Looduse ja meditsiini õppesuund

1 kursus, sh umbes pool mahust laboripraktikum.

Kursusega taotletakse, et õpilane:

1. täiendab ja laiendab üldbioloogia molekulaargeneetika osas õpitu mõistmist;
2. omab ülevaadet rakendusbioloogia kujunemisest ning oskab lahti mõtestada biotehnoloogia kaasaegseid saavutusi ning meetodeid;
3. teab biotehnoloogia (sh geenitehnoloogia) põhimõisteid ning mõistab peamisi protsesse (vastavalt alljärgnevale Sisukirjeldusele);
4. tutvub ja mõtestab töömeetodeid kaasaegses biotehnoloogias, saab laboris võimaluse ja kasutab seda mõtestatult peamiste töövõtete ja protsesside praktiliseks katsetamiseks ja tundmaõppimiseks;
5. arendab loodusteaduslikku ja tehnoloogiaalast kirjaoskust, loovust ning süsteemset mõtlemist;
6. tunneb huvi bioloogia ja teiste loodusteaduste vastu, saab aru nende tähtsusest igapäevaelus ning on motiveeritud elukestvaks õppeks;
7. kasutab bioloogiainfo leidmiseks erinevaid, sh elektroonilisi teabeallikaid ning hindab kriitiliselt neis sisalduvat teavet;
8. omab ülevaadet rakendusbioloogiaga, sh biotehnoloogia ja geenitehnoloogiaga kaasnevatest eetilistest probleemidest;
9. kinnistab teadmisi ja oskusi bioloogiaalastest  seaduspärasustest,  teooriatest,  tulevikusuundumustest  ning  nendega seotud  rakendustest;

Õpilane:

1.           mõistab ja analüüsib alljärgnevas ainekavas toodud rakendusi, protsesse, põhimõisteid; Ainekava peamised teemad on toodud käesoleva ainepassi Sisu lühikirjelduses.

2.           seostab rakendusbioloogiat/biotehnoloogiat bioloogia ja teiste loodusteaduste ja igapäevaeluga;

3.           toob näiteid rakendusbioloogia/biotehnoloogia valdkondade kohta põllumajanduses, toiduaine- ja ravimitööstuses, energeetikas ja mujal;

4.           analüüsib ja hindab eri organismirühmade biotehnoloogilisi rakendusi ning nende positiivseid ja negatiivseid külgi, toob rakendamisvõimaluste näiteid;

5.           selgitab raku- ja embrüotehnoloogia meetodeid ja tegevusvaldkondi ning toob nende kohta näiteid;

6.           seostab rakendusbioloogiat/biotehnoloogiat säästva arenguga;

7.           toob näiteid geenitehnoloogia rakendusvaldkondade kohta ning selgitab kasutatavaid meetodeid;

8.           selgitab geenitehnoloogia rakendamise võimalusi meditsiinis ja GMO kasutamist toiduks ning nendega seotud eetilisi probleeme;

9.           on praktiliselt tundma õppinud ja mõistab peamisi töövõtteid ja meetodeid kaasaegses biotehnoloogias.

10.         mõistab laboripraktikumis tehtut, oskab toimunud eksperimente kirjeldada ning nende sisu selgitada (sh DNA eraldamine, PCR, mutatsiooni määramine).

RAKENDUSBIOLOOGIA VALDKOND.

Ajalooline ülevaade bioloogia arengust, rakendusbioloogia seos teiste loodusteaduste ja igapäevaeluga. Rakendusbioloogia saavutuste näiteid mitmesugustes valdkondades (nt põllumajandus, toiduaine- ja ravimitööstuses, …) – bakterite, loomade, taimede ja seente rakendusbioloogilised võimalused. Geneetiliselt muundatud organismid (GMO) ja vastavad näited. Bioeetika küsimusi ja näiteid. Rakendusbioloogia seos meditsiini ja säästva arenguga. Ülevaade biosensoritest. Ülevaade in vitro farmakoloogiast, biomeditsiiniliste analüüside ja molekulaardiagnostika näited.

RAKU- JA EMBRÜOTEHNOLOOGIA.

Ülevaade raku- ja embrüotehnoloogia tegevusvaldkondadest ning meetoditest: meristeempaljundus, embrüosiirdamine, kloonimine. Hübridoomtehnoloogiad ja monokloonsed antikehad; Embrüosiirdamine; Kloonimine (embrüonaal-, reproduktiivne, tuum-, ja terapeutiline kloonimine); Tüvirakud ja rakuteraapia. Rakkude programmeeritud suremine (apoptoos).

GEENITEHNOLOOGIA.

Molekulaargeneetika põhiprotsessid kordavalt (üldbioloogia kursusest) – replikatsioon, transkriptsioon, translatsioon.

Ülevaade geenitehnoloogias kasutatavatest meetoditest.

