13,14,15. Technologie, diagnostyka, ochrona przyrody

13,14,15. Technologie przyszłości, Współczesna diagnostyka i medycyna, Ochrona przyrody

13. Technologie przyszłości

POLIMERY PRZEWODZĄCE

polimery - związki wielkocząsteczkowe zbudowane z powtarzających się fragmentów (merów)

Większość znanych polimerów jest izolatorami (nie przewodzi prądu), jednak niektóre z nich są przewodnikami.

NAFION - przykład polimeru przewodzącego

FULERENY - DROGA DO MINIATURYZACJI

Cząsteczki fulerenów zostały odkryte przypadkowo podczas badania węgla.

Fulereny to odmiana alotropowa węgla. Czyli mówiąc po polsku, węgiel w inne formie. Innymi odmianami C są grafit i diament.

Zastosowanie: leki, paliwa samolotowe, sztuczne włókna, produkcja diamentów

NANORURKI

Wyglądają jak druciana siatka, ale w rozmiarach nanometrycznych.

1nm = 0,000 000 1 cm

Nanorurki to materiały o różnych właściwościach, w zależności od struktury mogą być półprzewodnikami, metalami, są bardzo wytrzymałe.

Baterie smartfonów, płaskie ekrany, włókna wysoko wytrzymałe.

POLIMERY BIODEGRADOWALNE

• polimery - związki wielkocząsteczkowe zbudowane z powtarzających się fragmentów (merów)

• biodegradacja - degradacja polimerów, zachodzi pod wpływem bakterii lub grzybów

• polimery biodegradowalne - ulegają biodegradacji szybciej

• W wyniku degradacji polimer ulega przemianie w sole mineralne, CO₂, metan i azot.

• Polimery biodegradowalne mogą być naturalne (celuloza, skrobia) i sztuczne.

• Plastikowe odpady --> kilkaset lat

• Polimery biodegradowalne --> kilkadziesiąt dni

KOLEKTORY SŁONECZNE

Zamieniają promieniowanie słoneczne w energie cieplną jakiegoś nośnika (wody/powietrza).

Kolektory zwykle wykorzystuje się do ogrzewania budynków i podgrzewania wody użytkowej.

OGNIWO FOTOWOLTANICZNE

Urządzenie, które zamienia promieniowanie słoneczne w energie elektryczną.

Fotoogniwa wykorzystuje się w:

- kalkulatorach,

- promach i sondach kosmicznych

- oświetlaniu dróg (ładowanie w dzień - wykorzystanie w nocy)

DYE-SENSITIZED SOLAR CELL

• Ogniwa słoneczne sensybilizowane barwnikami (inaczej ogniwa barwnikowe)

• Zjawisko zachodzące w tych ogniwach jest podobne do fotosyntezy

• W porównaniu do ogniw fotowoltaicznych - tańsza produkcja, mogą pracować w zacienieniu

MIKROMACIERZE DNA

Mikromacierz DNA (czyli chipy DNA) to mała płytka, na której umieszcza się zespół sond molekularnych, z których każda jest typowa dla jednego genu.

Sonda molekularna - fragment DNA/RNA wykorzystywany do badania sekwencji nukleotydów w badanym materiale

ZASTOSOWANIE MIKROMACIERZY

• wykrywanie mutacji

• poznawanie mechanizmów chorobotwórczych

• diagnoza nowotworów

• identyfikacja mikroorganizmów patogennych

• testowanie leków

14. Współczesna diagnostyka i medycyna

Jakie badania wykorzystujemy do diagnozy chorób?

DETEKCJA PATOGENÓW

• Etiologia - nauka badająca przyczyny chorób

• Patogeneza - jedna z dyscyplin etiologii zajmująca się mechanizmami powstawania chorób, jak rozprzestrzeniają się mikroorganizmy oraz jak organizm reaguje na to

DETEKCJA CZYNNIKÓW CHOROBOTWÓRCZYCH

Dwa sposoby:

1. Wykorzystanie technik molekularnych - metoda PCR (polimeraza z poprzednich lekcji)

- ta metoda pozwala powielić jakiś odcinek DNA i wykryć tam obecność patogenów

2. Wykorzystanie oznakowanych sond - sonda odszukuje określone sekwencje nukleotydów

INNE TECHNIKI WYKRYWANIA PATOGENÓW

ELISA (enzyme-linked immunosorbent assai) --> kompleks antygen - przeciwciała umożliwia wykrycie i ocenę czynników patogennych

Western blot, immunoblot --> metoda detekcji konkretnych białek bazująca na elektroforezie

Elektroforeza - za pomocą pola elektrycznego określone związki chemiczne są rozdzielane

MUTACJE GENOWE

Mutacja - każda utrwalona zmiana w sekwencji nukleotydów

Rodzaje mutacji:

1. Substytucja

2. Insercja

3. Delecja

METODY DIAGNOZOWANIA WAD ROZWOJOWYCH W ŻYCIU PŁODOWYM

• Badania prenatalne - mają na celu wykrycie wad genetycznych i rozwojowych

• Moga byc badania nieinwazyjne i inwazyjne.

