Neurobiologie LK Abitur

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negativen Ladungen. lonenkanäle bilden im geöffneten Zustand eine Pore für jeweils eine be- stimmte lonenart. Die Lipiddoppelschicht des Neu- rons ist undurchlässig für lonen. - im Zellinnenraum sind große Anionen (A) und Kaliumkationen (K) Carboxyl- gruppe im Kanal bindet Na+ außerhalb der Zelle befinden sich vor allem Natrium kationen (Nat) Ruhe potential hat eine Spannung von Lösung: Natrium- Kalium - Pumpe eauft -> ΣΑΤΡ -70mV pumpt I Nat-lonen aus der Zelle heraus. 2 pumpt 2 к+ - lonen in die Zelle hinein Natrium-Kalium-Pumpen in Aktion P offene K+-Hintergrund-Kanale sowie Nat- Leckströme gefährden das Ruhe potenzial so könnte zum Cadungsausgleich kommen ADP und der Verrechnung булара IPSP EPSP lonenpumpen befördern lonen unter Energieaufwand gegen ihr Konzentra- tionsgefälle durch die Membran. Größe, Ladung und Hydrathülle des Moleküls entscheiden über die Durchtrittsmöglichkeit. gegen das Konzentrations gefälle, also unter Evergle aufwand Spaltung ATP in ADP + 04 K+-Hintergrundkanala. Reihe potenzial ca. 70mV offene K+-Hintergrundkanale geschlossene Nat-Kanäle O Aspotenzial spannungsge- steuerte Na+-Kanäle H O spannungsge- steuerter K+-Kanal **** II-I-=-X ●● T nicht aktivierbare Na+-Kanäle I-I-II b. Schwellenpotential. e. Refraktarzeit von Membranpotenzial (mv) Verrechnung a. räumliche Summiation von Potenzialen са bis ca. gleichzeitiger eintreffen schwächerer Signale Überlagerung gemeinsame Aberschreitung des Schwellenwerts -→ Alles-oder-Nichts-Gesetz wird der Schwellenwert überstiegen lauft day AP ab, sonst nicht -55 30 EPSPS an der Zellmembran 0 -70 + spannungsgesteuerte Nat-Kanäle öffnen sich Vat-Einstrom са ca. 70mV Aktionspotenzial Depolarisation- einige spannungsgesteuerte Nat-Kanäle öffnen sich Anstieg des lembranpotenzials bis Schwellenwert Depolarisation 30mv Ruhepotenzial b C 55 mV Hyperpolarisation schießen der Inaktivierung store der Nat-Kanale öffnen der spannungsgesteuerten K+. Kanäle -> weitere Repolarisation Repolarisation 80mV 1ms Zeit Schwellenwert Hyperpolarisation spannungsgesteuerte Nat- & K² Kanäle sind geschlossen Inaktivierungstore öffnen sich Refraktärkeit 05 b. zeitliche Summation с - hintereinander eintreffen von schwächeren Signalen zeiteiche uberlagerung der EPSPS gemeinsame Aberschreitung der Schwellenwerts Verrechnung von EPSP und IPSP → hemmendes postsynaptisches Signal Einstram positiver lonen oder Austrom negativer. Aktionspotential hemmend → beide können sich miteinander verrechnen. → führt zu keiner Potenzialänderung a räumliche Summation 0 -70 0 -70 erregendes postsynaptisches Potenzial Einstrom pasitiv geladener lonen Aktionspotential fördernd →>> 0 -70 A gleichzeitig b zeitliche Summation an zwei Orten A schnelle Folge 0 -70 0 -70 -70 0 -70 Axon EPSP Axon EPSP C Verrechnung EPSP / IPSP Membran- spannung (mv) 0 -70 erregende Synapse hemmende Synapse EPSP Zeit Zellkörper Dendrit 0 -70 -70 Axon IPSP 06 2 c. d e f g h tion der Synapten ein Aktionspotenzial erreicht das präsynaptische Axon aufgrund der Depolarisation öffnen sich Ca²+ -kanale die Ca²+-lonen bringen die mit Neurotransmittern (hier: Acetylcholin) befüllte Vesikel mit der Membran. zum Verschmelzen Vesikel Rassen Acetylcholin in den synaptischen Spalt Acetylcholin bindet an passende Rezeptoren Chier: A Ch-Rezeptoren), welche sich an Nat-Kanälen befinden und öffhen dier Nat-Einstrom in der postsynaptischen Zelle Depolarisation führt zur Entstehung eines EPSP Summierung der postsynaptischen Sign as überschreitung Schwellenwert →>> ein Enzym Chier: Acetylcholinesterase spaltet den Neurotransmitter auf Rezeptorkanäle schließen sich ale am Axonhügel der Postsynapse Aktionspotenzial eines der Spaltungsprodukte (hier: Cholin) wird die beiden