Klasse 5/6 Klasse 7/8 Klasse 9/10 Klasse 11/12 (Jahrgangsstufe 1 und 2)

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1 Schulcurriculum Biologie Gesamtübersicht Hans-Furler-Gymnasium Hans-Furler-Gymnasium Schulprogramm HFG Fach / Fächergruppe: Biologie Klasse 5/6 Klasse 7/8 Klasse 9/10 Klasse 11/12 (Jahrgangsstufe 1 und 2) Seite 1 von 26

2 Schulcurriculum Biologie Übersicht Klasse 5/6 Hans-Furler-Gymnasium Curriculum 5/6 Übersicht Kennzeichen der Lebewesen 7 Lebensweise und typische Baumerkmale der Wirbeltiere Säugetiere 18 Vögel 15 Reptilien 7 Amphibien 7 Fische 6 Wirbeltierklassen im Vergleich 3 Mensch und Fortpflanzung 10 Lebensweise und typische Baumerkmale der Wirbellosen Insekten 17 Weitere Klassen der Wirbellosen 5 Blütenpflanzen 22 Verwandtschaft und Stammesgeschichte Seite 2 von 26

3 Schulcurriculum Biologie Klasse 5/6 Hans-Furler-Gymnasium Unterrichtseinheit / Standards Spez.HFG Std. Zahl Empf. Methoden Empf. Lernmittel Kennzeichen der Lebewesen Kennzeichen der Lebewesen Die Zelle als Grundbaustein 2+5 Beobachten, Beschreiben, Mikroskopieren, Präparationstechnik Lebensweise und typische Baumerkmale der Wirbeltiere Säugetiere Der Wolf- Stammvater der Hunde Vom Wolf zum Hund (Hunderassen) Körperbau und Bewegung Innere Organsysteme Sinne Fortpflanzung Verhalten von Hunden 10 Auswerten von Filmen ev. Besuch des Hundesportvereins Gruppenarbeit Kurzpräsentationen Artgerechte Hundehaltung Anpassung an den Lebensraum: Je 1 Vertreter der Lebensräume, Boden, Wasser, Luft Vögel Ernährungsweise, Gebissvergleich 4 Vergleichendes Betrachten Kurzpräsentationen Filmanalyse 4 z.b. Lernzirkel Bauplan der Vögel in Anpassung an das Fliegen Skelett, Federn, Lunge Monographien verschiedener einheimischer Vögel Federpraktikum 3+1 Vogelflug 2 Fortpflanzung, Entwicklung, Brutpflege Attrappenversuche bei Amseln Methodentraining Kennübungen: Vogelstimmen Praktisches Arbeiten Beobachten, Zeichnen Anfertigen eines Protokolls Auswerten von Filmen Gruppenarbeit Film- und Modellanalyse Filmanalyse Seite 3 von 26

4 Schulcurriculum Biologie Klasse 5/6 Hans-Furler-Gymnasium Reptilien Typische Vertreter heimischer Reptilien z.b. Zauneidechse, Kreuzotter, Ringelnatter Kennzeichen in Anpassung an den Lebensraum z.b. Körpertemperatur, Haut Saurier 5+2 Sachverhalte beschreiben Auswerten von Filmen Amphibien Lebensweise und Entwicklung Auswerten von Filmen Mindmap Anpassung an das Wasserund Landleben Anpassung an extreme Lebens räume 5+2 Bestimmen von Amphibien Umgang mit einem Bestimmungsschlüssel Artenschutz Erstellen einer Plakatwand Fische Anpassungen an den Lebensraum Wasser wie z.b. bezügl. Atmung, Fortbewegung z.b. Forelle oder Karpfen Beobachtung am Schulaquarium 4+2 Beobachten, Auswerten Modellbau Kiemen Wirbeltierklassen im Vergleich bezügl Atmung, Körpertemperatur, Körperoberfläche Fortpflanzung und Entwicklung 3 Tabellarisches Ordnen Gruppenarbeit Seite 4 von 26

5 Schulcurriculum Biologie Klasse 5/6 Hans-Furler-Gymnasium Mensch und Fortpflanzung Geschlechtsmerkmale Pubertät Zeugung, Schwangerschaft und Geburt Bedürfnisse des Säuglings 9+1 Schülerzentriertes Arbeiten Lebensweise und typische Baumerkmale der Wirbellosen Insekten Bau eines typischen Insekts Entwicklung Abwandlungen vom Grundbauplanz.B. Biene, Käfer, Schmetterling, Heuschrecken, Mücken Bienenstaat Imkerei 10+7 Praktikum Lernzirkel Gruppenarbeit Weitere Klassen der Wirbellosen z.b. Ringelwürmer, Spinnen, Krebse 5 Blütenpflanzen Pflanzenorgane und deren Funktion Keimung und Wachstum Von der Blüte zur Frucht Pflanzenfamilien Laub- und Nadelbäume Bedrohte Pflanzen Bestimmungsübungen Anlegen eines Herbariums 15+7 Langzeitexperimente Praktikum Auswerten von Filmen Arbeiten mit einem Bestimmungsschlüssel Lerngang Verwandtschaft und Stammesgeschichte Verwandtschaft und Stammesgeschichte 3 Seite 5 von 26

