Überblick über die Inhalte
Einstieg in die Biologie
Ein kleiner Blick in die Erdgeschichte
Die Organisationsstufen des Lebens
Zellbiologie
Aufbau der Prokaryoten (Bakterien und Archea)
Zellorganellen vs. Zellkompartimente
Aufbau der Eukaryoten (Tier- und Pflanzenzelle im Vergleich)
Aufbau und Funktion der Zellkompartimente und anderer Zellbestandteile
MindMap Zellkompartimente und andere Bestandteile eine Zelle
Endosymbiontentheorie = Endosymbiontenhypothese
Kursstufe WG12 & WG13
1. Vielfalt des Lebens
1.1 Genetik
1.1.1 Aufbau der DNA & RNA [Video] [Video] [Short] [Short], Chromosomenbau & Histone
1.1.2 Chromosomensatz und Karyogramm des Menschen [Video]
1.1.3 Keimzellbildung (Meiose) & Befruchtung (inklusive Phasen) [Video] [Short] [Video] [Video]
1.1.4 Inter- und Intrachromosomale Rekombination bei der Meiose
1.1.5 Proteinbiosynthese bei Pro- und Eukaryoten
1.1.6 Transkription (mRNA, RNA-Polymerase, Promotor, Terminator, codogener & nicht codogener Strang, 5´- 3´-Schreibweise)
1.1.7 Translation (Ribosom, tRNA, Codon, Anticodon, Polypeptid)
1.1.8 Proteinbiosynthese bei Eukaryoten (Kompartimentierung, 5´-Cap, Poly-A-Schwanz, Splicing) [Video]
1.1.9 Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten: Transkriptionsfaktoren, Modifikation des Epigenoms durch Methylierung und Acetylierung
1.1.10 Mutationen (Gen-, Chromosomen-, & Genommutationen) und deren Auswirkungen z. B. Chorea Huntington, Mukoviszidose, Katzenschreisyndrom, Trisomie 21 (und weitere Beispiele). [Video] [Video] [Video] [Video] [Video] [Video] [Video] [Video]
1.1.11 Ursache von Mutationen: Mutagene, Replikationsfehler, Non-Disjunction [Video]
1.1.12 Stammbaumanalysen (autosomale und X-Chromosomale Erbgänge beim Menschen) (monogene Merkmale z. B. Sichelzellenanämie, Bluter, Rot-Grün-Blindheit) [Lernzettel] [Video] [Video] [Video] [Video]
1.1.13 Wirkorte und Wirkung von Antibiotika (inklusive Hemmhoftest)
1.1.14 Antibiotikaresistenz am Beispiel der ß-Lactam-Antibiotika, Plasmide (z. B. Ampicillin und Penicillin) [Video]
1.1.15 Polymerasekettenreaktion (PCR) [Video]
1.1.16 Restriktionsenzyme
1.1.17 Gelelektrophorese (und Gele auswerten) [Video] [Video]
1.1.18 Gentest: Genetische Beratung & ethische Betrachtungen (z. B. Brustkrebs, Chorea Huntington, Trisomie 21)
1.1.19 Gentherapie (Therapie vom ADA-SCID)
1.1.20 CRISPR-Cas9 (inklusive ethische Betrachtungen)
1.2 Evolution
1.2.1 Historie der Evolution
1.2.2 Systematik (Stamm, Klasse, Ordnung, Familie, Gattung, Art)
1.2.3 Evolutionstheorie von Lamarck [Video] [Video]
1.2.4 Evolutionstheorie von Darwin [Video]
1.2.5 Theorie zur Evolution der Giraffe (und andere Beispiele)
1.2.6 Synthetische Evolutionstheorie (Abgrenzung von nicht-naturwissenschaftlichen Vorstellungen) [Video] [Video] [Video]
1.2.7 Grundlegende Prinzipien der Evolution
1.2.7.1 Genetische Variabilität durch Mutation und Rekombination (Inter- und Intrachromosomale Rekombination)
1.2.7.2 Abiotische Selektionsfaktoren [Video] [Video]
1.2.7.3 Biotische Selektionsfaktoren [Video] [Video]
1.2.7.4 Adaptiver Wert von Verhalten: Reproduktive Fitness, Kosten-Nutzen-Analyse & evolutionärer Kompromiss (z. B. Nahrungssuche, z. B. Flug zu Beutegründen) [Video]
1.2.7.5 Gendrift
1.2.7.6 Verwandtschaft (inklusive Verwandtschaftsbeziehungen im Stammbaum des Lebens)
1.2.7.7 Koevolution (z. B. die Koevolution von Blütenpflanzen und Insekten als Bestäuber)
1.2.7.8 Isolation --> Mechanismen
1.2.7.9 Artbildung, allopatrische Artbildung & sympatrische Artbildung [Video]
