Stoffverteiler Linder Biologie 10 Einführungsphase NRW
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Der neue Kernlehrplan in NRW: Stoffverteiler für den LINDER Biologie NRW Einführungsphase Der Kernlehrplan für die Einführungsphase in NRW Kapitel im LINDER Biologie Seite Struktur und Funktion der Eucyte Bau und Funktion der Biomembran Stofftransport durch Membranen Der Zellkern und seine Bedeutung für die Zelle Kernteilung und Zellteilung 37 ff. 46 ff. 50 61 64 f. Inhaltsfeld 1: Biologie der Zelle Inhaltliche Schwerpunkte Zellaufbau Biomembranen Stofftransport zwischen Kompartimenten Funktion des Zellkerns Zellverdopplung und DNA 1.11 2 2.2 3.1 3.2 Vorschläge für mögliche Kontexte WIE W ISSEN ENTSTEHT: Entwicklung von Membranmodellen WIE W ISSEN ANGEWENDET WIRD: Zell- und Gewebekulturen Erforschung der Biomembranen Zellkulturen Basiskonzept System Prokaryot Biomembran Zellorganell Zellkern, Chromosom Makromolekül Cytoskelett Transport Zelle Gewebe, Organ Plasmolyse 1.10 2.1 1.9 3.1 1.7 1.11 2.2 1.1 3.4 Prokaryoten Struktur und Funktion von Membranen Eucyte und Protocyte im Vergleich Der Zellkern und seine Bedeutung für die Zelle Nukleinsäuren: Charakterisierung von Makromolekülen Struktur und Funktion der Eucyte Stofftransport durch Membranen Die Erforschung der Zelle Differenzierung von Zellen Praktikum: Plasmolyse in Zwiebelzellen 48 70 35 47 34 61 31 40 50 ff. 21 69 58 1 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig Eukaryot Basiskonzept Struktur und Funktion Cytoskelett Zelldifferenzierung Zellkompartimentierung Transport, Diffusion, Osmose Zellkommunikation 1.9 Eucyte und Protocyte im Vergleich 34 1.11 3.4 2.1 2.2 Struktur und Funktion der Eucyte Differenzierung von Zellen Struktur und Funktion von Membranen Stofftransport durch Membranen: Passiver Stofftransport Moleküle der Membranoberfläche WIE W ISSEN ANGEWENDET WIRD: Tracermethoden in Medizin und Forschung 40 68 f. 47 2.3 Tracer 50 53 f. 98 f. Basiskonzept Entwicklung WIE W ISSEN ENTSTEHT: Endosymbionten-Theorie Replikation der DNA Kernteilung und Zellteilung Differenzierung von Zellen 49 66 f. 64 f. 68 f. - beschreiben den Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen und stellen die Unterschiede heraus (UF3), 1.9 Eucyte und Protocyte im Vergleich 34 ...beschreiben Aufbau und Funktion der Zellorganellen und erläutern die Bedeutung der Zellkompartimentierung für die Bildung unterschiedlicher Reaktionsräume innerhalb einer Zelle (UF3, UF1), ...ordnen die biologisch bedeutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, Proteine, Nucleinsäuren) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Eigenschaften (UF1, UF3), ...erläutern die membranvermittelten Vorgänge der Endo- und Exocytose (u.a. am Golgi-Apparat) (UF1, UF2), Struktur und Funktion der Eucyte Bau und Inhaltstoffe von Zellen im Überblick Proteine Nukleinsäuren Kohlenhydrate und Lipide Stofftransport durch Membranen: Transport in Vesikeln 37 ff. 27 28 ff. 31 32 f. Endosymbiose Replikation Mitose, Zellzyklus Zelldifferenzierung 3.3 3.2 3.4 Umgang mit Fachwissen Die Schülerinnen und Schüler… 1.11 1.5 1.6 1.7 1.8 2.2 52 2 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig ...erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazellulären Transport und die Mitose (UF3, UF1), 1.11 3.2 Struktur und Funktion der Eucyte Kernteilung und Zellteilung 40 64 ...begründen die biologische Bedeutung der Mitose auf der Basis der Zelltheorie (UF1, UF4), ...ordnen differenzierte Zellen auf Grund ihrer Strukturen spezifischen Geweben und Organen zu und erläutern den Zusammenhang zwischen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1), 1.1 3.2 Die Erforschung der Zelle: Zelltheorie Kernteilung und Zellteilung 21 64 3.4 Differenzierung von Zellen 68 f. WIE