Suchfunktion
Mikrobiologie
Vorbemerkungen
-
Fachliche Vorbemerkungen
1. Fachspezifischer Bildungsauftrag und Bildungswert des Faches Mikrobiologie
Die Mikrobiologie ist die klassische Basiswissenschaft für die Biotechnologie und als solche in der Ausbildung zur biotechnologischen Assistentin und zum biotechnologischen Assistenten unverzichtbar.
Das Fach „Mikrobiologie“ hat den Auftrag, den Schülerinnen und Schülern die mit dem bloßen Auge nicht sichtbare lebendige Natur zu erschließen, Verständnis für ihre Gesetzmäßigkeiten und Einzigartigkeit zu wecken und deren Bedeutung für das Fortbestehen von Leben auf der Erde insgesamt zu vermitteln. Zur Lösung der globalen Probleme wie z. B. Klimawandel und Ressourcenrückgewinnung sowie der Versorgung der Weltbevölkerung mit Nahrung, medizinischer Hilfe und Energie, muss und wird auch die Mikrobiologie in den kommenden Jahren einen maßgeblichen Beitrag leisten.
Anhand exemplarisch ausgewählter Themen wird die Vielfalt, die Kultivierung, das Wachstum und der Einsatz von Mikroorganismen dargestellt. Für den nachhaltigen Erwerb mikrobiologischer Fachkompetenzen werden die Sachinhalte mit lebensweltbezogenen Kontexten verknüpft. Das Unterrichtsfach „Mikrobiologie“ vermittelt zusammen mit dem „Mikrobiologischen Praktikum“ grundlegende Handlungskompetenzen für berufstypische Tätigkeiten. Dabei wird auch ein Schwerpunkt auf die Vernetzung mit den Fächern „Biotechnologie“, „Biologie“ und „Chemie“ sowie deren Praxisfächern gelegt. Daraus ergibt sich die Chance, Inhalte vernetzt zu lernen, zu denken und zu reflektieren, um komplexe Systeme zu analysieren, zu bewerten und sich naturwissenschaftlich fundiert an einem gesellschaftlichen Diskurs zu beteiligen. Darüber hinaus ist dieses fächervernetzende Wissen, Denken und Handeln in der heutigen Berufswelt eine unentbehrliche Leistungsanforderung an jeden Berufstätigen und jede Berufstätige.
Der Anspruch des Fachs“ Mikrobiologie“ ist es daher, neben den klassischen Methoden und Prozessen auch neue Entwicklungen aufzugreifen und den Schülerinnen und Schülern so ein tiefreichendes Verständnis moderner mikrobiologischer Themen zu ermöglichen, aber auch, sie in die Lage zu versetzen, Chancen und Risiken ihres eigenen Handelns zu reflektieren, zu beurteilen und zu kommunizieren.
Aufgrund der Komplexität der wissenschaftlichen Zusammenhänge und Strukturen ist der Einsatz digitaler Medien sinnvoll. Diese wissenschaftspropädeutische Unterrichtsgestaltung liefert ein anschlussfähiges Wissen, das eine gute Vorbereitung für eine Berufstätigkeit oder ein Studium darstellt, aber auch eine spätere Weiterqualifizierung ermöglicht.
Das Fach „Mikrobiologie“ baut auf die Inhalte des Fachs „Mathematik I“ auf und setzt diese anwendungsbezogen um.
2. Fachliche Aussagen zum Kompetenzerwerb
Kompetenzorientierter Unterricht bietet die Möglichkeit, Wissen, Fähigkeiten und Fertigkeiten selbstständig und nachhaltig aufzubauen, zu reflektieren und in verschiedenen Situationen verantwortungsvoll einzusetzen.
Die Schülerinnen und Schüler entwickeln im aktiven Umgang mit spezifischen Inhalten die Kompetenzen, die für die Naturwissenschaften von zentraler Bedeutung sind: Erkenntnisse gewinnen, Kommunizieren und Bewerten. Naturwissenschaftlich fachkompetente Schülerinnen und Schüler verfügen über Sach‑, Erkenntnisgewinnungs‑, Kommunikations- und Bewertungskompetenz. Diese vier Kompetenzbereiche durchdringen einander und bilden gemeinsam die Fachkompetenz.
Die Sachkompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich sowohl in der Kenntnis naturwissenschaftlicher Konzepte, Theorien und Verfahren als auch der Fähigkeit, diese zu beschreiben und zu erläutern sowie geeignet auszuwählen und zu nutzen, um Sachverhalte aus fach- und alltagsbezogenen Themen zu bearbeiten.
