Istraživanja u biologiji – kreiranje pokusa
- objasniti razliku između znanstvenih i stručnih istraživanja
- postaviti hipotezu razlikujući zavisnu i nezavisnu varijablu
- odabrati primjerenu metodologiju i vrste uzoraka prema postavljenim ciljevima pravilno odabirući kontrolne skupine
- raspraviti o opravdanosti istraživanja živih organizama
- raspraviti o primjeni bioloških otkrića u svakodnevnome životu.
Uvod
- Razmislite i odgovorite ima li znanost primjenu u svakodnevnome životu.
Pucketanje prstima je opasno jer može izazvati artritis (upalu zglobova) kad budeš stariji!
Rečenicu sličnu ovoj slušao je u djetinjstvu Donald Unger, liječnik koji je, kako bi provjerio istinitost majčinih upozorenja, 60 godina dva puta dnevno pucketao samo prstima lijeve ruke.
Nakon 60 godina nije bilo artritisa ni na jednoj ruci.
Da pucketanje prstima nije povezano s pojavom artritisa na rukama potvrdila su i brojna znanstvena istraživanja u koja je bio uključen velik broj ispitanika.
Stopalo macaklina
Neki gušteri iz porodice macaklina imaju sposobnost hodanja po okomitim glatkim površinama, pa čak i po stropovima.
Znanstvenici su desetljećima proučavali kako to uspijeva macaklinima kako bi proizveli materijale koji bi čovjeku omogućili slične stvari.
Macaklini imaju na svojim stopalima milijarde sitnih dlačica koje im omogućuju prianjanje za površinu, ali isto tako i vrlo lako odmicanje od površine, bez ostavljanja tragova.
Uspješna masovna proizvodnja materijala koji oponaša stopala macaklina značit će da ćemo, primjerice, teške predmete moći bez problema zalijepiti za zidove ili se čak i sami moći penjati po njima.
Proučavanjem i istraživanjem prirode dolazimo do novih spoznaja.
Znanstvenim istraživanjima možemo bolje upoznati vlastito tijelo i pronaći uzroke i načine liječenja bolesti.
Često spoznaje do kojih smo došli istraživanjima primjenjujemo u životu.
Tako znanost pruža temelj tehnologiji za nove izume.
Proučavanjem i istraživanjem prirode dolazimo do novih spoznaja.
Znanstvenim istraživanjima možemo, primjerice, bolje upoznati vlastito tijelo i pronaći uzroke i načine liječenja bolesti.
Često spoznaje do kojih smo došli istraživanjima primjenjujemo u životu pa tako znanost pruža temelj tehnologiji za nove izume.
Znanstvena i stručna istraživanja
1. Po čemu se razlikuju znanstvena i stručna istraživanja (prema navedenim primjerima)?
2. Navedite još neke primjere znanstvenih istraživanja.
3. Navedite još neke primjere stručnih istraživanja.
4. Koja je važnost znanstvenih istraživanja?
5. Koja je važnost stručnih istraživanja?
Znanstvena i stručna istraživanja
- Na temelju navedenih primjera znanstvenih i stručnih istraživanja zaključite po čemu se razlikuju te dvije vrste istraživanja.
- Navedite još neke primjere znanstvenih i stručnih istraživanja.
- Koja je važnost znanstvenih, a koja stručnih istraživanja?
Znanstvena i stručna istraživanja
Znanstvena metoda
Ujutro ste se prekasno probudili jer vam nije zvonio alarm na mobitelu.
Zapitat ćete se zašto se to dogodilo.
Predložit ćete neke od mogućih razloga (ispraznila se baterija, zvuk je bio isključen, zaboravili ste uključiti alarm i slično).
Provjeravat ćete točnost tih prijedloga sve dok ne otkrijete pravi razlog.
Na taj ćete način riješiti jedan problem koristeći znanstvenu metodu.
Znanstvenom metodom koriste se i znanstvenici kako bi došli do novih otkrića o svijetu koji nas okružuje.
1. Pokušajte na temelju navedenog primjera definirati znanstvenu metodu i navesti osnovne korake znanstvene metode.
2. Svoje odgovore možete provjeriti na shemi koja prikazuje opće korake znanstvene metode.
Znanstvena metoda
Ujutro ste se prekasno probudili jer vam nije zvonio alarm na mobitelu.
Zapitat ćete se zašto se to dogodilo i predložiti neke od mogućih razloga (ispraznila se baterija, zvuk je bio isključen, zaboravili ste uključiti alarm i slično), čiju ćete točnost provjeravati sve dok ne otkrijete pravi razlog. Na taj ćete način riješiti jedan svakodnevni problem koristeći znanstvenu metodu.
Znanstvenom metodom koriste se i znanstvenici kako bi došli do novih otkrića o svijetu koji nas okružuje.
- Pokušajte na temelju navedenog primjera definirati znanstvenu metodu i navesti osnovne korake znanstvene metode.
