Grundkurs – Q 1RNA-Inteferenz, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip . Entwicklung . Transgener Organismus, synthetischer Organismus, Epigenese, Zelldifferenzie-rung,

Grundkurs – Q 1:

Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz der Beispielschule verbindlich vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich. Darüber hinaus enthält dieser schulinterne Lehrplan in den Kapiteln 2.2 bis 2.4 übergreifende sowie z.T. auch jahrgangsbezogene Absprachen zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit, zur Leistungsbewertung und zur Leis-tungsrückmeldung. Je nach internem Steuerungsbedarf können solche Absprachen auch vorhabenbezogen vorgenommen werden.

Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)

• Unterrichtsvorhaben I: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Verän-derungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?

• Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Wie können ge-netisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?

• Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?

Inhaltliche Schwerpunkte:

• Proteinbiosynthese • Meiose und Rekombination • Analyse von Familienstammbäumen • Genregulation • Gentechnik • Bioethik

Basiskonzepte: System Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle Struktur und Funktion Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, Mu-tation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip Entwicklung Transgener Organismus, Epigenese, Zelldifferenzierung, Meiose Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Proteinbiosynthese • Genregulation

Zeitbedarf: 18 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • UF1: biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und er-

läutern • UF3: biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen Krite-

rien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen • UF4: Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und

durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen

• E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologi-sche sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen

Mögliche didaktische Leit-fragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzer-wartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materia-lien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfehlungen sowie Darstellung der verbindlichen Ab-sprachen der Fachkonferenz

Wie läuft die Proteinbiosyn-these bei Pro- und Eukaryoten ab?

• Genetischer Code • Proteinbiosynthese

Was sind Mutationen?

erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charak-terisieren mit dessen Hilfe Gen-mutationen (UF1, UF2) vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosynthe-se bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3) erklären die Auswirkungen ver-schiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u. a. unter Berück-

Schulbuch Informationstexte Verwendung von Modellen zur Proteinbiosynthese Filme Mind-Map

Wissenschaftlicher Erkenntniszu-wachs Rolle von Modellen

sichtigung von Genwirkketten) (UF1,UF4)

Wie wird die Genaktivität reguliert?

• Genregulation bei Prokaryonten und Eukaryonten

erläutern und entwickeln Mo-dellvorstellungen auf der Grund-lage von Experimenten zur Auf-klärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) erklären einen epigenetischen Mechanismus als Modell zur Regelung des Zell- stofwechsels (E6)

Schulbuch Informationstexte Modelldarstellungen

Denkanstöße Gegenwartsbezug (z.B. Lactoseintoleranz)

Was bewirken Mutationen im Phänotyp?

• Mutagene • Krebs, Supressor-

und Onkogene

erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und erklären die Folgen von Mutati-onen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4)

Modell

Anknüpfung an die Erlebniswelt der SuS Problematik der Kernenergie und weitere Strahlenbelastungen (z.B. Flugreisen, Röntgen)

Diagnose von Schülerkompetenzen:

• Selbstevaluation mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Leistungsbewertung:

• KLP-Überprüfungsform: „Mind-Map“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Mutationen, Genregulation ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Meiose und Rekombination • Analyse von Familienstammbäumen • Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • E5: Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf

Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern.

• K2: zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Da-ten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftli-chen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurtei-len,

• B3: an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzierung inhaltlicher As-pekte

Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …



Reaktivierung von SI-Vorwissen

Film „Amphibienentwicklung“ Think-Pair-Share zu bekannten Elementen

SI-Wissen wird reaktiviert, ein Aus-blick auf Neues wird gegeben.

Wie werden die Keimzellen gebil-det und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann?

• Meiose • Spermatogenese / Ooge-

nese

Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung einer Keimzelle und wie entsteht genetische Vielfalt?

• inter- und intrachromosomale Re-kombination

erläutern die Grundprinzi-pien der Rekombination (Reduktion und Neu-kombination der Chromo-somen) bei Meiose und Befruchtung (UF4).

Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs Materialien (z. B. Knetgummi) Arbeitsblätter

Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig erarbeitet und geübt. Schlüsselstellen bei der Keimzellen-bildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Rekombinati-onsmöglichkeiten werden ermittelt.

