SREDNJE STROKOVNO IZOBRAŽEVANJE

Izobraževalni program: KEMIJSKI TEHNIK

KATALOG ZNANJ

Sprejeto na 29.seji SS za poklicno in strokovno izobraževanje, dne 9. 7 1999

1. IZBIRNO PODROČJE

LABORATORIJSKO DELO

2. IME PREDMETA

BIOTEHNOLOGIJA

3. ŠTEVILO UR

Po posameznih letnikih in oblikah izobraževalnega dela.

Letnik

Oblike izobraževalnega dela

 

Teorija (ur)

Vaje (ur)

Skupaj (ur)

1.

   

 

2.

   

 

3.

   

 

4.

164

40

204

skupaj

164

40

204

*  T – teoretični pouk, seminarji, projektno delo;

** V- vaje, individualno projektno delo oziroma projektno delo v skupinah, storitev.

4. USMERJEVALNI CILJI

Pri predmetu dijak:

  • seznani se s pojmom biotehnologija in s problematiko interdisciplinarnosti naravoslovnih in tehničnih znanj na tem področju;

  • razvije sebi lastne vrednote do znanosti in tehnologije;

  • sistematično pridobiva uporabna znanja, ki omogočajo razumevanje osnov načrtovanja in vodenja biotehnološkega procesa;

  • spozna mikrobe-producente in produkte biotehnoloških procesov;

  • spozna osnove mikrobne in encimske kinetike;

  • je sposoben sodelovati pri načrtovanju in spremljavi fermentacijskega eksperimenta na nivoju laboratorija ali v polindrustijskem merilu;

  • se usposobi za spremljavo biotehnološkega procesa;

  • sodeluje pri izbiri in uporabi najprimernejše metode in opreme za izolacijo in čiščenje produktov v laboratorijskem merilu;

  • sodeluje pri izbiri in uporabi najprimernejše metode in laboratorijske opreme za karakterizacijo produkta;

  • oblikuje kritičen odnos do novih dognanj v biotehnologiji;

  • razvija pozitiven odnos do okolja in krepi ekološko zavest.


  • 5. OPERATIVNI CILJI

    INFORMATIVNI CILJI

    FORMATIVNI CILJI

    SOCIALIZACIJSKI CILJI

    POSEBNOSTI V IZVEDBI

    Uvod

    Dijak

    Dijak

     

  • razume in opiše definicije biotehnologije

  • pozna zaporedje odkritij, pomembnih za razvoj biotehnologije

  • pozna produkte biotehnologije

  • zna opisati zgodovinski razvoj biotehnologije po obdobjih:

  • pred L. Pasteurjem,

  • obdobje L. Pasteurja,

  • obdobje antibiotikov,

  • obdobje po antibiotikih,

  • gensko inženirstvo;

  • opredeli področje biotehnologije in njeno mesto v znanosti;

  • Kritično sprejema in presoja podatke in informacije.

    Razvija kritičen odnos do novih spoznanj v biotehnologiji.

    Zave se vloge biotehnologije v vsakdanjem življenju.

     

    Uvod v biokemijo

     

     

     

  • pozna molekularne komponente celic

  • razume mehanizem delovanja metabolnega procesa

  • razume osnove genetike

  • opiše biomolekule in strukturno organizacijo celic;

  • iz sestave beljakovin sklepa o njihovi biološki aktivnosti;

  • zna razložiti metabolizem in energijske spremembe;

  • opiše DNA, RNA, zgradbo kromosomov, mutacije;

  • pozna prednosti in slabosti genskega inženiringa;

  • Seznani se z vedo o življenju v povezavi s kemijskimi procesi v celicah.

    Izoblikuje pozitiven odnos do etičnih problemov, ki spremljajo sodobno tehnologijo.

    Vaja:

  • izolacija nukleinskih kislin in kvantitativno določanje s pomočjo kromatografije in elektroforeze,

  • izolacija ogljikovih hidratov in kvantitativno določanje.

