Kompetenzcheck – Biologieunterricht in der Oberstufe (Stand: 09.07

Kompetenzcheck – Biologieunterricht in der Oberstufe (Stand: 15.05.2016)
Der folgenden Übersicht können Sie die Abituranforderungen des Rahmenlehrplans Biologie entnehmen. Sie gibt
außerdem eine grobe zeitliche Orientierung, wobei jedes Halbjahr mit 15 Schulwochen veranschlagt wurde.
1. Semester: Physiologische Grundlagen ausgewählter Lebensprozesse
Thema/Inhalt
Anforderungen: Ich kann ...
Woche
Zelle als Grundeinheit
des Lebens
... den naturwissenschaftlichen Erkenntnisprozess an Beispielen
nachvollziehen.
1.-3.
Physiologie, Hypothese,
Organisationsebene, Zelle,
Gewebe, Organ, Organsystem,
Organismus, Zelldifferenzierung,
Zelldetermination, Apoptose,
Zelltheorie, Zellorganell, Zellkern,
Chloroplast, Mitochondrium,
Cytoplasma, Golgi-Apparat
(Dictyosom), glattes und raues
ER, Ribosom, Lysosom,
Peroxisom, Cytoskelett,
Zellmembran, Vakuole,
Zellwand,
Dichtegradientenzentrifugation,
Procyte, Prokaryot, Eucyte,
Eukaryot
... die Merkmale des Lebens nennen.
... den Aufbau lebender Organismen aus Zellen, Geweben, Organen und
Organsystemen beschreiben.
... das Prinzip der Zelldifferenzierung am Beispiel erläutern.
... die historische Entwicklung der Zelltheorie beschreiben.
... die Zellbestandteile und ihre Funktion nennen.
... ein Lichtmikroskop fachgerecht bedienen und dessen Bestandteile nennen.
... Frischpräparate von pflanzlichen und tierischen Zellen anfertigen,
mikroskopieren und zeichnen. (+LK)
... Zellorganellen unter dem Mikroskop bzw. auf mikroskopischen Abbildungen
erkennen und benennen. (+LK)
... den Feinbau von Zellkern, Mitochondrium und Chloroplast beschreiben und
vergleichen.
... das Prinzip der Oberflächenvergrößerung und das Basiskonzept der
Kompartimentierung am Beispiel der Mitochondrien und Chloroplasten
erklären.
... Tier- und Pflanzenzellen unterscheiden.
... Pro- und Eucyte miteinander vergleichen.
 Test „Zelle“
Biomembranen
Phospholipid, integrale und
periphere Membranproteine,
hydrophob, hydrophil, FlüssigMosaik-Modell,
Kompartimentierung, Brownsche
Molekularbewegung, Diffusion,
Osmose, hyper-, hypo-,
isotonisch, Plasmolyse,
Deplasmolyse, Turgor, passiver
und aktiver Membrantransport,
elektrochemischer Gradient,
Kanal-und Transportprotein,
Permeabilität, Endocytose,
Exocytose
... historische (Bilayer-, Sandwich-) und aktuelle (Flüssig-Mosaik-)
Modellvorstellungen zur Biomembran erläutern und bewerten. (LK)
4.-5.
... die Bedeutung der Kompartimentierung in Zellen durch Biomembranen
erläutern.
… Diffusion und Osmose als physikalische Grundlagen der passiven
Transportprozesse an Beispielen erläutern.
... aktive und passive Transportprozesse durch Biomembranen beschreiben
und vergleichen.
... selbständig Versuche zur Plasmolyse und Deplasmolyse durchführen und die
Beobachtungen erklären.
... ein Protokoll nach Vorschrift anfertigen.
… die Endo- und Exocytose als Membrantransportprozesse insbesondere für
große Moleküle beschreiben. (LK)
 Klausur 1 „Zelle“
Enzyme
… die Eigenschaften eines chemischen Katalysators experimentell untersuchen.
Biokatalysator, Holo- und
Apoenzym, Coenzym, aktives
Zentrum, Substrat, SchlüsselSchloss-Prinzip, Substrat-,
Reaktionsspezifität,
Aktivierungsenergie, RGT-Regel,
kompetitive und nicht
kompetitive Enzymhemmung,
... den Aufbau und die Wirkungsweise von Enzymen beschreiben.
… das Schlüssel-Schloss-Prinzip als Grund für die Substratspezifität von
Enzymen erklären.
… die Benennung und Einteilung von Enzymen erläutern. (LK)
… die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration, der
Temperatur und dem pH-Wert anhand von Diagrammen erläutern.
6.-7.
allosterische Regulation,
allosterisches Zentrum, Effektor,
Inhibitor und Aktivator, negative
Rückkopplung
… die Michaelis-Menten-Konstante als Maß für die Leistungsfähigkeit eines
Enzyms grafisch ermitteln. (LK)
... die Beeinflussbarkeit enzymatischer Reaktionen an ausgewählten Beispielen
experimentell untersuchen. (+LK)
… verschiedene Formen der Enzymregulation vergleichen und deren
Bedeutung für die Steuerung des Zellstoffwechsels bewerten. (LK)
… die Verwendung von Enzymen in der Industrie und deren wirtschaftliche
Bedeutung anhand ihrer Eigenschaften begründen.