6 Schulcurriculum Biologie Klasse 7/8 Hans-Furler-Gymnasium Curriculum 7/8 Unterrichtseinheit / Standards Spez.HFG Std. Zahl Empf. Methoden Empf. Lernmittel Zelluläre Organisation der Lebewesen Aufbau der Lebewesen aus Zellen Mikroskopische Auswertung weiterer Präparate: Tierische und pflanzliche Einzeller 3+2 Umgang mit dem Mikroskop Herstellung einfacher Präparate: z.b. Zwiebel, Elodea, Mundschleimhaut, Pantoffeltierchen Beobachten, Zeichnen Lichtmikroskopisches Bild einer Zelle Bedeutung des Zellkerns Bau der Chromosomen 2+1 Selektive Durchlässigkeit der Zellmembran Plasmolyse, Deplasmolyse 3 Mikroskopieren, Beobachten, Protokollieren Unterschiede zwischen pflanzlichen und tierischen Zellen 2 Interpretation lichtmikroskopischer Bilder z.b. Blattquerschnitte Wachstum der Lebewesen als Folge fortgesetzter Zellteilungen Mikroskopie: Wurzelspitzen der Küchenzwiebel 2+1 Filmanalyse Beobachten, Beschreiben, Protokollieren Photosynthese Qualitative und quantitative Experimente zum Gas wechsel und zur Stärkesynthese bei der Photosynthese Stärkenachweis in normalen und panaschierten Blättern Sauerstoffbildung bei Wasserpflanzen Wortgleichung der Photosynthese, Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie Versuche von Priestley 1 Referate 3 1 Experimente: Stärkenachweis in normalen und panaschierten Blättern Beobachten, Beschreiben Protokollieren Seite 6 von 26

7 Schulcurriculum Biologie Klasse 7/8 Hans-Furler-Gymnasium Der Körper des Menschen und seine Gesunderhaltung Ernährung und Verdauung Verdauungsorgane und ihre Funktion Einfache Experimente zur Verdauung: Stärkespaltung, Eiweißspaltung, Wirkung des Gallensafts Zusammensetzung von Nahrungsmitteln Experimenteller Nachweis von Zucker, Stärke und Fett Beurteilung von Nahrungsmitteln im Hinblick auf eine ausgewogene Ernährung Gespräch mit dem Koch der Cafeteria Essstörungen 1 Bedeutung der Nährstoffe für die Energieumwandlung Zellatmung Praktikum Beobachten, Beschreiben Protokollieren Beobachten, Beschreiben, Protokollieren Analyse von Speiseplänen, Gruppenarbeit, Kurzpräsentationen Aufbau des Herz-Kreislauf- Systems Zusammensetzung des Blutes und Funktion der einzelnen Bestandteile Bau und Funktionsweise des Herzens Arterien und Venen 1 Blutkreislauf 1 Einfache Experimente Modellversuch zum Blutkreislauf, Puls- und Blutdruckmessung Bau der Lunge, Atmung 1 Referate 2 Modelle Filmanalyse 1 Beobachten, Beschreiben, Protokollieren 2 Modelle Seite 7 von 26

8 Schulcurriculum Biologie Klasse 7/8 Hans-Furler-Gymnasium Mensch und Fortpflanzung Geschlechtsmerkmale Pubertät Zeugung, Schwangerschaft und Geburt Der Menstruationszyklus Bedürfnisse des Säuglings 9+1 Schülerzentriertes Arbeiten Verlauf des Menstruationszyklus Verschiedene Methoden der Empfängnisverhütung Wiederholung aus Klasse 6 Vorgänge in der Pubertät Hormone 2 2 Kurzreferate 2 1 Bakterien und Viren Bau von Bakterien und Viren im Vergleich Vermehrung von Bakterien Vermehrungszyklus von Viren Bakterielle und virale Infektionskrankheiten Verlauf einer Infektionskrankheit Das Immunsystem des Menschen Aktive und passive Immunisierung Analyse eines Impfpasses Gefahren einer HIV Infektion 1 3 Auswertung von Bildern 1 Kurzreferate Gesundheitliche Gefahren durch Drogenkonsum 2 Referate Seite 8 von 26

9 Schulcurriculum Biologie Übersicht Klasse 9/10 Hans-Furler-Gymnasium Curriculum 9/10 Übersicht Klasse 9?? 1-stündig Zelluläre Organisation der Lebewesen Mikroskopie Der Körper des Menschen und seine Gesunderhaltung Nervensystem Sinnesorgan Auge Hormonsystem 9 20 Klasse 10?? 2-stündig Reproduktion und Vererbung Mitose Chromosomen Mendel Basensequenz, Protein Mutation, Selektion, Evolution Ökosysteme abiotische, biotische Faktoren Stabilität Energiefluss Seite 9 von 26