Spaltungsprodukte reagieren zusammen Aufnahme der Neurotransmitters in die vesikel Nat postsynaptische Zelle (Postsynapse) synaptischer Spalt wieder in die Präsynapre aufgenommen präsynaptische Zelle (Präsynapse) Acetyl-CoA synaptische Endigung Cholin- Enzym Acetylcholin- Rezeptorkanal h g Na-Cholin- Symporter 07 myelinsiertes Axon - saltatorische Erregungo weitereeitung bei Wirbeltieren. Erregung wird sprunghaft entlang der Ranvier'schen Schneirringe weitergeleitet Depolarisation findet nur an den Ranvier'schen Schnürringen statt → Na-Kanäle sind nur dort - kleiner Axondurchmesser. Kernlehrplanvorgabe- vergleichen die weiterleitung des Aktionspotentials an myelin sierten und nicht myelin- sierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem Aspekt der Leistungs geschwindigkeit. in einen funktionellen Zusammenhang Geistungsger cludindigkeit →das "dünner" sein spart Platz ein und complexe Mervensysteme können entstehen geringerer Energie bedarf -2 t=0 K+-Hinter- grundkanal t=1 I+II Die Nat-Kanäle schließen nach 1ms ihre Inaktivierungs- tore und werden refraktär. Spannungsgesteuerte K*- Kanäle öffnen sich und repolarisieren die Membran. bir über 100m /s. Spannungsgesteuerte Na*-Kanäle öffnen sich und erzeugen ein Aktionspotenzial. III 11 Wegen der guten Isolation kann sich ein depolarisierender Strom schnell per lokaler Ladungsverschiebung (Waggon- Effekt) von Schnürring zu Schnürring ausbreiten. I-I-I -Myelinscheide- Der Schwellenwert wird schneller als ohne Myelinisolation erreicht; das Ak- tionspotenzial scheint zu springen ... Na FII ... und pflanzt sich von Schnürring zu Schnürring fort. 08 nicht myelinsiertes Axon -> kontinuierliche Erregungsweiterleitung → Verbesserung 7\^ Am Axonhügel wird der Schwellenwert erreicht. t=0 bei wirbellosen Tieren Erregung wird kontinuierlich enteang des Axons wester geleitet Depolarisation findet an jeder Stelle entlang der Axonmembran statt → Nat-Kanäle sind überall. großer Axondurchimetter Ceistungsgeschwindigkeit bis max 30m/s t=1 t=2 der Geschwindigkeit durch vergrößern der Axondurchmessers Ein Na+-Strom breitet sich aus und öffnet span- nungsgesteuerte Na*-Kanäle in der Nachbar- schaft. Hier wird die Membran depolarisiert, aber noch unter dem Schwellenwert. K+-Hinter- grundkanal Spannungsgesteuerte Na*-Kanäle öffnen sich; ein Aktionspotenzial entsteht. Die Membran ist vorübergehend innen positiv. Die Nat-Kanäle schließen nach 1 ms ihre Inaktivierungs- tore und werden refraktär. Spannungsgesteuerte K*- Kanäle öffnen sich, die Membran wird repolarisiert. K+o IX Die K+-Kanäle schließen sich wieder. Nach Ende der Refraktärzeit sind die Na*-Kanäle geschlossen und wieder aktivierbar. Aktionspotenzial HHHH Na+-Kanal 0₁ Hier wiederholen sich bund Ⓒ. Das Aktionspotenzial wird stetig erneuert. O Hr HHHHHH X -Aktionspotenzial Das Aktionspotenzial breitet sich weiter in einer Richtung aus, da die vorangegangenen Abschnitte der Membran noch refraktär sind. Aktionspotenzial IT 09 Kernlehrplanvorgabe. von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinnestellen bis • stellen den Vorgang. zur Entstehung des Sinnereindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung Fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar Reize chemische Reize optische Reize akkustische Reize Reaktions-Schema Rezeptor ↓ Afferente Neuronen Gehirn ↓ Efferente Neuronen ↓ Effeltor ↓ Reaktion elektrische Reize mechanische Reize Umwelteinfluss Sinnerelle an der der Reiz Erregung auslöst verarbeitung der information Neuronen, die vorn Rezeptor Richtung Gehirn führen thermische Reize Reaktion ausführendes Organ Schmerzreiz Neuronen, die vom Gehirn in Richtung Effektor führen Antwort auf den Reiz ЛО Beispiel: Inform Cicht Reflex- zentrum →>>> Hornhaut Thalasmus Verarbeitung! Verarbeitung. beitung