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Mi­kro­bio­lo­gi­sches und mo­le­ku­lar­bio­lo­gi­sches Prak­ti­kum

Vor­be­mer­kun­gen

Schul­jahr 1

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

40

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Ge­fähr­dungs­be­ur­tei­lung
Good Ma­nu­fac­tu­ring Prac­tice (GMP)/Good La­bo­ra­to­ry Prac­tice (GLP) im La­bor (Ex­kur­si­on un­d/o­der ex­ter­ne Schu­lung)
Was­ser­pro­ben­ge­win­nung
Be­sich­ti­gung ei­ner Klär­an­la­ge oder Trink­was­ser­auf­be­rei­tungs­an­la­ge
Ver­wen­dung von Bak­te­rio­pha­gen in der Gen­tech­nik
Mul­ti­pli­ci­ty of In­fec­tion (moi)
Plan­spiel
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung fä­cher­ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 1

Mi­kro­bio­lo­gi­sche Grund­fer­tig­kei­ten und Ar­beits­tech­ni­ken

10

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ach­ten die be­son­de­ren Si­cher­heits­maß­nah­men beim Ar­bei­ten mit Mi­kro­or­ga­nis­men und er­ler­nen den Um­gang mit La­bor­ge­rä­ten bei der selbststän­di­gen Her­stel­lung von Lö­sun­gen und Me­di­en.

BPE 1.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler lei­ten die er­for­der­li­chen Si­cher­heits­maß­nah­men beim Ar­bei­ten mit Mi­kro­or­ga­nis­men aus den Si­cher­heits­vor­schrif­ten ab.

Ver­mei­dung von Un­fäl­len
Ver­hal­ten bei Un­fäl­len
Be­sei­ti­gung von Kon­ta­mi­na­tio­nen
Vor­ga­ben zum Um­gang mit Ge­fahr­stof­fen
per­sön­li­che Schutz­aus­rüs­tung, Si­cher­heits­aus­stat­tung, Not­ruf, Ers­te-Hil­fe-Maß­nah­men, Be­triebs­an­wei­sun­gen, Maß­nah­men zum Brand­schutz, Ab­zug, Des­in­fek­ti­ons­mit­tel

BPE 1.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben den Um­gang mit den gän­gigs­ten La­bor­ge­rä­ten.

Ste­ri­li­sie­ren
Au­to­klav, tro­cke­ne Hit­ze, Ste­ril­fil­tra­ti­on
Ka­li­brie­rung des pH-Me­ters und pH-Wer­t-Mes­sun­gen

In­ku­ba­ti­on von Kul­tu­ren
In­ku­ba­tor, Was­ser­bad

BPE 1.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler pla­nen selbst­stän­dig die Her­stel­lung von Nähr­me­di­en und Lö­sun­gen.

Be­rech­nung und Durch­füh­rung von Ein­waa­gen
Ge­wichts- und Vo­lu­men­pro­zent, Mo­la­ri­tät
Her­stel­len von Nähr­bö­den und Flüs­sig­me­di­en
Mi­ni­mal‑, Se­lek­tiv- und Voll­me­di­en

BPE 2

Ste­ri­les Ar­bei­ten

20

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren grund­le­gen­de Ver­su­che un­ter ste­ri­len Be­din­gun­gen durch.

BPE 2.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren die An­zucht von Mi­kro­or­ga­nis­men un­ter ste­ri­len Be­din­gun­gen durch.

Ste­ri­les Ab­fül­len von Nähr­me­di­en und Ste­ril­fil­tra­ti­on
phy­sio­lo­gi­sche Koch­salz­lö­sung, Vit­ami­ne, Spu­ren­ele­men­te
Ino­ku­la­ti­on von Kul­tu­ren
Au­to­ma­ti­k-Pi­pet­ten
Ver­dün­nungs­aus­strich von Bak­te­ri­en auf Nähr­bö­den zur Ge­win­nung von Rein­kul­tu­ren
Imp­fö­se, Dri­gal­ski-Spa­tel
Aus­plat­tie­ren von Bak­te­ri­en
Dri­gal­ski-Spa­tel

BPE 2.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler do­ku­men­tie­ren die Kon­ta­mi­na­ti­on von Mi­kro­or­ga­nis­men.

Un­ter­schei­den von Bak­te­ri­en- und Schim­mel­pil­z-Ko­lo­ni­en
Kei­mein­flug im La­bor

BPE 3

Wachs­tum von Mi­kro­or­ga­nis­men

10

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­mit­teln die Keim­zahl und die Pha­sen des Bak­te­ri­en­wachs­tums.

BPE 3.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­mit­teln die gän­gi­gen Me­tho­den der Keim­zahl­be­stim­mung.

Er­mitt­lung der Ge­samt­keim­zahl
Fo­to­me­trie, ggf. Ver­dün­nung
Er­mitt­lung der Le­bend­keim­zahl
Ver­dün­nungs­rei­hen und ko­lo­nie­bil­den­de Ein­heit (KBE)

BPE 3.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len das Wachs­tum ei­ner Bak­te­ri­en­kul­tur gra­fisch dar und ana­ly­sie­ren den Ver­lauf.