  • Osnove mikrobiologije

     

     

     

  • pozna zgradbo in organizacijo celic ter njihove fiziološke značilnosti

  • pozna značilnosti glavnih skupin mikroorganizmov (virusov, bakterij, kvasovk, gliv, itd.)

  • pozna delovanje okolja na mikrobno celico

  • razloži osnovne oblike razmnoževanja mikroorganizmov;

  • seznani se z industrijsko uporabnostjo mikrobnih organizmov;

  • razlikuje definirano in kompleksno gojišče;

  • pozna vpliv temperature, pH, vode, osmotskega tlaka. itd. na rast in lastnosti mikrobne celice;

  • Spozna interdisciplinarnost biotehologije.

    Zave se vloge mikrobov v življenju človeka.

    Vaja:

  • priprava mikroskopskega preparata,

  •  mikrobiološki razmaz, tehnika barvanja,

  •  opazovanje celične zgradbe različnih mikroorganizmov,

  • štetje mikroorganizm. in identifikacija.

  • Pripravljalni procesi

     

     

     

  • pozna potrebe delovnih mikroorganizmov za preživetje in delovanje

  • pozna principe izbire in priprave substratov

  • razume pomen sterilizacije

  • spozna primerjavo med potrebami za življenje mikrobov in višjih organizmov oziroma človeka;

  • zna izbrati in pripraviti substrate;

  • Razvija osebno odgovornost do dela z biokulturami.

    Vaja:

  • vpliv temperature in časa segrevanja na sterilnost oziroma preživetje bakterij.

  • pozna načine imobilizacije biokultur

  • pridobi teoretično podlago za potrebe po sterilnosti v vsakdanjem življenju;

  • spozna principe sterilizacije substrata, zraka in opreme;

  •    

    Osnove mikrobne in encimske kinetike

     

     

     

  • pozna načine opisovanja rasti, porabe substrata in tvorbe produkta v odvisnosti od vplivov okolja

  • pozna encim kot biokatalizator

  • zna napisati shemo osnovne encimske reakcije

  • spozna, da se rast in razvoj mikroba (t. j. način življenja mikroba lahko opisuje na matematično-tehničen način;

  • definira rastno krivuljo in opiše faze rasti;

  • razloži rast, porabo substrata in nastajanje produkta;

  • seznani se s principi delovanja encima in matematičnim zapisom hitrosti encimske reakcije;

  •  

    Vaja.

  • priprava substrata in gojenje kvasovk,

  • ločitev produkta od biomase,identifikacija z mikroskopom in refraktometrom,

  • določitev encimske aktivnosti z merjenjem absorbance,

  • simulacija mikrobne kinetike z računalniškim programom.

  • Produkti

     

     

     

  • zna smiselno razložiti dogajanje v biotehnološkem procesu

  • pozna in razlikuje vrste fermentacij glede na produkt:

  • mikrobna biomasa

  • primarni in sekundarni metaboliti

  • produkti biotransformacij iz različnih kemikalij

  • produkti biosinteze s pomočjo spremenjenih mikroorganizmov

  • spozna uporabo biotehnoloških produktov v vsakdanjem življenju;

  • opiše fermentacijske produkte in lastnosti:

  • enoceličnih proteinov, pekovskega kvasa, tkivnih kultur,

  • antibiotikov, organskih kislin, encimov, topil, polimerov, itd.,

  • etanol-ocetne kisline, manitol-fruktoze, izopropanol-acetona,

  • insulina, interferona;

  • Zave se različnih bioprocesov v vsakdanjem življenju.

    Vaja:

  • spremljava in regulacija enostavnih laboratorijskih bioprocesov (aerobnih in anaerobnih).

  • Bioreaktorji

     

     

     

  • pozna vrste bioreaktorjev in kriterije za razvrstitev

  • loči tipe procesov v bioreaktorju

  • razume načine vodenja in obratovanja bioreaktorjev

  • spozna osnovne tipe bioreaktorjev glede na vrsto substrata;

  • razlikuje tipe bioprocesov glede na velikost in dolžino trajanja;

  • oceni pomen spremljanja fizikalnih in kemijskih parametrov v bioprocesu;

  • Spozna vlogo tehnike na področju biotehnologije.

