UČNI NAČRT Srednje splošno izobraževanje 21:70



BIOTEHNOLOGIJA /

Tehniška gimnazija //

Tehniška gimnazija s slovenskim 25

0

učnim jezikom na narodno mešanem 2

.

9

območju v slovenski Istri .

4

2



1

UČNI NAČRT

IME PREDMETA: biotehnologija

Izobraževalni program tehniške gimnazije, izobraževalni program tehniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri:

obvezni predmet (280 ur)

maturitetni standard (280 ur)



PRIPRAVILA PREDMETNA KURIKULARNA KOMISIJA V SESTAVI: dr. Neža Čadež, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta; Rok Demič, Biotehniški izobraževalni center Ljubljana; Jana Goršin Fabjan, Kmetijska šola Grm in biotehniška gimnazija Novo mesto; mag. Marjetka Kastelic Švab, Biotehniški center Naklo; Tjaša Klemen, Biotehniški izobraževalni center Ljubljana; Saša Kregar, Zavod RS za šolstvo; dr. Maja Paš, Univerza v Ljubljani, Biotehniška fakulteta; Tadeja Polajnar, Biotehniški center Naklo; Mateja Prus, Grm Novo mesto; dr. Nataša Šink, Biotehniški center Naklo



JEZIKOVNI PREGLED: Mira Turk Škraba

OBLIKOVANJE: neAGENCIJA, digitalne preobrazbe, Katja Pirc, s. p.

IZDALA: Ministrstvo za vzgojo in izobraževanje in Zavod RS za šolstvo

ZA MINISTRSTVO ZA VZGOJO IN IZOBRAŽEVANJE: dr. Vinko Logaj

ZA ZAVOD RS ZA ŠOLSTVO: Jasna Rojc

Ljubljana 2025

SPLETNA IZDAJA



DOSTOPNO NA POVEZAVI:

https://eportal.mss.edus.si/msswww/datoteke/ucni_nacrti/2026/un-biotehnologija_teh-teh_si.pdf





Kataložni zapis o publikaciji (CIP) pripravili v Narodni in univerzitetni knjižnici v Ljubljani

COBISS.SI-ID 250253059

ISBN 978-961-03-1122-5 (Zavod RS za šolstvo, PDF)





BESEDILO O SEJI SS


Strokovni svet RS za splošno izobraževanje je na svoji 245. seji, dne 19. 6. 2025, določil učni načrt biotehnologija za izobraževalni program tehniške gimnazije in izobraževalni program tehniške gimnazije s slovenskim učnim jezikom na narodno mešanem območju v slovenski Istri.



PRIZNANJE AVTORSTVA – NEKOMERCIALNO – DELJENJE POD ENAKIMI POGOJI



Prenova izobraževalnih programov s prenovo ključnih programskih dokumentov (kurikuluma za vrtce, učnih načrtov ter katalogov znanj)





KAZALO


OPREDELITEV PREDMETA....................... 9 ZAKLJUČNI POSTOPKI V BIOTEHNOLOGIJI

................................................................. 42

Namen predmeta .................................... 9

Temeljna vodila predmeta ...................... 9 biotehnoloških proizvodov ................... 42 Metode izolacije, ločevanja in čiščenja

Obvezujoča navodila za učitelje ............ 10 Mehanske tehnike ................................ 44

TEME, CILJI, STANDARDI ZNANJA.......... 11 Termodifuzijske tehnike ........................ 45

UVOD V BIOTEHNOLOGIJO ...................... 12 Kromatografske tehnike ........................ 46

Interdisciplinarnost biotehnologije ......... 12 Gelska elektroforeza ............................. 47

Zgodovina in razvoj biotehnologije........ 14 PRIMERI BIOTEHNOLOŠKIH PROCESOV .. 48

Biotehnološki proces ............................. 15 Živilstvo ................................................ 48

BIOLOGIJA CELICE .................................... 17 Okoljevarstvo ........................................ 50

Molekularna biologija ............................ 17 Farmacija, medicina, veterina ................ 51

BIOKULTURE ............................................. 19 GENSKI INŽENIRING ................................ 53

Splošne značilnosti biokultur ................. 19 Gensko spremenjeni organizmi ............ 53

Virusi ..................................................... 21 ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI IN NADZOR

Bakterije ................................................ 22 ..................................................................55

Glive ..................................................... 24 Zagotavljanje kakovosti in nadzor .........55

Alge ...................................................... 26 BIOTEHNOLOGIJA IN DRUŽBA ................. 57

Rastline in rastlinske tkivne kulture ........27 Biotehnologija in družba ........................ 57

Živali in živalske tkivne kulture ............. 29 PRAKTIČNI DEL - PROJEKTNO DELO ...... 59

PRIPRAVLJALNI POSTOPKI V Projektno delo ...................................... 59

BIOTEHNOLOGIJI ..................................... 30 PRILOGE ............................................... 61

Izbira in priprava biokulture .................. 30

Izbira in priprava gojišča ...................... 32

Izbira in priprava bioreaktorskega sistema

............................................................. 33

BIOREAKTORJI ......................................... 34

Delitev in zgradba bioreaktorjev ........... 34

Tipi procesov v biorektorju ................... 36

VODENJE BIOPROCESA ............................ 37

Spremljanje in regulacija bioprocesa ..... 37

Merjenje fizikalnih parametrov ............. 38

Merjenje kemijskih parametrov ............ 39

Merjenje bioloških parametrov ............. 40

Biosenzorji ............................................. 41





2


1

:

7

0

/

/

/

5

2

0

2

.

9

.

4

2



OPREDELITEV PREDMETA



NAMEN PREDMETA

Biotehnologija je interdisciplinarna veda, ki vključuje in povezuje znanja iz naravoslovnih, družboslovnih in tehniških strok ter kot taka sega na vsa področja človekovega življenja. Na spoznanjih biotehnologije temelji vrsta industrijskih panog, ki so pomembne tako z ekonomskega vidika kot z vidika socialnih odnosov v družbi. Temeljni namen biotehnologije je industrijsko izkoriščanje biokultur oziroma celic ali njihovih delov za pridobivanje različnih biotehnoloških proizvodov. Biotehnologija kot strokovni maturitetni predmet usmerja dijake tehniške gimnazije v pridobivanje in razvijanje temeljnih naravoslovnih in deloma družboslovnih znanj in spretnosti, ki dijakom omogočajo aktivno delovanje in odgovorno odločanje v sodobni družbi. S poukom biotehnologije nadgrajujejo znanja, ki so jih pridobili pri predmetih biologija, fizika, kemija, mikrobiologija, kmetijstvo in drugih, ter razvijajo biotehnološko pismenost in s tem naravoslovno pismenost. Pri predmetu biotehnologija dijaki pridobivajo potrebna znanja s področja biotehnologije, ki jim služijo kot osnova za uspešno nadaljevanje študija naravoslovnih usmeritev.



TEMELJNA VODILA PREDMETA

V gimnazijskem programu tehniške gimnazije je biotehnologija strokovni maturitetni predmet. Temeljni koncepti, ki predstavljajo okvir učnega načrta tega predmeta, so v prvi vrsti razumevanje pojmov in zakonitosti vseh faz biotehnološkega procesa, pri čemer je velik poudarek na uporabnosti biotehnologije na področjih živilstva, ekologije, farmacije, medicine in veterine. Preostali koncepti so s področij molekularne biologije celice, gensko spremenjenih organizmov, zagotavljanja kontrole kakovosti ter biotehnologije in družbe. Temeljne koncepte je moč prepoznati v opredeljenih temah, skupinah ciljev, ciljih, standardih in didaktičnih priporočilih. S poukom biotehnologije skozi razumevanje in povezovanje temeljnih konceptov dijaki razvijajo zavedanje o interdisciplinarnosti in pomenu biotehnologije za sodobno družbo in zmožnost analiziranja prednosti in slabosti uporabe sodobnih biotehnoloških metod ter kritičen odnos do etičnih pomislekov na tem področju. Na osnovi seznanitve z obstoječo zakonodajo in pomenom biološke varnosti dijaki pridobijo pozitiven odnos do varovanja okolja in zdravja ljudi.



9





2


1

:

7

0

/

/

OBVEZUJOČA NAVODILA ZA UČITELJE /

5

2

0

2

.

Pouk biotehnologije je zasnovan na izkustvenem, eksperimentalnem, problemskem učenju in 9

.

4

raziskovalnem delu ter je neposredno povezan s predmetom laboratorijske vaje – biotehnologija, 2

ki dopolnjuje teoretična in praktična izhodišča biotehnologije z izkustveno-projektnim pristopom in tako podpira maturitetni predmet biotehnologija. Da bi lahko uresničevali razvoj dijakov na vseh področjih in jim omogočili maksimalni možni napredek, se mora pouk biotehnologije povezovati z drugimi predmeti v gimnaziji (npr. z biologijo). Ena izmed priložnosti za interdisciplinarno povezovanje ter nadgrajevanje teoretičnih osnov z izkustvenim učenjem je projektno raziskovalno delo, ki ga dijaki izvajajo praviloma v četrtem letniku.



