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Lehrpläne Niedersachsen
Abendgymnasium
Biologie
prozessbezogen
Erkenntnisgewinnung — Beobachten, beschreiben, vergleichen
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Erkenntnisgewinnung — Experimentieren
3
Erkenntnisgewinnung — Mit Modellen arbeiten
5
Erkenntnisgewinnung — Fachgemäße Arbeitsweisen und Methoden
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Kommunikation
10
Bewertung
4
inhaltsbezogen
Struktur und Funktion
5
Kompartimentierung
6
Steuerung und Regelung
7
Stoff- und Energieumwandlung
7
Information und Kommunikation
8
Reproduktion
2
Variabilität und Angepasstheit
7
Geschichte und Verwandtschaft
5
Keine Kompetenz enthält diesen Suchbegriff.
Einführungsphase
beschreiben komplexe Zusammenhänge strukturiert und sachgerecht.
mikroskopieren und skizzieren biologische Präparate (Plasmolyse).
vergleichen Zelltypen anhand schematischer Darstellungen basierend auf elektronenmikroskopischen Aufnahmen (Tierzelle, Pflanzenzelle, Bakterienzelle).
Qualifikationsphase
beschreiben und erklären biologische Sachverhalte kriteriengeleitet durch Beobachtung und Vergleich.
mikroskopieren und skizzieren biologische Präparate (bifaziales Laubblatt).
vergleichen den Bau von Organellen anhand schematischer Darstellungen (Chloroplasten, Mitochondrien).
führen eine Dünnschichtchromatografie durch und werten das Chromatogramm aus (Blattpigmente).
führen Freilanduntersuchungen durch und werten diese aus (ausgewählte abiotische und biotische Faktoren).
Einführungsphase
planen zunehmend eigenständig hypothesengeleitet Experimente, führen diese durch und werten sie aus.
Qualifikationsphase
entwickeln Fragestellungen und Hypothesen, planen Experimente, führen diese durch und werten sie hypothesenbezogen aus.
diskutieren Fehlerquellen bei Experimenten (fehlender Kontrollansatz).
Einführungsphase
erläutern biologische Sachverhalte mithilfe von Modellen.
wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit (Flüssig-Mosaik-Modell).
Qualifikationsphase
erläutern biologische Sachverhalte mithilfe von Modellen.
wenden Modelle an, erweitern sie und beurteilen die Aussagekraft und Gültigkeit.
erklären biologische Phänomene mithilfe von Kosten-Nutzen-Analysen (reproduktive Fitness)*.
Einführungsphase
wenden den naturwissenschaftlichen Gang der Erkenntnisgewinnung auf neue Probleme an.
erläutern biologische Arbeitstechniken, werten Befunde aus und deuten sie (PCR, Gel-Elektrophorese).
analysieren naturwissenschaftliche Texte.
beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen. 19 Kompetenzbereich Kommunikation (KK) Unterrichtliches und alltägliches Handeln setzt die Fähigkeit zur Kommunikation voraus. Die Lernenden tragen ihre individuellen Alltagsvorstellungen in den Fachunterricht hinein und umgekehrt fachliche Konzepte und Fachsprache in die Alltagssprache zurück. Dadurch erreichen Schülerinnen und Schüler eine Diskursfähigkeit über Themen der Biologie, einschließlich solcher, die von Gesellschafts- und Alltagsrelevanz sind. Zum Kommunizieren im Fach Biologie werden vielfältige Texte und andere Informationsträger verwendet, wie etwa Bilder, Grafiken, Tabellen, fachliche Symbole, Formeln, Gleichungen und Graphen. Schülerinnen und Schüler erfassen den Informationsgehalt der verschiedenen Träger, beziehen sie aufeinander und verarbeiten sie. Im Biologieunterricht müssen die Schülerinnen und Schüler dazu einen sicheren Umgang mit der Fachsprache entwickeln. Dies geschieht z. B. bei der Diskussion in Gruppen, wenn es um das Verständnis und die Anwendung naturwissenschaftlicher Fachbegriffe, Erkenntnisse und Untersuchungen geht. Formen von Kommunikation sind einerseits direkter Lerngegenstand, andererseits Mittel im Lernprozess. Erkenntnisgewinn und fachbezogener Spracherwerb bedingen sich daher gegenseitig. Der schlüssigen und strukturierten sprachlichen Darstellung sowie der eigenen Stellungnahme in mündlicher und schriftlicher Form kommt eine große Bedeutung zu. Die Dokumentation und Präsentation von Ergebnissen soll mit einem angemessenen Medieneinsatz unterstützt werden. Dazu gehört insbesondere auch der Einsatz multimedialer Präsentationstechniken.
