Alexander-von-Humboldt Gymnasium

Fachbereich Biologie

• Kursziele:
  Der Kurs zielt darauf ab, dem Schüler . . .
  • die naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsverfahren zu vermitteln, die zur Einsicht in das Vererbungsgeschehen geführt haben. Dabei werden die Mechanismen der Informationsspeicherung, -übertragung, -veränderung und ihre stoffliche Grundlage erarbeitet.
  • ein Verständnis der Abhängigkeit der körperlichen und geistigen Entwicklung des Individuums von Anlage und Umwelt zu ermöglichen.
  • die wesentlichen Anwendungsbereiche der Genetik aufzuzeigen.
  • die Rolle des Individuums als Glied einer Generationskette zu verdeutlichen. Er erkennt damit die Bedeutung einer genetischen Familienberatung und -planung.
  • die Grundvorgänge der Fortpflanzung und Entwicklung des Menschen unter genetischen Gesichtspunkten aufzuzeigen.
  
  
• Thematische Schwerpunkte (Groblernziele) und Inhalte
  • 1. Überblick über die cytogenetischen Grundvorgänge der Fortpflanzung des Menschen
    • Mitose, Meiose (Oogenese, Spermatogenese), Befruchtung
  • 2. Vertiefte Kenntnis der Vererbungsgesetzmäßigkeiten klassischer Genetik und Überblick über ihre Anwendungsmöglichkeiten
    • Ableitung der Vererbungesregeln aus statistischem Material
    • Chromosomentheorie der Vererbung, Koppelung von Genen und Rekombination, Lokalisation von Genen (Chromosomenkarten)
    • Vererbung des Geschlechts, Intersexualität, Ausbildung von Merkmalen durch Polygenie und Polyphänie
    • Einflüse der Umwelt auf die Merkmalsausbildung (Modifikabilität)
    • Anwendung der Mendelregeln auf den Menschen und auf die Tier und Pflanzenzüchtung (Tier- und Pflanzenzüchtung, genetische Familienplanung und -beratung, Frühdiagnose von Erbkrankheiten)
    • Mutabilität des Erbgutes, Mutationstypen, spontane und induzierte Mutationen, Gefährdung des Menschen durch Umweltmutagene
    • Verschränkung von Umwelt- und Erbfaktoren, Forschungsansätze zum Thema der Vererbung geistiger Fähigkeiten
  • 3. Vertiefte Kenntnis der molekularen Grundlagen der Genetik
    • Elektronenmikroskopischer Bau der Zelle
    • DNA als Träger der Erbinformation (Aufbau der Nukleinsäuren, identische Reduplikation)
    • Molekulare Grundlagen der Merkmalsausbildung (Proteinbiosynthese, genetischer Code, ein Gen-ein Enzym-Hypothese, Genregulation, Totipotenzproblem)
    • Veränderungen und Störungen bei der Merkmalsausbildung, Entstehung von Mutationen und ihre Auswirkungen, Reparaturvorgänge
    • Krebsproblem
    • Übertragung von genetischem Material z.B.: Transformation, Transduktion, Chromosomentransfer, Restriktion und Modifikation von DNA, künstliche Synthese von Genen, Zukunftsaspekte der Genetik - Genmanipulation als Hilfe und Gefährdung
  • 4. Einblick in die Prozesse der menschlichen Individual-Entwicklung
    • Embryonalentwicklung, Fetalentwicklung, Altern, Tod
    • Genetische Grundlagen der Entwicklung, Determination, differentielle Genaktivität

• Kursziele: Der Kurs zielt darauf ab, dem Schüler
  • eine Einführung in Theorien der chemischen und biologischen Evolution zu geben,
  • Denk- und Arbeitsmethoden der Abstammungslehre vorzustellen, die die stammesgeschichtliche Entwicklung der Lebewesen als einen nicht umkehrbaren naturhistorischen Prozeß erschließen, in dem der Mensch eine besondere Stellung einnimmt,
  • Kenntnisse über wesentliche Evolutionsfaktoren und deren Zusgmmenspiel zu vermitteln. Auf die stammesgeschichtliche Entwicklung des Menschen angewandt soll die Einsicht gefördert werden, daß bei weitgehender Ausschaltung der natürlichen Selektion für den Menschen Probleme für seinen biologischen und kulturellen Fortbestand entstehen, für die der Mensch die Verantwortung übernehmen muß.
  
