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1/2 Biologie mit Chemie (1)

Die Schülerinnen und Schüler bekommen eine breit gefächerte und vertiefte Allgemeinbildung vermittelt. Dadurch werden die nötigen Grundlagen für den Besuch eines zum Abitur führenden Biologiekurses gelegt. Es werden jedoch keine ausreichenden Kenntnisse für den Besuch eines zum Abitur führenden Chemiekurses erworben. Unter Umständen kann bereits bei den Themen 1 bis 6 eine Auswahl, vor allem orientiert an den Vorkenntnissen und ggf. auch nach der Interessenlage der Schülerinnen und Schüler, getroffen werden. Die Themen 7 und 8 besitzen Wahlpflichtcharakter; eines von beiden muss behandelt werden.

1 Grundlagen

  • Biologie eine Naturwissenschaft, Fachgebiete der Biologie
  • Merkmale von Lebewesen
  • anorganische Bestandteile von Zellen: Wasser, Ionen, Mineralsalze
  • organische Baustoffe von Zellen: Kohlenhydrate, Fette, Proteine, Nukleinsäuren
  • Diffusion und Osmose

2 Prokaryoten und Eukaryoten

  • Bau einer prokaryotischen Zelle: Zellwand, Membran, Organisation der genetischen Information,
  • Vermehrung der Bakterien durch Zweiteilung, Vermehrungsdynamik
  • Ernährungsformen und Stoffwechseltypen im evolutionären und ökologischen Zusammenhang: heterotroph, autotroph, anaerob, aerob
  • Organelle einer Eukaryotenzelle: Prinzip der Kompartimentierung; Mitochondrien, Chloroplasten, Zellkern mit Chromosomen, Organelle mit einer Biomembran, Ribosomen; Endosymbiotentherorie

3 Grundlagen der Genetik und Gentechnik

  • Rolle der Proteine bei der Merkmalsausbildung, z. B. als Enzyme, Baustoffe
  • DNA als Informationsträger: einfaches DNA-Modell
  • vom Gen zum Merkmal: einfache Modellvorstellung der Proteinbiosynthese
  • Karyogramm eines Menschen: Autosomen, Gonosomen, homologe Chromosomen
  • vereinfachter Ablauf der Mitose, biologische Bedeutung, Zellzyklus, Prinzip der Replikation
  • Bildung von Keimzellen: vereinfachter Ablauf der Meiose, biologische Bedeutung; Meiosefehler, z. B. Down-Syndrom; pränatale Diagnostik; soziale und ethische Aspekte
  • gentechnische Veränderung von Bakterienzellen: Restriktionsemzyme, Vektoren; medizinische, wirtschaftliche und ethische Aspekte

4 Stoffwechsel

  • Ernährung: Versorgung des Körpers mit den Hauptnährstoffen als Grundlage des Energie- und Baustoffwechsels sowie mit weiteren essentiellen Nahrungsbestandteilen
  • Enzyme als Biokatalysatoren mit spezifischer Wirkung
  • aerober Abbau von Glucose: Oxidation in den Mitochondrien
  • ATP als mobiler und universeller Energieträger; weitere Energieträger: Blutzucker, Glykogen, Fett
  • Stoffaufbau: Synthese zelleigener Proteine aus Aminosäuren

5 Ökologie

  • abiotische Umweltfaktoren, z. B. Temperatur, Licht, Wasser, Boden; ökologische Potenz, limitierende Faktoren
  • Kennzeichen eines ausgewählten Biotops, z. B. Süßwassersee, Wald
  • Biozönose: Auswahl typischer Lebewesen
  • Stoffkreislauf: Produzenten, Konsumenten, Destruenten
  • Photosynthese und Atmung; Energiefluss
  • dynamische Prozesse in Ökosystemen: Räuber-Beute-Zyklus, Sukzession, ökologische und wirtschaftliche Bedeutung, Gefährdung durch direkte und indirekte Eingriffe des Menschen

