Besonders stolz sind wir auf unsere Basislehrpläne. Sie beinhalten ALLE Themen aus allen Schularten und Klassenstufen in allen Bundesländern. Wir verbinden damit unsere Lernressourcen und die landes- und klassenspezifischen Lehrpläne sowie unsere Lernressourcen. Dadurch können wir für jeden Schultyp und jede Klasse die passenden Angebote liefern.
Basisplan Biologie
Überblick über die fundamentalen biologischen Konzepte der Zellbiologie: Zellaufbau tierischer, pflanzlicher und prokaryotischer Zellen, zelluläre Stoffwechselprozesse sowie die Mechanismen der Zellteilung als Grundlage von Wachstum und Fortpflanzung.
Behandelt den strukturellen Aufbau von Zellen auf verschiedenen Organisationsniveaus – von Organellen der Eukaryoten bis zur Abgrenzung zwischen Pro- und Eukaryoten.
Die Lernenden beschreiben den Aufbau der tierischen Zelle und ordnen jedem Organell (Zellmembran, Cytoplasma, Zellkern mit Nukleolus, Mitochondrien, raues und glattes endoplasmatisches Retikulum, Golgi-Apparat, Ribosomen, Lysosomen) seine spezifische Funktion zu.
Die Lernenden vergleichen pflanzliche und tierische Zellen und erklären die strukturellen und funktionellen Besonderheiten der Pflanzenzelle: Zellwand aus Cellulose (Stützfunktion), Chloroplasten mit Thylakoidmembranen (Fotosynthese) sowie die zentrale Vakuole (Turgordruck, Speicherung).
Die Lernenden unterscheiden Prokaryoten (fehlender Zellkern, kein Membransystem, ringförmige DNA; Bacteria und Archaea) von Eukaryoten (membranumhüllter Zellkern, Membranorganellen; Tiere, Pflanzen, Pilze, Protisten) und erläutern die evolutionäre Bedeutung der Endosymbiontentheorie.
Behandelt die wesentlichen Stoffwechsel- und Transportprozesse der Zelle: Membrantransport durch Diffusion und Osmose, Energiegewinnung durch Zellatmung sowie Energieumwandlung durch Fotosynthese.
Die Lernenden erklären den Aufbau der Zellmembran als Phospholipid-Doppelschicht nach dem Fluid-Mosaik-Modell und beschreiben Diffusion (passiver Transport entlang des Konzentrationsgradienten) sowie Osmose (Diffusion von Wasser durch eine semipermeable Membran) als grundlegende Mechanismen des Stofftransports.
Die Lernenden erklären die aerobe Zellatmung (Glukose + O₂ → CO₂ + H₂O + ATP) als schrittweisen enzymatischen Prozess, gegliedert in Glykolyse (Cytoplasma), Citratzyklus und Atmungskette (Mitochondrien), und verstehen ATP als universelle Energiewährung der Zelle.
Die Lernenden erklären die Fotosynthese auf zellulärer Ebene: Die Lichtreaktion in den Thylakoidmembranen der Chloroplasten wandelt Lichtenergie in ATP und NADPH um, die im Calvin-Zyklus (Stroma) zur Fixierung von CO₂ zu Glukose genutzt werden.
Behandelt die beiden zentralen Zellteilungsformen – Mitose und Meiose – mit ihren jeweiligen Phasen, molekularen Mechanismen und biologischen Funktionen für Wachstum, Regeneration und sexuelle Fortpflanzung.
Die Lernenden beschreiben die Phasen der Mitose (Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase) und erklären, wie durch Chromosomenkondensation, Ausrichtung an der Äquatorialplatte und Schwesterchromatid-Trennung zwei genetisch identische diploide Tochterzellen entstehen.
Die Lernenden beschreiben die Meiose als zwei aufeinanderfolgende Teilungen (Meiose I: Trennung homologer Chromosomen; Meiose II: Trennung der Schwesterchromatiden) und erklären die Entstehung von vier haploiden Keimzellen sowie die Bedeutung des Crossing-overs als Quelle genetischer Variation.
Überblick über Pflanzenbiologie: Aufbau pflanzlicher Organe, Fotosynthese als Energiegewinnung, Wasser- und Nährstoffversorgung, Fortpflanzungsstrategien sowie hormonale Wachstumsregulation.
Behandelt den strukturellen Aufbau der Pflanze anhand ihrer Hauptorgane Wurzel, Sprossachse, Blatt und Blüte sowie deren jeweilige Funktionen im pflanzlichen Organismus.
Die Lernenden beschreiben den zonalen Aufbau der Wurzel (Wurzelhaube, Meristem, Elongationszone, Differenzierungszone mit Wurzelhaaren) und unterscheiden Pfahlwurzel- von Faserwurzelsystemen hinsichtlich Verankerungstiefe und Funktion bei der Wasser- und Nährstoffaufnahme.
Die Lernenden beschreiben die Sprossachse als zentrales Leit- und Stützorgan: Leitbündel mit Xylem (Wassertransport) und Phloem (Assimilattransport), Knoten als Blatt- und Seitentriebansätze sowie Rindenparenchym als Speichergewebe.
Die Lernenden beschreiben den Blattquerschnitt mit Ober- und Unterepidermis (Cuticula), Palisadenparenchym (Fotosynthese), Schwammparenchym (Gasaustausch) und Stomata und erklären die Funktionen Fotosynthese, Transpiration und Gasaustausch.