W ISSEN ENTSTEHT: Mechanismus der DNA-Verdopplung 67 Die Erforschung der Zelle: Zelltheorie Lichtmikroskopie Elektronenmikroskopie 21 22 f. 24 f. WIE W ISSEN ENTSTEHT: Schirmalgen als Versuchsobjekte der Zellkernforschung 62 f. Aufgabe: Versuche an Krallenfröschen 73 Praktikum: Plasmolyse in Zwiebelzellen 58 Praktikum: Modellversuch zur Osmose 59 2.2 Stofftransport durch Membranen 50 ff. 2.1 Struktur und Funktion von Membranen WIE W ISSEN ENTSTEH: Entwicklung von Membranmodellen 47 ...beschreiben den semikonservativen Mechanismus der DNAReplikation (UF1, UF4). Erkenntnisgewinnung Die Schülerinnen und Schüler… ...stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Zellaufbau 1.1 durch technischen Fortschritt an Beispielen (durch Licht-, 1.2 Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7), 1.3 ...benennen Fragestellungen historischer Versuche zur Funktion des Zellkerns und stellen Versuchsdurchführungen und Erkenntniszuwachs dar (E1, E5, E7), ...werten Klonierungsexperimente (Kerntransfer bei Xenopus) aus und leiten ihre Bedeutung für die Stammzellforschung ab (E5) ...führen mikroskopische Untersuchungen zur Plasmolyse hypothesengeleitet durch und interpretieren die beobachteten Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4), ...führen Experimente zur Diffusion und Osmose durch und erklären diese mit Modellvorstellungen auf Teilchenebene (E4, E6, K1, K4), ...beschreiben Transportvorgänge durch Membranen für verschiedene Stoffe mithilfe geeigneter Modelle und geben die Grenzen dieser Modelle an (E6) ...stellen den wissenschaftlichen Erkenntniszuwachs zum Aufbau von Biomembranen durch technischen Fortschritt an Beispielen dar und zeigen die Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, E7, K4) 48 3 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig ...erklären den Aufbau der DNA mithilfe eines Strukturmodells (E6). 1.7 Nukleinsäuren 31 2.2 Stofftransport durch Membranen 50 f. 2.3 Moleküle der Membranoberfläche WIE W ISSEN ENTSTEHT: Endosymbionten-Theorie 53 f. Kommunikation Die Schülerinnen und Schüler … ...recherchieren Beispiele der Osmose und Osmoregulation in unterschiedlichen Quellen und dokumentieren die Ergebnisse in einer eigenständigen Zusammenfassung (K1, K2), ...recherchieren die Bedeutung der Außenseite der Zellmembran und ihrer Oberflächenstrukturen für die Zellkommunikation (u.a. Antigen-Antikörper-Reaktion) und stellen die Ergebnisse adressatengerecht dar (K1, K2, K3), ...präsentieren adressatengerecht die Endosymbiontentheorie mithilfe angemessener Medien (K3, K1, UF1), ...recherchieren die Bedeutung und die Funktionsweise von Tracern für die Zellforschung und stellen ihre Ergebnisse graphisch und mithilfe von Texten dar (K2, K3). 49 WIE W ISSEN ANGEWENDET WIRD: Tracermethoden in Medizin und Forschung 98 f. WIE W ISSEN ANGEWENDET WIRD: Zell- und Gewebekulturen 70 Bewertung Die Schülerinnen und Schüler … - zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtechnik in der Biotechnologie und Biomedizin auf (B4, K4). Inhaltsfeld 2: Energiestoffwechsel Inhaltliche Schwerpunkte Enzyme Dissimilation Körperliche Aktivität und Stoffwechsel 1.1 2.1 3.5 Bau und Funktion von Enzymen Energieumwandlungen Sport und Training 77 f. 91 119 ff. Vorschläge für mögliche Kontexte Enzyme im Alltag 1.4 Enzymtechnik 84 f. 4 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig Sport 3.5 Sport und Training 119 ff. 5 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig Basiskonzept System Muskulatur 3.2 1.11 Mitochondrium Enzym Zitronensäurezyklus Dissimilation Gärung 1.1 2.5 2.1 2.7 Bau und Funktion von Muskeln Struktur und Funktion der Eucyte: Organellen mit zwei Membranen Bau und Funktion von Enzymen Pyruvatabbau und Citratzyklus Energieumwandlungen Gärung 113 Basiskonzept