Qualifikationsphase
wenden den naturwissenschaftlichen Gang der Erkenntnisgewinnung auf neue Probleme an.
erläutern biologische Arbeitstechniken (Autoradiografie, DNA-Sequenzierung unter Anwendung von PCR und Gel-Elektrophorese, DNA-Chip-Technologie*), werten Befunde aus und deuten sie.
analysieren naturwissenschaftliche Texte.
beschreiben, analysieren und deuten Abbildungen, Tabellen, Diagramme sowie grafische Darstellungen unter Beachtung der untersuchten Größen und Einheiten. 26 Kompetenzbereich Kommunikation (KK) Grundlegende Erläuterungen zum Kompetenzbereich Kommunikation (KK) befinden sich im Kapitel 3.2.1 auf Seite 20. Sach- und adressatengerechte Kommunikation ist ein wesentlicher Bestandteil naturwissenschaftlicher Bildung. Der Umgang mit modernen Kommunikations- und Präsentationstechniken stellt hierbei ebenso eine Grundvoraussetzung dar wie die sichere Verwendung von Fachbegriffen. Kommunikation setzt zudem die Bereitschaft voraus, eigenes Wissen, eigene Vorstellungen und Ideen in Diskussionen einzubringen und weiterzuentwickeln. Dies unterstützt einen nachhaltigen Lernprozess. hilfe digitaler Medien und Technologien und reflektieren den Einsatz dieser Medien sowie die Informationsquellen kritisch. Selbststeuerung und Selbstorganisation des Lernprozesses sind charakteristische Merkmale des Unterrichts, für die Kommunikation die wesentliche Voraussetzung darstellt. Die schlüssige und strukturierte sprachliche Darstellung in mündlicher und schriftlicher Form ist auch im Hinblick auf die Abiturprüfung von besonderer Bedeutung.
Einführungsphase
beschreiben und erklären biologische Sachverhalte strukturiert und unter korrekter Verwendung der Fachsprache.
veranschaulichen biologische Sachverhalte auf angemessene Art und Weise: Text,
strukturieren komplexe biologische Zusammenhänge: Fließdiagramm, Mindmap.
