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Biologie 10

wird überarbeitet

B10 Lernbereich 1: Erkenntnisse gewinnen – kommunizieren – bewerten
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • leiten aus komplex strukturierten Alltags- und Naturphänomenen biologische Fragestellungen ab und planen hypothesengeleitet z. B. Beobachtungen und Experimente zu deren qualitativer und quantitativer Beantwortung.
  • führen u. a. selbstgeplante naturwissenschaftliche Untersuchungen durch. Dabei nehmen sie die Dokumentation, Auswertung und Veranschaulichung der erhobenen Daten selbständig vor.
  • beurteilen die Gültigkeit von erhobenen oder recherchierten Daten und finden in diesen Daten Trends, Strukturen und Beziehungen.
  • beschreiben Grenzen des im Rahmen eines naturwissenschaftlichen Erkenntniswegs generierten Wissens und leiten daraus Aussagen zur Gültigkeit dieses Wissens ab.
  • beschreiben Wechselwirkungen und Stoffwechselprozesse (z. B. Enzymatik) mithilfe von Modellen. Sie entwickeln zu einem Sachverhalt alternative Modelle. Dabei erkennen sie Stärken und Schwächen einzelner Modelle und leiten daraus die Notwendigkeit ab, Modelle kritisch zu betrachten und weiterzuentwickeln.
  • unterscheiden zwischen alltags- sowie fachsprachlichen Texten und Bildern und verarbeiten unterschiedliche, auch selbst recherchierte, Quellen zur Beantwortung biologischer Fragestellungen adressaten- und situationsgerecht.
  • leiten aus bereitgestellten fachwissenschaftlichen Quellen Bewertungskriterien ab, formulieren unter Nutzung fachwissenschaftlicher Erkenntnisse der Biologie systematisch und begründet Handlungsoptionen, wenden dabei Entscheidungsstrategien an und reflektieren über getroffene Entscheidungen.
  • beurteilen die Folgen von Maßnahmen und Verhaltensweisen für die eigene Gesundheit und die Gesundheit anderer, um auch unter Einbezug gesellschaftlicher Perspektiven bewusste Entscheidungen für die Gesunderhaltung (z. B. Impfungen) treffen zu können.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg (Fragestellung, Hypothese, naturwissenschaftliche Untersuchung planen und durchführen, Datenauswertung und -interpretation): u. a. Fehlerquellen (z. B. Wahl der Reaktionsbedingungen)
  • Arbeitstechniken: u. a. sachgerechter Umgang mit Geräten (u. a. einfache Laborgeräte), Anwendung von Laborregeln
  • Entwicklung und Eigenschaften naturwissenschaftlichen Wissens: u. a. empirische Daten als Gültigkeitskriterien für biologische Modelle und Theorien, Vorläufigkeit, Subjektivität
  • Eigenschaften und Grenzen von materiellen und ideellen Modellen: u. a. Schlüssel-Schloss-Modell
  • Anfertigung und Auswertung verschiedener Darstellungsformen, Wechsel der Darstellungsform: u. a. Symbol- und Formelsprache, Diagramme zur Darstellung qualitativer Zusammenhänge (z. B. Concept-Maps), Darstellung quantitativer Zusammenhänge (Diagramme mit mehreren Datenreihen und mehreren abhängigen Variablen)
  • Quelle: v. a. Schulbuch, ausgewählte Fachliteratur
  • Gesundheitsbewusstsein und Verantwortung: u. a. Hygiene, Impfung, Ernährung
  • Entscheidungsfindung als systematischer und begründeter Prozess: Erkennen, Priorisieren und Abwägen von Bewertungskriterien; Formulierung von Handlungsoptionen, Reflexion von Entscheidungen; gesellschaftlich relevante Errungenschaften der Biologie und verwandter Disziplinen (u. a. Impfungen, Antibiotika) und deren Auswirkung auf Mensch und Umwelt
Alltagskompetenzen Alltagskompetenzen