von Bildern Photorezeptor linkes Gesichtsfeld in rechter Gehirnhälfte rechtes Gesichtsfeld in linker Gehirnhälfte Sehrinde am Hinterhauptlappen. ← Bipolarenzellen Chiasma opticum (Sehnervenkreuzung) Scheitellappen Schläfenlappen Ganglien- zellen ↓ Sehnerv Bewegungs- und Positionswahrnehmung Farb-, Muster-und Formwahrnehmung ↓ Zusammenführung muss statt finden 1 1 Leistungen der Netzhaut Kernlehrplanvorgabe- erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrast wahrnehmung stellen die Veränderungen der Membran spannung an lichtsinnestellen anhand beschreiben die Bedeutung des second messengers. und der Reaktionskaskade bei der Foto transduktion von Modellen dar und Aufbau Ganglientellen - fasst Signale von Bipolarenzellen zusammen Axone der Ganglienzellen laufen zum sehnnerv zusammen Amakrintellen Querverschaltungen zwischen Ganglienzellen. können hemmend oder erregend wirken. polarzellen fassen Signale mehrerer Sehzellen te sammen. -> desto weniger desto schärfer, desto mehr desto lichtempfindlicher Horizontalzellen erregt benachbarte Zellen hemmt weiterwegliegende Zellen. (bunt) Zapfen - Lichtsinneszelle Fowea - ca. 6 Millionen Stück - Rot, Gron- und Dian-Zapfen Zapfen Disk (Membranlamelle) mit Rhodopsin -Zellmembran -Mitochondrium -Cytoplasma -Zellkern Vesikel mit Neuro- transmitter Glutamat synaptische Endigung Cicht Stäbchen Cichtsinneszelle Randbereiche der Retina 120 Millionen Stück - ca. (schwarz-weiß) Disk (Membranlamelle)- mit Rhodopsin Zellmembran- Mitochondrium Cytoplasma Zellkern Vesikel mit Neuro- transmitter Glutamat synaptische- Endigung Stäbchen Netzhaut (Retina) BIAG Horizontalzelle Stäbchen Pigmentzelle jongmen Ganglienzelle Amakrinzelle Bipolarzelle Zapfen Aderhaut Funktion Stabochen Ꮧ . Bipolarzelle- Fototransduktion CGMP bindet an Nat-Kanäle öffnet Nat-Kanäle Zapfen dunkel 2 3. Na-Einstrom Depolarisation Glutamat wird ausgeschüttet 5. nachgeschaltete tellen werden gehemmt AKTIV lo ca. 1.000.000.00 Bipolarzelle 126 S 6 selbe Fototransduktion wie bei den Stäbchen 7 hell 2 1. Rhodopsin spaltet sich in Retinal und Opsin Retinal aktiviert Transducin (6-Protein) Transducin bewirkt Abbau von CGMP Na-Kanäle können nicht geöffult werden. kein Glutamat wird ausgeschnittet. nachgeschaltete Bipolartelle wird nicht gehemmt Öffnen Na - Kancle De polarisation Aktionspotenzial Cicht INAKTIV unterscheidung bei rot (langwelling), grün (mittelwellig) und blau (kurzwelligem) licht ezeptive felder Bereich von mehreren fotorezeptoren, die an eine einzelne Ganglienzelle Informationen weiterleitet. -->> laterale Verschaltung führt zur Verknüpfung eines Fotorezeptors mit mehreren Gangrenzellen -> rezeptive Felder können sich also überschneiden 13 Ganglienzellen Cicht auf Zentrum O APS werden erhöht licht auf Umgebung → APS werden gehemmt Ganglienzellen Cicht auf Zentrum → APS werden gehemmt. licht auf Umgebung → APS werden erhöht. laterale Intubition → seitliche Hemmung Kontrastverst verstärkung → dunkles sieht noch dunkler aus > helles sieht noch heller aus Verrechnung kreisformig 0 O 100 100 100 O O -10 90 beide beleuchtet / keiner beleuchtet aller "normal" 80 go -10 second-messenger 0 rezeptives Feld: Zentrum; direkt verbunden rezeptives Feld: Umgebung; ber Horizontaltellen verbunden Fotorezeptor Ganglienzelle um jeden Fotore reptor Horizontallzellen 10ARS - Rezeptoren aktivieren zunächst ein der entfernteren fotorezeptoren durch Horizontalzellen Hemmung Ganglienzellen Erregung G-Protein Stäbchen aktives G-Protein aktiviert mehrere sekundäre Botenstoffe Reizeingang führt also zur second-messenger bindet dann an lonenkanäle Bildung eines second-messengers ар Horizontalzelle -Bipolarzelle ohne mit 14 Protein- gekoppelte Rezeptoren mit Signalkaskade Beispiel: Acetylcholin und Muscarin 1. Acetylcholin bindet an Membranaussenseite an Rezeptor 2. Rezeptor ist innen an ein 6- Protein gebunden welches GTP bindet und gibt do dar Protein ab 3. 