Die Erkenntnisgewinnungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von naturwissenschaftlichen Denk- und Arbeitsweisen und in der Fähigkeit, diese Fachkompetenz zu beschreiben, zu erklären und zu verknüpfen, um Erkenntnisprozesse nachvollziehen oder gestalten zu können und deren Möglichkeiten und Grenzen zu reflektieren.
Die Kommunikationskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von Fachsprache, fachtypischen Darstellungen und Argumentationsstrukturen und in der Fähigkeit, die Fachkompetenz zu nutzen, um fachbezogene Informationen zu erschließen, adressaten- und situationsgerecht darzustellen und auszutauschen.
Die Bewertungskompetenz der Schülerinnen und Schüler zeigt sich in der Kenntnis von fachlichen und überfachlichen Perspektiven und Bewertungsverfahren und in der Fähigkeit, diese Kompetenz zu nutzen, um Aussagen und Daten anhand verschiedener Kriterien zu beurteilen, sich dazu Meinungen zu bilden, Entscheidungen zu treffen und Entscheidungsprozesse und deren Folgen zu reflektieren.
Für nachhaltig gewinnbringendes Lernen ist es von großer Bedeutung, dass alle Kompetenzbereiche im Unterricht bewusst und ausgewogen gefördert werden. Die Kompetenzen entwickeln sich bei den Schülerinnen und Schülern über die beiden Schuljahre hinweg und werden im Bildungsplan vielfältig inhaltsbezogen konkretisiert.
Die kompetenzorientierte Gestaltung des Unterrichts im Fach Mikrobiologie legt die Grundlagen für das Verständnis und die Interpretation wissenschaftlicher Erkenntnisse und damit für die berufliche Laufbahn sowie für die aktive Teilnahme der Schülerinnen und Schüler an gesellschaftlichen und wissenschaftlichen Diskussionen auf der Basis fundierter inhalts- und prozessbezogener Kompetenzen.
Die inhaltsbezogenen Kompetenzen umfassen Fachwissen zu den Themenkomplexen Nutzung der Unterschiede der Mikroorganismen in Struktur und Physiologie für entsprechende Methoden zur Isolierung, Identifizierung und für die mikrobielle Stoffproduktion, sowie zur Wachstumskontrolle in der biotechnologischen Produktion. Die Schülerinnen und Schüler werden für das Gefährdungspotenzial von Mikroorganismen für Personen und Produktionsprozesse sensibilisiert. Die verwendete Fachsprache orientiert sich an der zukünftigen Arbeitsumgebung der Schülerinnen und Schüler in multinationalen Arbeitsgruppen. Damit erhalten die Schülerinnen und Schüler eine Ausbildung, die sie auf die vielfältigen Einsatzbereiche in der Praxis der Forschung und Produktion vorbereitet.
Die prozessbezogenen Kompetenzen werden durch eine entsprechende fachdidaktische Gestaltung des Unterrichts anhand der fachlichen Inhalte gemeinsam mit den inhaltsbezogenen Kompetenzen vermittelt.
Im Rahmen des Kompetenzbereiches „Erkenntnisgewinnung“ setzen sich die Schülerinnen und Schüler mit mikrobiologischen Fragestellungen auseinander. Sie werfen aus geeigneten Beobachtungen zielführende Fragestellungen auf und erstellen Hypothesen auf der Basis ihrer Vorkenntnisse. Durch problemorientierte Unterrichtskonzeptionen entwickeln die Schülerinnen und Schüler eine grundlegende Vorstellung des Weges der wissenschaftlichen Erkenntnisgewinnung und fachspezifischer Problemlösestrategien.
Im Rahmen des Kompetenzbereiches „Kommunikation“ beschaffen sich die Schülerinnen und Schüler Informationen zu biologischen Fragestellungen aus verschiedenen Quellen, tauschen die erworbenen Informationen aus, indem sie ihre Arbeitsergebnisse adressatengerecht unter Verwendung der Fachsprache präsentieren und auswerten. Dies berücksichtigt auch die in den Naturwissenschaften übliche Dokumentation und Aufbereitung von Experimentalergebnissen in Form von Texten, Bildern, Tabellen, Diagrammen und Grafiken. Ihren Standpunkt zu mikrobiologischen Sachverhalten können die Schülerinnen und Schüler fachlich begründet vertreten sowie fachlich begründete abweichende Standpunkte wahrnehmen und respektieren.