unterscheiden bei der Erläuterung physiologischer Sachverhalte zwischen Stoff- und Teilchenebene (Diffusion, Osmose). 20 Kompetenzbereich Bewertung (BW) Biologische Erkenntnisse erlangen zunehmend Bedeutung in anwendungsbezogenen und Disziplin übergreifenden Zusammenhängen. Das erfordert einen gesellschaftlichen Diskurs, an dessen Ende Entscheidungen stehen. Die damit verbundenen Chancen und Risiken betreffen das Individuum und die Gesellschaft auf lokaler oder globaler Ebene, aber auch künftige Generationen. Den Entscheidungen sollte die Bewertung von Handlungsoptionen vorausgehen. Im Unterschied zum evidenzbasierten Bewerten von Hypothesen beim Experimentieren wird an dieser Stelle vom Bewerten im Sinne des moralischen Urteils und eines Umgangs mit faktischer und ethischer Komplexität gesprochen. Bewertungskompetenz bezieht sich im Biologieunterricht zum einen auf umweltverträgliches und reflektiertes Handeln im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung, zum anderen auf den Bereich der Bioethik, der die kritische Beurteilung moderner biotechnologischer und biomedizinischer Verfahren zum Inhalt hat. Da es sich um Fragestellungen handelt, die im Überschneidungsbereich von fachlichen Inhalten und gesellschaftlichen Werten und Normen liegen, können diese nicht allein durch logisches Schlussfolgern, komplexes Problemlösen oder vernetztes Denken beantwortet werden. Im Zentrum von Bewertungskompetenz steht daher die Befähigung zu einer bewussten, reflektierten, kritischen und argumentativ fundierten Meinungsbildung. Um an gesellschaftlich bedeutenden Entscheidungsprozessen verantwortungsbewusst teilhaben zu können, müssen Schülerinnen und Schüler also in die Lage versetzt werden, zukunftsfähige Handlungsoptionen auf Basis relevanter Entscheidungskriterien zu entwickeln und diese zu bewerten. In der Einführungsphase steht der Bereich der Bioethik, der die kritische Beurteilung moderner biotechnologischer und biomedizinischer Verfahren zum Inhalt hat, im Fokus des Biologieunterrichts. Der Aspekt des umweltverträglichen und reflektierten Handelns im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung bleibt der Qualifikationsphase vorbehalten.
Qualifikationsphase
beschreiben und erklären biologische Sachverhalte strukturiert und unter korrekter Verwendung der Fachsprache.
veranschaulichen biologische Sachverhalte auf angemessene Art und W eise (Text,
strukturieren biologische Zusammenhänge (Fließdiagramm, Mindmap, Conceptmap*).
unterscheiden bei der Erläuterung physiologischer Sachverhalte zwischen Stoff- und Teilchenebene.
unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen.
erörtern komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösungen strittig sind (Handlungsoptionen zur Verbesserung der CO2-Bilanz, Artbildung*). 27 Kompetenzbereich Bewertung (BW) Grundlegende Erläuterungen zum Kompetenzbereich Bewertung (BW) befinden sich im Kapitel 3.2.1 auf Seite 21. Bewertungskompetenz bezieht sich im Biologieunterricht zum einen auf umweltverträgliches und reflektiertes Handeln im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung, zum anderen auf den Bereich der Bioethik, der die kritische Beurteilung moderner biotechnologischer und biomedizinischer Verfahren zum Inhalt hat. In der Qualifikationsphase ist der Aspekt des umweltverträglichen und reflektierten Handelns im Sinne einer Bildung für nachhaltige Entwicklung für die Abiturprüfung verbindlich. Das schließt die Reflexion der eigenen Entscheidung mit ein.
Einführungsphase
führen eine ethische Analyse durch, wägen dabei Argumente ab, unterscheiden deskriptive von normativen Aussagen und begründen Handlungsoptionen (PND).
Qualifikationsphase
bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns auf der Grundlage einer Analyse der Sach- sowie der Werteebene der Problemsituation und entwickeln Handlungsoptionen.
analysieren komplexe Problem- und Entscheidungssituationen im Hinblick auf soziale, räumliche und zeitliche Fallen*.
bewerten Maßnahmen zum Schutz der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit).
Einführungsphase
beschreiben den Bau und die wesentlichen Eigenschaften biologisch bedeutsamer Moleküle (Lipide, Proteine, Nucleinsäuren).
erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Phospholipide, komplementäre Basen der DNA). Kompartimentierung (FW 2) Lebende Systeme zeigen abgegrenzte Reaktionsräume. Dieses Basiskonzept verdeutlicht die Rolle des Bausteinprinzips von Zellen und Geweben, hilft aber auch beim Verständnis der Zellorganellen und Organe als abgegrenzte Funktionsräume innerhalb eines Organismus. Eine besondere Rolle spielen dabei die Membranen, die die Funktionsräume voneinander abgrenzen und den Stoffaustausch kontrollieren. Dadurch wird es möglich, dass unterschiedliche Prozesse in derselben Zelle gleichzeitig stattfinden können. In der Einführungsphase trägt die Auseinandersetzung mit diesem Basiskonzept zum Verständnis der besonderen Bedeutung verschiedener Transportmechanismen durch Biomembranen und der Abgrenzung von Reaktionsräumen bei der Proteinbiosynthese bei.
