Biologie Klausuren für die Oberstufe

Biologie LK/GK. Aktuelle Download Materialien (Oberstufe)

Bei unerfülltem Kinderwunsch können moderne Therapien der Testosteronsubstitution kombiniert mit reproduktionstechnologischen Maßnahmen, wie der In-vitro-Fertilisation und der Intrazytoplasmatischen Spermieninjektion, heute immer mehr Wunscheltern zu einem Baby verhelfen. Die Schülerinnen und Schüler führen eine Fallstudie durch, bestimmen die Diagnose, wählen begründend die bestmögliche Therapie und setzen sich ethisch mit dem Verbot der Kryokonservierung von Embryonen in Deutschland auseinander.

KOMPETENZPROFIL:

• Klassenstufe: 11/12/13
• Dauer: 2 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen:
  • 1. Bewertungskompetenz;
  • 2. Fachkompetenz;
  • 3. Sachkompetenz
• Methoden: Abiturvorbereitung, Wissensüberprüfung
• Inhalt: Reproduktionsbiologie, In-vitro-Fertilisation, Intrazytoplasmatische Spermieninjektion, Klinefelter-Syndrom

Reizphysiologie – Neurophysiologie: Dieser Klausurvorschlag zur Neurobiologie eignet sich ideal zur Abiturvorbereitung. Er behandelt am Beispiel des Gifts des blaugeringelten Kraken die folgenden inhaltlichen Aspekte: Aufbau und Struktur der Synapse, Informationsübertragung an den Synapsen, Neurotransmitter und Synapsengifte.

• Klassenstufe: Sek II
• Dauer: 4 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen: Die Lernenden …
  • 1. beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons und der Synapse,
  • 2. erläutern die Erregungsweiterleitung an der Synapse,
  • 3. erläutern die Wirkung von zwei Nervengiften auf Synapsen.
• Thematische Bereiche: Neurobiologie, Toxine, Aktionspotenzial, Erregungsweiterleitung

In der Gesellschaft dominiert das binäre Geschlechtermodell, welches Individuen anhand sichtbarer Geschlechtsmerkmale in zwei mögliche Geschlechter einteilt. Die Forschung zur Geschlechtsdifferenzierung beim Menschen zeigt jedoch, dass dieses binäre Geschlechtermodell keinesfalls als Norm für die Geschlechtsbestimmung eines Individuums gelten kann, da die Geschlechtsdifferenzierung von Mutationen und anderen Störfaktoren beeinflussbar ist. Diese Störfaktoren können zu diversen Abweichungen vom binären Geschlechtermodell führen, die jedoch oft für Außenstehende nicht erkennbar sind.

Diese Klausuraufgabe thematisiert die Sexualentwicklung ...

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• Fachwissenschaftliche Hinweise
• Die embryonale Geschlechtsdifferenzierung des Menschen
• Der Fall Amelie F.
• Testosteronsynthese und Wirkmechanismus
• Testikuläre Feminisierung – Der Fall Lisa M.
• Das binäre Geschlechtermodell
• Lösungen
• Literatur

In dieser Klausuraufgabe wird das Modell der genregulatorischen Prozesse des circadianen Rhythmus des Menschen und die Zusammenhänge von circadianem Rhythmus und Krebs in den Fokus genommen. Der zugrunde liegende endogene Mechanismus des circadianen Rhythmus bildet eine Transkriptions-Translations-Rückkopplungsschleife aus Transkriptionsfaktoren, welche sich im tageszeitlichen Rhythmus wiederholt. Man spricht auch von einer inneren Uhr, die genetisch determiniert ist. Störungen der molekularen Tageszyklen werden mit der Entstehung von Tumoren in Verbindung gebracht. Daher zielen Krebstherapien auch auf Eingriffe in die transkriptionale Rückkopplung durch Transkriptionsfaktoren ab.

• Methodisch didaktische Hinweise
• M1: Die transkriptionale Rückkopplungsschleife
• M2: Genregulation in circadianen Zyklen
• M3: Krebs, Krebstherapie und circadian
• Rhythmik
• Lösungen
• Literatur
  
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Ist das Steak der Zukunft synthetisch? Forschende des Fachgebiets der synthetischen Biologie erschaffen lebendige Strukturen nach einem selbst ersonnenen Bauplan. In dieser Klausuraufgabe erarbeiten die Schülerinnen und Schüler auf Basis ihrer Sachkompetenzen zur physiologischen Bedeutung von Proteinen die klimaschädlichen Auswirkungen des weltweit hohen Fleischkonsums, erläutern die Technik von Tissue Engineering zur Erzeugung von Clean Meat und positionieren sich argumentativ und werteorientiert zum Thema.

Das Material kann der Genetik mit den Schwerpunkten synthetische Biologie und Bioethik und der Ökologie mit dem Schwerpunkt Mensch und Ökosysteme zugeordnet werden. Es ist auch als Abiturtraining geeignet.

• Fachwissenschaftliche Aspekte
• M1: Proteine – bedeutsame Nährstoffe
• M2: Fleischkonsum und Klimaschutz
• M3: „Clean Meat“ – Fleisch aus dem Reagenzglas
• M4: Ist das Steak in Zukunft synthetisch?
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Der Klimawandel ist eine der größten Herausforderungen unserer Zeit. Umso bedeutender ist es, ein Verständnis der komplexen, mehrdimensionalen Problematik zu vermitteln, um Lernenden eine sachkundige Teilhabe am gesellschaftlichen Diskurs zu ermöglichen. Diese Klausuraufgabe zur Ökologie befasst sich mit der faszinierenden Welt des Meeresplanktons und seiner Bedeutung für den globalen Kohlenstoffkreislauf und das Klima, mit speziellem Augenmerk auf das Forschungsfeld der mixotrophen Plankter. Marines Plankton ist ein Musterbeispiel für fotosynthetische Effizienz und zugleich eine der wichtigsten Komponenten im globalen Kohlenstoffkreislauf. Die Ozeane und ihre Bewohner sind im Szenario des Klimawandels von herausragender Relevanz, haben doch die Auswirkungen der Ozeanversauerung unmittelbaren Einfluss auf die biologische Kohlenstoffpumpe der Meere, als globale Kohlenstoffsenken. Der marine Lebensraum unterliegt schon heute starken Veränderungen und alles deutet darauf hin, dass sich die ökologischen Umbrüche in den kommenden Jahren weiter verstärken werden.

• Fachwissenschaftliche Hinweise
• Mixotrophes Plankton – das Beste aus zwei Welten
• Wirkung des abiotischen Faktors CO2 im Meer
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Moore sind, deutlich vor den Wäldern, die wichtigsten Kohlenstoffspeicher der Erde. Sie entstanden am Rande der eiszeitlichen Gletscher und lagerten 12.000 Jahre lang pflanzliche Biomasse als Torf ab. Die Trockenlegung und landwirtschaftliche Nutzung dieser extremen Lebensräume haben erheblich zum Ausstoß der Klimagase Kohlenstoffdioxid und Distickstoffmonoxid beigetragen. Nach Angaben der Bundesregierung waren dies 2019 sieben Prozent aller Treibhausgasemissionen in Deutschland. „Moor muss nass“, lautet daher der Slogan der Moorforschenden der Universität Greifswald, die 2021 den Deutschen Umweltpreis der Deutschen Bundesstiftung Umwelt verliehen bekamen.

• Fachwissenschaftliche Hinweise
• M1: Moore – extreme Lebensräume
• M2: Bedeutung der Moore im Klimawandel als CO2-Senken
• Lösung
• Literatur

In dieser Klausuraufgabe zum Themenbereich Ökologie stehen der terrestrische Stickstoffkreislauf und der globale Phosphorkreislauf im Mittelpunkt. Hierbei bearbeiten Ihre Lernenden den Nährstofftransport durch Großtiere, die Tierwanderung in der Nahrungspyramide und Auswirkungen des Nährstofftransports auf die Biodiversität. Zusätzlich wir die Verschärfung der Düngeverordnung von 2017 bewertet.

