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Biologie-Website von Marco Oglialoro

Themenfahrplan bis zum Abitur Q1 und Q2

Grau hinterlegt mit kursiver Schrift und * (bzw. innerhalb einer Überschrift nur kursiv mit *): Nur auf erhöhtem Niveau.

Evolution
Grundlagen der Evolution
FW 7.4 erläutern den Prozess der Evolution (Isolation, Mutation, Rekombination, Selektion, allopatrische und sympatrische Artbildung, adaptive Radiation*, Gendrift*).
Überschrift des Artikels
1 Selektion

Selektion bedeutet Auswahl (engl. Selection). Wer wählt hier was aus? Erst mal ganz wichtig: Es handelt sich um einen passiven Auswahlvorgang. Die Natur wählt aus. Da die Natur aber kein Bewusstsein hat, kann sie keinen aktiven Auswahlprozess treffen. Es wird immer das am besten an seine Umgebung angepasste Individuum ausgewählt (s. FW 7.5 für genauere Erläuterung zur Anpassung). Je besser es angepasst ist, desto höher ist seine eigene Überlebenschance und die Überlebenschance der eigenen Nachkommen (das wird als die "biologische Fitness" des Individuums bezeichnet). Das Individuum mit der höchsten biologischen Fitness ist also das "Stärkste", das "best Angepasste" oder eben das "Fitteste" (s. FW 7.6: Darwin: Survival of the Fittest / Überleben des Stärksten). Durch die Gegebenheiten der Umwelt wird also passiv ausgewählt.

Bsp: Der Schwarzspecht hat im Schnitt einen 5,5 cm langen Schnabel. Im Schnitt bedeutet, dass es Schwarzspechte mit kürzeren und längeren Schnäbeln als 5,5 cm gibt. Diese Verschiedenartigkeit der Schnabellängen ist eine Beispiel für Variabilität (Verschiedenartigkeit) von Merkmalen. In einer Umwelt, in der die Beuteinsekten des Schwarzspechtes im Schnitt 6 cm tief unter der Ringe sind, haben Schwarzspechte mit einem mindestens 6 cm langen Schnabel einen Selektionsvorteil. Sie können mehr Insekten fangen und haben mehr zu essen für sich und die Nachkommen. Im Schnitt werden also mehr Schwarzspechte mit längerem Schnabel überleben. Eigenschaften werden vererbt. Auch die Nachkommen werden also wahrscheinlich im Schnitt einen längeren Schnabel haben. Auch hier gilt, dass die Nachkommen mit einem zu kurzen Schnabel ausselektiert werden, da sie einen Selektionnachteil haben, die mit einem längeren Schnabel aufgrund ihres Selektionsvorteils aber wiederrum mehr Nachkommen ernähren können. Über viele Genereationen kommt es so zu einer Verschiebung Richtung eines längeren Schnabels (gerichtete Selektion in Richtung einer längeren Schnabellänge).
Jetzt könnte man meinen, dass der Schnabel immer länger werden müsste im Laufe der Selektion. Das ist aber aus mehreren Gründen nicht so. Zum einen bringt ein längerer Schnabel irgendwann keinen genügend großen Vorteil mehr beim Beutefang. Wenn nur noch sehr wenige Insekten tiefer als z.B. 8 cm im Baum leben, bringt auch ein längerer Schnabel keinen wirklichen Vorteil mehr. Trotzdem müsste der Vogel mehr Essen, da das Wachsen lassen und stetige "Reparieren" des Schnabels Energie kostet. Auch kann es sein, das die Beweglichkeit des Vogels unter der Schnabellänge leidet und auch das zusätzliche Gewicht erfordert mehr Muskelmasse im Halsbereich zur Stablisation. Die Kosten-Nutzen-Relation (Die Vorteile müssen größer als die Nachteile sein) ist dann nicht mehr gegeben.