10 Schulcurriculum Biologie Klasse 9/10 Hans-Furler-Gymnasium Unterrichtseinheit / Standards Spez.HFG Std. Zahl Empf. Methoden Empf. Lernmittel Zelluläre Organisation der Lebewesen (9 Std.) Ablauf und Bedeutung der Mitose Herstellung und Analyse von Mitosestadien Herstellung und Analyse von Präparaten verschiedener Zelltypen Zelldifferenzierung als Grundlage für die Gewebeund Organbildung 3 Modelle, Film 2 Praktikum: Präparationstechnik Mikroskopie Zwiebelwurzelspitzen 2 Wurzel, Blatt, Sprossachse Beobachten, Zeichnen 2 Mikroskop. Präparate, Modelle Der Körper des Menschen und seine Gesunderhaltung (20 Std.) Überblick über die Sinnesorgane des Menschen Sinneszellen als Signalwandler 1 Kurzpräsentation 1 Funktionsmodell Aufbau des Auges 1 Kurzpräsentation Modell Zusammenhang zwischen Bau und Funktion Experimente zur Funktion des Auges Überblick über den Bau des Nervensystems Bedeutung des Zentralnervensystems, des peripheren Nervensystems und des vegetativen Nervensystems Das Hormonsystem des Menschen im Überblick Wirkungsprinzip der Hormone Regulationsprinzip der Hormone am Beispiel der Insulinausschüttung Sehfehler und ihre Korrektur Kniesehnendehnungsreflex 3 2 Praktikum, Gruppenarbeit Funktionsmodell 1 4 Kurzpräsentationen, Experiment 2 3 Seite 10 von 26

11 Schulcurriculum Biologie Klasse 9/10 Hans-Furler-Gymnasium grundlegende Bedeutung des Hormon- und Nervensystems für Steuerung und Regelung im Organismus Störungen führen zu Krankheiten Stress, Diabetes 1+1 Kurzpräsentationen Reproduktion und Vererbung (34 Std.) Die Chromosomen als Träger der Erbinformation Meiose: Ablauf und Bedeutung Vergleich mit der Mitose Mendelsche Regeln Vertiefung anhand von Beispielen Stammbaumanalysen 3 Gruppenarbeit Aufbau und Bedeutung der Proteine Aufbau der DNA, Speicherung von Information in der Basensequenz Von der Basensequenz zum spezifischen Protein Selbstbau eines DNA- Modells 2 Modelle 3 Modelle, Film 5+2 Gruppenarbeit Modelle, Film 2 Modelle 2+1 Gruppenarbeit Modell, Film Mutationen 1 Kurzpräsentationen Erbkrankheiten beim Menschen Genetische Beratung Mutation und Selektion als wichtige Evolutionsfaktoren Künstliche und natürliche Selektion Risiken und Nutzen gezielter Veränderungen der Erbinformation Tier- und Pflanzenzucht Klassische Züchtungsmethoden Kurzpräsentationen 2 Ökosysteme (27 Std.) Lebensräume in unserer Landschaft Ökosystem Wald (alternativ auch ein anderes schulnahes Ökosystem) 2 Auswertung einer topografi- Karte Flora und Fauna in diesem Ökosystem Monographie eines Vertreters 6 Gruppenarbeit mit Präsentationen evtl. Exkursion Seite 11 von 26

12 Schulcurriculum Biologie Klasse 9/10 Hans-Furler-Gymnasium Abiotische und biotische Faktoren, Stabilität eines Ökosystems Photosynthese und Zellatmung, Nahrungsbeziehungen in einem Ökosystem: Nahrungsketten, Nahrungsnetze Energiefluss 1 Bedeutung der Energieumwandlung in einem Ökosystem Eingriffe in das Ökosystem Wald und deren Folgen Ursachen für das Aussterben von Lebewesen 2 9 Auswertung von Diagrammen Experimente 2 Metaplantechnik 1 2 Kurzpräsentation Bildmaterial 2 Seite 12 von 26

13 Schulcurriculum Übersicht Biologie Kursstufe Hans-Furler-Gymnasium Curriculum 11/12 Übersicht vierstündig Von der Zelle zum Organ / Zelle und Stoffwechsel Moleküle des Lebens und Grundlagen der Vererbung Angewandte Biologie Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen Evolution und Ökosysteme zweistündig Von der Zelle zum Organ / Zelle und Stoffwechsel Moleküle des Lebens und Grundlagen der Vererbung Angewandte Biologie Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen Evolution und Ökosysteme Seite 13 von 26

14 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium Standards Kerncurriculum Hinweise für ein mögliches Schulcurriculum Std. Kernc. Von der Zelle zum Organ Zelle und Stoffwechsel 30 Die Schülerinnen und Schüler können die Zelle als Grundbaustein des Lebens und als geordnetes System beschreiben. Kennzeichen des Lebens Lichtmikroskopisches Bild der Zelle Zelle als System (= Funktionseinheit) Systemebenen: Moleküle, Zellen, Organe, Organismen, Ökosysteme Praktikum: Mikroskopieren von Zellen, zeichnen elektronenmikroskopische Bilder der Zelle interpretieren. Elektronenmikroskopisches Bild der Zelle Vergleich von Protocyte und Eucyte, Abgrenzung Virus die Bedeutung der Kompartimentierung der Zelle erklären und den Zusammenhang zwischen Bau und Funktion bei folgenden Zellorganellen erläutern: Zellkern, Mitochondrium, Chloroplast, Endoplasmatisches Reticulum, Ribosom. Zellorganellen: Struktur und Funktion Zusammenhang zwischen Ausstattung der Zelle mit Zellorganellen und ihrer Funktion Golgi-Apparat (Dictyosom) das Prinzip der Osmose und ihre Bedeutung für den Stoffaustausch über Membranen an Hand von Experimenten erklären. Experiment: Osmometer Experimente zur Osmose z. B. Plasmolyse Schülerversuche an Hand eines Modells den Aufbau und die Eigenschaften der Biomembran beschreiben. Bau und Funktion der Biomembran Flüssig-Mosaik-Modell, Membranfluss die Bedeutung der Zellmembran für den geregelten Stofftransport erläutern. Passiver und aktiver Transport Seite 14 von 26

