В связи с научно-технической революцией в современном мире развиваются нанотехнологии. Они применяются в совершенно разных отраслях: в промышленности (некоторыми производителями используется наноалмазное покрытие для повышения прочности и прочих свойств; получение престной воды из воды, соленость которой превышает нормальную), в медицине (генная терапия, основанная на инъекции ретро-вирусов, очищенных от опасных генов и заполненных теперь здоровыми работающими генами, в соматические клетки человека или в зиготу или эмбрион на ранней стадии развития; позволяющая полностью излечивать такие заболевания, как СПИД, гемофилия.), химии. Особое внимание в данной статье хочется уделить биотехнологиям. В Российской федерации ныне существуют государственные программы, целью которых является интеграция производства (в том числе и биотехнологий) в учреждения среднего образования. Однако, по мнению большинства опрошенных школьников данные программы (на примере ШЛ РОСНАНО) мало способны заинтересовать, научить практическим навыкам и, тем более, способствовать подготовке к поступлению в ВУЗ или получению льгот. Данным критериям на данный момент (2013–2015гг.) удовлетворяет Всероссийская олимпиада школьников. Рассмотрим несколько заданий практического тура Всероссийской олимпиады школьников по биологии.
В 2014 на заключительном этапе ВсОШ по биологии в кабинете «Анатомия, гистология, цитология» предлагалось определить, просвет какого органа изображен на фотографии, полученной эндоскопическим методом. Безусловно, данное задание не связано с биотехнологиями, однако оно затрагивает методы исследования полых органов, приближая т. о. школьников к «производству».
В кабинете «Биохимия и клеточная биология» участникам предлагалось исследовать культуру клеток мышиной фибросаркомы и титриметрическим методом определить содержание лактата. Затем участники должны были, ознакомившись со способом определения органов с опухолью посредством введения 2-фтор-3-дезоксиглюкозы, фтор которой радиоактивно мечен. Таким образом, данное задание напрямую связано с новейшими медицинскими технологиями.
Итак, ВсОШ действительно приближает к производству и фундаментальной деятельности. Однако, говоря о фундаментальности направлений заданий (например, по биохимии), необходимо отметить: в учебных заведениях среднего образования не включена в учебные программы дисциплина «биохимия», а на изучение ее основ на уроках общей биологии в 10–11 классах уделяется крайне мало времени, т. к. основная задача школ — подготовить к ЕГЭ. Безусловно, существует множество практикумов для университетов разного профиля, однако ни один из них не адаптирован на задания олимпиады формата последних 3–4 лет. Таким образом, даже конкретного учебного плана подготовки к практическому туру у конкретного школьника нет. Поэтому крайне необходимо создать подобный практикум. Два ученика ГБОУ «Губернского лицея-интерната для одаренный детей» Пензенской области взяли на себя данную задачу в качестве индивидуального проекта под руководством учителя биологии Маяковой Светланы Николаевны. Предлагаем рассмотреть несколько заданий из практикума и сопоставить их с заданиями заключительного и регионального этапов ВсОШ по биологии.
Региональный этап 2010
Биохимия. Идентификация веществ, принимающих участие в метаболических процессах человека
Оборудование, реактивы и материалы: соляная кислота (10 %-ый р-р,
HCl), гидроксид натрия (10 %-ый р-р, NaOH), сульфат меди (1 %-ый р-р, CuSO4), молибдат аммония в азотной кислоте, р-р Люголя (I2 в KI), азотная кислота (конц. НNO3), серная кислота (конц., H2SO4), α-нафтол, газовая горелка, пробирки, водяная баня.
Задание 1. В четырех пробирках находятся растворы альбумина, желатина, полисахарида и сок квашеной капусты.
Для идентификации этих веществ и их мономерных звеньев используйте качественные реакции на данные вещества или продукты их гидролиза. Используйте любые реагенты, имеющиеся на вашем рабочем месте и предложенные методики.
1.1. Составьте план работы.
1.2. Используя разработанный план, проведите идентификацию предложенных веществ. На основе полученных результатов, заполните таблицу.
Таблица 1
[1, с. 1] Задание
|
№ пробирки |
Растворы веществ |
Используемые реактивы |
Окраска продукта |
Качественная реакция |
Чем обусловлена реакция |
Мономерное звено |
|
|
Альбумин |
|
|
|
|
|
|
|
Желатин |
|
|
|
|
|
|
|
Полисахарид |
|
|
|
|
|
|
|
Сок квашеной капусты |
|
|
|
|
|
|
|
Дополнительные компоненты (где возможно) |
|
|
|
|
|
Задание из практикума
В данном пособии под заголовком «Что позволяет обнаружить» кратко и четко описаны вещества
Рис. 1. Текст из практикума
Рис. 2. Описание необходимых реактивов из практикума
Также, помимо описаний эффекта реакции, в пособии приведены фотографии пробирок
Рис. 3. Фотографии пробирок из практикума
Указано уравнение реакции
Рис. 4. Уравнение биуретовой реакции из практикума
Рис. 5. Двадцать основных аминокислот, входящих в состав белков [2, с. 119]
Под заголовком Basis кратко и понятно описаны основы данной реакции:
Basis: способность пептидной группы белков и полипептидов образовывать в щелочной среде с ионами Cu2+комплексное соединение фиолетового цвета с красным или синим оттенком в зависимости от числа пептидных связей в белке
В конце глав представлены тематические вопросы для самоконтроля.
Данный практикум находится в стадии разработки. Мы считаем, что этот вариант преподнесения информации идеально подходит для подготовки к региональному и заключительному этапам ВсОШ по биологии.
В заключение, отметим: всероссийские олимпиады школьников являются самыми приоритетными в показателе образования РФ, подготовка к практическому туру которых требуют тщательной работы и высокого самоконтроля. Для нас, как издателей данного пособия, важно подготовить материал, который, возможно, поможет участникам стать победителями и представлять нашу великую державу на международных предметных олимпиадах, повышая место РФ в рейтинге самых образованных стран мира.
Литература:
1. Задания регионального этапа всероссийской олимпиады школьников по биологии
2. Nelson, D. Leninger principles of biochemistry / D. L. Nelson, M. M. Cox //Bioghemisty. — 2011. — P. 119
