Инженерные биологические системы

  • биология
  • химия
  • Дает 100 баллов на ЕГЭ

Профиль «Инженерные биологические системы» и его подпрофили «Агробиотехнологии» и «Геномное редактирование» направлены на решение практических биологических задач на всех возможных уровнях организации жизни: от молекулярно-генетического до организменного и биоценозного. Участники олимпиады погрузятся в реализацию комплексных междисциплинарных проектов на стыке ключевых естественных наук: биологии, химии и физики с применением современных биоинженерных, биоинформатических и математических подходов.

Этот профиль включён в перечень Российского совета олимпиад школьников и приносит бонусы при поступлении в вузы (какие конкретно — зависит от правил приёма вуза).

Количество человек в команде: 3–4 (Агробиотехнологии), 2–3 (Геномное редактирование)

Разработчики: Московский Политех, ИХБФМ (Новосибирск), МФТИ, «Фонд новых форм развития образования», сеть детских технопарков «Кванториум»

Подпрофиль «Агробиотехнологии»

9 класс:

Состав команды (3–4 человека):

  1. Эксперт-биолог (до 2 человек)
  2. Программист (алгоритмирование)
  3. Инженер (монтаж дополнительных модулей)

10–11 класс:

Состав команды (3 человека):

  1. Микробиолог (лабораторная работа): 2 человека
  2. Биоинформатик (обработка результатов): 1–2 человека

Подпрофиль «Геномное редактирование»

Подпрофиль ориентирован на программу 10–11 классов

Оптимальный состав команды (3 человека):

  1. Молекулярный биолог (лабораторная работа): 2 человека
  2. Биоинформатик (обработка результатов NGS)

Отборочные этапы

Отборочный этап будет проводиться в виде классической предметной олимпиады по биологии и химии. Задачи прорабатываются отдельно для двух возрастных групп: 9 класс и 10–11 класс. Задачи по биологии будут включать вопросы по ботанике высших и низших растений, зоологии беспозвоночных и позвоночных животных, основам физиологии, цитологии и основам молекулярной биологии. Задачи по химии будут включать вопросы неорганической, органической и физической химии. Испытание по биологии занимает 3 часа в каждый из двух дней попыток.

На втором отборочном этапе участники решают более сложные задания междисциплинарного характера.

Заключительный этап

Подпрофиль «Агробиотехнологии»

В подпрофиле будут задачи как для 9, так и для 10–11 классов.

9 класс:

Финальное задание для участников 9-х классов будет заключаться в оптимизации и автоматизации замкнутых биологических систем — аквапоннных установок.

Финалистам для работы будут предоставлены запущенные аквапонные системы в минимальной комплектации и комплект дополнительных модулей для интеграции в систему.

Задания будут включать теоретическую часть (расчёты и проектирование) и практическую работу.

Примеры возможных  заданий:

  • Проектирование и оптимизация аквапонных установок
  • Создание оптимальных условий для выращивания предложенных растений и аквакультуры
  • Автоматизация предложенных установок (сбор урожая, изменение pH)

10–11 классы:

Старшеклассники займутся определением оптимальных штаммов нитрифицирующих бактерий в биофильтре аквапонных систем и определением ключевых генов, определяющих важные промысловые характеристики растений (акклиматизация, скорость роста) и аквакультуры (жирность и т. п.).

Определение бактерий будет происходить на модельной смешанной культуре нитрификаторов (культура для запуска нитрификации в аквариумной системе с запатентованным и закрытым производителем составом).

Исследование генов растений и аквакультуры, отвечающих за полезные промысловые характеристики, будет проводиться с применением специализированных баз данных и биоинформатических подходов.

Подпрофиль «Геномное редактирование»

Финальная задача будет ориентирована на 10–11 классы и направлена на изучение передовых технологий геномного редактирования с применением CRISPR/CAS систем и классических подходов трансформации клеток с последующим проведением секвенирования.

Материалы для участников

При подготовке к соревнованиям по этому профилю вам пригодятся следующием навыки и знания:

Подпрофиль «Агробиотехнологии»

9 класс:

Требования к знаниям:

  • Биология: понятие биоценоза и биогеоценоза, структура трофической цепи, влияние биогенных и абиогенных факторов на существование живых организмов, зоология позвоночных и беспозвоночных животных, ботаника высших и низших растений, цитология.
  • Химия: общая и неорганическая химия.
  • Информатика: алгоритмирование.

Требования к практическим навыкам и компетенциям:

  • Навыки работы с измерительным оборудованием и датчиками.
  • Навыки работы с компьютером.
  • Навыки описания алгоритмов при помощи блок-схем.

Soft skills:

  • Моделирование, конструирование (в ходе выполнения заданий финала командам необходимо будет предлагать новые и нестандартные решения, включая внесение конструктивных улучшений в аквапонные системы).
  • Работа в команде, распределение ролей.
  • Поиск информации в интернете (многие вопросы имеют узкоспециализированный характер и выходят за рамки школьной программы. Однако подсказки и необходимые данные можно найти в интернете на специализированных сайтах).

10–11 классы:

Требования к знаниям:

  • Биология: цитология, генетика, микробиология, молекулярная биология.
  • Химия: органическая, неорганическая, физическая химия.

Требования к практическим навыкам и компетенциям:

  • Навыки работы с лабораторным оборудованием в области микробиологии.
  • Навыки работы с клеточными культурами.
  • Навыки работы с компьютером.

Soft skills:

  • Моделирование, конструирование (в ходе выполнения заданий финала командам необходимо будет предлагать новые и нестандартные решения, включая внесение конструктивных улучшений в аквапонные системы).
  • Работа в команде, распределение ролей.
  • Поиск информации в интернете (многие вопросы имеют узкоспециализированный характер и выходят за рамки школьной программы. Однако подсказки и необходимые данные можно найти в интернете на специализированных сайтах).

Подпрофиль «Геномное редактирование»

10–11 классы

Требования к знаниям:

  • Биология: молекулярная биология, биохимия, генетика.
  • Химия: органическая, неорганическая, физическая химия. Растворимость, pH, скорость реакций.

Требования к практическим навыкам и компетенциям:

  • Навыки работы с лабораторным оборудованием в области молекулярной биологии.
  • Навыки работы с реагентами.
  • Навыки работы с компьютером, анализ последовательностей ДНК, выравнивание.

Soft skills:

  • Способность к самообучению. В ходе выполнения заданий финала участникам необходимо будет разбираться с новыми методиками и подходами под руководством преподавателей.
  • Работа в команде, распределение ролей.
  • Поиск информации в интернете (многие вопросы имеют узкоспециализированный характер и выходят за рамки школьной программы. Однако подсказки и необходимые данные можно найти в интернете на специализированных сайтах).

Помимо этого, мы предлагаем ряд материалов для самостоятельной подготовки:

Рынки НТИ

  • FoodNet
  • HealthNet