15 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium erklären, dass zum Erhalt und Aufbau geordneter Systeme Energie aufgewendet werden muss. Entropiebegriff anbahnen erläutern, dass Zellen offene Systeme sind, die mit der Umwelt Stoffe und Energie austauschen. Stoff- und Energieaufnahme und -abgabe z. B. bei Fotosynthese und Zellatmung erklären, dass das Zusammenwirken energieliefernder mit energieverbrauchenden Reaktionen notwendig ist. Sie können die Bedeutung von ATP als Energieüberträger erläutern Bedeutung von ATP Energetische Kopplung Energiefluss, Energieumwandlung Praktikum: Energetische Kopplung Übersicht Energieumwandlung: Fotosynthese, Zellatmung, Gärungen, Chemosynthese Moleküle des Lebens und Grundlagen der Vererbung 25 Die Schülerinnen und Schüler können beschreiben, dass das Leben auf Strukturen und Vorgängen auf der Ebene der Makromoleküle beruht. Überblick: Biomoleküle Systemebene Moleküle Hinweis: Absprache mit Fach Chemie die Bedeutung der Proteine als Struktur- und Funktionsmoleküle des Lebens erläutern. Aufbau und Funktion von Proteinen, Bedeutung der räumlichen Struktur, Beispiele für Proteinfunktion Z. B.: Lysozym das Funktionsprinzip eines Enzyms und eines Rezeptors über Schlüssel-Schloss- Mechanismen erläutern. Enzym als Biokatalysator Enzym Substrat Komplex Seite 15 von 26

16 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium an einem konkreten Beispiel den Prozess der enzymatischen Katalyse beschreiben und die Vorgänge am aktiven Zentrum modellhaft darstellen; sie können den Zusammenhang zwischen Molekülstruktur und spezifischer Funktion erläutern. Enzymfunktion modellhaft Experimente zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren durchführen und auswerten. Praktikum: Ausgewählte Versuche zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von verschiedenen Faktoren: Temperatur, ph-wert, Substratkonzentration, Enzymkonzentration, Vergiftung, z. B. Urease, Katalase Z. B.: Bestimmung der Enzymaktivität mithilfe digitaler Messwerterfassung Mechanismen zur Regulation der Enzymaktivität an konkreten Beispielen beschreiben und erklären. Hemmung und Aktivierung (kompetitiv bzw. allosterisch) Enzymwirkkette mit Endprodukthemmung an konkretem Beispiel ein Experiment zur Isolierung von DNA durchführen. Praktikum: Isolierung von DNA die Doppelhelix-Struktur der DNA über ein Modell beschreiben und erläutern, wie in Nukleinsäuren die Erbinformation kodiert ist. Anforderungen an ein Molekül zur Eignung als Erbsubstanz Aufbau der DNA, genetischer Code Prinzip der semikonservativen Replikation Versuche von Griffith und Avery Arbeit mit Modellen Versuche von Meselson und Stahl den Weg von den Genen zu den Proteinen (Proteinsynthese) und von den Proteinen zu den Merkmalen von Lebewesen (Biosyntheseketten) erläutern. Transkription und Translation Syntheseketten, z. B. Blütenfarbstoff, Phenylalaninstoffwechsel, Marfansyndrom Vergleich der Vorgänge bei Pro- und Eukaryoten die Bedeutung der Regulation der Genaktivität für den geregelten Ablauf der Stoffwechsel- und Entwicklungsprozesse mit Hilfe einfacher Modelle erläutern. Operonmodell bei Bakterien Entwicklungsgene bei Eukaryoten und deren Regulation Seite 16 von 26

