Биотехнологияда қолданылатын тірі ағзалардың артықшылықтары мен кемшіліктері. Биология, 10 сынып, дидактикалық материал.

 Сабақты өткізу кезінде мұғалімге арналған нұсқаулық

 Теориялық материал

Сарқынды сулар орталық қазандыққа келіп құйылады, сол жерде әр түрлі сападағы және әр түрлі көлемдегі сулар белсенді түрде араластырылады. Қазандыққа ауа өткізу арқылы сулар аралыстырылады. Қажетті жағдай туындаған кезде, қазандыққа қажетті мөлшерде биогенді элементтер қосылады және белгілі рН деңгейін қалыптастыру үшін амиакты суда қосылады. Сарқынды сулар орталық қазандықта бірнеше сағат бойы сақталады. Мұнай қалдықтары бар және әртүрлі заттар болатын суларды механикалық тазалау жүйесі бар қазандықтар арқылы тазартылады. Осы жерде судың бетінде қалғып тұратын, мұнай және басқа қалдық заттары бар, қабаттан тазартылады.

 Суды биологиялық тазарту жұмыстары аэротенктерде жүргізіледі. Аэротенк – бұл, құрамында органикалық ыдырау заттары және тұнба қалдықтары бар, сарқынды су өтетін, ашық темір бетонды құрылым. Аэротенк құрылымында сақталып тұрған уақытта, сарқынды су құрамындағы тұнбаның суспензиясы ауамен әрекеттесуге түседі. Белсенді тұнба суспензиясының ауамен белсенді түрде әрекеттесу нәтижесінде ағзалық заттың құрылымдық ерекшеліктері қайта қалпына келеді.

 Суларды биологиялық жолмен тазарту негізінде, табиғи биоценоздық үдерістердің нәтижесінде пайда болған, белсенді тұнбаның немесе биоқабықтың әрекеті жатыр және бұл белсенді тұнба, тазалау тәсіліне және сарқынды судың құрамына тәуелсіз түрде, әрбір су тазарту өндірісінде қалыптасады. Белсенді тұнба дегеніміз бұл көлемі бірнеше микрометрге жететін қара-қоңыр түсті қосылыстар. Бұл қосылыстың құрамында 70 % тірі ағзалар, ал 30% қатты бейағзалық заттар болады. Тірі ағзалар қатты бейағзалық заттармен бірігіп, жалпы сілемейлі қабықшасы болатын, зооглейді құрайды. Белсенді тұнбадан алынған микроағзалар келесідей түрлердің қатарына жатқызылады: Actynomyces, Azotobacter, Bacillus, Bacterium, Corynebacterium, Desulfomonas, Pseudomonas, Sarcina  және т.б. Pseudomonas атты бактериялар тұнбаның құрамында көптеп кездеседі. Сыртқы орта факторларына байланысты, яғни сарқынды судың құрамына байланысты, белсенді тұнбаның құрамында белгілі бір бактериялардың тобы басымдылық көрсетеді, ал қалғандары негізгі топтың серіктестері болады.

 Белсенді тұнбаның пайда боуында және қалыптасуында, қарапайымдылардың маңыздылығы жоғары. Қарапайымдалрдың қызметтері сан алуан болып келеді; бұл ағзалар қоректік заттарды тіклей тұтынуға қатыспайды, алайда белсенді тұнбаның құрамындағы микроағзалардың түрлі және жастық құрамын, белгілі бір деңгей сақтап тұру арқылы, реттеуге қатысады. Қарапайымдардың көп мөлшерде бактерияларды тұтыну арқылы, сілемейлі қабықшада жинақталатын, бактериялық экзоферменттердің босап шығуына себепкер болады және осы арқылы судың ластануын тежейді. Белсенді тұнбаның құрамында қарапайымдылардың төрт класы кездеседі: саркодиналар (Sarcodina), талшықты инфузориялар (Mastigophora), кірпікшелі инфузориялар (Ciliata), сорғыш инфузориялар (Suctoria).