Kapitel 2

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FW 7.6 erläutern verschiedene Evolutionstheorien (Lamarck, Darwin, Synthetische Evolutionstheorie).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 7.7 beschreiben, dass Biodiversität auf verschiedenen Systemebenen existiert (genetische Variabilität, Artenvielfalt, Ökosystemvielfalt).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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EG 3.3 erklären biologische Phänomene mithilfe von Kosten-Nutzen-Analysen (reproduktive Fitness)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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KK 5 unterscheiden zwischen proximaten und ultimaten Erklärungen und vermeiden unangemessene finale Begründungen.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Angepasstheit
FW 7.5 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (ökologische Nische).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 7.1 erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Molekülen (Hämoglobin)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 7.2 erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Organen (xeromorphes Blatt).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 7.3 erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Organismen (CAM-Pflanzen: ökologische und stoffwechselbiologische Aspekte)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Verwandtschaft
FW 8.1 erläutern und entwickeln Stammbäume anhand anatomisch-morphologischer Befunde (ursprüngliche und abgeleitete Merkmale).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 8.2 werten molekularbiologische Homologien zur Untersuchung phylogenetischer Verwandtschaft bei Wirbeltieren aus und entwickeln auf dieser Basis einfache Stammbäume (DNA-Sequenz, Aminosäuresequenz)..
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 8.3 deuten Befunde als Analogien oder Homologien (Konvergenz, Divergenz).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Hominisation (nur auf erhöhtem Niveau)
FW 8.4 erörtern wissenschaftliche Befunde und Hypothesen zur Humanevolution (evolutive Trends, Zusammenspiel biologischer und kultureller Evolution)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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FW 8.5 erläutern die Existenz von Zellorganellen mit einer Doppelmembran mithilfe der Endosymbiontentheorie (Chloroplasten, Mitochondrien)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 4.2 erläutern biologische Arbeitstechniken (Autoradiografie, DNA-Sequenzierung unter Anwendung von PCR und Gel-Elektrophorese, DNA-Chip-Technologie*), werten Befunde aus und deuten sie.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Ökologie (Ökosystemvorgabe in „Hinweise zum Abitur“: Wald, Wiese, Moor und See, Fließgewässer, Meer)
Verschiedene Aspekte der Ökologie
FW 2.3 beschreiben, dass Kompartimentierung auf verschiedenen Systemebenen existiert (Organell, Zelle, Organ, Organismus, Ökosystem).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 3.2 erläutern Homöostase als Ergebnis von Regelungsvorgängen, die für Stabilität in physiologischen Systemen sorgen (Regulation der Zellatmung, Thermoregulierer und Thermokonformer)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 3.3 erläutern Wechselbeziehungen zwischen Organismen (inter- und intraspezifische Konkurrenz, Räuber-Beute, Parasitismus, Symbiose).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 3.4 erläutern die Regulation der Populationsdichte (dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 3.5 vergleichen unter Bezug auf biotische und abiotische Faktoren physiologische und ökologische Potenzen (Toleranzkurzven).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 7.5 erläutern Angepasstheit als Ergebnis von Evolution (ökologische Nische).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 7.3 erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Organismen (CAM-Pflanzen: ökologische und stoffwechselbiologische Aspekte)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 1.5 führen Freilanduntersuchungen durch und werten diese aus (ausgewählte abiotische und biotische Faktoren).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Stofffluss
FW 4.6 stellen energetische und stoffliche Beziehungen zwischen Organismen in einem Ökosystem dar (Nahrungskette und -netz unter Einbezug der Trophieebenen).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 4.7 erläutern Stoffkreisläufe auf der Ebene von Ökosystemen und der Biosphäre (Kohlenstoffkreislauf, Stickstoffkreislauf*).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Nachhaltiges Bewerten
KK 6 erörtern komplexe biologische Fragestellungen, deren Lösungen strittig sind (Handlungsoptionen zur Verbesserung der CO2-Bilanz, Artbildung*).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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BW 1 bewerten mögliche kurz- und langfristige regionale und/oder globale Folgen eigenen und gesellschaftlichen Handelns auf der Grundlage einer Analyse der Sach- sowie der Werteebene der Problemsituation und entwickeln Handlungsoptionen.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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BW 2 analysieren komplexe Problem- und Entscheidungssituationen im Hinblick auf soziale, räumliche und zeitliche Fallen*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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BW 3 bewerten Maßnahmen zum Schutz der Biodiversität aus verschiedenen Perspektiven (Nachhaltigkeit).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Fotosynthese
