Specifikat e modelit biologjik për nxënësit e shkollave të mesme

Vizatimi biologjik është një nga mjetet e njohura botërisht për studimin e objekteve dhe strukturave biologjike. Ka shumë mësime të mira për këtë çështje.

Për shembull, në librin me tre vëllime "Biology" nga Green, Stout, Taylor, janë formuluar rregullat e mëposhtme për vizatimin biologjik.

1. Është e nevojshme të përdoret letër për vizatimin e trashësisë dhe cilësisë së duhur. Linjat e lapsit duhet të fshihen mirë prej saj.

2. Lapsat duhet të jenë të mprehtë, me fortësi HB (në sistemin tonë - TM), jo me ngjyrë.

3. Vizatimi duhet të jetë:

- mjaft i madh - sa më shumë elementë të përbëjnë objektin në studim, aq më i madh duhet të jetë vizatimi;
– e thjeshtë – përfshini konturet e strukturës dhe të tjera detaje të rëndësishme të tregojë vendndodhjen dhe marrëdhënien e elementeve individuale;
- vizatuar me vija të holla dhe të dallueshme - çdo rresht duhet menduar dhe më pas vizatuar pa hequr lapsin nga letra; mos çelni ose ngjyrosni;
- mbishkrimet duhet të jenë sa më të plota, vijat që dalin prej tyre nuk duhet të kryqëzohen; Lini hapësirë ​​për titrat rreth vizatimit.

4. Bëni dy vizatime nëse është e nevojshme: një vizatim skematik që tregon karakteristikat kryesore dhe një vizatim të detajuar të pjesëve të vogla. Për shembull, me zmadhim të ulët, vizatoni një plan prerjeje tërthore të një bime, dhe në zmadhim të lartë, një strukturë të detajuar të qelizave (një pjesë e madhe e vizatuar e vizatimit është e përshkruar në plan me një pykë ose katror).

5. Ju duhet të vizatoni vetëm atë që shihni në të vërtetë, dhe jo atë që mendoni se shihni, dhe, natyrisht, mos e kopjoni vizatimin nga libri.

6. Çdo vizatim duhet të ketë një titull, një tregues të zmadhimit dhe projeksionit të mostrës.

Faqe nga libri "Hyrje në zoologji" (botimi gjerman i fundit të shekullit të 19-të)

Në pamje të parë, është mjaft e thjeshtë dhe nuk ngre kundërshtime. Megjithatë, na u desh të rishikonim disa teza. Fakti është se autorët e manualeve të tilla konsiderojnë specifikat e vizatimit biologjik tashmë në nivelin e një instituti ose klasave të larta të shkollave speciale, rekomandimet e tyre u drejtohen njerëzve mjaft të rritur me një mentalitet analitik (tashmë). Në klasat e mesme (6-8) - të zakonshme dhe biologjike - gjërat nuk janë aq të thjeshta.

Shumë shpesh, skicat laboratorike kthehen në "vuajtje" reciproke. Vizatimet e shëmtuara dhe pak të kuptueshme nuk pëlqehen nga vetë fëmijët - ata thjesht nuk dinë të vizatojnë ende, as nga mësuesi - sepse ato detaje të strukturës, për shkak të të cilave filloi gjithçka, shpesh mungojnë nga shumica e fëmijëve. . Vetëm fëmijët e talentuar artistikisht zakonisht përballen me detyra të tilla (dhe mos filloni t'i urreni!) Me pak fjalë, problemi është se ka objekte, por nuk ka teknikë adekuate. Nga rruga, mësuesit e vizatimit ndonjëherë përballen me problemin e kundërt - ekziston një teknikë dhe është e vështirë me përzgjedhjen e objekteve. Ndoshta duhet të bashkohemi?

Në shkollën e 57-të të Moskës, ku unë punoj, ka pasur për një kohë të gjatë dhe vazhdon të zhvillohet në kohën e tanishme një kurs i integruar i vizatimit biologjik në klasat e mesme, në kuadrin e të cilit mësuesit e biologjisë dhe vizatimit punojnë në çifte. Kemi zhvilluar shumë projekte interesante. Rezultatet e tyre janë ekspozuar vazhdimisht në muzetë e Moskës - Universiteti Shtetëror Zoologjik i Moskës, Paleontologjik, Darvini, në festivale të ndryshme të krijimtarisë së fëmijëve. Por gjëja kryesore është që fëmijët e zakonshëm, të cilët nuk janë përzgjedhur as për klasat e artit, as për biologjinë, janë të lumtur të kryejnë këto detyra të projektimit, janë krenarë për punën e tyre dhe, na duket, fillojnë të shikojnë shumë në botën e të gjallëve. më afër dhe me mendime. Sigurisht, jo çdo shkollë ka mundësinë që mësuesit e biologjisë dhe artit të punojnë së bashku, por disa nga gjetjet tona ndoshta do të jenë interesante dhe të dobishme, edhe nëse punoni vetëm në kuadrin e një programi biologjie.

