BiologieLeistungskurs

Zytologie

Bau und Funktion tierischer und pflanzlicher Zellen als offene Systeme: Biomembran und die zellulären Transportvorgänge über sie.

• ·Überblick zu verschiedenen Zellarten
• ·Biomembran: Aufbau nach dem Fluid-Mosaik-Modell von Singer und Nicolson und ihre Funktionen
• ·Zelluläre Transportvorgänge: Diffusion, Osmose, passiver und aktiver Transport über Proteine, Endo- und Exocytose
• ·Die Zelle als osmotisches System: hyper-, hypo- und isoosmotisch; Druckverhältnisse in der pflanzlichen Zelle (osmotischer Druck, Turgor, Wanddruck)
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: historische Entwicklung von Membran-Modellen, Aufbau mit Glycoproteiden und Glycolipiden, sekundär aktiver Carriertransport, Vorkommen, Bau und Funktion der Plastide

Stoffwechselphysiologie

Energie- und Stoffwechsel der Zelle: Enzymatik, Assimilation (Fotosynthese und heterotrophe Assimilation) und Dissimilation (Zellatmung und Gärung).

• ·Einführung in den Energie- und Stoffwechsel: autotrophe Assimilation (Chemosynthese, Fotosynthese) und heterotrophe Assimilation, Dissimilation (Zellatmung, Gärung)
• ·Enzymatik: Bedeutung, Aufbau, Eigenschaften und Arbeitsweise der Enzyme; kompetitive und nichtkompetitive Enzymhemmung
• ·Assimilation: autotrophe Assimilation (Ausgangsstoffe und Reaktionsprodukte, Bau der Chloroplasten, licht­abhängige und lichtunabhängige Reaktion, Bedeutung und Beeinflussung der Fotosynthese) sowie heterotrophe Assimilation (Verdauung, Spaltung von Kohlenhydraten, Lipiden und Proteinen)
• ·Dissimilation: Zellatmung (Bau des Mitochondriums, wesentliche Vorgänge von Glykolyse, oxidativer Decarboxylierung, Citratzyklus und Atmungskette, Bruttogleichung, Wirkung von Umweltfaktoren) und alkoholische Gärung
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: 1. und 2. Hauptsatz der Thermodynamik, Enzym-Substrat-Komplex und induced fit, RGT-Regel bei der Enzymaktivität, Chromatophorenpigmente und Absorptions-/Wirkungsspektren, physikalisch-chemische Vorgänge im Verdauungskanal, detaillierter Ablauf der Teilschritte der Zellatmung, Milchsäuregärung

Neurophysiologie

Reizaufnahme, Erregungsbildung und -leitung an Nervenzellen und Synapsen sowie das Zusammenspiel von Zentralem Nervensystem und Hormonsystem.

• ·Grundbegriffe: Reiz und Reizbarkeit, Reiz-Reaktionskette, Sinneszelle als Rezeptorzelle, Bau der Nervenzelle (markhaltige und marklose Neuronen)
• ·Vorgänge an der Nervenzellmembran: Schwellenwert, Alles-oder-Nichts-Reaktion, Entstehung von Ruhepotenzial und Aktionspotenzial, kontinuierliche und saltatorische Erregungsleitung
• ·Bau der Synapse, Erregungsübertragung, Synapsengifte (Wirkung und Folgen) und Drogenmissbrauch
• ·Zentrales Nervensystem und Hormonsystem: Überblick über hormonproduzierende Drüsen, Hormonwirkung, Verschränkung neuronaler und hormoneller Steuerung
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: Arten von Reizen sowie primäre und sekundäre Sinneszellen, Myelinisierung, Frequenz- und Amplitudencode, erregende und hemmende Synapsen mit räumlicher und zeitlicher Summation, neurodegenerative Erkrankungen

Ökologie

Wechselwirkungen zwischen Organismen und ihrer unbelebten und belebten Umwelt, Populationsdynamik, Ökosysteme und ihre Gefährdung durch den Menschen.