Struktur und Funktion Enzym Grundumsatz, Leistungsumsatz Energieumwandlung ATP, NAD+ 1.1 3.1 2.1 2.2 Bau und Funktion von Enzymen Grundumsatz und Leistungsumsatz Energieumwandlungen ATP als Energieträger 77 f. 111 91 92 Basiskonzept Entwicklung Training 3.5 Sport und Training 119 ff. 1 1.1 3.1 Enzyme als Katalysatoren Bau und Funktion von Enzymen Grundumsatz und Leistungsumsatz: Kalorimetrie 76 77 f. Zellatmung im Überblick ATP als Energieträger Gärung Atmungskette: ATP-Synthase 93 92 100 37 77 f. 95 91 100 f. Umgang mit Fachwissen Die Schülerinnen und Schüler … ...erläutern Struktur und Funktion von Enzymen und ihre Bedeutung als Biokatalysatoren bei Stoffwechselreaktionen (UF1, UF3, UF4), ...stellen Methoden zur Bestimmung des Energieumsatzes bei körperlicher Aktivität vergleichend dar (UF4), ...erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem Aspekt der Energieumwandlung mithilfe einfacher Schemata (UF3), ...erläutern die Bedeutung von NAD+ und ATP für aerobe und anaerobe Dissimilationsvorgänge (UF1, UF4), ...beschreiben und präsentieren die ATP-Synthese im Mitochondrium mithilfe vereinfachter Schemata (UF2, K3), 2.3 2.2 2.7 2.6 112 96 f. 6 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig ...erläutern Unterschied zwischen roter und weißer Muskulatur (UF1). 3.2 Bau und Funktion von Muskeln 113 f. 1.2 Enzymaktivität und Außenfaktoren WIE W ISSEN ENTSTEHT: Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur Praktikum: Aktivität von Enzymen WIE W ISSEN ENTSTEHT: Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur Praktikum: Aktivität von Enzymen Hemmung und Regulation der Enzymaktivität Aufgabe: Enzymhemmung im Aminosäurestoffwechsel Gärung Praktikum: Gärungsprozesse 79 ff. Pyruvatabbau und Citratzyklus 95 WIE W ISSEN ANGEWENDET WIRD: Tracermethoden in Medizin und Forschung 98 f. Enzymtechnik 84 f. Sport und Training: Energiebereitstellung 121 Sport und Training 119 ff. Erkenntnisgewinnung Die Schülerinnen und Schüler … ...stellen Hypothesen zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren auf, überprüfen sie experimentell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4), ...beschreiben und interpretieren Diagramme zu enzymatischen Reaktionen (E5), 1.3 ...beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzymhemmung (E6), ...überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4), ...erklären mithilfe einer graphischen Darstellung die zentrale Bedeutung des Zitronensäurezyklus im Zellstoffwechsel (E6, UF4). 2.7 2.5 82 88 f. 82 88 f. 83 87 100 f. 109 Kommunikation Die Schülerinnen und Schüler … ...präsentieren eine Tracermethode bei der Dissimilation adressatengerecht (K3), ...recherchieren Informationen zu verschiedenen Einsatzgebieten von Enzymen und präsentieren und bewerten vergleichend die Ergebnisse (K2, K3, K4), 1.4 ...präsentieren unter Einbezug geeigneter Medien und unter Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und anaerobe Energieumwandlung in Abhängigkeit von körperlichen Aktivitäten 3.5 (K3, UF1), ...erläutern unterschiedliche Trainingsformen adressatengerecht und begründen sie mit Bezug auf die Trainingsziele (K4). 3.5 7 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig Bewertung Die Schülerinnen und Schüler … ...geben Möglichkeiten und Grenzen für den Einsatz von Enzymen in biologisch-technischen Zusammenhängen an und wägen die Bedeutung für unser heutiges Leben ab (B4), 1.4 Enzymtechnik 84 f. ...nehmen begründet Stellung zur Verwendung leistungssteigernder Substanzen aus gesundheitlicher und ethischer Sicht (B1, B2, B3). 3.5 Doping 122 f. 8 Stoffverteilungsplan Linder Biologie 10 Einführungsphase (978-3-507-19830-2) – © 2014 Bildungshaus Schulbuchverlage Westermann Schroedel Diesterweg Schöningh Winklers GmbH, Braunschweig
