Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Schriftliche Abiturprüfung Schuljahr 2016/2017 Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau an allgemeinbildenden und beruflichen gymnasialen Oberstufen Haupttermin Mittwoch, 19. April 2017, 09:00 Uhr Unterlagen für die Lehrerinnen und Lehrer Diese Unterlagen sind nicht für die Prüflinge bestimmt. Diese Unterlagen enthalten: 1. 2. 3. 4. 5. den Rückmeldebogen für die Zweitdurchsicht Allgemeines Hinweise für die Auswahl der Aufgaben Hinweise für das Korrekturverfahren den Erwartungshorizont und die Bewertungskriterien für jede Aufgabe Bio1-gA-LM-AB-2017 Seite 1 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen 1. Rückmeldebogen für die Zweitdurchsicht Bitte umgehend ausfüllen und 1 a) an die Schule faxen , die die externe Zweitdurchsicht übernimmt, oder ggf. b) an die Kollegin/den Kollegen geben, die/der die interne Zweitdurchsicht übernimmt. Information für die Zweitdurchsicht Fach: Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau Kurs-Nummer: _______ Bearbeitet wurden die folgenden Aufgaben: Aufgaben-Nr. 1 Anzahl I von Prüflingen II von Prüflingen III von Prüflingen Faxnummern siehe: https://www.hamburg.de/bsb/sekundarstufe-2-abitur/ Bio1-gA-LM-AB-2017 Seite 2 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen 2. Allgemeines • • • • Weisen Sie bitte die Schülerinnen und Schüler auf die allgemeinen Arbeitshinweise am Anfang der Schülermaterialien hin. Die Schülerinnen und Schüler kennzeichnen alle Prüfungsunterlagen mit ihrem Namen. Auf dem Deckblatt vermerken sie zusätzlich die Kursnummer. 2 Die Arbeitszeit beträgt 240 Minuten . Eine Lese- und Auswahlzeit von 30 Minuten ist der Arbeitszeit vorgeschaltet. In dieser Zeit darf noch nicht mit der Bearbeitung der Aufgaben begonnen werden. Erlaubte Hilfsmittel: Taschenrechner (nicht programmierbar und nicht grafikfähig), Rechtschreibwörterbuch. 3. Aufgabenauswahl • • • • • Sie erhalten drei Aufgaben (I: Molekulargenetik und Gentechnik, II: Ökologie und Nachhaltigkeit, III: Neurobiologie und Selbstverständnis) zu unterschiedlichen Schwerpunkten und reichen diese an die Schülerinnen und Schüler weiter. Die Schülerinnen und Schüler erhalten alle drei Aufgaben (I, II und III). Die Schülerinnen und Schüler überprüfen anhand der Seitenzahlen, ob sie alle Unterlagen vollständig erhalten haben. Die Schülerinnen und Schüler wählen zwei Aufgaben aus und bearbeiten diese. Die Schülerinnen und Schüler vermerken auf dem Deckblatt und auf der Reinschrift, welche Aufgaben sie bearbeitet haben. 4. Korrekturverfahren • • • • Die Korrekturen werden gemäß der gültigen „Richtlinie für die Aufgabenstellung und Bewertung der Leistungen in der Abiturprüfung“ (Abiturrichtlinie) vorgenommen. Die für den Unterricht zuständige Lehrkraft korrigiert die Arbeiten unter Kennzeichnung ihrer Vorzüge und Mängel, der richtigen Lösungen und der Fehler, bewertet jede Arbeit mit einer Punktzahl und fertigt ein Gutachten an. Die Randbemerkungen der Referentin/des Referenten sind Teil des Gutachtens. Auf diese kann im Gutachten Bezug genommen werden. Jede Arbeit wird sodann von einer zweiten Fachlehrkraft – i. d. R. einer Lehrkraft der gleichen Schule – durchgesehen, die sich entweder der Bewertung durch die für das Fach zuständige Lehrkraft anschließt oder ein ergänzendes Gutachten mit abweichender Bewertung anfertigt (siehe Erstkorrekturbogen und Zweitdurchsichtbogen). Der Zweitdurchsichtbogen wird nur dann angelegt, wenn die Bewertung der Zweitdurchsicht um mindestens einen Notenpunkt abweicht. Beträgt die Differenz der im Erstgutachten und in der Zweitdurchsicht erteilten Punktzahlen mehr als drei Punkte wird ein Drittgutachten angefertigt (Drittkorrekturbogen). Die Bewertungsbögen sind als Download hier zu finden: https://www.hamburg.de/bsb/sekundarstufe- 2-abitur/3834884/artikel-rueckmelde-bewertungsboegen/ Benutzername: bsb.hera@HH; Passwort: zentralepruefungen Zu den Zeitvorgaben, den Warnmeldungen, der externen Zweitdurchsicht und dem weiteren Verlauf des Verfahrens siehe den „Ablaufplan für die Durchführung der schriftlichen Prüfungen“ (veröffentlicht: https://www.hamburg.de/bsb/hera/). 2 Entsprechend der „Richtlinie über die Gewährung von Erleichterungen für neu zugewanderte Schülerinnen, Schüler und Prüflinge bei Sprachschwierigkeiten in der deutschen Sprache“ (MBlSchul Nr. 08, 7. Oktober 2016, S. 60) werden für die betroffenen Prüflinge die folgenden Erleichterungen gewährt: – Die Bearbeitungszeit wird um 30 Minuten auf 270 Minuten erhöht. – Ein nicht-elektronisches Wörterbuch Deutsch – Herkunftssprache / Herkunftssprache – Deutsch wird bereitgestellt. Über die Gewährung dieser Erleichterungen entscheidet gemäß den in der Richtlinie genannten Bedingungen die bzw. der jeweilige Prüfungsbeauftragte bzw. die Prüfungsleitung. Bio1-gA-LM-AB-2017 Seite 3 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Beispiel – Bewertungsbögen 5. Erwartungshorizont und Bewertung I. Hinweise zur Bewertung Jeder Aufgabe sind 50 Bewertungseinheiten (BE) zugeordnet. In allen Teilaufgaben werden nur ganze BE vergeben. Insgesamt sind 100 BE erreichbar. Bei der Festlegung von Notenpunkten gilt die folgende Tabelle: Erbrachte Leistung (in BE bzw. %) ≥ 95 % ≥ 90 % ≥ 85 % ≥ 80 % ≥ 75 % ≥ 70 % ≥ 65 % ≥ 60 % Notenpunkte 15 14 13 12 11 10 9 8 Erbrachte Leistung (in BE bzw. %) ≥ 55 % ≥ 50 % ≥ 45 % ≥ 40 % ≥ 33 % ≥ 27 % ≥ 20 % < 20 % Notenpunkte 7 6 5 4 3 2 1 0 Für die Erteilung der Note ausreichend (5 Punkte) ist mindestens erforderlich, dass die Schülerinnen und Schüler annähernd die Hälfte der erwarteten Gesamtleistung und über den Anforderungsbereich I hinaus Leistungen in einem weiteren Anforderungsbereich erbracht haben. Es ist erforderlich, dass je nach Aufgabenstellung • Sachverhalte korrekt wiedergegeben und in Teilen korrekt angewendet werden, • einfache Fachmethoden korrekt beschrieben und in Teilen korrekt angewendet werden, • vorgegebene Kommunikations- und Darstellungsformen korrekt angewendet werden, • einfache Bezüge aufgezeigt werden und • die Darstellung erkennbar geordnet und sprachlich verständlich ist. Bio1-gA-LM-AB-2017 Seite 4 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Für die Erteilung der Note gut (11 Punkte) ist mindestens erforderlich, dass die Schülerinnen und Schüler