6- Protein aktiviert mit einem Enzym viele sekundäre Botenstoffe u. sekundare Botenstoffe öffnen die Nat. Kanale s. Nat-Einstrom → Depolarisation Signalkaskad → dokumentieren und präsentieren die Wirkung Vorgänge Exogene Neurotoxine Aufnahme aus der Umwelt in den Körper Endogene Neurotoxine Herstellung können nur im eigenen Körper unter Umständen giftig werden. Wirkung c Beispiele: Botulinumtoxin an der Synapse Kernlehrplanvorgabe- spaltet SNAP-25 GDP an Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen keine Bindung keine Erregungsweiterleitung Trans- membran- Helices von Neurotransmittern an Rezeptoren Acetylcholin G-Protein Acetylcholin kann nicht mehr in den synaptischen Spalt freigesetzt werden. GTP GTP Fir Enzym Öffnet sich nach Binden eines ACh-Mole- küls. Sekundäre Botenstoffe öffnen viele Natrium-lonenkanäle; Na*-Einstrom. sekundärer Botenstoff Nat von endo- und exogenen Stoffen auf • Na+ 15 Deispiel: Alpha-catrotoxin dauerhafte Offnung dauerhafte Ausschüttung dauerhafte weiterleitung von AP -> Signal überflutung. Am Axon Beispiel: Saxitoxin Blockierung von Calciumkanälen von Nat-Kanälen an der Axon membran von Neurotransmittern Aktionspotenzial erreicht die Synapse nicht Beispiel: Endorphine Liganden, die an Opitrezeptoren binder - K+-Kanäle werden geöffnet. нурегрolarivation Schmerz dämpfung Kernlehrplanvorgabe- leiten Wirkung von endo- und exogenen Substanzen (u.a. von Neuroenhancer) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft Beispiel Cannabis (THC) positiv für die Gesundheit: negativ für die Gesundheit Folge für Individuum Ausschüttung von Dopamin Stimulierung des Belohnungszentrum Senkung der Schmerzempfindlichkeit konteutrationsstorungen Gedächtnisstörungen Straftat Gefahr der Abhängigkeit gesundheitliche Folgen 16 Folgen Beispiel für Gesellschaft euroenhancer. negativ für die Gesundheit Folgen Neuroenhancement: gezielte Steigerung von → mithiste von Drogen oder Medikamenten · Folge für Individuum 1 umstrittener Konsum. legalisierung positiv für die Gesundheit: mehr Leistung für Gesellschaft ? kann auch als Medikament wirken Ceistungsfähigkeit Steigerung des Чегнено vorbereitung Bildung grauer Substanz auf Stresssituationen Unreine Schlaf- und Herzrythmusstörungen Aggressionen Suchtgefahr Umstritten könnte vielen helfen CADHS) 17 Plastizität und Lernen stizit Fanigkeit пене verkий оfungen bei Kindern besonders groß Veränderungen an der Synapser membran →an Synapsen und Dendriten ernen von beeinflusst synaptische Übertragung Langzeit potenzierung an Synapsen ermöglicht lernen der Zelle Hebb'sche Lernregel: Effizienz einer präsynaptischen Zelle beim Erzugen in der postsynaptischen telle steigt mit Anzahl der gemeinsamen Aktivierungen AP Synaptische Plastizität → Potentierung -> Gehirnarealen bei der Zuordnung neuer Cangzeit potenzierung: wenn wiederholt oder über mehrere Synapsen depolarisiert wird Entfernung des Mg²⁰-lonen aus NMDA-Kanal langfristige Offering. → Ca²+ und Nat-Einstrom Vesikel mit Glutamat Aktivierung AMPA- Rezeptor phosphorylierenden Enzymen Erhöhung der Leitfähigkeit Einbau neuer AMPA -Rezeptoren Mg2+ von Glutamat Die NMDA-Rezeptor- kanäle sind beim Ruhepotenzial durch ein Magnesium-Ion verschlossen. zu bilden bzw. verändern. fx-o NMDA- Glutamat- Rezeptor geringe Aktions- b potenzial- frequenz AMPA- Glutamat- Rezeptor o-Na+ postsynaptisches Neuron gering aktiv Die AMPA-Rezeptorkanäle können durch den Neuro- transmitter Glutamat für 1 ms geöffnet werden. Informationen Na+ Ca2+ 6 Depolarisation der post- synaptischen Membran entfernt das Magnesium- lon; Na* und Ca²+ strö- men für 100 ms ein. o Mg Enzym Die AMPA-Rezeptorkanäle werden