Die Lernenden beschreiben den Aufbau einer vollständigen Blüte (Kelch- und Kronblätter, Staubblätter, Stempel) und erklären die Entwicklung von Bestäubung und Befruchtung bis zur Ausbildung von Frucht und Samen als Verbreitungs- und Überdauerungseinheit.
Behandelt die Fotosynthese als lichtgetriebene Stoffumwandlung: Reaktionsgleichung und globale Bedeutung, Rolle von Licht und Pigmenten sowie abiotische Einflussfaktoren auf die Fotosyntheserate.
Die Lernenden formulieren und interpretieren die Fotosynthese-Gleichung (6 CO₂ + 6 H₂O + Lichtenergie → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂) und erläutern ihre globale Bedeutung als Basis der Primärproduktion, Sauerstoffquelle der Atmosphäre und CO₂-Senke.
Die Lernenden erklären die Funktion von Chlorophyll a/b als Lichtabsorbern (Absorptionsmaxima im roten und blauen Spektralbereich) und Carotinoiden als Hilfspigmenten sowie die Bedeutung dieser Pigmente für die Umwandlung von Strahlungsenergie in chemische Energie.
Die Lernenden analysieren Lichtintensität, CO₂-Konzentration und Temperatur als limitierende Faktoren der Fotosyntheserate, interpretieren Sättigungskurven und erklären den Kompensationspunkt als Gleichgewicht zwischen Fotosynthese und Zellatmung.
Behandelt die Aufnahme, den Transport und die Nutzung von Wasser und Mineralstoffen in der Pflanze, einschließlich osmotischer Mechanismen, Transpirationssog und Nährstoffbedarf.
Die Lernenden erklären die Wasseraufnahme in Wurzelhaaren durch Osmose (höherer osmotischer Wert des Zellsafts gegenüber der Bodenlösung) und den Wurzeldruck als aktiv erzeugten osmotischen Gradienten im Xylem durch Ionenpumpen.
Die Lernenden beschreiben den Transpirationssog als treibende Kraft des Xylems: stomatäre Verdunstung erzeugt Unterdruck, der durch Kohäsion der Wassermoleküle und Adhäsion an Xyleemwänden (KCAT-Modell) den kontinuierlichen Wassertransport von der Wurzel bis ins Blatt ermöglicht.
Die Lernenden unterscheiden Makronährstoffe (N, P, K) und Mikronährstoffe (Fe, Mg) nach ihrer Funktion im pflanzlichen Stoffwechsel und beschreiben charakteristische Mangelerscheinungen wie Chlorose bei Stickstoff- oder Eisenmangel.
Behandelt die geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung der Pflanze sowie die Keimungsprozesse, einschließlich Bestäubung, Befruchtung, vegetativer Vermehrung und Entwicklung des Keimlings.
Die Lernenden erklären Wind- und Insektenbestäubung als Pollentransfer sowie die Doppelbefruchtung der Bedecktsamer (Embryo aus Eizelle + Spermium; Endosperm aus Polkernen + Spermium) als Grundlage der Samen- und Fruchtbildung.
Die Lernenden beschreiben Formen vegetativer Vermehrung (Ausläufer, Zwiebeln, Knollen, Stecklinge) als genkidentische Klonierung und bewerten Vorteile (Schnelligkeit, Partnerunabhängigkeit) gegenüber dem Nachteil fehlender genetischer Variabilität.
Die Lernenden beschreiben den Keimungsablauf (Wasseraufnahme, Enzymaktivierung, Reservestoffabbau, Austreiben von Keimwurzel und Keimblättern), nennen die notwendigen Keimungsbedingungen (Wasser, Wärme, O₂) und unterscheiden epigeische von hypogeischer Keimung.
Behandelt die hormonale Steuerung von Wachstum und Orientierungsbewegungen bei Pflanzen, insbesondere die Wirkung von Auxin und Gibberellin sowie deren Rolle bei Tropismen.
Die Lernenden erklären Auxin als Regulator des Zelllängenwachstums (Apikaldominanz, Wundreaktion) und Gibberellin als Hormon für Streckungswachstum, Keimungsförderung und Blühinduktion und verstehen beide als Koordinatoren pflanzlicher Wachstumsprozesse.
Die Lernenden erklären Foto- und Gravitropismus als gerichtete Wachstumsbewegungen durch asymmetrische Auxinverteilung: erhöhte Auxinkonzentration auf der Schattenseite bewirkt stärkeres Streckungswachstum (Fototropismus), während Spross und Wurzel gegensätzlich auf den Gravitationsreiz reagieren (negativer bzw. positiver Gravitropismus).
Überblick über die Zoologie: umfasst Körperbau und Anpassung, Ernährung und Verdauung, Fortpflanzung und Entwicklung, Verhalten und Kommunikation sowie die systematische Einordnung von Wirbeltieren und Wirbellosen.
Behandelt grundlegende Bauprinzipien tierischer Körper sowie morphologische und physiologische Anpassungen an unterschiedliche Lebensräume und Sinnesleistungen.
