Rakenduskeemia ja
geenitehnoloogia
Oled uudishimulik ja esitad endale sageli küsimusi "kuidas" ja "miks"? Sind mitte ainult ei huvita ümbritsev keskkond, vaid soovid seda ka muuta ning aidata kaasa inimkonna ette kerkinud probleemide praktilisele lahendamisele? Sa tunned muret meie planeedi, looduse, inimeste tervise ja inimkonna tuleviku pärast?
Siis vali õppekava, mis:
- annab ülevaate looduse toimimisest alatest muutustest molekulaarselt tasemel;
- varustab Sind teaduspõhise maailmapildiga;
- annab baasteadmised ning oskused keskkonnasäästlike tehnoloogiate rakendamiseks ja arendamiseks;
- on paindlik ja võimaldab töötamist mitmetes valdkondades;
- võimaldab jätkata õpinguid enam kui kümnel magistri õppekaval Eestis ja paljudes Euroopa ülikoolides.
Eriala sisu
Inimkond peab leidma kiireid lahendusi inimeste kasvavate soovide ja ressursside piiratuse ning keskkonna taluvuse vahelisele vastuolule. Nendes otsingutes on suur roll keemikutel ja geenitehnoloogidel kui uute säästlike tehnoloogiate, kestlike materjalide ja efektiivsete tehnoloogiliste lahenduste loojatel ja arendajatel. Lisaks töötavad nad välja üha täpsemaid meetodeid ümbritseva keskkonna seisundi jälgimiseks ning rakendatud meetmete efektiivsuse igakülgseks hindamiseks. Lisaks suunavad nad oma teadmiste baasil otsustajaid ja poliitikuid teadlikele ja teaduspõhistele valikutele.
Uuemad saavutused keemias ja molekulaarbioloogias avavad uusi perspektiive tootmises, tehnoloogias, põllumajanduses, keskkonnakaitses ja meditsiinis. Meie õppekava lõpetajana on sul võimalus sukelduda teaduse ja tehnoloogia arendamise põnevasse maailma.
Pärast esmatutvustust peaerialadega õpid esimesed kolm semestrit loodusteaduste aluseid. Läbid orgaanilise keemia, analüütilise keemia, biokeemia, raku- ja molekulaarbioloogia ning mikrobioloogia kursused ja täiendad teadmisi matemaatikas ja füüsikas. Lisaks kuuluvad õppekavasse infotehnoloogia alused ja valikmoodul, mis võimaldab valida õppeaineid teistest valdkondadest. Alates esimesest semestrist alustad praktiliste oskuste omandamisega hästi sisustatud õppelaborites. Teisel õppeaastal tuleb Sul valida, kas spetsialiseerud rakenduskeemias või geenitehnoloogias. Seejärel valid endale meeldiva lõputöö temaatika ning lööd kaasa juba päris teadus- või arendustöös. Viimase kolme semestri tunniplaani otsustad suures osas juba ise – soovi korral jäävad sulle avatuks teise peaeriala õppeained. Lisavalikuna on sul võimalik sooritada laboripraktika toidutehnoloogide juures ning leida endale tulevik Eesti kõrgelt arenenud toidutööstuses.
Keemial ja geenitehnoloogial on väga suur ühisosa ning need distsipliinid toetavad üksteist rohkem kui esmapilgul välja paistab –mitmed uudsed geenitehnoloogia meetodid põhinevad keemikute avastustel. Nimelt anti geenide täppismuudatusi võimaldava tehnoloogia (CRISPR) välja töötanud teadlastele 2020. aastal Nobeli keemiapreemia. Teiselt poolt pakub sünteetiline bioloogiavõimalust väheväärtuslikust või väärtusetust toorainetest valmistada kõrge saagisega kemikaale, mis on lähteaineks keemikutele. Ühisosa keemia ja geenitehnoloogia vahel avaldub juba õpingute alguses – lahuste valmistamine, koguste mõõtmine, kaalumine, üldised nõuded laboris, täpsus ja korrektsus nii eksperimentide tegemisel kui ka dokumenteerimisel – need on ühised kogu valdkonnale.
Loodusteaduskonna esmakursuslasena on sul võimalik taotleda loodusteaduskonna esmakursuslase stipendiumit, mis võimaldab sul paremini õpingutele keskenduda. Rohkem infot leiad siit.
Tutvu rakenduskeemia ja geenitehnoloogia õppekava täisversiooniga
Keemia ümbritseb meid kõikjal – toidus, mida sööme, riietes, mida kanname, vees, mida joome, õhus, ravimites, puhastusvahendites. Keemiat nimetatakse sageli keskseks teaduseks, sest just keemia ühendab omavahel bioloogiat, füüsikat, keskkonnateadust, geoloogiat, biomeditsiini, farmakoloogiat jpt. Unistad töötamisest tipptasemel laboritehnikaga, et teha järgmine murranguline avastus keemias? Kui nii, siis uuri lähemalt, mida rakenduskeemia erialal sulle pakkuda on!
