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Synopse Standards Baden-Württemberg - Markl Biologie
Standards Baden-Württemberg
Kompetenzen und Inhalte Kursstufe (4-stündig)
Markl Biologie
Schülerbuch: Konzept, Seite
Markl Biologie
Arbeitsbuch: Arbeitsblatt, Seite
2 Die Zelle - Grundeinheit des Lebens 35 ff
2.3 Eucyten verfügen über eine Vielfalt an
Organellen für Spezialaufgaben 40
3.1 Biomembranen sind ein flüssiges Mosaik aus
Lipiden und Proteinen 52
3.2 Proteine und Kohlenhydrate machen Zellen von
außen erkennbar 55
3.3 Substanzen diffundieren entlang einem
Konzentrationsgefälle durch die Membran 56
3.4 Durch Osmose können Zellen Wasser
aufnehmen oder abgeben 58
3.5 Kanal- und Transportproteine erleichtern die
Diffusion durch Membranen 60
3.6 Der Transport gegen ein Konzentrationsgefälle
kostet Energie 62
3.7 Makromoleküle oder größere Partikel können
selektiv durch Membranen aus- und eingeschleust
werden 64
3.4 Durch Osmose können Zellen Wasser
aufnehmen oder abgeben 58
2.3 Organellen bestimmen die
Funktion von Zellen 19
2.2 Procyten sind klein und effizient 38
2.3 Eucyten verfügen über eine Vielfalt an
Organellen für Spezialaufgaben 40
2.4 Der Zellkern ist die genetische Steuerzentrale
der Zellaktivität 42
2.3 Organellen bestimmen die
Funktion von Zellen 19
3.1 „Wände“ können flüssig sein 23
1. Von der Zelle zum Organ
Zelle und Stoffwechsel
Die Schülerinnen und Schüler können
•
die Zelle als Grundbaustein des Lebens und als
geordnetes System beschreiben.
•
an Hand eines Modells den Aufbau und die
Eigenschaften der Biomembran beschreiben.
•
die Bedeutung der Zellmembran für den geregelten
Stofftransport erläutern.
•
das Prinzip der Osmose und ihre Bedeutung für den
Stoffaustausch über Membranen an Hand von
Experimenten erklären.
•
die Bedeutung der Kompartimentierung der Zelle
erklären und den Zusammenhang zwischen Bau und
Funktion bei folgenden Zellorganellen erläutern:
Zellkern, Mitochondrium, Chloroplast,
Endoplasmatisches Reticulum, Ribosom.
Seite 1 von 10
3.1 „Wände“ können flüssig sein 23
3.3 Stoffe verteilen sich durch
Diffusion im Raum 25
3.5 Aquaporine transportieren Wasser
27
3.6 Glucose wird gegen ein
Konzentrationsgefälle aufgenommen
28
3.7 Amöben umhüllen Nahrung mit
einer Membran 29
3.4 Die Richtung des
Wassertransports wird vom Salzgehalt
bestimmt 26
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•
elektronenmikroskopische Bilder der Zelle
interpretieren.
•
erklären, dass zum Erhalt und Aufbau geordneter
Systeme Energie aufgewendet werden muss.
2.6 Das Endomembransystem produziert, verpackt,
verschickt und recycelt 45
Die Funktion der Mitochondrien wird in 6.3 und 6.4
in Zusammenhang mit der Zellatmung beschrieben,
die der Chloroplasten in 8.1.
2.1 Mikroskope machen Zellen und deren
Bestandteile sichtbar 36
2.3 Eucyten verfügen über eine Vielfalt an
Organellen für Spezialaufgaben 40
4.1 Lebewesen benötigen Energie, um existieren zu
können 66
•
erläutern, dass Zellen offene Systeme sind, die mit der
Umwelt Stoffe und Energie austauschen.
4.1 Lebewesen benötigen Energie, um existieren zu
können 66
•
erklären, dass das Zusammenwirken energieliefernder
mit energieverbrauchenden Reaktionen notwendig ist.
