Biologie

Fachliche Vorbemerkungen

1. Fachspezifischer Bildungsauftrag (Bildungswert des Fachs)
Die interdisziplinären Biowissenschaften haben große ökonomische, ökologische und gesellschaftspolitische Bedeutung. Die Naturwissenschaft Biologie mit ihren Gesetzmäßigkeiten und Erkenntnissen bildet die Grundlage für die Biotechnologie und beinhaltet den Bereich Mikrobiologie.
Das Fach „Biologie“ im zweijährigen Berufskolleg Biotechnologie umfasst das Grundlagenwissen wie die Bereiche Zytologie, Enzymatik, Immunbiologie, klassische Genetik, Stoffwechsel, Hormone und Ökologie. Diese Bereiche ermöglichen es den Schülerinnen und Schülern sich mit den Zusammenhängen und Wechselwirkungen auf den unterschiedlichsten Niveaus mit Bezug auf Zellen, Organismen und Ökosystemen auseinanderzusetzen. Dabei wird ihnen die Vielschichtigkeit biologischer Vorgänge bewusst. Diese Beziehungsgefüge von Lebewesen zueinander und zu ihrer Umwelt sind für das Verständnis vieler ökologischer Themen heutzutage von großer Bedeutung.
Durch die Einbettung von ökologischen Grundlagen sollen die Schülerinnen und Schüler befähigt werden, Einflüsse ihres Handelns zu bewerten. Diese Auseinandersetzung führt sie auch zu ethischen und erkenntnistheoretischen Fragestellungen.
Im Biologieunterricht gehören Beobachtung, Vergleich und Experiment zu den wesentlichen Grundlagen naturwissenschaftlicher Erkenntnisfindung. Auf der Basis problemorientierter Unterrichtskonzeptionen entwickeln die Schülerinnen und Schüler eine grundlegende Vorstellung des Weges der wissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und fachspezifischer Problemlösestrategien. Hypothesenbildung, Planung, Durchführung und Auswertung von Experimenten sind wichtige Bausteine um die Biologie als Experimentalwissenschaft erlebbar zu machen. Die Anwendung und die Entwicklung von Modellen sind dabei wichtige Mittel im Unterricht sowie im Forschungsprozess, um Erkenntnisse darzustellen und zu erklären. Dabei wird vor allem das logische Denk- und Abstraktionsvermögen der Schülerinnen und Schüler gefördert.
Der in diesem Bildungsplan verfolgte Bildungsansatz ist durch ein breites Themenspektrum gekennzeichnet, das die vielfältigen Möglichkeiten, Chancen aber auch Risiken der Biowissenschaften repräsentiert. Schwerpunkt ist in allen Bildungsplaneinheiten die Verknüpfung zwischen fachtheoretischem und fachpraktischem Wissen und damit die Vorbereitung der Schülerinnen und Schüler auf eine moderne und digitale Berufstätigkeit, die von neuen technisch-wirtschaftlichen Entwicklungen besonders betroffen ist.
Die biologischen Fragestellungen des Bildungsplanes ermöglichen einen zielgerichteten Einsatz digitaler Medien und Lernwerkzeuge bei der Unterrichtsgestaltung. Die Arbeit mit berufsbezogenen Experimenten soll die Schülerinnen und Schüler dazu befähigen, Experimente zu planen, durchzuführen und deren Ergebnisse auszuwerten, zu dokumentieren, darzustellen und zu diskutieren. Digitale Medien können sowohl zur Erfassung von Daten, Aufbereitung und Darstellung von Versuchsergebnissen, als auch zur Erstellung von z. B. Animationen und Lernvideos für die Visualisierung biowissenschaftlicher Abläufe genutzt werden. Die Auswahl der Themengebiete und die inhaltliche Gestaltung der Bildungsplaneinheiten berücksichtigen naturwissenschaftliche Vorkenntnisse der Schülerinnen und Schüler aus dem mittleren Bildungsabschluss mit dem Ziel der beruflichen Qualifizierung.