 Test „Enzyme“
Fotosynthese
elektromagnetische Welle,
Pigment, Chlorophyll, Carotinoid,
Absorptions- und
Wirkungsspektrum, Thylakoid,
Stroma, Fotosyntheserate,
Fotosystem, Primärreaktion
(Fotolyse, Fotophosphorylierung,
NADP+,
Elektronentransportkette, ATPSynthase, Protonengradient),
Sekundärreaktion (Calvin-Zyklus,
CO2-Fixierung, Reduktion,
Regeneration, Autoradiografie,
Glucose, Stärke), C3-, C4-, CAMPflanzen
… den Ort der Fotosynthese auf verschiedenen Organisationsebenen
benennen.
8.-10.
… das Prinzip der Oberflächenvergrößerung am Beispiel des Laubblattes
erläutern.
… das Absorptionsspektrum von Chlorophyll a mit dem Wirkungsspektrum der
Fotosynthese vergleichen und daraus ableiten, dass verschiedene Pigmente
an der Lichtabsorption beteiligt sein müssen.
… Möglichkeiten zur Bestimmung der Fotosyntheserate aufzeigen.
... die Chromatografie von Blattfarbstoffen als chemisches Trennverfahren
beschreiben und ggf. durchführen. (LK)
... das Prinzip der Stoff- und Energieumwandlungen bei der Primär- und
Sekundärreaktion der Fotosynthese am Schema beschreiben. Dazu gehören
insbesondere die Fotolyse des Wassers, der Elektronentransport entlang der
Thylakoidmembran, die Bildung des Reduktionsmittels NADPH 2, der Aufbau
eines Protonengradienten sowie dessen Ausnutzung zur ATP-Synthese sowie
die CO2-Fixierung während des Calvin-Zyklus. (+LK)
… die Autoradiografie als Methode zur Aufklärung des Calvin-Zyklus
beschreiben. (LK)
... Experimente zur Abhängigkeit der Fotosynthese von der Lichtintensität,
Temperatur und CO2-Konzentration planen, durchführen und auswerten.
… den C4- und CAM-Stoffwechsel als Anpassungsstrategien an bestimmte
Umweltbedingungen erklären. (LK)
Zellatmung
… den Ablauf einer Redoxreaktion erklären. (LK)
Assimilation (autotroph,
heterotroph), Foto- und
Chemosynthese, Dissimilation,
Zellatmung (Glycolyse, CitratZyklus, Atmungskette), Gärung,
Redoxreaktion (Oxidation,
Reduktion), ATP
... das Prinzip der Stoff- und Energieumwandlungen bei der biologischen
Oxidation (Glycolyse, Citrat-Zyklus, Atmungskette) ohne genaue
Formelkenntnis am Schema beschreiben und mit der Fotosynthese
vergleichen (z.B. Elektronentransportketten, Protonengradient, ATPSynthese). (+LK)
11.-12.
... ein Experiment zur Abhängigkeit der Zellatmung von einem Umweltfaktor
selbständig planen, durchführen und auswerten.
... die alkoholische und Milchsäuregärung als Energiegewinnungsprozesse ohne
Sauerstoffbedarf beschreiben und mit der Zellatmung vergleichen.
... die Begriffe Assimilation, Dissimilation, autotroph, heterotroph, Atmung,
Gärung, Fotosynthese und Chemosynthese definieren sowie die Stoff- und
Energiewechselprozesse in einer Übersicht sinnvoll einordnen.
... den Zusammenhang von Assimilations- und Dissimilationsprozessen
schematisch darstellen.
 Klausur 2 „Stoff- und Energiewechsel“
Neuronale Grundlagen
der Informationsverarbeitung
Neuron (Dendrit, Axon,
Myelinscheide, Ranvierscher
Schnürring, Axonhügel, Soma,
... den Aufbau einer Nervenzelle (sowie einer Gliazelle, LK) beschreiben und die
Funktionen der Bestandteile nennen.
... die Entstehung von Ruhe- und Aktionspotenzialen an Nervenzellmembranen
durch das Zusammenwirken verschiedener aktiver und passiver
Ionentransportprozesse erläutern.
13.-14.
Endknöpfchen), Gliazellen,
Membranpotenzial, Na-KPumpe, Patch-Clamp-Technik,
Ruhe- und Aktionspotenzial,
Schwellenpotenzial, Alles-odernichts-Prinzip, Refraktärzeit,
saltatorische und kontinuierliche
Erregungsleitung, Synapse (prä-,
postsynaptische Membran,
synaptischer Spalt, synaptische
Vesikel), Neurotransmitter
(Acetylcholin, Nervengifte),
Frequenzmodulierung (räumliche
und zeitliche Summation), EPSP,
IPSP
… die Methode zur Messung eines Membranpotenzials skizzieren und die
Patch-Clamp-Technik zur Untersuchung der Eigenschaften von Ionenkanälen
beschreiben. (LK)
... die Weiterleitung von Aktionspotenzialen an marklosen und markhaltigen
Nerven beschreiben.