Sie können die Bedeutung von ATP als
Energieüberträger erläutern
3.6 Der Transport gegen ein Konzentrationsgefälle
kostet Energie 62
4.1 Lebewesen benötigen Energie, um existieren zu
können 66
4.2 Eine chemische Reaktion läuft von selbst ab,
wenn die freie Energie sinkt 68
2.2 Bakterien sind einfach gebaut und
vermehren sich schnell 18
2.4 Der Zellkern speichert
Bauanweisungen 20
4.1 ATP-Moleküle sind die Akkus in
Lebewesen 30
Moleküle des Lebens und Grundlagen der Vererbung
Die Schülerinnen und Schüler können
•
beschreiben, dass das Leben auf Strukturen und
Vorgängen auf der Ebene der Makromoleküle beruht.
•
ein Experiment zur Isolierung von DNA durchführen.
•
die Doppelhelix-Struktur der DNA über ein Modell
beschreiben und erläutern, wie in Nukleinsäuren die
Erbinformation kodiert ist.
1 Die Makromoleküle des Lebens 21ff
1.6 Die Erbsubstanz DNA besteht aus nur vier
verschiedenen Bausteinen 32
9.2 Im DNA-Molekül bilden zwei Nucleotidstränge
eine Doppelhelix 150
9.3 Die DNA wird im Verlauf des Zellzyklus
abgelesen, verdoppelt und verteilt 152
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1.6 DNA und RNA sind ähnlich
aufgebaut 16
9.2 Hitze zerstört die DNADoppelhelix 56
9.5 Das Verpacken von DNA wäre bei
Prokaryoten hinderlich 59
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•
die Bedeutung der Proteine als Struktur- und
Funktionsmoleküle des Lebens erläutern.
•
das Funktionsprinzip eines Enzyms und eines Rezeptors
über „Schlüssel-Schloss-Mechanismen“ erläutern.
•
an einem konkreten Beispiel den Prozess der
enzymatischen Katalyse beschreiben und die Vorgänge
am aktiven Zentrum modellhaft darstellen; sie können
den Zusammenhang zwischen Molekülstruktur und
spezifischer Funktion erläutern.
•
Mechanismen zur Regulation der Enzymaktivität an
konkreten Beispielen beschreiben und erklären.
•
Experimente zur Abhängigkeit der Enzymaktivität von
verschiedenen Faktoren durchführen und auswerten.
9.4 Die DNA wird durch komplementäre Ergänzung
der Einzelstränge kopiert 152
9.5 In der Eucyte wird die DNA mit Proteinen zu
Chromosomen verpackt 156
10.1 Eine Dreiergruppe der DNA-Basen A, T, G, C
verschlüsselt eine Aminosäure 160
1.1 Die Primärstruktur eines Proteins legt alle seine
Eigenschaften fest 22
1.3 Die Funktion eines Proteins hängt von seiner
räumlichen Gestalt ab 26
4.3 Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen,
indem sie Energiebarrieren senken 69
4.4 Fast jede chemische Reaktion in der Zelle wird
von einem spezifischen Enzym katalysiert 71
32.1 Hormone bewirken über Rezeptoren eine
Zellantwort 424
4.3 Enzyme beschleunigen chemische Reaktionen,
indem sie Energiebarrieren senken 69
4.4 Fast jede chemische Reaktion in der Zelle wird
von einem spezifischen Enzym katalysiert 71
4.5 Die Geschwindigkeit einer Enzymreaktion hängt
von der Substratkonzentration ab 72
4.6 pH-Wert und Temperatur beeinflussen die
Enzymaktivität 74
4.7 Enzyme werden durch andere Moleküle reguliert
76
4.5 Die Geschwindigkeit einer Enzymreaktion hängt
von der Substratkonzentration ab 72
4.6 pH-Wert und Temperatur beeinflussen die
Enzymaktivität 74
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10.1 Der Triplettbindungstest knackt
den DNA-Code für Aminosäuren 60
1.1 Aminosäuren bilden Peptide 12
1.3 Frisuren beruhen auf räumlichen
Strukturen von Proteinen 14
4.4 Enzymreaktionen haben besondere
Eigenschaften 32
4.3 Pflanzenasche senkt die
Aktivierungsenergie 31
4.6 Die Temperatur beeinflusst
Enzymreaktionen 33
4.7 Enzymtätigkeit wird reguliert 34
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•
den Weg von den Genen zu den Proteinen
(Proteinsynthese) und von den Proteinen zu den
Merkmalen von Lebewesen (Biosyntheseketten)
erläutern.