1.2.7.10 Morphologischer und Biologischer Artbegriff (der Biologische Artbegriff wird auch als Populationsgenetischer Artbegriff bezeichnet) --> Genetischer Artbegriff ist nur als Beispiel aufgeführt
1.2.8 Evolution als Veränderung der Genotyp- und Allelhäufigkeit im Genpool einer Population
1.2.9 Bedeutung von Fossilien für die Evolutionstheorie
1.2.10 Möglichkeiten der Fossilisation (--> Fossilienbildung) [Video]
1.2.11 Altersbestimmung von Fossilien [Video]
1.2.12 Mosaikformen (Brückentiere und connecting links) --> z. B. Archaeopteryx, Schnabeltier, Tiktaalik, Ichthyostega, etc. [Video]
1.2.13 Homologie (inklusive der drei Homologiekriterien)
1.2.13.1 Kriterium der Lage [Video]
1.2.13.2 Kriterium der Stetigkeit = Kriterium der Kontinuität
1.2.13.3 Kriterium der spezifischen Qualität [Video]
1.2.14 Analogie [Video]
1.2.15 Konvergenz
1.2.16 Rudimente [Video]
1.2.17 Atavismen
1.2.18 Sequenzanalyse & molekularbiologische Homologien --> hieraus Stammbäume erstellen
2. Leben und Energie
2.1 Dissimilation
2.1.1 Summengleichung der Zellatmung
2.1.2 Strukturformeln der Glucose
2.1.3 Teilschritte der Zellatmung im Detail
2.1.3.1 Glycolyse (zehn Schritte inklusive der beteiligten Gruppen und Enzyme) [Video] [Video]
2.1.3.2 Pyruvat-Decarboxylierung = oxidative Decarboxylierung
2.1.3.3 Citratzyklus (inklusive beteiligte Gruppen, ohne Enzyme) [Video] [Video]
2.1.3.4 Endoxidation = Atmungskette
2.1.4 Reaktionsräume und Stofftransport in der Zelle
2.1.5 Feinbau des Mitochondriums
2.1.6 Regulation der Stoffwechselvorgänge auf Enzymebene (Hemmung von Hexokinase)
2.1.7 Bedeutung von NAD+ / NADH+H+ und FAD / FADH2 als Elektronen- und Wasserstoffüberträger --> Redoxreaktionen [Video]
2.1.8 Bedeutung von ATP als Energieträger --> ATP-Synthese mit Hilfe eines Protonengradienten
2.2 Assimilation
2.2.1 Aufbau eines Laubblattes (inklusive Blattquerschnitt)
2.2.2 Aufbau und Funktion eines Chloroplasten
2.2.3 Anpassungen an Umweltfaktoren (Licht, Wasserversorgung, CO2-Gehalt, Temperatur, etc.)
2.2.4 Sonnenblatt, Schattenblatt, Xerophyten, Hygrophyten, Hydrophyten & Halophyten
2.2.5 Sonnenpflanze vs. Schattenpflanze [Video]
2.2.6 Lichtkompensationspunkt (LKP) & Lichtsättigungspunkt (Lsp)
2.2.7 Summengleichungen der Photosynthese (wo liegen die Unterschiede und welche Summengleichung ist geeigneter?) [Video] [Video]
2.2.8 Strukturformeln von Glucose [Video]
2.2.9 Chromatographie von Blattfarbstoffen
2.2.10 Abiotische Faktoren: Lichtintensität (= Lichtquantität), Lichtqualität, Kohlenstoffdioxidkonzentration, Temperatur, etc. [Video]
2.2.11 Absorptionsspektrum von Chlorophyll inkl. Engelmann-Versuch [Video] und Bläschenzählversuch bei Elodea
2.2.12 Lichtabhängige Reaktion = Lichtreaktion
2.2.12.1 Photolyse des Wassers
2.2.12.2 Elektronentransport
2.2.12.3 Protonengradient
2.2.12.4 Bedeutung von ADP / ATP und NADP+ / NADPH+H+
2.2.12.5 Nachweis der Sauerstoffherkunft
2.2.12.5.1 Hill-Reaktion im Detail
2.2.12.5.2 Isotopenmarkierung [Video]
2.2.13 Lichtunabhängige Reaktion = Dunkelreaktion = Calvin-Zyklus (mit den drei Phasen im Detail)
2.2.13.1 CO2-Fixierung
2.2.13.2 Reduktion von Phosphoglycerinsäure zu Phosphoglycerinaldehyd
2.2.13.3 Regeneration des CO2-Akzeptors
2.2.14 C4-Mechanisums / C4-Pflanzen
2.2.15 CAM-Mechanismus / CAM-Pflanzen
2.2.16 Bedeutung der Photosynthese (auch für den Menschen)
3. Informationsverarbeitung in Lebewesen
3.1 Nervensystem (Neurobiologie)
3.1.1 Aufnahme, Weiterleitung und Verarbeitung von Informationen (Reiz, Rezeptor, sensorische / motorische Nerven, Zentrales Nervensystem (Rückenmark und Gehirn im Detail), Peripheres Nervensystem, Effektor-Organ, Reaktion)