10





TEME, CILJI, STANDARDI ZNANJA


2


1

:

7

0

/

/

/



UVOD V BIOTEHNOLOGIJO 5202.9.42

OBVEZNO



OPIS TEME

Biotehnologija je interdisciplinarna in aplikativna veda, ki združuje znanje različnih področij in disciplin. Njen osnovni namen je izkoriščanje biokultur za proizvodnjo različnih biotehnoloških proizvodov, ki nastajajo v biotehnološkem procesu.



INTERDISCIPLINARNOST BIOTEHNOLOGIJE



CILJI

Dijak:

O: spoznava, da je biotehnologija interdisciplinarna in aplikativna veda, ki obravnava področja naravoslovja, tehnike in družboslovja;



(2.3.1.1)

O: proučuje področja uporabe biotehnologije (živilska biotehnologija, farmacevtska biotehnologija, biotehnologija v medicini, biotehnologija v veterini, ekologiji, kmetijstvu, kemijski industriji, energetiki);



(1.1.2.1)

O: utemelji pomen biotehnologije v vsakdanjem življenju.



(2.3.1.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» razloži, zakaj je biotehnologija interdisciplinarna in aplikativna veda;

» opredeli področja uporabe biotehnologije (živilska biotehnologija, farmacevtska

biotehnologija, biotehnologija v medicini, biotehnologija v veterini, ekologiji, kmetijstvu, kemijski industriji, energetiki);

» opredeli pomen posameznega področja biotehnologije.



12

2

1

:

7

0

/

/

TERMINI /

5

2

0

◦ 2 živilska biotehnologija ◦ farmacevtska biotehnologija ◦ biotehnologija v medicini

.

9

◦ . biotehnologija v veterini, ekologiji, kmetijstvu, kemijski industriji, energetiki

4

2



13





2


1

:

7

0

/

/

ZGODOVINA IN RAZVOJ BIOTEHNOLOGIJE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava zgodovinski pomen biotehnologije;

O: prepoznava razliko med tradicionalno in sodobno biotehnologijo na podlagi tipičnih biotehnoloških proizvodov;

O: spoznava zaporedje za biotehnologijo pomembnih odkritij in jih pravilno uvrsti v tradicionalno oz. sodobno biotehnologijo;

I: spoznava barvno delitev biotehnologije.



(4.1.2.1 | 1.2.2.2)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opredeli zgodovinska obdobja biotehnologije in temeljna odkritja posameznega obdobja

(obdobje pr. n. št., obdobje pred L. Pasteurjem, obdobje L. Pasteurja, obdobje antibiotikov, obdobje po antibiotikih, sodobna biotehnologija);

» s primeri utemelji delitev na tradicionalno in sodobno biotehnologijo;

» razloži pomen posameznih odkritij za nadaljnji razvoj biotehnologije.



TERMINI

◦ kruh ◦ fermentirana hrana in pijača ◦ mikroskop ◦ pasterizacija ◦ penicilin in streptomicin ◦ cepiva ◦ tehnologija rekombinantne DNA ◦ matične celice ◦ kloniranje ◦ tradicionalna biotehnologija ◦ sodobna biotehnologija ◦ monoklonska protitelesa



14





2


1

:

7

0

/

/

BIOTEHNOLOŠKI PROCES /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: se seznani z vlogo različnih strokovnih profilov v biotehnološkem procesu;

O: spoznava posamezne elemente biotehnološkega procesa (bioreaktor, biokultura, gojišče, biotehnološki proizvod, odpadki) in preučuje njihovo povezanost;



(2.3.3.1)

O: spoznava bistvene značilnosti posameznih faz biotehnološkega procesa (pripravljalni postopki, bioproces, zaključni postopki);

O: prepoznava pomen varnega dela v laboratoriju;



(4.3.4.1 | 4.4.4.1 | 3.2.4.2 | 3.2.4.1)

O: se seznani z aseptičnim delom v biotehnološkem laboratoriju.



(5.1.5.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opredeli vlogo posameznih strokovnih profilov v biotehnološkem procesu;

» razloži pojme: biokultura, bioreaktor, surovine, proizvodi, odpadki, sekundarne surovine,

pripravljalni postopki, bioproces, merjenje in spremljanje bioprocesa ter zaključni postopki;

» izdela in razloži osnovno shemo biotehnološkega procesa/postopka na podlagi podatkov

dijakom neznanega procesa/postopka;

» razloži pomen in izbiro surovin v biotehnološkem procesu;

» navede vrste biotehnoloških proizvodov (biokultura, spremenjeno gojišče, spremenjeno

gojišče z biokulturo, snov v spremenjenem gojišču, snov v celicah biokulture) in zna za vsako vrsto določiti primere biotehnoloških proizvodov;

» na podlagi osnovnih parametrov zna določiti primeren bioreaktor za pridobivanje opisanega

biotehnološkega proizvoda;

» utemelji pomen ravnanja z odpadki v biotehnološkem procesu;

» pojasni pomen pripravljalnih postopkov, bioprocesa, spremljanja bioprocesa ter zaključnih

postopkov;

» pojasni osnove varnega dela in zaščitne ukrepe v biotehnološkem laboratoriju;

» razloži pojma septičnost in aseptičnost;



15

2

1

:

7

0

/

/

» utemelji osnovne zakonitosti aseptičnega dela; /

5

2

0

» .2 primerja sterilizacijo, tindalizacijo, pasterizacijo in dezinfekcijo/razkuževanje. 9

.

4

2

TERMINI

◦ biokultura ◦ bioreaktor ◦ surovine ◦ odpadki ◦ sekundarne surovine ◦ bioproces ◦ glive ◦ rastline in rastlinske tkivne kulture ◦ živali in živalske tkivne kulture ◦ virusi ◦ aseptičnost ◦ septičnost ◦ pasterizacija ◦ sterilizacija ◦ varno delo ◦ spremljanje bioprocesa ◦ zaključni postopki ◦ pripravljalni postopki ◦ bakterije ◦ alge ◦ dezinfekcija/razkuževanje ◦ proizvodi



16





2


1

:

7

0

/

/



BIOLOGIJA CELICE /

5

2

0

2

.

9

.

4

OBVEZNO 2



OPIS TEME

Biologija celice se osredotoča na razumevanje strukture in funkcije anorganskih in organskih molekul, kot so voda, ogljikovi hidrati, proteini, lipidi in nukleinske kisline ter njihovih medsebojnih interakcij. Dijak raziskuje, kako se nukleinske kisline organizirajo in sodelujejo pri ključnih celičnih procesih. Molekularna biologija celice je temeljna za razumevanje osnovnih bioloških procesov in za številne aplikacije v medicini, biotehnologiji, farmaciji in drugih področjih bioloških znanosti.

Tema se povezuje s temo delovanje organizmov temelji na delovanju celice iz učnega načrta za biologijo v gimnaziji.



MOLEKULARNA BIOLOGIJA



CILJI

Dijak:

O: proučuje vlogo celičnih organelov in struktur ter njihovo medsebojno odvisnost;

O: ponovi in poglobi poznavanje kemijske zgradbe celice;

O: spoznava procese v celici;

O: povezuje razumevanje mutacij z njihovim nastankom;

O: spoznava izražanje genov pri prokariontih.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opiše zgradbo in lastnosti vode, ogljikovih hidratov, proteinov, lipidov in nukleinskih kislin;

» opredeli zgradbo in funkcijo celičnih organelov in struktur;

» opiše zgradbo in primerja načine prehajanja snovi skozi celično membrano,

» loči pojma endocitoza in eksocitoza ter navede konkretne primere za oba procesa;

» opiše osnovni model delovanja membranskih receptorjev;



17

2

1

:

7

0

/

/

» utemelji avtonomnost mitohondrijev in kloroplastov in razume njihov pomen za energetsko /

5

2

bilanco celice; 0

2

.

9

» utemelji vlogo posameznih nukleinskih kislin (DNA, mRNA, tRNA, rRNA); 4.

2

» shematično razloži in ponazori podvojevanje DNA;

» razloži degeneriranost genskega koda in njegov pomen;

» razloži pojma kodon in antikodon in razume povezavo med njima;

» razloži sintezo beljakovin in povezavo med prepisovanjem in prevajanjem;

» navede razlike med prepisovanjem in prevajanjem pri prokariontih in evkariontih;

» utemelji vlogo encimov pri podvojevanju DNA in sintezi beljakovin;

» utemelji pomen posttranslacijskih modifikacij za nastanek aktivne beljakovine;

» utemelji pomen mutacij in našteje mutagene dejavnike;

» razloži in razlikuje med genomskimi, kromosomskimi in genskimi mutacijami;

» razloži pomen regulacije izražanja genov pri prokariontih in evkariontih;

» razloži pomen promotorja, operatorja, strukturnih genov in regulacijskih genov;

» na primeru laktoznega (lac) operona in triptofanskega (trp) operona opiše regulacijo

izražanja genov pri bakterijah.