Qualifikationsphase
erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle, Aktin- und Myosinfilamente bei der Kontraktion von Skelettmuskelfasern*).
erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten, Mitochondrien).
erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen (Sonnen- und Schattenblatt, Transpiration beim Blatt). 30 Kompartimentierung (FW 2) Lebende Systeme weisen abgegrenzte Reaktionsräume (Kompartimente) auf. Dieses Basiskonzept hilft beim Verständnis der Zellorganellen und Organe als abgegrenzte Funktionsräume innerhalb eines Organismus. Bei den unten formulierten Kompetenzen wird der Fokus weitgehend auf die durch Membranen abgegrenzten Reaktionsräume gerichtet. Durch diese Abgrenzung wird es möglich, dass unterschiedliche Stoffwechselprozesse in derselben Zelle gleichzeitig stattfinden können. In der Qualifikationsphase trägt die Auseinandersetzung mit diesem Basiskonzept zum Verständnis der besonderen Bedeutung von Biomembranen und verschiedenen Transportmechanismen bei einer Vielzahl von Prozessen bei, z. B. bei der chemiosmotischen ATP-Bildung oder der Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale. Kompartimentierung findet auch auf der Ebene von Ökosystemen statt. Diese wird vor allem in der typischen Struktur des jeweiligen Ökosystems deutlich, worauf der Unterricht explizit eingehen muss. Die Kompetenz FW 2.3 ist mit Bezug auf das in den Hinweisen vorgegebene Ökosystem zu behandeln.
Einführungsphase
erläutern modellhaft den Aufbau von Biomembranen (Flüssig-Mosaik-Modell).
beschreiben Kompartimentierung innerhalb von Zellen (Zellkern – Zellplasma, Vakuole – Zellplasma).
erläutern verschiedene Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (Diffusion, Osmose, aktiver Transport). 22 Steuerung und Regelung (FW 3) Dieses Basiskonzept ist eng mit dem Begriff „System“ verknüpft, denn Lebewesen stehen als offene Systeme in einer geregelten, selbsterhaltenden Beziehung zum System ihrer Umwelt. In Zellen und Lebewesen finden vielfältige Prozesse statt, die sich wechselseitig bedingen. Oft sind Steuerungen in Regelungsvorgänge eingebunden, bei denen bestimmte Prozesse durch Rückkopplungen aktiviert oder gehemmt werden. In der Einführungsphase wird dieses Basiskonzept aus dem Sekundarbereich I aufgegriffen und erstmalig auf molekularbiologischer Ebene bei der Regulation des Wasserhaushalts modellhaft betrachtet.
Qualifikationsphase
erläutern biologische Phänomene mithilfe verschiedener Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport).
erläutern die Funktion der Kompartimentierung (Ruhepotenzial, chemiosmotisches Modell der ATP-Bildung).
