Grundwissenskatalog Biologie und naturwissenschaftliches
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Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion 5. Jgst. 1 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion 1 5. Jgst. Steuerung und Regelung Alle Stoffe bestehen aus kleinsten Teilchen, die sich in Größe und Masse unterscheiden. Sie sind selbst unter dem Mikroskop noch nicht sichtbar. Zwischen den Teilchen ist nichts. Energie Stoffebene Teilchenmodell fest Teilchenebene flüssig gasförmig fest flüssig gasförmig Die kleinsten Teilchen sind ständig in Bewegung. Durch Erwärmen eines Stoffes werden sie schneller (die Abstände vergrößern sich), durch Abkühlen langsamer (die Abstände verrringern sich). Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 2 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 2 Reinstoffe erkennt man an ihren Eigenschaften (z.B. Siedetemperatur, Härte). bestehen aus untereinander gleichen Teilchen. Reinstoffe Stoffgemische bestehen aus unterschiedlichen Reinstoffen und damit aus verschiedenen Teilchen (Beispiel: Zuckerwasser ist ein Gemisch aus dem Reinstoff Zucker und dem Reinstoff Wasser). lassen sich aufgrund der unterschiedlichen Eigenschaften der Reinstoffe wieder voneinander trennen (Beispiel: Filtration, Abdampfen). Stoffgemische Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 3 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 3 Luft ist ein Gasgemisch und besteht aus Stickstoff Sauerstoff Luft ist ein Gasgemisch Edelgase Kohlenstoffdioxid Gasnachweise Gasnachweise Glimmspanprobe: Glimmender Holzspan + Sauerstoff Glimmspan entzündet sich Kalkwasserprobe: klares Kalkwasser + Kohlenstoffdioxid Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 5. Jgst. Naturwissenschaftliches Arbeiten 4 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Steuerung und Regelung milchige Trübung Evolution Reproduktion 5. Jgst. 4 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion 5. Jgst. Steuerung und Regelung 5 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion 5. Jgst. Steuerung und Regelung 5 Zelle: kleinste lebensfähige Einheit der Lebewesen Zelle pflanzliche Zelle tierische Zelle Vakuole Zellmembran Zellwand Zellkern mit DNA Chloroplasten Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 6 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Zellplasma Cytoplasma Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 6 Alle Lebewesen, die sich miteinander fortpflanzen und dabei fruchtbare Nachkommen hervorbringen, gehören zu einer Art. Art Der Verwandtschaftsgrad nimmt mit abgestufter Ähnlichkeit zu: systematische Begriffe Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 7 Beispiel S tamm K lasse O rdnung F amilie G attung A rt Struktur und Funktion Information Evolution Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Reproduktion Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Wirbeltiere Säugetiere Raubtiere Katzen Großkatzen Löwe 5. Jgst. 7 5. und 6. Jgst. 8 Aufbau aus Zellen aktive Bewegung Stoffwechsel Kennzeichen des Lebens Wachstum Fortpflanzung Reaktion auf Reize Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 5. und 6. Jgst. Fortpflanzung Keimzellen 8 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung Fortpflanzung: Erzeugung von Nachkommen Geschlechtszellen (=Keimzellen): Eizelle: unbewegliche, weibliche Geschlechtszelle Spermium: bewegliche, männliche Geschlechtszelle Begattung bzw. Bestäubung: Begattung bzw. Bestäubung Übertragung der Spermien in den weiblichen Körper der gleichen Art bzw. der Pollen auf die Narbe der Blüte der gleichen Art Befruchtung Befruchtung: Verschmelzung der Zellkerne der männlichen Geschlechtszelle (Spermium) und der weiblichen Geschlechtszelle (Eizelle) Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung seit 5. Jgst. 13 17 9 Makroskopische Ebene Evolution