Die Lernenden beschreiben Radiärsymmetrie (mehrere Symmetrieebenen, z. B. Seeanemone, Qualle) und Bilateralsymmetrie (eine Symmetrieebene, z. B. Würmer bis Wirbeltiere) als grundlegende Körperbaupläne und erklären den evolutionären Vorteil der Bilateralsymmetrie für gerichtete Fortbewegung.
Die Lernenden beschreiben morphologische und physiologische Anpassungen an aquatische (Stromlinienform, Flossen, Kiemen), terrestrische (Extremitäten, Lunge, Wasserregulation) und aviatische Lebensräume (Hohlknochen, Federn, Luftsäcke, Kielbrustbein) und erklären den jeweiligen Selektionsdruck.
Die Lernenden beschreiben Sinnesorgane als spezialisierte Rezeptoren (mechanisch, chemisch, optisch, thermisch, elektrisch), erklären die Signaltransduktion (Reiz → elektrisches Signal) und den Ablauf der Reizverarbeitung vom Rezeptor über afferente Nervenbahnen bis zur Effektor-Reaktion.
Behandelt die Vielfalt tierischer Ernährungsstrategien sowie die zugehörigen morphologischen Anpassungen von Gebiss und Verdauungssystem.
Die Lernenden unterscheiden Herbivore (langer Verdauungstrakt, Symbionten zum Celluloseabbau, flache Backenzähne), Karnivore (kurzer Darm, Reißzähne, Fangwerkzeuge) und Omnivore (gemischtes Gebiss, flexibler Darm) und erläutern die jeweiligen anatomischen Angepasstheiten.
Die Lernenden vergleichen Gebisstypen verschiedener Säugetiere (Schneidezähne, Eckzähne, Backenzähne bei Karnivoren, Herbivoren und Nagern) und erklären den vierkammrigen Wiederkäuermagen (Pansen, Netzmagen, Blättermagen, Labmagen) als Anpassung zur mikrobiellen Celluloseverwertung.
Behandelt Mechanismen und Strategien der tierischen Fortpflanzung, von der Befruchtung über Brutpflege bis hin zu unterschiedlichen Entwicklungsformen wie der Metamorphose.
Die Lernenden vergleichen externe Befruchtung (aquatisch, viele Gameten, z. B. Fische, Frösche) mit interner Befruchtung (terrestrisch, sicherer, weniger Gameten, z. B. Reptilien, Säuger) und erklären Paarungsverhalten (Balz, Revierverteidigung) als Strategien zur Gametenzusammenführung.
Die Lernenden unterscheiden r-Strategen (viele Nachkommen, geringe Brutpflege, z. B. Insekten, Fische) von K-Strategen (wenige Nachkommen, intensive Brutpflege, z. B. Säugetiere, Adler) und erklären die evolutionären Vorteile beider Strategien in Abhängigkeit von den Umweltbedingungen.
Die Lernenden beschreiben vollständige Metamorphose (Holometabolie: Ei → Larve → Puppe → Imago, z. B. Schmetterling) und unvollständige Metamorphose (Hemimetabolie: Ei → Nymphe → Imago, z. B. Heuschrecke) und erklären den ökologischen Vorteil der Stadientrennung durch Vermeidung innerartlicher Nahrungskonkurrenz.
Behandelt die Grundlagen tierischen Verhaltens, von angeborenen Instinkten über Lernprozesse bis hin zu intra- und interspezifischen Kommunikationsformen.
Die Lernenden unterscheiden angeborene Verhaltensweisen (Instinkte: genetisch fixiert, arttypisch, z. B. Saugreflex) von erlernten Verhaltensweisen (klassische und operante Konditionierung, Prägung, Einsichtlernen) und belegen beide Kategorien mit Tierbeispielen.
Die Lernenden beschreiben tierische Kommunikationsformen – akustisch (Vogelgesang), optisch (Balzfärbung, Drohgebärden), chemisch (Pheromone, Duftmarkierungen) und taktil (Bienentanz) – und erläutern deren Funktion für Reviermarkierung, Partnerwahl und Sozialverhalten.
Behandelt die systematische Einordnung und charakteristischen Merkmale der wichtigsten Wirbeltierklassen sowie bedeutender Gruppen der Wirbellosen.
Die Lernenden ordnen die fünf Wirbeltierklassen anhand diagnostischer Merkmale: Fische (Kiemen, Schuppen, wechselwarm), Amphibien (aquatische Larve, terrestrialer Adulter), Reptilien (Hornschuppen, Amnioten), Vögel (Federn, endotherm, Flugapparat), Säugetiere (Fell, Milchdrüsen, endotherm, Viviparie).
Die Lernenden beschreiben Merkmale zentraler Wirbellosen-Gruppen: Insekten (Kopf-Thorax-Abdomen, 6 Beine, Tracheen, Flügel), Spinnentiere (8 Beine, Cheliceren, flügellos) und Krebstiere (10 Beine, Kiemen, Chitinpanzer, überwiegend aquatisch) und ordnen sie dem Stamm der Gliederfüßer (Arthropoda) zu.
Überblick über die Organsysteme des menschlichen Körpers: Bewegungsapparat, Ernährung und Verdauung, Blut und Kreislauf, Atmung, Nervensystem und Sinne, Immunsystem sowie Fortpflanzung und Entwicklung.