beschreiben, dass Kompartimentierung auf verschiedenen Systemebenen existiert (Organell, Zelle, Organ, Organismus, Ökosystem). 31 Steuerung und Regelung (FW 3) Lebewesen stehen als offene Systeme in einer geregelten, selbsterhaltenden Beziehung zum System ihrer Umwelt. Die stabilisierende Regulation der internen Bedingungen gegenüber äußeren Einflüssen (Homöostase) war eine Voraussetzung für die Entstehung des Lebens und ist auch heute noch eine Bedingung für seinen Bestand. Auf allen Organisationsebenen sind Wirkung und Rückwirkung zwischen den Elementen lebender Systeme zu beobachten. Auf stoffwechselbiologischer Ebene wird dies z. B. bei kompetitiven und allosterischen Wirkungen bei Enzymen zur Regulation von Stoffwechselwegen deutlich. Organismen nutzen in ihrem Stoffwechsel ein komplexes Gefüge von Ungleichgewichten und Fließgleichgewichten. Unter dem Begriff „Omics“ werden viele neue Spezialdisziplinen und moderne molekularbiologische Methoden zusammengefasst. Mithilfe dieser Methoden können Veränderungen in verschiedenen Molekülklassen gleichzeitig erfasst werden. Die Gesamtheit der Stoffwechselprodukte hat z. B. Einfluss auf die Aktivierung bzw. Inaktivierung eines Gens, wobei Regulation in besonderem Maße deutlich wird. Auch Umwelteinflüsse wirken, wie epigenetische Forschungsergebnisse zeigen, auf die Regulation der Genaktivität ein. In diesem Zusammenhang ist eine Wiederholung der grundlegenden Aspekte der Proteinbiosynthese aus der Einführungsphase notwendig. In einem Ökosystem wirken viele abiotische und biotische Faktoren auf die dort lebenden Organismen ein. Der Unterricht muss dem Zusammenwirken der vielfältigen Faktoren des jeweils zu behandelnden Ökosystems besonders Rechnung tragen. Die Kompetenz FW 3.5 ist mit Bezug auf das in den Hinweisen vorgegebene Ökosystem zu behandeln.
Einführungsphase
erläutern Regulationsprozesse bei Zellen (osmotische Regulation). Stoff- und Energieumwandlung (FW 4) Dieses Basiskonzept wird erst (wieder) in der Qualifikationsphase aufgegriffen. Erläuterungen zu diesem Basiskonzept befinden sich im Kapitel 3.3.2 auf Seite 33. Information und Kommunikation (FW 5) Informationsaufnahme, -weiterleitung, -verarbeitung und -speicherung werden bei höheren Organismen von komplexen Systemen übernommen. Kommunikation stellt hierbei die wechselseitige Informationsübertragung dar, die auf allen Systemebenen lebender Organismen stattfindet. Dieses Basiskonzept hilft beim Verständnis der Vorgänge bei der Realisierung von Erbinformationen. Weiterhin hilft es beim Verständnis der DNA als veränderbarem chemischen Informationsträger. In der Einführungsphase liegt der Schwerpunkt auf den grundlegenden Vorgängen bei der Proteinbiosynthese der Eukaryoten. Das alternative Spleißen und die Genregulation bleiben der Qualifikationsphase vorbehalten.
Qualifikationsphase
beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen bei Enzymen zur Regulation von Stoffwechselwegen (Phosphofructokinase).
erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen (Regulation der Zellatmung, Thermoregulierer und Thermokonformer)*.
erläutern Wechselbeziehungen zwischen Organismen (inter- und intraspezifische Konkurrenz, Räuber-Beute, Parasitismus, Symbiose).
erläutern die Regulation der Populationsdichte (dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren).
vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen (Toleranzkurzven).
erläutern die Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten (Genom, Proteom, Anund Abschalten von Genen, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen, RNA- Interferenz, Methylierung und Demethylierung)*. 32 Stoff- und Energieumwandlung (FW 4) Lebewesen sind aufgrund der permanenten Energieabgabe darauf angewiesen, diese durch ständige Energiezufuhr auszugleichen. Letztlich sind fast alle Lebewesen dieser Erde auf die Zufuhr von Lichtenergie und auf die Fotosynthese angewiesen. Durch diesen Prozess sind Pflanzen in der Lage, ihre eigenen energiereichen Nährstoffe herzustellen. Die dabei chemisch gebundene Energie wird über Nahrungsketten und Nahrungsnetze auch auf tierische Organismen übertragen. Die Thematisierung von Stoffkreisläufen ermöglicht darüber hinaus die Entwicklung eines tieferen Verständnisses der ökologischen Aspekte von Nachhaltigkeit. Die Kompetenzen FW 4.6 und FW 4.7 sind mit Bezug auf das in den Hinweisen vorgegebene Ökosystem zu behandeln. Die aufbauenden und abbauenden Stoffwechselvorgänge sind auf den verschiedenen Organisationsebenen über Stoffe sowie Energie- und Reduktionsäquivalente verknüpft. Stoffwechselwege werden als schematische Redox-Reaktionen betrachtet. Während des Stoffwechsels finden Speicherung, Transport und Umwandlung von Stoffen statt. Letztendlich wird die aufgenommene Energie als Wärme entwertet. Die wichtigsten Moleküle der Stoffwechselwege werden dabei in der Regel im C-Körper-Schema dargestellt. Dies bedeutet, dass zwar keine Strukturformeln gezeichnet werden, wohl aber die Anzahl der Kohlenstoffatome und die Namen der Ausgangsstoffe und Produkte sowie der an den energetisch relevanten Schritten beteiligten Zwischenprodukte, Reduktions- und Energieäquivalente angegeben werden müssen.
