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MSMG Telgte Schulinternes Curriculum Biologie SII - Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Kein Leben ohne Zelle – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Kontext: Kein Leben ohne Zelle I Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:
• Zellaufbau • Stofftransport zwischen Kompartimenten Zeitbedarf: ca. 11 Std.
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können ... • UF1 – ausgewählte biologische Phänomene und Konzepte be-
schreiben • UF 2 – biologische Konzepte zur Lösung von Problemen in ein-
gegrenzten Bereichen auswählen und dabei Wesentliches von Unwesentlichem unterscheiden.
• K1 – Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Da-ten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digita-ler Werkzeuge
Mögliche Sequenzierung in-haltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des KLP Die Schülerinnen und Schüler ...
Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden
Empfehlungsbezogene didak-tisch-methodische Anmerkun-gen mit Blick auf Kompetenz-entwicklung und Darstellung der verbindlichen Absprachen der FK
Aktivierung von Vorwissen � Mind-Map: Zelle Einfache, kurze Informationstex-te Abbildungen zur Organisation der Lebewesen
SuS-Vorwissen zu den biologi-schen Organisationsebenen Zel-le, Gewebe, Organ und Orga-nismus wird ermittelt.
Welche Bedeutung hat die Ar-beit mit dem Mikroskop für die Zellbiologie?
• stellen den wissenschaftli-chen Erkenntniszuwachs zum Zellaufbau durch technischen Fortschritt an Beispielen (durch Licht-, Elektronen- und Fluoreszenzmikroskopie) dar (E7)
� Aufbau und Handhabung des Lichtmikroskops
� Präparation und Mikroskopie von Zwiebelzellen, Mund-schleimhautzellen und Zellen der Wasserpest
Wichtige Aussagen der Zelltheo-rie werden erarbeitet und gesi-chert.
MSMG Telgte Schulinternes Curriculum Biologie SII - Einführungsphase
Was sind pro- und eukaryoti-sche Zellen und worin unter-scheiden sie sich grundlegend?
• Beschreiben den Aufbau pro- und eukaryotischer Zellen und stellen die Unterschiede heraus (UF3).
� Elektronenmikroskopische Bilder tierischer, pflanzlicher und bakterieller Zellen
� 2-D-Modelle � Film: Zelle 1 – Bakterien und
Viren (5:40 min)
Gemeinsamkeiten und Unter-schiede der verschiednen Zellen werden erarbeitet. EM-Bild wird mit Modell und LM-Bild vergli-chen.
Wie ist eine Zelle organisiert? • Aufbau und Funktion von
Zellorganellen • Zellkompartimentierung
• Beschreiben Aufbau und Funktion der Zellorganellen und erläutern die Bedeutung der Zellkompartimentierung für die Bildung unterschiedli-cher Reaktionsräume inner-halb einer Zelle (UF3, UF1).
� Arbeitsteilige Gruppenarbeit zu den verschiedenen Zellor-ganellen
Dichtegradientenzentrifugaton
Erkenntnisse werden in einer Tabelle dokumentiert. Analogien zur Dichtegradienten-zentrifugation werden erläutert (� Waschmaschine)
Wie gelingt es der Zelle so viele verschiedene Leistungen zu er-bringen? • Endo- und Exocytose • Endosymbiontentheorie
• Präsentieren adressatenge-recht die Endosymbionten-theorie mithilfe angemesse-ner Medien (K3, K1, UF1).
• Erläutern die membranver-
mittelten Vorgänge der En-do- und Exocytose (u.a. am Golgi-Apparat) (UF1, UF2).
• Erläutern die Bedeutung des
Cytoskeletts für den intrazel-lulären Transport und die Mi-tose (UF3, UF1).
� Selbsterstellter Lehrfilm mit dem Smartphone
SuS präsentieren den selbst er-stellten Lehrfilm
Zelle, Gewebe, Organe, Orga-nismen – Welche Unterschiede bestehen zwischen Zellen, die verschiedene Funktionen über-
• Ordnen differenzierte Zellen auf Grund ihrer Strukturen spezifischen Geweben und Organen zu und erläutern
� Mikroskopieren verschiede-ner Zelltypen
Mikroskopieren von Fertigpräpa-raten verschiedener Zelltypen (Dünndarm, Haut, etc.)