• Nieinwazyjne: ultrasonografia, badania krwi matki

• Inwazyjne (są prowadzone ma materiale pobranym zabiegowo/operacyjnie): amniopunkcja, biopsja osmówki i kordocenteza

Amniopunkcja - badanie polegające na analizie próbki płynu owodniowego, wykonywane między 13. a 20. tygodniem ciąży

Biopsja kosmówki - badanie polegające na pobraniu fragmentu kosmówki (zewnętrznej błony), 8. do 11. tygodnia ciąży

Kordocenteza - zabieg, w którym pobiera się krew z żyły pępowinowej, po 18. tygodniu ciąży

JAKIE CHOROBY MOŻEMY WYKRYĆ?

• Zespół Downa

• Zespół Edwardsa - ciężkie wady rozwojowe, duże prawd. poronienia

• Zespół Pataua - bardzo rzadki, bardzo ciężki, letalny

• Zespół Turnera - niski wzrost, brak dojrz. płciowego dziewczynek

• Mukowiscydozę - schorzenia układu oddechowego

• Hemofilię - problem z krzepliwością krwi

• Pląsawicę Huntingtona - zaburzenia ruchowe i psychiczne

IMPLANTY

Implant - obce ciało wszczepione do organizmu, dzięki niemu organizm odzyskuje naturalne funkcje, które zostały uszkodzone

Szwedzki profesor jest uznawany za ojca implantologii --> podczas swoich badań odkrył przypadkowo, że można łączyć tytan z kośćmi

Są 2 rodzaje implantów:

1. Ortopedyczny

2. Stomatologiczny

Oba rodzaje wykonywane sa z tytanu pokrytego specjalna substancją.

15. Ochrona przyrody

Przyroda a środowisko

Czym różnią się te pojęcia?

RÓŻNICA DEFINICJACH

PRZYRODA - zawiera elementy naturalne, ożywione i nieożywione

ŚRODOWISKO - zawiera elementy naturalne jak i sztuczne (wytworzone przez człowieka)

FORMY OCHRONY PRZYRODY

• Ochrona ścisła - brak ingerencji człowieka w stan i procesy zachodzące w przyrodzie

• Ochrona częściowa - dopuszczalne redukowanie liczebności populacji

• Ochrona czynna - doopuszczalna ingerencja człowieka pozwalająca na przywócenie naturalnego stanu ekosystemów

• Ochrona krajobrazowa - dopuszcza bezpośrednią ingerencję człowieka (ale nie można zmieniać np.: ukształtowania terenu)

TYPY OCHRONY PRZYRODY

1. IN SITU (na miejscu) - ochrona gatunków w naturalnym miejscu ich występowania, przykład: Jaskinia Raj, parki narodowe, rezerwaty

2. EX SITU (poza miejscem) - ochrona gatunków poza naturalnym miejscem ich występowania, przykład: ogrody zoologiczne, oceanaria, ogrody botaniczne

SPOSOBY OCHRONY ŚRODOWISKOWEJ

• Banki genów - kolekcjonowanie i udostępnianie zgromadzonych zasobów genowych różnych gatunków --> banki nasion

• Po co nam banki genów?

• Czy banki genów to ochrona in situ czy ex situ?

MIKROBIOLOGIA I OCHRONA PRZYRODY

Różne bakterie potrafią rozkładać zgromadzone w glebie środki grzybo-, chwasto- i owadobójcze, inne natomiast potrafią dosyć szybko rozłożyć detergenty.

Oczyszczanie biologiczne - proces chemiczny, w którym bakterie rozkładają zanieczyszczenia ścieków do produktów mineralnych

Bakterie są także stosowane do kompostowania odpadów organicznych oraz do produkcji biogazu

GMO W ŚRODOWISKU

• GMO - rozwinięcie?

• Genetyczna modyfikacja organizmów jest bardzo przydatna w ochronie przyrody.

• Ważna jest kontrola. Kontrolowane wprowadzenie GMO do środowiska stwarza nowe szanse na ochronę przyrody.

• Naukowcy sa jednak podzieleni, ponieważ długotrwałe skutki obecności organizmów modyfikowanych w przyrodzie nie są do końca zbadane.

ZWALCZANIE SZKODNIKÓW

• Pestycydy - różne substancje chroniące gatunki przed patogenami, niszczą chwasty i szkodniki bez szkody dla samej rośliny

• Nieumiejętne/nadmierne stosowanie pestycydów --> zagrożenie dla przyrody

• np.: DDT był stosowany z powodzeniem na stonkę ziemniaczaną, jednak ludzie zaczęli go nadmiernie używać, co powodowało masowe zatrucia organizmów, nowotwory i problemy z hormonami.