Qualifikationsphase
erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System, Reduktionsäquivalente).
erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Abhängigkeit von Außenfaktoren, Funktion der Fotosynthesepigmente, Absorptions- und Wirkungsspektrum, Primärreaktionen, energetisches Modell der ATP-Bildung*, chemiosmotisches Modell der ATP-Bildung, Sekundärreaktionen: Fixierungs- und Reduktionsphase im C-Körper-Schema, Regenerationsphase nur summarisch).
erläutern Enzyme als Biokatalysatoren von Abbau- und Aufbauprozessen (Aktivierungsenergie, Substrat- und Wirkungsspezifität).
erläutern die Abhängigkeit der Enzymaktivität von unterschiedlichen Faktoren (Temperatur, pH-Wert, Substratkonzentration).
erläutern die Bereitstellung von Energie unter Bezug auf die vier Teilschritte der Zellatmung (C-Körper-Schema, energetisches Modell der ATP-Bildung*, chemiosmotisches Modell der ATP- Bildung, Stoff- und Energie-Bilanzen).
stellen energetische und stoffliche Beziehungen zwischen Organismen in einem Ökosystem dar (Nahrungskette und -netz unter Einbezug der Trophieebenen).
erläutern Stoffkreisläufe auf der Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf, Stickstoffkreislauf*). 33 Information und Kommunikation (FW 5) Informationsaufnahme, -weiterleitung, -verarbeitung und -speicherung werden bei höheren Organismen von komplexen Systemen übernommen. Kommunikation stellt hierbei die wechselseitige Informationsübertragung dar, die auf allen Systemebenen lebender Organismen stattfindet. Dieses Basiskonzept hilft beim Verständnis der neuronalen und hormonellen Vorgänge im Körper sowie der Speicherung von Informationen in verschiedenen Systemen. Lebewesen nehmen Informationen aus der Umwelt über Sinneszellen und die entsprechenden Sinnesorgane auf, leiten diese in codierter Form über Nervenzellen weiter und verarbeiten sie. Bedeutsam ist dabei auch die Verarbeitung von elektrischen Impulsen bei der Muskelkontraktion. Sinneszellen sind stets im Zusammenhang mit dem Sinnesorgan zu thematisieren. Die aufgenommenen Informationen sind weder objektiv noch vollständig: Die Ausstattung der Sinnesorgane und die Form der Verarbeitungen setzen deutliche Grenzen. Insofern können Lebewesen kein wahres Abbild der Realität wahrnehmen.