... den Aufbau und die Funktion chemischer Synapsen beschreiben.
... interneuronale und neuromuskuläre Synapsen vergleichen. (LK)
… die Verrechnung von Informationen durch räumliche bzw. zeitliche
Summation an der postsynaptischen Membran sowie die Umcodierung der
Signalstärke in eine Aktionspotenzialfrequenz erklären.
... die Einflüsse von neurobiologisch wirksamen Substanzen (z. B. Atropin,
Botox, Cannabis, Dopamin) erklären. (+LK)
... den Missbrauch von Drogen erörtern und bewerten.
Lernen und Gedächtnis
... Modellvorstellungen zum Gedächtnis beschreiben.
Gedächtnis (Ultrakurzzeit-,
Kurzzeit-, Langzeitgedächtnis),
Neuroplastizität, Hebb'sche
Lernregel, Potenzierung und
Depression, NMDA-Rezeptor,
Reiz-Reaktions-Schema,
adäquater Reiz, Rezeptor,
Sinnesorgan, Sinn, afferent,
efferent, Erfolgsorgan,
Fotorezeptor,
Signaltransduktion, Rhodopsin,
Signalkaskade
… Lernen als aktiven Prozess des Verknüpfens und Entknüpfens von
Nervenverbindungen verstehen (Neuroplastizität).
 Test „Neurophysiologie“
… die Hebb'sche Lernregel erläutern und verschiedene Ursachen der
synaptischen Plastizität benennen.
… das Reiz-Reaktions-Schema am Beispiel des Pupillenreflexes erläutern.
… den Aufbau des Auges (insbesondere der Netzhaut) und die Funktion seiner
Bestandteile nennen. (LK)
… die Funktionsweise der Fotorezeptoren am Schema erklären. (LK)
15.
2. Semester: Ökologie und Nachhaltigkeit
Thema/Inhalt
Anforderungen: Ich kann ...
Woche
Autökologie
... die drei Teilbereiche Aut-, Dem- und Synökologie anhand ihrer räumlichen
Betrachtungsebenen voneinander abgrenzen sowie entsprechende
Fachbegriffe wie Art, Population, Ökosystem und Biosphäre erläutern.
1.-4.
Ökologie, Naturschutz,
Nachhaltigkeit, Aut-, Dem-,
Synökologie
abiotische und biotische
Umweltfaktoren, ökologische
Toleranzkurve (Toleranzbereich,
ökologische Potenz, Pessimum,
Optimum, Minimum, Maximum),
stenök, euryök, Bioindikatoren,
Minimumgesetz, limitierender
Faktor
Licht (Fotoperiodik, Vogelzug,
Lang-, Kurztagpflanzen, innere
Uhr, Licht- und Schattenblätter)
... zwischen der Ökologie als naturwissenschaftliche und damit wertfreie
Teildisziplin der Biologie und dem Naturschutz unterscheiden.
... abiotische und biotische Umweltfaktoren nennen, die auf ein Lebewesen
einwirken.
... den Einfluss eines Umweltfaktors auf ein Lebewesen in Form einer
ökologischen Toleranzkurve darstellen und auswerten.
... stenöke und euryöke Lebewesen anhand ihrer Toleranzbereiche erkennen
und vergleichen.
... tages- und jahreszeitliche Einflüsse auf Tiere und Pflanzen beschreiben.
Wasser (globaler
Wasserkreislauf, Hydro-, Hygro-,
Tropo-, Xerophyten, Feucht-,
Trockenlufttiere)
... den anatomischen und morphologischen Bau von Licht- und
Schattenblättern vergleichen und erläutern.
Temperatur (homöo-,
poikilotherm, Winterstarre, schlaf, -ruhe, Bergmannsche
Regel, Allensche Regel,
Oberflächen-VolumenVerhältnis)
... die Zusammenhänge zwischen Temperatur, Körperbau und Aktivität der
Stoffwechselprozesse bei gleich- und wechselwarmen Tieren erklären.
... ein Experiment zur Untersuchung des Faktors Licht auf das
Pflanzenwachstum selbständig planen, durchführen und auswerten. (LK)
... Anpassungen von Tieren in warmen und kalten Gebieten mit Hilfe der
Klimaregeln (Bergmannsche Regel, Allensche Regel) erklären.
... die Bedeutung des Wassers für das Leben erläutern.
... die Angepasstheit von Pflanzen an den Umweltfaktor Wasser am Beispiel der
Meso-, Hydro-, Hygro- und Xerophyten erläutern.
... die Angepasstheit von Feuchtlucht- und Trockenlufttieren an den
Umweltfaktor Wasser erläutern.
... die Begriffe Bioindikatoren und Zeigerarten an Beispielen erläutern.
... Liebigs Gesetz des Minimums erklären und auf die Düngungsproblematik in
der Landwirtschaft anwenden.