2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb, prozessbezogene Kompetenzen
Kompetenzorientierter Unterricht bietet die Möglichkeit, Wissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten selbstständig und nachhaltig aufzubauen, zu reflektieren und in verschiedenen Situationen verantwortungsvoll einzusetzen.
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln im aktiven Umgang mit spezifischen Inhalten die Kompetenzen, die für die Biowissenschaften von zentraler Bedeutung sind. Erkenntnisse gewinnen, Kommunizieren und Bewerten sind hier die charakteristischen Fähigkeiten und Fertigkeiten. Naturwissenschaftlich fachkompetente Schülerinnen und Schüler verfügen über Sach‑, Erkenntnisgewinnungs‑, Kommunikations- und Bewertungskompetenz. Diese vier Kompetenzbereiche durchdringen einander und bilden gemeinsam die Fachkompetenz.
Die Sachkompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis sowohl naturwissenschaftlicher Konzepte, Theorien und Verfahren als auch der Fähigkeit, diese zu beschreiben und zu erklären sowie geeignet auszuwählen und zu nutzen, um Sachverhalte aus fach- und alltagsbezogenen Anwendungsbereichen zu verarbeiten.
Die Erkenntnisgewinnungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen und in der Fähigkeit, diese Fachkompetenz zu beschreiben, zu erklären und zu verknüpfen, um Erkenntnisprozesse nachvollziehen oder gestalten zu können und deren Möglichkeiten und Grenzen zu reflektieren.
Die Kommunikationskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von Fachsprache, fachtypischen Darstellungen und Argumentationsstrukturen und in der Fähigkeit, diese Fachkompetenz zu nutzen, um fachbezogene Informationen zu erschließen, adressaten- und situationsgerecht darzustellen und auszutauschen.
Die Bewertungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von fachlichen und überfachlichen Perspektiven und Bewertungsverfahren und in der Fähigkeit, diese Fachkompetenz zu nutzen, um Aussagen bzw. Daten anhand verschiedener Kriterien zu beurteilen, sich dazu Meinungen zu bilden, Entscheidungen zu treffen und Entscheidungsprozesse und deren Folgen zu reflektieren.
Für nachhaltig gewinnbringendes Lernen ist es von großer Bedeutung, dass alle Kompetenzbereiche im Unterricht bewusst und ausgewogen gefördert werden. Die Kompetenzen entwickeln sich bei den Schülerinnen und Schülern über die Ausbildungsjahre hinweg und werden im Bildungsplan vielfältig inhaltsbezogen konkretisiert.
Der Vielfalt naturwissenschaftlicher Phänomene liegen Prinzipien zugrunde, die sich als Basiskonzepte beschreiben lassen. Die Basiskonzepte des Fachs „Biologie“ im Bildungsgang Technische Assistenten der Biotechnologie

Struktur und Funktion
Kompartimentierung
Stoff- und Energieumwandlung
Information und Kommunikation
Steuerung und Regelung
Reproduktion

ermöglichen die Vernetzung von Inhalten und deren Betrachtung aus verschiedenen Perspektiven. Damit erleichtern sie kumulatives Lernen, den Aufbau von strukturellem Wissen und die Erschließung neuer Inhalte.
Da die Kompetenzen in allen sechs Bereichen nur an Fachinhalten erworben werden können, stellen die Basiskonzepte eine Grundlage für die Entwicklung der Fachkompetenz dar (vgl. Bildungsstandards im Fach Biologie für die Allgemeine Hochschulreife der KMK i. d. F. vom 18.06.2020).

3. Ergänzende fachliche Hinweise
Für den nachhaltigen Erwerb biologischer Fachkompetenzen werden die Sachinhalte mit lebensweltbezogenen Kontexten und aktuellen Methoden verknüpft. Bei der Behandlung verschiedener Inhalte sind die übergreifenden Basiskonzepte zu berücksichtigen. Hierdurch kann den Schülerinnen und Schülern die systematische Wissensaneignung erleichtert werden, die sich nicht vordergründig an den biologischen Inhalten, sondern an den wesentlichen Konzepten der Biologie und der späteren Herausforderungen des Berufsalltags orientiert. Des Weiteren erhalten die Schülerinnen und Schüler einen Überblick über die neuesten Erkenntnisse biologischer Zusammenhänge und deren biotechnische Umsetzung. Die theoretischen Inhalte dieses Unterrichtsfaches wenden die Schülerinnen und Schüler in den fachpraktischen Fächern sowie dem praktischen Ausbildungsteil an. Durch die Verknüpfung von Theorie und praktischem Arbeiten wird die Fähigkeit zum eigenständigen Beurteilen technischer Laborprozesse und dem Erkennen von Fehlerquellen gefördert.
Im Fach „Biologie“ wird unter Nutzung dieser Basiskonzepte das Verständnis vom Aufbau der Zellen und ihren speziellen Leistungen in verschiedenen Organismen und Organsystemen, bis hin zur Anwendung molekularer Prozesse in aktuellen Forschungsbereichen und Technik sowie der Wechselwirkungen zwischen belebter und unbelebter Natur vertieft.
Im Fach „Biologisches Praktikum“ werden die Schülerinnen und Schüler in die mikroskopische Technik eingeführt und dazu befähigt, tierische und pflanzliche Objekte zu präparieren, lichtmikroskopisch zu untersuchen und zeichnerisch sowie fotografisch festzuhalten. Die theoretischen Kenntnisse der Biokatalyse werden durch praktische Versuche vertieft. Weiterhin erwerben die Schülerinnen und Schüler Kenntnisse in Zell- und Gewebekulturtechnik.