Wachs­tums­kur­ve von Bak­te­ri­en un­ter ae­ro­ben Be­din­gun­gen in Batch-Kul­tur
Ge­ne­ra­ti­ons­zeit, lag‑, log‑, sta­tio­nä­re Pha­se
Di­gi­ta­le Dar­stel­lung und Aus­wer­tung von Wachs­tums­kur­ven
Ta­bel­len­kal­ku­la­ti­ons­pro­gramm

BPE 3.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler un­ter­su­chen die ver­schie­de­nen Tech­ni­ken des an­ae­ro­ben Wachs­tums.

An­ae­ro­bes Wachs­tum in Flüs­sig­me­di­en und auf Nähr­bö­den
Par­af­fin­kul­tur, Zu­satz re­du­zie­ren­der Sub­stan­zen, An­ae­ro­ben­topf

BPE 4

Wachs­tums­hem­mung bei Bak­te­ri­en

10

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­ur­tei­len die an­ti­bio­ti­sche Wir­kung von Sub­stan­zen auf das Bak­te­ri­en­wachs­tum.

BPE 4.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ent­wi­ckeln die Me­tho­den zur Wachs­tums­hem­mung durch An­ti­bio­ti­ka.

Strich­test
ggf. E-Test
An­ti­bio­gramm
Koch­sches Plat­ten­guss­ver­fah­ren, Bio­discs, Do­sis‑/Wir­kungs­dia­gramm
MHK-Be­stim­mung
ED­V-ge­stütz­te Aus­wer­tung

BPE 4.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den mi­kro­bi­el­le Grund­la­gen der Gen­tech­nik an.

Scree­ning Tech­nik mit Re­sis­tenz­mar­ker
pBR322

BPE 5

Dar­stel­lung und Do­ku­men­ta­ti­on von Bak­te­ri­en­zel­len durch Di­gi­tal­fo­to­gra­fie

25

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler do­ku­men­tie­ren die Er­geb­nis­se von Bak­te­ri­en­fär­bung mit­hil­fe von di­gi­ta­ler Tech­nik.

BPE 5.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den dif­fe­ren­zi­el­le Fär­be­tech­ni­ken bei Bak­te­ri­en an.

Fär­be­tech­ni­ken

  • Me­thy­len­blau-Fär­bung
  • Gram-Fär­bung
  • Spo­ren-Fär­bung
Mi­kro­sko­pie, Hit­ze­fi­xie­rung, Bak­te­ri­en­mor­pho­lo­gie, Zell­wand­un­ter­schie­de
Di­gi­ta­le Bild­do­ku­men­ta­ti­on

BPE 5.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren di­gi­ta­le Bild­do­ku­men­ta­ti­on von Mi­kro­or­ga­nis­men durch.

Di­gi­ta­le Mi­kro­fo­to­gra­fie am Mi­kro­skop
Öl­im­mer­si­on

BPE 6

Mi­kro­bio­lo­gi­sche Nach­weis­me­tho­den und Ein­satz von Da­ten­ban­ken

15

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren ei­ne Was­ser­pro­be ge­mäß der Trink­was­ser­ver­ord­nung un­ter Ver­wen­dung von da­ten­bank­ge­stütz­ten Me­tho­den.

BPE 6.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler stel­len iso­lier­te Kei­me dar und iden­ti­fi­zie­ren sie.

Ko­lo­ni­en­mor­pho­lo­gie
Dif­fe­ren­zi­al- und Se­lek­ti­ons­me­di­en
Be­weg­lich­keit
Che­mo­ta­xis
Nach­wei­se von Stoff­wech­sel­pro­duk­ten
Schnell­tests
Bun­te Rei­he
Schnell­test­strei­fen, com­pu­ter­ge­stütz­te Aus­wer­tung

BPE 6.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler ana­ly­sie­ren Pro­ben mi­kro­bio­lo­gisch.

Be­gut­ach­tung ei­ner Was­ser­pro­be
Ge­samt­keim­zahl, Most pro­bable num­ber (MPN), Gas­bil­dung, Trink- und Ba­de­was­ser­ver­ord­nung
Dar­stel­lung von E. co­li und co­li­for­men Kei­men
IM­ViC-Rei­he, co­li­for­me Kei­me, En­do­agar, stoff­wech­sel­phy­sio­lo­gi­sche Tests

BPE 6.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den In­for­ma­tio­nen aus Da­ten­ban­ken für die Aus­wer­tung an.

Su­che und An­wen­dung von Da­ten­ban­ken aus dem In­ter­net zum The­ma Was­ser­ana­ly­tik
Ver­gleich der Grenz­wer­te mit selbst er­ho­be­nen Wer­ten

BPE 6.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den ak­tu­el­le Stoff­wech­sel-S­cree­nin­g-Me­tho­den an.

Mu­ta­ge­ne und ih­re Aus­wir­kung auf den Stoff­wech­sel
Au­xo­tro­phie

BPE 7

Vi­ro­lo­gie

10

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren Ver­su­che mit Pha­gen durch.

BPE 7.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wer­ten die Ver­meh­rung von Bak­te­rio­pha­gen aus und be­rech­nen de­ren Ti­ter.

Plaque­test
In­di­ka­torbak­te­ri­en Qβ-Pha­ge; ly­ti­sche, pa­ra­si­ti­sche und ly­so­ge­ne Pha­gen; In­duk­ti­on

BPE 7.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben die An­rei­che­rung und Iso­lie­rung von Bak­te­rio­pha­gen.