Svoje odgovore možete provjeriti klikom na pojedine dijelove sheme koja prikazuje opće korake znanstvene metode.
Postavljanje pretpostavke (hipoteze)
Promatranjem prirode vidimo neke pojave koje u nama bude znatiželju ili nas zbunjuju.
Pojavljuju se određena pitanja na koja želimo odgovoriti – istraživačka pitanja.
Pretpostavka ili hipoteza je mogući odgovor na istraživačko pitanje.
Hipotezu postavljamo na temelju prethodnoga znanja koje imamo o problemu koji istražujemo.
Hipotezu treba postaviti tako da bude znanstveno utemeljena, precizna, provjerljiva.
Hipoteza treba biti postavljena tako da ju je moguće odbaciti odgovarajućim dokazima.
Točnost hipoteze provjeravamo pokusom.
Ako hipotezu nije moguće odbaciti, tada nije ni moguće provjeriti njenu točnost pokusom.
Ako se hipoteza pokaže netočnom, to ne znači da istraživanje nije uspjelo jer takva istraživanja također doprinose našem znanju.
Razmislite i u paru razmijenite svoja mišljenja o tome zašto sljedeće hipoteze nisu dobro postavljene:
- meso pilića iz slobodnog uzgoja bolje je od mesa pilića iz masovnog uzgoja
- ananas ima utjecaj na zdravlje čovjeka
- fosili nađeni na Medvednici su stari
- orhideje izložene valnim duljinama svjetla iznad 600 μm ljepše rastu.
Postavljanje pretpostavke (hipoteze)
Promatranjem prirode uviđamo neke pojave koje u nama bude znatiželju ili nas zbunjuju te se pojavljuju određena pitanja na koja želimo odgovoriti – istraživačka pitanja.
Pretpostavka ili hipoteza je mogući odgovor na istraživačko pitanje.
Hipotezu postavljamo na temelju prethodnoga znanja koje imamo o problemu koji istražujemo. Hipotezu treba postaviti tako da bude znanstveno utemeljena, precizna, provjerljiva. Hipoteza treba biti postavljena tako da ju je moguće potencijalno opovrgnuti odgovarajućim dokazima.
Kako se mogu prikupljati podatci da bi se postavila hipoteza možete pronaći u: DOS Matematika 7, modul: Prikazivanje i analiza podataka, jedinica DOS- a: Prikupljanje podataka.
Točnost hipoteze provjeravamo pokusom. Ako hipotezu nije moguće opovrgnuti, tada nije ni moguće provjeriti njenu točnost pokusom.
Ako se hipoteza pokaže netočnom, to nipošto ne znači da istraživanje nije uspjelo jer takva istraživanja također doprinose našem znanju.
Razmislite i u paru razmijenite svoja mišljenja o tome zašto sljedeće hipoteze nisu dobro postavljene:
- meso pilića iz slobodnog uzgoja bolje je od mesa pilića iz masovnog uzgoja
- ananas ima utjecaj na zdravlje čovjeka
- fosili nađeni na Medvednici su stari
- orhideje izložene valnim duljinama svjetla iznad 600 μm ljepše rastu.
Provođenje pokusa (eksperimenta)
Biolozi neka istraživanja provode na terenu, a neka u laboratoriju.
Ako žele odrediti brojnost populacije vukova u Gorskom kotaru, takvo istraživanje provest će na terenu.
Žele li istražiti učinak hormona rasta na rast miševa, to će odraditi u laboratorijskim kontroliranim uvjetima.
Miševe koje koristimo u istraživanju dijelimo na dvije skupine – eksperimentalnu i kontrolnu.
Obje skupine izložit ćemo istim uvjetima.
Razlika će biti u samo jednoj varijabli (čimbeniku).
U ovom primjeru ta varijabla je hormon rasta.
Eksperimentalnoj skupini uz vodu i hranu dodat ćemo hormon rasta.
Hormon rasta u ovom istraživanju je nezavisna varijabla.
Nezavisnu varijablu određujemo sami i promatramo njezin učinak.
Zavisna varijabla je ono što mjerimo u istraživanju.
Zavisna varijabla se mijenja i ovisi o nezavisnoj varijabli.
U ovom primjeru zavisna varijabla je masa miševa.
Kontrolne varijable su svi ostali čimbenici koji mogu utjecati na rast miševa.
To su količina i vrsta hrane i vode koju miševi dobivaju, temperatura, vlažnost zraka, svjetlost i druge.
1. Zašto kontrolne varijable moraju biti jednake za kontrolnu i eksperimentalnu skupinu?
2. Koliki treba biti uzorak (brojnost pokusnih organizama) pri ovakvom istraživanju?
Provođenje pokusa (eksperimenta)
Biolozi neka istraživanja provode na terenu, primjerice određivanje brojnosti populacije vukova u Gorskome kotaru, a neka u laboratoriju.
