, M
den Weg von den Genen zu den
Proteinen (Proteinsynthese) und
von den Proteinen zu den Merkmalen von Lebewesen (Biosyntheseketten) erläutern;
Biochemische Analyse
 CHARGAFFS Beobachtung oder
 Röntgenstrukturanalyse
Film zu WATSON & CRICK
Versuche von MESELSON & STAHL
(GFS)
Vom Gen zum Merkmal SF, M, (V), Reg
 Überblick: DNA - Transkription - mRNA - Translation - Peptid
 Grundlegende Begriffe: Gen, Genotyp, Phänotyp, Genom
 Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese, z. B. Sichelzellanämie
 Genwirkkette (z. B. Neurospora crassa-Experimente, Blütenfarbstoff, Marfansyndrom)
Übungsbeispiele (evtl. HA): Phenylalaninstoffwechsel, Argininsynthese
bei Serratia marcescens, TryptophanMangelmutanten bei Mehlmotten
Transkription SF, M, Reg
 Exkurs: Vergleich DNA-RNA
 Ablauf der Transkription erläutern

-4-
Vergleich Transkription-Replikation
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
Genetischer Code IK, (V)
 Triplettcode, Codon, Code-Sonne
 Übungen mit der Codesonne

Translation SF, M, Reg, IK, (V)
 tRNA (Bau, Anticodon, Beladung)
 Ablauf der Translation (Ribosomen)
evtl. Mutationsexperimente Tabakmosaikvirus
Wobble-Hypothese SF, M
Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten im Vergleich (mRNA-Reifung)
SF, M, Reg, IK, V
Mendelgenetik, Krebs (Genmutationen,
Reparaturmechanismen) (GFS)
Regulation der Genexpression Reg, IK, V, SF
 Operonmodell bei Bakterien
 Substratinduktion (Lactose-Operon)
 Endproduktrepression (Trytophan-Operon)
Genregulation bei Eukaryoten: Reg, IK,
V, SF
 Regulationsebenen-Modell, z. B.
Transkriptionsfaktoren, Genaktivierung durch Hormone
 Sichtbare Genaktivität: Riesenchromosomen
 Praktikum Genregulation Weizenkeimung
 Praktikum SpeicheldrüsenRiesenchromosomen Zuckmückenlarven
(1 – 2 experimentelle GFS)
die Bedeutung der Regulation der
Genaktivität für den geregelten
Ablauf der Stoffwechsel- und Entwicklungsprozesse mit Hilfe einfacher Modelle erläutern;
Differenzierung & Entwicklung SF, Z, (M), Reg, IK, V
 Zelldifferenzierung (Bau u. Funktion), z. B. Laubblatt, verschied. Zellen des
Menschen
Differenzielle Genaktivität (Genregulation), z. B. Dictyostelium discoideum
(ca. 24 - 36 Stunden)
-5-
Entdeckung des genetischen
Codes: Schlüsselexperimente von
NIRENBERG & LEDER & KHORANA
z. B. Drosophila-Entwicklung
(Homöobox)
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
4. Angewandte Biologie (BPE 4)
Die Schülerinnen und Schüler können
die experimentellen VerfahrensHerstellung rekombinanter Zellen (gentechnische Grundmethoden): SF, M
schritte (Isolierung, Vervielfältigung  Insulinherstellung:
und Transfer eines Gens, Selektion
Isolierung, Schneiden (Restriktionsenzyme), Ligasen, Rekombination m.
von transgenen Zellen) der genetiPlasmiden, Selektion, großtechn. Vermehrung, Extraktion Insulin
schen Manipulation von Lebewesen  Passende Vektoren: Ti-Plasmid von Agrobacterium tumefaciens, Particle gun,
an einem konkreten Beispiel beLiposomen, Elektroporation, Mikroinjektion
schreiben und erklären;
können das Prinzip der Gendiagnostik an einem Beispiel erläutern;
molekularbiologische Experimente
durchführen und auswerten;
HA zur Wdh. Bau und Vermehrung
Bakterien und Viren (Wissensquiz)
GP natürlicher Gentransfer: Transformation, Konjugation, Transduktion IK,
V, (R)
Differenzierung Biotechnologie – Gentechnik (m. Beispielen)
Modell, Animationen, Film
Gentest (z. B. Brustkrebsgen): M
 PCR-Verfahren zur DNA-Vervielfältigung
 Restriktionsverdau
 Gelelektrophorese-Verfahren zur Auftrennung von DNA-Fragmenten
Weitere Testmethoden z. B.:
 Genchips, Mikroarrays
 FISH (Fluoreszenz-in-situHybridisierung)
 HUGO und DNA-Sequenzierung
nach SANGER & COULSON bzw. mit
Fluoreszenzmarkierungsmethode
M, V
Genetischer Fingerabdruck (Bsp. Vaterschaftsnachweis bzw. Kriminalistik) M, V
Praktikum „Genetischer Fingerabdruck“
(NaT-working-Biologie-Schullabor,
NUGI o. ä.) Alternative Praktika: Plasmid-Isolierung, PCR usw.