Hinweise zum Umgang mit dem Bildungsplan
Der Bildungsplan zeichnet sich durch eine Inhalts- und eine Kompetenzorientierung aus. In jeder Bildungsplaneinheit (BPE) werden in kursiver Schrift die übergeordneten Ziele beschrieben, die durch Zielformulierungen sowie in jeweils einer Inhalts- und Hinweisspalte konkretisiert werden. In den Zielformulierungen werden die jeweiligen fachspezifischen Operatoren als Verben verwendet. Operatoren sind handlungsinitiierende Verben, die signalisieren, welche Tätigkeiten beim Bearbeiten von Aufgaben erwartet werden; eine Operatorenliste ist jedem Bildungsplan im Anhang beigefügt. Durch die kompetenzorientierte Zielformulierung mittels dieser Operatoren wird das Anforderungsniveau bezüglich der Inhalte und der zu erwerbenden Kompetenzen definiert. Die formulierten Ziele und Inhalte sind verbindlich und damit prüfungsrelevant. Sie stellen die Regelanforderungen im jeweiligen Fach dar. Die Inhalte der Hinweisspalte sind unverbindliche Ergänzungen zur Inhaltsspalte und umfassen Beispiele, didaktische Hinweise und Querverweise auf andere Fächer bzw. BPE.
Der VIP-Bereich des Bildungsplans umfasst die Vertiefung, individualisiertes Lernen sowie Projektunterricht. Im Rahmen der hier zur Verfügung stehenden Stunden sollen die Schülerinnen und Schüler bestmöglich unterstützt und bei der Weiterentwicklung ihrer personalen und fachlichen Kompetenzen gefördert werden. Die Fachlehrerinnen und Fachlehrer nutzen diese Unterrichtszeit nach eigenen Schwerpunktsetzungen auf Basis der fächer- und bildungsgangspezifischen Besonderheiten sowie nach den Lernvoraussetzungen der einzelnen Schülerinnen und Schüler.
Der Teil „Zeit für Leistungsfeststellung“ des Bildungsplans berücksichtigt die Zeit, die zur Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung von Leistungsfeststellungen zur Verfügung steht. Dies kann auch die notwendige Zeit für die im Rahmen der Besonderen Lernleistungen erbrachten Leistungen, Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.

Schuljahr	Bildungsplaneinheiten	Zeitricht-wert	Gesamt-stunden
Schuljahr 1	Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)	20
	1 Zellen als Funktionseinheiten des Lebens und die Rolle der zellulären Makromoleküle	12
	2 Aufbau und Funktion von Biomembranen	6
	3 Funktion von Enzymen als zelluläre Biokatalysatoren	20
	4 Immunbiologie	12	70
	Zeit für Leistungsfeststellung		10
			80
Schuljahr 2	Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)	20
	5 Klassische Genetik und Humanbiologie	15
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	6 Stoffwechselwege	17
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	7 Hormone	8
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	8 Ökologie	10
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	$cf.on($ueberschrift).label("LS_BP_BG_BPE_Ueberschrift_links").first().text.replaceAll('BPE',' ').replaceAll($brRegex, "") $cf.on($ueberschrift).label("LS_BP_BG_BPE_Ueberschrift_mitte").first().text.replaceAll($brRegex, "")		70
	Zeit für Leistungsfeststellung		10
			80

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

Vertiefung	Individualisiertes Lernen	Projektunterricht
z. B. Übungen Anwendungen Wiederholungen	z. B. Selbstorganisiertes Lernen Lernvereinbarungen Binnendifferenzierung	z. B. Analoges oder digitales Modell einer Zelle als Bau- und Funktionseinheit Struktur-Funktionsbeziehung Enzymexperimente

Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 1	Zellen als Funktionseinheiten des Lebens und die Rolle der zellulären Makromoleküle	12
Die Schülerinnen und Schüler begreifen die Zelle als grundlegende Bau- und Funktionseinheit des Lebens. Die Kenntnisse über Zellstrukturen und chemische Bausteine von Zellen bilden die Grundlage für das Verständnis der prinzipiellen Vorgänge in Zellen, die in biologischen Zusammenhängen dargestellt und erfasst werden und die als gemeinsame Merkmale aller zellulären Systeme Eigenschaften von Lebewesen bedingen und ermöglichen.

BPE 1.1

Die Schülerinnen und Schüler nennen Kennzeichen des Lebens. Sie beschreiben die hierarchische Struktur eines Organismus über die Zelle bis zur molekularen Ebene.

Stoffwechsel, Wachstum, Vermehrung, Reizbarkeit, Bewegung
Vom Organismus zur Zelle	Organismus, Organe, Gewebe, Zelle

BPE 1.2

Anhand der Synthese und Sekretion eines Proteins erklären die Schülerinnen und Schüler exemplarisch Aufbau und Funktion der beteiligten Zellorganellen im Zusammenhang sowie das Prinzip der Kompartimentierung. Sie vergleichen tierische und pflanzliche Zellen.

Zellkompartimente, -organellen: Cytoplasma, Zellkern, ER mit Vesikeln, Ribosom, Golgi-Apparat mit Vesikeln, Mitochondrien
Syntheseweg: sezerniertes Protein	vgl. BPE 6.1
Tierische und pflanzliche Zelle	Lysosom, Zellwand, Chloroplast, Vakuole

BP_BKBT_Biologie_TBS - Bildungsplan

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BPE 2	Aufbau und Funktion von Biomembranen	6
Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Zelle als offenes System und erläutern die Abgrenzung der Zelle sowie den Stoffaustausch.

BPE 2.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Funktion der Biomembran.

Stoffbarriere, Grundlage der Kompartimentierung	lipophile, hydrophile Stoffe, vgl. BPE 1.3
Ort des selektiven Transports

BPE 2.2

Die Schülerinnen und Schüler stellen den Aufbau der Membran aus Membranlipiden und -proteinen schematisch dar.

Membranlipide, Membranproteine, Kohlenhydrate	schematische Darstellung, Modelle
Doppelschichtstruktur

BPE 2.3

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Prozess der Teilchendiffusion.

BPE 2.4

Aus Lösungseigenschaften und Konzentrationsunterschieden der zu transportierenden Stoffe leiten die Schülerinnen und Schüler Transportform und -richtung an der Membran ab.

