Looduse ja meditsiini õppesuund

1 kursus, sh umbes pool mahust laboripraktikum.

Auditoorne töö vastavalt tunniplaanile. Laboripraktikumid lähtuvalt koolivälise juhendaja võimalustest: 2-3 päeva arvestuste nädalal novembris.

1. Täiendada ja laiendada üldbioloogia molekulaargeneetika osas õpitu mõistmist; arusaama geenitehnoloogilistest meetoditest (nt CRISPR-Cas, rekombinantse DNA loomine ja geenivektor).

2. Anda ülevaade biotehnoloogia ja geenitehnoloogia rakendustest, meetoditest ning saavutustest, sealhulgas nende praktilistest näidetest põllumajanduses, toiduainetööstuses ja meditsiinis.

3. Tutvustada raku- ja embrüotehnoloogia meetodeid ja rakendusvõimalusi, sealhulgas kloonimist, tüvirakke ning hübridoomtehnoloogiat monokloonsete antikehade tootmiseks.

4. Tutvustada biotehnoloogiat kui erinevaid teadusharusid (sh bioteetikaga seotud) lõimivat eriala.

5. Õppida ja arendada geenitehnoloogilise laboritöö oskusi, mõtestada oma tegevust, sealhulgas automaatpipetiga pipeteerimist, DNA eraldamist ja PCR-meetodi kasutamist ning mutatsiooni määramise metoodikat. (CCR5 näitel).

6.  Arendada loodusteaduslikku ja tehnoloogiaalast kirjaoskust, loovust, süsteemset mõtlemist ja teabeallikates ning tehisaruga leitava kriitilise hindamise oskust;

7. Soodustada ja säilitada huvi loodusteaduste vastu ning motivatsiooni elukestvaks õppeks.

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 ning igapäevaeluga;

3. toob näiteid ja analüüsib biotehnoloogia/geenitehnoloogia rakendusi ning saavutusi  põllumajanduses, toiduaine- ja ravimitööstuses ning meditsiinis, energeetikas ja mujal, ning vastavaid eetilisi aspekte;

4. selgitab raku- ja embrüotehnoloogia meetodeid ja tegevusvaldkondi ning toob nende kohta näiteid, sealhulgas kloonimist, embrüosiirdamist ja tüvirakkude kasutamist.

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

6. on praktiliselt tundma õppinud ja mõistab peamisi töövõtteid ja meetodeid kaasaegses biotehnoloogias, oskab toimunud eksperimente kirjeldada ning nende sisu selgitada (DNA eraldamine, paljundamine PCR-meetodil ja mutatsiooni määramine geel-elektroforeesi abil).

RAKENDUSBIOLOOGIA VALDKOND.

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

RAKU- JA EMBRÜOTEHNOLOOGIA.

Ülevaade raku- ja embrüotehnoloogia tegevusvaldkondadest ning meetoditest: meristeempaljundus, embrüosiirdamine, kloonimine. Hübridoomtehnoloogiad ja monokloonsed antikehad; Embrüosiirdamine; Kloonimine (embrüonaal- ja tuum-); 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 (Cas9 näitel). Ülevaade geeni kloneerimisest, vastavatest peremeesorganismidest ning valgu (geenitehnoloogilise „toote“) puhastamise meetoditest.

DNA sekveneerimine (järjestuse määramine), PCR (polümeraasne ahelreaktsioon). Isiku molekulaarbioloogiline tuvastamine. 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. Ülevaade bioinformaatikast (sh 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 täitmist - 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. Kursusehinde „4“ saab reeglina vaid siis, kui vähemalt üks teoreetilise osa kontrolltöö on vähemalt „3+“ või „4“. (seega hinneteseis teor 3, teor 3 , prakt 5 annab kokku „3“, kuid nt „3+“, „3“ ja „5“ kokku „4“.)
6. Biotehnoloogia kursusehinne on ühtlasi vastav kooliastmehinne.

1) Üldiselt vastavalt kooli hindamisjuhendile ja järelevastamise korrale.

2) Laboripraktikume järele teha ei ole võimalik. Rohkem kui ühelt praktikumi (ja bioinformaatika - kui saame korraldada) õppepäevalt või ühe õppepäeva küllalt suurest osast puudumine vähendab reeglina vastavat hinnet ühe palli võrra. 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 ning tehisaruga leitav usaldusväärne info biotehnoloogia teemadel.