Lehrplan PLUS

Direkt zur Hauptnavigation springen, zur Servicenavigation springen, zur Seitennavigation springen, zu den Serviceboxen springen, zum Inhalt springen

Biologie 11

wird überarbeitet

B11 Lernbereich 1: Erkenntnisse gewinnen – kommunizieren – bewerten
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • stellen theoriebasiert zu biologischen Fragestellungen Hypothesen auf und planen ausgehend von diesen überwiegend selbständig naturwissenschaftliche Untersuchungen (z. B. Beobachtungen und Experimente).
  • setzen fachgemäße Arbeitsmethoden und -techniken bei der selbständigen, sicherheitsgerechten Durchführung qualitativer und quantitativer naturwissenschaftlicher Untersuchungen ein.
  • beurteilen die Validität von erhobenen oder recherchierten Daten, benennen Fehlerquellen und optimieren davon ausgehend das Untersuchungsdesign.
  • bereiten erhobene oder recherchierte Daten für die Auswertung auf, finden in diesen Trends, Strukturen und Beziehungen und verifizieren bzw. falsifizieren die zugrunde liegende Hypothese.
  • verwenden Modelle zur Veranschaulichung und Erklärung von komplexen biologischen Prozessen und Phänomenen sowie zur Ableitung neuer Erkenntnisse.
  • bewerten die Aussagekraft von Modellen und begründen die Auswahl eines Modells zur Erklärung des vorliegenden Sachverhalts.
  • stellen Prozesse grafisch dar, um Wirkungszusammenhänge zu erklären.
  • überführen Sachverhalte in eine sach-, adressaten- und situationsgerechte Darstellungsform und reflektieren die Eignung dieser Darstellungsform.
  • schätzen auch selbständig beschaffte Quellen im Hinblick auf ihre Eignung ein und nutzen sie, um Sachverhalte zu bewerten.
  • erklären die Beeinflussung der Entwicklung naturwissenschaftlichen Wissens durch soziale, kulturelle und technologische Aspekte sowie Eigenschaften naturwissenschaftlichen Wissens, um es sinnvoll in Argumentationsprozesse der persönlichen und gesellschaftlichen Entscheidungsfindung einzubringen.
  • entwerfen differenzierte Handlungsoptionen und beurteilen diese unter Nutzung fachwissenschaftlicher Erkenntnisse und auf der Basis eines Wertesystems. Dabei sind sie sich der prinzipiellen Möglichkeit von Dilemma-Situationen bewusst.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg (Fragestellung, Hypothese, naturwissenschaftliche Untersuchung planen und durchführen, Datenauswertung und ‑interpretation): u. a. Prinzip der Variablenkontrolle, Fehlerquellen (z. B. Ungenauigkeiten der Messgeräte, Ablesefehler, Fehler im Untersuchungsdesign (z. B. zu kleine Stichprobengröße, Labor- oder Freilandbedingungen))
  • fachgemäße Arbeitsmethoden und ‑techniken: u. a. kriteriengeleitetes Vergleichen, Beobachten; Anwendung von Sicherheitsvorschriften
  • Eigenschaften und Grenzen von materiellen und ideellen Modellen: u. a. Schlüssel-Schloss-Modell, Optimalitätsmodell, Stammbaum, Kreuzungsschema; Vor- und Nachteile zur Erklärung eines bestimmten Sachverhalts
  • Anfertigung und Auswertung verschiedener Darstellungsformen, Wechsel der Darstellungsform: u. a. Darstellung von Prozessen und Wirkungszusammenhängen (Schemazeichnungen, Flussdiagramm, Concept-Maps, einfache Regelkreise), Interpolation von Messwerten, Stammbaumsymbolik, Karyogramm, Elektropherogramm, Kreuzungsschema, Kladogramm; Sach-, Adressaten- und Situationsbezug (Perspektivwechsel, Vorteile von Darstellungsformen)
  • Quelle: v. a. populär- und fachwissenschaftliche Literatur
  • Entwicklung und Eigenschaften naturwissenschaftlichen Wissens: u. a. Grundlagenforschung, angewandte Forschung; Vorläufigkeit und Subjektivität naturwissenschaftlichen Wissens, Wandel von wissenschaftlichen Methoden als Ursache für moralische Konfliktfelder, unterschiedliche Belastbarkeit von naturwissenschaftlichem Wissen, Abgrenzung von Hypothese, Theorie, Beweis
  • Entscheidungsfindung als systematischer und begründeter Prozess: u. a. Perspektivwechsel, Dilemma-Situation (z. B. medizinische und ethische Aspekte der Reproduktionsmedizin)