Passiver und aktiver Transport
einfache und erleichterte Diffusion	Carrier, Kanäle, Pumpen
aktiver Transport	keine Unterscheidung zwischen primärem und sekundärem Transport
Osmose
Exo- und Endocytose	vgl. BPE 1.2

BPE 3	Funktion von Enzymen als zelluläre Biokatalysatoren	20
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Funktionsweise eines Enzyms anhand eines Energie-Reaktionsverlauf-Diagramms. Sie erklären die Vielfalt und das Zusammenspiel von Stoffwechselreaktionen auf der Grundlage unterschiedlicher Spezifitäten verschiedener Enzyme und vertiefen so die Erkenntnis über die besondere Bedeutung von Struktur-Funktionsbeziehungen am Beispiel des Schlüssel-Schloss-Prinzips. Die Schülerinnen und Schüler legen die Beeinflussbarkeit der Enzymaktivität durch Außenfaktoren dar und leiten daraus den Zusammenhang mit einer situationsbedingten Stoffwechselregulation ab. Anhand von Diagrammen beschreiben sie die Änderung von Konzentration und Reaktionsgeschwindigkeit im Verlauf der Enzymreaktion und stellen unter Verwendung geeigneter Modelle verschiedene Arten der Enzymhemmung dar. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die zentrale Rolle der Enzyme als Biokatalysatoren des Stoffwechsels sowie, dass Zellen sich durch Enzymregulation an veränderte stoffwechselphysiologische Bedürfnisse anpassen.

BPE 3.1

Die Schülerinnen und Schüler vergleichen katalysierte mit nicht-katalysierten Reaktionen und interpretieren Diagramme, die einen Reaktionsverlauf darstellen. Sie beschreiben den grundlegenden Ablauf einer enzymatisch katalysierten Reaktion und übertragen das Schlüssel-Schloss-Prinzip auf die Spezifität der Enzymreaktion.

Katalytisch wirksame Oberflächen	Zersetzung von Wasserstoffperoxid auf einer Kartoffelscheibe oder durch Metallsalze
Energie-Reaktionsverlauf-Diagramm	vgl. „Chemie“
Aktivierungsenergie
Schlüssel-Schloss-Prinzip	Induced-fit-Modell
Aktives Zentrum, Enzym-Substrat-Komplex
Substrat-, Wirkungsspezifität	N-Methylharnstoff, Urease

BPE 3.2

Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Beeinflussbarkeit der Enzymaktivität durch Außenfaktoren und leiten daraus den Zusammenhang mit einer situationsbedingten Regulation des Stoffwechsels ab.

Temperatur-Optimum	Katalase und pH-Wert, RGT-Regel vgl. „Chemie“, Denaturierung vgl. „Biotechnologie“
pH-Wert-Optimum	Pepsin, Amylase, Trypsin, Denaturierung vgl. „Biotechnologie“
Cofaktoren
Cosubstrat	gekoppelte Enzymreaktion NAD(P)⁺ und ATP, Coenzym A
Metall-Ionen	DNA-Polymerase (Magnesium), Urease (Nickel); vgl. „Biotechnologie“

BPE 3.3

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Abhängigkeit der Enzymaktivität von der Substratkonzentration anhand geeigneter Diagramme und leiten daraus grafisch wichtige Parameter zur Beschreibung der Enzymkinetik ab.

Enzymkinetik nach Michaelis-Menten
v_max, K_m

BPE 3.4

Die Schülerinnen und Schüler erklären die Wirkung von Effektoren auf die Enzymkinetik.

Kompetitive Inhibitoren	Alkoholdehydrogenase, Wirkungsweise von Medikamenten, z. B. Präparate gegen Gicht
Nicht-kompetitive Effektoren, Allosterie	Endprodukthemmung, ATP, ADP, Aktivator: Glucose-6-phosphat für Glycogen-Synthase

BPE 4	Immunbiologie	12
Die Schülerinnen und Schüler begreifen die spezifische Immunreaktion als koordiniertes Zusammenwirken spezialisierter Immunzellen im Körper. Sie verstehen die Bedeutung der Erkennung körpereigener und körperfremder Strukturen für die Funktionsfähigkeit des Immunsystems. Die Schülerinnen und Schüler bilden sich kriteriengeleitet eine Meinung zur Impfung.

BPE 4.1

Die Abwehr von körperfremden Strukturen durch das Immunsystem erklären die Schülerinnen und Schüler durch das Zusammenwirken verschiedener Zellen und Antikörper. Dabei erläutern sie die Wechselwirkungen zwischen Immunzellen mittels Zell-Zell-Kontakten und Signalstoffen. Sie erklären, dass Antigene anhand von Oberflächenstrukturen erkannt und diese Information im Immunsystem weitergegeben und gespeichert wird.

Unspezifische und spezifische humorale und zelluläre Immunantwort am Beispiel einer viralen Infektionskrankheit	z. B. Influenza, AIDS, Masern
Kooperation von Immunzellen: Signalstoffe, Zell-Zell-Kontakte	Cytokine
Unterscheidung von körpereigen und körperfremd anhand des MHC-Systems	z. B. Allergie, Organtransplantation, Autoimmunerkrankung

BPE 4.2

Die Schülerinnen und Schüler nehmen kriteriengeleitet Stellung zum Thema Impfung.