•
die Bedeutung der Regulation der Genaktivität für den
geregelten Ablauf der Stoffwechsel- und
Entwicklungsprozesse mit Hilfe einfacher Modelle
erläutern.
4.7 Enzyme werden durch andere Moleküle reguliert
76
(Versuchsanleitungen gibt es hier allerdings nicht,
aber ein Protokoll eines Experiments in 4.7)
10.2 Bei der Transkription wird ein DNA-Abschnitt
in RNA umgeschrieben 162
10.3 Bei der Translation wird die Basensequenz in
die Aminosäuresequenz übersetzt 164
10.4 Eukaryotische mRNA wird noch im Kern
zerschnitten und neu zusammengefügt 166
12.1 Merkmale werden durch Gene und
Umwelteinflüsse bestimmt 192
12.2 Bestimmte Merkmale lassen sich auf ein
einziges Gen zurückführen 194
12.3 Vielen einzelnen Merkmalen liegen mehrere
Gene zugrunde 195
12.4 Genmutationen können Struktur und Funktion
von Proteinen verändern 196
15.2 Genmutationen können Erkrankungen des
Menschen verursachen 225
10.5 Durch Genregulation hat jede Zelle eine
typische Proteinausstattung 168
13.2 Mütterliche Faktoren steuern die ersten
Entwicklungsschritte des Embryos 206
2.6 Proteine werden adressiert 21
10.3 Die mRNA wird in eine
Aminosäurekette übersetzt 61
10.4 Bei Prokaryoten werden Proteine
anders hergestellt 62
12.2 Monogenetische Merkmale
lassen sich durch Mangelmutanten
identifizieren 70
12.4 Eine kleine Genmutation lässt
Kinder sehr schnell altern 72
10.5 Bakterien regeln ihre
Proteinausstattung selbst 63
13.2 In der Embryonalentwicklung
gibt die Mutter vor, wo es langgeht 75
2. Aufnahme, Weitergabe und Verarbeitung von
Informationen
Die Schülerinnen und Schüler können
• Nervenzellen präparieren und den Bau einer Nervenzelle
erläutern.
28.1 Nervenzellen sind spezialisiert auf die Leitung
und Verarbeitung von Informationen 380
28.2 Gliazellen unterstützen Neuronen bei der
Informationsverarbeitung 381
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28.1 Input, Integration und Output
sind die Hauptaufgaben unseres
Nervensystems 134
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• die Mechanismen der elektrischen und stofflichen
Informationsübertragung und die daran beteiligten
Membranvorgänge am Beispiel der Nervenzellen
beschreiben (Ruhepotenzial, Aktionspotenzial,
Synapse).
• die elektrochemischen und molekularbiologischen
Vorgänge bei der Reizaufnahme an einer Sinneszelle
und der Transformation in elektrische Impulse an einem
selbstgewählten Beispiel erläutern.
• die Verrechnung erregender und hemmender Signale als
Prinzip der Verarbeitung von Informationen im
Zentralnervensystem beschreiben.
• die übergeordnete Funktion des Gehirns erläutern.