17 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium Angewandte Biologie 25 Die Schülerinnen und Schüler können die experimentellen Verfahrensschritte (Isolierung, Vervielfältigung und Transfer eines Gens, Selektion von transgenen Zellen) der genetischen Manipulation von Lebewesen an einem konkreten Beispiel beschreiben und erklären. Isolierung, Vervielfältigung und Transfer eines Gens, Selektion von transgenen Zellen bei Bakterien z. B. Insulinherstellung Viren und Bakterien: Bau und Vermehrung molekularbiologische Experimente durchführen und auswerten. Praktikum: Plasmidisolation oder PCR oder Gelelektrophorese oder ähnliches Experiment Hinweise zur Sicherheit im Labor Exkursion z. B. NaT-Working Biologie, Stützpunktschule können das Prinzip der Gendiagnostik an einem Beispiel erläutern. DNA-Banken, fingerprinting-verfahren geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung gegeneinander abgrenzen. Beispiele für geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung Keimzellen, Befruchtung, Bedeutung von Mitose und Meiose, Bedeutung der Sexualität Wiederholung Verlauf von Mitose und Meiose (siehe Evolution) Verfahren der Reproduktionsbiologie (Klonen, In-vitro-Fertilisation, Gentherapie) beschreiben und erklären. Klonen bei Säugetieren (Dolly), In-vitro- Fertilisation, Gentherapie: somatische und Keimbahntherapie Z. B.: Dilemmadiskussion embryonale und differenzierte Zellen vergleichen und die Bedeutung der Verwendung von embryonalen und adulten Stammzellen erläutern. Definition: Stammzellen adult und embryonal Differenzierung Omnipotenz Pluripotenz Stammzellenforschung, Embryonenschutzgesetz Mikroskopierübungen: vergleichende Betrachtung verschiedener Zelltypen Seite 17 von 26

18 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium die Bedeutung gentechnologischer Methoden in der Grundlagenforschung, in der Medizin und in der Landwirtschaft erläutern. Beispiele aus der Grundlagenforschung z.b. Antisensetechnik, grüne Gentechnik (z. B. Agrobacterium tumefaciens) Pro und contra Gentechnik Konventionelle Züchtung bei Pflanzen. Moderne Verfahren der Pflanzenzüchtung z.b. Protoplastenfusion, Antherenkultur Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der ethischen Dimension der gentechnischen Methoden und der Reproduktionsbiologie auseinander. Dabei betrachten sie Sachverhalte aus unterschiedlichen Perspektiven (z.b. naturwissenschaftliche, ethische, wirtschaftliche, philosophische, theologische), um Aussagen sachgerecht auf Grundlage der erworbenen Kenntnisse bewerten zu können. Auch Therapieansätze wie Organtransplantation und Stammzellentherapie sollen dabei einbezogen werden. Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen 35 Die Schülerinnen und Schüler können Möglicher Einstieg ins Thema: Übersicht über das Nervensystem von Säugetieren: ZNS, PNS, Reiz-Reaktionsschema Nervenzellen präparieren und den Bau einer Nervenzelle erläutern. Bau und Funktion der Nervenzelle Praktikum: Präparation von Nervenzellen (Schweinerückenmark) die Mechanismen der elektrischen und stofflichen Informationsübertragung und die daran beteiligten Membranvorgänge am Beispiel der Nervenzellen beschreiben (Ruhepotenzial, Aktionspotenzial, Synapse). Ruhepotenzial, Aktionspotenzial, Synapse, Vorgänge an der Membran Wiederholung Transport durch Membranen. Modellversuch zur Ruhespannung, Ableitung von Potenzialen (z. B. Regenwurm, Muskelpotenziale). Synapsengifte, Sucht die Verrechnung erregender und hemmender Signale als Prinzip der Verarbeitung von Informationen im Zentralnervensystem beschreiben. Erregende und hemmende Synapsen, Verrechnung, Demoneuron Z. B. Kniesehnenreflex mit Hemmung des Antagonisten Laterale Inhibition (z. B. bei Limulus) Seite 18 von 26

19 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium die elektrochemischen und molekularbiologischen Vorgänge bei der Reizaufnahme an einer Sinneszelle und der Transformation in elektrische Impulse an einem selbstgewählten Beispiel erläutern. Bau und Funktion von Sinneszellen an einem Beispiel (Geruchs-, Geschmacks- oder Sehsinneszelle...) Prinzip: second messenger Versuche zur Sinneswahrnehmung die übergeordnete Funktion des Gehirns erläutern. Wichtige Funktionen der Gehirnteile Zusammenwirken von Nerven- und Hormonsystem an einem Beispiel Lernzirkel Gehirn Überblick Hormonsystem (anknüpfend an Standards Klasse 10) am konkreten Beispiel (Sehwahrnehmung, Sprache) erläutern, dass die Leistungen des Zentralnervensystems sich nicht unmittelbar aus den Merkmalen der einzelnen Bausteine ergeben. Auf jeder Systemstufe des Lebens kommen neue und komplexere Eigenschaften hinzu. Sehwahrnehmung Sprache: anatomische Voraussetzungen, Sprachzentrum im Gehirn Verarbeitung im Gehirn am Beispiel Sehwahrnehmung (z. B. optische Täuschung) die Funktion des Immunsystems am Beispiel einer Infektionskrankheit erläutern. Sie können zwischen humoraler und zellulärer Immunantwort differenzieren und die beteiligten Zellen und Strukturen angeben. Verlauf einer Infektionskrankheit, Übersicht Blut und Lymphe, Bau des Antikörpers, Antigen- Antikörperreaktion (Schlüssel-Schloss-Prinzip), humorale und zelluläre Immunreaktion. Bildung von Gedächtniszellen Eigen- und Fremderkennung, Organtransplantation Robert Koch (Postulate) die Bedeutung des Immunsystems für die Gesunderhaltung des Menschen erläutern Infektionskrankheiten, Pandemien, Beispiele Sekundärantwort Aktive und passive Immunisierung Praktikum ELISA am Beispiel HIV erklären, wie Erreger die Immunantwort unterlaufen bzw. ausschalten können. HIV: Bau und Vermehrung, Symptome und Krankheitsverlauf, AIDS Infektionswege Therapieansätze Seite 19 von 26