Impfung	WHO-Empfehlung
aktiv passiv

Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP)

Vertiefung	Individualisiertes Lernen	Projektunterricht
z. B. Übungen Anwendungen Wiederholungen	z. B. Selbstorganisiertes Lernen Lernvereinbarungen Binnendifferenzierung	z. B. Erstellung von Lernvideos zur Meiose und Mitose Humangenetische Diagnostik Einfluss des Kohlenstoffdioxids auf die Fotosyntheseaktivität der Wasserpest

Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.

BPE 5	Klassische Genetik und Humanbiologie	15
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Chromosomenstruktur. Sie fassen Zellzyklus sowie Ablauf und Bedeutung der Mitose zusammen. Sie stellen den Vorgang und die Bedeutung der Meiose dar und erklären die Bedeutung der sexuellen Fortpflanzung für die Entstehung von Vielfalt. Sie kennen unterschiedliche Formen der Vererbung und wenden die Vererbungsregeln auf Stammbaumanalysen an. Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Mutationen als Veränderungen von genetischen Informationen und erläutern die Folgen an Beispielen.

BPE 5.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Struktur von Chromosomen. Sie erklären die Entstehung von Tochterzellen mit identischem Chromosomensatz. Sie erläutern die Grundprinzipien der Rekombination bei Meiose und Befruchtung. Sie beschreiben den Vorgang und die Bedeutung der Meiose und vergleichen diesen mit der Mitose.

Chromosomenstruktur
Centromer und Telomer
Chromosomensatz und Karyogramm des Menschen	Erstellung eines Karyogramms
homologe Chromosomen, Autosomen, Gonosomen
Zellzyklus
Interphase (G1-, S-, G2-Phase)
Mitose und Cytokinese	ohne Bezeichnung der einzelnen Phasen
Meiose und Rekombination
Kernphasenwechsel: Diploidie, Haploidie Hauptphasen der Meiose I und II
Intra- und interchromosomale Rekombination	ohne Bezeichnung der einzelnen Phasen, Crossing over

BPE 5.2

Die Schülerinnen und Schüler wenden Grundlagen der Vererbung auf Erbgänge und Stammbaumanalysen an. Sie leiten bei Stammbaumanalysen Hypothesen zu X-chromosomalen und autosomalen Vererbungsmodi genetisch bedingter Merkmale ab.

Grundbegriffe der Genetik
Genotyp Phänotyp Allel Homozygot Heterozygot
Erbgänge
Kreuzungsschema	1. und 2. Mendel‘sche Regel
Parental(P)-, Filialgeneration (F1, F2) dominant-rezessiver Erbgang
Analyse von Familienstammbäumen
Stammbaumsymbolik
Erbgänge: autosomal bzw. X-chromosomal, dominant und rezessiv	Polydactylie, Albinismus, Rot-Grün-Sehschwäche

BPE 5.3

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Chromosomen- und Genommutationen und leiten Mutationen anhand eines Karyogramms ab. Sie erklären die Auswirkungen verschiedener Chromosomen- und Genommutationen auf den Phänotyp und erläutern die Folgen an Beispielen.

Chromosomenmutationen	strukturelle Chromosomenaberration, Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung
Translokation Deletion und Insertion Duplikation Inversion	Philadelphia Chromosom, Katzenschrei-Syndrom, Albinismus, Mukoviszidose
Genommutationen	numerische Chromosomenaberration
Haploidie, Polyploidie, Allopolyploidie	Erdbeere, Weizen
Trisomie	Downsyndrom

BPE 6	Stoffwechselwege	17
Die Schülerinnen und Schüler geben als Zeichen lebender Zellen den Zusammenhang zwischen Assimilation und Dissimilation als Grundlage des Kohlenstoffkreislaufs und des Stoff- und Energiewechsel an. Sie erklären das Zusammenspiel von organischen Verbindungen, ATP, Elektronen- und Wasserstoffüberträgern im Energiestoffwechsel der Organismen. Die Schülerinnen und Schüler erklären den Ablauf der Fotosynthese auf molekularer Ebene und ordnen die Teilprozesse ihren Reaktionsräumen zu. Dabei greifen sie auf Vorwissen der Biokatalyse und des Aufbaus der Zellen zurück.

BPE 6.1

Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren den Aufbau energiereicher organischer Verbindungen aus energiearmen anorganischen Verbindungen als Assimilation und den Abbau energiereicher organischer Verbindungen in energiearme anorganische Verbindungen als Dissimilation. Sie beschreiben die Bedeutung des Basiskonzepts Stoff- und Energieumwandlung.

Kreislauf der Stoff- und Energieumwandlung	vgl. „Mikrobiologie“
Assimilation Dissimilation	Schema
ATP als Energieäquivalent	Energiespeicherung durch chemische Bindungen
NAD(P)H⁺ als Reduktionsäquivalent	Elektronendonator, Elektronenakzeptor

BPE 6.2

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau eines Chloroplasten als Ort der Fotosynthese. Sie formulieren die Reaktionsgleichung der Fotosynthese in Summenformel und interpretieren die Abhängigkeit der Fotosyntheserate von abiotischen Faktoren.