28.3 Ionenpumpen und Ionenkanäle machen die
Membran durchlässig für bestimmte Ionen 382
28.4 In Ruhe zeigen Neuronen ein
Gleichgewichtspotenzial 383
28.5 An aktiven Neuronen treten kurzzeitige
Potenzialveränderungen auf 385
28.6 Signale pflanzen sich selbst entlang dem Axon
fort 387
28.7 Springende Aktionspotenziale beschleunigen
die Erregungsleitung erheblich 388
28.8 Die Abfolge der Aktionspotenziale codiert
Reizdauer und Reizstärke 390
29.1 Einfache Nervenverschaltungen erlauben
schnelle Reaktionen 392
29.2 Neuronen kommunizieren miteinander über
Synapsen 393
29.3 Die Wirkung eines Neurotransmitters hängt
vom Rezeptor ab 394
29.5 Codewechsel erlauben
Informationsverarbeitung und verlustfreie
Übertragung 396
30.1 Sinneszellerregung löst je nach Leitungsbahn
eine Wahrnehmung im Gehirn aus 402
30.2 Rezeptoren setzen Reize in Potenziale um 403
30.4 In der Netzhaut werden Signale
lichtempfindlicher Zellen empfangen und
weiterverarbeitet 407
29.4 Chemische Synapsen ermöglichen eine
Verrechnung von Informationen 395
28.4 Das Ruhepotenzial wird durch
eine Natrium-Kalium-Pumpe
aufrechterhalten 135
28.5 Aktionspotenziale bewirken eine
Veränderung des Membranpotenzials
136
28.7 Erregungsleitung erfolgt an
Axonen auf unterschiedliche Weise
137
29.3 Neurotransmitter werden im
synaptischen Spalt abgebaut 139
29.6 Gifte können einander in ihrer
Wirkung verstärken 141
29.8 Chemische und elektrische
Synapsen sind unterschiedlich 142
30.1 Sinneszellerregung löst je nach Leitungsbahn
eine Wahrnehmung im Gehirn aus 402
30.5 Neuronale Verschaltungen in der Netzhaut
31.1 Im Zentralnervensystem werden
Informationen verarbeitet 147
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30.2 Mechanorezeptoren sind
ungleichmäßig in der Haut verteilt
143
30.3 Stäbchen dienen dem HellDunkel-Sehen 144
29.4 Signale werden am Axonhügel
verrechnet 140
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• die Funktion des Immunsystems am Beispiel einer
Infektionskrankheit erläutern. Sie können zwischen
humoraler und zellulärer Immunantwort differenzieren
und die beteiligten Zellen und Strukturen angeben.
• die Bedeutung des Immunsystems für die
Gesunderhaltung des Menschen erläutern
• am Beispiel HIV erklären, wie Erreger die
Immunantwort unterlaufen bzw. ausschalten können.
30.5 Neuronale Verschaltungen führen zu
verbesserter Bildauswertung 409
30.6 Nachbarschaftsbeziehungen von Sinneszellen
finden sich bei der Informationsverarbeitung im
Gehirn wieder 411
31.1 Das Nervensystem des Menschen ist hoch
spezialisiert und zentralisiert 414
31.4 Die Großhirnrinde ist ein Mosaik
spezialisierter, interaktiver Regionen 419
16.1 Das Immunsystem unterscheidet zwischen
Selbst und Fremd 234
16.2 Krankheitserreger aktivieren zunächst die
angeborene, unspezifische Immunabwehr 236
16.3 Bei der erworbenen, adaptiven Immunabwehr
kommunizieren weiße Blutzellen gezielt
miteinander 237
16.4 Die Anpassungsfähigkeit der Immunantwort
beruht auf der Vielfalt möglicher Antikörper und
Rezeptoren 240
16.5 Impfstoffe stimulieren das immunologische
Gedächtnis 242
16.1 Das Immunsystem unterscheidet zwischen
Selbst und Fremd 234
16.2 Krankheitserreger aktivieren zunächst die
angeborene, unspezifische Immunabwehr 236
16.3 Bei der erworbenen, adaptiven Immunabwehr
kommunizieren weiße Blutzellen gezielt
miteinander 237
16.4 Die Anpassungsfähigkeit der Immunantwort
beruht auf der Vielfalt möglicher Antikörper und
Rezeptoren 240
16.6 Das Immunsystem kann überreagieren, falsch
reagieren oder versagen 243
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16.5 Die adaptive Immunabwehr
bekämpft Erreger nachhaltig 85
16.6 Die Stimulation des
Immungedächtnisses drängt
Krankheiten zurück 86
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• die Notwendigkeit der Regulation des Zusammenspiels
der Zellen und Organe eines Organismus am Beispiel
des Nervensystems und des Immunsystems erläutern.
• am konkreten Beispiel (Sehwahrnehmung, Sprache)
erläutern, dass die Leistungen des Zentralnervensystems
sich nicht unmittelbar aus den Merkmalen der einzelnen
„Bausteine“ ergeben. Auf jeder Systemstufe des Lebens
kommen neue und komplexere Eigenschaften hinzu.