Einführungsphase
erläutern anhand experimenteller Befunde, dass die DNA Träger der Erbsubstanz ist (Experimente von Griffith und Avery).
erläutern modellhaft die Übersetzung der DNA-Sequenz in eine Aminosäuresequenz (Transkription, Translation).
erläutern den Zusammenhang von Genen, Genprodukten und der Ausprägung von Merkmalen (Ein-Gen-ein-Polypeptid-Hypothese).
erläutern DNA-Mutationen und ihre Auswirkungen auf das Genprodukt (Punktmutation, Rastermutation). 23 Reproduktion (FW 6) Die Kontinuität des Lebens besteht in der Generationsfolge, denn Lebewesen haben eine begrenzte Lebensdauer. Die Reproduktion führt durch die identische Replikation der DNA, aber auch durch Mutation und Rekombination zu Vielfalt, die Kontinuität wie auch Veränderlichkeit umfasst. In der Einführungsphase werden die Betrachtungen der cytologischen bzw. chromosomalen Ebene aus dem Sekundarbereich I aufgegriffen und auf die molekulargenetische Ebene übertragen. Mit Bezug auf den Kompetenzbereich „Information und Kommunikation“ (FW 5) wird hier schwerpunktmäßig die Funktion der DNA zur Bildung erbgleicher Zellen thematisiert. Die DNA-Replikation soll dabei modellhaft vereinfacht werden.
Qualifikationsphase
erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale (Geruchssinn, Lichtsinn*, Hormone*).
erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter dem Aspekt der Kontrastwahrnehmung (laterale Inhibition)*.
erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, erregende cholinerge Synapse, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff, hemmende Synapse*, räumliche und zeitliche Summation*).
erläutern das Zusammenspiel der hormonellen und neuronalen Informationsübertragung (Hypothalamus, Kampf-oder-Flucht-Reaktion)*. 34 Reproduktion (FW 6) Die Kontinuität des Lebens besteht in der Generationsfolge, denn Lebewesen haben eine begrenzte Lebensdauer. Wachstums- und Regenerationsprozesse erfordern differenzielle Genaktivität. Darunter versteht man, dass in Zellen mit gleichem Genom verschiedene Gene aktiv sind. Differenzielle Genaktivität steht in engem Zusammenhang mit der Entwicklung spezialisierter Zellen, der Zelldifferenzierung. Die Regulation der Genaktivität wird im Rahmen des Basiskonzepts „Steuerung und Regelung“ vertieft.
Qualifikationsphase
erläutern die Erbgleichheit bei Zellen (semikonservative Replikation der DNA). Variabilität und Angepasstheit (FW 7) Dieses Basiskonzept wird erst (wieder) in der Qualifikationsphase aufgegriffen. Erläuterungen zu diesem Basiskonzept befinden sich im Kapitel 3.3.2 auf Seite 35. Geschichte und Verwandtschaft (FW 8) Dieses Basiskonzept wird erst (wieder) in der Qualifikationsphase aufgegriffen. Erläuterungen zu diesem Basiskonzept befinden sich im Kapitel 3.3.2 auf Seite 36. 24 3.3 Kompetenzen in der Qualifikationsphase 3.3.1 Prozessbezogene Kompetenzen in der Qualifikationsphase Der Biologieunterricht in der Qualifikationsphase knüpft an die in der Einführungsphase erworbenen Kompetenzen an. Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung (EG) Grundlegende Erläuterungen zum Kompetenzbereich Erkenntnisgewinnung (EG) befinden sich im Kapitel 3.2.1 auf Seite 18. Darüber hinaus vermittelt problemorientierter Biologieunterricht der Qualifikationsphase den Schülerinnen und Schülern Methoden, mit deren Hilfe sie biologische Systeme analysieren und deren Eigenschaften beschreiben und erklären können. Dabei nutzen sie ihre Kenntnisse von biologischen Zusammenhängen und Basiskonzepten. Der Unterricht ist an den Prinzipien von Wissenschaftspropädeutik und Scientific Literacy ausgerichtet. Dabei sind unter anderem Problemlösestrategien, fachgemäße Arbeitsweisen und Methoden sowie die Reflexion von Möglichkeiten und Grenzen wissenschaftlicher Erkenntnisgewinnung bedeutsam. Aus der Beobachtung und Beschreibung von Phänomenen auf den verschiedenen Systemebenen werden Frage- und Problemstellungen entwickelt. Zur Erkenntnisgewinnung sind Freilanduntersuchungen, eigenständiges hypothesengeleitetes Experimentieren und das Arbeiten mit Modellen von besonderer Bedeutung. 25 EG Erkenntnisgewinnung
erläutern die Vielfalt der Zellen eines Organismus (differenzielle Genaktivität)*. Variabilität und Angepasstheit (FW 7) Lebewesen sind durch Bau und Funktion an ihre Umwelt angepasst. Angepasstheit wird durch Variabilität ermöglicht. Grundlage von Variabilität sind Mutation, Rekombination und Modifikation. Der Zustand der Angepasstheit ist vom Prozess der Anpassung abzugrenzen. Um ein tiefer gehendes Verständnis von Angepasstheit zu erreichen, ist eine Betrachtung auf den verschiedenen Ebenen bis hin zur molekularen Ebene erforderlich. Das Basiskonzept unterstützt das umfassende Verständnis von Einnischung, Artbildung und der synthetischen Evolutionstheorie. Unter einer biologischen Art versteht man hier alle Populationen, deren Mitglieder sich untereinander fruchtbar fortpflanzen können, die fruchtbare Nachkommen haben und die von anderen Populationen reproduktiv isoliert sind.