Im Rahmen des Kompetenzbereiches „Bewertung“ werden die Schülerinnen und Schüler in die Lage versetzt, mikrobiologische Sachverhalte einzuordnen und zu reflektieren und auch ihre Ergebnisse und ihr Handeln kritisch zu hinterfragen. Im Rahmen von Recherchen lernen Schülerinnen und Schüler vertrauenswürdige und seriöse Quellen in verschiedenen analogen und digitalen Medien anhand geeigneter Kriterien zu erkennen und auch wissenschaftliche Inhalte, Aussagen, Darstellungen und Lösungsstrategien zu naturwissenschaftlichen Problemen in Medien kritisch zu prüfen und zu bewerten.
Hinweise zum Umgang mit dem Bildungsplan
Der Bildungsplan zeichnet sich durch eine Inhalts- und eine Kompetenzorientierung aus. In jeder Bildungsplaneinheit (BPE) werden in kursiver Schrift die übergeordneten Ziele beschrieben, die durch Zielformulierungen sowie in jeweils einer Inhalts- und Hinweisspalte konkretisiert werden. In den Zielformulierungen werden die jeweiligen fachspezifischen Operatoren als Verben verwendet. Operatoren sind handlungsinitiierende Verben, die signalisieren, welche Tätigkeiten beim Bearbeiten von Aufgaben erwartet werden; eine Operatorenliste ist jedem Bildungsplan im Anhang beigefügt. Durch die kompetenzorientierte Zielformulierung mittels dieser Operatoren wird das Anforderungsniveau bezüglich der Inhalte und der zu erwerbenden Kompetenzen definiert. Die formulierten Ziele und Inhalte sind verbindlich und damit prüfungsrelevant. Sie stellen die Regelanforderungen im jeweiligen Fach dar. Die Inhalte der Hinweisspalte sind unverbindliche Ergänzungen zur Inhaltsspalte und umfassen Beispiele, didaktische Hinweise und Querverweise auf andere Fächer bzw. BPE.
Der VIP-Bereich des Bildungsplans umfasst die Vertiefung, individualisiertes Lernen sowie Projektunterricht. Im Rahmen der hier zur Verfügung stehenden Stunden sollen die Schülerinnen und Schüler bestmöglich unterstützt und bei der Weiterentwicklung ihrer personalen und fachlichen Kompetenzen gefördert werden. Die Fachlehrerinnen und Fachlehrer nutzen diese Unterrichtszeit nach eigenen Schwerpunktsetzungen auf Basis der fächer- und bildungsgangspezifischen Besonderheiten sowie nach den Lernvoraussetzungen der einzelnen Schülerinnen und Schüler.
Der Teil „Zeit für Leistungsfeststellung“ des Bildungsplans berücksichtigt die Zeit, die zur Vorbereitung, Durchführung und Nachbereitung von Leistungsfeststellungen zur Verfügung steht. Dies kann auch die notwendige Zeit für die im Rahmen der Besonderen Lernleistungen erbrachten Leistungen, Nachbesprechung zu Leistungsfeststellungen sowie Feedback-Gespräche umfassen.
Bildungsplanübersicht
Schuljahr 1
Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) |
30 |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.
|
BPE 1 |
Gefahren und Sicherheitsmaßnahmen beim Umgang mit Mikroorganismen |
7 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler nennen und beschreiben Erkrankungen aus ihrer Erlebniswelt, die durch Mikroorganismen hervorgerufen werden. Sie beschreiben die Übertragungswege für die Erkrankungen und leiten Maßnahmen zur Verhinderung von Infektionen ab. Sie erläutern die Pathogenität von Mikroorganismen bzw. Biostoffen.