Feinstruktur von Chloroplasten

Blattquerschnitt

Feinstruktur von Chloroplasten

Blattquerschnitt

äußere und innere Membran
Stroma
Thylakoide
Thylakoidinnenraum
Stärkekörnchen
DNA
Ribosomen

äußere und innere Membran
Stroma
Thylakoide
Thylakoidinnenraum
Stärkekörnchen
DNA
Ribosomen

Abiotische Faktoren

Engpassmodell

Abiotische Faktoren

Engpassmodell

Lichtintensität	Sonnenblatt, Schattenblatt, Sättigungswert und Kompensationspunkt
Lichtqualität	Absorptionsspektrum, Wirkungsspektrum, Engelmann-Versuch, Dünnschichtchromatographie von Blattfarbstoffen
Kohlenstoffdioxidkonzentration Temperatur
Summengleichung der Fotosynthese

BPE 6.3

Die Schülerinnen und Schüler erklären den Ablauf der Fotosynthese und ordnen sie den zellulären Strukturen zu.

Teilschritte der Fotosynthese im Überblick
Lichtabhängige Reaktion
Fotolyse des Wassers	Isotopenmarkierung von Wasser und Kohlenstoffdioxid
Fotosysteme und Redoxsysteme in der Thylakoidmembran	Redoxpotenzial
Elektronentransportkette	ohne Namen
Protonengradient	analogie Endoxidation, vgl. „Mikrobiologie“
ATP-Synthase Reduktionsäquivalent
Lichtunabhängige Reaktion – Calvin-Cyclus
Fixierungsphase	RuBisCO
Reduktionsphase (Phosphoglycerat zu Phosphoglycerinaldehyd)	Bedeutung von ATP zur energetischen Aktivierung organischer Verbindungen
Regenerationsphase	ohne Strukturformeln

BPE 7	Hormone	8
Die Schülerinnen und Schüler begreifen Hormone als Bestandteil eines Kommunikationssystems im Organismus. Am Beispiel hormoneller Informationsverarbeitung erkennen sie die Bedeutung von Regulationsvorgängen auf molekularer Ebene.

BPE 7.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Synthese, den Transport und die Wirkungsweise eines Proteinhormons.

Stufenweise Synthese von Insulin in den Zellen der Bauchspeicheldrüse	vgl. „Biotechnologie“
Aufbau von Präproinsulin, Proinsulin und Insulin	Signalsequenz, A-, B-, C-Kette, Disulfidbrücken
Translation am ER und posttranslationale Modifikationen zur Bildung von biologisch aktivem Insulin	Abspalten der Signalsequenz bei Transport ins ER, Ausschneiden der C-Kette und Ausbildung von Disulfidbrücken im Golgi-Apparat
Freisetzung durch Exozytose und Transport über das Blut	vgl. BPE 2
Wirkungsweise an den Zielzellen, Bindung an den Hormonrezeptor	Schlüssel-Schloss-Prinzip, Konformationsänderung
Aktivierung der Adenylatcyclase und Bildung von cAMP
Signaltransduktion mittels Kinasenkaskade
Absenkung des Blutzuckerspiegels	z. B. vermehrte Glucoseaufnahme und Weiterverarbeitung von Glucose in der Zelle
Inaktivierung	enzymatischer Abbau

BPE 7.2

Die Schülerinnen und Schüler skizzieren einen Regelkreis und erläutern die Grundbegriffe der Regeltechnik am Beispiel der Regulation des Blutzuckerspiegels.

Regelkreis
Regelgröße	Blutzuckerspiegel
Störgröße	z. B. Kohlenhydratzufuhr
Messglied	Chemorezeptoren z. B. in der Bauchspeicheldrüse
Ist-Wert	gemessener Blutzuckerspiegel
Führungsgröße	Hypothalamus
Sollwert
Regler	Bauchspeicheldrüse
Ist-Sollwert-Differenz (Stellwert)
Stellgröße	freigesetzte Insulinmoleküle
Stellglied	z. B. vermehrte Glucoseaufnahme

BPE 8	Ökologie	10
Die Schülerinnen und Schüler erkennen Ursache- und Wirkungszusammenhänge in Ökosystemen und setzen sich kritisch mit dem besonderen Verhältnis Mensch-Umwelt auseinander. Durch das Verstehen dieser Zusammenhänge zeigen die Schülerinnen und Schüler anthropogene Einflüsse und ihre Folgen auf unsere Umwelt als globale und lokale Herausforderung auf. Am Beispiel der Ressource Wasser verstehen die Schülerinnen und Schüler die Bedeutsamkeit der Abwasserreinigung und beschreiben deren Ziele und Stufen.

BPE 8.1

Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Ökosysteme als Lebensräume und Beziehungsgefüge aus Lebewesen und ihrer Umwelt anhand von ausgewählten Beispielen. Sie zeigen auf, welche Wechselbeziehungen darin möglich sind und charakterisieren diese unter Berücksichtigung der abiotischen und biotischen Umweltfaktoren.

Ökosysteme	z. B. See, Wald
Biotop und Biozönose	ökologische Potenz, Toleranzkurven
biotische und abiotische Faktoren ökologische Nischen

BPE 8.2

Die Schülerinnen und Schüler ordnen Lebewesen nach ihrer Nahrungsgrundlage in Trophiestufen ein und erklären den Energiefluss innerhalb der Biomassepyramide.

Biomassepyramide	Bioakkumulation von Schadstoffen
Produzenten, Konsumenten, Destruenten Trophiestufen Energiefluss

BPE 8.3

Die Schülerinnen und Schüler stellen den Kohlenstoffkreislauf unter Einbeziehung menschlicher Einflüsse dar. Sie leiten den Klimawandel als Folge des anthropogenen Treibhauseffekts ab und beschreiben Maßnahmen um diesem entgegenzuwirken.