Vorbereitende HA: Wdh. Mitose und
Meiose (Ablauf, biologischer Sinn, Vergleich), Wissensquiz R, (IK), V, (A)
geschlechtliche und ungeschlechtli- Beispiele für ungeschlechtliche und geschlechtliche Fortpflanzung (Pflanzen und
che Fortpflanzung gegeneinander Tiere):
Keimzellen, Befruchtung, Bedeutung von Mitose und Meiose, Bedeutung der Seabgrenzen;
xualität R, (IK), V, (A)
Verfahren der Reproduktionsbiologie (Klonen, In-vitro-Fertilisation,
Gentherapie) beschreiben und erklären;
Verfahren der Reproduktionsbiologie beim Menschen:
Pränataldiagnostik, In-vitro-Fertilisation
embryonale und differenzierte Zel-
Alles- und Vielkönner: embryonale u. adulte Stammzellen:
-6-
vgl. Genregulation
evtl. Praktikum Mikroskopierübungen:
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
len vergleichen und die Bedeutung Determinierung, Differenzierung, Toti-, Pluri- Multipotenz Z, Reg, V, W
der Verwendung von embryonalen
und adulten Stammzellen erläutern;
Vergleichende Betrachtung verschiedener Zelltypen
 Konventionelle Züchtung bei Pflandie Bedeutung gentechnologischer at GA (m. HA, Präsentationen und Handouts) o. GFS? „Möglichkeiten der moderzen (Auslesezüchtung, KombinatiMethoden in der Grundlagenfornen Biotechnologie“: SF, M, Reg, R, V, A, W
onszüchtung, Heterosis-Züchtung
schung, in der Medizin und in der
usw.)
Landwirtschaft erläutern
 Lebensmittel [Anti-Matsch-Tomate (Anti-Sense-Technik), Goldener Reis,
 Moderne Verfahren der PflanzenUND
Amflora-Kartoffel]
züchtung z. B. Protoplastenfusion,
Verfahren der Reproduktionsbiolo Futtermittel (Mais, Soja)
Antherenkultur
gie (Klonen, In-vitro-Fertilisation,
 Gentherapie (somatische, Keimbahn)
( GFS?)
Gentherapie) beschreiben und er Medizinische Diagnostik und Therapie (Medikamentenherstellung)
klären
 Grundlagenforschung
UND
 Gentechnik und Gesetze (vgl. verschiedene Länder)
embryonale und differenzierte Zel Klonen bei Säugetieren (Dolly)
len vergleichen und die Bedeutung
 Stammzellenforschung, Embryonenschutzgesetz
der Verwendung von embryonalen
und adulten Stammzellen erläutern.
Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der ethischen Dimension der gentechnischen Methoden
und der Reproduktionsbiologie
auseinander. Dabei betrachten sie
Sachverhalte aus unterschiedlichen
Perspektiven (z. B. naturwissenschaftliche, ethische, wirtschaftliche, philosophische, theologische),
um Aussagen sachgerecht auf
Grundlage der erworbenen Kenntnisse bewerten zu können. Auch
Therapieansätze wie Organtransplantation und Stammzellentherapie
sollen dabei einbezogen werden.