  
• Thematische Schwerpunkte (Groblernziele) und Inhalte:
  • 1. Einblick in Theorien zur Entstehung des Lebens auf der Erde.
    • Hypothesen zur Entstehung des Weltalls, unseres Planetensystems und der Erde (chemische Evolution).
    • Theorien der Lebensentstehung und ihre experimentellen Grundlagen (MILLER: In Vitro-Synthese von Aminosäuren; OPARIN: Koazervate; FOX: Mikrosphären; Minimalorganismus; Endosymbiontenhypothese).
  • 2. Überblick über wichtige Theorien der Abstammungslehre und deren Fehlinterpretation. Vertiefte Kenntnis von Evolutionsfaktoren und ihres Zusammenspiels.
    • Evolutionstheorien als Ergebnis systematischer Naturbetrachtung. (Katastrophentheorie von CUVIER, LAMARCKs Lehre von der Veränderung von Organen durch Gebrauch oder Nichtgebrauch DARWINS Selektionstheorie).
    • Genhäufigkeit und Genverteilung in geschlossenen und ofgenen Populationen (HARDY-WEINBERG-THEOREM).
    • Zusammenspiel von Mutation und Selektion bei der Rassenund Artbildung. Anpassungsfähigkeit an Mangel- und Überflußumwelten. Abgrenzung von Mutation und Rekombination gegen modifikatorische Variabilität. Selektionswert von Mutationen. Selektionsgeschwindigkeit. Alleldrift (SEWALL-WRIGHT-EFFEKT).
    • Isolationsphänomene und ihre Bedeutung für die Rassen und Artbildung und für die Großevolution: Geographische, genetische und reproduktionsbiologische, ökologische, ethologische und kulturelle Isolation.
    • Fehlinterpretationen von Aussagen der Abstammungslehre (Affe-Mensch-Verwandtschaft; Sozialdarwinismus; Rassismus).
  • 3. Überblick über Verlauf und Bedingungen der Evolution der Lebewesen unter besonderer Berücksichtigung der stammesgeschichtlichen Entwicklung des Menschen. Vertiefte Kenntnis spezifisch-menschlicher Merkmale.
    • Zeugnisse für die stammesgeschichtliche Entwicklung der Lebewesen, insbesondere des Menschen, aus der vergleichenden Anatomie, Embryologie, Physiologie und Serologie, Genetik, Paläentologie und Ethologie.
    • Fossile Vorfahren des Menschen. Systematische Bewertung von Fossilien: Subhumane Phase; Tier-Mensch-Übergangsfeld. Vormenschen; Werkzeuggebrauch. Frühenschen; Funde von Peking, Java und Heidelberg; Gebrauch des Feuers. Altmenschen; Neandertaler und seine Bedeutung für die Abstammungsreihe des Menschen in neuerer Forschung (Präsapiensproblem). Jetztmenschen; Kulturkreise des Homo sapiens sapiens: Cro Magnon; Combe Capelle.
    • Theorien der Menschheitsentwicklung und Unsicherheiten hypothetischer Stammbaumentwürfe. Monophyletischer oder polyphyletischer Ursprung der Menschheit.
    • Spezifisch-menschliche Merkmale: Aufrechter Gang; Umformung des Skeletts; Gehirnvergrößerung und Gehirndifferenzierung; physiologische Anpassungen; Gebrauch von Werkzeugen und Geräten; Gebrauch des Feuers; Entwicklung von Kommunikationssystemen (Höhlenmalerei und Bilderschrift, Zeichen- und Lautsprache, Schrift); Unabhängigkeit von Fortpflanzungszyklen; Monogamie und geschlechtsspezifische Arbeitsteilung; Verlängerung der Lernphase durch ausgedehnte Kindheit; Zusammenhang zwischen Lernfähigkeit und kultureller Evolution.
  • 4. Überblick über den gegenwärtigen Stand der Evolution des Menschen.
    • Polytypismus (Rassengruppen) und Polymorphismus. Bedeutung des Polymorphismus in variablen Umwelten (z.B. Körperbau und klimatische Anpassungen). Rassen, Klassen, Kasten (menschliche Rassentypologie): Mikrogeographische Rassen (z. B. WALES), Kasten (INDIEN). Soziale Klassen.
  • 4. Überblick über Bedrohungen des menschlichen Fortbestandes unter populationsdynamischen Gesichtspunkten.
    • Bedeutung der Erhaltung biologischer Gleichgewichte im Tier- und Pflanzenreich für den Menschen.
    • Erbkrankheiten und ihre Bedeutung für die zukünftige Entwicklung der Menschheit (Eugenikproblem).
    • Gezielte Auslese (Züchtung) und gezielte Veränderung des genetischen Bestandes des Menschen (z. B. Geburtenkontrolle; Samenbank; Genreparatur).
    • Wachstumsprobleme der Weltbevölkerung (Wachstumsprognosen; Modelle zur Begrenzung des Bevölkerungswachstums).
    • Gefahren für die Menschheit durch Strahlenbelastung, Drogen, Verseuchung der Umwelt.
    • Bedeutung der modernen Medizin (Organtransplantation; Genmanipulation; Zurückdrängung der Infektionskrankheiten, Zunahme von Stoffwechseldefekten durch rehabilitierende Therapie).