Kohlenstoffkreislauf	Kohlenstoffspeicherung, Übersäuerung der Meere
Treibhauseffekt, Klimawandel und Maßnahmen	Treibhausgase, regenerative Brennstoffe z. B. Bioethanol und Biodiesel, Aufforstung

BPE 8.4

Die Schülerinnen und Schüler nennen die Ziele der Abwasserreinigung und beschreiben deren Stufen.

Überblick Abwasserreinigung	Eutrophierung von Gewässern
mechanisch, biologisch, chemisch	Sanierungsmaßnahmen bei Gewässern
CSB- und BSB-Werte	Ressource Wasser

In den Zielformulierungen der Bildungsplaneinheiten werden Operatoren (= handlungsleitende Verben) verwendet. Diese Zielformulierungen legen fest, welche Anforderungen die Schülerinnen und Schüler in der Regel erfüllen. Zusammen mit der Zuordnung zu einem der drei Anforderungsbereiche (AFB; I: Reproduktion, II: Reorganisation, III: Transfer/Bewertung) dienen Operatoren einer Präzisierung der Zielformulierungen. Dies sichert das Erreichen des vorgesehenen Niveaus und die angemessene Interpretation der Standards.

Anforderungsbereiche:
Anforderungsbereich I umfasst die Reproduktion und die Anwendung einfacher Sachverhalte und Fachmethoden, das Darstellen von Sachverhalten in vorgegebener Form sowie die Darstellung einfacher Bezüge.
Anforderungsbereich II umfasst die Reorganisation und das Übertragen komplexerer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Anwendung von technischen Kommunikationsformen, die Wiedergabe von Bewertungsansätzen sowie das Herstellen von Bezügen, um technische Problemstellungen entsprechend den allgemeinen Regeln der Technik zu lösen.
Anforderungsbereich III umfasst das problembezogene Anwenden und Übertragen komplexer Sachverhalte und Fachmethoden, die situationsgerechte Auswahl von Kommunikationsformen, das Herstellen von Bezügen und das Bewerten von Sachverhalten.