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nehmen? • Zelldifferenzierung
den Zusammenhang zwi-schen Struktur und Funktion (UF3, UF4, UF1).
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbsttest zur Überprüfung der Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe • Probeklausur Leistungsbewertung:
• Darstellungsaufgabe (GA Zellorganellen), Reflexionsaufgabe
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Unterrichtsvorhaben II: Kein Leben ohne Zelle – Wie sind Zellen aufgebaut und organisiert? Kontext: Kein Leben ohne Zelle II Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:
• Funktion des Zellkerns • Zellverdopplung und DNA Zeitbedarf: ca. 12 Std.
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können ... • UF4 – bestehendes Wissen aufgrund neuer biologischer Erfah-
rungen und Erkenntnisse modifizieren und reorganisieren. • E1 – in vorgegebenen Situationen biologische Probleme be-
schreiben, in Teilprobleme zerlegen und dazu biologische Fra-gestellungen formulieren.
• K4 – biologische Aussagen und Behauptungen mit sachlich fundierten, überzeugenden Argumenten begründen bzw. kriti-sieren.
• B4 – Möglichkeiten und Grenzen biologischer Problemlösungen und Sichtweisen mit Bezug auf die Zielsetzungen der Naturwis-senschaften darstellen.
Mögliche Sequenzierung in-haltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des KLP Die Schülerinnen und Schüler ...
Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden
Empfehlungsbezogene didak-tisch-methodische Anmerkun-gen mit Blick auf Kompetenz-entwicklung und Darstellung der verbindlichen Absprachen der FK
Welche Fragestellung lag den Acetabularia und den Xenopus-Experimenten zugrunde? • Erforschung der Funktion
des Zellkerns in der Zelle Was zeichnet eine naturwissen-schaftliche Fragestellung aus?
• Werten Klonierungsexperi-mente (Kerntransfer bei Xe-nopus) aus und leiten ihre Bedeutung für die Stamm-zellforschung ab (E5).
• Benennen Fragestellungen
historischer Versuche zur
� Acetabularia-Experimente von Hämmerling
� Kerntransfer bei Xenopus � Lernplakat: wissenschaftli-
cher Erkenntnisweg
Naturwissenschaftliche Frage-stellungen werden kriterienge-leitet entwickelt und Experimen-te ausgewertet.
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Funktion des Zellkerns und stellen Versuchsdurchfüh-rungen und Erkenntniszu-wachs dar (E1, E5, E7).
Welche biologische Bedeutung hat die Mitose für einen Orga-nismus? Mitose (Rückbezug auf Zelltheo-rie) Interphase
• Begründen die biologische Bedeutung der Mitose auf der Basis der Zelltheorie (UF1, UF4).
• Erläutern die Bedeutung des Cytoskeletts für den intrazel-lulären Transport und die Mi-tose (UF3, UF1).
Informationstexte und Abbil-dungen � Chromosomenmodelle bas-
teln Filme und Animationen � SuS-Theater: Mitoseablauf
Zentrale Aspekte: 1. exakte Reproduktion 2. Organ- bzw. Gewebewachs-
tum und Erneuerung (Mito-se)
3. Zellwachstum (Interphase) Die Funktionen des Cytoskletts werden erarbeitet, Informatio-nen werden in eine Modell über-setzt, das die wichtigsten Infor-mationen sachlich richtig wie-dergibt.
Wie ist die DNA aufgebaut? Welche Eigenschaften hat die DNA als Speichermedium der Erbinformation? • Aufbau und Vorkommen von
Nukleinsäuren • Aufbau der DANN Wie wird die DNA vervielfältigt? • Mechanismus der DNA-
Replikation in der S-Phase der Interphase
• Ordnen die biologisch be-deutsamen Makromoleküle (Kohlenhydrate, Lipide, Pro-teine, Nucleinsäuren) den verschiedenen zellulären Strukturen und Funktionen zu und erläutern sie bezüg-lich ihrer wesentlichen che-mischen Eigenschaften (UF1, UF3).
• Erklären den Aufbau der DNA mithilfe eines Struktur-modells (E6, UF1).
• Beschreiben den semikon-
� Modellbaukausten DNA-Moleküle
� System Biologie MAM: Nukleinsäuren: Bau und Funkti-on 1
Analogie zu digitalen Speicher-medien Aufbau der DNA wird modellhaft erarbeitet, Herausstellung der Komplementarität Vorgang der Replikation wird nur auf einfacher Ebene für pro- und eukarytische Zellen be-schrieben
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servativen Mechanismus der DNA-Replikation (UF1, UF4).