• Kursziele: Der Kurs zielt darauf ab, dem Schüler
  • wichtige biologische Fragestellungen, Denkansätze und Methoden aufzuzeigen, die der Analyse tierischen und menschlichen Verhaltens dienen.
  • Kenntnisse über Verhaltensabläufe und deren biologische Funktion zu vermitteln,
  • Einsichten in funktionelle Zusammenhänge tierischen und menschlichen Sozialverhaltens zu ermöglichen. Es soll ein Beitrag zu einen rationalen und kritischen Verständnis des menschlichen Verhaltens in Gruppen und im gesellschaftlichen Bereich geleistet werden.
• Thematische Schwerpunkte (Groblernziele) und Inhalte:
  • 1. Vertiefte Kenntnis hierarchischer Strukturen tierischer, und menschlichen Verhaltens. Überblick über spontane und reaktive Verhaltensweisen, primäre und sekundäre Verhaltensmotivation.
    • Reflexe und zentralnervöse Automatismen als Glieder komplexer Verhaltensweisen.
    • Orientierunng als Element des Instinkt- und Lernverhaltens .
    • Instinktverhalten und obligatorisches Lernen (stimulierende und auslösende Faktoren; AAM, EAAM, EAM, Appetenzverhalten; Modellvorstellungen der Instinkthirarchie).
    • Lernverhalten. Lernen von Signalen: Klassische Konditionierung, Gewöhnung (Lernen bedeutungsloser Reize), Lernen erfolgreicher Verhaltensweisen: Operante Konditionierung, Konditionierung auf Invarianten ("Transfer"), Imitationslernen (z. B. Ausbildung von "Tradition"), primär neukombiniertes Verhalten ("Einsichtiges Lernen").
  • 2. Einblick in physiologische Grundlagen des Verhaltens.
    • Nervenphysiologie, z. B. Bau und Funktion eines Rezeptors, Membrantheorie der Erregung und Erregungsleitung, Effektorphysiologie; Verschaltungsprinzip bahnender und hemmender Synapsen; Funktion der verschiedenen Hirnsphären, Einflüsse des vegetativen Nervensystems auf die Verhaltensdisposition; zentralnervöse Organisation des Lernens (Ultrakurzzeit-, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnis).
    • Hormonphysiologie, z. B. hormonale Steuerung bei Streß, Einfluß der Sexualhormone auf das Verhalten.
    • Molekulare Aspekte des Verhaltens, z. B. Hypothesen zur Physiologie des Ultrakurzzeit-, Kurzzeit- und Langzeitgedächtnisses; Hypothesen zur Drogenwirkung.
  • 3. Überblick über funktionelle Zusammenhänge tierischer und menschlicher Verhaltensweisen mit sozialer Wirksamkeit. Einblick in biologisch und psychologisch orientierte Verhaltenstheorien.
    • Lernverhalten. Der Erwerb individueller Erfahrungen für Zusammenhalt und Überleben von Sozietäten.
    • Sexualverhalten. Die Bedeutung des Sexualverhaltens für Fortpflanzung und soziale Beziehungen.
    • Aggressionsverhalten. Die biologische Bedeutung des Kampfverhaltens für das Zusammenleben und Überleben der Individuen.
    • Territorialverhalten. Der Ablauf sozialer Verhaltensweisen in Abängigkeit von Größe und Struktur des Territoriums.