• 
  

NAWOZY

Intensywna uprawa roślin w tym samym miejscu --> wyjałowienie gleby --> brak składników mineralnych --> konieczność użycia nawozów

Trzeba pamiętać, że nadmierne nawożenie przynosi szkody zamiast korzyści:

- wody z nawozami spływają do zbiorników wodnych --> zaburzenie równowagi biologicznej

FREONY

Freony - odkryte w 1928 r., są trwałe i lotne, nie są szkodliwe dla organizmów, tanie w produkcji.

Dlatego wykorzystuje się je w sprayach owadobójczych, kosmetycznych, gaśnicach, lodówkach, klimatyzacji

CIEMNA STRONA FREONÓW?

• Freony przenikają do górnych warstw atmosfery, pod wpływem UV uwalniają chlor, który niszczy ozon --> dziura ozonowa

• Przez dziurę dociera do Ziemii promieniowanie UV --> przyspieszone starzenie się, mniejsza odporność, choroby skóry i oczu, mutacje genetyczne

EFEKT CIEPLARNIANY

Jest spowodowany zdolnością atmosfery do przepuszczania dużej części promieniowania słonecznego i jednocześnie zatrzymywania ciepłego promieniowania Ziemi.

Skutek? Wzrost temperatury Ziemi

Co powoduje efekt cieplarniany?

- freony of course

- CO₂

- metan, tlenki azotu

ZAPOBIEGANIE EFEKTOWI CIEPLARNIANEMU

• odnawialne źródła energii

• roślinna dieta (ograniczanie spożycia mięsa)

• zwiększenie powierzchni lasów

• ekologiczne paliwa

• zmniejszenie emisji CO₂ przez redukcję spalania paliw

Multiple Choice

Co umożliwia analiza materiału genetycznego?

• Umożliwia wykrycie określonych wad i chorób genetycznych

• Wykrywa komórki najlepszej jakości oraz pomaga utrzymać je w jak najlepszym stanie

Multiple Select

W moczu zdrowego człowieka mogą występować:

• mocznik

• glukoza

• bakterie

Multiple Select

Rozpoznawaniem chorób na podstawie analizy wyników przeprowadzonych badań zajmuje się:

• analiza chemiczna

• diagnostyka

• medycyna

Multiple Choice

Ochrona czynna to

• sposób ochrony całości lub części terenu rezerwatu przyrody lub parku narodowego polegający na nieingerowaniu w naturalne procesy i zabezpieczeniu przed wpływami zewnętrznymi.

• Stworzenie dokumentów mających na celu ochronę różnorodności biologicznej.

• sposób ochrony przyrody stosowany na całości lub części rezerwatu przyrody lub parku narodowego, dopuszczający wykonywanie w razie potrzeby zabiegów ochronnych, ingerujących w naturalne procesy.

• lista ginących gatunków roślin i zwierząt z opisem biologii, występowania, zagrożeń i sposobów ochrony

Multiple Select

Zaznacz 3 przykłady form przyrody nieożywionej.

• drzewo

• jaskinie

• kępy krzewów

• skamieniałości

• formacje skalne

Multiple Choice

Dokończ zdanie. Działania prowadzone w miejscu naturalnego występowania objętych ochroną gatunków i elementów przyrody nieożywionej to …

• ochrona ex situ

• ochrona czynna

• ochrona in situ

• ochrona bierna

Multiple Choice

Na których obszarach chronionych występuje dobra infrastruktura turystyczna?

• rezerwat przyrody

• park krajobrazowy

• park narodowy

Multiple Choice

Ile jest w Polsce parków narodowych?

• 32

• 23

• 43

• 24

Multiple Choice

Z czego zbudowane są polimery?

• Z merów

• Z bananów

• Z polimerazy

• Z bakelitu

Multiple Choice

W wyniku czego powstają POLIMERY?

• Addycji

• Spalania

• Polimeryzacji

• Dysocjacji

Multiple Select

W skutek mutacji nie dochodzi do powstawania chorób:

• genetycznych

• zakaźnych

• nowotworowych

Multiple Choice

Jaki wiek matki uznawany jest jako ryzykowny, zwiększający szanse na urodzenie dziecka z wadami genetycznymi:

• poniżej 18

• 20-30

• 18-25

• powyżej 35

Multiple Choice

Mutacja:

• to nagła zmiana w materiale genetycznym

• jest nietrwałym zjawiskiem losowym

• pojawia się tylko na poziomie genów

• dotyczy tylko zmian w fenotypie

Multiple Select

Rodzaj mutacji zwany SUBSTYTUCJĄ to:

• Usunięcie odcinka DNA

• Dodanie dodatkowego odcinka DNA

• Zastąpienie jednych nukleotydów innymi

Multiple Select

Rodzaj mutacji zwany INSERCJĄ to:

• Wstawienie dodatkowego odcinka nukleotydów do DNA

• Usunięcie odcinka DNA

• Zamiana sekwencji nukleotydów w DNA

Multiple Select

Rodzaj mutacji zwany DELECJĄ to:

• Wstawienie dodatkowego odcinka nukleotydów do DNA

• Zastąpienie sekwencji nukleotydów w DNA inną

• Usunięcie odcinka z DNA