Ge­win­nung von Pha­gen­ly­sa­ten
bak­te­ri­en­dich­te Fil­ter, Zen­tri­fu­ga­ti­on

BPE 7.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler zei­gen die Ab­läu­fe der Pha­gen­ver­meh­rung in Bak­te­ri­en auf.

Er­stel­lung ei­ner Pha­gen­wachs­tums­kur­ve

Schul­jahr 2

Ver­tie­fung – In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen – Pro­jekt­un­ter­richt (VIP)

60

Ver­tie­fung

In­di­vi­dua­li­sier­tes Ler­nen

Pro­jekt­un­ter­richt

z. B.
Übun­gen
An­wen­dun­gen
Wie­der­ho­lun­gen
z. B.
Selbst­or­ga­ni­sier­tes Ler­nen
Lern­ver­ein­ba­run­gen
Bin­nen­dif­fe­ren­zie­rung
z. B.
Re­fe­rat Gen­the­ra­pie und
Prä­im­plan­ta­ti­ons­dia­gnos­tik
Be­such bei Gen­tech­ni­k-Fir­men
Fä­cher­über­grei­fen­des Pro­jekt mit Bio­che­mie
Die The­men­aus­wahl des Pro­jekt­un­ter­richts hat aus den nach­fol­gen­den Bil­dungs­plan­ein­hei­ten un­ter Be­ach­tung fä­cher­ver­bin­den­der As­pek­te zu er­fol­gen.

BPE 8

Grund­la­gen der Gen­tech­nik

48

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­nen­nen die Si­cher­heits­vor­schrif­ten beim Um­gang mit gen­tech­nisch ver­än­der­ten Or­ga­nis­men. Sie be­schrei­ben und wen­den Ver­fah­ren zur Iso­la­ti­on von Nu­kle­in­säu­ren an. Sie stel­len DNA dar, be­stim­men die Aus­beu­te der DNA-I­so­la­ti­on und be­ar­bei­ten di­gi­tal Gel-Bil­der zur Aus­wer­tung. Sie er­klä­ren Trans­for­ma­ti­on und Klo­nie­rung von Plas­mi­d-D­NA in Bak­te­ri­en. Sie er­zeu­gen und ar­bei­ten mit gen­tech­nisch ver­än­der­ten Bak­te­ri­en der Si­cher­heits­stu­fe 1.

BPE 8.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­nen­nen Si­cher­heits­vor­schrif­ten und Ar­bei­ten nach dem Gen­tech­nik­ge­setz.

Gen­tech­nik­ge­setz
La­bor­ka­te­go­ri­en
Si­cher­heits­stu­fen
bio­lo­gi­sche Ge­fähr­dung (L1, L2, L3, L4), Gen­tech­ni­k-Si­cher­heits­la­bor (S1, S2, S3), Ar­beits­klei­dung, La­bo­raus­rüs­tung

BPE 8.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern und wen­den Ver­fah­ren zur Tren­nung und Dar­stel­lung von Nu­kle­in­säu­ren an.

Aga­ro­se­ge­l­elek­tro­pho­re­se
Ver­gleich zu an­de­ren Trenn­me­tho­den
  • Gel­kon­zen­tra­ti­on und Lauf­ge­schwin­dig­keit
  • Lauf­ver­hal­ten von Plas­mi­d-D­NA
  • Fär­bung und Geldo­ku­men­ta­ti­on
  • di­gi­ta­le Bild­aus­wer­tung
0,7–2 % Aga­ro­se, elek­tri­sche Feld­stär­ke, Plas­mid­for­men, Lauf­ei­gen­schaf­ten von RNA, Fär­be­me­tho­den, Kon­trast­ver­stär­kung, quan­ti­ta­ti­ve Ana­ly­se

BPE 8.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben Ver­fah­ren zur Ge­win­nung und Rei­ni­gung von ge­ne­ti­schem Ma­te­ri­al und wen­den die­se an.

Iso­lie­rung von Plas­mi­den aus Bak­te­ri­en durch al­ka­li­sche Ly­se und Etha­nol­fäl­lung
Her­stel­lung der Lö­sun­gen: Ly­so­zym­puf­fer, al­ka­li­sche Ly­se­puf­fer, neu­tra­li­sie­ren­der Puf­fer
  • Nu­kle­in­säu­rer­ei­ni­gung über Io­nen­aus­tausch­säu­len
Kit mit zen­tri­fu­gier­ba­ren DNA-Bin­de­säu­len, Kit zur Bin­dung von RNA
  • Be­stim­mung der Aus­beu­te und Qua­li­tät
Lich­t­extink­ti­on bei 260 und 280 nm, Aga­ro­se­ge­l­elek­tro­pho­re­se

BPE 8.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler be­schrei­ben und be­wer­ten Ver­fah­ren zur Auf­nah­me von ge­ne­ti­schem Ma­te­ri­al in Bak­te­ri­en und wen­den die­se in Ex­pe­ri­men­ten zur DNA-K­lo­nie­rung an.