 Test „Abiotische Umweltfaktoren“
intraspezifische und
interspezifische
Wechselwirkungen (Konkurrenz,
Predation, Parasitismus,
Wirtsspezifität, Wirtswechsel,
Symbiose, Mykorrhiza,
Endosymbiontentheorie)
... inter- und intraspezifischen Wechselwirkungen zwischen Lebewesen in einer
Übersicht darstellen.
ökologische Nische
(physiologische, realisierte
Nische, KonkurrenzausschlussPrinzip, Koexistenz, Einnischung,
ökologische Äquivalente)
... Anpassungsmerkmale von Parasiten und Symbionten beschreiben.
... das Zusammenleben von Individuen einer Art am Beispiel des Bienenstaates
analysieren. (LK)
... das Wesen von Parasitismus und Symbiose an Beispielen erläutern. (+LK)
... das Konzept der ökologischen Nische erläutern.
... die Prinzipien des Konkurrenzausschlusses und der Konkurrenzvermeidung
erklären und dazu grafische Darstellungen auswerten.
... das Prinzip der Koexistenz verschiedener Arten durch Einnischung erläutern
und an Beispielen belegen.
... das Problem der Artenverschleppung durch den Menschen diskutieren. (LK)
 Klausur 3 „Neurophysiologie und Autökologie“
5.-7.
Thema/Inhalt
Anforderungen: Ich kann ...
Woche
Demökologie
... Eigenschaften einer Population anhand verschiedener Merkmale
(Geburtenrate, Sterberate, Wachstumsrate, Populationsdichte,
Populationsverteilung, Geschlechterverteilung, Altersstruktur) beschreiben.
8.-10.
Population, Populationsgröße,
-dichte, -verteilung,
Geburtenrate, Sterberate,
logistisches und exponentielles
Populationswachstum,
Kapazität, Altersstruktur, r- und
K-Strategie
dichteabhängige und
dichteunabhängige Regulation
der Populationsdichte, RäuberBeute-Beziehung, LotkaVolterra-Gesetze,
Schädlingsbekämpfung,
ökologisches Gleichgewicht,
Massenwechsel
... beispielhaft die Größe einer Population bestimmen. (LK)
... das Wachstum einer Population grafisch darstellen. (LK)
... exponentielles und logistisches Populationswachstum sowie K- und rStrategie miteinander vergleichen.
... das Wachstum der Weltbevölkerung beschreiben. (LK)
... die Bevölkerungsentwicklung in Deutschland beschreiben und daraus das
Modell des demografischen Übergangs ableiten. (LK)
... die Regulation der Populationsdichte durch dichteabhängige und
dichteunabhängige Faktoren beschreiben.
... grafische Darstellungen zur Populationsdynamik auswerten.
... die Dichteregulation mit Hilfe der drei Volterraschen Gesetze erklären.
... Simulationen zu Räuber-Beute-Beziehungen in einem Lebensraum
durchführen und die Anwendbarkeit des Räuber-Beute-Modells auf
natürliche Lebensräume bewerten. (LK)
... Schädlingsbekämpfungsmaßnahmen unter dem Aspekt der Wirksamkeit und
Umweltverträglichkeit bewerten.
 Test „Demökologie“
Synökologie
Ökosystem, Biotop, Biozönose,
offenes System, aquatisch,
limnisch, terrestrisch, urban,
natürlich
Stoffkreislauf und Energiefluss,
Produzenten, Konsumenten,
Destruenten, Nahrungskette,
-netz, -pyramide, Biomasse,
Brutto-, Nettoprimärproduktion
globale Stoffkreisläufe,
Stickstoffkreislauf,
Kohlenstoffkreislauf
(Treibhauseffekt, Treibhausgas,
anthropogen, natürlich,
Klimawandel),
Ökosystementwicklung
(Sukzession, Klimax,
Pionierarten)
See (LK: horizontale und
vertikale Gliederung, Litoral,
Profundal, Benthal, Pelagial, Epi, Hypolimnion, Plankton,
Benthos, Temperaturschichtung
im Jahresverlauf, Sprungschicht,
Frühjahres- und
Herbstzirkulation, Sommer- und
Winterstagnation, Verlandung,
Eutrophierung)
Wald (GK: Stockwerksaufbau,
Mosaik-Zyklus, Monokultur,
naturnaher Wald, naturferner
Forst)
... den Systembegriff definieren und Ökosysteme den offenen Systemen
begründet zuordnen.
... Ökosysteme nach unterschiedlichen Gesichtspunkten (z.B. Grad der
menschlichen Beeinflussung) klassifizieren.
... die Komponenten von Ökosystemen nennen und ihr Zusammenwirken
erläutern.
... Nahrungsbeziehungen in einem aquatischen (LK) bzw. terrestrischen (GK)
Ökosystem schematisch in Form von Nahrungsketten, Nahrungsnetzen und
Nahrungspyramiden darstellen und die verschiedenen Darstellungsformen
miteinander vergleichen.
... das Zusammenwirken und die Bedeutung von Produzenten, Konsumenten
und Destruenten erläutern.
... den Energiefluss zwischen und in den einzelnen Trophiestufen schematisch
darstellen und die Begriffe Brutto- und Nettoprimärproduktion erläutern.