Ermittlung der Kompetenzent-wicklung
Lernplakat: Aufbau und Funkti-on des Zellkerns
Welche Möglichkeiten und Gren-zen bestehen für die Zellkultur-technik? Zellkulturtechnik • Biotechnologie • Biomedizin • Pharmazeutische Industrie
• Zeigen Möglichkeiten und Grenzen der Zellkulturtech-nik in der Biotechnologie und Biomedizin auf (B4, K4).
Infotexte zu Zellkulturen in der Biotechnologie und Medizin- und Pharmaforschung � Rollenkarten zu Vertretern
unterschiedlicher Interes-sensverbände (Pharma-Industrie, Forscher, PETA-Vertreter, ect.) � SuS erstel-len diese selber
Zentrale Aspekte werden her-ausgearbeitet. Argumente werden erarbeitet und Argumentationsstrategien entwickelt. Alle SuS werden an der Entwicklung der Rollen be-teiligt. Nach Reflexion der Diskussion werden Leserbriefe verfasst.
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluation mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung:
• Angekündigte Lernstandserhebung zur Mitose • Klausur
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Unterrichtsvorhaben III: Wie sind Biomembranen aufgebaut und welche Funktionen haben sie für die Zelle? Kontext: Erforschung der Biomembran Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle) Inhaltliche Schwerpunkte:
• Biomembranen • Stofftransport zwischen Kompartimenten (Teil 2) Zeitbedarf: ca. 22 Std.
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können ... • K1 – Fragestellungen, Untersuchungen, Experimente und Da-
ten strukturiert dokumentieren, auch mit Unterstützung digita-ler Werkzeuge
• K2 – in vorgegebenen Zusammenhängen kriteriengeleitet bio-logisch-technische Fragestellungen von Fachbüchern und and-ren Quellen bearbeiten.
• K3 – biologische Sachverhalte, Arbeitsergebnisse und Erkennt-nisse adressatengerecht sowie formal, sprachlich und fachlich korrekt in Kurzvorträgen oder kurzen Fachtexten darstellen.
• E3 – zur Klärung biologischer Fragestellungen Hypothesen formulieren und Möglichkeiten zur ihrer Überprüfung angeben.
• E6 – Modelle zur Beschreibung, Erklärung und Vorhersage bio-logischer Vorgänge begründet auswählen und deren Grenzen und Gültigkeitsbereiche angeben.
• E7 – an ausgewählten Beispielen die Bedeutung, aber auch die Vorläufigkeit biologischer Modelle und Theorien beschreiben.
Mögliche Sequenzierung in-haltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des KLP Die Schülerinnen und Schüler ...
Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden
Empfehlungsbezogene didak-tisch-methodische Anmerkun-gen mit Blick auf Kompetenz-entwicklung und Darstellung der verbindlichen Absprachen der FK
Weshalb und wie beeinflusst die Salzkonzentration den Zustand von Zellen?
• Führen Experimente zur Dif-fusion und Osmose durch und erklären diese mit Mo-
� Protokollieren der Experi-mente
Sammeln von Hypothesen
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• Plasmolyse • Diffusion • Brownsche Molekularbewe-
gung • Osmose
dellvorstellungen auf Teil-chenebene (E4, E6, K1, K4).
• Führen mikroskopische Un-tersuchungen zur Plasmolyse hypothesengeleitet durch und interpretieren die beo-bachteten Vorgänge (E2, E3, E5, K1, K4).
• Recherchieren Beispiele der Osmose und Osmoregulation in unterschiedlichen Quellen und dokumentieren die Er-gebnisse in einer eigenstän-digen Zusammenfassung (K1, K2).
� Mikroskop Experimente mit Schweineblut und Rotkohl � Kartoffel-Experimente
a) ausgehöhlte Kartoffelhälf-te mit Zucker, Salz und Stärke
b) Kartoffelstäbchen Infotexte Animation und Lehrfilm � Demonstrationsexperimente
mit Tinte oder Deo zur Diffu-sion
Experimente werden geplant und durchgeführt. Phänomen wird auf Modellebene erklärt. Weitere Beispiele (z. B. Niere) für Osmoregulation werden re-cherchiert. Kriteriengeleitete Erstellung ei-nes Lernplakats zur Osmose.