4

http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm%23kurs


Wie kann man ein Vererbungsmus-ter von genetisch bedingten Krank-heiten im Verlauf von Familienge-nerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nachwuchs ableiten?

• Erbgänge/Vererbungsmodi

• genetisch bedingte Krank-heiten: z.B. - Cystische Fibrose - Muskeldystrophie Duchenne - Chorea Huntington

formulieren bei der Stammbaumanalyse Hy-pothesen zu X-chromosomalen und auto-somalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkmale und begründen die Hypothesen mit vor-handenen Daten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4).

Checkliste z.b. Musterlösung zum methodischen Vorgehen bei einer Stammbaumanalyse. Exemplarische Beispiele von Familienstammbäumen Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Die Auswertungs-kompetenz bei humangenetischen Stammbäumen wird im Unterricht an mehreren Beispielen geübt. Prognosen zum Auftreten spezifi-scher, genetisch bedingter Krankhei-ten werden für Paare mit Kinder-wunsch ermittelt und für (weitere) Kinder begründet angegeben.

Diagnose von Schülerkompetenzen: • Selbstevaluation mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens

Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse • ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik- Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Gentechnik • Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • K2: zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Da-

ten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wis-senschaftlichen Publikationen, recherchieren, auswerten und verglei-chend beurteilen,

• K3: biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwen-dung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren,

• B1: fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Be-wertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhal-ten unter-scheiden und angeben,

• B4: begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Pro-blemlösungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwis-senschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten.





Welche diagnostischen Verfahren gibt es und wie sind sie zu bewer-ten?

• Pränatale Diagnostik Stellen verschiedene Ver-fahren der pränatalen Di-agnostik dar und bewerten sie (UF1, K3, B2)

Schulbuch Internetrecherche

Anknüpfung an gesellschaftlich rele-vante Fragen (Bioethik) Gruppenarbeit mit Kurzvorträgen

Welche molekulargenetischen Werkzeuge und Verfahren gibt es, und welche gentechnischen Grundoperationen lassen sich mit ihnen durchführen?

• erläutern molekularge-netische Verfahren (u. a. PCR, Gelelektrophore-se) und ihre Einsatzge-biete (UF1,E2, E4)

Modelle zur Arbeitsweise von Rest-riktionsenzymen Exkursion zu außerschulischen Lernorten (z.B. Bayer, Kölnpub, Universität)

6

• Genetischer Fingerabdruck • Transgene Organismen • Anwendungsbereiche (Me-

dizin, Pharmazie, Lebens-mittelindustrie, Landwirt-schaft)

• DNA-Chip

• beschreiben molekular-genetische Werkzeuge und erläutern deren Be-deutung für gentechni-sche Grundoperationen (UF1)

• geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3)

Referate zu den Anwendungsbe-reichen

Fachkonferenzbeschluss: Vertiefung der Anwendungsberei-che Pharmazie/ Medizin am Bei-spiel der Insulinproduktion Meinungsbildung zum Einsatz gen-technisch veränderter Organismen in den verschiedenen Bereichen

Welche therapeutischen Ansätze ergeben sich aus der Stammzellen-forschung und was ist von ihnen zu halten?

• Gentherapie • Zelltherapie

recherchieren Unterschie-de zwischen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren diese unter Verwendung geeig-neter Darstellungsformen (K2, K3). stellen naturwissenschaft-lich-gesellschaftliche Posi-tionen zum therapeuti-schen Einsatz von Stammzellen dar und be-urteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4).

Recherche zu embryonalen bzw. adulten Stammzellen und damit verbundenen therapeutischen An-sätzen in unterschiedlichen, von der Lehrkraft ausgewählten Quel-len:

- Internetquellen - Fachbücher / Fachzeit-

schriften Checkliste: Welche Quelle ist neutral und welche nicht? Checkliste: richtiges Belegen von Informationsquellen Ggf. Powerpoint-Präsentationen der SuS Dilemmamethode Gestufte Hilfen zu den verschie-denen Schritten der ethischen Ur-teilsfindung

Das vorgelegte Material könnte von SuS ergänzt werden. An dieser Stelle kann auf das korrek-te Belegen von Text- und Bildquellen eingegangen werden, auch im Hin-blick auf die Facharbeit. Neutrale und „interessengefärbte Quellen“ werden kriteriell reflektiert. Am Beispiel des Themas „Dürfen Embryonen getötet werden, um Krankheiten zu heilen?“ kann die Methode einer Dilemma-Diskussion durchgeführt und als Methode reflek-tiert werden.


Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: „Mind-Map“ / „Präsentationsaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu den Verfahren

ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Leistungskurs – Q 1:

Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz der Beispielschule verbindlich vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich. Darüber hinaus enthält dieser schulinterne Lehrplan in den Kapiteln 2.2 bis 2.4 übergreifende sowie z.T. auch jahrgangsbezogene Absprachen zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit, zur Leistungsbewertung und zur Leis-tungsrückmeldung. Je nach internem Steuerungsbedarf können solche Absprachen auch vorhabenbezogen vorgenommen werden.

Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik)

• Unterrichtsvorhaben I: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse haben Verän-derungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus?

• Unterrichtsvorhaben II: Humangenetische Beratung – Wie können ge-netisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf?

• Unterrichtsvorhaben III: Angewandte Genetik – Welche Chancen und welche Risiken bestehen?

Inhaltliche Schwerpunkte:

• Proteinbiosynthese • Meiose und Rekombination • Analyse von Familienstammbäumen • Genregulation • Gentechnik • Bioethik

Basiskonzepte: System Merkmal, Gen, Allel, Genwirkkette, DNA, Chromosom, Genom, Rekombination, Stammzelle, synthetischer Organismus Struktur und Funktion Proteinbiosynthese, Genetischer Code, Genregulation, Transkriptionsfaktor, RNA-Inteferenz, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip Entwicklung Transgener Organismus, synthetischer Organismus, Epigenese, Zelldifferenzie-rung, Meiose Zeitbedarf: ca. 75 Std. à 45 Minuten

Unterrichtsvorhaben I: Thema/Kontext: Modellvorstellungen zur Proteinbiosynthese – Wie entstehen aus Genen Merkmale und welche Einflüsse ha-ben Veränderungen der genetischen Strukturen auf einen Organismus? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Proteinbiosynthese • Genregulation


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • UF1: biologische Phänomene und Sachverhalte beschreiben und

erläutern • UF3: biologische Sachverhalte und Erkenntnisse nach fachlichen

Kriterien ordnen, strukturieren und ihre Entscheidung begründen • UF4: Zusammenhänge zwischen unterschiedlichen, natürlichen und

durch menschliches Handeln hervorgerufenen Vorgängen auf der Grundlage eines vernetzten biologischen Wissens erschließen und aufzeigen

• E1: Probleme und Fragestellungen selbstständig in unterschiedli-chen Kontexten biologische Probleme identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren,

• E3: Hypothesen mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmä-ßigkeiten Hypothesen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprü-fung ableiten,

• E5: Auswertung: Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern,

• E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoreti-schen Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologische sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersa-gen

• E7: Arbeits- und Denkweisen: naturwissenschaftliche Prinzipien relektieren sowie Veränderungen im Weltbild und in Denk- und Ar-beitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstel-len

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Mögliche didaktische Leit-fragen / Sequenzierung inhaltlicher Aspekte

Konkretisierte Kompetenzerwar-tungen des Kernlehrplans Die Schülerinnen und Schüler …

Empfohlene Lehrmittel/ Materi-alien/ Methoden

Didaktisch-methodische Anmer-kungen und Empfehlungen so-wie Darstellung der verbindli-chen Absprachen der Fachkon-ferenz

Wie läuft die Proteinbiosyn-these bei Pro- und Eukaryoten ab?