Die Schülerinnen und Schüler erläutern am Beispiel von Mikroorganismen der Risikogruppe 1 bauliche, technische und organisatorische Maßnahmen, die sie vor den Gefahren beim Umgang mit Mikroorganismen schützen. |
BPE 1.1 |
Die Schülerinnen und Schüler nennen Infektionskrankheiten und beschreiben die jeweiligen Übertragungswege sowie die entsprechenden Erreger. Sie leiten aus den Übertragungswegen Maßnahmen zur Verhinderung der Infektion mit Krankheitserregern ab. |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 1.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Ursachen der Pathogenität und die Einordnung von Mikroorganismen in Risikogruppen biologischer Arbeitsstoffe unter Berücksichtigung deren Pathogenität. |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 1.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern Regeln und Schutzmaßnahmen beim Arbeiten mit Mikroorganismen der Risikogruppe 1 im Labor. Sie nennen ausgewählte Schutzmaßnahmen höherer Schutzstufen. |
||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 2 |
Vielfalt und Klassifizierung von Mikroorganismen |
11 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Aufbau und die Aufgaben der Feinstrukturen bakterieller Zellen und Endosporen sowie von Hefen und Pilzen. Sie ordnen Mikroorganismen nach morphologischen und physiologischen Eigenschaften systematischen Gruppen zu, kennen die Grundlagen der Taxonomie und beschreiben klassische und molekularbiologische Methoden zur Klassifizierung.
|
BPE 2.1 |
Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden die drei großen Reiche des Lebens und skizzieren exemplarisch Unterschiede zwischen den Reichen und Viren. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 2.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben die Koloniemorphologie als makroskopische Unterscheidungsmöglichkeit für Mikroorganismen. |
||
---|---|---|---|
|
BPE 2.3 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben Zellformen und -verbände. Sie erläutern den Aufbau bakterieller Zellen und von Pilz- und Hefezellen und wenden diese Kriterien zur Unterscheidung und Eingruppierung von Mikroorganismen an. |
||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 2.4 |
Die Schülerinnen und Schüler formulieren einen Überblick zu biochemischen und molekularbiologischen Möglichkeiten zur Unterscheidung von Mikroorganismen. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 2.5 |
Die Schülerinnen und Schüler skizzieren vergleichend zwei Dauerformen und erläutern den Aufbau und die Entstehung bakterieller Endosporen. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 3 |
Wachstumsbedingungen von Mikroorganismen |
10 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Wachstumsbedingungen und erklären die allgemeinen Nährstoffansprüche von prototrophen sowie die besonderen Ansprüche einzelner auxotropher Mikroorganismen. Im Fokus stehen hier die jeweiligen Quellen im Nährmedium und deren Bedeutung für das Wachstum der Mikroorganismen. Sie führen die erforderlichen Berechnungen zu Konzentrationen der einzelnen Komponenten in Medien durch.
|
BPE 3.1 |
Die Schülerinnen und Schüler nennen die Definitionen und unterscheiden verschiedene Stoffwechseltypen von Mikroorganismen. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 3.2 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern unterschiedliche Wachstumsbedingungen und leiten daraus optimale Lebensbedingungen für ausgewählte Mikroorganismen ab, wobei sie als Erklärungsansatz auch die Aktivität von Enzymen aufzeigen. |
||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 3.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Nährstoffansprüche prototropher Mikroorganismen in Bezug auf Makro- und Spurenelemente sowie deren Funktionen für den Mikroorganismus. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 3.4 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern den besonderen Nährstoffanspruch auxotropher Mikroorganismen für den aufbauenden Stoffwechsel. |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 3.5 |
Die Schülerinnen und Schüler ordnen anhand der jeweiligen Definition und Medienzusammensetzung die Nährmedien bestimmten Medientypen zu. Sie beurteilen die Verwendbarkeit verschiedener Medienkomponenten für die Herstellung spezifischer Medien und berechnen erforderliche Größen zur Medienherstellung. |
||||||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 4 |
Kultivierungsverfahren |
10 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler erläutern auch quantitativ die Vermehrung von Bakterien und das Wachstum von Bakterienpopulationen. Sie ordnen Abschnitte in Wachstumsdiagrammen bestimmten Wachstumsphasen zu und begründen diese Zuordnung mit zellulären Vorgängen bei sich verändernden Wachstumsbedingungen. Die Schülerinnen und Schüler ermitteln Einflussfaktoren für das Wachstum und beurteilen mit deren Hilfe das Wachstumsverhalten von Kulturen.