annähernd vier Fünftel der erwarteten Gesamtleistung sowie Leistungen in allen drei Anforderungsbereichen erbracht haben. Dabei muss die Prüfungsleistung in ihrer Gliederung, in der Gedankenführung, in der Anwendung fachmethodischer Verfahren sowie in der fachsprachlichen Artikulation den Anforderungen voll entsprechen. Es ist erforderlich, dass je nach Aufgabenstellung • Sachverhalte und Fachmethoden korrekt dargestellt und in abgegrenzten Gebieten korrekt angewendet werden, • Kenntnisse und Fachmethoden stellenweise zur Lösung von Problemen selbständig herangezogen werden, • Kommunikations- und Darstellungsformen korrekt angewendet und in Teilen selbständig ausgewählt werden, • Bezüge hergestellt und Bewertungsansätze wiedergegeben werden und • die Darstellung in ihrer Gliederung und Gedankenführung klar strukturiert und nachvollziehbar ist sowie den allgemeinen und fachsprachlichen Anforderungen voll entspricht. Die zwei voneinander unabhängigen Aufgaben der Prüfungsaufgabe werden jeweils mit 50 Bewertungseinheiten bewertet. Die erbrachte Gesamtleistung ergibt sich aus der Summe der Bewertungseinheiten in den beiden Aufgaben. Bei erheblichen Mängeln in der sprachlichen Richtigkeit und der äußeren Form sind bei der Bewertung der schriftlichen Prüfungsleistung zudem je nach Schwere und Häufigkeit der Verstöße bis zu zwei Notenpunkte abzuziehen. Dazu gehören auch Mängel in der Gliederung, Fehler in der Fachsprache, Ungenauigkeiten in Zeichnungen sowie falsche Bezüge zwischen Zeichnungen und Text. II. Erwartungshorizont Bei den auf den folgenden Seiten dargestellten erwarteten Schülerleistungen handelt es sich um Lösungsskizzen. Oft sind aber Lösungsvarianten möglich, die in der Skizze nur zum Teil beschrieben werden konnten. Grundsätzlich gilt deshalb, dass alle Varianten, die zu richtigen Lösungen führen, mit voller Punktzahl bewertet werden, unabhängig davon, ob die gewählte Variante in der Lösungsskizze aufgeführt ist oder nicht. Kursiv gedruckte Passagen sind Hinweise an die korrigierenden Lehrkräfte. Sie sind nicht Bestandteile der erwarteten Schülerleistung. Bio1-gA-LM-AB-2017 Seite 5 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Aufgabe I: Der „Schwarze Tod“ Schwerpunktthema: Molekulargenetik und Gentechnik Lösungsskizze Zuordnung Bewertung Die Lösungsskizze versteht sich hinsichtlich des Inhalts als Anregung für eine Bewertung. Andere sinnvolle Lösungen sind adäquat zu bewerten. Der Prüfling … I II III a) zeichnet die Wachstumskurve einer Yersinia pestis-Kultur unter den in Material 1 dargestellten Laborbedingungen: Bakterienanzahl 3 4 2 1 Quelle: eigene Darstellung Zeit 6 Die Kurve soll die einzelnen Wachstumsphasen beinhalten, die Benennung der Phasen ist abhängig von den unterrichtlichen Voraussetzungen. beschreibt den Kurvenverlauf und gibt dabei auch Begründungen an: − − − − Startphase/Anlaufphase (1): Zunächst steigt die Bakterienanzahl nur geringfügig an. Der Bakterienstoffwechsel muss erst aktiviert werden, d. h. die für die Verarbeitung des Substrats notwendigen Enzyme müssen bereitgestellt werden. Vermehrungsphase/Exponentielles Wachstum (2): Es folgt eine Phase