• Kursziele: Der Kurs zielt darauf ab, dem Schüler
  • den komplexen Aufbau und die Funktionsweisen ausgewählter Ökosysteme darzustellen,
  • die Wechselwirkungen zwischen Fließgleichgewichten der Biosphäre aufzuzeigen, soweit sie Grundlagen menschlichen Lebens sind,
  • Auswirkungen menschlicher Eingriffe in Ökosysteme und deren Rückwirkungen auf den Menschen durchschaubar zu machen,
  • Kenntnisse technologischer und gesellschaftspolitischer Ansätze und Maßnahmen zur Erhaltung und Verbesserung der Umwelt zu vermitteln.
• Thematische Schwerpunkte (Groblernziele) und Inhalte:
  • 1. Vertiefte Kenntnis der wichtigsten abiotischen und biotischen Umweltfaktoren und ihrer Wechselwirkungen
    • abiotische Umweltfaktoren in einem Ökosystem sowie Wechselwirkungen zwischen ihnen
    • Wechselwirkungen zwischen abiotischen Umweltfaktoren und Organismen: makroskopische und mikroskopische Strukturen als Anpassungserscheinungen an die Umwelt, Photosynthese, Chemosynthese, Atmung und Gärung als Grundlagen für Auf-, Um- und Abbauvorgänge in einem Ökosystem
    • biotische Umweltfaktoren und ihre Wechselwirkungen: intra- und interspezifische Beziehungen der Organismen (Konkurrenzbeziehungen, Exklusion. Koexistenz; Symbiose, Parasitismus)
  • 2. Überblick über die komplexen Wechselwirkungen in Ökosystemen
    • Größe, Struktur und zeitliche Veränderungen der Populationen (Populationsdynamik)
    • Regulationsvorgänge durch dichteabhängige und dichteunabhängige Faktoren
    • Nahrungsketten, Nahrungsnetze
    • Biozönosen und ihre Wechselbeziehungen (Produzenten, Konsumenten, Destruenten)
    • Verbindungen von Auf-, Um- und Abbauvorgängen zu Stoffkreisläufen
    • Zusammenschluß von Populationen, Nahrungsketten und Stoffkreisläufen in Ökosystemen
    • Stoff- und Energiefluß in einem Ökosystem
    • Produktivität von Ökosystemen
    • Ökosysteme im Fließgleichgewicht
    • natürliche Veränderungen in Ökosystemen (Sukzessionen)
  • 3. Einblick in Wechselwirkungen zwischen ökosystemen der Biosphäre
    • Beziehungen zwischen verschiedenen Ökosystemen
    • Biosphäre im Fließgleichgewicht
    
    Probleme der Einflußnahme des Menschen auf die Umwelt:
  • 4. Einblick in historische Entwicklungsprozesse, die zur heutigen Umwelt des Menschen geführt haben
    • Nutzung des natürlichen Landschaftspotentials
    • Umwandlung der Natur- in eine Kultur- bzw. Industrielandschaft
    • Bevölkerungsexplosion
    • Wachstum von Produktion und Konsum ohne Rücksicht auf die Biosphäre
  • 5. Überblick über Auswirkungen menschlicher Eingriffe in die Umwelt und Rückwirkungen der Umweltverschmutzung auf den Menschen
    • Umweltbelastung durch Abgase, Abwasser, Müll, Abwärme, Lärm und Strahlen
    • toxische Wirkung von Schadstoffen
    • weltweite Verbreitung von Schadstoffen in der Biosphäre und Umfang der Umweltverschmutzung
    • Summation, Kombination und Akkumulation von Schadstoffen in Organismen, Nahrungsketten, Stoffkreisläufen; der Mensch als Endkonsument
    • Verarmung der Tier- und Pflanzenwelt und deren Konsequenzen für die Stabilität der Biozönosen
    • Gefährdung der Lebensräume des Menschen
    • Erschöpfung der natürlichen Ressourcen (Luft, Wasser, Boden, Rohstoffe)
  • 6. Überblick über technologische und gesellschaftspolitische Ansätze und Maßnahmen zur Bewältigung der Umweltprobleme
    • Aufgaben der Forschung im Bereich des Umweltschutzes (Entwicklung umweltfreundlicher Rohstoffe, Produktionsverfahren, Produktionseuter Recyclingsysteme, Filter und Regenerierungsverfahren
    • Aufgaben und Maßnahmen der Bundesregierung, der Länder, Städte und Gemeinden (Umweltschutzgesetzgebung, Überwachungsorgane, Naturschutz, Infrastruktur- und Rekultivierungsmaßnahmen)
    • Aufgaben des Einzelnen
    • nationale und internationale Abstimmung von Umweltschutzgesetzen und -maßnahmen
    • systemerhaltende, systemreformierende und systemsprengende Umweltschutzansätze aus ökologischer Sicht