Bio-Ethik
 Podiumsdiskussion (evtl. mit externen Experten)
 Dillemma-Diskussion
 Fisch-Teich-Diskussion
 „Nachrichtenkommentar“
(ca. 24 – 32 Stunden)
-7-
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
5. Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen – Neurobiologie (BPE 2)
Die Schülerinnen und Schüler können
Nervenzellen präparieren und den
Bau einer Nervenzelle erläutern;
Praktikum „Ballwurf“
Reiz-Reaktions-Modell: adäquater
Reiz, Sinneszelle (Signalwandler,
Verstärker), afferente/sensorische
u. efferente/motorische Erregungsleitung, Informationsverarbeitung,
Effektor, Reaktion
 ZNS, PNS
SF, M, Reg, IK, W


Bau und Funktion der Nervenzelle (Neuron) SF, Z, IK, W
Praktikum: Präparation von Nervenzellen (Schweinerückenmark)
Modell
die Mechanismen der elektrischen Ruhepotenzial: SF, M, (E)
und stofflichen Informationsübertra-  Messung
 Entstehung (Ionenverteilung)
gung und die daran beteiligten
 Membranpotenzial
Membranvorgänge am Beispiel der
Nervenzellen beschreiben (RuheLeckströme u. Natrium-Kalium-Pumpe
potenzial, Aktionspotenzial, Synap- Aktionspotenzial: SF, M, (E), (IK)
se);
 Messung
 Reiz und Erregung (Depolarisation)
 Reizschwelle
 Alles-oder-Nichts-Regel
 Ableitungsbild und Vorgänge an der Neuronmembran (Ionentheorie, De-,
Um- und Repolarisierung)
 Bedeutung der Natrium-Kalium-Pumpe
Ausbreitung von Erregungen: M, (E), SF, IK
 Über- und unterschwelliges Reizen
 Refraktärzeit
-8-
Vorbereit. HA:
 Wdh. Bau und Funktion (v. a.
Transport) von Biomembran SF, M,
Reg, IK, W
 Wdh. energetische Kopplung E
Wissensquiz
Experiment: Modellversuch zur Ruhespannung (Kalium-DiffusionsGleichgewicht)
begleitend:
 Experiment: Ableitung von Potenzialen, z. B. Regenwurm (Herleitung von Reiz, Reizschwelle, Allesoder-Nichts-Regel, Refraktärzeit,
Fortleitungsgeschwindigkeit
 Modelle (Domino)
 Animationen
Demoneuron
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
 Kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung
 Fortleitungsgeschwindigkeit
Codierung, z. B. Muskelspindel IK, W, Reg, SF
 Rezeptorpotenzial
 Reizstärke u. Signalcodierung (APs)
Synapse SF, M, Z, Reg, IK
 Bau einer chemischen Synapse (SOMSO-Modell)
 Erregungsübertragung an einer chem. Synapse
 Erregung der postsynaptischen Zelle
 Codewechsel u. Verzögerung
Demoneuron, Animation
Synapsengifte, Sucht (GFS?) SF, IK,
W
Motorische Endplatte (neuromuskuläre Synapse)
die Verrechnung erregender und
Verschaltung von Nervenzellen: SF, Reg, M, IK, W
hemmender Signale als Prinzip der
 Erregende u. hemmende Synapsen
Verarbeitung von Informationen im
 Präsynaptische Hemmung
Zentralnervensystem beschreiben;
 Räumliche u. zeitliche Summation
Demoneuron
1 Anwendungsbeispiel:
 Kniesehnenreflex mit Hemmung
des Antagonisten mit Praktikum
 Laterale Inhibition (z. B. bei Limulus)
die elektrochemischen und moleku- Bau und Funktion von Sinneszellen am Beispiel Geruchssinneszelle: SF, Z, M,
larbiologischen Vorgänge bei der
Reg, IK, W
Reizaufnahme an einer Sinneszelle  Schlüssel-Schloss-Prinzip
und der Transformation in elektri Transduktion und Verstärkung (second messenger)
sche Impulse an einem selbst gewählten Beispiel erläutern;
Praktikum zur Sinneswahrnehmung
die übergeordnete Funktion des
Gehirns erläutern
UND
die Notwendigkeit der Regulation
des Zusammenspiels der Zellen
und Organe eines Organismus am
Beispiel des Nervensystems [...]*
erläutern;
Wahlstationen
 Rückenmark (Bau, Funktion), Modelle
 Praktikum Präparation Schweinerückenmark
 Vegetatives Nervensystem
 Hirnforschung
Lernzirkel „Zentrales Nervensystem“: SF, Z, W, IK, Reg
 Gliederung des Nervensystems (Aufbau, Funktion, Steuerung)
 Funktionen der Gehirnteile
 fakultativ: Regulierung: Regelung u. Steuerung, Regelkreis (allg.)
 Bsp.: Regelung äußere Atmung u. a.
 Bsp.: Regelung Thyroxin-Haushalt (Grundumsatz) u. a.