Rakenduskeemia tegeleb ainete kindlakstegemise ja analüüsiga, uute ainete ja materjalide sünteesiga ning uute ja keskkonnasäästlikumate sünteesimeetodite väljatöötamisega. 2021. aasta Nobeli keemiapreemia anti asümmeetrilise organokatalüüsi arendamise eest. Selle valdkonnaga tegeleb ka TTÜ Loodusteaduste majas väga tugev teadusrühm, millega on sul võimalus liituda. Rakenduskeemia õppimine arendab analüüsioskust ning teaduslike meetodite rakendamist, millest on kasu paljudes eluvaldkondades. Peaeriala võimaldab kas tegeleda ainete analüüsiga või sünteesiga, valikuvõimalusi jätkub arvutustkeemiast mikrofluidikani.
Õppetöös on väga oluline osa praktilistel töödel: veedad palju aega laborites katseid planeerides, neid läbi viies ja tulemusi mõtestades. Töö laboris eeldab tähelepanelikkust, organiseeritust ja käelisi oskusi.
Rakenduskeemiat õppides on oluline huvi tunda eeskätt keemia, bioloogia ja nendes valdkondades kasutatavate tehnoloogiate vastu. Erialal töötamiseks läheb tarvis ka andmeanalüüsi oskusi. Uurimistööga kogutakse valdavalt numbrilisi andmeid, millele tuleb rakendada andmeanalüüsi ja modelleerimise vahendeid, et saada vastuseid uuritavatele küsimustele.
Meeskonnatöö on sellel alal määrava tähtsusega, laboris töötavad mitmed inimesed alati ühise suurema eesmärgi nimel, kus kõik vastutavad oma kitsama töölõigu eest. Seetõttu tuleb arendada head suhtlemisoskust ning tulevikus ka juhioskusi. Samas võimaldab meeskonnatöö perspektiivis keskenduda just nende ülesannet täitmisele, milles ollakse kõige osavamad.
Keemia õppimisel ei maksa lasta end alguse raskustest hirmutada. Keemia on keeruline vaid siis, kui terminid on mõistmatud sõnad ning struktuurvalemid on keerulised joonistused. Kui oled selgeks õppinud „keemia keele“, muutub keemia oluliselt lihtsamaks ja ka huvitavamaks.
Geenitehnoloogias peituvaid võimalusi silmas pidades arvatakse, et 21. sajand kujuneb bioloogiasajandiks. Kui näed end tulevikus uut ravimit välja töötamas, disainimas uusi mikroorganisme keskkonnasäästlike protsesside läbiviimiseks, teostamas mikrofloora analüüse või hoopis genoomika-transkriptoomika-proteoomika-interaktoomika eesliinil elu saladusi lahti muukimas, siis on see eriala mõeldud Sulle. Geenitehnoloogia haridusega on võimalik lisaks akadeemilisele karjäärile töötada ka meditsiini-või kontroll-laboris.
Geenitehnoloogia fookus on pärilikkust kandvatel nukleiinhapetel. See aga ei tähenda, et geenitehnoloogid uurivad ainult geene. Sageli on geenid ja nendega manipuleerimine vahendiks teaduslike või tehnoloogiliste eesmärkide saavutamiseks. TalTechi geenitehnoloogia laborites uuritakse inimesi ning kasutatakse mudelorganismidena hiiri, äädikakärbseid, nisu, müürlooka, pärme, baktereid, viiruseid jne. Geenitehnoloogia meetodeid kasutatakse väga ulatuslikult meditsiinis. Geenide teaduslik uurimine võimaldab leida ravimeetodeid erinevatele haigustele, sealhulgas pärilikele haigustele ja vähkkasvajatele, samuti aitab välja töötada meetodeid nende täpseks ja varaseks diagnoosimiseks. Lähitulevikus endastmõistetavaks muutuv personaalmeditsiin põhineb suuresti just geenitehnoloogia ja bioinformaatika saavutustel.
Põllumajanduses on geenitehnoloogiliste vahendite abil võimalik aretada külma- ja põuakindlaid, viirus- või seenhaigustele vastupidavaid või suurema saagikusega taimesorte Geenitehnoloogia muudab sordiaretuse teaduspõhiseks tegevuseks. Rohepööre põllumajanduses ja säästlik ning efektiivne põlluharimine vajab ei ole võimalik ilma geenitehnoloogiliste vahendite kasutuselevõtuta sordiaretuses. Geenitehnoloogia meetodeid rakendatakse toiduainetetööstuses, kus uudseid bakterid ja pärme kasutatakse toiduainete tootmisel. Ka toiduohutuse valdkonnas on geneetilised analüüsid igapäevased ja möödapääsmatud.