• Genbegriff • Genetischer Code • Proteinbiosynthese

Was sind Mutationen? Mutationen

• reflektieren und erläutern den Wandel des Genbegriffes (E7),

• benennen Fragestellungen und stellen Hypothesen zur Ent-schlüsselung des genetischen Codes auf und erläutern klassi-sche Experimente zur Entwick-lung der Code-Sonne (E1, E3, E4)

• erläutern Eigenschaften des genetischen Codes und charak-terisieren mit dessenHilfe Gen-mutationen (UF1, UF2)

• erläutern wissenschaftliche Ex-perimente zur Aufklärung der Proteinbiosynthese,

• generieren Hypothesen auf der Grundlage der Versuchspläne und interpretieren die Ver-suchsergebnisse (E3, E4, E5)

• vergleichen die molekularen Abläufe in der Proteinbiosyn-these bei Pro- und Eukaryoten (UF1, UF3)

Schulbuch Informationstexte Verwendung von Modellen zur Proteinbiosynthese Filme Mind-Map

Wissenschaftlicher Erkenntniszu-wachs Rolle von Modellen

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• erklären die Auswirkungen ver-

schiedener Gen-, Chromosom- und Genommutationen auf den Phänotyp (u. a. unter Berück-sichtigung von Genwirkketten) (UF1, UF4)

• erläutern die Bedeutung der Transkriptionsfaktoren für die Regulation von Zellstoffwechsel und Entwicklung (UF1, UF4)

Wie wird die Genaktivität reguliert?

• Genregulation bei Prokaryoten und Eukaryoten

erläutern und entwickeln Modell-vorstellungen auf der Grundlage von Experimenten zur Aufklärung der Genregulation bei Prokaryoten (E2, E5, E6) erklären einen epigenetischen Me-chanismus als Modell zur Rege-lung des Zellstoffwechsels (E6) erklären mithilfe von Modellen gen-regulatorische Vorgänge bei Eukaryoten (E6)

Schulbuch Informationstexte Modelldarstellungen

Denkanstöße Gegenwartsbezug (z.B. Lactoseintoleranz)

Was bewirken Mutationen im Phänotyp?

• Mutagene • Krebs, Supressor-

und Onkogene

erklären mithilfe eines Modells die Wechselwirkung von Proto-Onkogenen und Tumor-Suppressorgenen auf die Regulation des Zellzyklus und er-klären die Folgen von Mutationen in diesen Genen (E6, UF1, UF3, UF4)

Modell

Anknüpfung an die Erlebniswelt der SuS Problematik der Kernenergie und weitere Strahlenbelastungen (z.B. Flugreisen, Röntgen)

Diagnose von Schülerkompetenzen:

• Selbstevaluation mit Ich-Kompetenzen am Ende des Unterrichtsvorhabens Leistungsbewertung:

• KLP-Überprüfungsform: „Mind-Map“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Mutationen, Genregulation ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Unterrichtsvorhaben II: Thema/Kontext: Humangenetische Beratung – Wie können genetisch bedingte Krankheiten diagnostiziert und therapiert werden und welche ethischen Konflikte treten dabei auf? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Meiose und Rekombination • Analyse von Familienstammbäumen • Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • E5 Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zu-

sammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Er-gebnisse verallgemeinern.

• K2 zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Daten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftlichen Publikationen recherchieren, auswerten und vergleichend beurteilen,

• B3 an Beispielen von Konfliktsituationen mit biologischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Folgen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten.

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequenzie-rung inhaltlicher Aspek-te




Reaktivierung von SI-Vorwissen

Film „Amphibienentwicklung“ Think-Pair-Share zu bekannten Elementen

SI-Wissen wird reaktiviert, ein Aus-blick auf Neues wird gegeben.

Wie werden die Keimzel-len gebildet und welche Unterschiede gibt es bei Frau und Mann?

• Meiose • Spermatogenese /

Oogenese Wo entscheidet sich die genetische Ausstattung

erläutern die Grundprinzipien der Rekombination (Reduktion und Neu-kombination der Chromoso-men) bei Meiose und Befruchtung (UF4).

Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs Materialien (z. B. Knetgummi) Arbeitsblätter

Zentrale Aspekte der Meiose werden selbstständig erarbeitet und geübt. Schlüsselstellen bei der Keimzellen-bildung werden erarbeitet und die theoretisch möglichen Rekombinati-onsmöglichkeiten werden ermittelt.

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einer Keimzelle und wie entsteht genetische Viel-falt?

• inter- und intrachromosomale Rekombination

Wie kann man ein Verer-bungsmuster von gene-tisch bedingten Krankhei-ten im Verlauf von Fami-liengenerationen ermitteln und wie kann man daraus Prognosen für den Nach-wuchs ableiten?