|
BPE 4.1 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern Wachstum und Zellteilung bei Bakterien sowie geeignete Messmethoden, um das Wachstum zu quantifizieren. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 4.2 |
Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden verschiedene Wachstumsphasen und begründen den Verlauf des Wachstums mit zellulären Vorgängen und den sich ändernden Wachstumsbedingungen. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 4.3 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen Diagramme zum zeitlichen Verlauf des Wachstums bei statischer Kultivierung dar und interpretieren diese. Sie ermitteln aus den Graphen Wachstumsparameter. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 4.4 |
Die Schülerinnen und Schüler berechnen Parameter, die das Wachstumsverhalten beschreiben und beurteilen die Ergebnisse mit dem Ziel der Wachstumsoptimierung. |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 5 |
Isolierung von Mikroorganismen |
8 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler erkennen die Notwendigkeit der Herstellung einer Reinkultur aus einer Mischkultur, da nur diese die Charakterisierung des Mikroorganismus mit mikrobiologischen Methoden ermöglicht. Durch den Vergleich unterschiedlicher Kultivierungszwecke stellen die Schülerinnen und Schüler fest, dass nur die Reinkulturen für den Einsatz in der biotechnologischen Produktion geeignet ist und nur die Mischkultur die Möglichkeit bietet, die Diversität einer mikrobiellen Gemeinschaft zu analysieren. Sie wenden die Prinzipien der Herstellung einer Reinkultur aus einer Mischkultur bei gegebenen optimalen Kultivierungsbedingungen auch auf ihnen unbekannte Sachverhalte an.
|
BPE 5.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben verschiedene Kultivierungstechniken und vergleichen exemplarisch deren Einsatzmöglichkeiten. Sie begründen exemplarisch das prinzipielle Vorgehen zur Isolierung einer Mikroorganismenspezies, indem sie die Konsequenzen der Durchführung der Schritte für die zunehmende Einschränkung der Mikroorganismenvielfalt erläutern. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 5.2 |
Die Schülerinnen und Schüler formulieren einen Steckbrief für eine Mikroorganismenspezies und leiten auf Grundlage spezieller Wachstumsansprüche dieser Spezies das prinzipielle methodische Vorgehen zu deren Isolierung aus einer Mischkultur ab. |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 6 |
Wachstumshemmung und Keimabtötung |
8 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden Verfahren zur Keimreduktion und erläutern jeweils das Wirkprinzip. Sie beschreiben die prinzipielle Wirkungsweise ausgewählter Antibiotika und die entsprechenden Resistenzmechanismen sowie den molekularen Resistenzmechanismus gegen \(\beta\)-Lactam-Antibiotika. Die Schülerinnen und Schüler beurteilen die Effektivität von Inaktivierungsmethoden anhand des berechneten D-Wertes.
|
BPE 6.1 |
Die Schülerinnen und Schüler vergleichen bestimmte Verfahren zur Keimreduktion hinsichtlich der Effektivität, der verwendeten Methode und nennen beispielhaft Einsatzmöglichkeiten. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 6.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben das jeweilige Wirkprinzip und nennen Anwendungsbereiche verschiedener Keimreduktionsverfahren. |
||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 6.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern prinzipielle Wirkungsweisen bestimmter Antibiotika als Hemmungen zentraler Zellteilungs- und Stoffwechselvorgänge und sie beschreiben prinzipielle Resistenzmechanismen gegen diese Antibiotika. |
||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 6.4 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den molekularen Mechanismus, der Resistenz gegenüber \(\beta\)-Lactam-Antibiotika. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 6.5 |
Schülerinnen und Schüler wenden den D-Wert zur Berechnung der Effektivität von Inaktivierungsmethoden an. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 7 |
Vielfalt und Vermehrung von Viren |
8 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler skizzieren den Aufbau und die Entwicklung human- und bakterienspezifischer Viren, ordnen sie in Klassen ein und nennen typische Vertreter. Diese Kenntnis bildet die Grundlage für das Verständnis der prinzipiellen Vorgänge in den Wirtszellen, die in biologischen Zusammenhängen dargestellt und erfasst werden. Die Schülerinnen und Schüler wenden ihre Kenntnisse übergeordneter, wiederkehrender Prinzipien auch auf neue Sachverhalte an.