• Klassenstufe: Sek II
• Dauer: 3 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 2)
• Kompetenzen:
  • 1. Den terrestrischen Stickstoffkreislauf und den globalen Phosphorkreislauf beschreiben;
  • 2. Den Stickstoff- und Phosphorkreislauf vergleichen;
  • 3. Den Nährstofftransport in Ökosystemen erläutern;
  • 4. Auswirkungen des Nährstofftransports auf die Biodiversität erläutern;
  • 5. Ein Nahrungsnetz skizzieren;
  • 6. Die Biomassepyramide erklären;
  • 7. Die Verschärfung der Düngeverordnung von 2017 bewerten.
• Thematische Bereiche: Ökologie, Stickstoffkreislauf, Nährstofftransport, Biodiversität

In dieser Klausuraufgabe zum Themenbereich Ökologie stehen der terrestrische Stickstoffkreislauf und der globale Phosphorkreislauf im Mittelpunkt. Hierbei bearbeiten Ihre Lernenden den Nährstofftransport durch Großtiere, die Tierwanderung in der Nahrungspyramide und Auswirkungen des Nährstofftransports auf die Biodiversität. Zusätzlich wir die Verschärfung der Düngeverordnung von 2017 bewertet.

• Klassenstufe: Sek II
• Dauer: 3 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 2)
• Kompetenzen:
  • 1. Den terrestrischen Stickstoffkreislauf und den globalen Phosphorkreislauf beschreiben;
  • 2. Den Stickstoff- und Phosphorkreislauf vergleichen;
  • 3. Den Nährstofftransport in Ökosystemen erläutern;
  • 4. Auswirkungen des Nährstofftransports auf die Biodiversität erläutern;
  • 5. Ein Nahrungsnetz skizzieren;
  • 6. Die Biomassepyramide erklären;
  • 7. Die Verschärfung der Düngeverordnung von 2017 bewerten.
• Thematische Bereiche: Ökologie, Stickstoffkreislauf, Nährstofftransport, Biodiversität

Diese Leistungskontrolle / Klausur
behandelt die weit verbreitete Krankheit des Bluthochdrucks und die Behandlungsmöglichkeiten
mit z. B. ACE-Hemmern.

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Klausuraufgabe mit Lösungen

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der 11. -13. Schuljahr, Gymnasium
41 Seiten (1,8 MB)

Im Schatten des Ersten Weltkrieges forderte 1918 die Spanische Grippe, ausgelöst durch das Influenza-Virus (H1N1), in Europa innerhalb von nur drei Jahren mehr Todesopfer als beide Weltkriege zusammen. Die Grippe-Viren infizierten in einer Pandemie 500 Millionen Menschen und brachten über 50 Millionen Menschen den Tod. Viren sind keine Lebewesen und für grundlegende Lebensfunktionen, wie Stoffwechsel und Replikation, auf lebende Wirtszellen angewiesen. In dieser Klausuraufgabe zeigen Ihre Schüler ihre molekularbiologischen Kompetenzen zum Replikationszyklus von Influenza-Viren. Diagramme zur antiviralen Medikamentenforschung sowie zum Ursprung und zur Evolution von Influenza-Viren werden ausgewertet. Die Schüler begründen auf der Basis von Fachwissen die Schwierigkeit, einen wirksamen Impfstoff für die nächste Grippewelle zu planen.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• M 1: Oseltamivir – ein antiviraler Wirkstoff
• M 2: Oseltamivir-Forschung zur Wirkung und Medikation
• M 3: Ursprung und Evolution von Influenza-Viren
• M 4: Klausuraufgaben
• Lösungen
• Literaturhinweise

Anhand des Aufgabenmaterials, das überwiegend ökologische Sachverhalte thematisiert, aber auch verhaltensbiologische und evolutionsbiologische Aspekte berührt, kann die Auswertung von Grafiken sowie die Bildung und Überprüfung von Arbeitshypothesen eingeübt werden.

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Ökologie, Evolution, Verhalten
• Basiskonzepte: Information und Kommunikation, Reproduktion
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden, Hypothesen bilden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: Materialien auswerten, erklären und darstellen mithilfe der Fachsprache
• Inhalt in Stichworten:
  • Habitatbewertung
  • Brutverhalten

Mit dieser Aufgabe kann im Rahmen des Themenbereiches Molekulargenetik ein klassisches Experiment zur Transformation analysiert, bewertet und in der experimentellen Vorgehensweise nachvollzogen und geprüft werden.

• Angemessene Verwendung der Fachsprache
• Verwendung von formulierten Regeln und Definitionen als Arbeitsmittel
• Begrifflich präzises Erfassen biologischer Sachverhalte
• Sachgerechte Problemanalyse
• Entwicklung von Lösungsmöglichkeiten

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Molekulargenetik
• Methode: Einzel- und Partnerarbeit
• Basiskonzepte: Regelung und Steuerung, Variabilität
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden, eigenständig beurteilen
• Kommunikation: erläutern mithilfe der Fachsprache, Materialien zielorientiert einsetzen sowie strukturiert darstellen und diskutieren
• Reflexion: Aussagen aus unterschiedlichen Perspektiven und Sachzusammenhängen hinterfragen
• Inhalt in Stichworten: Erbsubstanz DNA, Bakterienkolonie, Transformation, bakterizide Wirkung von Chloroform, Kontrollversuch, Zentrifugation, Wildtyp, Mangelmutante, Minimalmedium

Prüfen Sie das Wissen ihrer Schüler zu den wesentlichen Zellbestandteilen und der Permeabilität von Biomembranen.

• Niveau: weiterführend, vertiefend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie
• Methode: Einzel- und Partnerarbeit
• Basiskonzepte: Analyse von Grafiken
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Schemata umsetzen
• Kommunikation: erläutern mithilfe der Fachsprache
• Reflexion: Auswirkungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Biomembran, Stofftransport, Permeabilität

Bei Mangroven handelt es sich um komplexe Ökosysteme, weshalb sich die folgenden Aufgaben gut dafür eignen, erlernte Zusammenhänge zu diesem Thema zu überprüfen bzw. zu festigen. Vor allem die Toleranz gegenüber den abiotischen Umweltfaktoren Salzgehalt und Wasser, aber auch die Folgen des unkontrollierten menschlichen Eingriffs in die Natur können diskutiert werden. Falls die Schüler keine genaue Vorstellung von den Mangrovenwäldern haben, empfiehlt es sich, vor der Bearbeitung des Beitrags zusätzliche allgemeine Informationen anzubieten (Vegetationszonen, geografische Lage etc.).

• Niveau: vertiefend
• Fachlicher Bezug: Ökologie
• Basiskonzepte: System, Struktur und Funktion
• Erkenntnismethoden: Konzepte anwenden, Hypothesen entwickeln
• Kommunikation: erklären, Fachsprache anwenden
• Reflexion: Folgen beurteilen, Stellung des Menschen
• Inhalt in Stichworten:
  • Ökosystem,
  • Biozönose,
  • Halophyten,
  • Koevolution,
  • Selektion

Bei Mangroven handelt es sich um komplexe Ökosysteme, weshalb sich die folgenden Aufgaben gut dafür eignen, erlernte Zusammenhänge zu diesem Thema zu überprüfen bzw. zu festigen. Vor allem die Toleranz gegenüber den abiotischen Umweltfaktoren Salzgehalt und Wasser, aber auch die Folgen des unkontrollierten menschlichen Eingriffs in die Natur können diskutiert werden. Falls die Schüler keine genaue Vorstellung von den Mangrovenwäldern haben, empfiehlt es sich, vor der Bearbeitung des Beitrags zusätzliche allgemeine Informationen anzubieten (Vegetationszonen, geografische Lage etc.).

