Современные достижения отечественной науки для обеспечения

технологического суверенитета страны. Биология будущего:

инновационные технологии в изучении живых организмов

Современная биология — это не просто наука о растениях и животных.

Это динамичная, постоянно развивающаяся область, которая использует

новейшие технологии для того, чтобы раскрывать тайны живого мира.

Будущее биологических исследований — за инновациями, способными

изменить наше понимание природы и помочь решать важнейшие глобальные

задачи. Инновационные технологии помогают нам лечить болезни, сохранять

природу и создавать новые материалы. Какие же технологии уже сегодня

открывают новые горизонты в изучении живых организмов и формируют

биологию завтрашнего дня?

Если говорить о революционных открытиях, то первым делом

вспоминается генная инженерия — возможность редактировать гены с

помощью технологий CRISPR-Cas9. Теперь ученые могут не только изучать

функции отдельных генов, но и создавать новые виды организмов, лечить

генетические

болезни

и

даже

бороться

с

вирусами.

А

технологии

секвенирования ДНК (процесс определения последовательности нуклеотидов

в цепочке ДНК)

позволяют за считанные часы получить полную карту

генома. Это открывает путь к персонализированной медицине, улучшению

сельскохозяйственных культур и защите редких видов. Портативные

секвенаторы, предназначенные для мобильных исследований в полевых

условиях, используются для анализа ДНК в дикой природе.

Обучение биологии становится более захватывающим благодаря

виртуальной (VR) и дополненной реальности (AR). Представьте себе, что вы

можете «погрузиться» в клетку, чтобы рассмотреть её изнутри или

понаблюдать за взаимодействием белков — всё это доступно благодаря

современным технологиям. Это не только повышает интерес к предмету, но и

помогает понять самые сложные процессы, делая их более наглядными и

доступными.

Современные

исследования

связаны

с

огромным

количеством

информации

—

геномами,

белками,

метаболизмом.

Использование

программных решений позволяет моделировать процессы, предсказывать

функции генов и находить новые лекарственные препараты. В результате

биология становится более точной и предсказуемой наукой.

Биотехнологии — это будущее, которое уже сегодня перестраивает

наш мир. Инновационные подходы, такие как синтетическая биология,

позволяют создавать новые организмы с заданными характеристиками.

Синтетическая биология — не просто наука, а целая экосистема идей

и технологий, где биология встречается с программированием. Свое развитие

она получила благодаря достижениям генной инженерии.

Ученые в этой области занимаются не только изменением генов,

но и могут воспроизвести живой организм в лабораторных условиях. И хотя

синтетическая биология — молодая наука, ее перспективы уже признают

во многих сферах: от медицины и экологии до пищевой промышленности

и сельского хозяйства. Например, улучшение сельскохозяйственных культур,

производство биотоплива, продуктов питания, новых лекарств или даже

организмов, способных очищать окружающую среду.

Преподавание темы «Биотехнология» в школьном курсе биологии

требует особого подхода, поскольку эта тема является междисциплинарной и

охватывает

широкий

спектр

знаний:

от

молекулярной

биологии

до

прикладных технологий. Методика должна учитывать возраст учащихся,

уровень их подготовки и интерес к предмету. Понятие о биотехнологии и

биоинженерии как о прикладных направлениях, ориентированных на

изучение возможности применения объектов живой природы, в том числе

искусственно модифицированных (измененных человеком), для решения

различных насущных проблем человечества, вводится в самом начале

изучения курса биологии. Так, формирование и развитие понятия «селекция»

в курсе биологии возможно при изучении следующих тем:

5 класс - тема «Биология — наука о живой природе». Биология —

система наук о живой природе (рассматриваем селекцию как раздел

биологии о создании новых и улучшении существующих пород животных,

сортов растений). Тема «Организмы — тела живой природы». Разнообразие

организмов и их классификация (раскрываем содержание терминов «порода»

и «сорт»).

6 класс -

тема «Растительный организм». Ботаника — наука о

растениях. Разделы ботаники. Связь ботаники с другими науками и техникой

(значение

селекции

растений

в

жизни

человека:

выведение

новых

высокоурожайных и устойчивых к болезням сортов культурных растений для

обеспечения человечества достаточным количеством пищевых продуктов).

7 класс - тема «Растения и человек». Культурные растения и их

происхождение (изучаем сельскохозяйственные растения своего региона).

Тема «Грибы. Лишайники. Бактерии». Бактерии на службе у человека (в

сельском хозяйстве, промышленности). Значение плесневых и дрожжевых

грибов в природе и жизни человека (пищевая и фармацевтическая

промышленность и другие). Рассматриваем плесневые грибы, с помощью

которых получают антибиотики и другие лекарства, созданные с помощью

селекции.

