Что такое биотехнологии
Фраза «ОГЭ-био без паники» слышится всё чаще, ведь именно биотехнологии вызывают у девятиклассников больше всего вопросов. Термин объединяет процессы, в которых живые организмы или их компоненты работают вместо машин. Дрожжи бродят, бактерии очищают, клетки синтезируют лекарства. Учёные лишь направляют их усилия. Главное отличие биотехнологии от классической химии в мягких условиях: реакции идут при комнатной температуре и давлении, без экстремальных кислот и щелочей.
Истоки дисциплины уходят в глубокую древность. Люди научились ставить квас и пиво задолго до формулировки слова «фермент». Однако современная биотехнология опирается на молекулярную биологию, генетику, биохимию. Поэтому она входит в школьный курс сразу в нескольких темах. Понимание этих связей снижает тревогу перед экзаменом.
Где встречаются в школьной программе
Биотехнологические примеры мелькают с шестого по девятый класс. В разделе «Бактерии» говорят о пробиотиках и силосовании. Тема «Грибы» раскрывает выпечку и производство антибиотиков. Раздел «Человек» добавляет инсулин, вакцины, моноклональные антитела. В генетике девятиклассник встречает гибридизацию растений и трансгенных мышей.
На ОГЭ вопросы обычно связаны с терминами: фермент, культура тканей, ПЦР, клон, биореактор. Часто нужно соотнести метод и продукт. Знакомый пример: «Как получают рекомбинантный инсулин?» Школьник должен выбрать бактерии Escherichia coli с внедрённым геном человека. Чтобы не растеряться, полезно составить таблицу «метод — объект — выходной продукт». Такой приём экономит время на экзамене.
Классические методы: ферментация
Все слышали о кефире и сыре, но не каждый связывает их с биотехнологией. Ферментация использует способность микроорганизмов перерабатывать субстрат в полезное вещество. Лактобактерии превращают лактозу молока в молочную кислоту. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae переводят глюкозу в этанол и углекислый газ. Эти реакции идут без кислорода, поэтому их относят к анаэробному дыханию.
На экзамене могут спросить, почему ферментация выгодна. Ответ прост: выход продукта высок, сырьё дешёвое, установка несложна. Школьник должен помнить ещё один плюс — продукты микроорганизмов часто безопасны для окружающей среды, в отличие от многих химических отходов. Поэтому ферментация уже давно вышла за пределы пищевой промышленности. Её применяют для получения органических кислот, витаминов, антибиотиков.
Генетическая инженерия и ГМО
С переходом к молекулярным методам возможности расширились. Генетическая инженерия позволяет изменить ДНК организма и заставить его синтезировать новое вещество. Сначала выделяют нужный ген. Затем его встраивают в плазмиду — кольцевую молекулу ДНК бактерии. Полученную конструкцию вводят в клетку хозяина. Через несколько часов колония бактерий уже производит целевой белок.
Именно таким способом делают инсулин, гормон роста, интерферон. Сельское хозяйство тоже пользуется трансгенами. Например, сорта кукурузы с геном Bacillus thuringiensis устойчивы к вредителям. Вопросы о риске ГМО часто звучат на уроках. Учитель подчёркивает: безопасность оценивают, сравнивая новый продукт с исходным сортом по составу, аллергенности, токсичности. Только после многих экспертиз семена поступают на рынок.
Клеточные технологии и клоны
Следующая ступень — работа с эукариотическими клетками. Учёные берут кусочек ткани, расщепляют межклеточный матрикс и получают суспензию. Клетки переносят в питательную среду с сывороткой, гормонами, факторами роста. Если условия заданы верно, культура сохраняется годами.
Так получают антитела для диагностики и терапии рака. Ещё ярче пример — клонирование овцы Долли. Ядро соматической клетки пересадили в лишённую ядра яйцеклетку. После имплантации суррогатной матери родился генетический двойник донора. Вопросы ОГЭ касаются различия клона и гибрида, этических проблем, перспектив регенеративной медицины.
Биотехнологии для здоровья человека
Медицина стала главным бенефициаром отрасли. Вакцины нового поколения собирают вирусоподобные частицы без генетического материала. Они не размножаются, но вызывают иммунитет. Биочипы анализируют сотни генов за час, подбирая лечение под конкретного пациента. Тканевая инженерия выращивает хрящи для суставов и роговицы глаза.
Не забудьте про ферменты в анализах крови. Лактатдегидрогеназа, амилаза и АЛТ — белки, которые указывают на поражение органов. Их измеряют автоматические биохимические анализаторы. Эти приборы тоже плод биотехнологии, ведь содержат иммобилизованные ферменты. На экзамене школьнику достаточно знать, что такие тесты основаны на специфичности ферментов к субстрату.
Экологические решения
Биоремедиация — очищение среды живыми организмами. Нефтеокисляющие бактерии разлагают проливы нефти до углекислого газа и воды. Грибы собирают тяжёлые металлы в мицелий. Растения-фиторемедиаторы накапливают уран и кадмий в листьях. После уборки биомассу утилизируют. Школьник должен отметить, что метод щадит экосистему, потому что не вносит агрессивных реагентов.
Биоразлагаемые пластики — ещё одно популярное направление. Их делают из крахмала кукурузы и полимолочной кислоты. При компостировании материал распадается на воду и углекислый газ. На ОГЭ могут задать вопрос: «Почему такие пластики не спасают от микропластика в океане?» Правильный ответ — разложение идёт лишь при определённой температуре и влажности, чего в море часто нет.
ОГЭ-био без паники: стратегия повторения
Самый важный совет — разбить материал на блоки и тренировать каждый. Начинайте с понятий: фермент, субстрат, культура клеток. Затем переходите к методам и примерам. Закрепите всё задачами прошлого года. Если нужна поддержка, подключайте наш курс «Подготовка к ОГЭ по биологии» в онлайн-школе El-Ed. Разбор сложных тем, живые вебинары и тесты помогут почувствовать уверенность.
- Составьте таблицу «метод — организм — продукт».
- Решайте минимум пять задач в день.
- Повторяйте определения перед сном.
- Делайте паузы и отдыхайте глаза.
Через месяц такой практики вопросы о биотехнологиях перестанут пугать. Вы увидите, что темы логично связаны и опираются на базовые процессы жизни. А значит, заветный балл станет ближе, а школьный лозунг «ОГЭ-био без паники» — реальностью.