Bioloogia materjalid hõlmavad viit gümnaasiumiastme kursust: neli kohustuslikku kursust – „Rakud“, „Organismid“, „Pärilikkus“ , „Evolutsioon ja ökoloogia“ ning valikkursus „Rakendusbioloogia“.
Kursus koosneb neljast alaosast: bioloogia uurimisvaldkonnad, organismide koostis, rakk ja rakkude mitmekesisus. Bioloogia uurimisvaldkondade all käsitletakse elu tunnuseid, eluslooduse organiseerituse tasemeid ning loodusteadusliku meetodi rakendamist. Organismide koostise alaosas tutvutakse organismide keemilist koostisega ning peamiste biomolekulide ehituse ja organismisiseste ülesannetega. Raku alaosas vaadeldakse loomaraku osiseid, nende ehitust ja ülesandeid ning omavahelisi seoseid. Rakkude mitmekesisuse alaosas antakse ülevaade taime- seene- ja bakterirakust ning bakterite ja seente tähtsusest.
Kursus koosneb kolmest alaosast: organismide energiavajadus, organismide areng ja inimese talitluse regulatsioon. Organismide energiavajaduse all käsitletakse aine- ja energiavahetuse üldiseid seaduspärasusi ning tutvutakse põhjalikumalt hingamisprotsessi ja fotosünteesiga. Organismide arengu alaosas saadakse ülevaade sugulisest ja mittesugulisest paljunemisest, mitoosi ja meioosi erinevustest, inimese sugurakkude arengust, viljastumisest ning inimese sünnieelsest ja -järgsest arengust. Inimese talitluse regulatsiooni alaosas tutvutakse inimorganismi kaitsemehhanismide, elundkondade talitluste neuraalse ja humoraalse regulatsiooni ning sisekeskkonna stabiilsuse tagamisega.
Kursus koosneb kolmest alaosast: molekulaarbioloogilised põhiprotsessid, viirused ja bakterid ning pärilikkus ja muutlikkus. Molekulaarsete põhiprotsesside alaosas saadakse ülevaade DNA, RNA ja valkude sünteesist. Viiruste ja bakterite alaosas käsitletakse nende ehitust, talitlust ja levikut, enamlevinud viirushaigusi ning viiruste ja bakterite biotehnoloogilisi rakendusi. Pärilikkuse ja muutlikkuse alaosas tutvutakse mutatsioonilise ja kombinatiivse muutlikkuse tekkemehhanismidega ning päriliku ja mittepäriliku muutlikkuse seostega, Mendeli hübridiseerimiskatsetega ning esitatakse eritüübilisi geneetikaülesandeid suguliitelisest pärandumisest ja vererühmadest.
Kursus koosneb kolmest alaosast: bioevolutsioon, ökoloogia ja keskkonnakaitse. Bioevolutsiooni all käsitletakse inimese päritolu teaduslikke seisukohti, inimese evolutsiooni tegureid, bioevolutsiooni tõendeid ja etappe ning mikro- ja makroevolutsioonilisi protsesse. Ökoloogia alaosa annab ülevaate abiootilistest ja biootilistest ökoteguritest, ökosüsteemi struktuurist ja selles esinevast iseregulatsioonist ning ökotasakaalu muutustest. Keskkonnakaitse alaosas tutvutakse bioloogilise mitmekesisuse kaitsega, loodus- ja keskkonnakaitse valdkondade ja suundadega ning seda valdkonda reguleeriva seadusandlusega.
Kursus sisaldab kahte alaosa: rakendusbioloogia suunad ja geenitehnoloogia.
Rakendusbioloogi suunad – annab ülevaate rakendusbioloogia eesmärkidest, ajalooliselt väljakujunenud valdkondadest põllumajanduses (nt sordi- ja tõuaretuses), toiduaine- ja ravimitööstuses ning energeetikas, nende osast majanduses ja igapäevaelus; bakterite rakendusbioloogilisest tähtsusest ning annab ülevaade raku- ja embrüotehnoloogia tegevusvaldkondadest ning meetoditest: meristeempaljundus, embrüosiirdamine, kloonimine, tüvirakkudel põhinev raku-teraapia.
Geenitehnoloogia – keskendub konkreetsemalt geenide muundamise erinevatele tehnoloogiatele ja on keerukama sisuga. Selgitatakse konkreetseid võtteid, molekulaarsel tasemel, kuidas geenide muutmine on võimalik nii bakteritel, taimedel kui loomadel ning miks seda üldse tehakse. Hinnatakse sellega kaasnevaid riske. Selgitatakse geenitehnoloogia seoseid meditsiiniga ning sellega seotud eetilis-moraalseid aspekte. Tutvustatakse Eesti Geenivaramu eesmärke ja kõige uuemaid võtteid geenide muundamises osas: CRISPR ning sünteetiline bioloogia. 5.2.1. teema juurde on loodud õppefilm, mille eesmärgiks on näidata, kuidas toimub laboris praktiliselt töö: milliseid vahendeid ja kuidas kasutatakse. Lisaks testilaadsetele ülesannetele on võimalik lahendada mitmed bio- ja geenitehnoloogiaga seotud dilemmaprobleeme, kus tuleb arvestada teaduslikke, majanduslikke, eetilisi seisukohti ja keskkonnaga seotud õigusakte. Need on eelkõige mõeldud rühmatöödena.
Kuna biotehnoloogia, sealhulgas eriti geenitehnoloogia areng, on üks väga kiirelt arenevaid suundi nii Eestis kui mujal maailmas, siis huvi äratamine ja teatud arusaama loomine, mida see valdkond endast kujutab, on vajalik. Seni on ka riiklikult kinnitatud õppematerjalid rakendusbioloogia valikkursusele puudunud, mistõttu on käesolev info- ja ülesannetekogu eriti väärtuslik. Lisaks rakendusbioloogia-alastele teadmistele, aitab ülesannete lahendamine langetada igapäevaeluga seotud kompetentseid otsuseid, tuginedes teaduslikele, majanduslikele ja eetilis-moraalsetele seisukohtadele, arvestades õigusakte. Seeläbi arendab ka vastutustundlikku suhtumist elukeskkonda.
Rakendusbioloogia valikkursuse puhul eeldatakse, et õpilased on kohustuslike bioloogiakursuste raames eelnevalt läbinud molekulaargeneetika teemad ning orgaanilise keemia kursuse. Valikkursus on eelkõige mõeldud (molekulaar)bioloogia- ja meditsiinihuvilistele õpilastele. Õppematerjalide peamine sihtgrupp on õpilased, kes soovivad iseseisva õppimisega saavutada RÕK-i loodusainete valdkonnas ettenähtud õpitulemusi. Selleks on koostatud lühikesed õpitekstid koos uute olulisemate mõistete selgitustega. See toetab lihtsamate õpiülesannete lahendamist. Nii õpitekstides kui ka ülesannetes on võimaluse korral sisse toodud igapäevaelulised situatsioonid, lõimides sellega teoreetilised teadmised eri valdkondade rakenduslike aspektidega.
1. kursus „Rakud“, autorid: Kristel Mäekask, Kaisa-Helena Luht, Luise Tiks, Tago Sarapuu
2. kursus „Organismid“, autorid: Kristel Mäekask, Mari Uudelt, Tago Sarapuu
3. kursus „Pärilikkus“, autorid: Mari Uudelt, Luise Tiks, Tago Sarapuu
4. kursus „Evolutsioon ja ökoloogia“, autorid: Kristel Mäekask, Anne Kivinukk
Valikkursus „Rakendusbioloogia“, autorid: Luise Tiks, Kersti Veskimets