Schulcurriculum Biologie Sekundarstufe II
Schulcurriculum Biologie Sekundarstufe II
Einführungsphase: Cytologie und Physiologie – Zelle, Gewebe, Organismus Fachinhalte 1. Zelle – Gewebe – Organismus
• Pflanzliche und tierische Zellen im Lichtmikroskop (Zwiebelhaut, Wasser-
z.B. Arbeiten im biologischen Strahlengang, Vergrößerung, Labor
• funktionsbezogene Zell- und Gewebedifferenzierung mit ökologischen und
2. Molekulare Grundlagen, Kompartimentierung, Transport
• Struktur-Eigenschaftsbeziehungen von Bau und Inhaltsstoffen der Zelle
• Elektronenmikroskopisches Bild der Zelle: Organellen, Kompartimen-
• Transport an Membranen (Tunnelproteine, Carrier, Cytose)
3. Biokatalyse
• Molekularer Bau und Wirkungsweise von Enzymen
• Abhängigkeit der Enzymaktivität von Umgebungsfaktoren
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• Reaktionsgeschwindigkeit, Regulation und Einflüsse der Enzymaktivität
4. Nutzung der Lichtenergie zum Stoffaufbau
stoffe zur Energieversorgung, querschnitte (Sonnen- und
z.B. Klimawandel, „Biodiesel“ Schattenblatt)
• Reaktionsorte und Ablauf der Fotosynthese
• Zusammenhang Fotosyntheseleistung – Standort
(Grundlegende stoffwechselphysiologische Mechanismen werden am Beispiel
5. Betriebsstoffwechsel und Energieumsatz
• Aerober Abbau von Glucose – Glykolyse, Citratzyklus, Atmungskette
• Anaerober Abbau von Glucose – Gärungen
• Zusammenhang Atmung – Kreislauf – Bewegung
lichen Bewegungsbelastung ( Sp) z.B. Doping durch EPO ( Sp)
Niere als Ausscheidungszentrum des Körpers
Energiewende, Klimawandel, alternative Energieträger
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Qualifikationsphase 1.1: Genetische und entwicklungsbiologische Grundlagen von Entwicklungsprozessen Fachinhalte 1. Fortpflanzung und Keimesentwicklung
• Musterbildung und Gewebedifferenzierung als Prinzip der Ontogenese
(Pl, Re, Sw) Krebs als Fehldifferenzierung
2. Molekulare Grundlagen der Vererbung und Entwicklungssteuerung
• DNA als Träger der Erbinformation (Hershey-Chase-Experiment)
• Replikation (Meselson-Stahl-Experiment, Mechanismus)
• Proteinbiosynthese (Genetischer Code, Ablauf, Vergleich von Eukaryoten
• Mutationen, Wirkungsweise von Mutagenen
• Regulation der Genaktivität am Beispiel der Prokaryonten (Operonmodell
im Zusammenhang mit Stoffwechselaktivitäten bei Bakterien)
- lac-Operon (Substratinduktion bei katabolen Operons) - trp-Operon (Endproduktexpression bei anabolen Operons) - Bakterien und Phagengenetik
2. Aspekte der Cytogenetik mit humanbiologischem Bezug
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• Stammbaumanalyse und Erbgänge in der humangenetischen Beratung
- Meiose (Chromosomenverteilung, Rekombination, Crossing over)
- Erbkrankheiten mit unterschiedlichen Erbgängen, Humangenetische
3. Angewandte Genetik
Gentechnologische Synthese Verfahrenstechnik: Elektro-von Medikamenten (z.B.
• Werkzeuge und Verfahrensschritte der Gentechnik (Beispiel Vaterschafts-
test, DNA-Isolation, PCR, Elektrophorese, Plasmidtechnik,
biologische Untersuchungen im Schülerlabor der RUB
• Methoden der Bakteriengenetik (Leistungskurs)
• Kontroverse Positionen zur Gentechnologie
Umgang mit Erbkrankheiten, z.B. Down-Syndrom, Mukoviszidose
Pandemien: Neue Gefahren durch multiresistente Keime
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Qualifikationsphase 1.2: Ökologische Verflechtungen und nachhaltige Nutzung Fachinhalte 1. Umweltfaktoren, ökologische Nische – Untersuchungen in einem Lebensraum (aquatisches Ökosystem = Stehende Gewässer und Aspekte des Fließgewässers)
• Erfassung ausgewählter abiotischer Faktoren und Organismengruppen
• Einfache Beziehungen zwischen Organismengruppen und Habitatfaktoren
• Toleranzbereich, physiologisches und ökologisches Optimum
(Struktur gibt nicht die zeitliche Reihenfolge der Behandlung der Themen wieder! Genauere Untersuchungen der aquatischen Ökosysteme erfolgen erst nach dem Themenbereich „Verflechtungen in Lebensbereichen“!)