16.3 Bei der erworbenen, adaptiven Immunabwehr
kommunizieren weiße Blutzellen gezielt
miteinander 237
30.4 In der Netzhaut werden Signale
lichtempfindlicher Zellen empfangen und
weiterverarbeitet 407
30.5 Neuronale Verschaltungen in der Netzhaut
führen zu verbesserter Bildauswertung 409
30.6 Nachbarschaftsbeziehungen von Sinneszellen
finden sich bei der Informationsverarbeitung im
Gehirn wieder 411
31.4 Die Großhirnrinde ist ein Mosaik
spezialisierter, interaktiver Regionen 419
32.2 Nerven- und Hormonsystem
stehen miteinander in Verbindung 151
3. Evolution und Ökosysteme
Die Schülerinnen und Schüler können
•
•
ein Ökosystem während einer Exkursion erkunden und
die in einem Lebensraum konkret erlebte Vielfalt
systematisch ordnen.
•
durch morphologisch-anatomische Betrachtungen
Abwandlungen im Grundbauplan rezenter und fossiler
Organismen beschreiben und systematisch auswerten.
Großgrafik auf Vorsatzseite
19.1 Reproduktionsbarrieren trennen Arten
voneinander 274
20.1 Spuren aus der Vergangenheit zeigen den
Fußabdruck der Evolution 284
20.6 Fossilien liefern starke Belege für das
Evolutionsgeschehen 290
20.7 Die Stammesgeschichte lässt sich durch
Merkmalsvergleiche rekonstruieren 292
•
molekularbiologische Verfahren zur Klärung von
Verwandtschaftsbeziehungen beschreiben und erklären.
14.3 Vergleichende Genomanalysen belegen die
Verwandtschaft von Arten 217
an ausgewählten Gruppen des Tier- und Pflanzenreiches
systematische Ordnungskriterien ableiten und die
Nomenklatur anwenden.
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20.1 Isotope ermöglichen Datierungen
100
20.7 Molekulare Strukturen verraten
Verwandtschaftsverhältnisse 103
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•
die biologische Evolution, die Entstehung der Vielfalt
und Variabilität auf der Erde auf Molekül-, Organismenund Populationsebene erklären.
•
die Bedeutung der sexuellen Fortpflanzung für die
Evolution erläutern.
•
die historischen Evolutionstheorien von Lamarck und
Darwin als ihrer Zeit gemäße Theorien interpretieren und
sie vergleichend aus heutiger Sicht beurteilen.
•
den Menschen in das natürliche System einordnen und
seine Besonderheiten in Bezug auf die biologische und
kulturelle Evolution herausstellen
17.1 Genetische Variabilität und wiederholte
Auslese führen zu Evolution 250
17.2 Fortpflanzungserfolg ist das wichtigste
Merkmal eines Lebewesens 251
17.3 Genetische Variabilität steigt durch Mutation
und sinkt durch Selektion 253
17.4 Natürliche Selektion ist nicht zufällig und führt
zur Angepasstheit 254
17.6 Der Zufall bestimmt mal mehr mal weniger den
Erfolg von Merkmalsvarianten 257
17.7 Die Populationszusammensetzung zeigt, ob
Evolution stattfindet 258
19.1 Reproduktionsbarrieren trennen Arten
voneinander 274
19.2 Geografische Isolation kann zu Artbildung
führen 275
19.3 Neue Arten können sich im selben Gebiet wie
die Elternart bilden 277
11.3 Die Rekombination von Genen führt zur
Variabilität innerhalb der Art 183
18.4 Sexuelle Fortpflanzung beschleunigt die
Evolution 268
17.8 Die Evolutionstheorie hat sich historisch
entwickelt und wird weiter überprüft 260
17.6 Kleine Populationen verlieren
genetische Vielfalt 89
17.7 Selektion verändert Populationen
90
19.1 Isolationsfaktoren verhindern
Fehlpaarungen 97
19.2 Allopatrisch entstandene Arten
können wieder aufeinandertreffen 98
21.1 Der menschliche Zweig im
Primatenstammbaum ist nur wenige Millionen Jahre
alt 296
21.2 Der aufrechte Gang entwickelte sich vor dem
größeren Gehirn 298
21.3 Großes Gehirn und Intelligenz kennzeichnen
die Gattung Homo 299
20.7 Molekulare Strukturen verraten
Verwandtschaftsverhältnisse 103
21.2 Der aufrechte Gang behindert
eine schnelle Fortbewegung 104
21.4 Die Hautfarbe des Menschen ist
ein Ergebnis von Selektion 105
21.6 Kulturelle Evolution beruht auf
Weitergabe von Erlerntem 106
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21.4 Der moderne Mensch breitete sich sehr schnell
über die Erde aus 301
21.6 Kulturelle Evolution ermöglicht es,
Erfahrungen weiterzureichen und zu optimieren 305
4. Angewandte Biologie
Die Schülerinnen und Schüler können
•
die experimentellen Verfahrensschritte (Isolierung,
Vervielfältigung und Transfer eines Gens, Selektion
von transgenen Zellen) der genetischen Manipulation
von Lebewesen an einem konkreten Beispiel
beschreiben und erklären.