|
BPE 7.1 |
Die Schülerinnen und Schüler formulieren einen Überblick zur Wirtsspezifität von Viren. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 7.2 |
Die Schülerinnen und Schüler vergleichen den Aufbau von Viren, beschreiben auch die Funktion der Komponenten und ordnen Viren unter Anwendung der Kriterien des Baltimore-Schemas ein. |
||||||||||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 7.3 |
Die Schülerinnen und Schüler unterscheiden den lytischen vom lysogenen Entwicklungszyklus und benennen typische Vertreter. Sie beschreiben Abwehrmechanismen der Wirtszellen. |
||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 7.4 |
Die Schülerinnen und Schüler interpretieren Diagramme und Tabellen zum Virustiter und Virusvermehrung |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 8 |
Erzeugung natürlicher genetischer Variabilität |
13 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler leiten aus beispielhaften historischen Experimenten Ursachen und Bedeutung natürlicher genetischer Variabilität für die Mikroorganismen selbst und für die Erhaltung der Art ab. Sie stellen exemplarisch intrinsische und extrinsische Ursachen und deren genverändernde Wirkung auf molekularer Ebene dar. Die Schülerinnen und Schüler erläutern den horizontalen Gentransfer und die sich daraus ergebenden Konsequenzen für die Zelle ab. Die neu erworbenen Eigenschaften werden durch Selektion auf diese Eigenschaft oder molekularbiologisch nachgewiesen.
|
BPE 8.1 |
Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren die Entstehung natürlicher genetischer Variabilität von Mikroorganismen hinsichtlich ihrer Ursachen und Bedeutung. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 8.2 |
Die Schülerinnen und Schüler leiten molekulare Auswirkungen von Genmutationen auf die Funktionstüchtigkeit von Proteinen ab. |
||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 8.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern Verfahren zum Screening und zur Isolierung von Mutanten. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 8.4 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern den konjugativen DNA-Transfer mittels F-Plasmids bei E. coli sowie dessen Bedeutung. |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 8.5 |
Die Schülerinnen und Schüler vergleichen die Konjugation von F-Plasmiden mit R-Plasmiden und dem Transfer bei Hfr-Stämmen hinsichtlich beteiligter Arten, des Vorgangs und der sich ergebenden Konsequenzen. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 8.6 |
Die Schülerinnen und Schüler charakterisieren die Transduktion. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 8.7 |
Die Schülerinnen und Schüler erschließen die prinzipiellen Schritte der bakteriellen Transformation und die damit verbundene Rekombination genetischer Information anhand eines historischen Experiments. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Schuljahr 2
Vertiefung – Individualisiertes Lernen – Projektunterricht (VIP) |
20 |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
|||||||
Die Themenauswahl des Projektunterrichts hat aus den nachfolgenden Bildungsplaneinheiten unter Beachtung fächerverbindender Aspekte zu erfolgen.
|
BPE 9 |
Aerobe Dissimilation |
20 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler verstehen, dass Stoffwechselleistungen Kennzeichen aller Lebewesen und Grundlage für die biotechnologische Produktion sind. Sie erkennen, dass die Generierung zellulär nutzbarer Energie in Form von ATP die Voraussetzung für den Ablauf endergonischer Prozesse ist. Die Schülerinnen und Schüler wenden ihre Kenntnisse übergeordneter, wiederkehrender Stoffwechsel-Prinzipien auch auf unbekannte Stoffwechselprozesse an und erfassen deren biologische Bedeutung.
|
BPE 9.1 |
Die Schülerinnen und Schüler nennen Stoffwechselabschnitte der aeroben Dissimilation und beschreiben deren biologische Bedeutung. Sie stellen die Bilanzreaktionsgleichung der aeroben Dissimilation dar. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 9.2 |
Die Schülerinnen und Schüler benennen Enzymklassen, beschreiben deren Wirkungsweise anhand von Beispielen und benennen die entsprechenden Reaktionstypen. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 9.3 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen die Glykolyse im Überblick dar und leiten aus vorliegenden Reaktionen Reaktionstypen, Enzymklassen, fehlende Metabolite oder Cofaktoren ab. Sie skizzieren die biologische Bedeutung der Glykolyse. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 9.4 |
Die Schülerinnen und Schüler fassen die Reaktionen der oxidativen Decarboxylierung und ihre biologische Bedeutung zusammen. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 9.5 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen den Citratzyklus im Überblick dar. Sie leiten aus vorliegenden Reaktionen die fehlenden Cofaktoren und Metabolite, die Enzymklassen der beteiligten Enzyme und die Reaktionstypen begründet ab. Die Schülerinnen und Schüler erläutern bei vorliegenden Reaktionen des Citratzyklus Prinzipien des Stoffwechsels und stellen die Energiebilanz des Citratzyklus mit ATP und Reduktionsäquivalenten dar. Sie beschreiben die Bedeutung des Citratzyklus und erläutern die Notwendigkeit auffüllender Reaktionen. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 9.6 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Kompartimentierung als Voraussetzung für die ATP-Synthese mithilfe der chemiosmotischen Theorie. Sie begründen anhand des Redoxpotenzials die Richtung des Elektronentransports bei vorgegebenen Redoxpaaren. Sie erläutern die biologische Bedeutung der Atmungskette und ermitteln die Gesamtreaktionsbilanz der aeroben Dissimilation. |
||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 10 |
Anaerobe Dissimilation |
6 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler erkennen Konsequenzen für den Stoffwechsel, wenn molekularer Sauerstoff als Elektronenakzeptor fehlt, und lernen zwei Beispiele für anaerobe Dissimilation kennen.