20 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium die Notwendigkeit der Regulation des Zusammenspiels der Zellen und Organe eines Organismus am Beispiel des Nervensystems und des Immunsystems erläutern. Grundprinzip Regulation Regelkreis Z. B. Regelung der äußeren Atmung Z.B. Abschalten der Immunreaktion Abgrenzung Regelung und Steuerung Evolution und Ökosysteme 30 Die Schülerinnen und Schüler können ein Ökosystem während einer Exkursion erkunden und die in einem Lebensraum konkret erlebte Vielfalt systematisch ordnen. Artenerfassung in einem Ökosystem, z. B. Wiese, Bach, See, Hecke oder Wald Bestimmungsübungen BiodivA an ausgewählten Gruppen des Tier- und Pflanzenreiches systematische Ordnungskriterien ableiten und die Nomenklatur anwenden. Systematische Ebenen benennen, Ordnungskriterien im Hinblick auf Verwandtschaft definieren Morphologischer und biologischer Artbegriff Binäre Nomenklatur Linné als Forscherpersönlichkeit die historischen Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin als ihrer Zeit gemäße Theorien interpretieren und sie vergleichend aus heutiger Sicht beurteilen. Vergleich der Theorien, Würdigung der beiden Forscher Biogenetische Grundregel von Haeckel durch morphologisch-anatomische Betrachtungen Abwandlungen im Grundbauplan rezenter und fossiler Organismen beschreiben und systematisch auswerten. Befunde aus der vergleichenden Anatomie: Z. B.: Vergleich von Wirbeltierextremitäten Homologie und Analogie an verschiedenen Beispielen Brückenformen, z.b.: Archaeopteryx, Ichthyostega, Cynognathus, Eustenopteron, Rhynia Lebende Fossilien: z.b. Lungenfisch, Latimeria, Schnabeltier, Ginkgo Evolution der Wirbeltiere, Stammbaum Vom Wasser aufs Land und zurück Seite 20 von 26

21 Schulcurriculum Biologie 4-stündig Hans-Furler-Gymnasium molekularbiologische Verfahren zur Klärung von Verwandtschaftsbeziehungen beschreiben und erklären. DNA-Hybridisierung, Präzipitintest, Sequenzanalysen (Proteine, DNA) die biologische Evolution, die Entstehung der Vielfalt und Variabilität auf der Erde auf Molekül-, Organismen- und Populationsebene erklären. Synthetische Evolutionstheorie: Evolutionsfaktoren Mutation, Rekombination, Separation (räumliche Sonderung), Isolation (genetische Sonderung), Selektion, Gendrift Allopatrische und sympatrische Artbildung Adaptive Radiation Ein weiteres Beispiel für adaptive Radiation: z.b. Filmauswertung Beuteltiere, Saurier Museumsbesuch Schädelvergleich bei Brassen Mutationstypen Kreationismus und Evolution die Bedeutung der sexuellen Fortpflanzung für die Evolution erläutern. Erhöhung der genetischen Variabilität durch Meiose (intra- und interchromosomale Rekombination) und Befruchtung Vergleich mit vegetativer Vermehrung (siehe angewandte Biologie) den Menschen in das natürliche System einordnen und seine Besonderheiten in Bezug auf die biologische und kulturelle Evolution herausstellen. Anatomischer Vergleich Mensch - Menschenaffe Primatenstammbaum: Wichtige Funde und ihre Einordnung Faktoren der Menschwerdung: Aufrechter Gang, Gehirn, Sozialverhalten, Kommunikation, Tradition, Kulturelle Evolution Skelettvergleich Vergleich von Schädeln Museumsbesuch Zoobesuch Stundenberechnung: ca. 60 Wochen bis zur schriftlichen Abiturprüfung entspricht ca. 240 h Kerncurriculum ca. 140 h, Schulcurriculum ca. 70 h, Leistungsmessung und Diagnose ca. 30 h Nach dem schriftlichen Abitur verbleiben noch ca. 16 Stunden. Vorschlag: Ausgewählte Themen aus der Ethologie oder Soziobiologie bzw. eigene Schwerpunkte ( Schulcurriculum). Seite 21 von 26

