Makromolekyylit yli oppiainerajojen

Koulussamme on ollut jo pidemmän aikaa tarjolla lukion kemiaa ja biologiaa yhdistävä Makromolekyylit-kurssi. Opiskeltavat aiheet syventävät eliöiden makromolekyylien (hiilihydraattien, proteiinien, lipidien ja nukleiinihappojen) rakenteiden ymmärtämistä. Kurssin työtavat ovat käytännöllisiä: tehdään tutkimuksia ja käytännön kokeita. Kurssia opettaa kemian ja biologian opettajat yhdessä. Useimmiten työskennellään myös kahdessa eri tilassa, jotta ohjausta voidaan saada tehokkaammaksi sekä yksilöllisemmäksi.

Kurkistus yliopistoon ja antibiootteihin

Päätimme toteuttaa kurssin tiiviimmässä yhteistyössä Helsingin yliopiston LuMa-keskuksen kanssa. Kemianluokka Gadolinin ja Viikin Bio pop -tiedekasvatusluokkien kanssa haluttiin toteuttaa jokin konkreettinen, opiskelijoita kiinnostava pienimuotoinen tutkimus. Suunnittelimme yliopistojaksoja yhteisissä kokouksissa ennen kurssia Gadolinin ja Viikin tiedeluokkien ohjaajien ja koordinaattorien kanssa. Näin saimme kasattua kokonaisuuden, joka sopi sisällöltään kurssiimme ja yhdisti Gadolinin ja Viikin harjoitustyöt toisiinsa. Toteutettavaksi aiheeksi valikoitui erään antibioottina käytetyn lääkeainemolekyylin syntetisoiminen ja altistaminen bakteereille.

Kemianluokka Gadolinissa tutustuimme lääkeainesynteesin suunnitteluun, reaktiomekanismeihin ja synteesin käytännön toteuttamiseen. Opiskelijat valmistivat sukkinyylisulfatiatsoli-nimistä aihiolääkettä, joka hajoaa elimistössä sulfatiatsoliksi. Tämän on todettu estävän bakteerien foolihapon synteesiä.Toinen synteesi oli kupariaspirinaatin eli dikuparitetra-asetyylisalisylaatin, erään kompleksiyhdisteen, valmistaminen. Kupariaspirinaatin käyttöä on tutkittu potentiaalisena lääkkeenä mm. nivelreuman hoidossa.

 

Viikin Bio Pop tiedekasvatusluokassa opiskelijat kasvattivat kolmea bakteerilajia, Escherichia coli, Pseudomonas fluorescens ja Bacillus subtilis. Bakteeriviljelmät altistettiin Gadolinissa syntetoidulle sukkinyylisulfatiatsolille ja katsottiin minkä bakteeriin kasvua aihiolääke estää parhaiten. Opiskelijat pääsivät myös mikroskopoimaan bakteereita sekä tutustuivat Gram-värjäysmenetelmään.

 

Viikin ja Gadolinin töistä laadittiin posterit koulun Science Fair -tapahtumaan. Opiskelijat esittelivät tilaisuudessa töitään ja tutustuivat muihin LUMA-aineiden kursseilla tehtyihin projekteihin.

 

Luonnonkuitutukimuksia

Aalto-yliopiston biotuotteiden ja biotekniikan laitoksella on tutkittu paljon puupohjaisten kuitujen käytännön sovelluksia kuten biomateriaalisia tekstiilejä.  Kurssilaiset pääsivät tutkimaan Aalto Junior Lab-vierailulla pajunkuorta, josta sidosaine ligniinin poistamisen jälkeen puun kuidut saatiin erottumaan. Kuitujen solurakenteita tarkasteltiin tämän jälkeen mikroskoopilla.

 

Tekoälyä ja ilmastonmuutosta

Vierailimme Helsingin yliopistossa joka toinen vuosi järjestettävillä tieteen päivillä kahdella luennolla, joissa aiheina olivat tekoäly ja sen mahdollisuudet sekä ilmasto- ja ympäristömuutoksien globaalit haasteet. Ajankohtaiset aiheet sopivat hyvin kurssin aihepiiriin.

 

Palaute ja kokemukset kannustavat jatkamaan

Kurssipalautteen mukaan opiskelijat kokivat oppineensa kurssilla paljon. Käytännön tekeminen auttaa hahmottamaan kemian ja biologian ilmiöiden todellista luonnetta. Oppiainerajoja yhdistäviä tehtäviä on ylioppilaskirjoituksissa joka vuosi ja lisäksi tehtävissä painottuu käytännön tutkimusten ymmärtäminen. Opiskelijoiden mukaan yliopistovierailut antoivat kurssille lisäarvoa ja ideoita opiskelijoiden omiin tulevaisuuden suunnitelmiin. Näin lukio voi toimia polkuna kohti korkeakouluja. Tällainen palaute rohkaisee meitä opettajia jatkamaan tiivistä yliopistoyhteistyötä myös tulevien vuosien kursseilla.

Koimme kurssin suunnittelun ja toteuttamisen esimerkkinä mielenkiintoisesta ja toimivasta oppiaineiden välisestä yhteistyöstä. Lisäksi koulukohtainen soveltava lukiokurssi  antaa syventäviä kursseja vapaammat kädet kurssin toteuttamiseen.

 

Teksti ja kuvat: Elisa Mehtälä ja Satu Kelo-Rakkolainen
biologian ja kemian lehtorit, Maunulan yhteiskoulu ja Helsingin matematiikkalukio