 Белсенді тұнбаның сапалық көрсеткішін протозоялық коэффициент арқылы анықталады, бұл коэффициент қарапайым микроағзалар жасушалар санының бактериалды жасушалар санына қатынасын көрсетеді. Жоғары сапалы тұнбаның құрамында 1 миллион бактериалды жасушаға 10-15 қарапайымдар сәйкес келеді. Сарқынды судың құрамының өзгеруіне байланысты белгілі бір микроағзалардың санында өзгеріс байқалады, алайда басқа микроағзалар әлі де болса биоценоз құрамында қалады.

 Белсенді тұнба биоценозының қалыптасуына маусымдық температураның өзгерісі, оттегімен қамтамасыз етілуі және минералды заттардың мөлшері әсер етуі мүмкін. Осының бәрі белсенді тұнбаның құрамын күрделі және қайта жасауға мүмкін емес екендігін көрсетеді. Суды тазалау құрылымдардың жұмысының тиімділігі сарқынды судың құрамындағы микроағзаларға және белсенді тұнбаның жасына тікелей баланысты. Қалыпты аэротенкті құрылымдардағы белсенді тұнбаның концентрациясы 2-4 г/л аспайды.

 Сарқынды судың құрамындағы белсенді тұнба концентрациясының артуы, суды тазалау жылдамдығының артуына себепкер болады, алайда, сонымен қатар, оттегінің концентрациясын қажетті деңгейде ұстап тұру үшін, аэрациялау үдерісін де үдетуді қажет етеді. Бұл, өте жақсы жағдайда, барлық қалдық заттардың тұздарға, газдарға және суға дейін минералдануына әкеліп соқтырады. Тәжірибе жүзінде, тазартылған су және белсенді тұнба аэротенктен екінші тазалау құрылымына өтеді, ал осы жерде белсенді тұнбаның тазартылған судан бөлінуі жүзеге асады. Белсенді тұнбаның бір бөлігі тазалау жүйесіне қайта қайтарылады, ал, микроағзалардың жаппай өсімінің нәтижесінде пайда болған, артық қалған тұнбалар тұнбалық аймаққа шығарылып, сусыздандырылады, сонан соң ашық жазық алаңға шығарылады. Артық тұнбаны анаэробты жолмен де қайта өңдейді. Қайта өңделген тұнбалар тыңайтқыш ретінде немесе балықтар мен ірі қара үшін мал азығы ретінде пайдаланылады.

 Суды толық тазалау жүйесі көптеген элменттерден құралуы мүмкін және осы элементтердің болуына байланысты, судың әрі қарай пайдалану мақсаты анықталады. Мүмкін, биологиялық тазартылған су сәулелендіруден және оттегімен қанықтырудан өткізетін, биологиялық тоғандарда қолданылуы мүмкін. Су тоғандарын биологиялық тазалау жүйесінің қатарына жатқызуға болады, себебі судың құрамындағы ағзалық заттар, белсенді тұнба биоценозының әсерінен, тотықсыздануы мүмкін. Биологиялық тоғандардың биоценоздық құрамы, құрамындағы микроағзалардың түрлеріне байланысты. Тоғандардың жоғары бөлігінде аэробты ағзалар дамиды. Табиғи факультативті аэробтылар және анаэробтылар метандық ашыту немесе сульфатты тотықсыздандыру үдерістерін жүзеге асыруы мүмкін. Судың оттегімен қамтамасыз етілуі, құрамындағы балдырларда жүретін фотосинтез үдерісіне байланысты. Тоғандарда, сонымен қатар, микро және макрофауна болуы мүмкін: қарапайымдылар, құрттар, бунақденелер және т.б. Биотоғандардағы сулардың құрамынан мұнай өнімдері, фенолдар және басқада ағзалық заттар жойылуы мүмкін. Кейбір жағдайларда, биологиялық тазартулардан өткізілген суды реагенттік өңдеуден – хлорлау немесе озондау үдерістерінен өткізуі мүмкін.

 Демонстрациялауға және қауіпсіздік техникасына арналған нұсқаулық

 Оқушылардың сынып ішінде қозғалуы кезінде қауіпсіздік техникасын сақтау.

 Сабақты ұйымдастыру бойынша қосымша әдістемелік нұсқаулықтар.