Struktur und Funktion
EG 1.2 mikroskopieren und skizzieren biologische Präparate (bifaziales Laubblatt).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 1.3 erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organen (Sonnen- und Schattenblatt, Transpiration beim Blatt).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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FW 1.2 erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten, Mitochondrien).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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EG 1.3 vergleichen den Bau von Organellen anhand schematischer Darstellungen (Chloroplasten, Mitochondrien).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 7.2 erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Organen (xeromorphes Blatt).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Assimilation / Fotosynthese
FW 7.3 erläutern Angepasstheit auf der Ebene von Organismen (CAM-Pflanzen: ökologische und stoffwechselbiologische Aspekte)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 2.1 erläutern biologische Phänomene mithilfe verschiedener Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung (Ruhepotenzial, chemiosmotisches Modell der ATP-Bildung).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 4.1 erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System, Reduktionsäquivalente).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 4.2 erläutern die Umwandlung von Lichtenergie in chemische Energie in der Fotosynthese (Abhängigkeit von Außenfaktoren, Funktion der Fotosynthesepigmente, Absorptions- und Wirkungsspektrum, Primärreaktionen, energetisches Modell der ATP-Bildung*, chemiosmotisches Modell der ATP-Bildung, Sekundärreaktionen: Fixierungs- und Reduktionsphase im C-Körper-Schema, Regenerationsphase nur summarisch).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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EG 1.4 führen eine Dünnschichtchromatografie durch und werten das Chromatogramm aus (Blattpigmente).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Zellatmung und Muskel
Muskel
FW 1.1 erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle, Aktin- und Myosinfilamente bei der Kontraktion von Skelettmuskelfasern*).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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Dissimilation / Zellatmung
FW 1.2 erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Organellen (Chloroplasten, Mitochondrien).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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FW 2.1 eerläutern biologische Phänomene mithilfe verschiedener Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 2.2 erläutern die Funktion der Kompartimentierung (Ruhepotenzial, chemiosmotisches Modell der ATP-Bildung).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 3.1 beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen bei Enzymen zur Regulation von Stoffwechselwegen (Phosphofructokinase).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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FW 4.1 erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System, Reduktionsäquivalente).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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FW 4.5 erläutern Grundprinzipien von Stoffwechselwegen (Redoxreaktionen, Energieumwandlung, Energieentwertung, ATP/ADP-System, Reduktionsäquivalente).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Neurobiologie, Sinne und Hormone
Grundlagen der Neurobiologie
FW 1.1 erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle, Aktin- und Myosinfilamente bei der Kontraktion von Skelettmuskelfasern*).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 5.3 erläutern die Informationsübertragung zwischen Zellen (Nervenzellen: Entstehung und Weiterleitung elektrischer Potenziale, erregende cholinerge Synapse, Beeinflussung der Synapse durch einen neuroaktiven Stoff, hemmende Synapse*, räumliche und zeitliche Summation*).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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FW 2.1 erläutern biologische Phänomene mithilfe verschiedener Arten von Stofftransport zwischen Kompartimenten (passiver und aktiver Transport).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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Sinne und Hormone
FW 5.1 erläutern das Prinzip der Signaltransduktion als Übertragung von extrazellulären Signalen in intrazelluläre Signale (Geruchssinn, Lichtsinn*, Hormone*).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 5.2 erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter dem Aspekt der Kontrastwahrnehmung (laterale Inhibition)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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FW 5.4 erläutern das Zusammenspiel der hormonellen und neuronalen Informationsübertragung (Hypothalamus, Kampf-oder-Flucht-Reaktion)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

...