TERMINI

◦ delecija ◦ substitucija ◦ duplikacija ◦ inverzija ◦ translokacija ◦ insercija ◦ aneuploidija ◦ poliploidija ◦ mutageni dejavniki ◦ topoizomeraza ◦ helikaza ◦ ligaza ◦ primaza ◦ RNA polimeraza ◦ transport skozi membrano ◦ aktivni transport ◦ pasivni transport ◦ nukleotid ◦ dehidracijska sinteza ◦ hidroliza ◦ vodikova vez ◦ gen ◦ alel ◦ genski lokus ◦ kromosom ◦ kromatida ◦ kromatin ◦ genom ◦ histoni ◦ DNA polimeraza ◦ avtosomno in spolno vezano dedovanje



18





2


1

:

7

0

/

/



BIOKULTURE /

5

2

0

2

.

9

.

4

OBVEZNO 2



OPIS TEME

Biokulture so ključni elementi biotehnološkega procesa. Biokulture: virusi, bakterije, alge, glive, rastlinske in živalske celične kulture imajo velik potencial za uporabo v številnih biotehnoloških aplikacijah, zato je pomembno poznavanje njihove tipične zgradbe, morfoloških lastnosti, načina razmnoževanja, metabolizma, kakor tudi uporabe in ravnanja z njimi.



SPLOŠNE ZNAČILNOSTI BIOKULTUR



CILJI

Dijak:

O: spoznava bistvene značilnosti posameznih biotehnološko pomembnih biokultur;



(1.1.1.1)

O: proučuje vrste metabolizma značilnega pri posameznih biokulturah glede na pogoje rasti;

O: proučuje področja priprave in uporabe transgenih organizmov;



(1.2.2.1 | 1.2.2.2 | 5.1.5.1)

O: spoznava rekombinantne biokulture.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» razlikuje biokulture, pomembne za biotehnologijo (virusi, bakterije, alge, glive, rastlinske in

živalske celične in tkivne kulture);

» razloži pomen metabolizma biokultur za potek bioprocesa;

» razlikuje pomen primarnih in sekundarnih metabolitov v živih celicah;

» ustrezno uporablja pojme vrsta, populacija, sev, kultivar, sorta, pasma, izolat, celična linija;

» opiše način priprave transgenih organizmov;

» prouči razliko med nerekombinantnimi in rekombinantnimi biokulturami.



19

2

1

:

7

0

/

/

TERMINI /

5

2

0

◦ 2 vrsta ◦ populacija ◦ sev ◦ kultivar ◦ sorta ◦ pasma ◦ izolat ◦ celična linija

.

9

.

4

2



20





2


1

:

7

0

/

/

VIRUSI /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava vrste, zgradbo in specializiranost virusov;

O: proučuje načine razmnoževanja pri virusih;

O: opredeljuje pomen virusov v biotehnologiji in okolju.



(2.2.1.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» primerja viruse in druge biokulture;

» pozna zgradbo in življenjski cikel virusov;

» na skici prepozna viruse in prepozna ter poimenuje njihove sestavne dele;

» z uporabo različnih informacijskih virov prouči različne načine razmnoževanja virusov;

» razume pomen lizogenega in litičnega načina razmnoževanja virusov za virus in gostiteljsko

celico;

» poimenuje skupine virusov glede na gostitelja (bakteriofagi, fitofagi, zoofagi) in opredeli

značilnost posamezne skupine glede na zgradbo;

» utemelji pomen virusov kot kontaminantov delovne kulture;

» prouči ekološki in biotehnološki pomen virusov (bolezni rastlin, živali in ljudi, uravnavanje

populacij, cepiva, reagenti za testiranje, interferoni, vektorji).



TERMINI

◦ zoofag ◦ fitofag ◦ cepiva ◦ bakteriofag lambda ◦ delovna kultura ◦ reverzna transkriptaza ◦ virus DNA ◦ virus RNA ◦ virusa HIV, SARS-CoV-2



21





2


1

:

7

0

/

/

BAKTERIJE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava bistvene morfološke značilnosti različnih vrst bakterij in arhej;



(1.1.2.1 | 1.1.2.2)

O: proučuje načine gojenja in različne vrste metabolizma bakterij in arhej;

O: se seznani z načini razmnoževanja in prenosa dednega materiala pri prokariontih;

O: spoznava metode identifikacije prokariontov;

O: opredeljuje biotehnološki pomen prokariontov.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opiše zgradbo prokariontske celice in na skici prepozna in označi posamezne strukture

prokariontske celice;

» opiše postopek barvanja po Gramu in loči grampozitivne in gramnegativne bakterije;

» razloži osnovne razlike med arhebakterijami in evbakterijami;

» prepozna osnovne oblike prokariontskih celic;

» razloži, da so prokarionti raznolika skupina, ki se med seboj razlikuje v načinu metabolizma

(heterotrofi – saprofiti, zajedavci, simbionti; avtotrofi – kemoavtotrofi, fotoavtotrofi);

» opredeli prokarionte glede na potrebo po kisiku (striktni aerobi, fakultativni anaerobi,

mikroaerofili, striktni anaerobi in aerotolerantni anaerobi);

» loči med gojenjem prokariontov na trdnem in v tekočem gojišču in opredeli pojma kolonija,

motnost gojišča;

» razlikuje med čisto in mešano kulturo;

» opiše metode izolacije čiste kulture in identifikacije bakterij;

» razloži cepitev kot način nespolnega razmnoževanja pri prokariontih;

» opiše zgradbo DNA prokariontov in jo primerja z zgradbo DNA evkariontov;

» razloži načine izmenjave dednine med prokarionti (konjugacija, transformacija in

transdukcija) in opredeli njihov pomen za pridobivanje odpornosti proti antibiotikom;



22

2

1

:

7

0

/

/

» primerja naravne in inducirane načine prenosa dednine; /

5

2

0

» .2 razloži pomen in proces sporulacije in opredeli pomen bakterijskih endospor za 9

preživetje; 4.

2

» našteje najpomembnejše bakterijske biokulture in opredeli njihovo uporabo v

biotehnologiji (E. coli, ocetnokislinske bakterije, mlečnokislinske bakterije, Thermus aquaticus, Bacillus thurigiensis, Agrobacterium tumefaciens);

» utemelji ekološki in biotehnološki pomen prokariontov (razgradnja snovi v naravi,

povzročanje bolezni, fiksacija dušika);

» pojasni pomen rekombinantnih bakterij.



TERMINI

◦ cepitev ◦ brstenje ◦ fragmentacija ◦ heterotrofi ◦ avtotrofi ◦ antibiotiki ◦ striktni aerobi ◦ fakultativni anaerobi ◦ mikroaerofili ◦ striktni anaerobi ◦ aerotolerantni anaerobi ◦ kok ◦ diplokok ◦ stafilokok ◦ bacil ◦ streptokok ◦ sarcina ◦ spirila ◦ spiroheta ◦ transformacij ◦ transdukcija ◦ konjugacija ◦ kolonija ◦ endospora ◦ E. coli ◦ ocetnokislinske bakterije ◦ Thermus aquaticus ◦ Bacillus thuringiensis ◦ Agrobacterium tumefaciens ◦ prokarionti ◦ tetrada ◦ denitrifikacijske bakterije ◦ vibrij ◦ odpornost proti antibiotikom ◦ nitrifikacijske bakterije ◦ cianobakterije ◦ grampozitivne bakterije ◦ gramnegativne bakterije



23





2


1

:

7

0

/

/

GLIVE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: primerja značilnosti gliv, rastlin in

živali;

O: spoznava glavne značilnosti

kvasovk;

O: proučuje različne vrste metabolizma pri kvasovkah in dejavnike, ki vplivajo na potek metabolizma;

O: spoznava bistvene značilnosti mikoriz;

O: prepoznava pomen mikorize za kmetijstvo in gozdarstvo;



(2.1.3.1)

O: se seznani s pomembnimi biotehnološko uporabnimi in rekombinantnimi glivami;



(2.1.3.1)

O: se seznani z ekološkim in biotehnološkim pomenom kvasovk.