 Уақытты үнемдеу үшін тапсырманың бағалау критерийін және сол тапсырмаларға арналған нұсқаулықтарды мультимедиалық тақтаның экранына шығарған дұрыс. Материалды игеру кезінде топтағы оқушылар санын өзгертуге болады. Оқыту ресурсы ретінде, оқушыларға қосымша оқу материалдарын ұсыныңыз.

 Әр түрлі деңгейдегі қосымша тапсырмалар

 Оқушыларға ақпараттық парақтарды пайдалану арқылы келесідей тақырыптарда «Антибиотиктер: досымыз немесе дұшпанымыз» немесе «Вакцинаны: жақтайтын және даттайтындар» эссе жазуды ұсыныңыз.

 Формативтік бағалау бойынша ұсыныстар.

 1. Материалды қайталау кезеңінде, оқушылар әрбір терминге анықтама береді. Визуалды ақпаратқа талдау жұмысын жүргізуден кейін, оқушылар «ГМО», «трансгенді ағза», «биотехнология» терминдерін пайдалану арқылы жауаптарын қалыптастырады.

 2. Тақырыпты түсіну кезеңінде, технологиялық үдерістердің кезеңдері берілген, суды тазалаудың аэробты сызбасын талқылайды.

 3. Сабақты бекіту кезеңінде, оқушылар топта жұмыс жасайды. «Пресс-конференция» ойыны. Жағдаят – кәсіпкер, қалдық суларды өңдеудің заманауи кешені бар, өндіріс фермасын салуды жоспарлауда. «Ауылдастардың», «экологтардың» алдында жобаны қорғау қажет.

 4. Оқушылардың шығармашылық жұмысы кезеңінде, оқушыларға жеке жұмыс жасауды ұсынады, яғни «Антибиотиктер: досымыз немесе дұшпанымыз» немесе «Вакцинаны: жақтайтын және даттайтындар» атты тақырыптарында эссе жазуды ұсынылады. Тапсырманы орындауға берілген уақыт біткеннен соң, оқушылар жазған эсселерін оқу қажет, сонан талқылап, қорытынды жасау қажет.

5. Деңгей бойынша сараланған тапсырманы орындау арқылы қорытынды бағалау жүргізіледі, яғни оқушылар «Микроағзалар адамның көмекшісі» кестесін толтырады. Мүғалім оқушылардың кестені қанша пайызға толтыруына байланысты бағалайды. Егер оқушылар тапсырмалардың 80% орындаса, онда бұл оқушылар мақсатқа жеткендігін дәлелдейді.

 Жауаптар, тапсырмалар критерийі, сабаққа арналған қосымша материалдар

 А. Материалды қайталау кезеңіндегі тапсырмаларды бағалау критерийі

 1. Әрбір терминге дұрыс анықтама береді.

 2. «ГМО», «трансгенді ағза», «биотехнология» терминдерін пайдалану арқылы жауаптарын қалыптастырады

 В. Тақырыпты түсіну кезеңінде, суды тазалаудың аэробты сызбасын талқылауды бағалаудың критерийі

 1. Суды тазалаудың аэробты сызбасын оқиды

 2. Технологиялық үдерістер кезңдерін сипаттайды.

 С. Сабақты бекіту кезеңінде, өздері қорғайтын бір тақырыпты таңдау арқылы, оқушылар топта жұмыс жасайды.

Д. Деңгей бойынша сараланған тапсырманы орындау арқылы қорытынды бағалау жүргізіледі, яғни оқушылар «Микроағзалар адамның көмекшісі» кестесін толтырады. Мүғалім оқушылардың кестені қанша пайызға толтыруына байланысты бағалайды. Егер оқушылар тапсырмалардың 80% орындаса, онда бұл оқушылар мақсатқа жеткендігін дәлелдейді. Бағалау критериі.

1. «Модификацияланған ағзаларды пайдалану аумағын» және «Бастапқы ағзаның патогенділігі» бағанын дұрыс толтырады.

• Ғылыми терминологияны дұрыс қолданады.
• Оқушылар микроағзалардың түрлерін жоғары ынтамен сипаттайды және кестені толтырады.

Пайдаланған әдебиеттерге сілтеме

• Форстер К. Экологическая биотехнология. - Л., 1990.
• http://www.biotechnolog.ru/prombt/prombt12_2.htm