von Ca²+-abhängigen Enzymen phosphoryliert. hohe Aktions- potenzial- frequenz postsynaptisches Neuron lange aktiv (LTP) Weitere Glutamat- Rezeptoren wer- den eingebaut. Methoden der Neurobiologie Kernlehrplanvorgabe- erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus Messung des Membran potentials feine Glarkapillare mit ionenhaltiger (KC1-) Lösung Einstechen in das Axon Lo steht jetzt lextend in Kontakt zwei Mikroelektroden werden eingeführt. to eine ins äußere Millien (Bezugselektroche) ка-casong смешelektrode) eine beide sind an einen Verstärker angeschlossen befüllen Potential different bzw. Spannung kann auf dem Oszillarkop angezeigt werden. Potential der Bezugselektrode wird gleich OV gesetzt. gemessene Spannung = thembran potentid Potentialänderungen während Weiterleitung Kernlehrplanvorgabe. • leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von lonenströmen durch lonenkanäle ab und entwickeln dazu Modellvorstellungen Patch-Clamp - Technik ist Ziel: Beweis, daw lonen Glas kapillare wird mit einer leitfähigen Flüssigkeit Patch-Clamp-Elektrode saugt winzige Fear the elver Membran - isoliert diese nur durch einen spezifischen geöffneten lovenkanal treten + Silberdraht gefüllt. verabreichen urschiedener Stoffe und Spannungsverhältnisse verändern - der in der Messelektrode angesaugte lovenkanal kanin → öffnet sich dieser dieser an so betrachtet werden. war ein stromflur im Bereich von PA zu messen. war kein Stromflew zu messen. 19 Quellen: Bilder: Abiturvorgaben inhaltliche Schwerpunkte: Kernlehrplan: https://studyflix.de/ https://www.standardsicherung.schulministerium.nrw.de/cms/ zentralabitur-gost/faecher/getfile.php?file=5160 https://www.schulentwicklung.nrw.de/lehrplaene/upload/klp_Sll/bi/ GOST_Biologie_Endfassung.pdf abitur.nrw Leistungskurs Genetik Meiose und Rekombination Analyse von Familienstammbäu- men Proteinbiosynthese Genregulation Entwicklung eines Modells zur Wechselwirkung von Proto-Onko- genen und Tumor-Suppressor- genen: p53 und Ras Epigenetische Modelle: DNA- Methylierung und RNA-Interferenz Gentechnologie Bioethik Vorgaben 2023 Neurobiologie Ökologie Aufbau und Funktion von Neuronen Umweltfaktoren und ökologische Potenz Dynamik von Populationen Neuronale Informationsverarbei- tung und Grundlagen der Wahr- nehmung Leistungen der Netzhaut Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie Stoffkreislauf und Energiefluss Kohlenstoffkreislauf Fotosynthese Mensch und Ökosysteme Neobiota 4/4 Evolution Entwicklung der Evolutionstheorie Grundlagen evolutiver Verände- rung Art und Artbildung Evolution und Verhalten Biologie Evolution des Menschen Stammbäume Operator ableiten analysieren angeben anwenden auswerten begründen benennen berechnen / bestimmen beschreiben beurteilen bewerten darstellen deuten diskutieren dokumentieren durchführen entwickeln Übersicht Operatoren Biologie Definition auf der Grundlage wesentlicher Merkmale sachgerechte Schlüsse ziehen wichtige Aussagen, Daten, Merkmale, Eigenschaften oder Sachverhalte auf eine bestimmte Fragestellung hin herausarbeiten Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne Erläuterungen aufzählen einen bekannten Sachverhalt, ein Modell oder eine bekannte Methode auf etwas Neues beziehen Daten, Einzelergebnisse oder andere Elemente in einen Zusammenhang stellen und ggf. zu einer Gesamtaussage zusammenführen Sachverhalte auf Regeln und Gesetzmäßigkeiten bzw. auf kausale Beziehungen von Ursache und Wirkung zurückführen Strukturen, Sachverhalte oder Zusammenhänge fachsprachlich richtig bezeichnen Werte oder Größen mittels Gleichungen berechnen Strukturen, Sachverhalte oder Zusammenhänge strukturiert unter Verwendung der Fachsprache wiedergeben. zu einem Sachverhalt ein selbstständiges Urteil unter Verwendung von Fachwissen