Eingriffe des Menschen in die Gewässeranalysen (Ruhr,
Kemnader Stausee, Sorpe-Talsperre, Muttenbach,
• Beispiel aquatisches Ökosystem (See + Fließgewässer)
von Fließgewässern, Einlei-tung von Haushalts- und
- Gliederung eines Sees, Wechsel der Jahreszeiten
- Zonierung, Änderung der Lebensbedingungen: Eutrophierung
- Methoden der Bestandsaufnahme von Standortfaktoren:
Gewässergütebestimmung, Saprobienindex,
- Vergleich natürliche Selbstreinigung - Kläranlagen
2. Wechselbeziehungen, Populationsdynamik
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• Beziehungen innerhalb einer Population
• Beziehungen zwischen Populationen: interspezifische Konkurrenz,
Räuber-/Beutebeziehungen, Parasitismus, Mutualismus
• Veränderung und Regulation der Populationsdichte (Volterra-Regeln)
3. Verflechtungen in Lebensgemeinschaften
• Biomasseproduktion, Trophieebenen, Energiefluss
• Biogeochemischer Kreislauf am Beispiel des Stickstoffkreislaufs
4. Nachhaltige Nutzung und Erhaltung von Ökosystemen
Erkennen von Konflikten zwischen Nutzungs- und
Schutzansprüchen, Abwägen von Lösungsstrategien
• Umwelt- und Naturschutz vor Ort an einem Beispiel
• chemischer Pflanzenschutz, Düngung (Eutrophierung), biologischer
Kemnader See: Lebensraum und Freizeitbereich
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Qualifikationsphase 2.1: Evolution der Vielfalt des Lebens in Struktur und Verhalten Fachinhalte 1. Grundlagen evolutiver Veränderung
• Genotypische Variabilität von Populationen
• phänotypische Variation innerhalb und zwischen Populationen
• Evolutionsfaktoren Mutation, Rekombination, Gendrift
2. Verhalten, Fitness und Anpassung (Leistungskurs)
• Kosten-Nutzen-Prinzip bei Konkurrenz um Ressourcen
• Evolution von Signalen - Ritualisierung
3. Art und Artbildung
• Separation, Rassenbildung, Isolationsmechanismen
• Adaptive Radiation (Darwinfinken. Kleidervögel auf Hawaii)
4. Evolutionshinweise und Evolutionstheorie
biologischer Vielfalt mittels Homologiekriterien, Hypothe-
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• Rezente Hinweise aus Morphologie, Anatomie, Biochemie, Physiologie
senbildung über Verwandt-schaftsbeziehungen
• Systematik und phylogenetischer Stammbaum, Ableitung von
- Synthetische Evolutionstheorie - Kreationismus
5. Transspezifische Evolution der Primaten
• fossile und rezente Hinweise zur Evolution des Menschen
- Stammbaum der Primaten, Stellung des Menschen
Erstellen eines Stammbau-mes aufgrund von Einzelfun-
- Entwicklungstrends in der Primatenevolution: aufrechter Gang, wenige
- wichtige Vertreter unserer Vorfahren, fossile Funde, Verbreitung
Menschen-„rassen“: Die Ausbreitung des Menschen auf der Erde
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Qualifikationsphase 2.2: Steuerungs- und Regulationsmechanismen im Organismus (Neuronale Informationsverarbeitung, Sinne und Wahrnehmung Fachinhalte 1. Molekulare und cytologische Grundlagen
z.B. Synapsengifte und deren Modellexperimente zum medizinische Anwendung
• Erregungsentstehung und Erregungsleitung
- Ionenkanäle in der Axonmembran - Entstehung des Aktionspotenzials - Kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung
- neuromuskuläre Endplatte - zentrale Synapsen
• Wirkungsmechanismen von Drogen und Arzneimitteln
2. Neuronale Verschaltung und Sinne
- Integration und Verrechnung am Beispiel Patellasehnenreflex,
• Bau und Funktion eines Sinnesorgans. Beispiel Auge:
- Optischer Apparat - Aufbau der Netzhaut - biochemische Vorgänge an Zapfen und Stäbchen
• Bau und Funktion eines Sinnesorgans. Alternativbeispiel Ohr:
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- Bau und Funktion: äußeres Ohr, Mittelohr, Innenohr - Aufbau der Hörschnecke - biochemische Vorgänge an den Haarzellen
• Verarbeitung von Sinnesreizen im Nervensystem
- Beispiel „Sehbahn“ - Laterale Hemmung, Renshaw-Hemmung
3. Wahrnehmung, Gedächtnis, Bewusstsein
Expression/Production Monitoring Viable Cell Density for Improved Bioreactor Control inserted into the bioreactor with in-situ sterilizable standard 12mm and 25 mm diameter probes to fit any bioreactor port. The probes design and materials are ideal for working in a cGMP environment as the wetted material conform to FDA requirements (PEEK, 316L stainless steel). The BIOMASS SYSTEM is ideal