Qualifikationsphase
erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Molekülen (Hämoglobin)*.
erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Organen (xeromorphes Blatt).
erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Organismen (CAM-Pflanzen: ökologische und stoffwechselbiologische Aspekte)*.
erläutern den Prozess der Evolution (Isolation, Mutation, Rekombination, Selektion, allopatrische und sympatrische Artbildung, adaptive Radiation*, Gendrift*).
erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (ökologische Nische).
erläutern verschiedene Evolutionstheorien (Lamarck, Darwin, Synthetische Evolutionstheorie).
beschreiben, dass Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen existiert (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt). 35 Geschichte und Verwandtschaft (FW 8) Biologische Systeme verändern sich auf allen Systemebenen mit der Zeit. Gemäß der Evolutionstheorie sind Lebewesen in unterschiedlichem Grad miteinander verwandt. Als Belege für stammesgeschichtliche Verwandtschaft werden anatomisch-morphologische Befunde sowie molekularbiologische Untersuchungen herangezogen. Die Geschichtlichkeit und das „So-Geworden-Sein“ biologischer Systeme ermöglichen eine zusammenhängende Sicht auf viele Einzelphänomene des Biologieunterrichts. Die Reflexion über die Menschwerdung liefert dabei einen grundlegenden Beitrag zum Menschenbild und zum menschlichen Selbstverständnis. Das Basiskonzept „Geschichte und Verwandtschaft“ weist vielfältige Bezüge zu allen anderen Basiskonzepten auf und ist eine Grundlage für ultimate Betrachtungen und Erklärungsansätze. Unter evolutiven Trends werden allmähliche Veränderungen von Merkmalen im Verlauf der Menschwerdung verstanden. Bei der biologischen Evolution werden die Informationen in Form von DNA als Informationsspeicher übertragen und an die nächste Generation durch Fortpflanzung vererbt. Kulturelle Evolution beruht hingegen auf der Weitergabe von Information und deren Aufnahme durch Lernen und Gedächtnis, wobei u. a. das Gehirn als Informationsspeicher dient.
Qualifikationsphase
erläutern und entwickeln Stammbäume anhand anatomisch-morphologischer Befunde (ursprüngliche und abgeleitete Merkmale).
werten molekularbiologische Homologien zur Untersuchung phylogenetischer Verwandtschaft bei Wirbeltieren aus und entwickeln auf dieser Basis einfache Stammbäume (DNA-Sequenz, Aminosäuresequenz).
deuten Befunde als Analogien oder Homologien (Konvergenz, Divergenz).
erörtern wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur Humanevolution (evolutive Trends, Zusammenspiel biologischer und kultureller Evolution)*.
erläutern die Existenz von Zellorganellen mit einer Doppelmembran mithilfe der Endosymbiontentheorie (Chloroplasten, Mitochondrien)*. 36
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