• Erbgän-ge/Vererbungsmodi

• genetisch bedingte

Krankheiten: z.B. - Cystische Fibrose - Muskeldystrophie Duchenne - Chorea Hunting-ton

formulieren bei der Stammbaum-analyse Hypothesen zu X-chromosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch beding-ter Merkmale und begründen die Hypothesen mit vorhandenen Da-ten auf der Grundlage der Meiose (E1, E3, E5, UF4, K4). recherchieren Informationen zu humangenetischen Fragestellun-gen (u. a. genetisch bedingten Krankheiten), schätzen die Rele-vanz und Zuverlässigkeit der In-formationen ein und fassen die Ergebnisse strukturiert zusammen (K2, K1, K3,K4)

Checkliste z.b. Musterlösung zum methodischen Vorgehen bei einer Stammbaumanalyse. Exemplarische Beispiele von Familienstammbäumen Selbstlernplattform von Mallig: http://www.mallig.eduvinet.de/default.htm#kurs

Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Die Auswertungs-kompetenz bei humangenetischen Stammbäumen wird im Unterricht an mehreren Beispielen geübt. Prognosen zum Auftreten spezifi-scher, genetisch bedingter Krankhei-ten werden für Paare mit Kinder-wunsch ermittelt und für (weitere) Kinder begründet angegeben. Verbindlicher Beschluss der Fachkonferenz: Ganzheitliche Betrachtung einer Erbkrankheit (Mutation, Erbgang, Diagnose und Therapie)


Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: „Analyseaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu Meiose / Karyogrammen / Stammbaumanalyse • ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Unterrichtsvorhaben III: Thema/Kontext: Angewandte Genetik- Welche Chancen und welche Risiken bestehen? Inhaltsfeld: IF 3 (Genetik) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Gentechnik • Bioethik


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • K2: zu biologischen Fragestellungen relevante Informationen und Da-

ten in verschiedenen Quellen, auch in ausgewählten wissenschaftli-chen Publikationen, recherchieren, auswerten und vergleichend beur-teilen

• K3: biologische Sachverhalte und Arbeitsergebnisse unter Verwen-dung situationsangemessener Medien und Darstellungsformen adressatengerecht präsentieren

• B1: fachliche, wirtschaftlich-politische und moralische Kriterien bei Be-wertungen von biologischen und biotechnischen Sachverhalten unter-scheiden und angeben

• B4: begründet die Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlö-sungen und Sichtweisen bei innerfachlichen, naturwissenschaftlichen und gesellschaftlichen Fragestellungen bewerten





Welche diagnostischen Verfahren gibt es und wie sind sie zu bewerten?

• Pränatale Diagnos-tik

Stellen verschiedene Verfahren der pränatalen Diagnostik dar und be-werten sie (UF1, K3, B2)

Schulbuch Internetrecherche

Anknüpfung an gesellschaftlich rele-vante Fragen (Bioethik) Gruppenarbeit mit Kurzvorträgen

Welche molekulargeneti-schen Werkzeuge und

Modelle zur Arbeitsweise von Rest-riktionsenzymen

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Verfahren gibt es, und welche gentechnischen Grundoperationen lassen sich mit ihnen durchfüh-ren?

• Genetischer Fin-gerabdruck

• Transgene Orga-nismen

• Anwendungsberei-che (Medizin, Pharmazie, Le-bensmittelindustrie, Landwirtschaft)

• DNA-Chip

• erläutern molekulargenetische

Verfahren (u. a. PCR, Gel-elektrophorese) und ihre Einsatz-gebiete (UF1,E2, E4)

• beschreiben molekulargenetische Werkzeuge und erläutern deren Bedeutung für gentechnische Grundoperationen (UF1)

• geben die Bedeutung von DNA-Chips an und beurteilen Chancen und Risiken (B1, B3)

• beschreiben aktuelle Entwicklun-gen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in ihren Konsequen-zen für unterschiedliche Einsatz-ziele und bewerten sie (B3, B4)

Exkursion zu außerschulischen Lernorten (z.B. Bayer, Kölnpub, Universität) Referate zu den Anwendungsbe-reichen

Fachkonferenzbeschluss: Vertiefung der Anwendungsberei-che Pharmazie/ Medizin am Bei-spiel der Insulinproduktion Meinungsbildung zum Einsatz gen-technisch veränderter Organismen in den verschiedenen Bereichen

Welche therapeutischen Ansätze ergeben sich aus der Stammzellenforschung und was ist von ihnen zu halten?

