Mikrobiologija
Načrtujte po tem učnem načrtu
Prijavite se kot učitelj in Astra po tem učnem načrtu pripravi letno pripravo ali pripravo na uro.
Opis teme
Mikroorganizmi so oblike življenja, ki jih ne vidimo s prostim očesom. Ti mikroskopsko majhni organizmi so evolucijsko raznoliki in so posledično raznolikih oblik in zgradb. Kljub temu pa imajo celice skupne biološko pomembne molekule, ki sodelujejo v raznolikih bioloških procesih. Vse celice so metabolno aktivne, kar jim omogoča, da pridobivajo hranila iz okolja in jih pretvarjajo v gradnike celic in odpadne produkte. Med temi procesi pretvorbe substrata se tvori energija, ki podpira sintezo novih struktur. Kopičenje le-teh omogoča delitev celice na dve enaki celici. Mikrobna rast je posledica zaporednih ciklov celičnih delitev. Na hitrost mikrobne rasti vplivajo dejavniki okolja, ki jih moramo poznati, kadar mikroorganizme gojimo v laboratoriju ali želimo njihovo rast omejiti ali onemogočiti.
DIDAKTIČNA PRIPOROČILA ZA TEMO: Osnovne značilnosti biološko pomembnih molekul so dijaki že usvojili pri biologiji in biotehnologiji. Dijaki lahko v skupinah, s pomočjo že pridobljenega znanja, zvezkov in učbenikov pripravijo predstavitev za vsako skupino makromolekul (proteini, lipidi, ogljikovi hidrati in nukleinske kisline). Ker dijaki že poznajo zgradbo celice, vsak dijak v svoj zvezek nariše in označi celico s poznanimi strukturami, eden od dijakov preriše celico na tablo, učitelj pa jo po potrebi dopolni. Dijaki shemo celice dopolnijo v svojem zvezku. Z interaktivnim zaslonom se lahko sliko shrani in deli z dijaki, da imajo vsi enako shemo, ki se jo lahko kasneje uporablja pri pouku za ponavljanje, utrjevanje ali poglabljanje znanja. Opazovanje celic je možno z mikroskopom; lahko se primerja celico rastline (luskolist čebule, morda mahovi iz šolskega akvarija), živali (praživali iz luž, kot npr. paramecij, fiksirani preparati živalskih tkiv), gliv (kvasovke in plesni) ter bakterij (jogurt, probiotiki, fiksirani preparati). Za »pridobitev« celic gliv in bakterij je smiselno pripraviti razmaze na gojiščih, pripraviti čiste kulture in te mikroskopirati. Za razlago metabolnih procesov je priporočljiva uporaba interaktivnih zaslonov, ki omogočajo risanje in premikanje sheme oziroma skice za lažjo predstavo poteka procesa. Pri spoznavanju delovanja encimov je zaželeno vzpostaviti povezavo med lastnostmi beljakovin in delovanjem encimov – kako zgradba beljakovine vpliva na funkcijo encima.
Zgradba in delovanje mikrobne celice
Učni cilji
- Spoznava zgradbo biološko pomembnih molekul in njihov vpliv na življenje celice; (SC 3.2.2.1)
- Nadgrajuje znanje o zgradbi evkariontske in prokariontske celice; (SC 4.3.2.1, 4.3.1.1)
- Spoznava faze metabolizma in izlušči njihove bistvene značilnosti;
- Spoznava delovanje encimov v celici.
Standardi znanja
- Opiše zgradbo biološko pomembnih molekul, prepozna njihove osnovne enote in opiše vezi znotraj molekul in med molekulami;
- Razloži in poveže vlogo teh molekul v celici in procese, v katerih sodelujejo;
- Opiše zgradbo prokariontske celice in razloži vlogo celičnih struktur za življenje celice (kromosom, ribosom, celična membrana, celična stena, bički, fimbrije, glikokaliks, endospora);
- Opiše zgradbo sestavnih delov evkariontske celice in razloži vlogo organelov pri opravljanju življenjskih procesov celice (jedro, endoplazemski retikulum, mitohondrij, Golgijev aparat, vakuola);
- Razlikuje med prokariontsko in evkariontsko celice in prepozna njune sestavne dele na podlagi različnih kriterijev (oblika, vloga v celici, položaj v celici idr.);
- Opiše različne tipe metabolizmov in predvidi pogoje, ki omogočajo rast organizmov glede na tip metabolizma;
- Nadgradi opis ključnih metabolnih poti v celici (katabolni in anabolni procesi), razloži njihov pomen ter opiše sprejemanje hranilnih in izločanje odpadnih snovi;
- Opiše zgradbo encimov in razloži njihovo delovanje v celici, razloži vplive zunanjih dejavnikov (temperatura, vrednost pH, količina in vrsta substrata) na aktivnost encimov, prepozna različne tipe inhibicije encimov in jih zna opisati.