Rekombinantne DNA, viirusvektor, plasmiidne vektor. CRISPR-Cas tehnoloogia. Ülevaade geeni kloneerimisest (Cas9 näitel), vastavatest peremeesorganismidest ning valgu (geenitehnoloogilise „toote“) puhastamise meetoditest, vastava näide bioinformaatikast.

DNA sekveneerimine (järjestuse määramine), PCR (polümeraasne ahelreaktsioon).

Isiku molekulaarbioloogiline tuvastamine, DNA-profiil,  DNA sõrmejälgede metoodika. Polümorfsed markerid; Tandem(kordus)järjestus, SNP (ühenukleotiidne erisus/varieeruvus).

LABORITÖÖDEGA seonduv: rakendusbioloogia Eestis ning valdkonnaga seotud elukutsed. Pipeteerimine; geenitehnoloogiline laboriaparatuur. DNA eraldamine, polümeraasne ahelreaktsioon - PCR. Isiku molekulaarbioloogiline tuvastamine, mutatsiooni määramine. Kloneerimine, selle käik. Näide bioinformaatikast (praktiline töö).

1. Kursuse jooksul saadakse kolm olulist hinnet: kirjalike kontrolltööde hinded (2) ning laboripraktikumide koondhinne (1).
2. Kirjalikud (elektroonsed, Moodle keskkonnas) kontrolltööd hinnatakse RÕK (riikliku õppekava) protsentskaala järgi.
3. Laboripraktikumide koondhinne saadakse ettenähtud laboritööde vormistamise ja mõistmise eest, arvestatakse ka neis osalemist. Laboritööde vormistamine hõlmab näiteks vastavate töölehtede ja/või katseprotokollide täitmist, sealsetele küsimustele vastamist, kommenteerimist, järelduste tegemist. Laboritööde koondhinde saamiseks võib õpetaja kontrollida (suuliselt või kirjalikult) praktikumides tehtu ja selle sisu mõistmist.
4. Õpilase puudumisel auditoorsetest õppetundidest (nn teooriatunnid) üle 30 % (3 tundi ja enam) on õpetajal õigus kohustada õpilast sooritama lisatöö vastava temaatika kohta. Lisatöö hinne on siis kursusehinde panekul neljandaks oluliseks hindeks.
5. Kaks hilinemist tundi loetakse võrdseks ühe puudutud tunniga.

1. Olulised hinnatavad tööd on kirjalikud kontrolltööd (2) ning laboripraktikumide koondhinne, nende tulemuste baasil kujuneb kursusehinne.
2. Vähemalt rahuldava kursusehinde saamiseks peavad laboripraktikumide koondhinne ja vähemalt üks kirjalik (teooria-)kontrolltöö olema sooritatud vähemalt rahuldavalt.
3. Kursusehinde panekul hinnete nn kahevahel oleku puhul on määravaks laboripraktikumi õppepäevadel osalemine ja seal õpitu sisu tundmine – kõigil õppepäevadel osalenud ja vastavat materjali hästi tundvale õpilasele pannakse kahest valikust kõrgem hinne.
4. Kui kursuse üks olulistest hinnatavatest töödest on mitterahuldav ("1" või "2"), on kogu kursuse hindeks reeglina maksimaalselt "rahuldav". Kahe mitterahuldava (mittearvestatud) hinde puhul kursuses hinnatakse see mitterahuldavaks.
5. Biotehnoloogia kursusehinne on ühtlasi vastav kooliastmehinne.

1) Üldiselt vastavalt kooli hindamisjuhendile ja järelevastamise korrale.

2) Laboripraktikume järele teha ei ole võimalik. Rohkem kui ühelt laboripraktikumi õppepäevalt või ühe õppepäeva küllalt suurest osast puudumine vähendab reeglina vastavat hinnet ühe palli võrra, kahelt kahe palli võrra, jne. (Väga põhjendatud erandid lepitakse õpetaja ja õpilase vahel kokku, korvates puudumist näiteks teemakohase lisatööga).

3) Iga kontrolltööd saab ühe korra järele vastata. Kui õpilane seda võimalust ei kasuta, hinnatakse vastav töö hindega „nõrk“ („1“).

• Õpik: Bioloogia gümnaasiumile II osa (3. kursus; M. Viikmaa, 2008)  Rakendusbioloogia peatüki osa.
• Õppematerjalid Moodle keskkonnas (moodle.hitsa.ee kursus Biotehnoloogia_TammeG (sh Digiõppevaramu vastavad peatükid: https://vara.e-koolikott.ee/taxonomy/term/2510 ).
• Lisaks on peamine õppematerjal õpetaja ja laboripraktikumi juhendajate jagatud/koostatud konspektid (edastatakse peamiselt elektroonselt) ning õpilase enda tunnikonspekt.

Täiendava õppematerjalina: trükimeedias ilmuv ja internetimaterjalid biotehnoloogia teemadel.