... grafische und schematische Darstellungen zur Veränderung von
Ökosystemen interpretieren.
... den globalen Kohlenstoffkreislauf sowie die Bedeutung des
Kohlenstoffdioxids als Treibhausgas erläutern.
... zwischen natürlichem und anthropogenem Treibhauseffekt unterscheiden.
... den globalen Stickstoffkreislauf und Phosphorkreislauf in der Natur
beschreiben. (LK)
GK
... die Komponenten, den Stoffkreislauf und Energiefluss in einem Wald
darstellen.
... die vertikale Schichtung des Ökosystems Wald beschreiben
... die Sukzession vom Offenland zum Wald als Klimaxstadium beschreiben und
das Konzept des Mosaik-Zyklus erläutern.
... zwischen naturnahen Wäldern und naturfernen Forsten unterscheiden.
... Ursachen und Folgen der anthropogen verursachten Waldschäden
beurteilen.
11.-15.
LK
... die Komponenten, den Stoffkreislauf und Energiefluss in einem See
darstellen.
... die horizontale und vertikale Schichtung eines aquatischen Ökosystems
beschreiben.
... die jahreszeitlichen Veränderungen in einem See beschreiben und erklären.
... Sukzession und Klimax eines Sees erörtern.
... den Prozess der Eutrophierung beschreiben.
... Ursachen und Folgen der anthropogen verursachten Eutrophierung
beurteilen.
... kann selbständig Freilanduntersuchungen in einem ausgewählten
Ökosystem planen und durchführen. (+LK)
... abiotische und biotische Faktoren im Ökosystem untersuchen und
protokollieren (+LK)
... Messwerte grafisch darstellen und die Untersuchungsergebnisse auswerten.
(+LK)
... Pflanzen- und Tierarten des Ökosystems bestimmen (+LK)
... Wechselwirkungen der Organismen grafisch darstellen und interpretieren
(+LK)
... anthropogene Einflüsse auf das Ökosystem erfassen, die Gefährdung
bewerten und Schutzmaßnahmen vorschlagen. (+LK)
... die Untersuchungsergebnisse angemessen präsentieren. (+LK)
... nationale und internationale Vereinbarungen zum Schutz
aquatischer/terrestrischer Ökosysteme recherchieren.
... die Nachhaltigkeit der Schutzkonzeptionen unter ethischen, ästhetischen,
ökologischen, ökonomischen und globalen Gesichtspunkten bewerten.
 Klausur 4 „Dem- und Synökologie“
3. Semester: Grundlagen und Anwendungsfelder der Genetik
Thema/Inhalt
Anforderungen: Ich kann ...
Woche
Molekulare Grundlagen
der Vererbung
... die chemische und räumliche Struktur der DNA und RNA beschreiben.
1.-6.
DNA, RNA, Doppelhelix,
Polynucleotid, Nucleotid, Base
(Adenin, Guanin, Cytosin,
Thymin), Phosphorsäure,
Desoxyribose bzw. Ribose,
Basensequenz, komplementäre
Basenpaarung, identische
Replikation
Zellkern, Kernmembran,
Karyoplasma, Nucleolus,
Chromatin, Chromosom, Auto-,
Gonosom, Chromatid,
Zentromer, Chromosomensatz,
haploid, diploid, Karyogramm
Zellzyklus: Mitose, Meiose,
Rekombination, Crossing over,
Keimzellbildung, Krebs
Realisierung der genetischen
Information: Protein,
Aminosäure, Peptid,
Peptidbindung, Primär-,
Sekundär-, Tertiär- und
Quartärstruktur, Gen,
genetischer Code,
Proteinbiosynthese,
Transkription, mRNA,
Translation, tRNA, Ribosom
Genregulation:
Substratinduktion,
Endproduktrepression
Modifikation, Mutation, Gen-,
Chromosom-, Genommutation,
Mutationsrate, Mutagen
... die historischen Experimente von Griffith und Avery gedanklich
nachvollziehen.
... den Mechanismus der identischen Replikation der DNA und die Funktionen
beteiligter Enzyme erläutern.
... das Vorkommen der DNA in der Zelle beschreiben und zwischen Pro- und
Eukaryoten unterscheiden.
... den Feinbau eines Zellkerns beschreiben.
... ein Modell zum Aufbau eines Chromosoms herstellen und erklären.
... zwischen der Arbeits- und Transportform der DNA unterscheiden.
... Riesenchromosomen im mikroskopischen Bild erkennen und eine
mikroskopische Zeichnung anfertigen.
... ein Karyogramm analysieren und die Chromosomensätze verschiedener
Organismenarten vergleichen.
... den Verlauf des mitotischen Zyklus und der Meiose beschreiben und
vergleichen.
... die Entstehung unterschiedlicher Keimzellen durch Rekombination mithilfe
modellhafter Skizzen erklären.
... den chemischen und strukturellen Aufbau von Proteinen beschreiben sowie
ihre Bedeutung bei allen wichtigen Lebensprozessen erläutern.
... den Begriff Gen definieren.