(3.1.4.2)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opredeli glavne razlike med glivami in drugimi organizmi in utemelji uvrstitev v domeno

evkariontov in samostojno kraljestvo;

» spozna osnovne značilnosti glivne celice;

» razloži ekološki pomen razkroja organske snovi s pomočjo zunajceličnih encimov;

» primerja različne organizacijske tipe gliv;

» opredeli kvasovke kot netaksonomsko skupino gliv;

» opiše celico kvasovke in jo primerja z bakterijsko celico;opiše oblike celic kvasovk, oblike

kolonij na trdnem gojišču in pojavne oblike v tekočem gojišču;

» razloži brstenje kot glavni način razmnoževanja kvasovk in ga primerja s cepitvijo;

» primerja načine brstenja in jih prepozna na sliki poimenuje;

» razloži tipe vegetativnega razmnoževanja z brstenjem in micelijsko rastjo;



24

2

1

:

7

0

/

/

» razlikuje in opredeli metabolizem kvasovk v aerobnih in anaerobnih razmerah; /

5

2

0

» .2 ponazori potek fermentacije in celičnega dihanja z urejeno kemijsko enačbo; 9

.

4

» 2 predstavi ekološki in tehnološki pomen kvasovk;

» primerja micelijsko in peletno rast nitastih gliv,

razloži načine spolnega in nespolnega načina razmnoževanja zaprtotrosnic in prostotrosnic;

» utemelji ekološki in biotehnološki pomen zunajceličnega metabolizma plesni;

» razloži pomen mikorize;

» na sliki prepozna in opiše morfološke oblike mikorize (endo in ektomikorizo);

» utemelji pomen mikorize za kmetijstvo in gozdarstvo;

» našteje glavne za biotehnologijo pomembne glive ali skupine gliv;

» opredeli pomen rekombinantnih gliv.



TERMINI

◦ enocelične kvasovke ◦ mnogocelične plesni ◦ sneti ◦ rje in višje glive ◦ peletna rast ◦ mikoriza ◦ brstenje (unipolarno, multilateralno,bipolarno) ◦ micelijska rast ◦ Aspergillus niger ◦ Penicillium sp. ◦ mikotoksini ◦ micelij ◦ hifa ◦ Saccharomyces cerevisiae



25





2


1

:

7

0

/

/

ALGE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava bistvene značilnosti alg kot primer biotehnološko pomembnih biokultur;

O: se seznani z ekološkim in tehnološkim pomenom biotehnološko pomembnih in rekombinantnih alg.



(2.1.3.1 | 5.1.2.1 | 5.2.3.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opiše dejavnike, ki so pomembni za kultivacijo alg;

» utemelji ekološki in biotehnološki pomen alg.



TERMINI

◦ biodizel ◦ prehranska dopolnila



26





2


1

:

7

0

/

/

RASTLINE IN RASTLINSKE TKIVNE KULTURE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava bistvene značilnosti rastlin in rastlinskih tkivnih kultur kot primer biotehnološko pomembnih biokultur;

O: proučuje pomen in povezavo fotosinteze in celičnega dihanja pri rastlinah;

O: spoznava glavne značilnosti gojenja rastlin v tkivni kulturi;

O: raziskuje pomen vzgoje brezvirusnih rastlin v kmetijstvu;



(2.1.3.1)

O: se seznani z uporabo rastlinskih tkivnih kultur v biotehnologiji;



(2.2.1.1)

O: se seznani s pomenom gensko spremenjenih rastlin oz. rastlinskih tkivnih kultur.



(2.2.2.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» na sliki prepozna tipično rastlinsko celico in poimenuje njene sestavne dele/strukture;

» razloži pomen totipotentnost za delo z rastlinskimi tkivnimi kulturami;

» opiše in primerja potek fotosinteze in celičnega dihanja v rastlinski celici;

» na morfološki ravni razlikuje različne razvojne tipe rastlinskih tkivnih kultur;

» razloži pogoje za rast in opredeli dejavnike za diferenciacijo celic in organov v rastlinski

tkivni kulturi;

» razloži in utemelji anatomske, morfološke in fiziološke spremembe celic, organov ali rastlin v

tkivni kulturi;

» pojasni pomen in potek privajanja rastlin iz tkivne kulture na naravno okolje;

» opiše postopek nespolnega razmnoževanja rastlin z mikropropagacijo;

» poveže mikropropagacijo in vzgojo brezvirusnih rastlin;

» opiše postopek odkrivanja virusov v rastlinah, ovrednoti pomen vzgoje brezvirusnih rastlin v

kmetijstvu;

» utemelji pomen rastlinskih celičnih kultur za produkcijo sekundarnih metabolitov;



27

2

1

:

7

0

/

/

» predstavi nekatere druge načine vegetativnega razmnoževanja rastlin; /

5

2

0

» .2 opredeli pomen rekombinantnih rastlin in rastlinskih tkivnih kultur. 9

.

4

2

TERMINI

◦ celična kultura ◦ kultura protoplastov ◦ kalus ◦ termoterapija ◦ kemoterapija



28





2


1

:

7

0

/

/

ŽIVALI IN ŽIVALSKE TKIVNE KULTURE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava bistvene značilnosti živali in živalskih tkivnih kultur kot primer biotehnološko pomembnih biokultur;

O: spoznava glavne značilnosti gojenja živalskih celičnih in tkivnih kultur in vitro;

O: se seznani s postopkom pridobivanja nesmrtnih celičnih linij;

O: se seznani s pomenom živalskih tkivnih in celičnih kultur ter rekombinantnih živali in živalskih celic v biotehnologiji.



(2.2.2.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» na sliki prepozna tipično živalsko celico in poimenuje njene sestavne dele/strukture;

» opredeli in ob sliki opiše živalske tkivne in celične kulture;

» razloži shemo pridobivanja živalskih celičnih in tkivnih kultur;

» razloži načine pridobivanja živalskih tkivnih ali celičnih kultur;

» opiše suspenzijske in pričvrščene kulture živalskih celic;

» predstavi pomen in opiše postopek pridobivanja nesmrtnih celičnih linij;

» utemelji razlike med primarnimi, sekundarnimi in nesmrtnimi celičnimi linijami;

» pojasni pomen živalskih tkivnih in celičnih kultur v biotehnologiji;

» razloži pomen rekombinantnih živali in živalskih celic.



TERMINI

◦ tripsin ◦ tripsinizacija ◦ kontaktna inhibicija ◦ sesalske celične in tkivne kulture ◦ celice HeLa ◦ celice CHO



29





2


1

:

7

0

/

/



PRIPRAVLJALNI POSTOPKI V /

5

2

0

2



BIOTEHNOLOGIJI .

9

.

4

2



OBVEZNO



OPIS TEME

Za optimalen potek bioprocesa je nujna izvedba ustreznih pripravljalnih postopkov (angl. up-stream), ki vključujejo izbiro in pripravo biokulture, pripravo gojišča in bioreaktorskega sistema. Biokulture z želenimi lastnostmi lahko izoliramo iz narave, običajno pa jih pridobimo iz zbirk (bank) kultur. Priprava industrijske biokulture (inokuluma) za izvedbo bioprocesa vključuje predvsem revitalizacijo in namnoževanje celic. Gojišča za izvedbo bioprocesov so naravna ali sintetična in se razlikujejo po agregatnem stanju. Osnovni korak v pripravi gojišč je njihova sterilizacija. Priprava bioreaktorskega sistema vključuje izbiro ustrezne bioreaktorske posode s pripadajočimi senzorji in ostalo opremo ter umerjanje senzorjev in sterilizacijo celotnega bioreaktorskega sistema. Pri vseh pripravljalnih postopkih je potrebno aseptično delo.



IZBIRA IN PRIPRAVA BIOKULTURE



CILJI

Dijak:

O: analizira merila za izbor industrijsko pomembne biokulture za določen bioproces;

O: proučuje možnosti pridobivanja industrijsko pomembnih biokultur iz različnih virov;



(5.2.3.1)

O: spoznava potrebe industrijsko pomembnih biokultur po hranilnih snoveh in na podlagi tega raziskuje možnosti njihovega shranjevanja;

O: se seznani s postopkom priprave biokulture (inokuluma) z namenom inokulacije v bioreaktor.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» predstavi merila za izbor industrijsko pomembne biokulture za določen bioproces;

» razloži pomen izolacije in identifikacije biokulture za bioproces;

» prikaže in opiše osnovne metode izolacije biokulture;



30

2

1

:

7

0

/

/

» v zbirki kultur poišče biokulturo z želenimi lastnostmi; /

5

2

0

» .2 opiše lastnosti, po katerih se biokulture razlikujejo med seboj (morfološke, fiziološke, 9

genske), in navede osnovne načine identifikacije biokultur na podlagi teh lastnosti; 4.