• Niveau: vertiefend
• Fachlicher Bezug: Ökologie
• Basiskonzepte: System, Struktur und Funktion
• Erkenntnismethoden: Konzepte anwenden, Hypothesen entwickeln
• Kommunikation: erklären, Fachsprache anwenden
• Reflexion: Folgen beurteilen, Stellung des Menschen
• Inhalt in Stichworten:
  • Ökosystem,
  • Biozönose,
  • Halophyten,
  • Koevolution,
  • Selektion

Bei Mangroven handelt es sich um komplexe Ökosysteme, weshalb sich die folgenden Aufgaben gut dafür eignen, erlernte Zusammenhänge zu diesem Thema zu überprüfen bzw. zu festigen. Vor allem die Toleranz gegenüber den abiotischen Umweltfaktoren Salzgehalt und Wasser, aber auch die Folgen des unkontrollierten menschlichen Eingriffs in die Natur können diskutiert werden. Falls die Schüler keine genaue Vorstellung von den Mangrovenwäldern haben, empfiehlt es sich, vor der Bearbeitung des Beitrags zusätzliche allgemeine Informationen anzubieten (Vegetationszonen, geografische Lage etc.).

• Niveau: vertiefend
• Fachlicher Bezug: Ökologie
• Basiskonzepte: System, Struktur und Funktion
• Erkenntnismethoden: Konzepte anwenden, Hypothesen entwickeln
• Kommunikation: erklären, Fachsprache anwenden
• Reflexion: Folgen beurteilen, Stellung des Menschen
• Inhalt in Stichworten:
  • Ökosystem,
  • Biozönose,
  • Halophyten,
  • Koevolution,
  • Selektion

In den letzten Jahren hat das Usutu-Virus, das zu den RNA-Viren zählt und aus den afrikanischen Tropen nach Deutschland gelangte, regional zu einem starken Bestandsrückgang einheimischer Singvögelpopulationen geführt. Der Nachweis erster Infektionen beim Menschen wirft die Frage auf, inwiefern das Virus zur ernsten, auch humanpathogenen Gefahr werden könnte. Die Schüler können anhand der brisanten Thematik ihr Fachwissen aus den Bereichen Immunbiologie, Genetik und Zellbiologie abrufen und wiederholen dabei die Abläufe einer viralen Infektion sowie der Reaktionen des Immunsystems.

Dabei liegt ein Fokus auf der Beschreibung und Interpretation schematisch dargestellter Vorgänge sowie auf der Erbringung von Transferleistungen.

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie, Immunbiologie, Genetik, Evolution
• Methode: Klausur (120 min)
• Basiskonzepte: Kompartimentierung, Regelung und Steuerung, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: beschreiben, vergleichen, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: Fachsprache verwenden, Materialien auswerten
• Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Usutu-Virus, Arthropoden, Immunantwort, RNA-Viren, Wirtswechsel, Endo-/Exozytose, Replikation, Translation, Retroviren, HI-Virus, HPA-Test, Hybridisierung

In den letzten Jahren hat das Usutu-Virus, das zu den RNA-Viren zählt und aus den afrikanischen Tropen nach Deutschland gelangte, regional zu einem starken Bestandsrückgang einheimischer Singvögelpopulationen geführt. Der Nachweis erster Infektionen beim Menschen wirft die Frage auf, inwiefern das Virus zur ernsten, auch humanpathogenen Gefahr werden könnte. Die Schüler können anhand der brisanten Thematik ihr Fachwissen aus den Bereichen Immunbiologie, Genetik und Zellbiologie abrufen und wiederholen dabei die Abläufe einer viralen Infektion sowie der Reaktionen des Immunsystems.

Dabei liegt ein Fokus auf der Beschreibung und Interpretation schematisch dargestellter Vorgänge sowie auf der Erbringung von Transferleistungen.

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie, Immunbiologie, Genetik, Evolution
• Methode: Klausur (120 min)
• Basiskonzepte: Kompartimentierung, Regelung und Steuerung, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: beschreiben, vergleichen, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: Fachsprache verwenden, Materialien auswerten
• Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Usutu-Virus, Arthropoden, Immunantwort, RNA-Viren, Wirtswechsel, Endo-/Exozytose, Replikation, Translation, Retroviren, HI-Virus, HPA-Test, Hybridisierung

Das Material kann sowohl zur Erarbeitung von Homologie und Analogie als auch als Prüfungsaufgabe eingesetzt werden. In der Erarbeitung kann zunächst über den Vergleich der Beinpaare mit jeweils ähnlicher/gleicher Funktion (Sprung- und Klammerbein) das Phänomen der Analogie betrachtet werden. Durch den Vergleich der Grundbaupläne wird anschließend geklärt, dass Analogien kein Hinweis auf verwandtschaftliche Beziehungen sind. Nur Organe mit gemeinsamem Grundbauplan (homologe Organe) weisen – auch bei starker Abwandlung – auf Verwandtschaftsbeziehungen hin.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Evolution
• Basiskonzepte: Entwicklung, Struktur und Funktion, Variabilität und Angepasstheit, Geschichte und Verwandtschaft
• Erkenntnismethoden: vergleichen, Konzepte anwenden, Regeln formulieren, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erläutern, Fachsprache verwenden, Materialien auswerten
• Inhalt in Stichworten: Homologie, Analogie, Kriterium der Stetigkeit, Atavismus

Die Klausur kann sowohl im Zusammenhang mit der Evolutionsbiologie als auch mit der Ökologie eingesetzt werden. Da sie beide Themen verbindet, wäre sie auch als Einstieg in die mündliche Prüfung denkbar. Ebenso ist der Einsatz im Unterricht in Phasen der Festigung gut möglich.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Evolution, Ökologie
• Basiskonzepte: Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden
• Kommunikation: erklären
• Inhalt in Stichworten: geschlechtliche Fortpflanzung, Variabilität, Koevolution, Konkurrenzvermeidung

Mie Materialien samt Aufgabenstellungen sind so konzipiert, dass diese unabhängig voneinander eingesetzt werden können. Voraussetzung für die Bearbeitung jedoch ein Grundwissen zur Immunbiologie (Immunsystem, Abwehr von Krankheitserregern). Bei der Verwendung der Materialien in der vorgeschlagenen Reihenfolge werden verschiedene Aspekte des Themas „Schweinegrippe“ beleuchtet und umfassend behandelt.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • M 1: Der Erreger
  • M 2: Infektion und Vorbeugung
  • M 3: Die Impfung
• Lösungsvorschläge

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Immunbiologie
• Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Variabilität und Angepasstheit, Wechselwirkung mit der Umwelt
• Erkenntnismethoden: Material und grafische Darstellungen auswerten, Hypothesen bilden
• Kommunikation: beschreiben, darstellen, erklären
• Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Virenvermehrung in einer Zelle, humorale Immunisierung, aktive und passive Immunität

Mit dieser Klausur können die Stammbaumanalyse und die Erläuterung der Ursachen des Klinefelter-Syndroms wiederholt werden. Neu und daher anspruchsvoll für die Schüler ist hier die Kombination von beiden, also die Begründung des Genotyps eines Klinefelter-Mannes in einem dihybriden Xchromosomalen Erbgang.

• Niveau: vertiefend
• Fachlicher Bezug: Genetik
• Basiskonzepte: Geschichte und Verwandtschaft
• Erkenntnismethoden: Konzepte analysieren und übertragen, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, veranschaulichen, Fachsprache verwenden
• Inhalt in Stichworten:
  • Stammbaumanalyse
  • dihybrider
  • X-chromosomal-rezessiver
  • gekoppelter Erbgang
  • Kopplungsbruch
  • Symptome und Ursache des Klinefelter-Syndroms

Viele Menschen leiden an chronischen Schmerzen, die oft unzureichend behandelt oder nur eingedämmt werden können. In den letzten Jahren haben verschiedene Wissenschaftler einen bislang unbekannten körpereigenen Schutzmechanismus entdeckt, der eine gesteigerte Empfindlichkeit gegenüber immer wieder auftretende Schmerzen verhindert. Ursache dafür sind sogenannte „Homer-Proteine“, die man vor einigen Jahren zum ersten Mal in dem für die Verarbeitung von Emotionen zuständigen limbischen System im Gehirn fand.