starker Vermehrung, da den Bakterien genügend Nährstoffe zur Verfügung stehen. Es liegt eine konstante maximale Teilungsrate bei optimalen Bedingungen vor. Mit fortschreitender Dauer konkurrieren die Bakterien zunehmend um Nahrung, die Populationsgröße nähert sich der Kapazitätsgrenze. Hinweis: Prüflinge führen hier eventuell auch Konkurrenz um Platz an. Die Kultur wird in einem Flüssigmedium (nicht in einer Petrischale) herangezogen. Platz ist in solchen Kulturen eigentlich kein kritisches Kriterium. Vom Prüfling wird diese Differenzierung nicht erwartet. Stationäre Phase (3): Wegen der Nahrungsverknappung findet keine weitere Vermehrung statt. Außerdem hemmen Stoffwechselendprodukte der Bakterien die weitere Vermehrung und der begrenzte Raum verhindert ein weiteres Ansteigen der Populationsdichte. Noch reichen die Nährstoffe aus, so dass Vermehrungs- und Sterberate einander die Waage halten und die Bakterienanzahl für eine gewisse Zeit stagniert. Absterbephase (4): Aufgrund des zunehmenden Nahrungsmangels und der Anhäufung von toxisch wirkenden Stoffwechselprodukten steigt die Sterberate ständig an und führt zur Reduktion der Anzahl lebender Zellen (eventuell schließlich zum Absterben der gesamten Population). Bio1-gA-LM-AB-2017 8 Seite 6 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Lösungsskizze Zuordnung Bewertung Die Lösungsskizze versteht sich hinsichtlich des Inhalts als Anregung für eine Bewertung. Andere sinnvolle Lösungen sind adäquat zu bewerten. Der Prüfling … I II III b) interpretiert die in Material 3 dargestellten Versuchsergebnisse im Hinblick auf die Bedeutung des pla-Enzyms (Material 2) für die Ausprägung einer Pesterkrankung: − − − − Werden Mäuse mit dem Stamm Pestoides F infiziert, überleben innerhalb des Versuchszeitraums 50 % der Mäuse diese Infektion. Die Anzahl der aus den Lungenbläschen gewonnenen Immunzellen entspricht der einer nicht infizierten Kontrollgruppe. Bei dem Stamm CO92 fallen sowohl die Immunreaktion als auch die Sterblichkeitsrate sehr hoch aus: Die Anzahl der Immunzellen hat sich im Vergleich zur Infektion mit Pestoides F verneunfacht und nach vier Tagen sind alle Versuchstiere tot. Die Versuchsergebnisse zeigen, dass das pla-Enzym eine entscheidende Bedeutung für die Ausprägung der Pesterkrankung hat: - In Material 2 ist dargestellt, dass der Stamm Pestoides F noch kein pPCP1-Plasmid enthält. - Eine Lungeninfektion kann nicht ausgelöst werden. (Die nachgewiesenen Immunzellen sind auch bei nicht infizierten Mäusen vorhanden.) - Nur bei vorhandenem pPCP1-Plasmid (Stamm CO92) wird das pla- Enzym gebildet. Lungeninfektionen können ausgelöst werden. Eine starke Immunantwort ist nachweisbar. - Ohne vorhandenes pPCP1-Plasmid ist der Infektionsverlauf insgesamt weniger drastisch, sodass die Überlebensrate der Mäuse größer ist. 6 4 c) bestimmt mithilfe von Material 4 und 5 die Aminosäuresequenz des Ausschnitts aus dem pPCP1-Plasmid von Yersinia pestis (Abb. 4.1): Position 257 258 260 261 262 259 DNA-Sequenz 3‘ AAA GAC TGG GAC TTA CGG 5‘ mRNA Aminosäure UUU Phe CUG Leu ACC Thr CUG Leu AAU Asn GCC Ala 6 sowie die wahrscheinlichste DNA-Sequenz für die Aminosäure an Position 259 für das pla-Enzym beim Yersinia pestis-Stamm „Angola“: − − mögliche DNA-Sequenzen: TAT, TAG oder TAA Am wahrscheinlichsten ist TAG. Für den Wandel zu TGG, wäre ein verändertes Nucleotid ausreichend. 