8 класс - тема «Животные и человек». Одомашнивание животных.

Селекция, породы, искусственный отбор, дикие предки домашних животных

(применение биологических терминов и понятий: одомашнивание, селекция,

порода, искусственный отбор).

10 класс (углубленный уровень) - тема «Селекция организмов».

Учащимся предлагается выполнение лабораторных работ «Изучение сортов

культурных растений и пород домашних животных», «Изучение методов

селекции растений», а также практическая работа «Прививка растений».

Возможна экскурсия «Основные методы и достижения селекции растений и

животных» (на селекционную станцию, племенную ферму или в тепличное

хозяйство). Тема «Биотехнология и синтетическая биология» - лабораторная

работа

«Изучение

объектов

биотехнологии».

Практическая

работа

«Получение молочнокислых продуктов». Экскурсия «Биотехнология —

важнейшая производительная сила современности» (на биотехнологическое

производство).

Формирование и развитие понятия «биотехнология» в курсе биологии

реализуется при изучении следующих тем:

5 класс - тема «Биология — наука о живой природе». Биология —

система наук о живой природе. Тема «Организмы — тела живой природы».

Значение бактерий и вирусов в природе и в жизни человека (использование

отдельных биотехнологических процессов в производстве продуктов питания

(кисломолочные

продукты,

сыр,

квашеная

капуста

и

солений);

в

микробиологической

промышленности

для

получения

антибиотиков,

витаминов и других веществ; в очистных сооружениях для биологической

очистки сточных вод). Тема «Живая природа и человек». Загрязнение

воздушной и водной оболочек Земли, потери почв, их предотвращение

(использование отдельных биотехнологических процессов в очистных

сооружениях для биологической очистки сточных вод; для восстановления

загрязненных

земель,

пострадавших

от

промышленной

деятельности,

сельского хозяйства или добычи полезных ископаемых; для разработки

биоразлагаемых материалов).

7 класс - тема «Систематические группы растений». Значение

водорослей в природе и жизни человека (приводим примеры использования

водорослей в биотехнологии: производство пищевых добавок, производство

биотоплива, очистка воды, восстановление почв). Тема «Грибы. Лишайники.

Бактерии». Значение плесневых и дрожжевых грибов в природе и жизни

человека

(пищевая

и

фармацевтическая

промышленность

и

другие).

Рассматриваем

использование

плесневых

и

дрожжевых

грибов

в

биотехнологии: производство продуктов питания, получение антибиотиков

(пенициллин), производство лимонной кислоты и т.д.

10 класс (базовый уровень) - тема «Селекция организмов, основы

биотехнологии». Биотехнология как отрасль производства (Раскрываем

содержание терминов и понятий: биотехнология, клеточная инженерия,

генная

инженерия,

клонирование,

трансгенные

организмы,

ГМО

(генетически модифицированные организмы).

Выполнение тестов при подготовке к ОГЭ и ЕГЭ по биологии также

способствует развитию биологических терминов и понятий.

Проектная деятельность в школе ‒ это современный метод обучения,

активно применяющийся в образовательном процессе для развития у

обучающихся

разнообразных

навыков.

Обучающимся

10

класса

(углубленный уровень) по теме «Биотехнология» можно предложить

выполнение следующих проектных и учебно-исследовательских работ:

«Изучение

методов

определения

ферментативной

активности»;

«Одноклеточные

водоросли

хлорелла

(Chlorella)

и

сценедесмус

(Scenedesmus) как объекты микробиологической технологии получения

белка»; «Изучение технологии квашения: получение квашеной капусты и

грибов».

Современные информационные технологии предоставляют широкие

возможности

для

визуализации

и

демонстрации

сложных

понятий.

Виртуальные лабораторные работы представляют собой эффективный

инструмент для современного образовательного процесса, сочетающий

доступность, безопасность и широкие возможности для творчества и

научного поиска. Выполнив виртуальную лабораторную работу «Селекция

XXI века: биотехнология и генная инженерия на службе человека», можно

изучить основные этапы работы генного инженера для получения новых

штаммов микроорганизмов.

Понимание современных технологий помогает сделать уроки более

интересными и актуальными. Это вдохновляет учеников на изучение

биологии, показывает реальные возможности науки и стимулирует к

творческому поиску решений для будущего.

Источники:

Виртуальные лабораторные работы

БИОЛОГИЯ (углубленный уровень) Реализация требований ФГОС среднего

общего образования. Методическое пособие для учителя