• Gentherapie • Zelltherapie

recherchieren Unterschiede zwi-schen embryonalen und adulten Stammzellen und präsentieren die-se unter Verwendung geeigneter Darstellungsformen (K2, K3). stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum therapeutischen Einsatz von Stammzellen dar und beurteilen Interessen sowie Folgen ethisch (B3, B4).

Recherche zu embryonalen bzw. adulten Stammzellen und damit verbundenen therapeutischen An-sätzen in unterschiedlichen, von der Lehrkraft ausgewählten Quel-len:

- Internetquellen - Fachbücher / Fachzeit-

schriften

Checkliste: Welche Quelle ist neutral und welche nicht? Checkliste: richtiges Belegen von Informationsquellen Ggf. Powerpoint-Präsentationen

Das vorgelegte Material könnte von SuS ergänzt werden. An dieser Stelle kann auf das korrek-te Belegen von Text- und Bildquellen eingegangen werden, auch im Hin-blick auf die Facharbeit. Neutrale und „interessengefärbte Quellen“ werden kriteriell reflektiert. Am Beispiel des Themas „Dürfen

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der SuS Dilemmamethode Gestufte Hilfen zu den verschie-denen Schritten der ethischen Ur-teilsfindung

Embryonen getötet werden, um Krankheiten zu heilen?“ kann die Methode einer Dilemma-Diskussion durchgeführt und als Methode reflek-tiert werden.


Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: „Mind-Map“ / „Präsentationsaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, z. B. zu den Verfahren

ggf. Klausur / Kurzvortrag

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Grundkurs und Leistungskurs – Q 1:

Hinweis: Thema, Inhaltsfelder, inhaltliche Schwerpunkte und Kompetenzen hat die Fachkonferenz der Beispielschule verbindlich vereinbart. In allen anderen Bereichen sind Abweichungen von den vorgeschlagenen Vorgehensweisen bei der Konkretisierung der Unterrichtsvorhaben möglich. Darüber hinaus enthält dieser schulinterne Lehrplan in den Kapiteln 2.2 bis 2.4 übergreifende sowie z.T. auch jahrgangsbezogene Absprachen zur fachmethodischen und fachdidaktischen Arbeit, zur Leistungs-bewertung und zur Leistungsrückmeldung. Je nach internem Steuerungsbedarf können solche Ab-sprachen auch vorhabenbezogen vorgenommen werden.

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie)

• Unterrichtsvorhaben IV: Autökologische Untersuchungen- wechen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten?

• Unterrichtsvorhaben V: Synökologie I Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen?

• Unterrichtsvorhaben VI: Synökologie II– Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse?

• Unterrichtsvorhaben VII: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen?

• Inhaltliche Schwerpunkte

• Umweltfaktoren und ökologische Potenz • Dynamik von Populationen • Stoffkreislauf und Energiefluss • Fotosynthese • Mensch und Ökosysteme

Basiskonzepte: System Ökosystem, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkur-renz, Kompartiment, Fotosynthese, Stoffkreislauf Struktur und Funktion Chloroplast, ökologische Nische, ökologische Potenz, Populationsdichte Entwicklung Sukzession, Populationswachstum, Lebenszyklusstrategie Zeitbedarf: ca. 45 Std. à 45 Minuten

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Unterrichtsvorhaben IV: Thema/Kontext: Autökologische Untersuchungen- wechen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Arten? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Umweltfaktoren und ökologische Potenz • Fotosynthese


Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • E1: selbstständig in unterschiedlichen Kontexten biologische Probleme

identifizieren, analysieren und in Form biologischer Fragestellungen präzisieren,

• E2: Beobachtungen und Messungen, auch mithilfe komplexer Appara-turen, sachgerecht erläutern,

• E3: mit Bezug auf Theorien, Modelle und Gesetzmäßigkeiten Hypothe-sen generieren sowie Verfahren zu ihrer Überprüfung ableiten

• E4: Experimente mit komplexen Versuchsplänen und -aufbauten mit Bezug auf ihre Zielsetzungen erläutern und unter Beachtung fachli-cher Qualitätskriterien (Sicherheit, Messvorschriften, Variablenkontrolle, Fehleranalyse) durchführen

• E5: Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analysieren und Ergebnisse verallgemeinern,

• E7: naturwissenschaftliche Prinzipien reflektieren sowie Veränderun-gen im Weltbild und in Denk- und Arbeitsweisen in ihrer historischen und kulturellen Entwicklung darstellen.