3 und erklärt, welche Form der Mutation vorliegt: − − − − In dem betroffenen Basentriplett wurde die 2. Base vertauscht. Es handelt sich um eine Punktmutation. Diese gehört zu den Genmutationen, weil nur ein Gen betroffen ist. In diesem Fall liegt eine Basensubstitution vor, die eine Missense-Mutation zur Folge hat, da eine andere Aminosäure als zuvor codiert wird. Bio1-gA-LM-AB-2017 4 2 Seite 7 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Lösungsskizze Zuordnung Bewertung Die Lösungsskizze versteht sich hinsichtlich des Inhalts als Anregung für eine Bewertung. Andere sinnvolle Lösungen sind adäquat zu bewerten. Der Prüfling … I II III d) entwickelt mithilfe der Materialien 2 bis 4 eine Hypothese, wie sich die Anzahl der aus Milzgewebe gewonnenen Immunzellen (bei einem Versuch analog zu Material 3) bei Untersuchungen der beiden Pest-Stämme „Angola“ und KIM voneinander unterscheiden würde: Hypothese: − Die Anzahl an aus der Milz gewonnenen Immunzellen wird bei Mäusen, die mit dem Pest-Stamm KIM infiziert wurden, signifikant höher sein als bei Mäusen, die mit dem Pest-Stamm „Angola“ infiziert wurden. Erläuterung: − Der Pest-Stamm „Angola“ enthält zwar bereits das Plasmid pPCP1, jedoch noch in der ursprünglichen Variante mit der Aminosäure Ile an Position 259 (vgl. Abb. 2.3). − Der Pest-Stamm KIM enthält bereits das Plasmid pPCP1 mit der Mutation Pla I259T und synthetisiert daher das pla-Enzym mit der Aminosäure Thr an Position 259 (Material 2 und 4). − In diesem Fall wird das Polypeptid durch die Missense-Mutation wirksamer, da durch den Austausch von Ile zu Thr an Position 259 die Aktivität des pla- Enzyms erhöht wird (Material 2 und 4). − Nur durch das pla-Enzym mit der Mutation Pla I259T ist das Bakterium in der Lage auch die Milz zu befallen (vgl. Material 2). − Da diese nur bei dem Pest-Stamm KIM vorhanden ist, werden auch nur bei Infektion mit diesem Stamm Immunzellen in der Milz gefunden werden. − Der Stamm „Angola“ besitzt nicht die Fähigkeit auch die Milz zu befallen. 4 7 Insgesamt 50 BE 14 23 13 Bio1-gA-LM-AB-2017 Seite 8 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Aufgabe II: Graue Zukunft für Europa Schwerpunktthema: Ökologie und Nachhaltigkeit Lösungsskizze Zuordnung Bewertung Die Lösungsskizze versteht sich hinsichtlich des Inhalts als Anregung für eine Bewertung. Andere sinnvolle Lösungen sind adäquat zu bewerten. Der Prüfling … I II 10 2 III a) skizziert ein umfassendes Nahrungsnetz aus den Angaben in Material 1 und 2 und gibt die entsprechenden Trophieebenen an: Beispiel: wird gefressen von wird zersetzt von Das hier angegebene Nahrungsnetz ist beispielhaft zu verstehen. Andere, adäquate Lösungen sind gleichwertig zu beurteilen. b) beschreibt Abbildung 3.1 in Material 3: – – – – Dargestellt ist das Auftreten von zwei Darmparasiten bei Eichhörnchen. Der Befall wird in Prozent angegeben. Zwei Lebensräume wurden untersucht: Lebensraum A, in dem nur Eichhörnchen vorkommen, und Lebensraum B, in dem Eichhörnchen und Grauhörnchen gemeinsam vorkommen. Eichhörnchen, in deren Lebensraum keine Grauhörnchen vorkommen (A), sind zu etwa 5 % von S. robustus und zu 70 % von T. sciuri befallen. Eichhörnchen, die den Lebensraum mit Grauhörnchen teilen (B), sind zu 60 % von S. robustus und zu 90 % von T. sciuri befallen. Bio1-gA-LM-AB-2017 4 Seite 9 von 18