B11 2.1 Speicherung und Realisierung genetischer Information
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben ein Modell zum Bau der DNA und vergleichen es mit einem entsprechenden Modell zum Bau der RNA.
  • leiten aus Basensequenzen der DNA Aminosäuresequenzen von Proteinen sowie aus der Aminosäuresequenz von Proteinen mögliche Basensequenzen für eine codierende DNA ab, indem sie den genetischen Code anwenden.
  • beschreiben den Mechanismus der Bildung von Proteinen durch die Proteinbiosynthese, die eine Grundlage für die Aufrechterhaltung aller Lebensvorgänge ist.
  • erläutern die Aufgaben und das Zusammenwirken von Proteinen bei der Ausbildung von Merkmalen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • molekularer Bau der DNA: u. a. komplementäre Basenpaarung durch Wasserstoffbrücken, Vergleich mit einem entsprechenden RNA-Modell
  • genetischer Code
  • Realisierung der genetischen Information (Proteinbiosynthese) am Beispiel der Eukaryoten: Gen (Intron, Exon), Transkription, Prozessierung, Translation
  • Bedeutung von Proteinen, Genwirkkette

B11 2.2 Regulation der Genaktivität
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben mögliche Mechanismen zur Regulation der Genaktivität, um zu erklären, warum trotz gleicher genetischer Ausstattung von Zellen diese unterschiedliche Eigenschaften aufweisen können und so eine flexible Anpassung an Umweltbedingungen sowie eine Entwicklung und Spezialisierung in lebendigen Systemen möglich ist.
  • beurteilen die Bedeutung von Stammzellen für die Forschung und für medizinische Anwendungen und bewerten deren Einsatz aus ethischer Sicht.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Regulation der Transkription am Beispiel des Operon-Modells
  • Epigenetik: DNA-Methylierung, Inaktivierung des X-Chromosoms, ggf. weitere Beispiele
  • embryonale und adulte Stammzellen als noch undifferenzierte Zellen

B11 2.3 Vervielfältigung genetischer Information
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • vergleichen den natürlichen Prozess der DNA-Replikation mit dem technischen Prozess der Polymerase-Kettenreaktion, um an diesem Beispiel Probleme und Lösungen in der technischen Umsetzung natürlicher Prozesse zu erklären.
  • beschreiben die Phasen des Zellzyklus und erklären seine biologische Bedeutung für Wachstum, Reparatur und ungeschlechtliche Reproduktion.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Mechanismus der semikonservativen Replikation, Mechanismus der Polymerase-Kettenreaktion (PCR)
  • Zellzyklus mit Betrachtung der Chromosomenstruktur (Interphase (u. a. Synthesephase), Kernteilung (Mitosephasen)), biologische Bedeutung der mitotischen Zellteilung