    Spozna interdisciplinarnost področja biotehnologije.

    Oblikuje primeren odnos do dela v laboratoriju.

    Demonstracija laboratorijskega bioreaktorja.

  • zna meriti osnovne fizikalne, kemijske, biološke parametre

  • spozna osnovne meritve bioloških parametrov v bioprocesu,

  • Na osnovi rezultatov meritev je sposoben napovedati dogajanje v bioprocesu.

    Vaja:

  • določanje časa pomešanja v stolpnem bioreaktorju oziroma v bioreaktorju z mešalom.

  • Zaključni procesi

     

     

     

  • obvlada metode izolacije produktov biotehnoloških procesov

  • zna pripraviti fermentacijsko brozgo

  • zna ločiti biomaso od tekoče faze

  • razloži principe in načine ločevanja biomolekul po končani fermentaciji;

  • izbere ustrezen način ločevanja produkta od nečistoč;

  • obvlada izolacijo aktivnih produktov iz filtrata;

  • Razvija sposobnost strokovnega razmišljanja.

    Ekskurzije:

  • industrija pralnih praškov,

  • pivovarna.

  • Primeri biotehnoloških produktov

     

     

     

  • pozna vlogo tehničnih znanj v biotehnologiji

  • pozna proizvodne postopke tipičnih biotehnoloških produktov

  • seznani se s proizvodnimi postopki nekaterih biotehnoloških produktov: npr.: proizvodnjo organskih kislin, topil, kvasa, fermentiranih pijač, encimov, antibiotikov;

  •  izdela procesno shemo ali projekt laboratorijskega bioprocesa z vsemi ključnimi fazami dela,

  • Se zaveda pomena bioprocesov za družbo.

    Razvija kritičen odnos do novih tehnologij z upoštevanje koristi in potencialnih nevarnosti.

    Vaja:

  • spremljava bioprocesa,

  • regulacij bioprocesnih parametrov,

  • izolacija, čiščenje in identifikacija produkta po najprimernejši metodi.

  • Biološke čistilne naprave

     

     

     

  • pozna načine čiščenja odpadnih voda s pomočjo mikrobov

  • zna opisati čiščenje z aktivno biomaso

  • pozna osnovne principe odstranjevanja odpadkov in skrbi za okolje na področju biotehnologije

  • zna opisati značilnosti aerobnega in anaerobnega čiščenje odpadnih voda;

  • upošteva pravila za rokovanje z različnimi odpadki v biotehnološkem procesu;

  • Zna kritično oceniti vpliv bioprocesov na obremenjevanje ekosistemov.

    Krepi ekološko zavest.

    Vaje:

  • čiščenje odpadnih voda.

    Ekskurzija:

  • biološka čistilna naprava.


  • 6. OBVEZNE OBLIKE PREVERJANJA IN OCENJEVANJA ZNANJA

    V posameznem ocenjevalnem obdobju se znanje preverja in ocenjuje:

  • ustno.

    Ocenjuje se tudi praktično delo in dnevnik opravljenega dela.

    7. POVEZANOST Z DRUGIMI PREDMETI

    Znanja

    Povezava s predmetom

     

    Predmet

    Znanja

  • produkti

  • Kemija

  • organske spojine (antibiotiki, topila, polimeri, insulin, interferon, itd.);

  • molekularne komponente celice

  • osnove mikrobne in encimske kinetike

  • bioreaktorji

  • Praktični pouk

  • kvantitativno določanje nukleinskih kislin s kromatografijo, elektroforezo identifikacija z mikroskopom in refraktometrom;

  • osnovne fiikalne meritve (pH, viskoznost);

  • bioreaktorji

  • Tehnologija

  • tehnološki postopki ločevanja;

  • vrste reaktorjev;

  • osnove mikrobne in encimske kinetike

  • Fizikalna kemija

  • kinetika kemijskih reakcij;

  • osnove mikrobiologije

  • Biologija

  • biomolekula, celica, encimi;

  • biološke čistilne naprave

  • Ekologija

  • čiščenje odpadnih voda;