Welchen Einfluss haben abiotische Faktoren auf das Vorkommen von Ar-ten?

zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikatoren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem auf (UF3, UF4, E4)

Mikroskopische Untersuchung von Sonnen- und Schattenblät-tern der Buche, Auswertung von Messdaten

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Wie entsteht aus Licht-energie eine für alle Le-bewesen nutzbare Form der Energie?

• entwickeln aus zeitlich-rhythmischen Änderungen des Lebensraums biologische Fra-gestellungen und erklären diese auf der Grundlage von Daten (E1, E5), • erläutern die Aussagekraft von biologischen Regeln (u.a. tier-geographische Regeln) und grenzen diese von naturwissen-schaftlichen Gesetzen ab (E7, K4). • analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosynthese-aktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5), • erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Syn-thesereaktion und ordnen die Reaktionen den unterschiedli-chen Kompartimenten des Chlo-roplasten zu (UF1, UF3), nur Leistungskurs: • erläutern mithilfe einfacher Schemata das Grundprinzip der Energieumwandlung in den Fo-tosystemen und den Mechanis-mus der ATP-Synthese (K3, UF1), • leiten aus Forschungsexperi-menten zur Aufklärung der Fo-

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tosynthese zu Grunde liegende Fragestellungen und Hypothe-sen ab (E1, E3, UF2, UF4), • planen ausgehend von Hypo-thesen Experimente zur Über-prüfung der ökologischen Po-tenz nach dem Prinzip der Vari-ablenkontrolle, nehmen kriterienorientiert Beobachtun-gen und Messungen vor und deuten die Ergebnisse (E2, E3, E4, E5, K4),

Diagnose von Schülerkompetenzen: • Z.B. durch Erstellung einer Begriffskarte

Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: „Präsentationsaufgabe“; angekündigte Kurztests möglich, ggf. Klausur

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Unterrichtsvorhaben V:

• Thema/Kontext: Synökologie I Welchen Einfluss haben inter- und intraspezifische Beziehungen auf Populationen? Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Dynamik von Populationen Zeitbedarf: 11 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • E6: Anschauungsmodelle entwickeln sowie mithilfe von theoretischen

Modellen, mathematischen Modellierungen und Simulationen biologi-sche sowie biotechnische Prozesse erklären oder vorhersagen

• K4: sich mit anderen über biologische Sachverhalte kritisch-konstruktiv austauschen und dabei Behauptungen oder Beurteilungen durch Ar-gumente belegen bzw. widerlegen

Mögliche didaktische Leitfragen / Sequen-zierung inhaltlicher Aspekte




Welchen Einfluss ha-ben inter- und intraspezifische Bezie-hungen auf Populatio-nen?

• leiten aus Untersuchungsdaten zu intra- und interspezifischen Be-ziehungen (Parasitismus, Symbio-se, Konkurrenz) mögliche Folgen für die jeweiligen Arten ab und präsentieren diese unter Verwen-dung angemessener Medien (E5, K3, UF1), • erklären mithilfe des Modells der ökologischen Nische die Koexis-tenz von Arten (E6, UF1, UF2),

Modell/Simulation zur Räuber-beutebeziehung Kausalkreisschema, Konkretisierung des Begriffs der ökologischen Nische am Bei-spiel einer Art

Wie entsteht aus Licht-energie eine für alle Lebewesen nutzbare Form der Energie?

• beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteabhängigen und dichteunab-hängigen Faktoren (UF1),

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• untersuchen die Veränderungen

von Populationen mit Hilfe von Si-mulationen auf der Grundlage des Lotka-Volterra-Modells (E6), • leiten aus Daten zu abiotischen und biotischen Faktoren Zusam-menhänge im Hinblick auf zykli-sche und sukzessive Veränderun-gen (Abundanz und Dispersion von Arten) sowie K- und r-Lebenszyklusstrategien ab (E5, UF1, UF2, UF3, UF4), nur Leistungskurs: • vergleichen das Lotka-Volterra-Modell mit veröffentlichten Daten aus Freilandmessungen und disku-tieren die Grenzen des Modells (E6),



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Unterrichtsvorhaben V: • Thema/Kontext: Synökologie II Welchen Einfluss hat der Mensch auf globale Stoffkreisläufe und Energieflüsse?

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Stoffkreislauf und Energiefluss Zeitbedarf: 8 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • B2 Entscheidungen: Auseinandersetzungen und Kontroversen zu

biologischen und biotechnischen Problemen und Entwicklungen diffe-renziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Ent-scheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten

• B3 Werte und Normen: an Beispielen von Konfliktsituationen mit bio-logischem Hintergrund kontroverse Ziele und Interessen sowie die Fol-gen wissenschaftlicher Forschung aufzeigen und ethisch bewerten





Welche energetischen und stoffli-chen Beziehungen gibt es in Öko-systemen? Wie beeinflusst der Mensch globa-

• stellen energetische und stoffliche Beziehun-gen verschiedener Or-ganismen unter den As-pekten von Nahrungs-kette, Nahrungsnetz und Trophieebene formal, sprachlich und fachlich korrekt dar (K1, K3), • präsentieren und er-klären auf der Grundla-ge von Untersuchungs-daten die Wirkung von anthropogenen Fakto-

Präsentation einer Gruppenar-beit oder Kurzvorträge

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le Stoffkreisläufe? ren auf einen ausge-

wählten globalen Stoff-kreislauf (K1, K3, UF1),



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Unterrichtsvorhaben VI:

• Thema/Kontext: Zyklische und sukzessive Veränderung von Ökosystemen – welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosystemen?

Inhaltsfeld: IF 5 (Ökologie) Inhaltliche Schwerpunkte:

• Mensch und Ökosysteme Zeitbedarf: 10 Std. à 45 Minuten

Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können … • E5 Auswertung: Daten und Messwerte qualitativ und quantitativ im

Hinblick auf Zusammenhänge, Regeln oder Gesetzmäßigkeiten analy-sieren und Ergebnisse verallgemeinern

• B2 Entscheidungen: Auseinandersetzungen und Kontroversen zu biologischen und biotechnischen Problemen und Entwicklungen diffe-renziert aus verschiedenen Perspektiven darstellen und eigene Ent-scheidungen auf der Basis von Sachargumenten vertreten





Welchen Einfluss hat der Mensch auf die Dynamik von Ökosyste-men? Wie kann ich meinen ökologischen

• diskutieren Konflikte zwischen der Nutzung natürlicher Ressourcen und dem Naturschutz (B2, B3), • recherchieren Beispie-le für die biologische Invasion von Arten und leiten Folgen für das Ökosystem ab (K2, K4), • entwickeln Hand-lungsoptionen für das eigene Konsumverhal-

Internetrecherchen

Rückgriff auf Inhalte aus der EF aus dem Fachbereich Geografie

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Fußabdruck einschätzen und be-einflussen?

ten und schätzen diese unter dem Aspekt der Nachhaltigkeit ein (B2, B3), nur Leistungskurs: • untersuchen das Vor-kommen, die Abundanz und die Dispersion von Lebewesen eines Öko-systems im Freiland (E1, E2, E4)

Diagnose von Schülerkompetenzen: • Z.B. durch Handout, Kurzvorträge und Powerpointpräsentationen

Leistungsbewertung: • KLP-Überprüfungsform: Kurzaufsatz zum ökologischen Fußabdruck; angekündigte Kurztests möglich, ggf. Klausur

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Grundkurs – Q 1RNA-Inteferenz, Mutation, Proto-Onkogen, Tumor-Suppressorgen, DNA-Chip . Entwicklung . Transgener Organismus, synthetischer Organismus, Epigenese, Zelldifferenzie-rung,