•
molekularbiologische Experimente durchführen und
auswerten.
•
können das Prinzip der Gendiagnostik an einem
Beispiel erläutern.
•
geschlechtliche und ungeschlechtliche Fortpflanzung
gegeneinander abgrenzen.
•
Verfahren der Reproduktionsbiologie (Klonen, In-vitroFertilisation, Gentherapie) beschreiben und erklären.
•
embryonale und differenzierte Zellen vergleichen und
die Bedeutung der Verwendung von embryonalen und
adulten Stammzellen erläutern.
14.1 Durch die Übertragung fremder Gene werden
Arten gezielt verändert 214
14.2 DNA-Spuren lassen sich eindeutig einer Person
zuordnen 216
14.5 Gentechnische Methoden ergänzen
medizinische Diagnostik und Therapie 222
15.5 Genomanalysen geben Auskunft über
Erkrankungsrisiken 231
11.1 Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung
entstehen genetische Kopien 178
11.2 Meiose und Befruchtung kennzeichnen die
geschlechtliche Fortpflanzung 180
11.1 Bei der ungeschlechtlichen Fortpflanzung
entstehen genetische Kopien 178
14.5 Gentechnische Methoden ergänzen
medizinische Diagnostik und Therapie 222
15.5 Genomanalysen geben Auskunft über
Erkrankungsrisiken 231
13.1 Zellen entwickeln sich zu unterschiedlichen
Zell- und Gewebetypen 204
13.4 Stammzellen behalten ihre Teilungs- und
Differenzierungsfähigkeit 209
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14.1 Insulin war das erste
gentechnologisch hergestellte
Medikament 78
11.1 Klonen lässt sich über
Artgrenzen hinweg praktizieren 66
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•
die Bedeutung gentechnologischer Methoden in der
Grundlagenforschung, in der Medizin und in der
Landwirtschaft erläutern.
Die Schülerinnen und Schüler setzen sich mit der ethischen
Dimension der gentechnischen Methoden und der
Reproduktionsbiologie auseinander. Dabei betrachten sie
Sachverhalte aus unterschiedlichen Perspektiven (z.B.
naturwissenschaftliche, ethische, wirtschaftliche,
philosophische, theologische), um Aussagen sachgerecht
auf Grundlage der erworbenen Kenntnisse bewerten zu
können. Auch Therapieansätze wie Organtransplantation
und Stammzellentherapie sollen dabei einbezogen werden.
S. 144 bis 146
14.1 Durch die Übertragung fremder Gene werden
Arten gezielt verändert 214
14.2 DNA-Spuren lassen sich eindeutig einer Person
zuordnen 216
14.3 Vergleichende Genomanalysen belegen die
Verwandtschaft von Arten 217
14.5 Gentechnische Methoden ergänzen
medizinische Diagnostik und Therapie 222
S. 144 bis 146
14.1 Durch die Übertragung fremder Gene werden
Arten gezielt verändert 214
14.2 DNA-Spuren lassen sich eindeutig einer Person
zuordnen 216
14.3 Vergleichende Genomanalysen belegen die
Verwandtschaft von Arten 217
14.5 Gentechnische Methoden ergänzen
medizinische Diagnostik und Therapie 222
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14.4 Manche Sportler gelangen nur
mit Gentests ins Team 80
14.4 Manche Sportler gelangen nur
mit Gentests ins Team 80