Lehrplan PLUS

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

Biologie 13 (ABU)

gültig ab Schuljahr 2019/20

B13 Lernbereich 1: Naturwissenschaftliche Denk- und Arbeitsweisen
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • wenden Modellvorstellungen auf unbekannte biologische Problemstellungen an und erklären Möglichkeiten und Grenzen dieser ideellen Modelle.
  • bereiten komplexe biologische Zusammenhänge unter Verwendung selbst gewählter fachwissenschaftlicher Quellen auf und präsentieren diese dann situations- und adressatengerecht mithilfe vielfältiger Medien. Dabei bewerten sie auf der Basis ihres erworbenen Wissens verschiedene Internetquellen im Hinblick auf Zuverlässigkeit und Eignung.
  • führen selbst geplante Untersuchungen und Experimente durch und dokumentieren die Ergebnisse unter Bezug auf entsprechende biologische Fachliteratur. In konstruktiver Diskussion mit den Mitschülern gelangen sie zu einer soliden Bewertung von Untersuchungsdesign und fachlicher Relevanz.
  • erläutern die Grenzen des im Rahmen eines naturwissenschaftlichen Erkenntniswegs gewonnenen Wissens und entwickeln alternative Lösungsstrategien zur Beantwortung aktueller biologischer Fragestellungen.
  • erklären die Beeinflussung der Entwicklung und Bewertung naturwissenschaftlicher Erkenntnisse und Anwendungen durch soziale, kulturelle und politische Aspekte.
  • bewerten biologisch-technologische Entwicklungen auf Basis fachwissenschaftlicher Erkenntnisse und eines Wertesystems.
  • nutzen ihren in der fachpraktischen Ausbildung erworbenen Einblick in die betriebliche Situation, um biologische Fragestellungen über die theoretischen Zusammenhänge hinausgehend zu diskutieren und entwickeln daraus eine eigene differenzierte Haltung in sozialen und gesellschaftlichen Fragen.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • wissenschaftspropädeutische Arbeitsweisen
  • Entscheidungsfindung als systematischer und begründeter Prozess: Perspektivenwechsel, Dilemma-Situation, z. B. medizinische und ethische Aspekte der Reproduktionsmedizin
  • naturwissenschaftlicher Erkenntnisweg, Wissenschaftstheorie
  • historische Entwicklung von Modellvorstellungen
  • Anfertigen und Auswerten verschiedener Darstellungsformen: Kladogramm, Regelkreis, Schemazeichnung etc.
  • historische Entwicklung naturwissenschaftlichen Erkenntnisgewinns und moderne Methoden der angewandten Wissenschaft