Umfasst Aufbau und Funktion des menschlichen Bewegungsapparats: Skelett, Gelenke und Muskulatur als zusammenwirkendes System zur Körperstabilisierung und Bewegungserzeugung.
Die Lernenden beschreiben den Aufbau des menschlichen Skeletts (Schädel, Wirbelsäule, Brustkorb, Schulter- und Beckengürtel, Extremitäten), unterscheiden Knochentypen (Röhren-, Platt-, Kugelknochen) nach ihrem strukturellen Aufbau (kompakte Rinde, spongiöse Spongiosa, Knochenmark) und benennen die Funktionen des Skeletts: Stützung, Schutz innerer Organe, Blutbildung im roten Knochenmark sowie Speicherung von Mineralstoffen (v. a. Calcium, Phosphat).
Die Lernenden klassifizieren Gelenktypen nach ihrer Bewegungsfreiheit – Kugelgelenk (3 Achsen: Schulter, Hüfte), Scharniergelenk (1 Achse: Knie, Ellenbogen), Sattelgelenk (2 Achsen: Daumensattelgelenk), Dreh-/Zapfengelenk (Rotation: Atlas-Axis-Gelenk) – und erklären die gelenkstabilisierende Funktion von Gelenkkapsel, hyalinem Knorpel und Bändern.
Die Lernenden beschreiben den hierarchischen Aufbau quergestreifter Skelettmuskeln (Muskelfasern → Myofibrillen → Sarkomere mit Aktin- und Myosinfilamenten) und erklären den Gleitfilamentmechanismus der Kontraktion (ATP-abhängige Querbrückenbildung zwischen Myosin und Aktin) sowie das Antagonistenprinzip, bei dem Agonist und Antagonist entgegengesetzte Bewegungen (Beugen/Strecken) koordinieren.
Umfasst die Grundlagen der menschlichen Ernährung und Verdauung: Makro- und Mikronährstoffe, den anatomisch-funktionellen Aufbau des Verdauungssystems sowie Kriterien einer gesunden und ausgewogenen Ernährung.
Die Lernenden beschreiben Funktion, Energiedichte und Quellen der drei Makronährstoffe: Kohlenhydrate (4 kcal/g, schnelle Energiebereitstellung, Glykogen als Speicherform), Fette (9 kcal/g, Langzeitenergiespeicher, Membranbestandteile, Lösungsmittel fettlöslicher Vitamine, gesättigte vs. ungesättigte Fettsäuren) und Proteine (4 kcal/g, Struktur- und Baustoffe, Enzyme, Antikörper, Hormone).
Die Lernenden unterscheiden fettlösliche Vitamine (A, D, E, K: speicherbar in Leber und Fettgewebe, Hypervitaminose möglich) von wasserlöslichen (B-Komplex, C: tägliche Zufuhr nötig), ordnen Mangelkrankheiten zu (Skorbut: Vitamin-C-Mangel; Rachitis: Vitamin-D-Mangel; Anämie: Vitamin-B₁₂- bzw. Eisenmangel) und benennen essentielle Mineralstoffe und Spurenelemente (Ca, Fe, Mg, Jod) mit ihren physiologischen Funktionen.
Die Lernenden beschreiben den vollständigen Verdauungsweg von der Mundhöhle (mechanische Zerkleinerung, Amylase spaltet Stärke) über die Speiseröhre (Peristaltik), den Magen (HCl denaturiert Proteine, Pepsin spaltet sie) und den Dünndarm (Pankreasenzyme, Gallensalze emulgieren Fette, Darmzotten und Mikrovilli vergrößern die Resorptionsfläche) bis zum Dickdarm (Wasserrückresorption, Mikrobiom) und erklären die enzymatische Verdauung und Resorption der Nährstoffe.
Die Lernenden lesen die Ernährungspyramide (Basis: Wasser, Gemüse und Obst; Mitte: Vollkornprodukte, Hülsenfrüchte, Milchprodukte; Spitze: Fette, Süßigkeiten, Fleisch) und Nährwertkennzeichnungen auf Lebensmitteln kritisch aus und entwickeln evidenzbasierte Kriterien für eine ausgewogene, gesundheitsförderliche und nachhaltige Ernährungsweise.
Umfasst Zusammensetzung und Funktion des Blutes sowie Aufbau und Funktion des Herzens, der Blutgefäße und des Kreislaufsystems einschließlich klinisch relevanter Parameter wie Blutdruck und Blutgruppen.
Die Lernenden beschreiben die vier Blutbestandteile: Erythrozyten (kernlos, Hämoglobin für O₂-Transport, ca. 5 Mio./µl), Leukozyten (Immunabwehr: Granulozyten, Lymphozyten, Monozyten, ca. 7 000/µl), Thrombozyten (Blutgerinnung, ca. 250 000/µl) und Blutplasma (92 % Wasser, Transport von Nährstoffen, Hormonen, CO₂ und Antikörpern) sowie deren jeweilige physiologische Funktion.
Die Lernenden beschreiben den anatomischen Aufbau des Herzens (vier Kammern: rechter/linker Vorhof, rechte/linke Kammer; Segel- und Taschenklappen), den Herzzyklus mit Systole und Diastole sowie das Reizleitungssystem (Sinusknoten → AV-Knoten → His-Bündel → Tawara-Schenkel → Purkinje-Fasern) als Grundlage der koordinierten Herzkontraktion.