Trans­fek­ti­ons­kom­pe­tenz von Bak­te­ri­en
Bin­dung, Auf­nah­me und Ver­meh­rung von Bak­te­rio­pha­gen, Plaque-Test
Trans­for­ma­ti­ons­kom­pe­tenz von Bak­te­ri­en
che­mi­sche Kom­pe­tenz, Un­ter­schied zu an­de­ren Ver­fah­ren
Plas­mid­trans­for­ma­ti­on
pBR322, pUC, pG­LO, Trans­for­ma­ti­ons­ra­te
  • Se­lek­ti­ons­ver­fah­ren
An­ti­bio­tika­re­sis­tenz
  • Scree­ningver­fah­ren
Blau-Wei­ß-S­e­lek­ti­on, Fluo­res­zenz
  • Trans­for­ma­ti­on mit zwei Plas­mi­den
Ori­gin of Re­pli­ca­ti­on, Plas­mid­kom­pa­ti­bi­li­tät, ver­schie­de­ne Se­lek­ti­ons­mar­ker

BPE 9

Ver­fah­ren zur gen­tech­ni­schen Re­kom­bi­na­ti­on, Ge­ne­di­tie­rung, DNA-Am­pli­fi­ka­ti­on und DNA-Ty­pi­sie­rung

48

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren DNA-N­eu­kom­bi­na­ti­on mit Li­ga­ti­on von Gen­frag­men­ten durch, dis­ku­tie­ren Ge­ne­di­tie­rungs­ver­fah­ren und wen­den die Gen­sche­re CRISPR/Cas9 an. Sie cha­rak­te­ri­sie­ren Nu­kle­in­säu­ren über Re­strik­ti­ons­kar­tie­rung und wei­sen ent­hal­te­ne Teilsequen­zen durch hy­bri­di­sie­ren­de Son­den und PCR-Tech­ni­ken nach (ge­ne­ti­scher Fin­ger­ab­druck). Zum Nach­weis von Punkt­mu­ta­tio­nen im men­sch­li­chen Ge­nom füh­ren sie In-vi­tro-Am­pli­fikat­i­onsver­fah­ren über real-time PCR durch und wen­den die Schmelz­punkt­ana­ly­se an.

BPE 9.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler cha­rak­te­ri­sie­ren DNA-Kon­struk­te mit­tels Re­strik­ti­ons­kar­tie­rung, stel­len re­kom­bi­nan­te DNA her, wen­den die­se in gen­tech­ni­schen Ex­pe­ri­men­ten an und er­klä­ren die­se.

DNA-Re­strik­ti­on durch En­do­nu­klea­sen, Kar­tie­rung von DNA-Mo­le­kü­len
Re­strik­ti­ons­ver­dau von Plas­mi­den, Ge­l­elek­tro­pho­re­se, Re­strik­ti­ons­kar­tie­rung
DNA-Re­kom­bi­na­ti­on, Li­ga­ti­on, Trans­for­ma­ti­on, Se­lek­ti­on und Scree­ning
Schnei­den und Li­gie­ren von Plas­mi­den, Iso­lie­rung von DNA-Frag­men­ten aus Ge­len

BPE 9.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­läu­tern, dis­ku­tie­ren und wen­den die Ge­ne­di­tie­rung durch Gen­sche­re CRISPR/Cas9 an.

An­wen­dungs­mög­lich­kei­ten neu­er Ge­ne­di­tie­rungs­me­tho­den in Eu­ka­ryo­ten und Or­ga­nis­men
graue, grü­ne und ro­te Gen­tech­nik, Film und Dis­kus­si­on zur Gen­the­ra­pie
Zer­stö­rung des Lac­Z-Gens durch CRISPR/Cas9 in Bak­te­ri­en
Trans­for­ma­ti­on von CRISPR-Lac­Z/Cas9 Plas­mid Kon­troll­plas­mid mit CRISPR/Cas9, quan­ti­ta­ti­ve Ana­ly­se durch Blau-Weiß Scree­ning, Nach­weis des Ver­lusts des Lac­Z-Plas­mids

BPE 9.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler füh­ren ei­ne Son­den­her­stel­lung mit­tels PCR durch. Sie er­klä­ren und füh­ren DNA-Ty­pi­sie­rung durch Hy­bri­di­sie­rung nach Sou­thern-Trans­fer durch.

Son­den­her­stel­lung mit re­al-time PCR
Am­pli­fi­ka­ti­on ei­nes Lamb­da-D­NA-Ab­schnitts mit Di­go­xi­ge­nin-mar­kier­ten Nu­kleo­ti­den
Sou­thern-Trans­fer von DNA-Frag­men­ten
Trans­fer ei­nes Re­strik­ti­ons­ver­daus der DNA des Pha­gen Lamb­da vom Aga­ro­se­gel auf ei­ne Ny­lon-Mem­bran
Son­den­hy­bri­di­sie­rung und Nach­weis im Ge­nom
en­zym­ge­kop­pel­te An­ti­kör­per ge­gen Di­go­xi­ge­nin, Far­bre­ak­ti­on, „ge­ne­ti­scher Fin­ger­ab­druck“

BPE 9.4

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wei­sen Punkt­mu­ta­tio­nen im men­sch­li­chen Ge­nom durch re­al-time PCR nach.