2

» razloži potek stopenjske priprave inokuluma;

» opiše osnovne značilnosti metod shranjevanja biokultur;

» nariše rastno krivuljo biokulture, na njej označi in poimenuje posamezne faze rasti ter razloži

dogajanje v posamezni fazi rasti;



TERMINI

◦ revitalizacija ◦ stopenjska priprava inokuluma ◦ inokulacija ◦ rastna krivulja ◦ faza prilagajanja ◦ faza hitre rasti ◦ stacionarna faza ◦ faza odmiranja ◦ zamrzovanje ◦ liofilizacija ◦ precepljanje na sveže gojišče ◦ shranjevanje v utekočinjenih plinih ◦ shranjevanje pod parafinskim oljem ◦ čista kultura ◦ mešana kultura ◦ hlajenje ◦ sušenje



31





2


1

:

7

0

/

/

IZBIRA IN PRIPRAVA GOJIŠČA /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: proučuje različne vrste gojišč glede na agregatno stanje, po izvoru in namenu uporabe;

O: se seznani z uporabo različnih gojišč v različnih biotehnoloških procesih.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» predstavi namen uporabe gojišč v biotehnološkem procesu;

» razlikuje in primerja gojišča po agregatnem stanju, izvoru in namenu uporabe;

» izračuna količine potrebnih sestavin za pripravo gojišč;

» našteje biogene elemente in organske ter anorganske snovi, ki so vir biogenih elementov za

biokulture;

» imenuje rastne faktorje in organske ter anorganske snovi, ki so vir rastnih faktorjev za

biokulture;

» izbere primerno gojišče za določeno biokulturo glede na njene lastnosti.



TERMINI

◦ tekoča gojišča ◦ kompleksna gojišča ◦ kemijsko definirana gojišča ◦ naravna gojišča ◦ sintetična gojišča ◦ selektivna gojišča ◦ obogatitvena gojišča ◦ trdna gojišča ◦ poltrdna gojišča ◦ diferencialna gojišča



32





2


1

:

7

0

/

/

IZBIRA IN PRIPRAVA BIOREAKTORSKEGA SISTEMA /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava različne vrste bioreaktorjev za pridobivanje različnih biotehnoloških proizvodov;



(5.1.2.2)

O: se seznani s postopki priprave bioreaktorskega sistema pred zagonom bioprocesa.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» razloži pomen pravilne izbire in priprave bioreaktorja za optimalen potek bioprocesa;

» analizira merila, po katerih izbere bioreaktor za določeni bioproces;

» opiše postopke čiščenja in načine sterilizacije bioreaktorja, senzorjev in opreme;

» umesti umerjanje senzorjev in merilnikov, potrebnih za izvedbo bioprocesa, med

pripravljalne postopke.



TERMINI

◦ čiščenje ◦ sterilizacija ◦ umerjanje senzorjev in merilnikov



33





2


1

:

7

0

/

/



BIOREAKTORJI /

5

2

0

2

.

9

.

4

OBVEZNO 2



OPIS TEME

Bioreaktor je posoda ali prostor, v katerem poteka bioproces. Izbira bioreaktorja je odvisna od številnih dejavnikov, predvsem od: vrste uporabljenega gojišča (npr. trdno ali tekoče), potreb in omejitev biokulture (npr. potreba po kisiku, občutljivost na strižne sile pri intenzivnem mešanju in podobno), tipa bioprocesa (šaržni, šaržni z napajanjem, kontinuirni). Glede na njihov volumen poznamo laboratorijske, pilotne in industrijske bioreaktorje.



DELITEV IN ZGRADBA BIOREAKTORJEV



CILJI

Dijak:

O: spoznava različne vrste bioreaktorjev glede na velikost, način mešanja, vrsto bioprocesa in bioproizvoda.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» predstavi definicijo bioreaktorja;

» našteje osnovne dele bioreaktorjev in razloži vlogo posameznih delov za potek bioprocesa;

» razdeli bioreaktorje glede na velikost (laboratorijski, pilotni, industrijski) in razloži namen

uporabe;

» opiše vrste in različne oblike mehanskih mešal;

» opiše načine mešanja v bioreaktorjih (mehansko, s curkom plina, z obtočno črpalko);

» na izbranih primerih bioreaktorjev opiše njihovo zgradbo, delovanje in uporabnost glede na

lastnosti izbrane biokulture in agregatno stanje gojišča: bioreaktorji s polnilom, bioreaktorji z lebdečim slojem, kolonski bioreaktor, fotobioreaktorji, membranski bioreaktorji, bioreaktorji z vrtečim bobnom, statični bioreaktorji na trdna gojišča, vrečasti bioreaktor, integrirani bioreaktorji, bioreaktorska kopa;

» razloži nastanek pene in preprečevanje penjenja med bioprocesom.



34

2

1

:

7

0

/

/

/

5

2

0

TERMINI 2

.

9

.

◦ 24

plašč ◦ statični prezračevalnik ◦ dinamični prezračevalnik ◦ merilniki ◦ bioreaktorji s

polnilom ◦ bioreaktorji z lebdečim slojem ◦ fotobioreaktorji ◦ membranski bioreaktorji ◦ statični bioreaktorji na trdna gojišča ◦ bioreaktor z votlimi vlakni ◦ vrečasti bioreaktor ◦ integrirani bioreaktor ◦ mešalo (propelersko, diskasto, sidrasto, polžasto) ◦ bioreaktor s poroznimi vlakni ◦ bioreaktorji z vrtečim bobnom / bioreaktorji na trdna gojišča



35





2


1

:

7

0

/

/

TIPI PROCESOV V BIOREKTORJU /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: se seznani z različnimi bioprocesi v bioreaktorju;

O: prepoznava razlike med posameznimi vrstami bioprocesov in s tem razvija razumevanje proizvodnje posameznih biotehnoloških proizvodov.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

razlikuje bioprocese v bioreaktorju glede na čas trajanja bioprocesa in masno bilanco;

razloži značilnosti šaržnega bioprocesa, šaržnega bioprocesa z napajanjem in kontinuirnega bioprocesa;

razlikuje bioprocese, pri katerih nastajajo primarni oz. sekundarni metaboliti;

razloži spreminjanje količine biokulture, bioproizvoda in hranilnih snovi v gojišču med bioprocesom;

razloži medsebojno odvisnost biokulture, gojišča in bioreaktorja v bioprocesu.



TERMINI

◦ masna bilanca ◦ primarni metaboliti ◦ sekundarni metaboliti



36





2


1

:

7

0

/

/



VODENJE BIOPROCESA /

5

2

0

2

.

9

.

4

OBVEZNO 2



OPIS TEME

Za uspešno vodenje bioprocesa v smeri čim večje proizvodnje želenega bioproizvoda uporabimo senzorje in merilnike, s pomočjo katerih reguliramo bioprocesne parametre okrog vrednosti, ki predstavljajo optimalne pogoje v bioreaktorju (npr. temperaturo, hitrost mešanja, pretok zraka v aerobnih bioprocesih). Potek bioprocesa lahko spremljamo z merjenjem različnih fizikalnih, kemijskih in bioloških parametrov, pri čemer uporabimo ustrezne merilnike.



SPREMLJANJE IN REGULACIJA BIOPROCESA



CILJI

Dijak:

O: spoznava mesta merjenja in načine spremljanja ter vodenja bioprocesa;

O: opredeli nujnost spremljanja in vodenja;

O: se seznani z različnimi dejavniki spremljanja procesa;

O: spoznava in proučuje različne merilnike in raziskuje njihovo delovanje.



(1.1.4.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» razloži razliko med spremljanjem in regulacijo bioprocesa;

» pojasni, zakaj sta spremljanje in regulacija bioprocesa nujna za njegov normalen potek;

» opiše tipe merjenj glede na mesto in čas merjenja (ang. in line, on line, at line, off line);

» opredeli fizikalne, kemijske in biološke dejavnike, ki jih spremljamo z meritvami med

potekom bioprocesa;

» opiše lastnosti biotehnološkega senzorja in merilnika;

» razlikuje merilnike in indikatorje.



37





2


1

:

7

0

/

/

MERJENJE FIZIKALNIH PARAMETROV /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava principe delovanja različnih merilnikov za merjenje fizikalnih parametrov;

O: opredeli namen uporabe posameznih merilnikov.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» pojasni namen uporabe in razloži principe delovanja merilnikov za merjenje:

» temperature (ekspanzijski, uporovni, termočlen),

» tlaka (manometri z U-cevjo, Bourdonovo cevjo, manometer z elastično membrano),

» pretoka (ultrazvočni merilnik pretoka, rotacijski merilniki, diferencialni merilniki, turbinski

števci, elektronski merilniki),

» motnosti (spektrometer, turbidimeter),

» gostote (denzitometer, piknometer, areometer),

» viskoznosti (viskozimeter s kapilaro, viskozimeter s kroglo, rotacijski viskozimeter).



38





2


1

:

7

0

/

/

MERJENJE KEMIJSKIH PARAMETROV /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava principe delovanja različnih merilnikov za merjenje kemijskih parametrov.



(4.1.3.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» pojasni namen uporabe in razloži principe delovanja merilnikov za merjenje:

» pH (pH elektroda, pH lističi);

» vsebnosti kisika (amperometrična elektroda za merjenje kisika);

» ogljikovega dioksida (IR senzor za merjenje ogljikovega dioksida).