Die Lernenden unterscheiden Arterien (elastische Wand, hoher Druck, vom Herz wegführend), Venen (dünnere Wand, Venenklappen, zum Herz hinführend, niedrigerer Druck) und Kapillaren (einlagiges Endothel als Ort des Stoff- und Gasaustauschs) und erklären den Ablauf von großem Körperkreislauf (linkes Herz → Körper → rechtes Herz) und kleinem Lungenkreislauf (rechtes Herz → Lunge → linkes Herz).
Die Lernenden messen den Blutdruck nach der Korotkoff-Methode (Normwert 120/80 mmHg), erklären Hypertonie (> 140/90 mmHg) als Risikofaktor für Herzinfarkt und Schlaganfall, beschreiben das ABO-System und den Rhesus-Faktor als erythrozytäre Oberflächenantigene und leiten daraus Transfusionsverträglichkeiten und Kontraindikationen ab.
Umfasst den Aufbau der Atemorgane, den Mechanismus der Atembewegung, den alveolären Gasaustausch sowie die zelluläre Atmung als biochemischen Prozess der ATP-Gewinnung.
Die Lernenden beschreiben den Atemweg von der Nasenhöhle (Filterung, Erwärmung, Befeuchtung) über Rachen, Kehlkopf mit Epiglottis, Trachea, Haupt- und Nebenbronchien bis zu den Alveolen und erklären den Mechanismus der Einatmung (Kontraktion des Zwerchfells und der Intercostalmuskeln → Thoraxerweiterung → Unterdruck → Lufteinstrom) sowie die passive Ausatmung.
Die Lernenden erklären den alveolären Gasaustausch durch Diffusion entlang von Partialdruckgradienten: O₂ diffundiert aus der Alveolarluft in das Kapillarblut, CO₂ in Gegenrichtung; sie begründen die Effizienz durch die große Gasaustauschfläche (ca. 70 m²), die minimale Diffusionsstrecke (~0,5 µm) und die kontinuierliche Durchblutung.
Die Lernenden erklären die aerobe Zellatmung als dreistufigen Prozess (Glykolyse im Cytoplasma, Citratzyklus in der Mitochondrienmatrix, oxidative Phosphorylierung an der inneren Mitochondrienmembran: Gesamtertrag ca. 36–38 ATP pro Glukosemolekül) und grenzen sie von der anaeroben Glykolyse ab (Milchsäuregärung bei O₂-Mangel: 2 ATP, Laktatakkumulation als Ursache des Muskelkaters).
Umfasst Aufbau und Funktion des Nervensystems auf zellulärer Ebene (Neuronen, Synapsen) sowie die Gliederung in ZNS und PNS und die Funktion der Sinnesorgane Auge und Ohr.
Die Lernenden beschreiben den Aufbau von Neuronen (Dendriten, Zellkörper, Axon mit Myelinscheide, Endknöpfchen) und erklären die elektrochemische Grundlage des Aktionspotentials (Na⁺-Einstrom → Depolarisation, K⁺-Ausstrom → Repolarisation) sowie die synaptische Signalübertragung durch Neurotransmitter an der chemischen Synapse.
Die Lernenden beschreiben das ZNS mit seinen Strukturen und Funktionen (Großhirn: Bewusstsein, Motorik, Sensorik; Kleinhirn: Koordination, Gleichgewicht; Hirnstamm: vegetative Reflexzentren; Thalamus: sensorisches Relaiszentrum; Hypothalamus: neuroendokrine Kontrolle; Rückenmark: Reflexzentrum und Leitungsbahn) sowie das PNS mit somatischem Nervensystem (willkürliche Motorik) und autonomem Nervensystem (Sympathikus vs. Parasympathikus als Antagonisten).
Die Lernenden beschreiben den Aufbau des Augapfels (Cornea, Iris, Pupille, Linse mit Ziliarmuskel, Glaskörper, Netzhaut mit Stäbchen und Zapfen, Fovea centralis, blinder Fleck, Sehnerv) und erklären den Sehvorgang (Lichtbrechung, Reizaufnahme durch Photorezeptoren, Weiterleitung zum Okzipitalkortex) sowie die Sehfehler Myopie (Bulbus zu lang, Korrektur: Zerstreuungslinse), Hyperopie (Bulbus zu kurz, Korrektur: Sammellinse) und Astigmatismus (unregelmäßige Hornhautkrümmung).
Die Lernenden beschreiben den Aufbau des Ohrs (Außenohr → Trommelfell → Gehörknöchelchen: Hammer, Amboss, Steigbügel → ovales Fenster → Cochlea mit Haarzellen auf der Basilarmembran → Hörnerv) und erklären den Hörvorgang (mechanische Schallwandlung in elektrische Nervenimpulse) sowie den Gleichgewichtssinn (Bogengänge: Drehbeschleunigung; Makulaorgane: Linearbeschleunigung und Schwerkraft).
Umfasst die Mechanismen der unspezifischen und spezifischen Immunabwehr sowie die Grundlagen der Immunisierung und den Unterschied zwischen bakteriellen und viralen Infektionen in Bezug auf Therapieansätze.