B10 Lernbereich 2: Ökosystem Mensch (ca. 16 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben Wechselbeziehungen zwischen dem Menschen und anderen Lebewesen, deren Ökosystem der menschliche Körper ist, um Maßnahmen und Verhaltensweisen für eine gesundheitsbewusste Lebensführung abzuleiten.
  • unterscheiden bakterielle und virale Infektionen, beschreiben an ausgewählten Beispielen deren Verlauf und beurteilen Möglichkeiten und Grenzen des Infektionsschutzes und einer Therapie.
  • erläutern körpereigene unspezifische sowie spezifische Abwehrmechanismen zum Schutz vor Parasiten und Krankheitserregern und beschreiben Allergien als Fehlreaktionen des Immunsystems.
  • erläutern das Prinzip der aktiven und passiven Immunisierung und beurteilen die Notwendigkeit von vorbeugenden Schutzimpfungen, um in entsprechenden Lebenssituationen sachgerecht handeln zu können.
  • bewerten am Beispiel des Einsatzes von Antibiotika die Auswirkungen eines Eingriffes in die Biozönose des Ökosystems Mensch und erläutern die Risiken einer nichtsachgemäßen Verwendung.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Biozönose in Wechselbeziehung mit dem Menschen: Symbionten (z. B. Bakterien im Darm und auf der Haut), Parasiten und Krankheitserreger (z. B. Plasmodien, Borrelien), ggf. weitere
  • Bakterien als Krankheitserreger: Populationsentwicklung der Erreger, Schädigung des Menschen (z. B. durch Abgabe von Giftstoffen), Angepasstheiten an den Menschen als Ökosystem (z. B. anaerober Stoffwechsel bei Darmbakterien)
  • Viren als Krankheitserreger: Bau und lytischer Vermehrungszyklus von Viren
  • Verhaltensweisen zur Vermeidung einer Infektion: Übertragungswege von Krankheitserregern, Hygiene und Körperpflege, gezielte Schutzmaßnahmen (u. a. gegen HIV)
  • unspezifische Abwehr einer Infektion: Haut und Schleimhäute (Symbionten), Magensäure, Leukocyten, antimikrobielle Proteine, Entzündungsreaktion
  • spezifische Abwehr einer Infektion: Erkennung körperfremder Antigene, Bildung von Antikörpern, humorale und zellvermittelte Immunantwort durch Leukocyten, Fehlreaktion des Immunsystems (Allergie, z. B. Pollenallergie)
  • primäre und sekundäre Immunantwort, aktive und passive Immunisierung, Schutzimpfungen, gesellschaftliche Bedeutung (Impfempfehlungen, Impfmüdigkeit)
  • Antibiotika: Einflüsse auf das Ökosystem Mensch, Resistenzbildung
Alltagskompetenzen Alltagskompetenzen

B10 3.1 Biomoleküle als Energieträger und Baustoffe
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben den Menschen als offenes System, der für die Aufrechterhaltung seines Stoffwechsels und damit für sein Überleben Energieträger und Baustoffe zu sich nehmen muss.
  • vergleichen ausgewählte Inhaltsstoffe von Nahrungsmitteln anhand des molekularen Baus, um sie anhand ihrer charakteristischen funktionellen Gruppen den Makronährstoffgruppen (Kohlenhydrate, Fette, Proteine) zuzuordnen.
  • vergleichen am Beispiel der drei Makronährstoffgruppen verschiedene Möglichkeiten, Moleküle modellhaft darzustellen (Molekülformel, Strukturformel, grafisches Symbol), um die geeignete Darstellungsform situationsgerecht auszuwählen.
  • leiten aus der Bedeutung von Makronährstoffen und Mikronährstoffen (Vitamine und Mineralsalze) für den Körper und der Zusammensetzung von Nahrungsmitteln ein den Lebensumständen angepasstes, ausgewogenes Ernährungskonzept ab.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Mensch als offenes System, Makronährstoffe als Energieträger (z. B. für Bewegung, Regulation der Körpertemperatur), Umbau von Makronährstoffen zu körpereigenen Baustoffen für Wachstum und Regeneration
  • Kohlenhydrate: Polyhydroxycarbonylverbindungen, Einteilung in Monosaccharide (Glucose, Fructose), Disaccharide (Maltose, Saccharose, Lactose) und Polysaccharide (Stärke, Glykogen), Bedeutung für die Speicherung und Freisetzung von Energie
  • Fette: molekularer Bau (Carbonsäureester aus Propan-1,2,3-triol (Glycerin) und Fettsäuren), Bedeutung für die Speicherung und Freisetzung von Energie, Einteilung der Fette nach ihrem Anteil an gesättigten und ungesättigten Fettsäureresten, Bedeutung für eine gesunde Ernährung (z. B. essentielle Fettsäuren)
  • Proteine: Aufbau aus Aminosäuren, Peptidbindung, molekularer Bau von Aminosäuren (Aminogruppe, Carboxygruppe, verschiedene Reste), Funktion u. a. als Baustoffe
  • Mikronährstoffe: Bedeutung von Vitaminen und Mineralsalzen an je einem Beispiel
  • Zusammensetzung der Nahrung bei einer ausgewogenen Ernährung, essentielle Nahrungsbestandteile
Alltagskompetenzen Alltagskompetenzen

