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Einsatzfertige Klausuraufgabe (30 BE, ca. 68 Min.) für den Biologie-Grundkurs in der Qualifikationsphase, Inhaltsfeld Stoffwechselphysiologie (Schwerpunkt: chemiosmotische ATP-Bildung, Energieentwertung). Am Beispiel des illegal als „Fatburner" gehandelten Wirkstoffs 2,4-Dinitrophenol: Wie entsteht an der inneren Mitochondrienmembran ATP – und was passiert, wenn der Protonengradient nicht mehr für die ATP-Synthese genutzt wird? Vier Materialien, vollständig operationalisierte Teilaufgaben und ein ausführlicher Erwartungshorizont mit BE- und AFB-Zuordnung.
Diese Klausuraufgabe orientiert sich an den Vorgaben des Kernlehrplans Biologie für die Sekundarstufe II (Gymnasium/Gesamtschule NRW, gültig ab 2022) sowie an den Konstruktionsvorgaben für das Zentralabitur seit 2025. Sie ist durchgehend materialgebunden, mit den amtlichen Operatoren formuliert und deckt alle drei Anforderungsbereiche ab (AFB I 23,3 % · AFB II 53,3 % · AFB III 23,3 %).
Fachlicher Kern ist der membranbasierte Mechanismus der Energieumwandlung: Aufbau des Protonengradienten durch die Atmungskette und ATP-Bildung an der ATP-Synthase (M 1), die Funktion des Entkopplerproteins UCP1 im braunen Fettgewebe (M 2), die experimentelle Gegenüberstellung von aktivem und gehemmtem UCP1 an isolierten Mitochondrien (M 3, Daten nach De Meis et al. 2012) sowie eine stoffwechselphysiologisch begründete Stellungnahme zur Bewerbung von 2,4-Dinitrophenol als Schlankheitsmittel (M 4).
Die Lernenden werten Messdaten zu Atmungs- und ATP-Syntheserate aus, erklären die gegenläufigen Befunde über den zusätzlichen Protonen-Rückweg durch UCP1, leiten mithilfe des Energieerhaltungssatzes die Energieentwertung als Wärme her und beurteilen im Transfer, warum sich die erwünschte Wirkung des Präparats nicht von seiner Gefährlichkeit trennen lässt.
Die Grundkursversion ist keine gekürzte Leistungskursklausur. Sie wurde eigenständig neu konzipiert: mit reduzierter Materialarchitektur (vier statt fünf Materialien), einer auf die chemiosmotische Beschreibungsebene zugeschnittenen Abbildung ohne Detailauflösung der Atmungskette und einem eigenen, auf die Reichweite der Wirkung gestützten Anforderungsbereich III.
Die Aufgabe vertieft gezielt den Atmungsketten- und Chemiosmose-Teil der Zellatmung; der vorgelagerte Glucoseabbau (Glykolyse, oxidative Decarboxylierung, Tricarbonsäurezyklus) wird als Vorwissen vorausgesetzt und nicht erneut geprüft.
Paketinhalt
Klausuraufgabe mit Thema, Einleitung und vier operationalisierten Teilaufgaben (30 BE)
vier Materialien (M 1 – M 4) mit zwei selbst erstellten Abbildungen: Schema der Atmungskette und Diagramm der Messergebnisse
Übersichtstabelle „Erwartete Schülerleistung" mit AFB- und BE-Zuordnung je Teilaufgabe
ausführlicher Erwartungshorizont im Format „Der Prüfling …" mit Aufschlüsselung der Bewertungseinheiten
Übersicht der geprüften Kompetenzerwartungen mit KLP-Codes und Zuordnung zu den Teilaufgaben (PDF)
Format: bearbeitbare Word-Datei und PDF
Hinweis
Die Klausuraufgabe kann entweder mit einer weiteren Aufgabe zu einer vollständigen Klausur kombiniert oder als Übungsaufgabe für das Abitur eingesetzt werden.
Wenn Ihnen das Material gefällt, freue ich mich sehr über eine kurze Bewertung! :-)
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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