Die Lernenden erklären die drei Ebenen der unspezifischen Immunabwehr: physikalisch-chemische Barrieren (Haut, Schleimhäute, Zilien, Magensäure, Lysozym), zelluläre Abwehr durch Phagozytose (Makrophagen und neutrophile Granulozyten: Erkennung, Aufnahme und enzymatische Verdauung von Krankheitserregern) und die Entzündungsreaktion als koordinierte Erstantwort mit Vasodilatation, Chemotaxis und Gewebsreiz.
Die Lernenden erklären die spezifische Immunantwort: Antigenpräsentation durch dendritische Zellen → Aktivierung von T-Helfer-Zellen → B-Lymphozyten differenzieren zu Plasmazellen und produzieren spezifische Antikörper (humorale Immunität) → zytotoxische T-Zellen eliminieren infizierte Körperzellen (zelluläre Immunität) → Gedächtniszellen ermöglichen eine schnellere und stärkere Sekundärreaktion bei erneutem Antigenkontakt.
Die Lernenden unterscheiden aktive Immunisierung (Impfung mit abgeschwächten oder inaktivierten Antigenen → körpereigene Immunantwort mit Gedächtniszellbildung, langfristiger Schutz) von passiver Immunisierung (Gabe fertiger Antikörper: sofortige, aber kurzfristige Wirkung, z. B. Tollwutprophylaxe), erläutern das Prinzip der Herdenimmunität und begründen, warum Antibiotika (Hemmung bakterieller Strukturen/Prozesse) bei Virusinfektionen unwirksam sind.
Umfasst die Grundlagen der menschlichen Fortpflanzung: Keimzellbildung, Befruchtung, Embryonalentwicklung, Schwangerschaft sowie die hormonale Regulation der pubertären Reifung.
Die Lernenden beschreiben Spermatogenese (mitotische und meiotische Teilung der Spermatogonien zu haploiden, beweglichen Spermatozoen) und Oogenese (Reifung der Eizelle zu einer großen, nährstoffreichen haploiden Zelle, Ovulation) und erklären die Befruchtung als Kernverschmelzung von Spermium und Eizelle zur diploiden Zygote im Eileiter.
Die Lernenden beschreiben die frühe Embryonalentwicklung (Furchungsteilungen → Morula → Blastozyste → Implantation in die Uterusschleimhaut an Tag 6–7) und erklären die Funktion der Plazenta als Austauschorganell (Diffusion von O₂, CO₂, Nährstoffen und Abfallstoffen zwischen mütterlichem und fetalem Blutkreislauf) sowie ihre endokrine Funktion (Produktion von hCG zur Aufrechterhaltung des Corpus luteum, Progesteron und Östrogene zur Stabilisierung der Schwangerschaft).
Die Lernenden beschreiben körperliche (Wachstum der primären und Ausbildung sekundärer Geschlechtsmerkmale) und psychische Veränderungen in der Pubertät und erklären die hormonale Steuerungsachse (Hypothalamus → GnRH → Hypophyse → FSH/LH → Gonaden → Testosteron bzw. Östrogene/Progesteron) als neuroendokrinen Auslöser der Geschlechtsreifung.
Überblick über ökologische Grundkonzepte: Ökosysteme und Umweltfaktoren, trophische Nahrungsbeziehungen, biogeochemische Stoff- und Energiekreisläufe sowie Auswirkungen menschlicher Eingriffe auf Natur und Biodiversität.
Behandelt die strukturellen und funktionalen Grundlagen von Ökosystemen, einschließlich abiotischer und biotischer Umweltfaktoren sowie ihrer Wechselwirkungen.
Die Lernenden unterscheiden Biotop (abiotischer Lebensraum mit physikalisch-chemischen Faktoren) und Biozönose (Gesamtheit der Organismen eines Biotops), definieren das Ökosystem als funktionale Einheit beider und erläutern das ökologische Gleichgewicht als Ergebnis von Selbstregulation durch Rückkopplungsschleifen.
Die Lernenden benennen und quantifizieren abiotische Faktoren (Licht, Temperatur, Wasser, Boden-pH, Salzgehalt, O₂-Gehalt) als Steuergrößen der Artenverbreitung und erläutern das Konzept der ökologischen Potenz anhand von Toleranzkurven mit Minimum, Optimum und Maximum sowie dem Begriff der ökologischen Nische.
Die Lernenden klassifizieren biotische Wechselwirkungen (intra- und interspezifische Konkurrenz, Symbiose, Prädation, Parasitismus) mit konkreten Beispielen und erklären Räuber-Beute-Populationsschwingungen qualitativ anhand der Lotka-Volterra-Regeln.
Behandelt die Struktur und Funktion von Nahrungsbeziehungen in Ökosystemen, von einfachen Nahrungsketten über vernetzte Nahrungsnetze bis hin zu trophischen Rollen und dem damit verbundenen Energiefluss.
Die Lernenden konstruieren Nahrungsketten mit den Gliedern Produzent, Primär-, Sekundär- und Tertiärkonsument und vernetzen diese zu Nahrungsnetzen realer Ökosysteme; sie begründen die höhere Stabilität von Nahrungsnetzen gegenüber einzelnen Ketten durch trophische Redundanz.
Die Lernenden beschreiben die trophischen Rollen im Ökosystem: Produzenten (Fotosynthese), Konsumenten erster bis dritter Ordnung (Herbivore, Karnivore) sowie Destruenten (Pilze, Bakterien) und erklären deren Funktion bei der Mineralisation organischer Substanz und der Rückführung von Nährsalzen in den Kreislauf.