TERMINI

◦ pH elektroda ◦ amperometrična elektroda ◦ IR senzor



39





2


1

:

7

0

/

/

MERJENJE BIOLOŠKIH PARAMETROV /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: opredeli namen uporabe posameznih bioloških merilnikov.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opiše metode za neposredno (števna komora) in posredno štetje celic biokulture

(spektrometrija, turbidimetrija, gojitvene tehnike, fluorimetrija);

» smiselno izbere ustrezen način ugotavljanja števila celic glede na vrsto biokulture v gojišču

in izbiro utemelji.



TERMINI

◦ števna komora ◦ spektrometrija ◦ turbidimetrija ◦ gojitvene tehnike ◦ citometer



40





2


1

:

7

0

/

/

BIOSENZORJI /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava zgradbo in principe delovanja biosenzorjev;

O: proučuje biosenzorje in njihovo delovanje povezuje z zgradbo.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» našteje primere biosenzorjev in njihovo uporabo;

» opiše zgradbo in princip delovanja biosenzorja;

» razloži princip delovanja glukoznega biosenzorja.



41





2


1

:

7

0

/

/



ZAKLJUČNI POSTOPKI V /

5

2

0

2



BIOTEHNOLOGIJI .

9

.

4

2



OBVEZNO



OPIS TEME

Po zaključenem bioprocesu v bioreaktorju sledijo zaključni postopki (angl. down-stream), ki vključujejo predvsem postopke za izolacijo biotehnološkega proizvoda iz bioprocesne brozge, njegovo čiščenje in oblikovanje končnega proizvoda. Pri tem uporabimo različne mehanske, kromatografske, termodifuzijske, elektroforetske in druge tehnike. Prvi koraki v zaključnih postopkih so odvisni od lokacije biotehnološkega proizvoda, ki se lahko nahaja v celicah biokulture ali izven njih. Nadaljnje tehnike ločevanja in čiščenja bioproizvoda pa izberemo glede na lastnosti biotehnološkega proizvoda.



METODE IZOLACIJE, LOČEVANJA IN ČIŠČENJA

BIOTEHNOLOŠKIH PROIZVODOV



CILJI

Dijak:

O: se seznanja z metodami izolacije, ločevanja in čiščenja biotehnološkega proizvoda;

O: prepoznava in povezuje izbiro metode ločevanja z lastnostmi proizvoda;



(2.2.1.1)

O: opredeli osnovne principe mehanskih, termodifuzijskih, kromatografskih tehnik in gelske elektroforeze.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» razloži namen uporabe metod za ločevanje, izolacijo in čiščenje biotehnološkega proizvoda;

» razloži osnovne principe mehanskih, termodifuzijskih, kromatografskih tehnik in gelske

elektroforeze;



42

2

1

:

7

0

/

/

» utemelji nujnost kombiniranja različnih tehnik za izolacijo bioproizvoda; /

5

2

0

» .2 pojasni odvisnost izbire zaključnih postopkov od fizikalnih, kemijskih in bioloških lastnosti 9

bioproizvoda. 4.

2



43





2


1

:

7

0

/

/

MEHANSKE TEHNIKE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: raziskuje mehanske tehnike ločevanja;

O: spoznava posamezne naprave za ločevanje biotehnoloških proizvodov;

O: prepoznava pomen uporabe posamezne mehanske tehnike.



(2.2.1.1)



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opiše principe delovanja in namen uporabe osnovnih mehanskih tehnik ločevanja:

» sedimentacija in flotacija (usedalnik),

» centrifugiranje (laboratorijska centrifuga, cevna centrifuga, centrifuga z diski, centrifugalni

dekanter),

» filtracija (rotacijski vakuumski filter, filtracija skozi filtrno pogačo, globinska filtracija,

tangencialna filtracija),

» membranski procesi (mikrofiltracija, ultrafiltracija, nanofiltracija, obratna osmoza, dializa);

» po predloženi skici naprave za mehansko ločevanje opiše njeno delovanje (centrifuge, filtri).



TERMINI

◦ cevne centrifuge ◦ centrifuga z diski ◦ centrifugalni dekanter ◦ rotacijski vakuumski filter ◦ filtracija skozi filtrno pogačo ◦ globinska filtracija ◦ tangencialna filtracija ◦ mikrofiltracija ◦ ultrafiltracija ◦ obratna osmoza ◦ dializa ◦ sedimentacijski bazen



44





2


1

:

7

0

/

/

TERMODIFUZIJSKE TEHNIKE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: raziskuje termodifuzijske tehnike ločevanja;

O: prepoznava pomen uporabe posamezne termodifuzijske tehnike;

O: spoznava posamezne naprave za ločevanje biotehnoloških proizvodov.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opiše principe delovanja in namen uporabe termodifuzijskih tehnik ločevanja:

» uparjanje (uparjalni kotli, kratkocevni uparjalniki, dolgocevni uparjalniki s padajočim in

dvigajočim filmom),

» destilacija (diferencialna ali enostavna destilacija, vakuumska destilacija, destilacija z

vodno paro, frakcionirna destilacija),

» ekstrakcija: trdno-tekoče, tekoče-tekoče (ekstrakcijske kolone rotocel, Soxhletov aparat),

» kristalizacija (kristalizator z ohlajanjem, kristalizator z uparjanjem, vakuumski adiabatni

kristalizator),

» sušenje (rotacijski ali valjčni, razpršilni sušilnik, sušilnik z lebdečim slojem, komorni,

kanalski, tračni, etažni vakuumski sušilnik).

» ob predloženi skici naprave za termodifuzijsko ločevanje razloži njeno delovanje.



TERMINI

◦ uparjalni kotli ◦ kratkocevni uparjalniki ◦ dolgocevni uparjalniki s padajočim in dvigajočim filmom ◦ diferencialna ali enostavna destilacija ◦ vakuumska destilacija ◦ destilacija z vodno paro ◦ ekstrakcijske kolone ◦ rotocel ◦ kristalizator z ohlajanjem ◦ vakuumski adiabatni kristalizator ◦ rotacijski ali valjčni sušilnik ◦ razpršilni sušilnik ◦ sušilnik z lebdečim slojem ◦ komorni sušilnik ◦ kanalski sušilnik ◦ tračni sušilnik ◦ vakuumski sušilnik ◦ etažni sušilnik ◦ kristalizator z uparjanjem



45





2


1

:

7

0

/

/

KROMATOGRAFSKE TEHNIKE /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: raziskuje kromatografske tehnike ločevanja;

O: spoznava posamezne vrste kromatografij;

O: prepoznava pomen uporabe posamezne kromatografije.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» razloži delovanje kromatografskega sistema in vlogo njegovih sestavnih delov;

» pozna pomen in delovanje stacionarne in mobilne faze;

» pojasni princip delovanja tankoplastne in kolonske kromatografije;

» opiše osnovne principe delovanja kromatografskih metod: adsorpcijska, porazdelitvena

(plinska in tekočinska), ionska-izmenjevalna, gelska (izločitvena), afinitetna kromatografija;

» razloži kromatogram, detektor, rekorder, pozna pojem retenzijski faktor in ga zna izračunati;

» pojasni osnovne principe delovanja HPLC.



TERMINI

◦ stacionarna faza ◦ mobilna faza ◦ tankoplastna kromatografija ◦ kolonska kromatografija ◦ tekočinska kromatografija ◦ plinska kromatografija ◦ kromatogram ◦ retenzijski faktor ◦ detektor ◦ rekorder



46





2


1

:

7

0

/

/

GELSKA ELEKTROFOREZA /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: se seznanja z gelsko elektroforezo;

O: proučuje in razvija razumevanje osnovnega delovanja gelske elektroforeze.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» razloži osnovne principe gelske elektroforeze (elektroforeza za ločbo DNA in elektroforeza

za ločbo proteinov);

» razloži vlogo sestavnih delov naprave za elektroforezo;

» interpretira rezultate gelske elektroforeze.



47





2


1

:

7

0

/

/



PRIMERI BIOTEHNOLOŠKIH /

5

2

0

2



PROCESOV .

9

.

4

2



OBVEZNO



OPIS TEME

Tradicionalni biotehnološki procesi imajo že od nekdaj velik pomen v proizvodnji hrane. Danes se alkoholni in mlečnokislinski fermentaciji ter proizvodnji ocetne kisline pridružujejo novi bioprocesi v živilstvu, s katerimi ceneje in bolj ekološko proizvedemo hrano ali hranilne snovi. Biotehnološki procesi imajo tudi velik pomen v farmaciji, medicini in veterini zaradi velikih potreb po novih antibiotikih, cepivih, hormonih, za zdravljenja bolezni z gensko terapijo ipd. Za razgradnjo trdnih odpadkov in čiščenje odpadnih vod se uporabljajo uveljavljeni aerobni ali anaerobni biotehnološki procesi, vendar bo v prihodnosti nujno najti nove mikroorganizme in razviti nove bioprocese, npr. za razgradnjo plastike.