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Informationsverarbeitung
• Basiskonzepte: Information und Kommunikation
• Erkenntnismethoden: Konzepte anwenden, Hypothesen erarbeiten
• Kommunikation: erläutern, darstellen, Fachsprache anwenden
• Reflexion: Auswirkungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Bau und Funktion einer Synapse, Schmerz, peripheres Nervensystem, Neurotransmitter

Die Blätter und Früchte des Walnussbaumes (Juglans regia) produzieren eine chemische Substanz, 1,4,5-Trihydroxynaphthyl-4-glucosid, die bei Regen aus den jeweiligen Zellen ausgewaschen und dadurch in den Boden unterhalb des Baumes eingespült wird.

• Niveau: einführend, grundlegend
• Fachlicher Bezug: Ökologie, Stoffwechselphysiologie
• Methode: Einzel- und Partnerarbeit
• Basiskonzepte: Analyse von Umwandlungsprozessen und einseitiger Beeinflussung
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Schemata umsetzen
• Kommunikation: erläutern mithilfe der Fachsprache
• Reflexion: Auswirkungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Allelopathie, interspezifische Konkurrenz, Licht als limitierender Faktor

Das Immunsystem schützt den Körper vor Krankheitserregern und hat daher eine große Bedeutung für den Menschen. Um das Wissen Ihrer Schülerinnen und Schüler zum Thema Immunbiologie abzufragen, werden mit diesem Beitrag ein Klausurvorschlag sowie ein Multiple-Choice-Test angeboten, der sowohl analog als auch digital im Unterricht oder als Hausaufgabe durchgeführt werden kann.

• Klassenstufe: 10, 11, 12
• Dauer: 2 Unterrichtsstunden
• Kompetenzen:
  • 1. Grundlagen der Immunbiologie kennen
  • 2. Unterschiede von Viren und Bakterien nennen
  • 3. angeborene und erworbene Immunabwehr unterscheiden
• Thematische Bereiche: Humanbiologie, Immunbiologie

Die wesentliche Bedeutung der Biomembranen liegt in der Kompartimentierung der Zelle und in der Kontrolle des Stoffflusses. Das Material befasst sich mit dem komplexen Bau einer Biomembran und stellt beispielhaft eine Möglichkeit des Membrantransports dar. Zur Lösung der vorliegenden Aufgaben sind Kenntnisse zum Bau und zur Funktion der Biomembran sowie über die verschiedenen Möglichkeiten des Stofftransports durch Biomembranen erforderlich.

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie
• Methode: Klausur (ca. 45 Min.)
• Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Kompartimentierung, Regelung und Steuerung
• Erkenntnismethoden: Darstellungen verwenden, Phänomene erfassen, Konzepte übertragen, Experimente auswerten
• Kommunikation: Fachsprache verwenden, Materialien auswerten, nennen, erläutern, darstellen
• Inhalt in Stichworten: Bau der Zelle, Bau und Funktion der Biomembran, Transportmechanismen, Stofftransport, Transportproteine, Diffusion

Die Unterrichtseinheit ist zum Einsatz als Klausur, für schülerzentrierte Übungen oder zur Wiederholung des abiturrelevanten Stoffes geeignet. Er enthält Beispiele für Auswirkungen osmotischer Vorgänge, die außerhalb der üblichen Anwendungen im Unterricht liegen. Dabei wird u. a. das zytologische Thema Osmose mit Inhalten der Nervenphysiologie vernetzt.

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie, Stoffwechsel, Neurobiologie
• Methode: Klausur (90 Min.)
• Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Regelung und Steuerung, Information und Kommunikation
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Hypothesen bilden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, Fachsprache verwenden, Materialien auswerten
• Inhalt in Stichworten: Wasserhaushalt, Osmose, Hypo- und Hypertonie, Hyponatriämie, Aktionspotenzial, Myelin, Osmoregulation bei Süßwasserfischen

Die Aufgabe ermöglicht es, die „Vererbung-Umwelt-Problematik“ anhand eines klar gegliederten Versuchsaufbaus zu analysieren.

Die eindeutigen Versuchsergebnisse ermöglichen es den Schülerinnen und Schülern, konkret Stellung zu beziehen, und ggf. ihre Kenntnisse aus dem Unterrichtsfach Pädagogik, in dem die „Vererbung-Umwelt-Problematik“ ebenfalls thematisiert wird, mit in die Diskussion der Versuchsergebnisse einzubeziehen. Damit geht die Aufgabe deutlich über rein biologische Inhalte hinaus und ermöglicht einen Bezug zu aktuellen (bildungs)politischen Fragestellungen.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Genetik, Verhaltensbiologie, Evolution, Pädagogik
• Basiskonzepte: Variabilität und Angepasstheit, Geschichte und Verwandtschaft
• Erkenntnismethoden: beschreiben, Phänomene erfassen, Experimente auswerten, Hypothesen überprüfen, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, Materialien auswerten
• Inhalt in Stichworten: Inzuchtstämme, Lernverhalten, Erbe und Umwelt

Die genetische Distanz ist ein Maß für die genetische Divergenz zwischen Arten unabhängig davon, ob der Abstand die Zeit vom gemeinsamen Vorfahren oder den Grad der Differenzierung misst. Populationen mit vielen ähnlichen Allelen haben kleine genetische Abstände. Dies deutet darauf hin, dass sie eng miteinander verwandt sind und einen jüngeren gemeinsamen Vorfahren haben. Der genetische Abstand ist nützlich, um die Geschichte von Populationen und Arten zu rekonstruieren. Beispielsweise deuten genetische Abstände darauf hin, dass die Menschen in Afrika südlich der Sahara und in Eurasien vor etwa 100.000 Jahren auseinandergingen. Genetische Abstände werden auch zum Verständnis des Ursprungs der biologischen Vielfalt verwendet. Zum Beispiel wird oft die genetische Distanz zwischen verschiedenen Rassen domestizierter Tiere untersucht, um zu bestimmen, welche Rassen geschützt werden sollten, um die genetische Vielfalt zu erhalten.

Durch Bewältigung dieser Leistungsaufgabe, die auch als vorbereitende Übung für die Abiturklausur verwendet werden kann, explizieren die Schülerinnen und Schüler (SuS) ihren kompetenten Umgang mit der Analyse von Verwandtschaftsbeziehungen auf der Basis molekulargenetischer Befunde. Im Mittelpunkt dieser Leistungsaufgabe steht die Klärung der verwandtschaftlichen Beziehungen der Menschenaffen, zu denen der Mensch taxonomisch gehört. Dazu werden grundlegende Kompetenzen zu zentralen Methoden der Genetik und der Evolutionsbiologie verlangt.

Diese Aufgabe fokussiert damit den Themenkreis der Abstammung des Menschen sowie die genetische Distanz zu nahen verwandten Arten. Die SuS setzen molekulargenetische Daten in Beziehung zu hypothetischen Stammbäumen, falsifizieren Thesen und konstruieren selbstständig die Verwandtschaft der Großen Menschenaffen in der fachspezifischen Arbeitsweise eines Kladogramms.