B13 Lernbereich 2: Informations- und Steuerungssysteme (ca. 50 Std.)
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • skizzieren den Aufbau eines Neurons und stellen die Besonderheiten dieses spezialisierten Zelltyps in einen Struktur-Funktions-Zusammenhang.
  • leiten die Ausbildung des Ruhepotenzials an der Biomembran als Folge unterschiedlicher Membranpermeabilitäten und Ionenkonzentrationen ab und erklären, warum zur Aufrechterhaltung des Ruhepotenzials Energie aufgewendet werden muss.
  • beschreiben und erklären das Aktionspotenzial als eine Abfolge lokaler Potenzialänderungen, die nach einer überschwelligen Depolarisation der Axonmembran auftreten und auf sich verändernden Membranpermeabilitäten beruhen.
  • beschreiben den Einfluss der Reizintensität und ‑dauer auf die Frequenz der Aktionspotenziale und erklären so das Prinzip der Codierung der Reizstärke.
  • beschreiben und vergleichen die Weiterleitung der Aktionspotenziale an verschiedenen Nervenfasern, um die unterschiedliche Leistungsfähigkeit von Nervensystemen bzw. Axontypen zu erklären.
  • erklären die hohe Leistungsfähigkeit des Nervensystems, indem sie aus den Vorgängen bei der Informationsübertragung an chemischen Synapsen Möglichkeiten ableiten, unterschiedliche Informationen miteinander zu verrechnen. Sie zeigen auf, wie zugeführte Substanzen an der Synapse die Arbeit des Nervensystems beeinflussen.
  • beschreiben eine Reiz-Reaktions-Verknüpfung und erklären am Beispiel der Lichtsinneszellen des Auges molekulare und neuronale Vorgänge, die eine optische Wahrnehmung ermöglichen und optimieren.
  • beschreiben den Aufbau des menschlichen Nervensystems und ordnen den einzelnen Abschnitten ihre typischen Funktionsbereiche zu.
  • beschreiben mithilfe von Modellvorstellungen den Wirkungsmechanismus von Hormonen und deren Bedeutung für die Informationsübertragung in Organismen, speziell im menschlichen Körper. Dabei berücksichtigen sie auch die hierarchische Gliederung des Hormonsystems und die Anknüpfungspunkte zum Nervensystem.
  • erläutern die Notwendigkeit von Regulationsvorgängen im Hormonsystem am Beispiel des Blutzuckerspiegels und erklären den Zusammenhang zwischen Lebensgewohnheiten, Veranlagung und dem Auftreten von Diabetes.
  • beschreiben am Beispiel der Schilddrüse medizinisch relevante Fehlfunktionen des Hormonsystems.
  • erklären Ursachen und Symptome von Disstress als Folge des Zusammenspiels von Umwelt, Nerven- und Hormonsystem und leiten daraus Verhaltensregeln zur Stressvermeidung ab.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Überblick über das neuronale Reiz-Reaktions-Schema, Reizarten, Sinnesorgane
  • Bau eines Neurons
  • Ruhepotenzial: Modellvorstellung zur Entstehung und Aufrechterhaltung
  • Aktionspotenzial: Ionenkanäle und Ionenbewegungen, zeitlicher Verlauf, absolute und relative Refraktärphase, Alles-oder-nichts-Prinzip, Codierung der Reizintensität, Reizadaptation
  • Erregungsleitung über markhaltige und marklose Axone, Einfluss des Axondurchmessers auf die Geschwindigkeit
  • die erregende chemische Synapse: elektrochemische Vorgänge bei der Erregungsübertragung, Schlüssel-Schloss-Modell am Rezeptor, Wirkungsprinzipien von Synapsengiften an der neuromuskulären Synapse
  • Verrechnung von Informationen: Summation von erregenden und hemmenden postsynaptischen Potenzialen
  • Synapsen als Angriffspunkte für Medikamente und Suchtmittel
  • Sinnesorgan Auge: Aufbau der Netzhaut und molekulare Funktionsweise der Lichtsinneszellen, Rezeptorpotenzial, Kontrastverstärkung durch neuronale Verschaltungen, Verknüpfung mit bestimmtem Bereich der Großhirnrinde
  • anatomische und funktionelle Gliederung des menschlichen Nervensystems: Zentrales Nervensystem (Hauptfunktionen der fünf Gehirnabschnitte und des Rückenmarks), peripheres Nervensystem (Afferenzen, Efferenzen, monosynaptischer Reflex), vegetatives Nervensystem (Antagonismus von Sympathikus und Parasympathikus)
  • Überblick über Hormondrüsen und Hormone, zellulärer Wirkungsmechanismus der Hormone (Rezeptorbindung nach dem Schlüssel-Schloss-Modell, spezifische Reaktion der Zielzelle), Vergleich Hormonsystem / Nervensystem; Ethen als Reifungshormon bei Pflanzen
  • Funktion der Hormone: hierarchische Gliederung des Hormonsystems mit Anbindung an das Nervensystem, Prinzip der negativen Rückkopplung, Regulation am Beispiel des Blutzuckerspiegels, Diabetes, Störungen des Hormonhaushalts am Beispiel der Über- und Unterfunktion der Schilddrüse
  • Disstress als Folge des Zusammenspiels von Nerven- und Hormonsystem und darauf beruhende typische Symptome

