Einsatzfertige Klausuraufgabe (40 BE, 90 Min.) für den Biologie-Leistungskurs im Inhaltsfeld Neurobiologie (Schwerpunkt Bau und Funktionen von Nervenzellen: primäre und sekundäre Sinneszelle, Rezeptorpotenzial). Klapperschlangen orten warmblütige Beute auch in völliger Dunkelheit – mit einem Grubenorgan zwischen Auge und Nasenloch. Anhand von Originaldaten aus der Forschung prüfen die Lernenden, ob die Infrarotstrahlung fotochemisch wie im Auge oder über Erwärmung erfasst wird, erklären die Entstehung von Aktionspotenzialen in den Nervenendigungen und vergleichen die Signaltransduktion im Grubenorgan mit der im Stäbchen der Netzhaut. Zum Abschluss diskutieren sie, ob man bei Grubenottern von „Infrarot-Sehen“ sprechen kann.

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 = 57,5 %, III = 20 %). Bearbeitungszeit: 90 Minuten.

Im Mittelpunkt steht die Kompetenzerwartung, das Prinzip der Signaltransduktion bei primären und sekundären Sinneszellen zu erläutern. Das Grubenorgan, in dem freie Nervenendigungen über einen wärmeempfindlichen Kationenkanal depolarisieren, wird dem Stäbchen der Netzhaut gegenübergestellt, das über eine Signalkaskade hyperpolarisiert. Dazu kommen Rezeptorpotenzial und Aktionspotenzial, eine Hypothesenprüfung an Originaldaten mit Kontrollvergleichen sowie eine Diskussion über die Verarbeitung von Infrarot- und Lichtsignalen im Tectum opticum. Die Aufgabe ergänzt damit die LK-Abituraufgabe 2025, die die primäre Sinneszelle in den Mittelpunkt stellt, um den direkten Vergleich mit der sekundären Sinneszelle.

Paketinhalt:

• Aufgabenblatt mit Einleitung und fünf operationalisierten Teilaufgaben (40 BE)

• vier Materialien: M 1 Bau des Grubenorgans mit Schema, M 2 zwei Hypothesen zur Reizaufnahme, M 3 Befunde zu Ionenkanälen und Temperaturschwellen (zwei Tabellen, Daten nach Gracheva et al. 2010), M 4 Verarbeitung im Tectum opticum (Tabelle, Daten nach Hartline et al. 1978 und Newman & Hartline 1981)

• Übersichtstabelle „Erwartete Schülerleistung (Stichpunkte)“ mit AFB/BE sowie ausführlicher Erwartungshorizont im Format „Der Prüfling …“ mit BE-Aufschlüsselung

• Übersicht der abgedeckten Kompetenzerwartungen des Kernlehrplans (PDF)

• Formate: editierbare Word-Datei + PDF

Hinweis

Die Klausuraufgabe kann entweder mit einer weiteren Aufgabe zu einer kompletten Klausur kombiniert werden oder als Übungsaufgabe zur gezielten Klausur- oder Abiturvorbereitung eingesetzt werden.