Diese Leistungsaufgabe ist primär für den Grundkurs konzipiert worden, könnte in Abhängigkeit vom Vorwissen der SuS aber auch Teil einer Leistungskursklausur sein.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Verwandtschaft der Menschenaffen
• Molekularbiologische Befunde zur genetischen Distanz
• Lösungen
• Literatur

Das Material zeigt die Vernetzung von Neurophysiologie, ökologischer Anpassung und Evolution. Am Beispiel des Corroboree-Froschs lässt sich demonstrieren, wie eine spezialisierte Lebensweise in Zusammenwirkung mit einer Infektion zum Aussterben einer Art führen kann. Daneben sollen Überlegungen zur Entwicklung von Parasiten angestellt werden sowie zu den Folgen der Einbürgerung nicht-heimischer Arten. Das Material lässt sich optimal kurz vor der Abiturprüfung einsetzen, da Kenntnisse aus drei Themenbereichen gefragt sind.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • M 1: Der Corroboree-Frosch
  • M 2: Pilzinfektion des Corroboree-Froschs
  • M 3: Pilzinfektion des Krallenfroschs
• Lösungsvorschläge

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Neurobiologie, Ökologie, Evolution
• Basiskonzepte: Regelung und Steuerung, Information und Kommunikation, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden und übertragen, Hypothesen bilden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, darstellen, Materialien auswerten
• Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten:
  • Aktionspotenzial
  • Ruhepotenzial
  • Anpassung
  • Mutation
  • Selektion

Die Klausur zeigt ein Beispiel von komplexer Koevolution, bei der drei Arten betroffen/einbezogen sind und innerhalb einer Art (Bienen) zudem Männchen und Weibchen unterschiedliche Spezialisierungen aufweisen. Zur Lösung dieser Aufgabe sind Kenntnisse der Evolutionsfaktoren (Mutation, Selektion, Isolation) erforderlich.

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Evolution, Ökologie
• Methode: Klausur (60 Minuten)
• Basiskonzepte: Variabilität und Anpassung
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden und übertragen, Hypothesen bilden, Regeln verwenden
• Kommunikation: erklären, Material auswerten
• Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Koexistenz, Koevolution, Selektion, Präadaption

Dieser Beitrag kann als Klausur zum Thema „Sinnesphysiologie“ nach Besprechung neurobiologischer Grundlagen eingesetzt werden. Er beschäftigt sich mit der Signaltransduktion in Sinneszellen am Beispiel „Schmecken“.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • M 1: Geschmacksrezeptorzellen
  • M 2: Erregung eines Bitterrezeptors
  • M 3: Künstliche Zunge
• Lösungsvorschläge

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Neurobiologie, Zellbiologie
• Methode: Klausur (90 Minuten)
• Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Regelung und Steuerung
• Erkenntnismethoden: beschreiben, Phänomene erfassen, Konzepte anwenden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, Fachsprache verwenden
• Inhalt in Stichworten: Geschmackssinn, Sinneszellen, second-messenger-Prinzip, Rezeptorpotenzial, Signaltransduktion

Das Thema „Verwandlung“, z. B. von der Raupe zum Schmetterling, begeistert, weil es sich dabei um einen uns mysteriös erscheinenden Vorgang des Gestaltwechsels handelt. Das Wachstum von Insekten ist vor Eintritt ihrer Metamorphose durch mehrere Häutungen gekennzeichnet, die von zahlreichen Faktoren beeinflusst werden. Die inneren Faktoren spielen für die Entwicklung die weitaus größere Rolle, denn ohne körpereigene Signale (Hormone) kann keine Entwicklung stattfinden.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • M 1: Einflussfaktoren auf Entwicklung
  • M 2: Innere Einflussfaktoren
  • M 3: Steuerung der Häutung von Raupen
  • M 4: Versuch zur Lage der Hormondrüse bei Insekten
  • M 5: Hormonkrankheiten beim Menschen
• Lösungsvorschläge

• Niveau: grundlegend bis weiterführend
• Fachlicher Bezug: Entwicklung, Stoffwechsel
• Basiskonzepte: Regelung und Steuerung
• Erkenntnismethoden: beschreiben, Phänomene erfassen, Konzepte anwenden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, darstellen, Materialien auswerten
• Inhalt in Stichworten: Entwicklung, Hormone, Insekten, Hormondrüsen, Hormonkrankhei- ten, Wirkungsprinzipien, Stoffwechsel, Diabetes

Die Klausurarbeit ist inhaltlich zwischen den großen Themenbereichen „Genetik“ und „Ökologie“ angesiedelt. Insofern ist sie sehr gut als Vorabitur-Klausuraufgabe einsetzbar.

Die Schüler sollten die gentechnischen Verfahrensschritte der Restriktion, Rekombination und Transformation aus dem Unterricht kennen und möglichst in Form von Vorträgen und schriftlichen Hausaufgaben geübt haben.

Darüber hinaus sollten sie anhand des Beispiels „Golden Rice“ die Herstellung einer transgenen Pflanze mithilfe von Agrobacterium tumefaciens kennen. Hierzu wird die Verschriftlichung in Form eines Fließdiagramms im Unterricht oder als Hausaufgabe empfohlen.

Die Schüler müssen zur Bearbeitung der folgenden Klausuraufgaben interspezifische Beziehungen (Räuber-Beute-Beziehung, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz, Parabiose) kennen.

Es ist ratsam, vor der Klausur Argumente für und wider die grüne Gentechnik zusammenzustellen. Hierzu kann das Lehrbuch genutzt oder eine Internetrecherche durchgeführt werden. Spezielle Kenntnisse zu Nützlingen in der Agrarwirtschaft sind nicht erforderlich.

• Klassenstufe: Sek II
• Dauer: * 3 Unterrichtsstunden (Minimalplan: 2)
• Kompetenzen:*
  • 1. Reorganisation des Vorwissens zur Gentechnik
  • 2. Erschließung der Herstellung von Bt-Mais
  • 3. Auswertung von Informationstexten, Abbildungen und Diagrammen
  • 4. Diskussion von Chancen und Risiken der grünen Gentechnik
• Thematische Bereiche: Gentechnik, Molekulargenetik, Ökologie, Kompetenzbereich Bewertung

Diese Leistungskontrolle für die gymnasiale Oberstufe basiert auf grundlegenden molekulargenetischen Kompetenzen zur Proteinbiosynthese, zum Ablauf der Polymerase-Kettenreaktion, aber auch zur klassischen Genetik. Die SuS formulieren in einer Stammbaumanalyse Hypothesen zum möglichen Vererbungsmodus der Hämophilie und überprüfen diese auf der Grundlage ihrer Kenntnisse zur Meiose und der Mendel’schen Regeln. Die SuS begründen die Verwendung bestimmter Modellorganismen mit ihrer besonderen Eignung für spezielle Fragestellungen der genetischen Forschung. Inhaltlich stehen die Hämostase sowie das Klonieren von Genen im Mittelpunkt. Die gentechnische Gewinnung des Gerinnungsfaktors VIII, welcher für die Behandlung von Hämophilie-Patienten unerlässlich ist, muss erarbeitet werden. Dazu beschreiben die SuS molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen. Sie erläutern molekulargenetische Verfahren, wie die PCR und die Genklonierung mittels Vektoren, sowie den therapeutischen Einsatz.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Vorausgesetztes Fachwissen
• M 1: Hämostase – Prozess der Blutstillung
• M 2: Hämophilie – eine genetisch bedingte Erkrankung
• M 3: Klonierung von Faktor VIII
• Lösungen
• Literaturverzeichnis

Inhaltliche Stichpunkte: Enzymkaskade, Stammbaumanalyse, Gentechnologie, Klonierung, PCR, Expressionsvektoren, Restriktionsenzyme, therapeutischer Zweck