... die Eigenschaften des genetischen Codes erläutern.
... den genetischen Codes zur Ermittlung von Aminosäuresequenzen
anwenden.
... den den Verlauf von Transkription und Translation beschreiben und
Unterschiede zwischen Pro- und Eukaryoten nennen. (+LK)
... mithilfe der Proteinbiosynthese bei Prokaryoten den Weg vom Gen zum
Merkmal erklären.
... Beispiele zur Genregulation durch Substratinduktion und
Endproduktrepression bei Prokaryoten erläutern. (+LK)
... den Begriff Mutation definieren und mehrere Mutagene nennen.
... Gen-, Chromosomen- und Genommutationen unterscheiden.
... die Auswirkungen von Genmutationen auf die Proteinstruktur erklären.
... die Bedeutung von Mutation und Rekombination für die Variabilität und
damit für die Evolution erläutern.
 Test „Nucleinsäuren als Träger der genetischen Informationen“
 Klausur 5 „Molekulare Grundlagen der Vererbung“
Vererbungsregeln und
ihre Anwendung
... Mendels Kreuzungsversuche nachvollziehen und die Wahl der Erbse als
geeignetes Versuchsobjekt erklären.
Klassische Genetik:
... anhand der Ergebnisse der Kreuzungsversuche die drei mendelschen Regeln
formulieren und anwenden.
Mendel, Uniformitäts-,
Spaltungs-,
Rekombinationsregel, Genotyp,
Phänotyp, mono-, dihybrider
Erbgang, dominant, rezessiv,
intermediär, autosomal,
gonosomal, Allel, homozygot,
heterozygot, multiple Allelie,
Polygenie, Genkopplung,
Kopplungsbruch, Rückkreuzung,
letale Gene
... die Mendelschen Regeln mit der Chromosomentheorie in Verbindung
bringen.
... Rückkreuzung, Genkopplung und Kopplungsbruch sowie die Rolle letaler
Gene bei der Aufklärung dieser Vorgänge erklären. (+LK)
... die Vererbung der Blutgruppen und die genotypische
Geschlechtsbestimmung beim Menschen erläutern.
... Ursachen, Auswirkungen und Behandlungsmöglichkeiten verschiedener
7.-11.
Humangenetik:
strukturelle und numerische
Chromosomenabberationen
beim Menschen, Erbkrankheiten,
Vererbung des AB0-Systems und
des Rhesusfaktors,
Stammbaumanalyse, genetische
Beratung, Amniozentese,
Chorionzottenbiopsie, PID,
Gendiagnostik, Gentherapie
Erbkrankheiten beim Menschen nennen (Chorea Huntington, Mukoviszidose,
Muskeldystrophie Duchenne). (+LK)
... die Anwendbarkeit der mendelschen Regeln bei der Stammbaumanalyse
begründen.
... Stammbäume analysieren und Schlussfolgerungen über die Vererbung von
Merkmalen auf die Nachkommen ableiten.
... verschiedene Methoden zur Erkennung und Behandlung von Erbkrankheiten
vergleichen.
... das Prinzip der Gentherapie an Beispielen erläutern. (LK)
... ethische Aspekte der vorgeburtlichen Diagnostik erörtern.
 Test „Vererbungsregeln“
Gentechnik – Methoden
und Anwendungen
Modellorganismen: Bakterium,
Virus, lysogener und lytischer
Zyklus, Darmbakterium,
Fruchtfliege, Rundwurm, AckerSchmalwand
gentechnische Methoden:
Gelelektrophorese, DNASequenzierung, -Hybridisierung,
PCR, Gentransfer
Anwendungen:
Stammzellforschung, adulte und
embryonale Stammzellen,
Humangenomprojekt,
genetischer Fingerabdruck,
Reproduktionsbiologie, Grüne
Gentechnik
... den Aufbau und die Lebensweise von Bakterien beschreiben.
... den Aufbau eines Virus am Beispiel des Bakteriophagen, sowie seine
Vermehrung im lysogenen Zyklus bzw. lytischen Zyklus erläutern. (+LK)
... die Bedeutung von Bakterien und Viren als Versuchsobjekte der Genetik
begründen.
... mir an Beispielen Eignungskriterien für gentechnische Modellorganismen
erarbeiten. (LK)
... DNA aus Lebensmitteln (z.B. Tomate, Leber) extrahieren.
... prinzipielle Verfahren der Gentechnik am Beispiel des Gentransfers bei
Bakterien (z.B. Herstellung von Insulin) erklären.
... die Verfahren der DNA-Hybridisierung, Gelelektrophorese, PCR und der
DNA-Sequenzierung beschreiben. (+LK)
... verschiedene Typen von Stammzellen und ihre Bedeutung für den Menschen
beschreiben. (+LK)
... verschiedene Verfahren der Reproduktionsbiologie am Schema beschreiben.
(+LK)
... gentechnische Verfahren auf die Herstellung transgener Pflanzen anwenden.
... die Anwendung gentechnischer Verfahren diskutieren sowie ihre Chancen
und Risiken bewerten.