Warum löst sich Öl nicht in Wasser? Aufbau und Eigenschaften von Lipiden und Phospholipiden
� Ordnen die biologisch be-deutsamen Makromoleküle (hier: Lipide) den verschie-denen zellulären Strukturen und Funktionen zu und er-läutern sie bezüglich ihrer
� Demonstrationsexperiment zum Verhalten von Öl in Wasser
Infoblätter: funktionelle Grup-pen, Strukturformeln von Lipi-
Beschreibung des Phänomens. Das Verhalten von Lipiden und Phospholipiden in Wasser wird mithilfe ihrer Strukturformeln und den Eigenschaften der funk-
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wesentlichen chemischen ei-genschaften (UF1, UF3).
den und Phospholipiden, Modell zu Phospholipiden in Wasser
tionellen Gruppen erklärt. Erarbeitung und Diskussion ein-facher Modelle zur Veranschau-lichung.
Welche Bedeutung haben tech-nischer Fortschritt und Modelle für die Erforschung der Bio-membranen? Erforschung der Biomembran Bilayer-Modell Sandwich-Modelle
• Stellen den wissenschaftli-chen Erkenntniszuwachs zum Aufbau von Biomembranen durch technischen Fortschritt an Beispielen dar und zeigen daran die Veränderlichkeit von Modellen auf (E5, E6, E7, K4).
� Portfolio: Biomembranen � Versuche von Gorter und
Grendel mit Erythrozyten – Bilayer-Modell
� Vergleich Befunde der Elekt-
ronenmikroskopie und Bio-chemie (G. Paldade, 1950er und Davson und Danielli, 1930er)
Der wissenschaftliche Erkennt-niszuwachs wird in den Folge-stunden kontinuierlich doku-mentiert. Der Modellbegriff und die Vor-läufigkeit von Modellen im For-schungsprozess werden ver-deutlicht. Ergebnisse der Elektronenmikro-skopie legen Modifikation des Bilayer-Modells von Gorter und Grendel nahe. Drei neue Hypothesen möglich: 1. einfaches Sandwichmodell 2. Sandwichmodell mit eingela-
gertem Protein 3. Sandwichmodell mit integra-
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Fluid-Mosaik-Modell Kohlenhydrate in der Biomemb-ran Markierungsmethoden zur Er-mittlung von Membranmolekü-len � Proteinsonden
• Recherchieren die Bedeu-
tung und die Funktionsweise von Tracern für die Zellfor-schung und stellen ihre Er-gebnisse graphisch mithilfe von Texten dar (K2, K3).
• Recherchieren die Bedeu-
tung der Außenseite der Zellmembran und ihrer Ober-flächenstrukturen für die Zellkommunikation (u. a. An-tigen-Antikörper-Reaktion) und stellen die Ergebnisse adressatengerecht dar (K1, K2, K3).
� Partnerpuzzle AB 1: Original-Auszüge aus dem Science-Artikel von Singer und Nicolson (1972) AB 2: Heterokaryon-Experimente von Frye und Edi-din (1972) Experimente zur Aufklärung der Lage von Kohlenhydraten in der Biomembran. � Internetrecherche zur Funk-
tionsweise von Tracern
lem Protein Ergebnisse bestätigen die dritte Hypothese. Modifizierung des Portfolios � neue Erkenntnisse müssen be-rücksichtigt werden
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Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbstevaluation mit Ich-Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe • KLP-Überprüfungsform: „Dokumentationsaufgabe“ (Protokoll) und „Reflexionsaufgabe“ (Portfolio) zur Ermittlung der Dokumentati-
onskompetenz (K1) und Reflexionskompetenz (E7) Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform: „Beurteilungsaufgabe“ und „Optimierungsaufgabe“ zur Ermittlung der Modell-Kompetenz (E6) • Klausur
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Unterrichtsvorhaben I: Enzyme im Alltag – Welche Rolle spielen Enzyme in unserem Leben? Kontext: Enzyme im Alltag Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte:
• Enzyme Zeitbedarf: ca. 19 Std.