-9-
Weitere Beispiele von Sinneszellen SF,
Z, M, Reg, IK, W
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
am konkreten Beispiel (SehwahrHirnarbeit“ Bsp. Sehwahrnehmung SF, Reg, IK, W
nehmung, Sprache) erläutern, dass  Signaldetektion, Signalverarbeitung (Auswertkanäle, Ebenen)
die Leistungen des Zentralnerven Wahrnehmung vs. Wahrgebung (Wertung, Selektion und Verknüpfung mit
systems sich nicht unmittelbar aus
anderen Informationen)
den Merkmalen der einzelnen
 Sehen und Erkennen
„Bausteine“ ergeben. Auf jeder
Lesen - Verstehen - Aussprechen (Wernicke-Areal, Gyrus angularis, BrocaSystemstufe des Lebens kommen
Areal)
neue und komplexere Eigenschaften hinzu.
Begleitend:
Experimente zur Sehwahrnehmung
(mehrdeutige Darstellungen, Fata Morgana, unmögliche Objekte, geometrisch-optische Täuschungen)
Gedächtnis (GFS?)
(ca. 20 – 32 Stunden)
6. Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen – Immunbiologie (BPE 2)
Die Schülerinnen und Schüler können
die Funktion des Immunsystems
am Beispiel einer Infektionskrankheit erläutern. Sie können zwischen
humoraler und zellulärer Immunantwort differenzieren und die beteiligten Zellen und Strukturen angeben
UND
die Notwendigkeit der Regulation
des Zusammenspiels der Zellen
und Organe eines Organismus am
Beispiel […]* des Immunsystems
erläutern
UND
die Bedeutung des Immunsystems
für die Gesunderhaltung des Menschen erläutern;
„gesund“ vs. „krank“
Postulate v. Robert Koch
Infektion und Abwehr SF, Z, Reg, IK, W
 Krankheitserreger u. Krankheiten: Infektion
 Verlauf einer Infektionskrankheit
 Barrieren
 Überblick unspezifische u. spezifische Immunreaktion
 Eigenschaften des Immunsystems (Fremderkennung, Vielfalt, Spezifität,
Gedächtnis usw.)
Wdh. spezifische Phagocytose
Unspezifische Abwehrreaktion: Bsp. Entzündungsreaktion SF, Z, M, Reg, IK, W
Übersicht Blut- u. Lymphsystem
Bau u. Funktion von Antikörpern: Antigen-Antikörper-Reaktion (SchlüsselSchloss-Reaktion) SF, M, IK, W
evtl. Wdh. Bau von Proteinen
Spezifische Immunreaktion: SF, Z, M, IK, W, Reg
 Humorale Immunantwort
 Zelluläre Immunantwort
 Klonale Selektion
Komplementsystem
aktive und passive Immunisierung SF,
M, IK, (V), W
Organtransplantation (GFS?)
- 10 -
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1


am Beispiel HIV erklären, wie Erreger die Immunantwort unterlaufen
bzw. ausschalten können.
Bildung von Gedächtniszellen
Abschalten der Immunreaktion
(Eigen-Fremd-Erkennung)
Allergien (GFS?)
GP Beispiele für Pandemien (z. B. Influenza) u. Infektionskrankheiten (Kinderkrankheiten)
Praktikum ELISA (Nachweis Antikörper-Titer nach Impfung)
 Forschung u. Therapie
Autoimmunerkrankungen (GFS?), z. B
MS oder Diabetes Typ I
HIV – AIDS SF, M, IK, W
 Bau und Vermehrung
 Infektionswege
 Symptome und Krankheitsverlauf
 AIDS
(ca. 12 – 18 Stunden)
- 11 -
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
7. Evolution und Ökosysteme (BPE 3)
Die Schülerinnen und Schüler können
ein Ökosystem während einer Ex- Artenerfassung in einem Ökosystem(-ausschnitt), z. B. Wiese, Bach, See, Hecke
kursion erkunden und die in einem oder Wald (Exkursion, Geländepraktikum) V, A, W
Lebensraum konkret erlebte Vielfalt  Bestimmungsübungen
systematisch ordnen;
 Biodiversität (Bedeutung)
Anknüpfung an Klasse 9/10
BiodivA
Tag der Artenvielfalt
an ausgewählten Gruppen des
Ordnung in der Vielfalt: V, A, W
Tier- und Pflanzenreiches systema-  Ordnungskriterien im Hinblick auf Verwandtschaft definieren
tische Ordnungskriterien ableiten
 Artbegriff (morphologisch und biologisch)
und die Nomenklatur anwenden;
 Binäre Nomenklatur und Systematik (systematische Ebenen benennen)
Zuordnungsspiel mit Präparaten aus
der Lehrsammlung
Forscherpersönlichkeit Linné
(ca. 6 -10 Stunden)
die historischen Evolutionstheorien Evolutionsgedanke u. Aktualitätsprinzip V, A, W, R
von Lamarck und Darwin als ihrer
 Evolutionstheorie von Darwin
Zeit gemäße Theorien interpretie Evolutionstheorie von Lamarck
ren und sie vergleichend aus heuti Darwins und Lamarcks Theorien im Vergleich
ger Sicht beurteilen;
 Synthetische Evolutionstheorie
Historische Entwicklung des Evolutionsgedankens: Cuvier u. a.