Freie und Hansestadt Hamburg Behörde für Schule und Berufsbildung Abitur 2017 Lehrermaterialien Biologie auf grundlegendem Anforderungsniveau allgemeinbildende und berufliche gymnasiale Oberstufen Lösungsskizze Zuordnung Bewertung Die Lösungsskizze versteht sich hinsichtlich des Inhalts als Anregung für eine Bewertung. Andere sinnvolle Lösungen sind adäquat zu bewerten. Der Prüfling … I II III c) erläutert unter Einbeziehung der Materialien 1 bis 4, welche Faktoren den Rückgang der Eichhörnchen-Populationen in England verursacht haben könnten: Material 1 und 2: – Eichhörnchen und Grauhörnchen haben sehr ähnliche Lebensweisen und nutzen vielfach dieselben Ressourcen. Die ökologischen Nischen beider Arten überlappen somit stark, was zu Konkurrenz führt. – Jedoch gibt es auch Unterschiede: - Eichhörnchen nutzen Samen von Nadelbäumen, Grauhörnchen nicht. - Grauhörnchen können Eicheln fressen, Eichhörnchen nicht. - Grauhörnchen erreichen im Mischwald Populationsdichten von 3 bis 18 Individuen/ha, Eichhörnchen nur 0,02 bis 1,1 Individuen/ha. - Dies spricht für eine effektivere Ressourcennutzung des Grauhörnchens. − Grauhörnchen sind deutlich größer und dem Eichhörnchen somit wahrscheinlich bei direkter Auseinandersetzung überlegen. Dies ist auch von Bedeutung, wenn Grauhörnchen Wintervorräte des Eichhörnchens nutzen. Material 3: – Teilen Eichhörnchen den Lebensraum mit Grauhörnchen, tragen deutlich mehr Eichhörnchen die parasitische Nematode T. sciuri, die in Europa heimisch ist: Erhöhung der Infektionsrate von 70 % auf 90 %. – Der mit den Grauhörnchen eingeschleppte Parasit S. robustus befällt Eichhörnchen in Lebensräumen, die sich beide Hörnchenarten teilen, um ein Vielfaches häufiger als in Lebensräumen, in denen das Eichhörnchen allein auftritt. Steigerung von 5 % auf 60 %. – Grauhörnchen und S. robustus stammen aus demselben Lebensraum, es ist also davon auszugehen, dass Grauhörnchen an die Besiedlung durch S. robustus angepasst sind und Anpassungsmechanismen besitzen, während dies den Eichhörnchen fehlt: - Daher wird S. robustus Eichhörnchen stärker schwächen als Grauhörnchen. - Damit wird der Verdrängungsprozess des Eichhörnchens durch S. robustus wahrscheinlich beschleunigt. Material 4: – SQPV befällt zwar beide Hörnchenarten, jedoch erkranken nur Eichhörnchen daran. – Grauhörnchen sind Überträger. – Eine SQPV-Infektion verläuft für Eichhörnchen meist tödlich. – Das SQPV kann den Verdrängungsprozess der Eichhörnchen durch die Grauhörnchen enorm beschleunigen. Hinweis: Schnell tödliche Viren unterdrücken ihre eigene Ausbreitung. Ist ein Überträger vorhanden, kombiniert sich Ausbreitung mit hoher Letalität. Dieser Zusammenhang wird jedoch nicht erwartet. Bio1-gA-LM-AB-2017 Seite 10 von 18