Organisationsebene Mikroskopische Ebene Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung seit 5. Jgst. 13 17 9 Organismus besteht aus verschiedenen Organen (z. B. Muskeln, Herz) Organ Funktionseinheit aus verschiedenen Geweben (z.B. Muskel aus Muskelgewebe, Nervengewebe) Gewebe bestehen aus vielen gleichen Zelltypen (z.B. Muskelgewebe aus vielen Muskelzellen) Zelle ist die kleinste, lebensfähige Einheit der Lebewesen (z.B: Muskelzelle) Zellorganellen sind membranumschlossene Untereinheiten einer Zelle, die bestimmte Aufgaben erfüllen (z.B. Zellkern) Teilchen CO2 z.B. Kohlenstoffdioxid-Teilchen Submikroskopische Ebene Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung seit 5. Jgst. 18 14 10 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung seit 5. Jgst. 18 14 10 Nervensystem: Gehirn + Rückenmark + Nervenfasern Nervensystem Evolution Vom Reiz zur Reaktion Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung seit 5. Jgst. Vom Reiz zur Reaktion (Beispiel): 19 15 11 Struktur Funktion Strukturund und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung seit 5. Jgst. 19 15 11 Das Skelett hat folgende Aufgaben: Stützfunktion, Schutz wichtiger Organe und Beweglichkeit Schädel und Wirbelsäule Schultergürtel (Schlüsselbein und Schulterblatt) Skelett Evolution Brustkorb (Brustbein und Rippen) Beckengürtel des Menschen Armskelett (Oberarm-, Elle/Speiche, Handwurzel-, Mittelhand-, Fingerknochen) Beinskelett (Oberschenkel-, Zehenknochen) Schien-/Wadenbein, Fußwurzel-, Mittelfuß-, Gelenke: bewegliche Verbindungsstellen zwischen Knochen Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion seit 5. Jgst. Muskeln 20 16 12 Struktur Funktion Strukturund und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene StoffStoff-und undEnergieumwandlung Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion seit 5. Jgst. 20 16 12 Muskeln bewegen die Knochen. Evolution Gegenspieler-Prinzip können sich nur zusammenziehen, aber nicht aktiv dehnen (Gegenspielerprinzip von Beuger und Strecker). Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 5. Jgst. 13 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung 5. Jgst. 13 5. Jgst. 14 Nahrungsbestandteile Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 14 Struktur und Funktion Information Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion Verdauung Zerlegung der Nährstoffteilchen in kleinere Bestandteile, um die Aufnahme ins Blut zu ermöglichen Verdauung Enzyme Enzyme Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung sind Eiweißteilchen die den Auf-, Um- und Abbau aller von der Zelle benötigten Stoffe bei Körpertemperatur beschleunigen bzw. erst ermöglichen. 5. Jgst. 15 Struktur und Funktion Information Variabilität und Angepasstheit Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 5. Jgst. 15 Stoffwechsel Aufnahme von Stoffen (z.B. Nährstoffe) Stoffwechsel Umwandlung von Stoffen zum Aufbau und für die Energieversorgung des Körpers Abgabe von Abfallstoffen (Ausscheidung) Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 5. Jgst. 16 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 5. Jgst. 16 Es gibt verschiedene Formen von Energie, die sich ineinander umwandeln lassen. Beispiele: Energie Energie in Nährstoffen Bewegungsenergie, Wärme Lageenergie des Wassers elektrische Energie Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 17 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 17 Viele Vorgänge in Natur und Technik werden durch Vergrößerung der Oberfläche verbessert. Oberflächenvergrößerung Beispiele: Darmzotten: Aufnahme der Nährstoffteilchen ins Blut Lungenbläschen: Gasaustausch Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 18 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung 5. Jgst. 18 doppelter geschlossener Blutkreislauf Lungenbläschen Kapillaren (Haargefäße): feinste Blutgefäße zwischen Arterien und