Minimalni standardi
- Opiše zgradbo biološko pomembnih molekul
- Opiše zgradbo prokariontske celice
- Opiše zgradbo sestavnih delov evkariontske celice in razloži vlogo organelov pri opravljanju življenjskih procesov celice
- Opiše različne tipe metabolizmov
- Opiše zgradbo encimov in razloži njihovo delovanje v celici
Pojmi
- Ogljikovi hidrati
- Lipidi
- Beljakovine
- DNA
- RNA
- ATP
- Encimi
- Celična stena
- Celična membrana
- Kromosom
- Jedro
- Respiracija
- Fermentacija
- Fimbriji
- Glikokaliks
- Endospora
- Prepisovanje
- Prevajanje
Mikrobna rast in njen nadzor
Učni cilji
- Spoznava različne načine razmnoževanja mikroorganizmov;
- Prepoznava pomen zunanjih pogojev za rast mikroorganizmov in napove njihov vpliv na hitrost rasti celic; (SC 3.2.2.1)
- Se seznani z metodami preprečevanja okužb z mikroorganizmi, na primerih predvidi učinkovitost metod; (SC 2.3.3.1, 3.2.4.1)
- Spoznava zgradbo izbranih kemoterapevtikov in princip njihovega delovanja.
Standardi znanja
- Definira rast mikroorganizmov in navede metode za merjenje ali spremljanje rasti mikroorganizmov;
- Opiše zunanje pogoje za rast mikrobnih celic (temperatura, količina in vrsta hranilnih snovi, vodna aktivnost (aw ), vrednost pH idr.) in razloži njihove vplive na aktivnost celic;
- Načrtuje in izpelje izbrane metode gojenja mikroorganizmov v laboratorijskih pogojih (vrste in priprava gojišč, nacepljanje, inkubacija, izolacija čiste kulture itd.);
- Opiše različne metode za uničevanje celic mikroorganizmov (fizikalne in kemijske);
- Prepozna izbrane kemoterapevtike in principe njihovega delovanja.
Minimalni standardi
- Prepozna bistvene značilnosti različnih načinov razmnoževanja mikroorganizmov;
- Definira rast mikroorganizmov
- Opiše zunanje pogoje za rast mikrobnih celic
- Načrtuje in izpelje izbrane metode gojenja mikroorganizmov v laboratorijskih pogojih
- Opiše osnovne načine preprečevanja okužb z mikroorganizmi;
Pojmi
- Cepitev
- Brstenje
- Hifa
- Sterilizacija
- Pasterizacija
- Antibiotiki
- Dezinfekcija/razkuževanje
- Redčitvena vrsta po Kochu
Didaktična priporočila
Didaktična priporočila: Smiselno je cilje realizirati med eksperimentalnim in preprostim raziskovalnim delom. Dijaki lahko izbrani mikroorganizem izpostavijo različnim okoljskim pogojem (temperatura, pH, hranila, prisotnost antibiotikov) in spremljajo njegovo rast. Primerjajo lahko različne mikroorganizme pri enakih pogojih in ugotavljajo, kateri so na izbrane pogoje bolje prilagojeni. Uspešnost rasti lahko ugotavljajo z neposrednim štetjem pod mikroskopom in posredno z določanjem kolonijskih enot (CFU) z nacepljanjem. Tekoča in trdna gojišča lahko izpostavijo različnim metodam za uničevanje mikroorganizmov (sterilizacija, pasterizacija, dodatek antibiotikov) in primerjajo učinkovitost metod za preprečevanje rasti mikroorganizmov. Za ugotavljanje prisotnosti mikroorganizmov v okolju predlagamo vzorčenje različnih živil. Za določanje učinkovitosti dezinfekcijskih sredstev na rokah lahko dijaki odtisnejo prste na plošče s hranilnim agarjem pred nanosom dezinfekcijskega sredstva in po njem ter določijo zmanjšanje števila mikroorganizmov v odstotkih.