B13 Lernbereich 3: Evolution (ca. 30 Std.)
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • ordnen unter Verwendung charakteristischer Merkmale (z. B. Zellkern, Vielzelligkeit, Chorda dorsalis) Lebewesen bestimmten taxonomischen Gruppen zu. Sie interpretieren Stammbäume als Ergebnis einer sich kontinuierlich weiterentwickelnden Forschungsarbeit.
  • erklären historisch bedeutende Evolutionstheorien (u. a. Haeckel, Lamarck) und ordnen sie in den geschichtlichen Kontext ein.
  • beschreiben verschiedenartige Methoden der Evolutionsforschung und bewerten diese im Hinblick auf ihre Aussagekraft und Anwendbarkeit.
  • leiten aus Merkmalsvergleichen Verwandtschaftsverhältnisse ab und erstellen entsprechende Diagramme und Stammbäume.
  • begründen die genetische Variabilität innerhalb einer Population als Grundvoraussetzung für das Stattfinden von Evolution und erklären den Wandel und die Entstehung von Arten mithilfe der erweiterten Evolutionstheorie.
  • wenden die Hardy-Weinberg-Gleichung auf die Allelverteilung an und differenzieren zwischen idealen und realen Populationen.
  • beschreiben verschiedene Verhaltensphänomene im Tierreich und nutzen für die Interpretation sowohl ultimate als auch proximate Erklärungsansätze.
  • analysieren die Struktur sozialer Gruppierungen unter soziobiologischen Aspekten, indem sie soziale Verhaltensweisen wie Altruismus und Aggressionskontrolle durch deren Anpassungswert begründen. Davon ausgehend bewerten sie Haltungsformen von Nutz- und Wildtieren.
  • skizzieren den Verlauf der Evolution des Menschen, vergleichen verschiedene Hominiden bezüglich ihrer Körpermerkmale und leiten daraus die Einordnung des Menschen in das natürliche System ab.
  • entwerfen Hypothesen zur Entwicklung des aufrechten Ganges und dessen Bedeutung für die Entwicklung des Menschen. Davon ausgehend reflektieren sie die eigene Stellung in der Natur als Ergebnis eines vielfältigen, nach wie vor aktiven Evolutionsprozesses.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Einteilung der Lebewesen in systematische Gruppen des natürlichen Systems
  • Evolutionsforschung: morphologische Vergleiche (homologe und analoge Strukturen, rudimentäre Organe, Atavismen), entwicklungsphysiologische Betrachtung (Biogenetische Grundregel), fossile Brückentiere (u. a. Archaeopteryx), molekularbiologische Faktoren (u. a. Basensequenzvergleich von Genen, Serum-Präzipitintest), einfache Stammbäume
  • Erklärungsansätze von Darwin und Lamarck
  • erweiterte Evolutionstheorie als Zusammenspiel der Evolutionsfaktoren: genetische Variabilität, natürliche Selektion, sexuelle Selektion
  • geographische Isolation, ökologische Isolation, Gendrift
  • Rassen- und Artbildung, adaptive Radiation
  • Hardy-Weinberg Gesetz (Allelhäufigkeit für ideale Populationen, Änderung des Allelverhältnisses in realen Populationen)
  • ultimate und proximate Erklärungsansätze für Verhaltensweisen
  • Anpassungswert sozialer Organisationsformen (altruistisches Verhalten im Bienenstaat: genetische Verwandtschaft, Sexualdimorphismus, Aufgabenteilung; Aggressionskontrolle bei Wirbeltieren)
  • Signalformen und Signalfälschung (Mimikry und Mimese, Pheromonfallen)
  • Evolution des Menschen: Phylogenese des Menschen, Entwicklung von aufrechtem Gang und der damit verbundenen weiteren körperlichen Veränderungen (Becken, Schädelform und -haltung, Wirbelsäule, Gebiss, Hände, Füße)
  • Vergleich der körperlichen Merkmale: Menschenaffe, Australopithecus, Homo sapiens
  • Ausbreitung des Menschen über die Erde und kulturelle Evolution, u. a. Werkzeuggebrauch, Sprache

B13 Lernbereich 4: Angewandte Genetik (ca. 30 Std.)
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • erläutern an aktuellen Beispielen aus Medizin und Agrarwirtschaft verschiedene Verfahren zur Herstellung gentechnisch veränderter Organismen und bewerten deren ökologische, wirtschaftliche und gesellschaftliche Auswirkungen, auch unter Berücksichtigung einschlägiger gesetzlicher Regelungen.
  • vergleichen den technischen Prozess der Polymerase-Kettenreaktion mit dem natürlichen Prozess der DNA-Replikation.
  • erläutern und bewerten Verfahren der DNA-Analytik und diagnostische Methoden zur Bestimmung von Erbkrankheiten unter aktuellen medizinischen, ethischen und gesellschaftlichen Gesichtspunkten.
  • bewerten die Bedeutung von Stammzellen für Forschung und medizinische Anwendungen aus ethischer Sicht.
  • erörtern Ursachen und Einflüsse epigenetischer Modifikationen auf Gene und damit auf evolutive Vorgänge.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • Werkzeuge und Methoden der Gentechnik: Restriktionsenzyme, reverse Transkription, Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Gelelektrophorese, Hybridplasmide und Viren als Vektoren, Agrobacterium tumefaciens, Genkanone, Elektroporation, Mikroinjektion, Gensonden, Marker, Blotting-Verfahren, DNA-Chip-Technologie
  • genetischer Fingerabdruck
  • aktuelle Anwendungsbeispiele, z. B. Insulinproduktion, Herbizidresistenz
  • Abhängigkeit der Anwender von Produkten der Industrie, z. B. Pflanzenschutzmittel
  • Pränataldiagnostik (u. a. Amniozentese, Chorionzottenbiopsie, nicht invasive Methoden), Präimplantationsdiagnostik
  • Gentherapie, Stammzellenspende
  • gesetzliche Grundlagen in Auszügen, z. B. Gentechnikgesetz, Gendiagnostikgesetz
  • Epigenetik: DNA-Methylierung, Histon-Modifikationen, z. B. Zwillingsforschung

B13 Lernbereich 5: Angewandte Ökologie (ca. 30 Std.)
Abschnitt zur PDF-Sammlung hinzufügen

Kompetenzerwartungen

Die Schülerinnen und Schüler ...