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können ... • E2 – kriteriengeleitet beobachten und messen sowie gewonne-
ne Ergebnisse objektiv und frei von Deutungen beschreiben. • E4 – Experimente und Untersuchungen zielgerichtet nach dem
Prinzip der Variablenkontrolle unter Beachtung der Sicherheits-vorschriften planen und durchführen und dabei mögliche Feh-lerquellen reflektieren.
• E5 – Daten bezüglich einer Fragestellung interpretieren, daraus qualitative und einfache quantitative Zusammenhänge ableiten und diese fachlich angemessen beschreiben.
Mögliche Sequenzierung in-haltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des KLP Die Schülerinnen und Schüler ...
Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden
Empfehlungsbezogene didak-tisch-methodische Anmerkun-gen mit Blick auf Kompetenz-entwicklung und Darstellung der verbindlichen Absprachen der FK
Wie sind Proteine aufgebaut und wo spielen sie eine Rolle? Aminosäuren Peptide, Proteine Primär-, Sekundär-, Tertiär-, Quartärstruktur
• Ordnen die biologisch be-deutsamen Makromoleküle (hier: Proteine) den ver-schiedenen zellulären Struk-turen und Funktionen zu und erläutern sie bezüglich ihrer wesentlichen chemischen Ei-genschaften (UF1, UF3)
� Haptische Modelle (z. B. Moosgummidrahtmodell und Fotos
� Informationstexte zum Auf-
bau und der Struktur von Proteinen
Der Aufbau von Proteinen wird erarbeitet. Die Quartärstruktur wird am Bsp. Hämoglobin veranschau-licht (spätere Anknüpfungsmög-lichkeiten). Die Folgen einer veränderten Aminosäuresequenz, z. B. bei Lactase werden mithilfe eines
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Modells diskutiert. Spickzettel als legale Methode des Memorierens
Welche Bedeutung haben En-zyme im menschlichen Stoff-wechsel? Aktives Zentrum Allgemeine Enzymgleichung Substrat- und Wirkungsspezifität
� Beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzym-hemmung (E6).
� (mind. 2) Experimente zur Wirkung von Enzymen auf Lebensmittel (z. B. α-Amylase)
� Internetrecherche zu weite-ren Experimenten zur Wir-kung von Enzymen im Alltag und auf Lebensmittel.
� Entwicklung einer Versuchs-anleitung
Veranschaulichung von Sub-strat- und Wirkungsspezifität inklusive Protokoll. Entwicklung von einer modell-haften Darstellung der Funkti-onsweise des aktiven Zentrums.
Welche Wirkung und Funktion haben Enzyme? Katalysator Biokatalysator Endergonische und exergoni-sche Reaktion Aktivierungsenergie, -barriere/ Reaktionsschwelle
� Erläutern Struktur und Funk-tion von Enzymen und ihre Bedeutung als Biokatalysato-ren bei Stoffwechselreaktio-nen (UF1, UF3, UF4).
� Schematische Darstellungen von Reaktionen unter be-sonderer Berücksichtigung des Energieniveaus
Erarbeitung der zentralen As-pekte der Biokatalyse: 1. Senkung der Aktivierungs-
energie 2. Erhöhung des Stoffumsatzes
pro Zeit
Welche Faktoren beeinflussen die Wirkung/ Funktion von En-zymen? • PH-Abhängigkeit • Temperaturabhängigkeit • Schwermetalle Substratkonzentration/ Wech-
• Beschreiben und interpretie-ren Diagramme zu enzymati-schen Reaktionen (E5).
• Stellen Hypothesen zur Ab-hängigkeit der Enzymaktivi-tät von verschiedenen Fakto-ren auf und überprüfen sie experimentell und stellen sie
� Beschreibung und Interpre-tation von Diagrammen
� Versuchsreihen mit Bäcker-hefe und z. B. Zuckerlösun-gen (o. Apfelsaft) mit ver-schiedenen Temperaturen und Konzentrationen
Das Beschreiben und Interpre-tieren von Diagrammen wird geübt. Experimente zur Ermittlung der Abhängigkeit der Enzymaktivität werden geplant und durchge-führt.
MSMG Telgte Schulinternes Curriculum Biologie SII - Einführungsphase
selzahl graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4).