ŽIVILSTVO



CILJI

Dijak:

O: spoznava tehnologijo za proizvodnjo biomase;

O: spoznava tehnologijo za proizvodnjo fermentiranih živil;

O: spoznava tehnologijo za proizvodnjo fermentiranih pijač;

O: spoznava tehnologijo za proizvodnjo citronske kisline;

O: spoznava gojenje gob.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» na izbranem primeru razloži in opiše osnovne značilnosti tipičnih bioprocesov in pri tem

prikaže osnovno shemo izbranega biotehnološkega procesa:

» proizvodnja biomase (pekovski kvas, alge, žuželke, meso, vzgojeno iz matičnih celic),

» proizvodnja ocetne kisline in kisa,



48

2

1

:

7

0

/

/

» proizvodnja citronske kisline, /

5

2

0

» .2 pridelava vina (bela, rdeča, rose, oranžna vina, peneča vina), 9

.

4

» 2 proizvodnja piva,

» proizvodnja fermentiranih mlečnih izdelkov (jogurt, kislo mleko, kefir, kisla smetana),

» proizvodnja sira in sira s plemenito plesnijo,

» kisanje zelja in repe,

» gojenje gob (kukmaki, bukov ostrigar, šitake);

» utemelji pomen probiotikov, prebiotikov in postbiotikov.



TERMINI

◦ pekovski kvas ◦ jogurt ◦ kislo mleko ◦ kefir ◦ kisla smetana ◦ kukmaki ◦ bukov ostrigar ◦ enocelični proteini



49





2


1

:

7

0

/

/

OKOLJEVARSTVO /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: spoznava različne metode čiščenja vode, zraka in tal ter razgradnjo organskih odpadkov;



(2.1.3.1 | 2.3.1.2 | 2.3.2.1)

O: opredeljuje pomen biotehnoloških procesov v ekologiji.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» kritično oceni vpliv biotehnologije na obremenjevanje ekosistemov, hkrati pa se zaveda

njihovega pomena za družbo;

» razdeli odpadke na komunalne, industrijske in druge;

» na primeru vodotoka pojasni samoočiščevalne sposobnosti ekosistemov;

» predstavi aerobne (kompostiranje) in anaerobne (bioplinarne) metode za razgradnjo trdnih

odpadkov in ovrednoti njihov pomen;

» razlikuje in opiše načine in metode čiščenja odpadnih voda v čistilnih napravah (komunalna

čistilna naprava, mala biološka čistilna naprava in rastlinska čistilna naprava);

» predstavi načine in metode čiščenja onesnaženega zraka s pomočjo bioloških filtrov;

» razloži načine in metode čiščenja onesnaženih tal s pomočjo mikroorganizmov in rastlin;

» navede biološke metode čiščenja onesnaženj velikih razsežnosti in predlaga primer takega

čiščenja.



TERMINI

◦ komunalna čistilna naprava ◦ biološka čistilna naprava ◦ rastlinska čistilna naprava ◦ bioplinarna ◦ bioremediacija ◦ kompostiranje ◦ radioaktivni odpadki ◦ fitoremediacija ◦ metanogeneza ◦ biološki odpadki



50





2


1

:

7

0

/

/

FARMACIJA, MEDICINA, VETERINA /

5

2

0

2

.

9

.

2

CILJI 4

Dijak:

O: raziskuje posamezne tehnologije proizvodnje farmacevtskih, medicinskih in veterinarskih biotehnoloških proizvodov, namenjenih za preventivo, zdravljenje in diagnostiko.



STANDARDI ZNANJA

Dijak:

» opiše in razloži proizvodnjo, uporabo in pomen:

» encimov,

» antibiotikov,

» cepiv in razlikuje med aktivno in pasivno imunizacijo,

» hormonov proizvedenih s pomočjo biotehnologije (inzulin, človeški in goveji rastni

hormon, spolni hormoni),

» monoklonskih protiteles,

» hitrih antigenskih testov in zna interpretirati dobljeni rezultat,

» verižne reakcije s polimerazo (PCR) kot metodo za podvojevanje DNA in vitro;

» opiše pomen in primere genske diagnostike;

» razloži osnovne oblike genske terapije (zarodna in somatska);

» razloži postopek, uporabo in pomen multiple ovulacije embriotransferja (presajanja

zarodkov) in oploditve in vitro (IVF);

» primerja postopek terapevtskega in reprodukcijskega kloniranja;

» opiše in razloži postopek, uporabo in pomen matičnih celic;

» pozna pomen, uporabo in stopnjo diferenciranosti totipotentnih, pluripotentnih,

multipotentnih, unipotentnih matičnih celic, avtolognih, alogenih, mezenhimskih matičnih celic in krvotvornih matičnih celic).



TERMINI

◦ tehnike IVF ◦ zarodna genska terapija ◦ somatska genska terapija ◦ totipotentne matične celice ◦ pluripotentne matične celice ◦ multipotentne matične celice ◦ unipotentne matične



51

2

1

:

7

0

/

/

celice ◦ avtologne matične celice ◦ alogene matične celice ◦ krvotvorne matične celice 52/ ◦ 0 kariotipizacija ◦ aktivna imunizacija ◦ pasivna imunizacija ◦ hibridizacija ◦ prenatalna

2

.

diagnostika 9 ◦ biopsija horionskih resic ◦ amniocenteza ◦ mezenhimske matične celice ◦ test .

4

ELISA 2 ◦ metoda FISH



52





2


1

:

7

0

/

/



GENSKI INŽENIRING /

5

2

0

2

.

9

.

4

OBVEZNO 2



OPIS TEME

Gensko spreminjanje je osnovni postopek sodobnih biotehnoloških metod. Gensko spremenjeni organizmi (GSO) so lahko mikroorganizmi, rastline ali živali. Za vnos tuje DNA v organizme se uporabljajo različni vektorski sistemi, prilagojeni vrsti organizma, kateremu spreminjamo dednino. Žlahtnjenje rastlin je pomembno za pridobivanje sort, odpornih proti boleznim in škodljivcem, ter posledično za manjšo uporabo herbicidov.

Gensko spremenjeni mikroorganizmi se uporabljajo v biotehnoloških procesih za proizvodnjo zdravil, encimov, biogoriv in drugih pomembnih bioproizvodov.

Gensko spremenjene živali (GSŽ) pa so živali, katerih genetski material je bil spremenjen z namenom, da pridobijo določene lastnosti, kot so odpornost proti boleznim, hitrejša rast ali spremenjena prehranska sestava mesa ali mleka. Te živali so lahko tudi modelni organizmi v znanstvenih raziskavah za razumevanje bolezni ali razvoj novih terapevtskih učinkovin.

Kljub svojim potencialnim koristim so GSO predmet številnih družbeno perečih razprav, povezanih z okoljskimi, zdravstvenimi in etičnimi vprašanji.



GENSKO SPREMENJENI ORGANIZMI



CILJI

Dijak:

O: spoznava vlogo encimov potrebnih za genski inženiring;

O: se seznani z osnovnimi principi vnosa genov v mikroorganizme, rastline in živali;

O: proučuje prednosti in slabosti posamezne metode genskega inženiringa;



(2.2.2.1)

O: se seznani s primeri gensko spremenjenih organizmov.



(2.2.1.1)



53

2

1

:

7

0

/

/

STANDARDI ZNANJA /

5

2

0

Dijak: 2

.

9

.

» razloži pomen restrikcijskih encimov, polimeraze in ligaze; 24

» opiše glavne metode vnosa genov v mikroorganizme, rastline in živali (elektroporacija,

lipofekcija, biolistika, mikroinjiciranje);

» utemelji prednosti in slabosti uporabe posameznih skupin organizmov za proizvodnjo

rekombinantnih (heterolognih) beljakovin;

» opiše vnos DNA v mikrobno celico in našteje nekaj primerov uporabe gensko spremenjenih

mikroorganizmov;

» pozna pomen in uporabo pomembnih bakterij v genskem inženiringu (Thermus aquaticus,

Bacillus thuringiensis, Agrobacterium tumefaciens);

» razloži delovanje vektorjev (virusi, plazmidi, liposomi) za vnos genov v organizme;

» opiše vektorske sisteme za vnos tuje DNA v rastlinske celice in navede primere gensko

spremenjenih rastlin in njihov biotehnološki pomen in pomen za kmetijstvo;

» utemelji pomen vzgoje gensko spremenjenih rastlinskih sort, ki so odporne proti boleznim,

škodljivcem in herbicidom (B.t. koruza, B.t. soja, B.t. bombaž, proteazni inhibitorji, odpornost proti širokospektralnemu herbicidu, odpornost na sušo, zlati riž idr.);

» primerja žlahtnjenje rastlin z genskim inženiringom;

» opiše različne postopke vnosa tuje DNA v živalske celice in utemelji njihov biotehnološki

pomen;

» navede nekaj primerov gensko spremenjenih živali in opredeli njihov biotehnološki pomen;

» razloži proizvodnjo, uporabo in pomen bioaktivnih beljakovin, proizvedenih v mlečni žlezi

sesalcev in krvnem serumu;

» pozna pomen ksenotransplantacij;

» utemelji pomen tehnologije CRISPR za urejanje genske informacije v celici.