B11 2.4 Neukombination und Veränderung genetischer Information
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • beschreiben den Ablauf der Meiose bei Frau und Mann und erklären ihre Bedeutung für die geschlechtliche Fortpflanzung.
  • erklären den Zusammenhang zwischen genetischen Neukombinationsprozessen und der Evolution der bisherigen und zukünftigen Biodiversität.
  • leiten aus der Auswertung von Karyogrammen verschiedene Typen von Genommutationen ab, beschreiben deren Auswirkungen auf das Lebewesen und differenzieren zwischen einer Änderung des Genotyps, des Phänotyps und einer Krankheit.
  • unterscheiden verschiedene durch mutagene Einflüsse ausgelöste Genmutationen und erläutern deren Auswirkung auf die Funktion des codierten Proteins, um für die Bedeutung des Schutzes vor mutagenen Einflüssen sensibilisiert zu sein.
  • erläutern die prinzipielle Verfahrensweise zur künstlichen Neukombination von Erbanlagen sowie verschiedene Anwendungen von gentechnischen Verfahren und bewerten deren gesellschaftliche Auswirkungen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • geschlechtliche Fortpflanzung: Keimzellenbildung durch Meiose (Reduktions- und Äquationsteilung), Neukombination des genetischen Materials, Bedeutung für die Biodiversitätsentwicklung und die Evolution
  • Genommutationen: gonosomale Abweichung, Trisomie 21, Polyploidie bei Pflanzen; Auswertung von Karyogrammen; Ursachen (Non-Disjunction) und Folgen
  • Genmutationen: Austausch, Verlust oder Einschub von Nukleotiden; Ursachen von Genmutationen (Mutagene) und Auswirkungen auf die Proteinfunktion; Bedeutung von Reparaturenzymen; Bedeutung für die Evolution, somatische Mutation, Keimbahnmutation
  • Neukombination von Erbanlagen mit molekulargenetischen Techniken: Hybridplasmide als Vektoren und deren Einbringung in Zellen
  • Anwendungen der Gentechnik: Beispiele aus Tier- und Pflanzenzucht, Lebensmittelproduktion oder Medikamentenherstellung; Gentherapie; ethische Aspekte

B11 2.5 Weitergabe genetischer Information
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • treffen Vorhersagen zur Genotypen- und Phänotypenverteilung bei Kreuzungen, indem sie Gesetzmäßigkeiten der Vererbung auf mono- und dihybride Erbgänge anwenden.
  • beschreiben die Veränderung des Wissens und die Bedeutung neuer Erkenntnisse bei der Erklärung von biologischen Phänomenen am Beispiel der Aufdeckung von Gesetzmäßigkeiten der Vererbung.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • mono- und dihybrider Erbgang: Allelbegriff, dominante und rezessive Genwirkung (u. a. Rhesus-System), unvollständige Dominanz, Kodominanz (AB0-System); Mendelsche Regeln, statistischer Charakter
  • zellbiologische Grundlagen der Mendelschen Regeln

B11 2.6 Genetik menschlicher Erkrankungen und DNA-Analytik
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • analysieren Erbgänge mithilfe von Stammbäumen und treffen so Vorhersagen über Wahrscheinlichkeiten des Auftretens unterschiedlicher genetisch bedingter Krankheiten.
  • grenzen Methoden der genetischen Familienberatung gegeneinander ab, um ihre Vor- und Nachteile zu bewerten und in entsprechenden Entscheidungssituationen eine begründete Entscheidung auch aus ethischer Sicht treffen zu können.
  • erläutern die Bedeutung der DNA-Analytik beim Menschen in medizinischen sowie gesellschaftlichen Kontexten. Sie analysieren und bewerten sie unter ethischen Gesichtspunkten.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Erbgänge beim Menschen (autosomal dominant, autosomal rezessiv, X-chromosomal rezessiv), genetisch bedingte Krankheiten
  • Methoden der genetischen Familienberatung: Stammbaumanalyse, Heterozygotentest, Präimplantationsdiagnostik, Pränataldiagnostik
  • DNA-Analytik beim Menschen: Gelelektrophorese, genetischer Fingerabdruck, DNA-Sequenzierung
  • ethische Gesichtspunkte: z. B. Feststellung der Identität, Massengentests, Gentests als Teil von Gesundheitsprüfungen