Wichtig: Denaturierung im Sinne Sinne einer irreversiblen Hem-mung durch Temperatur, pH-Wert und Schwermetalle muss herausgestellt werden. Die Wechselzahl wird problema-tisiert. Verbindlich: Durchführung von Experimenten zur Ermittlung von Enzymeigenschaften
Wie wird die Aktivität der Enzy-me in den Zellen reguliert? • Kompetetive Hemmung • Allosterische (nicht kompe-
tetive) Hemmung • Substrat- und Endprodukt-
hemmung
• Beschreiben und erklären mithilfe geeigneter Modelle Enzymaktivität und Enzym-hemmung (E6).
� Informationsmaterial zu Trypsin (allosterische Hem-mung) und Allopurinol (kom-petetive Hemmung)
� In-plaine-english-Methode zurm Thema Hemmungen
� Liste mit Kriterien zur Mo-dellkritik
Wesentliche Textinformationen werden in einem begrifflichen Netzwerk zusammengefasst. Die verschiedenen Formen der enzymatischen Hemmungen werden simuliert. Darstellungsweisen zur Erklä-rung von Hemmvorgängen wer-den entwickelt und gefilmt. Reflexion und Modellkritik
Wie macht man sich die Wir-kungsweise von Enzymen zu Nutze? • Enzyme im Alltag • Technik • Medizin • u. A.
• Recherchieren Informationen zu verschiedenen Einsatzge-bieten von Enzymen und präsentieren und bewerten vergleichend die Ergebnisse (K2, K3, K4).
� Erstellung einer PPP zum Thema: „Enzyme im Alltag“ mit abschließendem Arbeits-auftrag für die Lerngruppe
Die Möglichkeiten und Grenzen aber auch Gefahren (z. B. aller-gische Reaktionen) von Enzy-men werden hier beispielhaft diskutiert.
MSMG Telgte Schulinternes Curriculum Biologie SII - Einführungsphase
Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbsttest zur Überprüfung der Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung: • Multiple choice-Tests: Proteine und Kohlenhydrate • KLP-Überprüfungsform: „experimentelle Aufgabe“ (Entwickeln eines Versuchsaufbaus in Bezug auf eine zugrunde liegende Frage-
stellung und /oder Hypothese) zur Ermittlung der Versuchsplanungskompetenz (E4) • Ggf. Klausur
MSMG Telgte Schulinternes Curriculum Biologie SII - Einführungsphase
Unterrichtsvorhaben I: Biologie und Sport – Welchen Einfluss hat körperliche Aktivität auf unseren Körper? Kontext: Enzyme im Alltag Inhaltsfeld: IF 1 (Biologie der Zelle), IF 2 (Energiestoffwechsel) Inhaltliche Schwerpunkte:
• Dissimilation • Körperliche Aktivität und Stoffwechsel Zeitbedarf: ca. 26 Std.
Schwerpunkte übergeordneter Kompetenzerwartungen: Die Schülerinnen und Schüler können ... • UF3 – die Einordnung biologischer Sachverhalte und Erkennt-
nisse in gegebene fachliche Strukturen begründen • B1 – bei der Bewertung von Sachverhalten in naturwissen-
schaftlichen Zusammenhängen fachliche, gesellschaftliche und moralische Bewertungskriterien angeben.
• B2 – in Situationen mit mehreren Handlungsoptionen Ent-scheidungsmöglichkeiten kriteriengeleitet abwägen, gewichten und einen begründeten Standpunkt ziehen.
• B3 – in bekannten Zusammenhängen ethische Konflikte bei Auseinandersetzungen mit biologischen Fragestellungen sowie mögliche Lösungen darstellen.
Mögliche Sequenzierung in-haltlicher Aspekte
Konkretisierte Kompe-tenzerwartungen des KLP Die Schülerinnen und Schüler ...
Empfohlene Lehrmittel / Materialien / Methoden
Empfehlungsbezogene didak-tisch-methodische Anmerkun-gen mit Blick auf Kompetenz-entwicklung und Darstellung der verbindlichen Absprachen der FK
Welche Veränderungen be-obachte ich bei mir während und nach körperlicher Belas-tung? Systemebene: Organismus Belastungstest Schlüsselstellen der körperlichen Fitness
) � Herstellung einer Belas-tungssituation (z. B. kurzer Sprint, längerer Lauf, Knie-beugen, etc.)
