Eine einsatzfertige Klausuraufgabe (40 BE, 90 Min.) für den Biologie-Leistungskurs im Inhaltsfeld Stoffwechselphysiologie. Am realen Beispiel des illegal als „Fatburner" vertriebenen Wirkstoffs 2,4-Dinitrophenol (DNP): Warum entsteht in Mitochondrien überhaupt Wärme statt ATP, wie reguliert der Körper diesen Vorgang über UCP1 im braunen Fettgewebe – und warum ist die tödliche Hyperthermie durch DNP die zwangsläufige Folge seines Wirkmechanismus? Chemiosmotische ATP-Synthese, Energieentwertung, Datenauswertung und stoffwechselphysiologisch begründete Bewertung.
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 %).
Fachlicher Kern ist der membranbasierte Mechanismus der Energieumwandlung: Aufbau und Nutzung des Protonengradienten an der Atmungskette (M1), die experimentelle Gegenüberstellung von gekoppelter und entkoppelter Atmung an isolierten Mitochondrien des braunen Fettgewebes (M3, Daten nach De Meis et al. 2012), die Regulation von UCP1 über Noradrenalin/Fettsäuren und Purinnukleotide (M4) sowie eine Stellungnahme zur „Fatburner"-Bewerbung von DNP (M5). Die Lernenden werten Messdaten aus, leiten über den Energieerhaltungssatz die Energieentwertung als Wärme her und beurteilen im Transfer, warum Wirksamkeit und Lebensgefahr von DNP aus demselben Mechanismus stammen.
Die Aufgabe vertieft gezielt den Atmungsketten-/Chemiosmose-Teil der Zellatmung; der vorgelagerte Glucoseabbau (Glykolyse, Citratzyklus) wird als Vorwissen vorausgesetzt, nicht erneut geprüft.
Paketinhalt:
Aufgabenstellung mit Situierung und fünf materialgestützten Materialien (M1–M5), inkl. zwei selbst erstellten Abbildungen (Atmungsketten-Schema, Messdaten-Diagramm)
ausführlicher Erwartungshorizont mit erwarteter Schülerleistung sowie BE- und AFB-Zuordnung je Teilaufgabe
AFB-Verteilungstabelle und prozentbasierter Notenschlüssel
editierbare Word-Datei mit bewusst generischen Platzhaltern (frei anpassbar)
konzipiert als Baustein einer zweiteiligen Klausur (40 BE / 90 Min. pro Aufgabe); das Deckblatt weist daher die Werte einer kombinierten Klausur aus
Hinweis:
Alle Materialien sind selbst erstellt bzw. für den Unterricht vereinfacht und verändert nach den genannten Originalstudien (vollständige Quellenangaben enthalten); es werden keine urheberrechtlich geschützten Originalabbildungen verwendet.
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Zwei einsatzfertige Klausuraufgaben zum selben Forschungskontext – eine für den Grundkurs (30 BE), eine für den Leistungskurs (40 BE) – im Inhaltsfeld Stoffwechselphysiologie. Am Beispiel des illegal als „Fatburner" gehandelten Wirkstoffs 2,4-Dinitrophenol: Wie entsteht an der inneren Mitochondrienmembran ATP, und was passiert, wenn der Protonengradient als Wärme entwertet wird? Beide Fassungen materialgebunden, mit vollständigem Erwartungshorizont und BE-/AFB-Zuordnung. Die Grundkursfassung ist keine gekürzte Leistungskursklausur, sondern eigenständig neu konzipiert.Dieses Paket enthält die Grundkurs- und die Leistungskursfassung einer Klausuraufgabe zum gleichen wissenschaftlichen Kontext. Beide orientieren sich am Kernlehrplan Biologie für die Sekundarstufe II (Gymnasium/Gesamtschule NRW, gültig ab 2022) und an den Konstruktionsvorgaben für das Zentralabitur seit 2025; beide sind durchgehend materialgebunden, mit den amtlichen Operatoren formuliert und decken alle drei Anforderungsbereiche ab.Leistungskurs (40 BE): AFB I 22,5 % · II 52,5 % · III 25 %. Fünf Materialien, darunter die vollständig aufgelöste Atmungskette (Komplexe I–IV, Elektronencarrier, Redoxgleichungen), ein eigenes Material zur Regulation von UCP1 sowie ein Anforderungsbereich III, der die Zwangsläufigkeit der tödlichen Wirkung aus Gewebebeschränkung und Regulierbarkeit herleitet.Grundkurs (30 BE): AFB I 23,3 % · II 53,3 % · III 23,3 %. Vier Materialien, eine auf die chemiosmotische Beschreibungsebene reduzierte Abbildung der Atmungskette und ein eigener Anforderungsbereich III, der über die Reichweite der Wirkung (systemisch vs. gewebebeschränkt) argumentiert.Warum beide Fassungen? Die Grundkursversion wurde nicht aus der Leistungskursklausur herausgekürzt, sondern eigenständig neu aufgebaut – mit reduzierter Materialarchitektur, angepasster Abbildungstiefe und einem anderen AFB-III-Zugang. Das Paket zeigt damit zugleich, wie sich derselbe Forschungskontext niveaugerecht für beide Kursarten aufbereiten lässt – nützlich für Lehrkräfte, die parallel Grund- und Leistungskurse unterrichten.Beide Aufgaben vertiefen gezielt den Atmungsketten- und Chemiosmose-Teil der Zellatmung; der vorgelagerte Glucoseabbau (Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Tricarbonsäurezyklus) wird als Vorwissen vorausgesetzt und nicht erneut geprüft. Der Bewertungsteil bezieht sich auf 2,4-Dinitrophenol als illegal beworbenen Schlankheitsmittel-Wirkstoff.PaketinhaltLeistungskursfassung:Klausuraufgabe mit Thema, Einleitung und fünf operationalisierten Teilaufgaben (40 BE)fünf Materialien (M 1 – M 5) mit zwei selbst erstellten AbbildungenÜbersichtstabelle, ausführlicher Erwartungshorizont, Kompetenz-PDF, QuellennachweisGrundkursfassung:Klausuraufgabe mit Thema, Einleitung und vier operationalisierten Teilaufgaben (30 BE)vier Materialien (M 1 – M 4) mit zwei selbst erstellten AbbildungenÜbersichtstabelle, ausführlicher Erwartungshorizont, Kompetenz-PDF, Quellennachweisbeide Aufgaben als editierbare Word-Datei mit generischen Platzhaltern (Schule, Kurs, Datum frei anpassbar)HinweisDie Klausuraufgabe kann entweder mit einer anderen Aufgabe zu einer vollständigen Klausur kombiniert oder als Übungsaufgabe für das Abitur eingesetzt werden. Dir gefällt das Material? Dann lass mir gerne eine Bewertung und/oder Feedback da :-)
Klassenstufen: Q1 (11./12. Jhg.), Q2 (12./13. Jhg.)
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