Iso­lie­rung hu­ma­ner DNA aus Mund­schleim­haut
an­ony­mi­sier­ter Schü­ler­ver­such
Nach­weis ge­ne­ti­scher Va­ri­an­ten mit­tels re­al-time PCR
Lac­ta­seper­sis­ten­z/Lac­to­s­ein­to­le­ranz, Test auf Va­ri­an­ten des Bit­ter­schme­cker-Gens TASR-38 und Ver­gleich mit Phä­no­typ, Bit­ter­schme­cker-Schnell­test, Schmelz­punkt­ana­ly­se, Har­dy-Wein­ber­g-Al­lel­ver­tei­lung

BPE 10

Bio­mas­se­pro­duk­ti­on im Fer­men­ter und Pro­dukt­ge­win­nung

18

Beim Zu­sam­men­bau der Fer­men­ter­an­la­ge er­fah­ren die Schü­ler, wie ei­ne ent­spre­chen­de groß­tech­ni­sche An­la­ge auf­ge­baut ist und funk­tio­niert. Bei den Ver­su­chen trai­nie­ren die Schü­lerin­nen und Schü­ler hand­werk­li­ches Kön­nen und die di­gi­ta­le Da­ten­er­fas­sung.

BPE 10.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren die Funk­ti­on und Steue­rung ei­nes Bio­re­ak­tors, füh­ren bak­te­ri­el­le Fer­men­ter­ver­su­che an Bio­re­ak­to­ren durch und wen­den Ver­fah­ren zur Pro­dukt­rei­ni­gung an.

Auf­bau und Steue­rung ei­nes Bio­re­ak­tors
Ka­li­brie­rung von Mess­son­den, Pro­zess­steue­rung, Ver­fah­rens­tech­nik, di­gi­ta­le Da­ten­er­fas­sung
Wachs­tums­pa­ra­me­ter bei bak­te­ri­el­ler Fer­men­ta­ti­on
pH, Tem­pe­ra­tur, Sau­er­stoff­ver­sor­gung
Cros­s-Flow-Fil­tra­ti­on und Pro­dukt­auf­rei­ni­gung
Ge­win­nung von Bak­te­rio­pha­gen aus Me­di­um, Pha­gen­rei­ni­gung mit Fäl­lung

BPE 11

Im­mu­no­lo­gi­sche Nach­weis­ver­fah­ren

12

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den Anti­kör­per und vor al­lem mo­no­k­lo­na­le An­ti­kör­per als wich­ti­ge Werk­zeu­ge der mo­der­nen me­di­zi­ni­schen Dia­gnos­tik und For­schung an. Sie be­stim­men quan­ti­ta­tiv das da­zu pas­sen­de An­ti­gen.

BPE 11.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler er­klä­ren und wen­den quan­ti­ta­ti­ve im­mu­no­lo­gi­sche Nach­weis­me­tho­den an.

Me­tho­dik des Nach­wei­ses von An­ti­ge­nen mit ei­nem En­zy­me-lin­ked Im­mu­no­sor­b­ent As­say (ELISA)-Test
Ab­lauf ei­nes ELISAs, Mi­kro­ti­ter­plat­ten-Fo­to­me­ter, Stan­dard­kur­ve und Quan­ti­fi­zie­rung, di­gi­ta­le Aus­wer­tung, kom­pe­ti­ti­ver ELISA
ELISA-Nach­weis von An­ti­ge­nen
ß-Ga­lak­to­si­da­se-In­duk­ti­on, Gly­pho­sat­nach­weis in Um­welt­pro­ben, Um­welt­pro­ble­ma­tik von Gly­pho­sat, Re­pro­du­zier­bar­keit und Feh­ler­ana­ly­se

BPE 12

To­xi­ko­lo­gie

24

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler cha­rak­te­ri­sie­ren die Mu­ta­ge­ni­tät von Stof­fen mit mi­kro­bio­lo­gi­schen Tech­ni­ken (Ames Test). Sie be­stim­men Schwer­me­tall­be­las­tun­gen im Was­ser durch Ab­nah­me der Bio­lu­mi­nes­zenz von Vi­brio­nen. Sie wei­sen hor­mon­wirk­sa­me Che­mi­ka­li­en in ei­nem mit dem men­sch­li­chen Ös­tro­gen­re­zep­tor aus­ge­stat­te­ten He­festamm nach. Sie wen­den ein ho­hes Maß an Prä­zi­si­on und Re­pro­du­zier­bar­keit bei den Ver­su­chen an.

BPE 12.1

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler über­prü­fen die Mu­ta­ge­ni­tät von UV-Strah­len und Che­mi­ka­li­en in Bak­te­ri­en.

Ames Test mit Sal­mo­nella-Stamm
UV-Licht, Ta­bak­rauch, Che­mi­ka­li­en, Le­ber­ho­mo­ge­nat

BPE 12.2

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wei­sen Um­welt­gif­te durch Bio­lu­mi­nes­zenz­ver­hal­ten nach.

Leucht­bak­te­ri­en­test
Vi­brio fi­sche­ri, Zink und an­de­re Schwer­me­tal­le

BPE 12.3

Die Schü­le­rin­nen und Schü­ler wen­den ein bio­lo­gi­sches Test­sys­tem zum Nach­weis bio­ak­ti­ver Che­mi­ka­li­en in Was­ser und Le­bens­mit­teln an.