Operator	Erläuterung	Zuordnung Anforderungsbereiche
ableiten	auf der Grundlage relevanter Merkmale sachgerechte Schlüsse ziehen	II
abschätzen	auf der Grundlage von begründeten Überlegungen Größenordnungen angeben	II
analysieren, untersuchen	für eine gegebene Problem- oder Fragestellung systematisch bzw. kriteriengeleitet wichtige Bestandteile, Merkmale oder Eigenschaften eines Sachverhaltes oder eines Objektes erschließen und deren Beziehungen zueinander darstellen	II
anwenden, übertragen	einen bekannten Zusammenhang oder eine bekannte Methode zur Lösungsfindung bzw. Zielerreichung auf einen anderen, ggf. unbekannten Sachverhalt beziehen	II, III
aufbauen	Objekte und Geräte zielgerichtet anordnen und kombinieren	II
aufstellen	fachspezifische Formeln, Gleichungen, Gleichungssysteme, Reaktionsgleichungen oder Reaktionsmechanismen entwickeln	CSB- und BSB-Werte
auswerten	Informationen (Daten, Einzelergebnisse o. a.) erfassen, in einen Zusammenhang stellen und daraus zielgerichtete Schlussfolgerungen ziehen	II, III
begründen	Sachverhalte oder Aussagen auf Regeln, Gesetzmäßigkeiten bzw. kausale Zusammenhänge oder weitere nachvollziehbare Argumente zurückführen	II
benennen, nennen, angeben	Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten oder Fakten ohne Erläuterung und Wertung aufzählen	I
beraten	eine Entscheidungsfindung fachkompetent und zielgruppengerecht unterstützen	III
berechnen	Ergebnisse aus gegebenen Werten/Daten durch Rechenoperationen oder grafische Lösungsmethoden gewinnen	II
beschreiben	Strukturen, Situationen, Zusammenhänge, Prozesse und Eigenschaften genau, sachlich, strukturiert und fachsprachlich richtig mit eigenen Worten darstellen, dabei wird auf Erklärungen oder Wertungen verzichtet	I, II
bestimmen	Sachverhalte und Inhalte prägnant und kriteriengeleitet darstellen	I
bestätigen, beweisen, nachweisen, überprüfen, prüfen	die Gültigkeit, Schlüssigkeit und Berechtigung einer Aussage (z. B. Hypothese, Modell oder Naturgesetz) durch ein Experiment, eine logische Herleitung oder sachliche Argumentation belegen bzw. widerlegen	III
beurteilen, Stellung nehmen	zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf Fachwissen sowie fachlichen Methoden und Maßstäben begründete Position über deren Sinnhaftigkeit vertreten	III
bewerten, kritisch Stellung nehmen	zu einem Sachverhalt oder einer Aussage eine eigene, auf gesellschaftlich oder persönliche Wertvorstellungen begründete Position über deren Annehmbarkeit vertreten	III
charakterisieren	spezifischen Eigenheiten von Sachverhalten, Objekten, Vorgängen, Personen o. a. unter leitenden Gesichtspunkten herausarbeiten und darstellen	II
darstellen, darlegen	Sachverhalte, Strukturen, Zusammenhänge, Methoden oder Ergebnisse etc. unter einer bestimmten Fragestellung in geeigneten Kommunikationsformaten strukturiert und ggf. fachsprachlich wiedergeben	I, II
diskutieren, erörtern	Pro- und Kontra-Argumente zu einer Aussage bzw. Behauptung einander gegenüberstellen und abwägen	III
dokumentieren	Entscheidende Erklärungen, Herleitungen und Skizzen zu einem Sachverhalt bzw. Vorgang angeben und systematisch ordnen	I, II
durchführen	eine vorgegebene oder eigene Anleitung bzw. Anweisung umsetzen	I, II
einordnen, ordnen, zuordnen, kategorisieren, strukturieren	Begriffe, Gegenstände usw. auf der Grundlage bestimmter Merkmale systematisch einteilen; so wird deutlich, dass Zusammenhänge unter vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten begründet hergestellt werden	II
empfehlen	Produkte und Verhaltensweisen kunden- und situationsgerecht vorschlagen	II
entwickeln, entwerfen, gestalten	Wissen und Methoden zielgerichtet und ggf. kreativ miteinander verknüpfen, um eine eigenständige Antwort auf eine Annahme oder eine Lösung für eine Problemstellung zu erarbeiten oder weiterzuentwickeln	III
erklären	Strukturen, Prozesse oder Zusammenhänge eines Sachverhalts nachvollziehbar, verständlich und fachlich begründet zum Ausdruck bringen	I, II
erläutern	Wesentliches eines Sachverhalts, Gegenstands, Vorgangs etc. mithilfe von anschaulichen Beispielen oder durch zusätzliche Informationen verdeutlichen	II
ermitteln	einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und das Ergebnis formulieren	I, II
erschließen	geforderte Informationen herausarbeiten oder Sachverhalte herleiten, die nicht explizit in dem zugrunde liegenden Material genannt werden	II
formulieren	Gefordertes knapp und präzise zum Ausdruck bringen	I
herstellen	nach anerkannten Regeln Zubereitungen aus Stoffen gewinnen, anfertigen, zubereiten, be- oder verarbeiten, umfüllen, abfüllen, abpacken und kennzeichnen	II, III
implementieren	Strukturen und/oder Prozesse mit Blick auf gegebene Rahmenbedingungen, Zielanforderungen sowie etwaige Regeln in einem System umsetzen	II, III
$cf.reset($current.content).label("LS_BP_BG_OP_TAB_Zeile_1").first().text	fachliche Informationen zielgruppengerecht aufbereiten und strukturieren	II
interpretieren, deuten	auf der Grundlage einer beschreibenden Analyse Erklärungsmöglichkeiten für Zusammenhänge und Wirkungsweisen mit Blick auf ein schlüssiges Gesamtverständnis aufzeigen	III
kennzeichnen / $c.text	Markierungen, Symbole, Zeichen oder Etiketten anbringen, die geltenden Konventionen und/oder gesetzlichen Vorschriften entsprechen	II
optimieren	einen gegebenen technischen Sachverhalt, einen Quellcode oder eine gegebene technische Einrichtung so verändern, dass die geforderten Kriterien unter einem bestimmten Aspekt erfüllt werden	II, III
planen	die Schritte eines Arbeitsprozesses antizipieren und eine nachvollziehbare ergebnisorientierte Anordnung der Schritte vornehmen	III
präsentieren	Sachverhalte strukturiert, mediengestützt und adressatengerecht vortragen	II
skizzieren	Sachverhalte, Objekte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduzieren und übersichtlich darstellen	I
übersetzen	einen Sachverhalt oder einzelne Wörter und Phrasen wortgetreu in einer anderen Sprache wiedergeben	II
validieren, testen	Erbringung eines dokumentierten Nachweises, dass ein bestimmter Prozess oder ein System kontinuierlich eine Funktionalität/Produkt erzeugt, das die zuvor definierten Spezifikationen und Qualitätsmerkmale erfüllt	I
verallgemeinern	aus einer Einsicht eine Aussage formulieren, die für verschiedene Anwendungsbereiche Gültigkeit besitzt	II
verdrahten	Betriebsmittel nach einem vorgegebenen Anschluss-/ Stromlaufplan systematisch elektrisch miteinander verbinden	I, II
vergleichen, gegenüberstellen, unterscheiden	nach vorgegebenen oder selbst gewählten Gesichtspunkten problembezogen Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und gegenüberstellen sowie auf dieser Grundlage ggf. ein gewichtetes Ergebnis formulieren	II
wiedergeben	wesentliche Information und/oder deren Zusammenhänge strukturiert zusammenfassen	I
zeichnen	einen beobachtbaren oder gegebenen Sachverhalt mit grafischen Mitteln und ggf. unter Einhaltung von fachlichen Konventionen (z. B. Symbole, Perspektiven etc.) darstellen	I, II
zeigen, aufzeigen	Sachverhalte, Prozesse o. a. sachlich beschreiben und erläutern	I, II
zusammenfassen	das Wesentliche sachbezogen, konzentriert sowie inhaltlich und sprachlich strukturiert mit eigenen Worten wiedergeben	I, II

Bio­lo­gie

Vor­be­mer­kun­gen

Bil­dungs­plan­über­sicht

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Ope­ra­to­ren­lis­te

Biologie

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