Kapitel 2

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Enzyme und Genetik
Enzymatik
FW 1.1 erläutern Struktur-Funktionsbeziehungen auf der Ebene von Molekülen modellhaft (Enzyme, Rezeptormoleküle, Aktin- und Myosinfilamente bei der Kontraktion von Skelettmuskelfasern*).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

...

FW 3.1 beschreiben kompetitive und allosterische Wirkungen bei Enzymen zur Regulation von Stoffwechselwegen (Phosphofructokinase).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 4.3 erläutern Enzyme als Biokatalysatoren von Abbau- und Aufbauprozessen (Aktivierungsenergie, Substrat- und Wirkungsspezifität).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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FW 4.4 erläutern die Abhängigkeit der Enzymaktivität von unterschiedlichen Faktoren (Temperatur, pH-Wert, Substratkonzentration).
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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Genetik
FW 6.1 erläutern die Vielfalt der Zellen eines Organismus (differenzielle Genaktivität)*.
Differentielle Genaktivität
Zelldifferenzierung

Prinzipiell befindet sich in jeder Zelle das gesamte Erbgut. Daher kann man beim Klonen aus z.B. einer Hautzelle auch den gesamten Organismus heranwachsen lassen. Bei vielzelligen Organismen übernehmen Zellen aber verschiednste Aufgaben und können, einmal differnziert (diferre: sich unterscheiden), nicht wieder ein anderer Zelltyp werden. Um beim Beispiel zu bleiben: Teilt sich eine Hautzelle, dann entstehen zwei Tochter-Hautzellen und keine Leberzelle. Im Körper gibt es durchaus undifferenzierte Zellen, die sogenannten Stammzellen (bei Erwachsenen sind diese allerdings nicht mehr omnipotent (omni=alles; potent: befähigt -> befähigt zu jedem Zelltyp zu werden)). Und wir alle sind aus der Verschmelzung von Samenzelle und Eizelle hervorgegangen. Diese erste befruchtete Zelle (Zygote) ist offensichtlich omnipotent. Sie kann sich noch zu jedem Zelltyp ausdifferenzieren. Schließlich haben wir alle Augen, Arme oder Herzen, hierfür werden verschiedneste Zelltypen (auch innerhalb eines Organs) benötigt.

Differentielle Genaktivität und Vielfalt der Zellen

Durch die differentielle Genaktivität kommt es zur Zelldifferenzierung. Zwar ist in jeder Zelle das gesamte Erbgut vorhanden, allerdings ist nicht jegliches Erbgut in jeder Zelle gleich aktiv. In differnzierten Zellen sind bestimmte Gene "ein-", andere "ausgeschaltet". In einer Hautzelle sind also nur solche Gene aktiv, die für Hautzellen benötigt werden. Und zwar zum einen Gene für den (Nach-)Bau von Hautzellen und zum anderen Gene, die Funktion der Hautzellen betreffen. So können z.B. nur Proteine von Hautzellen durch Genexpression gebildet werden. Innerhalb der Zelle wird diese Ausdifferenzierung durch sogenannte Transkriptionsfaktoren, innerhalb des Organismus durch Hormone und andere Signalstoffe bestimmt.

FW 3.6 erläutern die Regulation der Genaktivität bei Eukaryoten (Genom, Proteom, An- und Abschalten von Genen, Transkriptionsfaktoren, alternatives Spleißen, RNAInterferenz, Methylierung und Demethylierung)*.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

...

FW 4.2 erläutern biologische Arbeitstechniken (Autoradiografie, DNA-Sequenzierung unter Anwendung von PCR und Gel-Elektrophorese, DNA-Chip-Technologie*), werten Befunde aus und deuten sie.
Überschrift des Artikels
Kapitel 1

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Kapitel 2

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