Looduskaitses võimaldab geenitehnoloogia uurida metsikute liikide ja populatsioonide omavahelisi seoseid DNA vahendusel, samuti jälgida keskkonnatingimuste muutuseid, uurides bakterite ja mikroorganismide esinemist ja arvukust.
Tehnoloogiate arenedes muutub „biohäkkerlus“ iga päevaga kättesaadavamaks ja ei ole võimatu, et uute omadustega mikroorganismide ja miks mitte ka tervisetestide arendamine saab järgmise kümnendi idufirmade üheks peamiseks tegevusalaks.
TalTechi keemia ja biotehnoloogia instituudi tugevamad teadusvaldkonnad on neurobioloogia, metalloproteoomika, struktuuribioloogia, taimede molekulaarbioloogia ja viroloogia. Uute valdkondadena on lisandunud sünteetilise bioloogia, bioinformaatika ja mikrofluidika teadussuunad. TalTech annab tulevasele geenitehnoloogile ka tugeva keemiateadmiste vundamendi, mis tõstab oluliselt konkurentsivõimet tööturul ja annab parema võimaluse tööks erialadel, mis vajab teadmisi nii keemias kui molekulaarbioloogias.
Peamised õppeained
Teoreetilises osas tutvud orgaaniliste ühendite funktsionaalsete rühmade ja nende struktuuriga. Saad ülevaate keemilisest sidemest, selle elektronstruktuurist, geomeetriast ja hakkad selle alusel mõistma orgaaniliste ühendite omadusi ja keemilisi reaktsioone. Praktilises osas õpid tähtsamaid laboritehnika võtteid, orgaaniliste ühendite sünteesi ja ohutute, keskkonnasõbralike ja ressursisäästlike tehnoloogiate loomist.
Tutvud tänapäevaste seadmetega, mille abil on võimalik keemilisi aineid kindlaks teha. Reaalsed võimalused jäävad küll teleseriaalides näidatud ulmele alla, kuid on siiski üllatavalt võimsad – saad teada, mis on NMR, MALDI, ESI MS, CE, UHPLC ja saad paljusid ka reaalselt proovida.
Selles aines saad teada kõike rakkude algkomponentidest. Õpid tundma, kuidas organism ja rakk kasutavad erinevaid molekule oma elutegevuses. Õpid tundma rakkudes sisalduvaid biomolekule ja nende struktuure ja mõistad nende bioloogilisi rolle.
Õpid tundma erinevaid rakke, kudesid ja nende ehitust. Õpid, millest rakud koosnevad, kuidas toimivad ja millised molekulid nende elutegevust suunavad. Tutvud paljude uute ja võimsate uurimismeetoditega, mis võimaldavad mõista elu molekulaarsel tasemel.
Tänased molekulaarbioloogia meetodid toodavad tohutus hulgas informatsiooni kõigi organismides esinevate biomolekulide kohta. Seda, kuidas suurest andmemahust oluline üles leida ja korrektseid järeldusi teha, õpetab bioinformaatika. Bioinformaatika näol on tegemist kiirelt areneva valdkonnaga ja bioinformaatikuid on maailmas alati vähem kui parasjagu vaja.
Õpid tundma, kuidas ensüümid ja mikroorganismid aitavad kaasa toidu ja jookide valmistamisele. Kuidas küpseb juust ja valmib õlu? Mille poolest erinevad lääne- ja idamaised fermentatsioonitehnoloogiad? Kuidas toodetakse pärmide abil happeid, mis keemiatööstuse toormena asendavad naftaprodukte ja vitamiine? Milliseid uusi võimalusi loovad moodsa biotehnoloogia saavutused? Biotehnoloogia on ka sissejuhatuseks sünteetilisele bioloogiale ning aluseks paljudele ringmajanduse protsessidele.
MIKS ÕPPIDA RAKENDUSKEEMIAT JA GEENITEHNOLOOGIAT JUST TALTECHIS?
- Meil saad juba bakalaureuseõppe ajal osaleda erinevates uurimisprojektides või arendada tehnoloogiat ning töötada tippteadlaste teadusgruppides. Näiteks uurivad meie teadlased neurodegeneratiivsete haiguste tekkemehhanisme ja otsivad uusi ravimikandidaate. Samuti uuritakse, milliseid baktereid saab kasutada meie igapäevastes toiduainetes, et muuta need paremaks ja kvaliteetsemaks.