22 Schulcurriculum Biologie 2-stündig Hans-Furler-Gymnasium Standards Kerncurriculum Hinweise für ein mögliches Schulcurriculum Von der Zelle zum Organ Zelle und Stoffwechsel 30 Std. Kernc. Die Schülerinnen und Schüler können die Zelle als Grundbaustein des Lebens und als geordnetes System beschreiben. die Bedeutung der Kompartimentierung der Zelle erklären und den Zusammenhang zwischen Bau und Funktion bei folgenden Zellorganellen erläutern: Zellkern, Mitochondrium, Chloroplast, Endoplasmatisches Reticulum, Ribosom. das Prinzip der Osmose und ihre Bedeutung für den Stoffaustausch über Membranen erklären. an Hand eines Modells den Aufbau und die Eigenschaften der Biomembran beschreiben. die Bedeutung der Zellmembran für den geregelten Stofftransport erläutern. erläutern, dass Zellen offene Systeme sind, die mit der Umwelt Stoffe und Energie austauschen Kennzeichen des Lebens Lichtmikroskopisches Bild der Zelle Zelle als System (= Funktionseinheit) Elektronenmikroskopisches Bild der Zelle Zellorganellen: Struktur und Funktion Zusammenhang zwischen Ausstattung der Zelle mit Zellorganellen und ihrer Funktion Experiment: Osmometer Bau und Funktion der Biomembran Flüssig-Mosaik-Modell, Membranfluss Passiver und aktiver Transport Stoff- und Energieaufnahme und -abgabe z. B. bei Fotosynthese und Zellatmung Systemebenen: Moleküle, Zellen, Organe, Organismen, Ökosysteme Vergleich von Protocyte und Eucyte, Abgrenzung Virus Golgi-Apparat (Dictyosom) Moleküle des Lebens und Grundlagen der Vererbung 25 Die Schülerinnen und Schüler können Seite 22 von 26

23 Schulcurriculum Biologie 2-stündig Hans-Furler-Gymnasium beschreiben, dass das Leben auf Strukturen und Vorgängen auf der Ebene der Makromoleküle beruht. die Bedeutung der Proteine als Struktur- und Funktionsmoleküle des Lebens erläutern. das Funktionsprinzip eines Enzyms und eines Rezeptors über Schlüssel-Schloss-Mechanismen erläutern. ein Experiment zur Isolierung von DNA durchführen. die Doppelhelix-Struktur der DNA über ein Modell beschreiben und erläutern, wie in Nukleinsäuren die Erbinformation kodiert ist. den Weg von den Genen zu den Proteinen erläutern und die Proteinbiosynthese modellhaft erläutern Überblick: Biomoleküle Systemebene Moleküle Aufbau und Funktion von Proteinen, Bedeutung der räumlichen Struktur, Beispiele für Proteinfunktion Enzym als Biokatalysator Enzym Substrat Komplex Enzymfunktion modellhaft (SSM) Praktikum: Isolierung von DNA Anforderungen an ein Molekül zur Eignung als Erbsubstanz Aufbau der DNA, genetischer Code Prinzip der semikonservativen Replikation Transkription und Translation Hinweis: Absprache mit Fach Chemie Z. B.: Lysozym Versuch (qualitativ): Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Temperatur (z.b. Urease, Katalase) Kompetitive Hemmung Versuche von Griffith und Avery Arbeit mit Modellen Genwirkkette am Bsp.PKU Angewandte Biologie 25 Die Schülerinnen und Schüler können die experimentellen Verfahrensschritte (Isolierung, Vervielfältigung und Transfer eines Gens, Selektion von transgenen Zellen) der genetischen Manipulation von Lebewesen an einem konkreten Beispiel beschreiben und erklären. können das Prinzip der Gendiagnostik an einem Beispiel erläutern. Isolierung, Vervielfältigung und Transfer eines Gens, Selektion von transgenen Zellen bei Bakterien z. B. Insulinherstellung DNA-Banken, fingerprinting-verfahren Viren und Bakterien: Bau und Vermehrung (Virus, nicht Phage!) Gentherapie an einem konkreten Beispiel geschlechtliche und ungeschlechtliche Beispiele für geschlechtliche und Wiederholung Verlauf von Mitose und Meiose Seite 23 von 26

24 Schulcurriculum Biologie 2-stündig Hans-Furler-Gymnasium Fortpflanzung (Klonen) gegeneinander abgrenzen embryonale und differenzierte Zellen vergleichen und die Bedeutung der Verwendung von embryonalen und adulten Stammzellen erläutern. die Bedeutung gentechnologischer Methoden in der Grundlagenforschung, in der Medizin und in der Landwirtschaft erläutern. ungeschlechtliche Fortpflanzung, Klonen bei Säugetieren, IVF Keimzellen, Befruchtung, Bedeutung von Mitose und Meiose, Bedeutung der Sexualität Definition: Stammzellen adult und embryonal Differenzierung Omnipotenz Pluripotenz Stammzellenforschung, Embryonenschutzgesetz Beispiele aus der Grundlagenforschung z.b. Antisensetechnik, grüne Gentechnik (z. B. Agrobacterium tumefaciens) Pro und contra Gentechnik (siehe Evolution) Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der ethischen Dimension der gentechnischen Methoden und der Reproduktionsbiologie auseinander. Dabei betrachten sie Sachverhalte aus unterschiedlichen Perspektiven (z.b. naturwissenschaftliche, ethische, wirtschaftliche, philosophische, theologische), um Aussagen sachgerecht auf Grundlage der erworbenen Kenntnisse bewerten zu können. Auch Therapieansätze wie Organtransplantation und Stammzellentherapie sollen dabei einbezogen werden. Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von Informationen 35 Die Schülerinnen und Schüler können Möglicher Einstieg ins Thema: Übersicht über das Nervensystem von Säugetieren: ZNS, PNS, Reiz-Reaktionsschema den Bau einer Nervenzelle erläutern das Prinzip der elektrischen und stofflichen Informationsübertragung und die daran beteiligten Membranvorgänge am Beispiel der Nervenzellen beschreiben (Ruhepotenzial, Aktionspotenzial, Synapse) die Verrechnung erregender und hemmender Bau und Funktion der Nervenzelle Ruhepotenzial, Aktionspotenzial, Synapse, Vorgänge an der Membran Erregende und hemmende Synapsen, Wiederholung Transport durch Membranen. Synapsengifte, Sucht Seite 24 von 26