B10 3.2 Verdauung
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erläutern am Beispiel der Verdauung die allgemeine Wirkungsweise von Enzymen auf der Stoff- und der Teilchenebene, indem sie das Energiekonzept und das Schlüssel-Schloss-Modell auf enzymkatalysierte Reaktionen anwenden.
  • erläutern die Enzymausstattung des Menschen als Angepasstheit, indem sie die Beeinflussung der Enzymaktivität durch Außenfaktoren beschreiben.
  • erklären das Zusammenwirken der Bestandteile des Verdauungssystems beim Transport des Nahrungsbreis und beim stufenweisen enzymatischen Abbau von Kohlenhydraten, Fetten und Proteinen zu resorbierbaren Teilchen.
  • beschreiben den Aufbau der Dünndarmwand, um mithilfe des Struktur-Funktions-Konzepts die Resorption zu erläutern.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Bau von Enzymen (nur reine Proteinenzyme): Enzyme als Proteine, enzymspezifischer räumlicher Bau
  • Wirkung von Enzymen als Biokatalysatoren zum Stoffabbau, ‑umbau und ‑aufbau in allen lebenden Systemen: Absenken der Aktivierungsenergie; Schlüssel-Schloss-Modell (Bedeutung der räumlichen Struktur, aktives Zentrum, Enzym-Substrat-Komplex), Substrat- und Wirkungsspezifität
  • Beeinflussung der Enzymaktivität (keine mathematische Herleitung): Reaktionsgeschwindigkeit als Maß für Enzymaktivität, Abhängigkeit der Reaktionsgeschwindigkeit von der Substratkonzentration, dem pH-Wert und der Temperatur (RGT-Regel), Proteindenaturierung
  • Verdauungssystem: Peristaltik, Verdauungsräume (Mund, Magen, Dünndarm), Abbau von Nahrungsbestandteilen zu resorbierbaren Teilchen mithilfe von Verdauungssäften, Bedeutung der Ballaststoffe
  • Resorption im Dünndarm: Oberflächenvergrößerung (Darmzotten, Mikrovilli, Kapillaren des Blutgefäßsystems, Lymphgefäße), passiver Transport (Diffusion) und aktiver Transport (Carrier)

B10 3.3 Gasaustausch und Atemgastransport im Blutkreislauf
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erklären den Gasaustausch durch Diffusion mithilfe des Struktur-Funktions-Konzepts.
  • erläutern die Funktion des Herz-Kreislauf-Systems als Transportsystem zwischen der Umgebung und allen Zellen des menschlichen Körpers bei der Stoffaufnahme und ‑abgabe.
  • erklären die Bedeutung einer aktiven Gesundheitsvorsorge zur Vermeidung von Schädigungen und Erkrankungen der Lunge und des Herz-Kreislauf-Systems und erläutern medizinische Möglichkeiten zu deren Behandlung.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Gasaustausch in der Lunge und in anderen Geweben durch Diffusion: Oberflächenvergrößerung, Konzentrationsunterschied, Diffusionsstrecke
  • Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidtransport im Blut, Hämoglobin als Transportprotein
  • Herz-Kreislauf-System: Lungen- und Körperkreislauf, Herz (Herzkammern, Herzklappen, Herzzyklus), Blutdruck
  • Gesundheitsvorsorge (Bewegung, Ernährung, Gefährdung durch Rauchen), Schädigungen und Erkrankungen (z. B. Arteriosklerose, Herzinfarkt); Bedeutung von Erste-Hilfe-Maßnahmen, Blutspende, Organspende
Alltagskompetenzen Alltagskompetenzen

B10 3.4 Energiebereitstellung durch Stoffwechselvorgänge
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben den Glucoseabbau als exotherme Redoxreaktion, in deren Verlauf die abgegebene Energie im Energieträger ATP gespeichert wird, und erläutern die Notwendigkeit dieses mobilen und universellen Energieträgers.
  • vergleichen die Stoff- und Energiebilanz des aeroben und anaeroben Abbaus von Glucose in menschlichen Zellen, um die Bedeutung beider Stoffwechselwege für den menschlichen Organismus zu erläutern.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • ATP als mobiler und universeller Energieträger: Reversibilität im ATP-ADP-System
  • Abbau von Glucose zu Kohlenstoffdioxid unter aeroben Bedingungen bzw. zu Milchsäure unter anaeroben Bedingungen in Muskelzellen, Vergleich der Energie-Bilanz (keine Teilschritte, keine Reduktionsäquivalente)
  • Sportphysiologie: Bedeutung verschiedener energieliefernder Systeme der Zelle (ATP-Vorrat, Milchsäuregärung, Zellatmung), verbesserte Sauerstoffversorgung durch Training
Alltagskompetenzen Alltagskompetenzen

B10 Lernbereich 4: Vergangenheit und Zukunft des Menschen (ca. 7 Std.)
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Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • skizzieren den Verlauf der Geschichte des Lebens, um zu verdeutlichen, dass der moderne Mensch eine erdgeschichtlich junge Art ist.
  • ordnen den modernen Menschen (Homo sapiens) unter Berücksichtigung anatomischer und molekularbiologischer Merkmale in das natürliche System ein.
  • leiten aus Merkmalen fossiler Funde Hypothesen zur biologischen Evolution des modernen Menschen ab, um die zeitliche Reihenfolge eines Evolutionsprozesses zu rekonstruieren, und analysieren die Bedeutung der kulturellen Evolution für den heutigen Menschen in seiner Umwelt.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Einteilung der Lebewesen in systematische Gruppen des natürlichen Systems: Reich, Stamm, Klasse; Auftreten verschiedener Lebewesengruppen und des Menschen im Verlauf der Erdgeschichte
  • Einordnung des modernen Menschen in das natürliche System
  • ausgewählte Fossilfunde, Hypothesen zur Entwicklung des modernen Menschen (Savannenhypothese, ggf. weitere)
  • Gegenwart und Zukunft des Menschen: Populationsentwicklung, kulturelle Evolution