• ·Faktoren der unbelebten Umwelt: Grundbegriffe der Ökologie, Toleranzbereich und ökologische Potenz, abiotische Umweltfaktoren Temperatur, Licht und Wasser, Gesetz vom Minimum
• ·Faktoren der belebten Umwelt: intraspezifische Konkurrenz, interspezifische Konkurrenz (Konkurrenzausschluss, Konkurrenzvermeidung, ökologische Nische), Parasitismus, Symbiose, Neobiota
• ·Populationsökologie: Wachstum von Populationen, Räuber-Beute-Beziehung (1. und 2. Lotka-Volterra-Regel)
• ·Systemökologie: Ökosystem Wald, strukturelle und funktionelle Gliederung von Biotop und Biozönose, trophische Beziehungen, Stoff- und Energiestrom (Kohlenstoffkreislauf)
• ·Gefährdungen von Ökosystemen: chemische und biotische Belastungen, Schädlingsbekämpfung, Treibhauseffekt, Natur- und Umweltschutz (Arten- und Biotopschutz)
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: physiologische Potenz, Wirkungsgesetz der Umweltfaktoren, interspezifische Konkurrenz durch Hemm- und Giftstoffe, exponentielles und logistisches Populationswachstum, r- und K-Strategen, 3. Lotka-Volterra-Regel, Stickstoffkreislauf, primäre und sekundäre Sukzession, saurer Regen, ökologischer Fußabdruck

Genetik

Molekulare Grundlagen der Vererbung, Mendelsche Regeln und Mutationen sowie gentechnische Verfahren und ihre Anwendung in Medizin und Landwirtschaft.

• ·Molekulare Grundlagen: Bau und Funktion der Chromosomen, Karyogramm, molekularer Feinbau der DNA (Modell von Watson und Crick), Arten der RNA, genetischer Code, Proteinbiosynthese (Transkription und Translation), Zellzyklus, semikonservative Replikation, Mitose und Meiose
• ·Vererbungslehre: 1., 2. und 3. Mendelsche Regel, Modifikationen, Mutationen (Definition, Mutagene, Genmutation: Punkt- und Rastermutation), genetisch bedingte Krankheiten, pränatale Diagnostik, Stammbäume
• ·Gentechnik: Werkzeuge (Restriktionsenzyme, Ligasen, Polymerasen) und Ablauf gentechnischer Verfahren (Hybridplasmid, Transformation, Selektion, Vermehrung, Isolation), Anwendungen in Medizin und Landwirtschaft
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: posttranskriptionelles Processing und Spleißen bei Eukaryoten, Krebsentstehung durch Onkogene und Anti-Onkogene, Chromosomenmutationen (Deletion, Inversion, Duplikation, Translokation) und Genommutationen (Euploidie, Polyploidie, Aneuploidie), Polymerase-Kettenreaktion (PCR), Gelelektrophorese, Crispr-Cas, genetischer Fingerabdruck

Evolution

Entstehung des Lebens, Evolutionsfaktoren und -theorien, Belege der Evolution sowie die Entwicklung des Menschen (Anthropogenese).

• ·Entstehung von Leben: Vorstellungen zur Erdentstehung, Theorien zur Entstehung des Lebens (Urey-Miller-Experiment), Entstehung von Urzellen und Mikroorganismen, Endosymbiontentheorie
• ·Evolutionsfaktoren und Ergebnisse der Evolution: Biodiversität und Artbegriff, Mutation, Rekombination, Selektion, Isolation und Verwandtschaft als Evolutionsfaktoren, adaptive Radiation am Beispiel der Darwinfinken, historische Evolutionstheorien (Lamarckismus, Darwinismus, Synthetische Evolutionstheorie), homologe und analoge Organe, Übergangsformen
• ·Anthropogenese: Entwicklung des Menschen aus tierischen Vorfahren, Stammbaum des Menschen, Vergleich Mensch-Menschenaffe, soziokulturelle Evolution des Menschen
• ·Zusätzlich im Leistungskurs: Archaebakterien als separater Evolutionsweg, Formen der Selektion und Isolation, Missbrauch des Darwinismus in der Geschichte, kritische Auseinandersetzung mit dem Kreationismus, Fossilien als Belege, „Out-of-Africa“-Theory, Hirnvolumina und Evolution der Intelligenz, Sprachentwicklung