und Fachmethoden formulieren und begründen Sachverhalte bzw. Methoden an Wertekategorien oder an ausgewiesenen bzw. bekannten Beurteilungskriterien messen Sachverhalte, Zusammenhänge, Methoden etc. unter Verwendung einer korrekten Fachsprache und fachüblicher Darstellungsweisen strukturiert wiedergeben fachspezifische Zusammenhänge im Hinblick auf eine gegebene Fragestellung be- gründet herausstellen Argumente und Beispiele zu einer Aussage oder These einander gegenüberstellen und abwägen Daten und Beobachtungen aus Experimenten / Untersuchungen unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen festhalten eine vorgegebene oder eigene Experimentieranleitung umsetzen bzw. zielgerichte- te Messungen und Änderungen vornehmen zu einem Sachverhalt oder einer Problemstellung eine Fragestellung, ein Modell abitur.nrw AFB- Bandbreite II-III, ggf. I II, ggf. III |-|| || II-III, ggf. I II-III, ggf. I |-|| 1-11 1-11 ||-||| ||-||| |-|II ||-||| ||-||| 1-11 ||-||| ||| erklären erläutern ermitteln erörtern Hypothese ent- wickeln / Hypo- these aufstellen interpretieren nennen protokollieren prüfen / überprüfen skizzieren Stellung nehmen untersuchen Übersicht Operatoren vergleichen zeichnen Biologie oder ein Experiment entwerfen oder modifizieren einen Sachverhalt mit Hilfe eigener Kenntnisse in einen Zusammenhang einordnen sowie ihn nachvollziehbar und verständlich machen einen Sachverhalt veranschaulichend darstellen und durch zusätzliche Informatio- nen verständlich machen einen Zusammenhang oder eine Lösung finden und herleiten und das Ergebnis formulieren Argumente und Beispiele zu einer Aussage oder These einander gegenüberstellen und abwägen begründete Vermutung auf der Grundlage von Beobachtungen, Untersuchungen, Experimenten oder Aussagen formulieren Sachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduziert übersicht- lich grafisch darstellen zu einem Sachverhalt, der an sich nicht eindeutig ist, nach kritischer Prüfung und sorgfältiger Abwägung ein begründetes Urteil abgeben wichtige Aussagen, Daten, Merkmale, Eigenschaften oder Sachverhalte auf eine bestimmte Fragestellung hin herausarbeiten; ,,untersuchen" beinhaltet ggf. zusätzliche praktische Anteile Gemeinsamkeiten, Ähnlichkeiten und Unterschiede ermitteln und herausstellen eine möglichst exakte grafische Darstellung beobachtbarer oder gegebener Struk- turen anfertigen und beschriften zusammenfassen Sachverhalte, Strukturen oder Ergebnisse auf das Wesentliche reduziert sprachlich darstellen fachspezifische Zusammenhänge im Hinblick auf eine gegebene Fragestellung be- gründet herausstellen Elemente, Sachverhalte, Begriffe, Daten ohne Erläuterungen aufzählen Beobachtungen oder die Durchführung von Experimenten detailgenau zeichnerisch einwandfrei bzw. fachsprachlich richtig wiedergeben Sachverhalte oder Aussagen an Fakten und Gesetzmäßigkeiten messen und even- tuelle Widersprüche aufdecken abitur.nrw |-||| |-||| II-III, ggf. I ||-||| ||-||| ||-||| 1-11 I II-III |-|| ||-||| II, ggf. III |-|| 1-11 1-11 Inhaltsfeld 4: Neurobiologie SuS im Grundkurs (KLP S. 32-34) • beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1), • erklären die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten Axonen (UF1), • erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3), • erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an einem Beispiel (UF4, E6, UF2, UF1), • stellen das Prinzip der Signaltransduktion an einem Rezeptor anhand von Modellen dar (E6, UF1, UF2, UF4), • ermitteln mithilfe von Aufnahmen eines bildgebenden Verfahrens Aktivitäten verschiedener Gehirn- areale (E5, UF4), • dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2), • stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Konstruktion