Venen für den Stoffaustausch Lungenkreislauf doppelter geschlossener Blutkreislauf Venen: Blutgefäße, die das Blut zum Herzen hintransportieren Herz Arterien (Schlagadern): Blutgefäße, die das Blut vom Herzen wegtransportieren Körperkreislauf Körperzelle Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 5. und 6. Jgst. 19 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung 5. und 6. Jgst. 19 Wichtige Kennzeichen der Wirbeltiere sind: Wirbelsäule; Innenskelett aus Knochen und/oder Knorpel; Gliederung in Kopf, Rumpf und Schwanz; zwei Paar Extremitäten Kennzeichen der Wirbeltiere Haut mit Knochenschuppen Haut mit Hornschuppen Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion Kennzeichen der Säugetiere 5. Jgst. 20 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung 5. Jgst. Wichtige Kennzeichen der Säugetiere: • Haare / Fell • gleichwarm (= konstante Körpertemperatur) • Weibchen mit Milchdrüsen zum Säugen der Jungen • lebend gebärend Geschlechtsorgane (weiblich) Niere Harnblase Darm Leber Rückenmark M agen Lunge Herz W irbelsäule Gehirn 20 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion 6. Jgst. Steuerung und Regelung 21 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion 6. Jgst. Steuerung und Regelung 21 Embryo Organismus, der sich aus der befruchteten Eizelle entwickelt Embryo Larve Jugendform mit besonderen Organen (z.B. Kiemen), die dem erwachsenen Tier fehlen Larve Metamorphose Metamorphose Lichtenergie Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion Verwandlung der Larve zum erwachsenen Tier, wobei eine Gestaltänderung durch Rückbildung, Umwandlung und Neubildung von Organen erfolgt 6. Jgst. 22 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Spross Pflanzenkörper Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung 6. Jgst. 22 Fortpflanzung Ernährung (Fotosynthese) Transport von Stoffen (Stängel/Stamm) Wurzel Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Blüte Blätter Sprossachse Evolution Reproduktion Evolution Reproduktion 6. Jgst. 23 Aufnahme von Wasser und Mineralsalzen Speicherung von Nährstoffen Verankerung im Boden Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 6. Jgst. 23 Kelchblatt Blüte Blüte Kronblatt Blütenblatt Staubbeutel mit Pollen Staubgefäß Staubfaden Fruchtknoten Stempel Samen Griffel Narbe Samenanlage mit Eizelle Blütenboden Frucht Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 6. Jgst. 24 Ungeschlechtliche Fortpflanzung Geschlechtliche Fortpflanzung Samen Embryo im Ruhezustand, der von Vorratsstoffen umgeben ist ( Keimung junge Pflanze) Frucht Die Frucht entsteht nach der Befruchtung aus dem Fruchtknoten und enthält die Samen bis zur Reife. Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion 6. Jgst. Steuerung und Regelung 24 Ungeschlechtliche Fortpflanzung Ein Lebewesen erzeugt Nachkommen ohne Geschlechtspartner; die Nachkommen sind untereinander identisch. Geschlechtliche Fortpflanzung Ein Lebewesen erzeugt Nachkommen mit einem Geschlechtspartner; die Nachkommen sind untereinander verschieden. Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 6. Jgst. 25 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung 6. Jgst. 25 Fotosynthese (in Chloroplasten) Lichtenergie Fotosynthese Wasser + Kohlenstoffdioxid Zellatmung Sauerstoff + Traubenzucker Zellatmung Traubenzucker + Sauerstoff Kohlenstoffdioxid + Wasser Wärme, Bewegung Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Information Organisationsebene Stoff- und Energieumwandlung Steuerung und Regelung 6. Jgst. 26 6. Jgst. 27 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene 6. Jgst. 28 Struktur und Funktion Variabilität und Angepasstheit Stoff- und Energieumwandlung Information Organisationsebene Evolution Reproduktion Evolution Reproduktion Steuerung und Regelung Steuerung und Regelung Evolution Reproduktion 6. Jgst. 26 6. Jgst. 27 6. Jgst. 28