25 Schulcurriculum Biologie 2-stündig Hans-Furler-Gymnasium Signale als Prinzip der Verarbeitung von Informationen im Zentralnervensystem beschreiben Vorgänge bei der Reizaufnahme an einer Sinneszelle (Rezeptorpotenzial) und der Transformation in elektrische Impulse an einem selbstgewählten Beispiel erläutern (keine detaillierte Betrachtung der Ionenbewegungen) die Notwendigkeit der Regulation des Zusammenspiels der Zellen und Organe eines Organismus am Beispiel des Nervensystems erläutern und die übergeordnete Funktion des Gehirns erklären Verrechnung, Bau und Funktion von Sinneszellen an einem Beispiel (Geruchs-, Geschmacks- oder Sehsinneszelle...) Prinzip: second messenger Wichtige Funktionen der Gehirnteile Zusammenspiel der Zellen und Organe am Beispiel des Kniesehnenreflexes Verlauf einer Infektionskrankheit, Übersicht Blut und Lymphe, Bau des Antikörpers, Antigen- Antikörperreaktion (Schlüssel-Schloss-Prinzip), humorale und zelluläre Immunreaktion. Bildung von Gedächtniszellen Infektionskrankheiten, Pandemien, Beispiele Sekundärantwort Aktive und passive Immunisierung HIV: Bau und Vermehrung, Symptome und Krankheitsverlauf, AIDS Infektionswege Therapieansätze Evolution und Ökosysteme 30 Die Schülerinnen und Schüler können die bei der Begehung eines Lebensraumes konkret erlebte Vielfalt systematisch ordnen an ausgewählten Gruppen des Tier- und Pflanzenreiches systematische Ordnungskriterien ableiten und die systematischen Kategorien benennen die historischen Evolutionstheorien von Lamarck und Darwin als ihrer Zeit gemäße Theorien Artenerfassung in einem Ökosystem, z. B. Wiese, Bach, See, Hecke oder Wald Systematische Ebenen benennen, Ordnungskriterien im Hinblick auf Verwandtschaft definieren Morphologischer und biologischer Artbegriff Binäre Nomenklatur Vergleich der Theorien, Würdigung der beiden Forscher Biogenetische Grundregel von Haeckel Seite 25 von 26

26 Schulcurriculum Biologie 2-stündig Hans-Furler-Gymnasium interpretieren und sie vergleichend aus heutiger Sicht beurteilen Evolution der Wirbeltiere, Stammbaum die biologische Evolution, die Entstehung der Vielfalt und Variabilität auf der Erde auf Molekül-, Organismen- und Populationsebene erklären Befunde aus der vergleichenden Anatomie: Z.B.: Vergleich der Wirbeltierextremitäten Evolutionstheorie: Evolutionsfaktoren Mutation, Rekombination, Separation (räumliche Sonderung), Isolation (genetische Sonderung), Selektion, Gendrift Allopatrische und sympatrische Artbildung Adaptive Radiation Homologie und Analogie an verschiedenen Beispielen. Brückenformen,z.B.: Archaeopteryx, Ichthyostega, Cynognathus, Eustenopteron, Rhynia Lebende Fossilien: z.b. Lungenfisch, Latimeria, Schnabeltier, Ginkgo die Bedeutung der sexuellen Fortpflanzung für die Evolution erläutern den Menschen in das natürliche System einordnen und seine Besonderheiten in Bezug auf die biologische und kulturelle Evolution herausstellen Erhöhung der genetischen Variabilität durch Meiose (intra- und interchromosomale Rekombination) und Befruchtung Anatomischer Vergleich Mensch - Menschenaffe Primatenstammbaum: Wichtige Funde und ihre Einordnung Faktoren der Menschwerdung: Aufrechter Gang, Gehirn, Sozialverhalten, Kommunikation, Tradition, Kulturelle Evolution Skelettvergleich Vergleich von Schädeln Stundenberechnung: ca. 60 Wochen bis zur schriftlichen Abiturprüfung entspricht ca. 120 h Kerncurriculum ca. 70 h, Schulcurriculum ca. 35 h, Leistungsmessung und Diagnose ca. 15 h Nach dem schriftlichen Abitur verbleiben noch ca. 8 Stunden. Vorschlag: Ausgewählte Themen aus der Ethologie oder Soziobiologie bzw. eigene Schwerpunkte ( Schulcurriculum) Seite 26 von 26