Die Lernenden erläutern den Energiefluss zwischen trophischen Ebenen anhand der 10-Prozent-Regel (ca. 90 % Dissipation als Wärme durch Atmung und Exkretion), begründen damit die Form ökologischer Energiepyramiden und leiten die größere Ressourceneffizienz pflanzlicher Ernährung ab.
Behandelt biogeochemische Kreisläufe zentraler Elemente (Kohlenstoff, Stickstoff) mit ihren biologischen, chemischen und anthropogenen Teilprozessen sowie deren Bedeutung für das globale Klimasystem und die Nährstoffverfügbarkeit.
Die Lernenden beschreiben den globalen Kohlenstoffkreislauf mit den Prozessen Fotosynthese (CO₂-Fixierung), Atmung, Verwesung und Verbrennung (CO₂-Freisetzung), erläutern die Rolle der Ozeane als CO₂-Senke und begründen den anthropogen verursachten Anstieg der atmosphärischen CO₂-Konzentration durch die Verbrennung fossiler Brennstoffe.
Die Lernenden beschreiben den Stickstoffkreislauf mit N₂-Fixierung (Rhizobium, Blitze), Nitrifikation (NH₄⁺ → NO₂⁻ → NO₃⁻) und Denitrifikation (NO₃⁻ → N₂) und bewerten den anthropogenen Eingriff durch synthetische Stickstoffdünger (Haber-Bosch-Verfahren) hinsichtlich ökologischer Konsequenzen.
Behandelt die wesentlichen menschlichen Eingriffe in Ökosysteme sowie deren Folgen für Biodiversität, Artenschutz und globale Klimasysteme.
Die Lernenden benennen und bewerten menschliche Eingriffe wie Entwaldung (Biodiversitätsverlust, CO₂-Freisetzung, Erosion), Überfischung (Populationskollaps am Beispiel des Nordatlantik-Kabeljaus) und Flächenversiegelung (Lebensraumverlust, verminderte Grundwasserneubildung, städtischer Wärmeinseleffekt).
Die Lernenden erläutern Biodiversität auf den Ebenen genetische Vielfalt, Artenvielfalt und Ökosystemvielfalt, nennen Hauptursachen des weltweiten Artenrückgangs (Habitatverlust, Klimawandel, invasive Arten, Übernutzung, Umweltverschmutzung) und beschreiben Schutzmaßnahmen wie Schutzgebiete, Biotopvernetzung, Renaturierung und CITES.
Die Lernenden beschreiben messbare Auswirkungen des Klimawandels auf Ökosysteme: Arealverschiebungen polwärts und bergwärts, phänologische Entkopplungen (z. B. Frühblüher vs. Insektenschlupf), Korallenbleiche durch Ozeanerwärmung und -versauerung sowie Gletscherschwund mit Folgen für Süßwasserverfügbarkeit.
Übergeordnetes Themengebiet, das die klassische Vererbungslehre, die molekularen Grundlagen der Genetik sowie die Mechanismen und Belege der Evolution umfasst.
Behandelt die klassischen Prinzipien der Weitergabe von Erbinformationen, einschließlich Mendelscher Gesetze, Erbgangsmuster und der Beziehung zwischen Genotyp und Phänotyp.
Die Lernenden kennen Mendels Kreuzungsexperimente mit Erbsen und können die drei Mendelschen Prinzipien formulieren und anwenden: Uniformitätsprinzip (F₁-Generation uniform), Spaltungsregel (F₂-Verhältnis 3:1 bei Monohybridkreuzung) und Unabhängigkeitsprinzip (unabhängige Vererbung von Merkmalen auf verschiedenen Chromosomen bei Dihybridkreuzung).
Die Lernenden unterscheiden Allel, Genotyp und Phänotyp, wenden den dominant-rezessiven Erbgang mithilfe von Kreuzungsschemata an und erklären autosomal-rezessive (z. B. Mukoviszidose) sowie autosomal-dominante Erbkrankheiten (z. B. Huntington).
Die Lernenden unterscheiden Homozygotie (AA, aa) von Heterozygotie (Aa) und erklären vollständige Dominanz, unvollständige Dominanz (intermediärer Phänotyp, z. B. Wunderblume) sowie Kodominanz (simultane Allel-Expression, z. B. Blutgruppe AB).
Behandelt die molekularen Grundlagen der Genetik: Struktur und Replikation der DNA, Informationsfluss von der DNA zum Protein sowie Typen, Ursachen und Auswirkungen von Mutationen.
Die Lernenden beschreiben den Aufbau der DNA als antiparallele Doppelhelix aus Nukleotiden (Desoxyribose, Phosphat, Nukleobase) mit komplementärer Basenpaarung nach der Chargaff-Regel (A-T, G-C) und erläutern die semi-konservative Replikation mithilfe von Helicase und DNA-Polymerase.
Die Lernenden erläutern die Transkription (Umschreibung eines DNA-Abschnitts in mRNA durch RNA-Polymerase) und die Translation (Decodierung der mRNA-Codons durch tRNA-Anticodons an Ribosomen zu einer Aminosäurekette) und kennen den universellen genetischen Code.