Die Synthetische Evolutionstheorie beeinflusst unser Selbstverständnis und unser Weltbild nachhaltig. Biologische Forschung steht heute oftmals in der gesellschaftlichen Diskussion, wird zu Recht kritisch hinterfragt und bewertet. Jedoch nichts spaltet die Gemüter so sehr wie die Evolutionstheorie, obschon sie in den Lebenswissenschaften den „roten Faden“ aller Forschungsfelder darstellt. Je nach Kulturkreis, Staatsform und Religion wird das Thema Evolution sehr unterschiedlich wahrgenommen und behandelt. Vorunterrichtliche Vorstellungen und Einstellungen zur Evolutionstheorie variieren auch unter Schülern stark. Themen des Inhaltsfeldes Evolution knüpfen daher idealerweise an die Erfahrungswelt der Schüler an oder werden durch eine geeignete Auswahl wissenschaftlicher Erkenntnisse zugänglich gemacht. Schüler sollten so die Vielfalt der Lebewesen als Ergebnis einer langen gemeinsamen Evolutionsgeschichte, als Ergebnis von Fortpflanzung, Variabilität, Angepasstheit und Selektion kennen und verstehen lernen. Diesbezügliche Kompetenzen tragen zur Lebensbewältigung der Lernenden bei, da sie eine aktive Teilhabe an gesellschaftlichen Diskursen ermöglichen. Diese Leistungskontrolle greift eine gängige Hypothese des nicht nur in den USA populären Kreationismus auf und fordert zu einer auf Fachwissen beruhenden Auseinandersetzung mit den konkurrierenden Thesen auf. Die Theorie der Koevolution, ein Teilkonzept der Synthetischen Evolutionstheorie, erklärt die oft erstaunlichen Koadaptationen interagierender Arten in Räuber-Beute-Beziehungen, Wirt-Parasit-Beziehungen und in Symbiosen. Diese Leistungsaufgabe fokussiert die Symbiose von Blütenpflanzen und bestäubenden Fluginsekten, die Konkurrenz von Angiospermen und Gymnospermen sowie das Wirt-Parasit-Verhältnis von Gerste und dem Mehltau, als parasitärem Pilz. Die Leistungsaufgabe kann je nach genutztem Umfang des Materialangebotes im Grundkurs oder Leistungskurs eingesetzt werden.

Der vorliegende Erwartungshorizont samt Punkteschlüssel orientiert sich am Leistungskurs. Die Punktevergabe muss im konkreten Fall an das Vorwissen der Schüler adaptiert werden. Die Materialteile sind grundsätzlich auch als Lernaufgaben einsetzbar. Ein flexibler Einsatz durch die Lehrkraft ist damit gewährleistet.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• M 1: Koevolution von Insekten und Pflanzen?
• M 2: Gerste – Wirt des parasitären Mehltaus
• M 3: Schöpfung vs. Synthetische Evolutionstheorie
• M 4: Auswahl wesentlicher Fachbegriffe
• M 5: Koevolution als Erklärungsprinzip
• Lösungen
• Literatur

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Klausur zur Abiturvorbereitung - Ökologie

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
11 Seiten (1,6 MB)

Die Klausur ist als Abschluss des Themengebietes “Energiebindung und Stoffaufbau durch Fotosynthese” konzipiert. Neben grundlegendem Vorwissen zur Zellbiologie, insbesondere dem Feinbau der Biomembran und den unterschiedlichen Möglichkeiten des Stofftransportes, werden die Kenntnisse der Schülerinnen und Schüler über den Ablauf der Fotosynthese in den Chloroplasten sowie über die Abhängigkeit der Fotosynthese von verschiedenen Umweltfaktoren überprüft. In der Klausur müssen die Schüler ihr Wissen über den im Unterricht behandelten Calvin-Zyklus mithilfe der zur Verfügung gestellten Materialien auf eine für sie komplett unbekannte Variante der Fotosynthese, den CAM-Säurestoffwechsel, anwenden.

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Stoffwechsel
• Methode: Klausur (ca. 60 Minuten)
• Basiskonzepte: Stoff- und Energieumwandlung, Kompartimentierung, Struktur und Funktion
• Erkenntnismethoden: beschreiben, vergleichen, Phänomene erfassen, Konzepte anwenden und übertragen, Hypothesen bilden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, Materialien auswerten
• Inhalt in Stichworten: Querschnitt eines Laubblattes, Chloroplastenbau, chemiosmotische Theorie, Calvin-Zyklus, CAM-Pflanzen, Bau der Biomembran, Stofftransport, Endosymbiontentheorie

• Kommunikation: erklären, diskutieren
• Inhalt in Stichworten: Bindung, Bindungshormone, Fitnessmaximierung, Fortpflanzungsverhalten, Monogamie, Oxytocin, Pheromone, Vasopressin

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Prüfungen und Klausuren zur Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums

Dieser für den Einsatz als Klausuraufgabe konzipierte Beitrag stellt das raffinierte Jagdverhalten der Fühler- oder Tentakelschlange Erpeton tentaculatum vor, das genau auf einen als C-Start bezeichneten Fluchtreflex von Beutefischen abgestimmt ist, und befasst sich mit den neurobiologischen Hintergründen. Dabei wird u. a. das Verständnis von Reflexen vertieft: Die Schülerinnen und Schüler begreifen, dass scheinbar „intelligentes“ Fluchtverhalten auf vergleichsweise einfachen, wechselseitig-hemmenden neuronalen Verschaltungen beruhen kann. Darüber hinaus wird ihnen bewusst, dass die Verrechnung eingehender Signale die wesentliche Voraussetzung auch komplexer Gehirnleistungen ist.

• Niveau: weiterführend, vertiefend
• Fachlicher Bezug: Neurobiologie, Verhaltensbiologie
• Methode: Klausur (90 Min.)
• Basiskonzepte: Information und Kommunikation, Regelung und Steuerung, Struktur und Funktion
• Erkenntnismethoden: vergleichen, Darstellungen verwenden, Konzepte übertragen
• Kommunikation: Materialien auswerten, Fachsprache verwenden
• Inhalt in Stichworten: Reflex, Fühlerschlange (Erpeton tentaculatum), C-Start, Mauthnerzelle, Nervenzelle, Synapse, räumliche und zeitliche Summation

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Prüfungen und Klausuren zur Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
13 Seiten (1,4 MB)

Die meisten enzymatisch katalysierten Stoffwechselreaktionen laufen unter physiologischen Bedingungen nur sehr langsam ab. Die besondere Bedeutung der Enzyme liegt darin, die notwendige Aktivierungsenergie herabzusetzen und dadurch die Reaktionen zu beschleunigen.

Die Materialien behandeln mit dem Schlüssel-Schloss-Prinzip und der Ableitung der Michaelis-Menten-Konstante aus einem Reaktionsgeschwindigkeits-Substratkonzentrations-Diagramm die Grundprinzipien der Enzymkinetik.

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Stoffwechsel, Enzymatik
• Methode: Klausur (ca. 45 Min.)
• Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Stoff- und Energieumwandlung
• Erkenntnismethoden:
• Kommunikation: beschriften, benennen, beschreiben, Materialien auswerten und erläutern, begründen, ableiten
• Inhalt in Stichworten: Schlüssel-Schloss-Prinzip, Wirkungs- und Substratspezifität, Benennung von Enzymen, Einflüsse auf die Enzymaktivität, Bau von Proteinen, Reaktionsgeschwindigkeits-Substratkonzentrations-Diagramm, KM-Wert

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Prüfungen und Klausuren zur Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
17 Seiten (2,0 MB)

Die folgenden Materialien und Aufgaben greifen einige Aspekte der Arbeit von SCHEKMAN, ROTHMAN und SÜDHOF auf und verknüpfen sie mit klassischen Themen des Biologieunterrichts in der Kursstufe. So werden zunächst die bestehenden Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler zu Bau und Eigenschaften der Biomembran sowie zu vesikulären Transportvorgängen mit Blick auf das Basiskonzept „Struktur und Funktion“ systematisiert.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • Die Zelle als Containerterminal
  • Schnelle Synapsen
  • CEDNIK-Syndrom – krank durch gestörten Vesikeltransport
• Lösungsvorschläge

• Niveau: weiterführend, vertiefend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie, Neurobiologie, Genetik, Entwicklung
• Methode: Einzel-, Partnerarbeit
• Basiskonzepte: Kompartimentierung, Struktur und Funktion, Regelung und Steuerung, Information und Kommunikation
• Erkenntnismethoden: beschreiben, vergleichen, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, argumentieren, präzisieren, Fachsprache verwenden, Materialien auswerten
• Inhalt in Stichworten: Vesikeltransport, Golgi-Apparat, Dictyosom, Membranfluss, SNARE-Protein, SNARE-Hypothese, Neurotransmitter, Exocytose, Syntaxin, Synaptotagmin, Complexin, chemische Synapse, CEDNIK-Syndrom, Erbgang, Polyphänie, Mutation, Nukleotid, Deletion, Insertion

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Die Ausbreitung des japanischen Marienkäfers

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
9 Seiten (1,4 MB)

Die folgenden Materialien und Aufgaben greifen einige Aspekte der Arbeit von SCHEKMAN, ROTHMAN und SÜDHOF auf und verknüpfen sie mit klassischen Themen des Biologieunterrichts in der Kursstufe. So werden zunächst die bestehenden Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler zu Bau und Eigenschaften der Biomembran sowie zu vesikulären Transportvorgängen mit Blick auf das Basiskonzept „Struktur und Funktion“ systematisiert.