Želimo li, primjerice, istražiti učinak umjetno proizvedenog hormona rasta na rast miševa, takvo istraživanje provest ćemo u kontroliranim laboratorijskim uvjetima.
Miševe koje koristimo kao pokusne organizme podijelit ćemo u dvije skupine –
Kontrolnu skupinu izložit ćemo potpuno istim uvjetima kao i eksperimentalnu skupinu, a razlika će biti samo u jednoj varijabli (čimbeniku).
Ta varijabla u ovome primjeru je hormon rasta. Naime, eksperimentalnoj skupini uz hranu ili vodu dodat ćemo hormon rasta čiji učinak na rast miševa istražujemo.
Ta varijabla koju sami određujemo i čiji učinak promatramo naziva se
Ono što mjerimo u istraživanju naziva se
Sve ostale čimbenike koji bi mogli utjecati na rast miševa nazivamo
To su, primjerice, količina i vrsta hrane i vode koju miševi dobivaju, temperatura, vlažnost zraka, svjetlost i druge.
- Zašto kontrolne varijable moraju biti identične za kontrolnu i eksperimentalnu skupinu?
- Koliki treba biti uzorak (brojnost pokusnih organizama) pri ovakvome istraživanju?
- Želite izvesti neke niže opisane pokuse u laboratorijima. Zato je potrebno odrediti kontrolnu i eksperimentalnu skupinu. Upišite o kojoj skupini se radi u zadanim pokusima.
Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.
Unesite odgovore na pripadajuća mjesta.
Želite li pokušati ponovo?
- Za navedena istraživačka pitanja postavite hipotezu i u detalje osmislite na koji način biste postavili pokus, kako biste bilježili rezultate, koliko bi trajalo istraživanje i dr.
- Za svaki pokus navedite pribor i materijal koji bi vam bio potreban te odredite zavisnu, nezavisnu i kontrolne varijable.
Osmislite istraživanje
Jesu li istraživanja na životinjama etična?
Istraživanja kozmetičkih preparata, lijekova i medicinskih tretmana često se provode na životinjama.
Najčešće pokusne životinje u takvim istraživanjima su miševi, štakori, kunići i čimpanze.
1. Koje je vaše mišljenje o eksperimentima na životinjama?
2. Postoje li istraživanja koja je neophodno provoditi na taj način i zašto?
3. Možete li predložiti alternativu takvim istraživanjima?
Jesu li istraživanja na životinjama etična?
Istraživanja kozmetičkih preparata, lijekova i medicinskih tretmana često se provode na životinjama. Najčešće pokusne životinje u takvim istraživanjima su miševi, štakori, kunići i čimpanze.
- Koje je vaše mišljenje o eksperimentima na životinjama?
- Postoje li istraživanja koja je neophodno provoditi na taj način i zašto?
- Možete li predložiti alternativu takvim istraživanjima?
Za kraj…
- Proučite vremensku lentu koja prikazuje neka od značajnih bioloških dostignuća.
- Na primjerima iz vremenske lente opišite na koji način prethodna dostignuća omogućuju daljnji napredak znanosti i nova otkrića.
1665. Robert Hooke – otkriće stanice
1674. Antonie van Leeuwenhoek – prvi promatrao žive stanice (bakterije, spermije, praživotinje, alge)
1753. Carl Linné – uvodi binarnu nomenklaturu
1796. Edward Jenner – cjepivo protiv malih boginja
1831. Robert Brown – otkriće stanične jezgre
1839. Schleiden i Schwann – uspostavili staničnu teoriju koja kaže da su sva živa bića izgrađena od stanica
1859. Louis Pasteur – dokazao da mikroorganizmi nastaju samo iz već postojećih mikroorganizama
1859. Charles Darwin – teorija evolucije
1865. Gregor Mendel – otkrio zakonitosti nasljeđivanja
1879. Walter Flemming – otkrio da stanice prolaze kroz proces diobe koji je nazvao mitoza
1928. Aleksandar Fleming – otkriće prvog antibiotika, penicilina
1952. Rosalind Franklin – difrakcijom X zraka napravila snimku molekule DNA
1953. Francis Crick i James Watson – otkriće građe molekule DNA
1996. Keith Campbell i Ian Wilmut – prvi klonirali sisavca, ovcu Dolly
2003. – mapiran ljudski genom
2009. – konstruirana biomehanička prostetička ruka koju kontrolira mozak pacijenta
Roboti kirurzi i mikroalati
Tehnologija inspirirana biologijom u punom je zamahu.
Ono što smo nekad mogli vidjeti samo u znanstvenofantastičnim filmovima postaje naša stvarnost.
- Pogledajte videozapis o novim dostignućima u medicini korištenjem moderne tehnologije.
- Zatim dodatno istražite literaturu na ovu temu, pripremite prezentaciju u alatu Prezi i svoja saznanja predstavite ostalim učenicima u razredu.