 Klausur 6 „Humangenetik und Gentechnik“
12.-15.
4. Semester: Evolution und Zukunftsfragen
Thema/Inhalt
Anforderungen: Ich kann ...
Woche
Geschichte der
Evolutionstheorie
... die Ideen zur Entstehung des Lebens von der Antike bis in die Gegenwart
nachvollziehen.
1.-2.
Evolutionstheorien: Lamarck,
Darwin, Schöpfungsglauben,
wissenschaftliche Theorie,
Kreationismus, ID
... Lamarcks und Darwins Evolutionstheorie vergleichen.
Fossilien: Abdruck,
Versteinerung, Mumifizierung,
Einschluss, Inkohlung, relative
und absolute
Datierungsmethoden, Leitfossil,
Biostratigrafie,
Radiocarbonmethode, Uran-BleiMethode, Übergangsformen
... die Bedeutung von Fossilien als Belege für die Evolutionstheorie begründen.
Homologiekriterien: Lage,
spezifische Qualität, Stetigkeit,
homologe Organe, biogenetische
Grundregel, homologe Gene und
Genprodukte
analoge Organe, Konvergenz,
ökologische Äquivalente
Rudimente, Atavismen
... kann zwischen einer wissenschaftlichen Theorie und einer Glaubenslehre
unterscheiden.
... verschiedene Fossilienformen und ihre Entstehung beschreiben.
... verschiedene Übergangsformen nennen und ihre Bedeutung für die
Evolutionsforschung erläutern.
... verschiedene Methoden der Altersbestimmung erläutern.
... Homologien als Hinweise für stammesgeschichtliche Verwandtschaft
begründen sowie an Beispielen die drei Homologiekriterien ableiten bzw.
anwenden.
... homologe und analoge Organe vergleichen und letztere auf konvergente
Entwicklung zurückführen.
... rudimentäre Organe, die biogenetische Grundregel und Atavismen als
weitere Indizien für die Evolution nennen.
 Test „Evolutionstheorien und Indizien“
Mechanismen der
Evolution
... die Bedeutung der Population (Fortpflanzungsgemeinschaft) als
Evolutionseinheit (Schicksalsgemeinschaft) begründen.
Population, Genpool,
synthetische Evolutionstheorie,
variationsfördernde (Mutation,
Rekombination, horizontaler
Gentransfer),
variationsvermindernde
(Selektion, genetische Drift) und
variationsverteilende
Evolutionsfaktoren (Isolation,
Migration)
... die synthetische Evolutionstheorie erläutern, indem ich Darwins Theorie
durch neue Erkenntnisse aus der Genetik ergänze.
Populationsgenetik:
Allelfrequenzen, HardyWeinberg-Gesetz
Selektion: natürlich, künstlich,
sexuell, reproduktive Fitness,
Selektionskoeffizient, gerichtet,
stabilisierend, disruptiv
genetische Drift: Einfluss der
Populationsgröße, Flaschenhalsund Gründereffekt
Isolation und Artbildung:
räumliche und ökologische
Isolation,
Fortpflanzungsschranken, allound sympatrische Artbildung,
Mikro- und Makroevolution,
adaptive Radiation
Soziobiologie: Mimikry,
Koevolution,
Verwandtschaftsselektion,
Gesamtfitness, Egoismus vs.
Altruismus, Sozial- und
Paarungssysteme, Tierstaaten,
Mono-, Polygamie, Promiskuität,
Trade-off
... den funktionalen Zusammenhang zwischen Phänotyp und Genotyp erklären.
... mithilfe des Hardy-Weinberg-Gesetzes die Allelfrequenzen in einer idealen
Population bestimmen und die Aussagen mithilfe einer Simulation
überprüfen. (LK)
... die genetische Variation innerhalb einer Population (Genpool) infolge von
Mutation, Rekombination und Gentransfer als Grundlage der Evolution
begründen.
... verschiedene Mutationsarten (neutral, positiv, negativ) und ihre
Auswirkungen auf den Evolutionsprozess nennen.
... die Evolutionsfaktoren nennen und ihre Wirkungen erläutern.
... den Begriff reproduktive Fitness als Eigenschaft des Genotyps und Maß für
die Wirkung der Selektion definieren.
... die gerichtete, stabilisierende und disruptive Selektion an Beispielen
erläutern.
... verschiedene Formen der sexuellen Selektion erläutern.
... begründen, dass die natürliche Selektion zu einer immer besseren
Anpassung an die Umweltbedingungen führt, aber nicht zu Perfektion oder
Höherentwicklung.
... mithilfe eines Simulationsprogramms den Einfluss der Populationsgröße auf
die Zufallsselektion (Gendrift) untersuchen. (LK)
... den Flaschenhalseffekt als Sonderform der Gendrift und seine Bedeutung für
für das Aussterberisiko von Pflanzen- und Tierarten erläutern.
... die Wirkungen des Gründereffekts auf die Allelfrequenzen der Populationen
beschreiben.
... die Effekte der Migration und Neubesiedlung von Lebensräumen auf die
Artenzusammensetzung beschreiben. (LK)
... ein Experiment zur Überprüfung der Aussagen der Inselbiogeografie planen.
