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Einsatzfertige Klausuraufgabe (40 BE) für den Biologie-Leistungskurs im Inhaltsfeld Genetik und Evolution, Schwerpunkt Regulation der Genaktivität / Epigenetik. Königin und Arbeiterin entstehen aus genetisch identischen Larven – über die Kaste entscheidet die DNA-Methylierung. Anhand der Studie von Kucharski et al. (2008) erschließen die Lernenden den Dnmt3-Knockdown per RNA-Interferenz, die Phänotyp- und Methylierungsdaten und beurteilen abschließend, wie belastbar die Kausalkette Ernährung → Methylierung → Kaste tatsächlich ist.
Diese Klausuraufgabe orientiert sich an den Vorgaben des Kernlehrplans Biologie (Sekundarstufe II, Gymnasium/Gesamtschule NRW) für den Leistungskurs und an den Konstruktionsvorgaben für das Zentralabitur. Sie ist materialgebunden und mit den offiziellen Operatoren operationalisiert formuliert; alle drei Anforderungsbereiche sind abgedeckt (AFB I = 22,5 %, II = 52,5 %, III = 25 %).
Inhaltlich führt die Aufgabe durch fünf aufeinander aufbauende Teilaufgaben: Beschreibung der Kastenunterschiede und Reproduktion der epigenetischen Genregulation (M1); Erläuterung des Mechanismus der RNA-Interferenz an einem Modell und Erklärung des Dnmt3-Knockdowns (M2, M3); Analyse der Phänotypverteilung und der Ovariolenzahlen sowie Begründung der Unterscheidung zwischen Königinnen und königinnenähnlichen Tieren (M4); Erklärung des Zusammenhangs zwischen Dnmt3-Ausschaltung, DNA-Methylierung und Kastenentwicklung (M3–M5); sowie eine Beurteilungsaufgabe zur Belastbarkeit der Kausalkette Ernährung → DNA-Methylierung → Kastenentwicklung.
Ein Schwerpunkt liegt auf der Erkenntnisgewinnung: dem Auswerten von Diagrammen, dem Anwenden eines Modells und vor allem dem Unterscheiden zwischen dem, was die Daten belegen, und dem, was die Studie nur nahelegt – etwa dem im Experiment gar nicht geprüften Ernährungs-Arm. Das Inhaltsfeld-spezifische LK-Element (RNA-Interferenz) ist eigens als Modell aufbereitet.
Die Aufgabe eignet sich als vollständige Kurzklausur, als Baustein einer Auswahlklausur (z. B. zwei Aufgaben à 90 Minuten) oder als abiturnahe Übungsaufgabe in der Qualifikationsphase (Q2).
Paketinhalt
Aufgabenblatt mit Situierung und fünf Teilaufgaben (40 BE, BE-Ausweisung je Teilaufgabe)
fünf Materialien (M1 Informationstext, M2 RNAi-Modell, M3–M5 selbst erstellte Abbildungen mit Begleittexten)
ausführlicher Erwartungshorizont: erwartete Teilleistungen, BE-Aufschlüsselung, AFB-Ausweisung je Teilleistung, AFB-Verteilungstabelle, Korrektur- und Gleichwertigkeitshinweise
prozentbasierter Notenschlüssel
editierbare Word-Datei mit bewusst generischen Platzhaltern
Hinweis
Alle Materialien sind selbst erstellt; die Diagramme wurden mit Matplotlib (Python) erzeugt, das RNAi-Modell als eigene schematische Darstellung. Die zugrunde liegenden Daten sind der angegebenen Fachpublikation (Kucharski et al. 2008, Science) entnommen und für den Unterrichtseinsatz vereinfacht bzw. neu dargestellt – keine Reproduktion der Originalabbildungen. Es handelt sich um eine vollständige, materialgebundene Klausuraufgabe (40 BE), nicht um eine komplette Auswahlklausur.
Dieses Bundle enthält die materialgebundene Klausuraufgabe „Epigenetik der Honigbiene" in zwei aufeinander abgestimmten Fassungen – für den Grundkurs (30 BE) und den Leistungskurs (40 BE). Königin und Arbeiterin entstehen aus genetisch identischen Larven – über die Kaste entscheidet die DNA-Methylierung. Anhand der Studie von Kucharski et al. (Science 2008) werten die Lernenden die Folgen einer gezielten Ausschaltung der DNA-Methyltransferase Dnmt3 aus und beurteilen, ob die Daten eine Steuerung der Kastenentwicklung durch die DNA-Methylierung wirklich belegen. Beide Fassungen sind mit den offiziellen Operatoren operationalisiert, decken alle drei Anforderungsbereiche ab und enthalten je einen ausführlichen, BE- und AFB-gestützten Erwartungshorizont.Dieses Paket enthält zwei aufeinander abgestimmte Klausuren zum selben Kontext – Grundkurs (30 BE) und Leistungskurs (40 BE), beide nach dem Kernlehrplan Biologie NRW (Inhaltsfeld Genetik und Evolution, Schwerpunkt Regulation der Genaktivität / Epigenetik) und den Vorgaben für das Zentralabitur. Materialgebunden, operationalisiert, alle drei Anforderungsbereiche abgedeckt.Das Besondere: Königin und Arbeiterin tragen dasselbe Erbgut – und werden dennoch völlig unterschiedliche Tiere. Schaltet man das Enzym Dnmt3 aus, das die DNA-Methylierung aufbaut, entwickeln sich aus arbeiterbestimmten Larven Königinnen. Die Lernenden erschließen den Phänotyp-, Ovariolen- und Methylierungsbefund und beurteilen abschließend, ob ein gezeigter Zusammenhang bereits eine Steuerung belegt – ein echtes Stück Erkenntnisgewinnung.Die beiden Fassungen teilen Kontext und Daten, unterscheiden sich aber in Tiefe und Stoff: Die LK-Fassung behandelt zusätzlich die RNA-Interferenz (am Modell) und prüft die Kausalkette differenzierter. Damit eignet sich das Paket zur inneren Differenzierung, für GK- und LK-Kurse parallel oder als gestaffeltes Übungsmaterial.Paketinhalt:LK-Klausur (40 BE) und GK-Klausur (30 BE), je mit Einleitung, Materialien, Übersicht „Erwartete Schülerleistung", ausführlichem Erwartungshorizont (BE- und AFB-Ausweisung, Notenschlüssel) und Quellenangabeeditierbare Word-Dateien und PDFsHinweis:Jede Fassung ist eine vollständige, materialgebundene Klausuraufgabe, keine komplette Auswahlklausur. Im Zentralabitur wählen die Lernenden aus vier Aufgaben drei aus; die Bearbeitungszeit bezieht sich auf die jeweilige Einzelaufgabe.Die Aufgaben können entweder mit einer anderen Aufgabe zu einer vollständigen Klausur kombiniert oder als Übungsaufgabe zur Vorbereitung auf das Abitur genutzt werden.
Klassenstufen: Q1 (11./12. Jhg.), Q2 (12./13. Jhg.)
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