An­wen­dung ei­nes re­kom­bi­nan­ten Mi­kro­or­ga­nis­mus als bio­lo­gi­sches Test­sys­tem
Ye­ast Es­tro­gen Screen, Ös­tro­gen-Ver­dün­nungs­rei­he, Bis­phe­nol A in Plas­tik­fla­schen, Ab­was­ser, Urin, Milch, So­ja­milch

Ope­ra­to­ren­lis­te

In den Ziel­for­mu­lie­run­gen der Bil­dungs­plan­ein­hei­ten wer­den Ope­ra­to­ren (= hand­lungs­lei­ten­de Ver­ben) ver­wen­det. Die­se Ziel­for­mu­lie­run­gen le­gen fest, wel­che An­for­de­run­gen die Schü­le­rin­nen und Schü­ler in der Re­gel er­fül­len. Zu­sam­men mit der Zu­ord­nung zu ei­nem der drei An­for­de­rungs­be­rei­che (AFB; I: Re­pro­duk­ti­on, II: Re­or­ga­ni­sa­ti­on, III: Trans­fer/Be­wer­tung) die­nen Ope­ra­to­ren ei­ner Prä­zi­sie­rung der Ziel­for­mu­lie­run­gen. Dies si­chert das Er­rei­chen des vor­ge­se­he­nen Ni­veaus und die an­ge­mes­se­ne In­ter­pre­ta­ti­on der Stan­dards.