B11 3.1 Chemische Evolution und Anfänge des Lebens
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • bewerten Modellversuche zur Entstehung von organischen Makromolekülen in der Frühzeit der Erde im Hinblick auf ihre Aussagekraft.
  • leiten aus hypothetischen Umweltbedingungen der frühen Erde die Evolution verschiedener Ernährungsformen und Formen der Energiebereitstellung bei den ersten Organismen ab.
  • erklären die Entstehung der eukaryotischen Zelle als Vereinigung funktionell verschiedener prokaryotischer Zellen.
  • rekonstruieren durch Vergleich rezenter Modellorganismen den Übergang von der Einzelligkeit zur Vielzelligkeit.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • chemische Evolution: abiotische Entstehung organischer Moleküle, Bildung von Makromolekülen
  • Evolution verschiedener Ernährungsformen (Heterotrophie, Photoautotrophie) und Formen der Energiefreisetzung (Gärung, Zellatmung) der ersten Lebewesen als Angepasstheit an die Umweltbedingungen
  • Entwicklung der Eukaryoten: Endosymbiontentheorie, Entwicklung zur Vielzelligkeit

B11 3.2 Evolutionsforschung
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erstellen für ausgewählte Gruppen von Lebewesen ein Verwandtschaftsdiagramm, indem sie molekulare Merkmale vergleichen.
  • vergleichen unterschiedliche Ansätze, mit denen Lebewesen systematisiert wurden und werden, um deren Aussagekraft zu beurteilen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Homologie molekularer Merkmale: Basensequenzvergleich, Aminosäuresequenzvergleich
  • Rekonstruktion der Stammesgeschichte der Organismen, natürliches System als Einteilung der Lebewesen aufgrund ihrer Verwandtschaft
  • Vergleichen, Ordnen und Systematisieren der Lebewesen als fachgemäße Arbeitsweisen an ausgewählten Beispielen, Erstellen eines Verwandtschaftsdiagramms, morphologischer Artbegriff

B11 3.3 Mechanismen der Evolution
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • bewerten die Aussagekraft verschiedener Erklärungsansätze zu Mechanismen der Evolution und überprüfen ihre Vereinbarkeit mit den heute bekannten Grundlagen der Genetik.
  • wenden die erweiterte Evolutionstheorie an, um die Entstehung der Biodiversität sowie die Entstehung von Arten als Zusammenspiel der Evolutionsfaktoren zu erklären.
  • erklären wechselseitige Angepasstheiten zwischen interagierenden artfremden Lebewesen als Ergebnis einer Koevolution.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Erklärungsansätze von Lamarck und Darwin
  • erweiterte Evolutionstheorie als Zusammenspiel der Evolutionsfaktoren: Allelfrequenzänderung in einer Population durch Mutation und Rekombination, natürliche Selektion und Selektionsformen (stabilisierend, transformierend, disruptiv), Gendrift; Fitness
  • Artbildung als Folge von geographischer und ökologischer Isolation, reproduktive Isolation und biologischer Artbegriff, Problematik des Artbegriffs
  • Koevolution: mutualistisch, antagonistisch

B11 Lernbereich 4: Verhaltensökologie – Evolution und Angepasstheit von Verhalten (ca. 12 Std.)
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erklären, warum verschiedene Verhaltensweisen auftreten, indem sie den Einfluss von Verhaltensweisen auf die Gesamtfitness des Lebewesens beurteilen.
  • wenden Methoden der verhaltensökologischen Forschung an, um Verhaltensweisen zum Überleben des Individuums bei Kooperation, Aggression und Fortpflanzung zu analysieren und deren Bedeutung für die Weitergabe der genetischen Information zu erklären.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Verhaltensweisen als Ergebnis der Evolution, direkte und indirekte Fitness
  • verhaltensökologische Forschung: Kosten-Nutzen-Analyse, Optimalitätsmodell, ggf. vergleichende Methode
  • Überleben des Individuums: energieeffizientes Verhalten, Nahrungserwerb, Habitatwahl, ggf. weitere
  • Kooperation und Altruismus: bei Nahrungserwerb, Verteidigung, Jungenaufzucht, ggf. weitere
  • Aggression: Intensitätsstufen (Drohen, Kommentkampf, Beschädigungskampf), Aggressionskontrolle (Rangordnung, Territorialität, ggf. weitere)
  • Fortpflanzung: Partnerwahl (Balz, Handicap-Prinzip), Paarungssysteme (Monogamie, Polygamie), Elternaufwand (Brutpflege, Eltern-Kind-Konflikt)