6 Evolution

  • Belege des evolutionären Wandels; Fossilien, Brückenlebewesen (Tiere und Pflanzen)
  • Methoden zur Beurteilung von Ähnlichkeiten und zur Rekonstruktion der Stammgeschichte: Homologie und Analogie
  • Evolutionstheorie: Variabilität durch Bildung genetisch verschiedener Nachkommen; Selektion: Vorteile durch Tarnen, Warnen und Schrecken

7 Neuro- und Immunbiologie

Informationsaufnahme und Informationsverarbeitung:

  • Informationsaufnahme und Reizumwandlung durch Sinnesorgane
  • Bau und grundlegende Funktionsweise von Nervenzelle und Synapse
  • Nervensysteme: Optimierung der Informationsverarbeitung, z. B. Zentralisation
  • Reflexe als einfache Reaktion auf Reize

Immunsystem und Abwehr von Krankheitserregern:

  • Viren und Bakterien als Krankheitserreger, Verlauf einer Infektionskrankheit
  • Erkennung und Bekämpfung körperfremder Stoffe, Antigen und Antikörper
  • Reaktionen des Immunsystems bei Infektionskrankheiten: unspezifische und spezifische Antwort
  • unterstützende Therapiemaßnahmen, z. B. Antibiotika
  • aktive und passive Immunisierung, Schutzimpfungen
  • weitere Themen zur Auswahl: Immunschwächeerkrankung AIDS, Allergien, Autoimmunerkrankungen, Organtransplantation, Bluttransfusion

8 Grundlagen der Chemie

  • Chemie und Physik: wesentliche Eigenschaften chemischer Reaktionen und Unterschiede zu physikalischen Vorgängen an Beispielen; Gemische: homogen, heterogen; Unterschiede Verbindung- Gemisch; Stoffumwandlung
  • chemische Reaktionen: Synthese, Analyse, Umsetzung; Energiebeteiligung bei chemischen Reaktionen: exotherme und endotherme Reaktionen, katalysierte Reaktionen, Hinweise auf Biokatalysatoren; Aufstellen von Reaktionsgleichungen (ohne genauere quantitative Aspekte)
  • Atombau: Bausteine der Atome: Protonen, Neutronen, Elektronen; Massenzahl, Atommasse, Isotope; Hinweise auf radiochemische Methoden zur Altersbestimmung (Bezug zur Paläontologie); Atommodelle: Schalen- oder Energiestufenmodell, Hinweis auf Orbitalmodell
  • gekürztes Periodensystem der Elemente (PSE): Einteilung der Elemente im PSE, Hauptgruppen, Perioden, Hinweise auf Nebengruppenelemente
  • Salze: Ionenbindung, Ionengitter; Salze mit komplexen Anionen; ausgewählte Ionennachweise; Eigenschaften von Salzen; Hinweise auf Elektrophoresemethoden in der Gentechnik
  • molekular aufgebaute Stoffe: Atombindung; Valenzstrichschreibweise; räumlicher Bau einfacher Molküle; polare Atombindung, Dipol-Dipol-Wechselwirkungen, Van-der-Waals-Kräfte, Wasserstoffbrückenbindung; Bedeutung von Wasser für die Biologie
  • Redoxreaktionen: Elektronenübergangsreaktion (Donator-Akzeptor-Prinzip); Oxidationszahl; Aufstellen von Redoxgleichungen, auch an Beispielen aus der organischen Chemie
  • Säure-Base-Reaktionen: Protonenübergansreaktionen (Donator-Akzeptor-Prinzip), Indikatoren, pH-Wert und dessen Bedeutung in der Biologie
  • organische Chemie: Stoffeigenschaften und Reaktionsverhalten organischer Verbindungen; Einteilung von organischen Verbindungen; Beispiele für biologisch wichtige Stoffgruppen
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