An­for­de­rungs­be­rei­che:
An­for­de­rungs­be­reich I um­fasst die Re­pro­duk­ti­on und die An­wen­dung ein­fa­cher Sach­ver­hal­te und Fach­me­tho­den, das Dar­stel­len von Sach­ver­hal­ten in vor­ge­ge­be­ner Form so­wie die Dar­stel­lung ein­fa­cher Be­zü­ge.
An­for­de­rungs­be­reich II um­fasst die Re­or­ga­ni­sa­ti­on und das Über­tra­gen kom­ple­xe­rer Sach­ver­hal­te und Fach­me­tho­den, die si­tua­ti­ons­ge­rech­te An­wen­dung von tech­ni­schen Kom­mu­ni­ka­ti­ons­for­men, die Wie­der­ga­be von Be­wer­tungs­an­sät­zen so­wie das Her­stel­len von Be­zü­gen, um tech­ni­sche Pro­blem­stel­lun­gen ent­spre­chend den all­ge­mei­nen Re­geln der Tech­nik zu lö­sen.
An­for­de­rungs­be­reich III um­fasst das pro­blem­be­zo­ge­ne An­wen­den und Über­tra­gen kom­ple­xer Sach­ver­hal­te und Fach­me­tho­den, die si­tua­ti­ons­ge­rech­te Aus­wahl von Kom­mu­ni­ka­ti­ons­for­men, das Her­stel­len von Be­zü­gen und das Be­wer­ten von Sach­ver­hal­ten.
Ope­ra­tor Er­läu­te­rung Zu­ord­nung
An­for­de­rungs­be­rei­che
ab­lei­ten
auf der Grund­la­ge re­le­van­ter Merk­ma­le sach­ge­rech­te Schlüs­se zie­hen
II
ab­schät­zen
auf der Grund­la­ge von be­grün­de­ten Über­le­gun­gen Grö­ßen­ord­nun­gen an­ge­ben
II
ana­ly­sie­ren, un­ter­su­chen
für ei­ne ge­ge­be­ne Pro­blem- oder Fra­ge­stel­lung sys­te­ma­tisch bzw. kri­te­ri­en­ge­lei­tet wich­ti­ge Be­stand­tei­le, Merk­ma­le oder Ei­gen­schaf­ten ei­nes Sach­ver­hal­tes oder ei­nes Ob­jek­tes er­schlie­ßen und de­ren Be­zie­hun­gen zu­ein­an­der dar­stel­len
II
an­wen­den, über­tra­gen
ei­nen be­kann­ten Zu­sam­men­hang oder ei­ne be­kann­te Me­tho­de zur Lö­sungs­fin­dung bzw. Ziel­er­rei­chung auf ei­nen an­de­ren, ggf. un­be­kann­ten Sach­ver­halt be­zie­hen
II, III
auf­bau­en
Ob­jek­te und Ge­rä­te ziel­ge­rich­tet an­ord­nen und kom­bi­nie­ren
II
auf­stel­len
fach­spe­zi­fi­sche For­meln, Glei­chun­gen, Glei­chungs­sys­te­me, Re­ak­ti­ons­glei­chun­gen oder Re­ak­ti­ons­me­cha­nis­men ent­wi­ckeln
II
aus­wer­ten
In­for­ma­tio­nen (Da­ten, Ein­zel­er­geb­nis­se o. a.) er­fas­sen, in ei­nen Zu­sam­men­hang stel­len und dar­aus ziel­ge­rich­te­te Schluss­fol­ge­run­gen zie­hen
II, III
be­grün­den
Sach­ver­hal­te oder Aus­sa­gen auf Re­geln, Ge­setz­mä­ßig­kei­ten bzw. kau­sa­le Zu­sam­men­hän­ge oder wei­te­re nach­voll­zieh­ba­re Ar­gu­men­te zu­rück­füh­ren
II
be­nen­nen, nen­nen, an­ge­ben
Ele­men­te, Sach­ver­hal­te, Be­grif­fe, Da­ten oder Fak­ten oh­ne Er­läu­te­rung und Wer­tung auf­zäh­len
I
be­ra­ten
ei­ne Ent­schei­dungs­fin­dung fach­kom­pe­tent und ziel­grup­pen­ge­recht un­ter­stüt­zen
III
be­rech­nen
Er­geb­nis­se aus ge­ge­be­nen Wer­ten/Da­ten durch Re­chen­ope­ra­tio­nen oder gra­fi­sche Lö­sungs­me­tho­den ge­win­nen
II
be­schrei­ben
Struk­tu­ren, Si­tua­tio­nen, Zu­sam­men­hän­ge, Pro­zes­se und Ei­gen­schaf­ten ge­nau, sach­lich, struk­tu­riert und fach­sprach­lich rich­tig mit ei­ge­nen Wor­ten dar­stel­len, da­bei wird auf Er­klä­run­gen oder Wer­tun­gen ver­zich­tet
I, II
be­stim­men
Sach­ver­hal­te und In­hal­te prä­gnant und kri­te­ri­en­ge­lei­tet dar­stel­len
I
be­stä­ti­gen, be­wei­sen, nach­wei­sen, über­prü­fen, prü­fen
die Gül­tig­keit, Schlüs­sig­keit und Be­rech­ti­gung ei­ner Aus­sa­ge (z. B. Hy­po­the­se, Mo­dell oder Na­tur­ge­setz) durch ein Ex­pe­ri­ment, ei­ne lo­gi­sche Her­lei­tung oder sach­li­che Ar­gu­men­ta­ti­on be­le­gen bzw. wi­der­le­gen
III
be­ur­tei­len, Stel­lung neh­men
zu ei­nem Sach­ver­halt oder ei­ner Aus­sa­ge ei­ne ei­ge­ne, auf Fach­wis­sen so­wie fach­li­chen Me­tho­den und Maß­stä­ben be­grün­de­te Po­si­ti­on über de­ren Sinn­haf­tig­keit ver­tre­ten
III
be­wer­ten, kri­tisch Stel­lung neh­men
zu ei­nem Sach­ver­halt oder ei­ner Aus­sa­ge ei­ne ei­ge­ne, auf ge­sell­schaft­lich oder per­sön­li­che Wert­vor­stel­lun­gen be­grün­de­te Po­si­ti­on über de­ren An­nehm­bar­keit ver­tre­ten
III
cha­rak­te­ri­sie­ren
spe­zi­fi­schen Ei­gen­hei­ten von Sach­ver­hal­ten, Ob­jek­ten, Vor­gän­gen, Per­so­nen o. a. un­ter lei­ten­den Ge­sichts­punk­ten her­aus­ar­bei­ten und dar­stel­len
II
dar­stel­len, dar­le­gen
Sach­ver­hal­te, Struk­tu­ren, Zu­sam­men­hän­ge, Me­tho­den oder Er­geb­nis­se etc. un­ter ei­ner be­stimm­ten Fra­ge­stel­lung in ge­eig­ne­ten Kom­mu­ni­ka­ti­ons­for­ma­ten struk­tu­riert und ggf. fach­sprach­lich wie­der­ge­ben
I, II
dis­ku­tie­ren, er­ör­tern
Pro- und Kon­tra-Ar­gu­men­te zu ei­ner Aus­sa­ge bzw. Be­haup­tung ein­an­der ge­gen­über­stel­len und ab­wä­gen
III
do­ku­men­tie­ren
Ent­schei­den­de Er­klä­run­gen, Her­lei­tun­gen und Skiz­zen zu ei­nem Sach­ver­halt bzw. Vor­gang an­ge­ben und sys­te­ma­tisch ord­nen
I, II
durch­füh­ren
ei­ne vor­ge­ge­be­ne oder ei­ge­ne An­lei­tung bzw. An­wei­sung um­set­zen