des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3), stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1), • recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3), • erklären die Bedeutung der Plastizität des Gehirns für ein lebenslanges Lernen (UF4), • erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und • erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2), E2, UF1, UF2), • erklären Wirkungen von exogenen Substanzen auf den Körper und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF4), im Leistungskurs (KLP S. 41-43) • beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1), • vergleichen die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem Aspekt der Leitungsgeschwindigkeit in einen funktionellen Zusammenhang (UF2, UF3, UF4), Fettdruck: Kompetenzerwartungen, die für eine zentrale Überprüfung geeignet sind ->Rest ist nicht zwingend notwendig für das Abitur → habe ich nicht gelernt. erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3), • erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuronalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an Beispielen (UF4, E6, UF2, UF1), • erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4), • erklären den Begriff der Plastizität anhand geeigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4), leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von lonenströmen durch lonenkanäle ab und entwickeln dazu Modellvorstellungen (E5, E6, K4), • stellen die Veränderung der Membranspannung an Lichtsinneszellen anhand von Modellen dar und beschreiben die Bedeutung des second messengers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion (E6, E1), • stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fMRT) gegenüber und bringen diese mit der Erforschung von Gehirnabläufen in Verbindung (UF4, UF1, B4), • dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2), • stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Entstehung des Sinneseindrucks bzw. der Wahrnehmung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3), • stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch-physiologischer Ebene dar (K3, B1), recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3), • leiten Wirkungen von endo- und exogenen Substanzen (u.a. von Neuroenhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Individuum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4), ● stellen naturwissenschaftlich-gesellschaftliche Positionen zum therapeuti- schen Einsatz von Stammzellen dar und bewerten Interessen sowie Fol- gen ethisch (B3, B4). geben die Bedeutung von DNA-Chips und Hochdurchsatz-Sequenzierung an und bewerten Chancen und Risiken (B1, B3), beschreiben aktuelle Entwicklungen in der Biotechnologie bis hin zum Aufbau von synthetischen Organismen in Inren Konsequenzen für unter- schiedliche Einsatzziele und bewerten sie (B3, B4). Inhaltsfeld 4: Neurobiologie Inhaltliche Schwerpunkte • Aufbau und Funktion von Neuronen Neuronale Informationsverarbeitung und Grundlagen der Wahrnehmung Leistungen der Netzhaut • Plastizität und Lernen Methoden der Neurobiologie Basiskonzept System Neuron, Membran, lonenkanal, Synapse, Gehirn, Netzhaut, Fototransduktion, Farbwahrnehmung, Kontrastwahrnehmung Basiskonzept Struktur und Funktion Neuron, Natrium-Kalium-Pumpe, Potentiale, Amplituden- und Frequenzmodu- lation, Synapse, Neurotransmitter, Hormon, second messenger, Reaktions- kaskade, Fototransduktion, Sympathicus, Parasympathicus, Neuroenhancer Basiskonzept Entwicklung Neuronale Plastizität 38 Vorschläge für mögliche Kontexte Nervengifte Auge Umgang mit Fachwissen Die Schülerinnen und Schüler ... ● beschreiben Aufbau und Funktion des Neurons (UF1), • vergleichen die Weiterleitung des Aktionspotentials an myelinisierten und nicht myelinisierten Axonen miteinander und stellen diese