Evolution vs. Kreationismus
(GFS?, Film, Diskussion)
durch morphologisch-anatomische Befunde aus der vergleichenden Anatomie, z. B.: SF, R, V, A, W
Betrachtungen Abwandlungen im
 Vergleich von Wirbeltierextremitäten
Grundbauplan rezenter und fossiler  Homologie und Analogie an verschiedenen Beispielen
Organismen beschreiben und sys Rudimente und Atavismen
tematisch auswerten;
 Brückenformen , z. B.: Archaeopteryx, Ichthyostega, Cynognathus, Eustenopteron, Rhynia
 Lebende Fossilien: z. B. Lungenfisch, Latimeria, Schnabeltier, Ginkgo
 Evolution der Wirbeltiere
 Stammbaum
 Vom Wasser aufs Land und zurück
- 12 -
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
molekularbiologische Verfahren zur Befunde mit Hilfe molekularbiologischer Verfahren: M, V, W
Klärung von Verwandtschaftsbezie-  DNA-Hybridisierung
hungen beschreiben und erklären;
 Präzipitintest
 Sequenzanalysen (Proteine, DNA)
Erstellen eines Stammbaums V, A, W
 Wdh. Ordnungskriterien und Artbegriff
 Monophyletische Gruppe
 Außengruppenvergleich
 Prinzip der einfachsten Begründung
Erstellen eines Stammbaums, z. B.
NaT-working Biologie (Proteinfingerprint)
die biologische Evolution, die Ent- Mechanismen der Evolution: SF, Reg, (IK), R, V, A, W
stehung der Vielfalt und Variabilität
 Ursachen der Vielfalt/Variabilität: Mutation, Rekombination (intra- und interauf der Erde auf Molekül-, Orgachromosomale Rekombination in Meiose und durch „Zufalls“-Befruchtung)
nismen- und Populationsebene
 Selektion (abiotische u. biotische Selektionsfaktoren)
erklären;
 Separation (räumliche Sonderung)
die Bedeutung der sexuellen Fort Isolation (genetische Sonderung)
pflanzung für die Evolution erläu Gendrift
tern;
 Allopatrische und sympatrische Artbildung
 Adaptive Radiation
 Koevolution
Museumsbesuch
Mutationstypen
Wdh. Meiose (Ablauf u. Bedeutung)
Vergleich mit vegetativer Vermehrung
(siehe „angewandte Biologie“)
Ein weiteres Beispiel für adaptive Radiation: z. B. Filmauswertung Beuteltiere, Saurier
Praktikum: Schädelvergleich bei Brassen
(ca. 22 – 32 Stunden)
den Menschen in das natürliche
System einordnen und seine Besonderheiten in Bezug auf die biologische und kulturelle Evolution
herausstellen.
Evolution des Menschen: SF, R, IK, R, V, A, W
 Anatomischer Vergleich Mensch - Menschenaffe
 Primatenstammbaum: Wichtige Funde und ihre Einordnung
 Faktoren der Menschwerdung: Aufrechter Gang, Gehirn, Sozialverhalten,
Kommunikation, Tradition, Kulturelle Evolution
(ca. 10 – 14 Stunden)
- 13 -
Skelettvergleich
Vergleich von Schädeln
Museumsbesuch/Zoobesuch
Umsetzungsbeispiel Curriculum – Gymnasium Biologie Standard 12 (4-stündig) – Beispiel 1
Legende Abkürzungen
atGA arbeitsteilige Gruppenarbeit
GA
Gruppenarbeit
GP
Gruppenpuzzle
Grundlegende biologische Prinzipien
SF
Struktur & Funktion
Z
zelluläre Organisation
M
spezifische Molekülinteraktion
E
Energieumwandlung
Reg Regulation
R
V
A
W
IK
Reproduktion
Variabilität
Angepasstheit
Wechselwirkungen
Information & Kommunikation
*Kompetenzformulierung oder Inhalte sind nicht umfänglich wiedergegeben. Der fehlende Gegenstand ist an anderer Stelle des Curriculums
berücksichtigt.
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