Die Lernenden unterscheiden Genmutationen (Basensubstitution, Insertion/Deletion mit Rasterverschiebung), Chromosomenmutationen (Deletion, Duplikation, Inversion, Translokation) und Genommutationen (Aneuploidie, Polyploidie) und benennen mutagene Faktoren wie UV-Strahlung, ionisierende Strahlung und chemische Mutagene.
Behandelt die Mechanismen evolutionären Wandels, die Entstehung neuer Arten, die Belege für die Evolution sowie Prinzipien der biologischen Systematik und Phylogenetik.
Die Lernenden erklären das Prinzip der natürlichen Selektion nach Darwin (Überproduktion, Variabilität, Konkurrenz, differenzielle Reproduktion, Erblichkeit) und wenden es auf konkrete Beispiele wie den Birkenspanner-Melanismus, Antibiotikaresistenz und die Schnabelvariation der Darwinfinken an.
Die Lernenden erklären allopatrische Artbildung (geografische Isolation → Selektion → genetische Divergenz → reproduktive Isolation) und sympatrische Artbildung (ökologische Isolation ohne räumliche Trennung) und illustrieren diese Prozesse anhand biologischer Beispiele.
Die Lernenden nennen und erläutern Evolutionsbelege aus verschiedenen Bereichen: Paläontologie (Fossilien, Übergangsformen), vergleichende Anatomie (Homologien vs. Analogien/Konvergenzen), Biogeografie und vergleichende Molekulargenetik (DNA-Sequenzvergleiche).
Die Lernenden erklären das hierarchische System der biologischen Taxonomie (Domäne bis Art) und lesen phylogenetische Stammbäume (Kladogramme), in denen Knoten gemeinsame Vorfahren und Synapomorphien den Verwandtschaftsgrad definieren.
Überblick über Mikroorganismen (Bakterien, Viren, Pilze), ihre Wechselwirkungen mit dem Menschen sowie biotechnologische Verfahren und Anwendungen.
Strukturelle, funktionelle und ökologische Eigenschaften der wichtigsten Gruppen von Mikroorganismen: Bakterien, Viren und Pilze.
Die Lernenden beschreiben den prokaryotischen Zellaufbau von Bakterien (Murein-Zellwand, ringförmige DNA, Ribosomen, Flagellen, Pili, Plasmide), unterscheiden grampositive von gramnegativen Bakterien und erläutern ihre ökologische Bedeutung, etwa bei Stickstofffixierung, Mineralisation und im Darmmikrobiom.
Die Lernenden beschreiben den Aufbau von Viren als subzelluläre Partikel (Nukleinsäure plus Kapsid, ggf. Lipidhülle, kein eigener Stoffwechsel) und erklären den lytischen sowie den lysogenen Vermehrungszyklus einschließlich zentraler Schritte wie Adsorption, Replikation und Prophagen-Bildung; sie kennen Beispiele humanpathogener Viren.
Die Lernenden beschreiben Pilze als eukaryotische Heterotrophe mit Chitin-Zellwand und Myzel, unterscheiden Hefen, Schimmelpilze und Ständerpilze hinsichtlich Aufbau und Fortpflanzung und erklären ihre ökologischen Rollen als Destruenten sowie als Mykorrhiza-Partner in Symbiose mit Pflanzenwurzeln.
Wechselwirkungen zwischen Mikroorganismen und dem Menschen, umfassend Infektionskrankheiten, nützliche Anwendungen in Lebensmittelproduktion und Pharmakologie sowie das Problem der Antibiotikaresistenz.
Die Lernenden erläutern den Infektionszyklus von der Erregeraufnahme bis zur Immunantwort, unterscheiden bakterielle von viralen Infektionskrankheiten anhand konkreter Beispiele und beschreiben relevante Übertragungswege wie Tröpfchen-, Schmierinfektion und vektorübertragene Infektionen.
Die Lernenden beschreiben den Einsatz von Milchsäurebakterien und Hefen in der Lebensmittelfermentation sowie die historische Entdeckung des Penicillins durch Alexander Fleming und erklären die Bedeutung von Pilzen und Bakterien als Produzenten von Antibiotika.
Die Lernenden erklären Antibiotikaresistenz als Ergebnis natürlicher Selektion und horizontalen Gentransfers, benennen molekulare Resistenzmechanismen (z. B. β-Laktamase, Efflux-Pumpen, Zielortveränderung) und bewerten die klinischen Folgen multiresistenter Keime sowie mögliche Gegenstrategien.
Grundlegende Methoden und Werkzeuge der Gentechnik sowie biotechnologische Anwendungen in Medizin, Landwirtschaft und Industrie einschließlich ethischer Fragestellungen.
Die Lernenden erklären zentrale gentechnische Werkzeuge – Restriktionsenzyme, DNA-Ligase, Plasmid- und Virusvektoren, PCR sowie CRISPR-Cas9 – und beschreiben das Grundprinzip der Klonierung rekombinanter DNA.
Die Lernenden nennen medizinische, landwirtschaftliche und industrielle Anwendungen der Biotechnologie (u. a. gentechnisches Insulin, mRNA-Impfstoffe, transgene Nutzpflanzen, Biokraftstoffe) und diskutieren damit verbundene ethische Aspekte wie Keimbahntherapie, Patentierung von Lebewesen und ökologische Risiken.