3.-7.
(LK)
... verschiedene biologische Isolationsmechanismen nennen und ihre
Bedeutung für die Artbildung erläutern.
... die allopatrische und sympatrische Artbildung an Beispielen erläutern.
... zwischen Mikro- und Makroevolution unterscheiden. (LK)
... die Endosymbiontentheorie erläutern. (LK)
... die Bedeutung von Interaktionen zwischen Arten für den Evolutionsprozess
erläutern (Koevolution).
... verschiedene Reproduktionsstrategien unter dem Aspekt der
Fitnessmaximierung (r- und K-Selektion) erläutern.
... begründen, dass Verwandtschaftsselektion zu Kooperation (altruistischem
Verhalten) genetisch nah verwandter Individuen führt.
... verschiedene Sozial- und Paarungssysteme unter evolutionsbiologischen
Gesichtspunkten vergleichen und erläutern, dass jede Strategie mit Vor- und
Nachteilen verbunden ist („trade-offs“). (LK)
 Klausur 7 „Evolutionsmechanismen“
 Test „Evolutionsfaktoren“
Stammesgeschichte und
die Vielfalt des Lebens
... verschiedene Artbegriffe vergleichen und ihre Anwendbarkeit auf
verschiedene wissenschaftliche Fragestellungen beurteilen.
Systematik: morphologischer,
biologischer und chronologischer
Artbegriff, natürliches System,
binäre Nomenklatur
... das natürliche System zur Klassifizierung aller Pflanzen- und Tierarten
beschreiben.
Stammbaum: Kladogramm,
apomorphes, plesiomorphes
Merkmal, mono-,
paraphyletische Gruppe,
molekularbiologische
Stammbäume, molekulare Uhr
Erdgeschichte: Entstehung des
Lebens, physikalische, chemische
Evolution, Miller-Experiment,
Erdzeitalter, Massenaussterben
8.-11.
... verschiedene taxonomische Gruppen nennen und ausgewählte Tierarten
begründet zuordnen.
... apomorphe und plesiomorphe Merkmale unterscheiden und ihre
Aussagekraft für die Ermittlung von Verwandtschaftsbeziehungen beurteilen.
... ein Kladogramm beschreiben.
... die methodische Vorgehensweise bei der Entwicklung eines Stammbaums an
einem Beispiel beschreiben.
... die Erstellung molekularbiologischer Stammbäume und das Konzept der
molekularen Uhren erläutern. (LK)
... die Stammesgeschichte ausgewählter Organismengruppen (z.B. Pferde,
Vögel, Säugetiere, Wale, Elefanten) beschreiben.
... verschiedene Vorstellungen von der Entstehung des Lebens nennen
(chemische Evolution, RNA-Welt). (LK)
... eine Übersicht zu den wichtigsten evolutionären Etappen in den
Erdgeschichte (Erfindung der Fotosynthese, Entstehung von Eukaryoten,
vom Einzeller zum Vielzeller, Entstehung von Landlebewesen) erstellen. (LK)
... die Bedeutung klimatischer Veränderungen für das Massensterben zwischen
den Epochen erläutern und den Einfluss des Menschen auf die aktuell
ablaufenden Evolutionsprozesse diskutieren.
 Klausur 8 „Stammesgeschichte“
Evolution des Menschen
Primat, aufrechter Gang
(Greifhand mit Präzisionsgriff,
Standfuß, doppelt S-förmige
Wirbelsäule), Hirnvolumen
(Sprachentwicklung, Intelligenz)
Homo habilis, H. erectus, H.
sapiens, Neandertaler
Rassenbildung, Biologismen,
naturalistische Fehlschlüsse,
Sozialdarwinismus
... die Stellung des Menschen im natürlichen System beschreiben und
begründen.
... die Sonderstellung des Menschen anhand morphologischer und
anatomischer Merkmale sowie besonderer entwicklungsbiologischer
Aspekte und kognitiver Leistungen begründen.
... die Vorfahren des Menschen und wichtige Entwicklungsschritte auf dem
Weg der Menschwerdung (aufrechter Gang, Gehirn- und Sprachentwicklung,
Werkzeuggebrauch) beschreiben. (LK)
... die Ausbreitung des Menschen von Afrika aus über die gesamte Erde
12.-15.
kulturelle Evolution
beschreiben.
... Probleme bei der Einordnung der wenigen Fossilfunde und damit der
Rekonstruktion der Menschenevolution nennen. (LK)
... die Vielfalt des heutigen Menschen beschreiben und ihre Entstehung
mithilfe evolutionärer Prozesse erklären.
... die biologische und kulturelle Evolution vergleichen.
... ethische Fragestellungen, die sich aus den Erkenntnissen der
Evolutionsforschung ergeben (Biologismen, Sozialdarwinismus,
nationalsozialistische Rassenlehre), diskutieren.
... Zukunftsfragen der Menschheit (biologische Evolution des Menschen,
Nachhaltigkeit, technischer Fortschritt) diskutieren.
 Test „Evolution des Menschen“