  • vergleichen wirtschaftliche Nutzungsformen mitteleuropäischer Wälder und bewerten diese im Hinblick auf Bodengesundheit und Artenvielfalt.
  • stellen die Standortansprüche wichtiger mitteleuropäischer Baumarten auf Grundlage der Zeigerwerte nach Ellenberg dar (autökologische Optima) und bewerten die Baumartenzusammensetzung von Wirtschaftswäldern unter synökologischen Gesichtspunkten.
  • deuten Schadensbilder heimischer Bäume, wie Kronenverlichtung, Storchennest- oder Lamettasyndrom, als Folgen von Schadstoffimmissionen. Sie zeigen Zusammenhänge zwischen Schäden durch Wildverbiss und der Wilddichte sowie zwischen Insektenkalamitäten und der Waldstruktur auf.
  • beschreiben den Aufbau der Atmosphäre und stellen den natürlichen Ozonkreislauf in der Stratosphäre dar. Ausgehend von der schützenden Wirkung der Ozonschicht für die Biosphäre formulieren sie die dem Abbau zugrunde liegenden chemischen Vorgänge und erörtern die negativen Folgen ozonzerstörender Prozesse anthropogener Emissionen.
  • bestimmen experimentell physikalische und chemische Parameter der Gewässerqualität und ermitteln die Einflüsse auf diese Parameter. Sie setzen rechnerisch den BSB5-Wert zum Einwohnergleichwert in Beziehung und bewerten die ökologischen Folgen der Gewässerbelastung.
  • bestimmen Organismen eines Fließgewässers, leiten ihre Bedeutung als Bioindikatoren im Saprobienindex ab, ordnen auf dieser Grundlage Gewässergüteklassen zu und stellen die Bedeutung der Selbstreinigungskraft von Gewässern dar.
  • charakterisieren den ökologischen Zustand von Fließgewässern, indem sie Gewässergütekarten auswerten.
  • leiten in Kenntnis der gegenseitigen Abhängigkeiten physikalischer, chemischer und biologischer Parameter der Gewässerqualität verschiedene Vorbeugemaßnahmen seitens der Landwirtschaft zur Gewässerreinhaltung ab.
  • bewerten unter Berücksichtigung gesetzlicher Grundlagen Maßnahmen für den vorbeugenden Gewässerschutz.
  • beschreiben Methoden des ökologischen Landbaus (z. B. Leguminosendüngung, Fruchtfolge) und vergleichen sie mit konventioneller Landwirtschaft. Sie erkennen dabei die Notwendigkeit nachhaltiger Bewirtschaftungsformen.
  • erklären auf der Grundlage von Messdaten Belastungen von Grundwasser und Luft durch fehlerhaften Einsatz von Düngemitteln, Pflanzenschutzmitteln sowie intensiver Tierhaltung. Ausgehend davon entwickeln sie Handlungsoptionen für eine verantwortungsvolle und umweltverträgliche Praxis.
  • charakterisieren die Ökofaktoren anthropogener Lebensräume, leiten daraus ihren Artenreichtum und daher ihre Schutzwürdigkeit und Bedeutung als Rückzugsgebiete seltener Tier- und Pflanzenarten ab.
  • beschreiben die Verbreitung invasiver Pflanzen- und Tierarten, um deren Einfluss auf heimische Ökosysteme zu bewerten.
Inhalte zu den Kompetenzen:
  • mitteleuropäische Waldtypen: Dauerwald, Monokultur, Plenterwald
  • Standortansprüche und Konkurrenzverhalten typischer Arten (u. a. Weißtanne, Rotfichte, Stieleiche, Rotbuche), Zeigerwerte nach Ellenberg
  • Waldschäden (Schadensbilder heimischer Baumarten) und ihre Ursachen (Immissionen, Klima, Waldstruktur, Wilddichte)
  • stratosphärische Ozonschicht: chemische Vorgänge des Ozonaufbaus und ‑abbaus, Ursachen und Folgen einer verringerten Ozonschicht
  • Parameter der Gewässerqualität: Temperatur, Sauerstoffgehalt, Leitfähigkeit, pH-Wert, BSB5-Wert, Saprobienindex
  • Eutrophierung und Verschmutzung von Gewässern und die Folgen für Flora und Fauna
  • vorbeugende Maßnahmen zur Gewässerreinhaltung, z. B. Düngereinsatz in der Landwirtschaft, Erosionsschutz
  • gesetzliche Grundlagen (auszugsweise), z. B. Wasserhaushaltsgesetz, Düngeverordnung, Naturschutzgesetz
  • Landwirtschaft: konventionelle und ökologische Landwirtschaft, gute fachliche Praxis, integrierter Pflanzenschutz, weite Fruchtfolge, geschlossene Betriebskreisläufe, Gründüngung, Leguminosen
  • anthropogene Lebensräume, u. a. Feuchtwiesen
  • invasive Pflanzen- und Tierarten, z. B. Drüsiges Springkraut, Kamberkrebs