• Methodisch-didaktische Hinweise
• Material
  • Die Zelle als Containerterminal
  • Schnelle Synapsen
  • CEDNIK-Syndrom – krank durch gestörten Vesikeltransport
• Lösungsvorschläge

• Niveau: weiterführend, vertiefend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie, Neurobiologie, Genetik, Entwicklung
• Methode: Einzel-, Partnerarbeit
• Basiskonzepte: Kompartimentierung, Struktur und Funktion, Regelung und Steuerung, Information und Kommunikation
• Erkenntnismethoden: beschreiben, vergleichen, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, argumentieren, präzisieren, Fachsprache verwenden, Materialien auswerten
• Inhalt in Stichworten: Vesikeltransport, Golgi-Apparat, Dictyosom, Membranfluss, SNARE-Protein, SNARE-Hypothese, Neurotransmitter, Exocytose, Syntaxin, Synaptotagmin, Complexin, chemische Synapse, CEDNIK-Syndrom, Erbgang, Polyphänie, Mutation, Nukleotid, Deletion, Insertion

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Prüfungen und Klausuren zur Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
11 Seiten (1,4 MB)

Die vorliegende Klausuraufgabe überprüft mit der Auswertung relativ einfacher grafischer Darstellungen zur Hemmung der bakteriellen Proteinbiosynthese (betrachtet wird der Einbau von Uracil und Valin in die entsprechenden Makromoleküle der Zelle) grundlegende Kenntnisse zum Ablauf von Transkription und Translation. Das spontane Auftreten von Resistenzen gegen einzelne Antibiotika wird in der vorliegenden Klausuraufgabe genutzt, um die Themenbereiche Molekulargenetik und Evolution zu kombinieren.

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Genetik, Evolution
• Methode: Klausur (60 Min.)
• Basiskonzepte: Variabilität und Angepasstheit, Reproduktion, Geschichte und Verwandtschaft, Regelung und Steuerung
• Erkenntnismethoden: beschreiben, Experimente auswerten, Darstellungen verwenden, Hypothesen bilden, Regeln verwenden
• Kommunikation: Materialien auswerten, Konzepte übertragen und analysieren, Fachsprache verwenden
• Reflexion: Anwendungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Antibiotika, Antibiotikaresistenz, Puromycin, Actinomycin, Bakterien, Transkription, Translation, Evolutionstheorien

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Klausur: Stoffwechsel

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
10 Seiten (1,4 MB)

Energiereiche organische Verbindungen werden bei der Assimilation schrittweise aus einfacheren anorganischen Verbindungen aufgebaut. Der mit Abstand bedeutendste biochemische Vorgang ist dabei die Kohlenstoffassimilation autotropher Organismen bei der Fotosynthese.

Zur Bearbeitung von M 1 und M 2 sind Kenntnisse zu den Einflüssen von Außenfaktoren auf die Fotosyntheseleistung und die Abläufe der lichtabhängigen Reaktionen in den Chloroplasten erforderlich. M 3 behandelt am Beispiel der Succinatdehydrogenase, einem Enzym der Zellatmung, mit dem Schlüssel-Schloss-Prinzip und einem Reaktionsgeschwindigkeits-Substratkonzentrations-Diagramm Grundprinzipien der Enzymatik und Enzymkinetik.

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Stoffwechsel
• Methode: Klausur (ca. 65 Min.)
• Basiskonzepte: Struktur und Funktion, Regelung und Steuerung
• Erkenntnismethoden: beschreiben, Hypothesen bilden, Regeln verwenden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, veranschaulichen, Materialien auswerten
• Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Fotolyse, Außenfaktoren der Fotosynthese, lichtabhängige Reaktionen, Elektronentransport, Proteine, Peptidbindung, Schlüssel-Schloss-Prinzip, Enzymregulation, Hemmstoff

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Klausur Zellbiologie

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
20 Seiten (1,4 MB)

Das Dengue-Virus gehört zur Gattung Flavivirus und wird durch Stiche von Mücken der Gattung Aedes (Synonym Stegomyia) übertragen. Anhand des Infektionsmechanismus des RNA-Virus lassen sich prüfungsrelevante Inhalte insbesondere aus der Immunbiologie wiederholen, aber auch Kenntnisse zu Teilgebieten der Genetik und Zellbiologie werden vorausgesetzt.

Die Aufgabe eignet sich darüber hinaus auch als Grundlage für einen Exkurs zum Zika-Virus (nicht explizit im Material behandelt), das ebenfalls zur Gattung Flavivirus gehört, durch die genannte Mückengattung übertragen wird und den gleichen Vermehrungszyklus aufweist. In Brasilien wurde die Anzahl der mit diesem Virus infizierten Menschen Anfang 2016 auf über 500 000 geschätzt. Auftretende Schädelfehlbildungen bei Föten infizierter Schwangerer sind aufgrund wissenschaftlicher Untersuchungen sehr wahrscheinlich auf die Infektion zurückzuführen.

• Niveau: weiterführend
• Fachlicher Bezug: Zellbiologie, Immunbiologie, Genetik
• Methode: Klausur (ca. 120 Min.)
• Basiskonzepte: System, Struktur und Funktion, Regelung und Steuerung
• Erkenntnismethoden: beschreiben, Hypothesen bilden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, diskutieren, Fachsprache verwenden, Materialien auswerten * Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Stechmücke, humorale Immunantwort, Lebendimpfstoff, RNA-Virus, Infektionsmechanismus, Transgene, Genregulation

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Prüfungen: mündliche Prüfungen

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
11 Seiten (1,0 MB)

Die Aufgabe ist für den Einsatz im Rahmen einer mündlichen Abiturprüfung konzipiert. Im ersten Teil der Prüfung erhält der Prüfling Gelegenheit, sich zu den gestellten Aufgaben in einem zusammenhängenden Vortrag zu äußern. Neben grundlegendem Vorwissen zur neurophysiologischen Informationsweiterleitung sowie zum Aufbau des zentralen Nervensystems und zu seinem Zusammenspiel mit den Organen werden ferner Kenntnisse zur Struktur-Funktionsbeziehung bei Enzymen sowie zur Stoff- und Energieumwandlung im Rahmen des Glucoseabbaus verlangt. Im zweiten Teil, dem Prüfungsgespräch, kann im Rahmen der Acetylcholinsynthese auf eine experimentelle Untersuchung zur Wirkungsweise von Sarin als kompetitiver oder allosterischer Inhibitor übergeleitet werden.

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Neurobiologie
• Methode: mündliche Prüfung (ca. 30 Min.)
• Basiskonzepte: Information und Kommunikation, Regelung und Steuerung
• Erkenntnismethoden: beschreiben, Hypothesen bilden, Darstellungen verwenden
• Kommunikation: erklären, darstellen, veranschaulichen, präsentieren, präzisieren, Fachsprache verwenden
• Reflexion: Folgen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Neurotransmitter, Acetylcholin, Synapse, motorische Endplatte, vegetatives Nervensystem, Parasympathikus, Sympathikus

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Prüfungen und Klausuren zur Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
13 Seiten (0,4 MB)

Eine Prüfung / eine Klausur zum Thema “Reproduktion”.