TERMINI

◦ plazmid ◦ liposom ◦ adenovirus ◦ herpes virus ◦ Agrobacterium tumefaciens ◦ ksenotransplantacija ◦ tehnologija CRISPR ◦ retrovirus



54





2


1

:

7

0

/

/



ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI /

5

2

0

2



IN NADZOR .

9

.

4

2



OBVEZNO



OPIS TEME

Pomemben vidik vsakršne biotehnološke proizvodnje je nadzor nad varnim in kakovostnim delom, tako v laboratorijskem okolju kot v proizvodnji. Še posebej v farmacevtski in živilski industriji mora proizvodnja potekati skladno z načeli dobre laboratorijske in proizvodne prakse, katerih smernice so določene v različnih zakonih in predpisih za različne panoge in ki predstavljata sistem vodenja kakovosti. Za varnost živil je v živilski proizvodnji zakonsko obvezen tudi vzpostavljeni sistem HACCP, ki vključuje predvsem nadzor nad fizikalnimi, kemijskimi in biološkimi dejavniki tveganja s postavitvijo kritičnih kontrolnih točk. Za zagotavljanje konstantne kakovosti izdelkov, večje učinkovitosti procesov in večje konkurenčnosti se podjetja odločajo za uskladitev delovanja po mednarodnih standardih ISO.



ZAGOTAVLJANJE KAKOVOSTI IN NADZOR



CILJI

Dijak:

O: spoznava standarde ISO in njihov pomen v farmacevtski in živilski industriji;

O: se seznani s sistemom HACCP;



(3.2.4.1)

O: proučuje dejavnike tveganja;



(3.2.4.1)

O: se seznani z varnostnimi ukrepi v laboratoriju;



(3.2.4.1)

O: proučuje vlogo kritičnih kontrolnih točk.



55

2

1

:

7

0

/

/

STANDARDI ZNANJA /

5

2

0

Dijak: 2

.

9

.

» utemelji pomen uporabe standardov v proizvodnji biofarmacevtikov in živil; 24

» opiše osnovne zahteve dobre proizvodne prakse;

» razloži primere upoštevanja in neupoštevanja dobre prakse;

» razloži sistem HACCP za nadzor nad varnostjo živil in prepozna načela sistema HACCP;

» na primeru prikaže sistem HACCP;

» razloži pomen kritičnih kontrolnih točk procesa, s katerimi se nadzorujejo dejavniki tveganja;

» opredeli kemijske, biološke in fizikalne dejavnike tveganja;

» utemelji ukrepe splošne varnosti v laboratoriju in proizvodnji.



TERMINI

◦ dobra proizvodna praksa ◦ dobra laboratorijska praksa



56





2


1

:

7

0

/

/



BIOTEHNOLOGIJA IN DRUŽBA /

5

2

0

2

.

9

.

4

OBVEZNO 2



OPIS TEME

Hiter razvoj biotehnologije ter nepoznavanje njenih novih metod ali proizvodov lahko sproži etične pomisleke in povzroča zaskrbljenost ali celo strah v družbi. Najpogostejši dvomi in polemike so povezani s hrano iz gensko spremenjenih organizmov, poseganjem v dednino, kloniranjem, ravnanjem z zarodki in matičnimi celicami, gensko terapijo in diagnostiko ter posledično z možnimi škodljivimi vplivi gensko spremenjenih organizmov na zdravje ljudi, živali in okolja. Odobravanje javnosti pa ima, na drugi strani, pomembno vlogo pri prenosu novih spoznanj biotehnologije iz laboratorijev na polja, v proizvodnjo hrane, medicinske aplikacije ipd. V tem kontekstu je zato pomembna seznanitev dijakov z načeli in postopki kontroliranega dela z gensko spremenjenimi organizmi, ki ga predpisuje tudi zakonodaja.



BIOTEHNOLOGIJA IN DRUŽBA



CILJI

Dijak:

O: spoznava vpliv razvoja biotehnologije na družbo;



(2.2.1.1)

O: se seznani s prednostmi, slabostmi in etičnimi pomisleki glede genskega spreminjanja in poseganja v dednino;



(5.1.5.1)

O: spoznava načela, ki se upoštevajo pri genskem spreminjanju;



(1.2.2.1 | 1.2.2.2)

O: proučuje zakonodajo na področju GSO;



(1.2.3.1 | 1.2.3.2)

O: razvija sposobnost sodelovanja v etičnih debatah;



(1.2.2.1 | 1.2.2.2 | 3.3.3.2 | 3.3.3.1)

O: povezuje etiko, zakonodajo in ekonomske zakonitosti,



(3.3.4.1)

I: prepozna biotehnologijo kot gospodarsko panogo.



(5.2.4.1 | 5.2.2.1 | 5.1.1.1)



57

2

1

:

7

0

/

/

/

5

2

0

STANDARDI ZNANJA 2

.

9

.

Dijak: 24

» pojasni, kako razvoj biotehnologije vpliva na javno mnenje;

» oblikuje in utemelji svoje mnenje o razvoju in vplivu biotehnologije na družbo;

» navede prednosti, slabosti in utemelji etične pomisleke genskega spreminjanja in poseganja

v dednino, kloniranja in ravnanja z zarodki in matičnimi celicami, genske terapije in genske diagnostike;

» razloži pomen varovanja osebnih podatkov;

» razloži pojem ocena tveganja in pojasni načela, ki se upoštevajo pri genskem spreminjanju

organizmov;

» navede zakonodajo, povezano z gensko spremenjenimi organizmi;

» razloži delo v zaprtih sistemih;

» pojasni, da je biotehnologija gospodarska panoga;

» pojasni povezave med etiko, zakonodajo in ekonomskimi zakonitostmi;

» razloži predklinično in klinično preskušanje zdravil.



TERMINI

◦ bioetika ◦ predklinične študije ◦ klinične študije



58





2


1

:

7

0

/

/



PRAKTIČNI DEL - PROJEKTNO /

5

2

0

2



DELO .

9

.

4

2



OBVEZNO



OPIS TEME

Projektno delo je samostojno delo dijaka, ki pri reševanju problema uporablja interdisciplinarni pristop. Dijak lahko opravi praktični in teoretični del projektnega dela v enem sklopu ali v daljšem časovnem obdobju v okviru 50 ur pouka. Pri izvedbi projektnega dela sodelujeta šolski mentor in/ali somentor in/ali zunanji (delovni) mentor, ki dijakom svetuje pri izbiri nalog, spremlja njihove aktivnosti, jih opozarja na odklone, motivira in spodbuja pri njihovem delu ter analizira in ocenjuje njihova prizadevanja. Po končanem delu dijaki izdelajo projektno nalogo in jo zagovarjajo.



PROJEKTNO DELO



CILJI

Dijak:

O: se seznani s samostojnim delom v laboratoriju;



(5.3.1.1)

O: razvija timsko delo;



(3.1.4.1 | 3.3.3.2 | 3.3.1.1 | 3.3.2.1 | 3.3.4.1 | 5.3.4.1 | 5.3.4.2)

O: povezuje znanja različnih področij;



(3.1.4.2 | 5.2.4.1 | 5.2.4.2 | 5.2.4.3)

O: spoznava pisanje projektnega dela in obdelavo podatkov;



(1.1.1.1 | 1.1.2.1 | 1.1.2.2 | 4.1.1.1 | 4.1.2.1 | 4.3.1.1)

O: razvija sposobnost opazovanja in razvršča podrobnosti v smiselno celoto.



59

2

1

:

7

0

/

/

STANDARDI ZNANJA /

5

2

0

Dijak: 2

.

9

.

» samostojno, na podlagi prej znanih navodil in možnosti, izbere temo in določi delovni naslov; 24

» izdela načrt poteka in izvedbe projektnega dela;

» predstavi potrebno literaturo;

» izvede praktični del naloge;

» rezultate dobljene v eksperimentalnem delu prikaže in interpretira, vrednoti, razloži in

navede ugotovitve;

» naredi pisni izdelek ter ga predstavi s pomočjo IKT v razredu in na ravni šole;

» upošteva interdisciplinarni pristop in prvine timskega dela.



60





2


1

:

7

0

/

/

/

5

2

0

2

.

9

.

2



PRILOGE 4



61