I, II
ein­ord­nen, ord­nen, zu­ord­nen, ka­te­go­ri­sie­ren, struk­tu­rie­ren
Be­grif­fe, Ge­gen­stän­de usw. auf der Grund­la­ge be­stimm­ter Merk­ma­le sys­te­ma­tisch ein­tei­len; so wird deut­lich, dass Zu­sam­men­hän­ge un­ter vor­ge­ge­be­nen oder selbst ge­wähl­ten Ge­sichts­punk­ten be­grün­det her­ge­stellt wer­den
II
emp­feh­len
Pro­duk­te und Ver­hal­tens­wei­sen kun­den- und si­tua­ti­ons­ge­recht vor­schla­gen
II
ent­wi­ckeln, ent­wer­fen, ge­stal­ten
Wis­sen und Me­tho­den ziel­ge­rich­tet und ggf. krea­tiv mit­ein­an­der ver­knüp­fen, um ei­ne ei­gen­stän­di­ge Ant­wort auf ei­ne An­nah­me oder ei­ne Lö­sung für ei­ne Pro­blem­stel­lung zu er­ar­bei­ten oder wei­ter­zu­ent­wi­ckeln
III
er­klä­ren
Struk­tu­ren, Pro­zes­se oder Zu­sam­men­hän­ge ei­nes Sach­ver­halts nach­voll­zieh­bar, ver­ständ­lich und fach­lich be­grün­det zum Aus­druck brin­gen
I, II
er­läu­tern
We­sent­li­ches ei­nes Sach­ver­halts, Ge­gen­stands, Vor­gangs etc. mit­hil­fe von an­schau­li­chen Bei­spie­len oder durch zu­sätz­li­che In­for­ma­tio­nen ver­deut­li­chen
II
er­mit­teln
ei­nen Zu­sam­men­hang oder ei­ne Lö­sung fin­den und das Er­geb­nis for­mu­lie­ren
I, II
er­schlie­ßen
ge­for­der­te In­for­ma­tio­nen her­aus­ar­bei­ten oder Sach­ver­hal­te her­lei­ten, die nicht ex­pli­zit in dem zu­grun­de lie­gen­den Ma­te­ri­al ge­nannt wer­den
II
for­mu­lie­ren
Ge­for­der­tes knapp und prä­zi­se zum Aus­druck brin­gen
I
her­stel­len
nach an­er­kann­ten Re­geln Zu­be­rei­tun­gen aus Stof­fen ge­win­nen, an­fer­ti­gen, zu­be­rei­ten, be- oder ver­ar­bei­ten, um­fül­len, ab­fül­len, ab­pa­cken und kenn­zeich­nen
II, III
im­ple­men­tie­ren
Struk­tu­ren un­d/o­der Pro­zes­se mit Blick auf ge­ge­be­ne Rah­men­be­din­gun­gen, Ziel­an­for­de­run­gen so­wie et­wai­ge Re­geln in ei­nem Sys­tem um­set­zen
II, III
in­for­mie­ren
fach­li­che In­for­ma­tio­nen ziel­grup­pen­ge­recht auf­be­rei­ten und struk­tu­rie­ren
II
in­ter­pre­tie­ren, deu­ten
auf der Grund­la­ge ei­ner be­schrei­ben­den Ana­ly­se Er­klä­rungs­mög­lich­kei­ten für Zu­sam­men­hän­ge und Wir­kungs­wei­sen mit Blick auf ein schlüs­si­ges Ge­samt­ver­ständ­nis auf­zei­gen
III
kenn­zeich­nen
Mar­kie­run­gen, Sym­bo­le, Zei­chen oder Eti­ket­ten an­brin­gen, die gel­ten­den Kon­ven­tio­nen un­d/o­der ge­setz­li­chen Vor­schrif­ten ent­spre­chen
II
op­ti­mie­ren
ei­nen ge­ge­be­nen tech­ni­schen Sach­ver­halt, ei­nen Quell­code oder ei­ne ge­ge­be­ne tech­ni­sche Ein­rich­tung so ver­än­dern, dass die ge­for­der­ten Kri­te­ri­en un­ter ei­nem be­stimm­ten As­pekt er­füllt wer­den
II, III
pla­nen
die Schrit­te ei­nes Ar­beits­pro­zes­ses an­ti­zi­pie­ren und ei­ne nach­voll­zieh­ba­re er­geb­nis­ori­en­tier­te An­ord­nung der Schrit­te vor­neh­men
III
prä­sen­tie­ren
Sach­ver­hal­te struk­tu­riert, me­di­en­ge­stützt und adres­sa­ten­ge­recht vor­tra­gen
II
skiz­zie­ren
Sach­ver­hal­te, Ob­jek­te, Struk­tu­ren oder Er­geb­nis­se auf das We­sent­li­che re­du­zie­ren und über­sicht­lich dar­stel­len
I
über­set­zen
ei­nen Sach­ver­halt oder ein­zel­ne Wör­ter und Phra­sen wort­ge­treu in ei­ner an­de­ren Spra­che wie­der­ge­ben
II
va­li­die­ren, tes­ten
Er­brin­gung ei­nes do­ku­men­tier­ten Nach­wei­ses, dass ein be­stimm­ter Pro­zess oder ein Sys­tem kon­ti­nu­ier­lich ei­ne Funk­tio­na­li­tät/Pro­dukt er­zeugt, das die zu­vor de­fi­nier­ten Spe­zi­fi­ka­tio­nen und Qua­li­täts­merk­ma­le er­füllt
I
ver­all­ge­mei­nern
aus ei­ner Ein­sicht ei­ne Aus­sa­ge for­mu­lie­ren, die für ver­schie­de­ne An­wen­dungs­be­rei­che Gül­tig­keit be­sitzt
II
ver­drah­ten
Be­triebs­mit­tel nach ei­nem vor­ge­ge­be­nen An­schluss‑/ Strom­lauf­plan sys­te­ma­tisch elek­trisch mit­ein­an­der ver­bin­den
I, II
ver­glei­chen, ge­gen­über­stel­len, un­ter­schei­den
nach vor­ge­ge­be­nen oder selbst ge­wähl­ten Ge­sichts­punk­ten pro­blem­be­zo­gen Ge­mein­sam­kei­ten, Ähn­lich­kei­ten und Un­ter­schie­de er­mit­teln und ge­gen­über­stel­len so­wie auf die­ser Grund­la­ge ggf. ein ge­wich­te­tes Er­geb­nis for­mu­lie­ren
II
wie­der­ge­ben
we­sent­li­che In­for­ma­ti­on un­d/o­der de­ren Zu­sam­men­hän­ge struk­tu­riert zu­sam­men­fas­sen
I
zeich­nen
ei­nen be­ob­acht­ba­ren oder ge­ge­be­nen Sach­ver­halt mit gra­fi­schen Mit­teln und ggf. un­ter Ein­hal­tung von fach­li­chen Kon­ven­tio­nen (z. B. Sym­bo­le, Per­spek­ti­ven etc.) dar­stel­len
I, II
zei­gen, auf­zei­gen
Sach­ver­hal­te, Pro­zes­se o. a. sach­lich be­schrei­ben und er­läu­tern
I, II
zu­sam­men­fas­sen
das We­sent­li­che sach­be­zo­gen, kon­zen­triert so­wie in­halt­lich und sprach­lich struk­tu­riert mit ei­ge­nen Wor­ten wie­der­ge­ben
I, II

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