- Meie õppekavas on tihedalt põimitud keemia ja molekulaarbioloogia, mis annavad tervikliku pildi elusloodusest molekulide tasemel ja annavad teadmised keskkonnasäästlikuks innovatsiooniks.
- TalTechi modernsed laborid sisaldavad kõike vajalikku kaasaegseks uurimistööks. ERASMUS+ programm võimaldab sul õpingute ajal veeta semestri välisülikoolis.
- Õppejõudude tihedad teaduskontaktid kolleegidega Soomes, Rootsis, Taanis, Saksamaal, Šveitsis, Austrias, Hollandis, Suurbritannias, Iirimaal, Itaalias, USA-s ja paljudes teistes riikides lisavad edasiõppimise võimalusi välismaal.
Tulevik
Eriala tulevikuväljavaated
Selleks, et saada tunnustatud spetsialistiks, soovitame jätkata õpinguid magistrantuuris. Me loodame, et jätkad meie juures, kuid sind ootavad väga paljud õppekavad nii Eestis kui ka välismaal. Juba bakalaureuseõpingute järel võid leida töö, kus toetudes antud valdkonna põhiteadmistele on võimalik olla edukas. Ka siis, kui teostad ennast tulevikus mõnes muus valdkonnas, aitavad loodusteaduste õppimisel lihvitud analüüsioskused ja laialdased teadmised elulistes küsimustes sind oluliselt ka sellel teel.
Väga paljud meie õppekava lõpetanud töötavad ja teevad edukat karjääri välismaa ülikoolides.
Geenitehnoloogia
Kes saab sinust pärast lõpetamist?
Geenitehnoloogia teadmisi omavaid inimesi vajatakse üha enamates eluvaldkondades. Eriala lõpetanuna leiad kindlasti tööd tervishoiu ja meditsiiniga seotud teaduslaborites, haiglates, samuti keskkonna ja kvaliteedikontrolli laborites. Geenitehnoloogid on üha vajalikumad ka põllumajanduses, sordiaretuses ja toiduainetetööstuses. Samuti kasvab vajadus teadusliku maailmapilti ja meetodeid mõistvate inimeste järel avalikus sektoris ja riigiteenistuses. Kuna geneetiliste testide kasutamine muutub personaliseeruvas meditsiinis üha tavapärasemaks, vajatakse tulevikus spetsialiste nende testide läbiviimiseks, tulemuste tõlgendamiseks ja selgitamiseks patsientidele. Sinu baasharidus võimaldab peale õpetajakoolituse läbimist õpetada gümnaasiumis keemiat või bioloogiat.
Rakenduskeemia
Kes saab sinust pärast lõpetamist?
Naftaajastu lõpp tõstatab keemikutele palju uusi väljakutseid ja võimalusi. Vaja on välja töötada uusi efektiivseid tehnoloogiaid nii ringmajanduse ja materjalide taaskasutuse jaoks kui ka keskkonnasõbralikumal viisil kemikaalide tootmiseks. Kuna Eesti keemiatööstus on seni suuresti põhinenud fossiilkütustel, on just järgmise põlvkonna keemikute ülesandeks töötada välja uus kestlik keemiatehnoloogia ja -tehnika ning osaleda kõrgtehnoloogilise tööstuse loomises ja arendamises.
Vähem tähtis pole ka säästliku rohelise keemia mõtteviisi juurutamine, et keemiaga seonduv oleks vähem keskkonda saastav, pidades silmas nii tehnoloogiate mõju kui saaduste utiliseerimist ja taaskasutust.
Rakenduskeemia ja geenitehnoloogia eriala annab sulle laiad teadmised, et leida tööd keemiku või tehnoloogina Eesti rohkem kui sajas keemialaboris, toiduainete- ja keemiatööstuses, põllumajanduses, tervishoius ja ravimitööstuses ning ka keemia- ja kütusetööstuses.
Kas sobib mulle?
Rakenduskeemia ja geenitehnoloogia õppekava sobib sulle, kui:
- sind huvitavad keemia, bioloogia ja nendes valdkondades kasutatavad tehnoloogiad;
- sulle meeldib lahendada probleeme ning oled valmis selle nimel süvenema;
- oled täpne, tähelepanelik ja talud ka pingelisemaid olukordi;
- oled hea meeskonnamängija;
- mõtled iseseisvalt, sul on piisavalt tehnilist taipu ja oled teadmishimuline;
- sulle meeldib enda teadmisi täiendada. Mõistad, et valdkond areneb väga kiiresti ning uue infoga sammu pidamine on ühelt poolt väljakutse, kuid teisalt võimalus mitte langeda igapäevasesse rutiini.