3.1.2 Reiz-Reaktions-Schema
3.1.3 Aufbau des Gehirns im Detail (insbesondere die fünf Gehirnareale mit Funktionen beschriften können!)
3.1.4 Kniesehnenreflex
3.1.5 Aufbau und Funktion der Motoneurone (--> inklusive Krankheiten, z. B. amyotrophe Lateralsklerose)
3.1.6 Messung von Membranpotentialen (gemessene Membranpotentiale in Reiz-Reaktions-Schema innerhalb der Neurone zuordnen können)
3.1.7 Entstehung des Ruhepotentials (Na+, K+, Cl-, organische Ionen, Na+/K+-Pumpe)
3.1.8 Ablauf des Aktionspotentials (Schwellenpotential, Depolarisation, Repolarisation, Hyperpolarisation, Refraktärzeit)
3.1.9 Kontinuierliche- und saltatorische Erregungsweiterleitung im Detail Vergleichen
3.1.10 Myelinisierung
3.1.11 Neuromuskuläre Synapse
3.1.12 Übertragung der Erregung und Störungsmöglichkeiten (z. B. Synapsengifte, Drogen, Multiple Sklerose)
4. Lebewesen in ihrer Umwelt
4.1 Ökologie
4.1.1 Begriffe und Definitionen zum Thema Ökologie
4.1.2 Ökosysteme (und diese miteinander Vergleichen) --> z. B. Wald, Bach, See, Meer, Wüste etc.
4.1.3 Erfassung ökologischer Faktoren und qualitative Erfassung von Arten in einem Areal (à Exkursion)
4.1.4 Biotop & Biozönose: Biotische & Abiotische Faktoren
4.1.5 Ökologische Nischen
4.1.6 Toleranzkurven und ökologische Potenz
4.1.7 Produzenten, Konsumenten, Destruenten
4.1.8 Nahrungskette und Nahrungsnetz
4.1.9 Räuber-Beute-Beziehungen (inklusive Lotka-Volterra)
4.1.10 Biomassepyramiden, Trophie-Ebenen, Energiefluss
4.1.11 Konkurrenz, Symbiose und Parasitismus
4.1.12 Kohlenstoffkreislauf
4.1.13 Einsatz fossiler Brennstoffe (Erdöl, Erdgas, Kohle) à Emissionsreduzierung und Folgen des anthropogenen Treibhauseffektes
4.1.14 Regenerative Brennstoffe --> Biomasse (à Nachwachsende Rohstoffe, Biogas)
4.1.15 Ökologische, Ökonomische und Soziale Aspekte der Nachhaltigkeit --> ökologischer Fußabdruck
4.1.16 Lokale und globale Maßnahmen (z. B. lokale Naturschutzprojekte, ökologische Landwirtschaft, Müllervermeidung, etc.)
4.1.17 Erhaltungs- und Renaturierungsmaßnahmen (z. B. Aufforstung)
4.1.18 Biodiversität --> Genetische Vielfalt, Artenvielfalt, Vielfalt an Ökosystemen
4.1.19 Bedeutung und Erhalt der Biodiversität für die Stabilität der Ökosysteme (z. B. große Hungersnot in Irland durch Kartoffelfäule, Insektensterben, etc.)
4.1.20 Bedrohungen der Biodiversität durch menschliches Handeln (à Bevölkerungswachstum, industrielle Landwirtschaft, etc.)
4.1.21 Auswirkungen des Diversitätsverlustes (z. B. durch Monokulturen)
4.1.22 Lösungsansätze zum Erhalt der Diversität (z. B. Artenschutzabkommen, Biosphärengebiete, Genbanken à Svalbard Global Seed Vault)