1933 wurde der letzte freilebende Beutelwolf (Thylacinus cynocephalus) von Menschen getötet. „Benjamin“ hieß der letzte Vertreter seiner Art, der bis 1936 in einem australischen Zoo lebte. Mit ihm starb diese Tierart wohl endgültig aus. Beutelwölfe lebten ursprünglich auf dem ganzen australischen Kontinent. Der Wildhund Dingo, der vor ca. 3 500 Jahren, vermutlich mit Handelsschiffen aus Malaysia, nach Australien kam, hatte den Beutelwolf auf dem australischen Festland bereits verdrängt bevor europäische Auswanderer den neuen Kontinent besiedelten. Der Dingo entwickelte sich zum wichtigsten australischen Raubtier.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Anatomie, Evolution, Fortpflanzung, Genetik, Immunbiologie
• Methode: Klausur (ca. 90 Minuten)
• Basiskonzepte: Reproduktion
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden
• Kommunikation: erklären, diskutieren
• Reflexion: kritisch bewerten
• Inhalt in Stichworten:
  • Artbegriff
  • Analogie
  • Endemismus
  • Verwandtschaftstest
  • Klonierung

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Prüfungen und Klausuren zur Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
13 Seiten (0,9 MB)

In den aktuellen Verhaltenswissenschaften ist die Reduktion von Verhaltensursachen auf die simple Dichotomie angeboren versus erworben überwunden. Im vergangenen Jahrhundert war die Frage danach, welcher Anteil des tierischen und menschlichen Verhaltens angeboren oder erworben ist, Auslöser eines heftigen wissenschaftlichen Streites. Oft haben Untersuchungsergebnisse aus den Verhaltenswissenschaften auch Auswirkungen auf das Bildungssystem. Dass das auch heute noch zutrifft, zeigt die Diskussion um den Einfluss der Neuropädagogik.

• Niveau: grundlegend, weiterführend
• Fachlicher Bezug: Verhaltensbiologie (Verhaltensphysiologie)
• Methode: Klausur (ca. 90 min)
• Basiskonzepte: Regelung und Steuerung, Reproduktion, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden, Hypothesen überprüfen, Darstellungen verwenden
• Reflexion: kritisch bewerten
• Inhalt in Stichworten:
  • Lerntheorien
  • operante Konditionierung
  • Prägung
  • Labyrinthversuche
  • Züchtungsversuche
  • IQ-Testergebnisse

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Mündliche Prüfungen und Klausuren zur Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
9 Seiten (0,7 MB)

Beim Maiswurzelbohrer handelt es sich um einen nach Europa eingeschleppten Käfer, der in seiner neuen Heimat bereits großen wirtschaftlichen Schaden angerichtet hat. Dieser Schädling ist ein gutes Beispiel dafür, welche Folgen die Ansiedelung von Organismen in fremden Lebensräumen haben kann. Im Rahmen der Neurobiologie und Ökologie setzt sich der Beitrag mit der Lebensweise und Methoden zur chemischen Bekämpfung des Maiswurzelbohrers auseinander.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Ökologie, Evolutionsbiologie
• Methode: mündliche Prüfung (ca. 30 min)
• Basiskonzepte: Angepasstheit, Verwandtschaft
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen und beschreiben, Konzepte anwenden
• Kommunikation: darstellen, erläutern, Fachsprache anwenden
• Reflexion: Auswirkungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten:
  • adaptive Radiation
  • Entstehung der Arten
  • ökologische Nische
  • Analogie und Konvergenz
  • Koevolution

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Klassische Genetik in der Abiturvorbereitung

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
5 Seiten (0,9 MB)

In diesem Arbeitsauftrag lassen sich klassische Themenbereiche der Genetik erarbeiten bzw. vertiefen. Dabei kommt dem Zusammenspiel von Reaktionsnorm und Modifikation(sbreite) im Zusammenhang mit dem jeweiligen Genotyp des Lebewesens eine entscheidende Bedeutung zu.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Genetik
• Basiskonzepte: Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Diagramme analysieren, Phänomene erfassen
• Kommunikation: erläutern mithilfe der Fachsprache
• Reflexion: Auswirkungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Genotyp, Reaktionsnorm, Modifikation, Modifikationsbreite

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Klausur Ökologie: Biotische Faktoren

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
8 Seiten (0,4 MB)

Mit dieser Klausur kann im Rahmen des Themenbereichs Fortpflanzungsverhalten zum einen die Bedeutung von saisonalen Schwankungen des Verhaltens und der Revierverteidigung dargelegt und zum anderen der evolutive Aspekt der Fitness-Steigerung thematisiert werden.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Ökologie
• Basiskonzepte: Regelung und Steuerung, Reproduktion, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Diagramme analysieren, Phänomene erfassen, differenzierte Urteile fällen
• Kommunikation: erläutern mithilfe der Fachsprache
• Reflexion: Auswirkungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten:
  • Fortpflanzungsverhalten
  • Hormone
  • Fitness-Steigerung
  • Revierverteidigung
  • saisonale Schwankungen im Verhalten

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Klausur Ökologie: Biotische Faktoren

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
6 Seiten (0,5 MB)

Bei dieser Klausur stehen Effizienzüberlegungen im Vordergrund. Thematisiert werden können an dieser Aufgabe sowohl ein spezifisches Nahrungsverhalten als auch die Möglichkeit, die Energieaufnahme zu maximieren.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Ökologie
• Basiskonzepte: Regelung und Steuerung, Stoff- und Energieumwandlung, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Diagramme analysieren, Phänomene erfassen, differenzierte Urteile fällen
• Kommunikation: erläutern mithilfe der Fachsprache
• Reflexion: Auswirkungen beurteilen
• Inhalt in Stichworten: Nahrungsverhalten, Maximierung der Energieaufnahme, Effizienz

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Stoffwechsel und Energiehaushalt: Enzymatik

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
8 Seiten (1,4 MB)

Zur Bearbeitung dieser Klausur, die zunächst eine Strukturierung bezüglich der Teilanforderungen verlangt, ist es notwendig, dass die Schüler mit Enzymeigenschaften (Wirkungs-, Substratspezifität, Temperaturabhängigkeit) vertraut sind. Dabei ist das Fallbeispiel als Anwendungsorientierung zu verstehen. Die Aufgabe verlangt die Verknüpfung der Enzymtätigkeit mit dem Aspekt der Poikilothermie, ebenfalls eine Lernvoraussetzung, und den Evolutionsfaktoren, die zur Artentstehung beitragen. Während die Aufgaben 1 und 2 noch dem Anforderungsbereich I und II zuzuordnen sind, erfolgt bei den Aufgaben 3 und 4 eine Progression Richtung AFB III.

• Niveau: vertiefend
• Fachlicher Bezug: Stoffwechsel, Ökologie, Evolution
• Basiskonzepte: Regelung und Steuerung, Stoff- und Energieumwandlung, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Phänomene beschreiben, erfassen, vergleichen, Befunde vernetzen und analysieren
• Kommunikation: Materialien fachsprachlich adäquat auswerten
• Inhalt in Stichworten:
  • Enzyme
  • Reduktion
  • Oxidation
  • Poikilothermie
  • RGT-Regel
  • genetische Variabilität
  • Kline-Bildung
  • Mutation
  • Selektion
  • Artbildung

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Eine neue Hühnerrasse? Klassische Genetik

Biologie Unterrichsmaterial für den Einsatz
in der Oberstufe des Gymnasiums
8 Seiten (1,4 MB)

Viele Vereine, in denen Hühnerzucht betrieben wird, haben sich auf die Züchtung neuer Hühnerrassen spezialisiert. In diesem Material beschäftigen sich Ihre Schülerinnen und Schüler mit Kreuzungsschemata und Begriffen wie Semidominanz und intermediäre Bastarde.

• Niveau: grundlegend
• Fachlicher Bezug: Klassische Genetik
• Basiskonzepte: Reproduktion, Variabilität und Angepasstheit
• Erkenntnismethoden: Phänomene erfassen, Konzepte anwenden
• Kommunikation: erklären, Fachsprache verwenden
• Inhalt in Stichworten:
  • Kreuzungsschemata
  • Semidominanz
  • intermediäre Bastarde