unter dem As- pekt der Leitungsgeschwindigkeit in einen funktionellen Zusammenhang (UF2, UF3, UF4), erläutern die Verschaltung von Neuronen bei der Erregungsweiterleitung und der Verrechnung von Potentialen mit der Funktion der Synapsen auf molekularer Ebene (UF1, UF3), erklären die Rolle von Sympathikus und Parasympathikus bei der neuro- nalen und hormonellen Regelung von physiologischen Funktionen an Bei- spielen (UF4, E6, UF2, UF1), ● erläutern den Aufbau und die Funktion der Netzhaut unter den Aspekten der Farb- und Kontrastwahrnehmung (UF3, UF4), Erkenntnisgewinnung Die Schülerinnen und Schüler erklären Ableitungen von Potentialen mittels Messelektroden an Axon und Synapse und werten Messergebnisse unter Zuordnung der molekularen Vorgänge an Biomembranen aus (E5, E2, UF1, UF2), stellen Möglichkeiten und Grenzen bildgebender Verfahren zur Anatomie und zur Funktion des Gehirns (PET und fMRT) gegenüber und bringen diese mit der Erforschung von Gehirnabläufen in Verbindung (UF4, UF1, B4). ● leiten aus Messdaten der Patch-Clamp-Technik Veränderungen von lo- nenströmen durch lonenkanäle ab und entwickeln dazu Modellvorstellun- gen (E5, E6, K4), stellen die Veränderung der Membranspannung an Lichtsinneszellen an- hand von Modellen dar und beschreiben die Bedeutung des second mes- sengers und der Reaktionskaskade bei der Fototransduktion (E6, E1). Kommunikation erklären den Begriff der Plastizität anhand geeigneter Modelle und leiten die Bedeutung für ein lebenslanges Lernen ab (E6, UF4), Die Schülerinnen und Schüler ... dokumentieren und präsentieren die Wirkung von endo- und exogenen Stoffen auf Vorgänge am Axon, der Synapse und auf Gehirnareale an konkreten Beispielen (K1, K3, UF2), stellen den Vorgang von der durch einen Reiz ausgelösten Erregung von Sinneszellen bis zur Entstehung des Sinneseindrucks bzw. der Wahrneh- mung im Gehirn unter Verwendung fachspezifischer Darstellungsformen in Grundzügen dar (K1, K3), stellen aktuelle Modellvorstellungen zum Gedächtnis auf anatomisch- physiologischer Ebene dar (K3, B1), recherchieren und präsentieren aktuelle wissenschaftliche Erkenntnisse zu einer degenerativen Erkrankung (K2, K3). Bewertung Die Schülerinnen und Schüler ... 39 • leiten Wirkungen von endo- und exogenen Substanzen (u.a. von Neuro- enhancern) auf die Gesundheit ab und bewerten mögliche Folgen für Indi- viduum und Gesellschaft (B3, B4, B2, UF2, UF4). Inhaltsfeld 5: Ökologie Inhaltliche Schwerpunkte • Umweltfaktoren und ökologische Potenz • Dynamik von Populationen Stoffkreislauf und Energiefluss Fotosynthese • Mensch und Ökosysteme Vorschläge für mögliche Kontexte Feldstudien Weichmacher Basiskonzept System Ökosystem, Biozönose, Population, Organismus, Symbiose, Parasitismus, Konkurrenz, Kompartiment, Fotosynthese, Stoffkreislauf Basiskonzept Struktur und Funktion Chloroplast, ökologische Nische, ökologische Potenz, Populationsdichte Basiskonzept Entwicklung Sukzession, Populationswachstum, Lebenszyklusstrategie Umgang mit Fachwissen Die Schülerinnen und Schüler ... zeigen den Zusammenhang zwischen dem Vorkommen von Bioindikato- ren und der Intensität abiotischer Faktoren in einem beliebigen Ökosystem (UF3, UF4, E4), 40 erläutern den Zusammenhang zwischen Fotoreaktion und Synthesereak- tion und ordnen die Reaktionen den unterschiedlichen Kompartimenten des Chloroplasten zu (UF1, UF3), beschreiben die Dynamik von Populationen in Abhängigkeit von dichteab- hängigen und dichteunabhängigen Faktoren (UF1). Erkenntnisgewinnung Die Schülerinnen und Schüler ... analysieren Messdaten zur Abhängigkeit der Fotosyntheseaktivität von unterschiedlichen abiotischen Faktoren (E5), leiten aus Forschungsexperimenten zur Aufklärung der Fotosynthese zu Grunde liegende Fragestellungen und Hypothesen ab (E1, E3, UF2, UF4),