|
BPE 10.1 |
Schülerinnen und Schüler erläutern die homofermentative Milchsäuregärung von Lactobacillus-Arten. |
||
---|---|---|---|
|
BPE 10.2 |
Schülerinnen und Schüler vergleichen die alkoholische Gärung bei Saccharomyces cerevisiae mit der Milchsäuregärung und vergleichen aeroben und anaeroben Stoffwechsel in einer Energie- und Stoffbilanz. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 11 |
Besondere Seitenwege des Stoffwechsels |
7 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben exemplarisch bakterielle Stoffwechselwege, die für die Vielfalt mikrobieller Biochemie stehen. Sie stellen die Reaktionswege in Strukturformelschreibweise dar. Schülerinnen und Schüler erkennen Zusammenhänge mit der biotechnologischen Produktion.
|
BPE 11.1 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben den Auf- und Abbau der glucoplastischen Aminosäure L-Glutaminsäure bei Prokaryoten und stellen die Verknüpfung mit den ihnen bekannten Stoffwechselwegen dar. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 11.2 |
Die Schülerinnen und Schüler stellen den Stoffwechsel zum Speicherstoff Poly-3-hydroxybutyrat (Poly(3HB)) dar. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 12 |
Mikrobielle Ökologie am Beispiel des Elements Stickstoff |
7 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler stellen den biogeochemischen Kreislauf von Stickstoff dar und erläutern dessen Bedeutung für die belebte und unbelebte Umwelt. Sie beschreiben am Beispiel Boden den Aufbau eines mikrobiellen Habitats und stellen die grundsätzliche Rolle von Mikroorganismen im Boden dar. Sie erklären die Funktion der Mikroorganismen bei einzelnen Teilschritten des Stickstoffkreislaufs unter Berücksichtigung deren Stoffwechselleistungen.
|
BPE 12.1 |
Die Schülerinnen und Schüler vergleichen die biogeochemischen Kreisläufe von Kohlenstoff und Stickstoff schematisch anhand von Schaubildern. |
||||
---|---|---|---|---|---|
|
BPE 12.2 |
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben exemplarisch den Aufbau des mikrobiellen Habitats Boden und erläutern die grundsätzliche Bedeutung von Mikroorganismen in diesem Habitat. |
||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 12.3 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Nitrifikation und Denitrifikation im Zusammenhang mit dem Stickstoffkreislauf unter Berücksichtigung der Stoffwechselleistungen anaerober bzw. aerober Mikroorganismen. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 13 |
Industrielle Mikrobiologie |
10 |
---|---|---|
Die Schülerinnen und Schüler beschreiben anhand von Beispielen die Rolle von Mikroorganismen in der industriellen Mikrobiologie. Der Unterschied zwischen Wildstämmen und Produktionsstämmen wird von ihnen analysiert. Am Beispiel der Glutamatproduktion erläutern die Schülerinnen und Schüler die biochemischen Synthesen, die Regulation der Bildung sowie die Ausscheidung des Produkts ins Medium. Außerdem werden Verfahren zur Produktionskontrolle von den Schülerinnen und Schülern dargestellt.
|
BPE 13.1 |
Die Schülerinnen und Schüler formulieren einen Überblick der Veränderungen im Produktionsstamm zur Optimierung der Produktausbeute. Sie stellen die Unterschiede von Produktionsstämmen zu den ursprünglichen Wildstämmen dar. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 13.2 |
Die Schülerinnen und Schüler erläutern Veränderungen in biochemischen Abläufen im Produktionsstamm sowie optimierte Produktionsbedingungen zur biotechnologischen Gewinnung von Glutamat. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
BPE 13.3 |
Die Schülerinnen und Schüler skizzieren Methoden der Überwachung des mikrobiellen Produktionsprozesses und vergleichen die Kontrollverfahren. |
||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
|
Operatorenliste
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 |