� Selbstbeobachtungsprotokoll zu Herz (Pulsschlag), Lunge (Atemfrequenz) und Durch-blutung Muskeln
Begrenzende Faktoren bei un-terschiedlich trainierten Men-schen werden ermittelt. Stellt dar: Training hat Einfluss auf: Energiezufuhr, Durchblutung, Sauerstoffversorgung, Energie-speicherung und Ernährungs-
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� Lupenverfahren
verwertung. Verschiedene Systemebenen werden dargestellt (Organ, Ge-webe, Zelle Molekül).
Wie reagiert der Körper auf un-terschiedliche Belastungssituati-onen und wie unterscheiden sich verschiedene Muskelgewe-be voneinander? Systemebene: Organ und Ge-webe Muskelaufbau Systemebene: Zelle Sauerstoffschuld, Energiereser-ve der Muskeln, Glykogenspei-cher Systemebene Molekül: Lactat-Test, Milchsäure-Gärung
� Erläutern den Unterschied zwischen roter und weißer Muskulatur (UF1).
� Präsentieren unter Einbezug geeigneter Medien und unter Verwendung einer korrekten Fachsprache die aerobe und anaerobe Energieumwand-lung in Abhängigkeit von körperlichen Aktivitäten (K3, UF).
� Überprüfen Hypothesen zur Abhängigkeit der Gärung von verschiedenen Faktoren (E3, E2, E1, E4, E5, K1, K4).
� Arbeitsblätter zur roten und weißen Muskulatur und Sau-erstoffschuld im Partnerpuzz-le
� Ggf. Referate � Bildkarte zu Muskeltypen
und Sportarten � Entwicklung einer Versuchs-
anleitung � Informationsblatt � Sauerkrautexperimente
Beispiele ovn 400m und 800m Läufern werden analysiert. Verschiedene Muskelgeweben werden im Hinblick auf ihre Mi-tochondriendichte untersucht. Muskeltypen werden begründet zugeordnet. Die Milchsäuregärung dient der Veranschaulichung anaerober Vorgänge: Modellexperiment zum Nachweis von Milchsäure unter anaeroben Bedingungen wird geplant und durchgeführt. Der pH-Wert im Sauerkraut wird gemessen. .
Welche Rolle spielt die Sauer-stoff- und Energieversorgung? Systemebenen: Organismus, Gewebe, Zelle, Molekül Energieumsatz
� Stellen Methoden zur Be-stimmung des Energieum-satzes bei körperlicher Aktivi-tät vergleichend dar (UF4).
� Film über Bestimmung des Grund- und Leistungsumsat-zes (YouTube)
� Film über das Verfahren der Kalorimetrie (YouTube)
Der Zusammenhang zwischen respiratorischem Quotienten und Ernährung wird erarbeitet.
MSMG Telgte Schulinternes Curriculum Biologie SII - Einführungsphase
Direkte und indirekte Kalorimet-rie
� Diagramme zum Sauerstoff-bindungsvermögen in Ab-hängigkeit verschiedener Faktoren (Temperatur, pH-Wert)
Der quantitative Zusammenhang zwischen Sauerstoffbindung und Partialdruck wird an einer sig-moiden Bindungskurve ermittelt.
Welche Rolle spielt die Sauer-stoffversorgung bei körperlicher Aktivität? Sauerstofftransport im Blut Erythrocyten (Hämoglobin/ My-oglobin) Sauerstoffkonzentration im Blut
• Beschreiben und interpretie-ren Diagramme zu enzymati-schen Reaktionen (E5).
• Stellen Hypothesen zur Ab-hängigkeit der Enzymaktivi-tät von verschiedenen Fakto-ren auf und überprüfen sie experimentell und stellen sie graphisch dar (E3, E2, E4, E5, K1, K4).
� Bohr-Effekt � AB: Informationstext zur Er-
arbeitung des Prinzips der Oberflächenvergrößerung durch Kapillarisierung
Der Weg des Sauerstoffs in die Muskelzelle über den Blutkreis-lauf unter Berücksichtigung von Hämoglobin und Myoglobin wird erarbeitet.
Wie entsteht und wie gelangt die benötigte Energie zu unter-schiedlichen einsatzorten in der Zelle?
Systemebene: Molekül NADH und ATP
• Erläutern die Bedeutung von NAD und ATP für aerobe und anaerobe Dissimilationsvor-gänge (UF1, UF4).
� Arbeit mit Modellen, Sche-mata
� AB: Einfache Darstellung von ATP als Energietransporter
Die Funktion des ATP als Ener-gietransporter wird verdeutlicht.
Wie entsteht das ATP und wie wird der C6-Körper (Glukose) abgebaut? Systemebene: Zelle, Molekül Tracermethode Glykolyse, Zitronensäurezyklus, Atmungskette
• Präsentieren eine Tracerme-thode bei der Dissimilation adressatengerecht (K3).
• Erklären die Grundzüge der Dissimilation unter dem As-pekt der Energieumwand-lung mithilfe einfacher Schemata (UF3).
• Beschreiben und präsentie-
� Histologische Elektronenmik-roskopie-Aufnahmen und Tabellen
� Infotexte und schematische Darstellungen
� Film: Dissimilation – ein Überblick
� Historische Experimente von Peter Mitchell (Chemiosmo-
Grundprinzipien von molekula-ren Tracern werden wiederholt. Experimente werden unter dem Aspekt der Energieumwandlung ausgewertet.
MSMG Telgte Schulinternes Curriculum Biologie SII - Einführungsphase
ren die ATP-Synthese im Mi-tochondrium mithilfe verein-fachter Schemata (UF2, K3).
se) zum Aufbau einer Proto-nengradienten in den Mito-chondrien für die ATP-Synthese
Wie funktional sind bestimmte Trainingsprogramme und Ernäh-rungsweisen für bestimmte Trainingsziele? Systemebene: Organismus, Zel-le, Molekül Ernährung und Fitness Kapillarisierung Mitochondrien Systemebene Molekül: Glyko-genspeicherung, Myoglobin
• Erläutern unterschiedliche Trainingsformen adressaten-gerecht und begründen sie mit Bezug auf die Trainings-ziele (K4).
• Erklären mithilfe einer gra-phischen Darstellung die zentrale Bedeutung des Zit-ronensäurezyklus im Zell-stoffwechsel (E6, UF4).
� Fiktive Fälle oder Fallstudien aus der Fachliteratur (Sport-physiologie)
� Vereinfachtes Schema des Zitronensäurezyklus und sei-ner Stellung im Zellstoff-wechsel (Zusammenwirken von Kohlenhydrat-, Fett- und Proteinstoffwechsel)
Trainingsprogramme und Ernäh-rung werden unter Berücksichti-gung von Trainingszielen (Aus-dauer, Kraftausdauer, Maximal-kraft) unter Berücksichtigung der Organ- und Zellebene (Mito-chondrienanzahl, Myoglobinkon-zentration, Kapillarisierung, er-höhte Glykogenspeicherung) diskutiert und beurteilt.
Wie wirken sich leistungsstei-gernde Substanzen auf den Körper aus und was ist von Do-ping im Leistungssport zu hal-ten? Systemebene: Organismus, Zel-le, Molekül Formen des Dopings: Anabolika, EPO, Kreatin, etc.
• Nehmen begründet Stellung zur Verwendung leistungs-steigernder Substanzen aus gesundheitlicher und ethi-scher Sicht (B1, B2, B3).
� Anonyme Kartenabfrage � Infotext: Werte, Normen,
Fakten � Infotext: Ethisches Reflektie-
ren (nach Martens 2003) � Exemplarische Aussagen von
Personen � Infotext zu EPO und histori-
sche Fallbeispiele im Spit-zensport (z. B. Tour de France)
� Übung: Weitere Fallbeispiele
zum Einsatz anaboler Steroi-de in Spitzensport und Vieh-
Einstellungen (intuitive Urteile) von SuS zu Doping werden ab-gefragt. Intuitive Urteile werden ethisch auf die ihnen zugrunde liegen-den Kriterien reflektiert. Verschiedene Perspektiven und deren Handlungsoptionen wer-den erarbeitet, deren Folgen abgeschätzt und bewertet. Bewertungsverfahren und Be-griffe werden geübt und gefes-
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zucht tigt. Diagnose von Schülerkompetenzen:
• Selbsttest zur Überprüfung der Kompetenzen am Ende der Unterrichtsreihe Leistungsbewertung:
• KLP-Überprüfungsform: „Bewertungsaufgabe“ zur Ermittlung der Entscheidungskompetenz (B2) und der Kriterienermittlungskom-petenz (B1) mithilfe von Fallbeispielen
• Ggf. Klausur
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