Motivimi: së pari emocionet

Sigurisht, ne vizatojmë për të studiuar dhe kuptuar më mirë veçoritë strukturore, për t'u njohur me larminë e atyre organizmave që studiojmë në mësime. Por, pavarësisht se çfarë detyre jepni, mbani mend se është shumë e rëndësishme që fëmijët e kësaj moshe të kapin emocionalisht bukurinë dhe përshtatshmërinë e objektit përpara se të fillojnë punën. Ne përpiqemi të fillojmë të punojmë në një projekt të ri me përshtypje të gjalla. Ose një videoklip i shkurtër ose një përzgjedhje e vogël (jo më shumë se 7-10!) sllajdesh është më e përshtatshme për këtë. Komentet tona i drejtohen pazakonshmërisë, bukurisë, mahnitjes së objekteve, edhe nëse është diçka e zakonshme: për shembull, siluetat dimërore të pemëve kur studiojnë degëzimet e fidaneve - ato mund të jenë ose të ngrira dhe të kujtojnë koralet, ose grafikë të theksuar - e zezë mbi borë të bardhë. Një hyrje e tillë nuk duhet të jetë e gjatë - vetëm disa minuta, por është shumë e rëndësishme për motivim.

Përparimi: Ndërtimi analitik

Më pas kaloni në formulimin e detyrës. Këtu është e rëndësishme që fillimisht të theksohen ato tipare të strukturës që përcaktojnë pamjen e objektit dhe të tregojnë kuptimin e tyre biologjik. Natyrisht, e gjithë kjo duhet të shkruhet në tabelë dhe të shkruhet në një fletore. Në fakt, tani për tani ju po vendosni një detyrë pune për studentët - për ta parë dhe shfaqur.

Dhe më pas, në gjysmën e dytë të tabelës, përshkruani fazat e ndërtimit të një vizatimi, duke i plotësuar ato me diagrame, d.m.th. përshkruani metodologjinë dhe procedurën. Në thelb, ju vetë e përfundoni shpejt detyrën përpara fëmijëve, duke mbajtur në tabelë të gjithë serinë e ndërtimeve ndihmëse dhe të ndërmjetme.

Në këtë fazë, është shumë mirë t'u tregohen fëmijëve vizatime të përfunduara, qoftë nga artistë që kanë paraqitur të njëjtat objekte, qoftë nga punë të suksesshme të nxënësve të mëparshëm. Është e nevojshme të theksohet vazhdimisht se e mira dhe e bukura vizatim biologjik në thelb ka një studim - d.m.th. përgjigjen e pyetjes se si funksionon objekti, dhe me kalimin e kohës, mësojini fëmijët t'i formulojnë vetë këto pyetje.

Proporcione, vija ndihmëse, detajime, pyetje kryesore

Ndërtimi i një vizatimi - dhe eksplorimi i objektit! - filloni duke zbuluar përmasat e tij: raporti i gjatësisë me gjerësinë, pjesët me të gjithë, sigurohuni që të vendosni një format mjaft të ngurtë për figurën. Është formati që do të përcaktojë automatikisht shkallën e detajeve: një numër i madh detajesh do të zhduken në një të vogël, një i madh do të kërkojë ngopje me detaje dhe, për rrjedhojë, më shumë kohë për të punuar. Mendoni paraprakisht se çfarë është më e rëndësishme për ju në secilin rast.

1) vizatoni një bosht simetrie;

2) ndërtoni dy palë drejtkëndësha simetrikë - për krahët e sipërm dhe të poshtëm (për shembull, pilivesa), së pari duke përcaktuar përmasat e tyre;

3) përshtatni në këto drejtkëndësha linjat e lakuara të krahëve

Oriz. 1. Klasa e 7-të. Tema "Skuadrat e insekteve". Bojë, stilolaps mbi laps, nga saten

(Më kujtohet një histori qesharake, e trishtuar dhe e zakonshme që ndodhi kur bëra për herë të parë këtë punë. Një djalë i klasës së shtatë fillimisht e kuptoi fjalën "përshtat" si të lehtë për t'u futur brenda dhe vizatoi rrathë të lakuar brenda drejtkëndëshave - të katërt janë të ndryshëm! Pastaj, pas nxitjes sime, çfarë të futesh - do të thotë të prekësh linjat ndihmëse, ai solli një flutur me krahë drejtkëndëshe, vetëm pak të lëmuar në qoshe. Dhe vetëm atëherë mendova t'i shpjegoja se kurba e brendashkruar prek secilën anë të drejtkëndëshit vetëm në një pikë. Dhe ne duhej ta ribërnim vizatimin përsëri ...)

4) ... Kjo pikë mund të vendoset në mes të anës ose në një distancë prej një të tretës nga këndi, dhe kjo gjithashtu duhet të përcaktohet!

Por sa i lumtur ishte kur vizatimi i tij arriti në ekspozitën e shkollës - për herë të parë - funksionoi! Dhe tani unë shqiptoj të gjitha fazat e mundimit tonë me të në përshkrimin e "Përparimit të punës".

Detajet e mëtejshme të vizatimit thjesht na çojnë në një diskutim të kuptimit biologjik të shumë veçorive të objektit. Duke vazhduar shembullin me krahët e insekteve (Fig. 2), ne diskutojmë se çfarë janë venat, si janë rregulluar ato, pse ato domosdoshmërisht bashkohen në një rrjet të vetëm, si ndryshon natyra e venacionit në insektet e grupeve të ndryshme sistematike (për shembull, në lashtë dhe me krahë të rinj), pse ekstremi është trashur damari i krahëve të përparmë etj. Dhe përpiquni t'i jepni shumicën e udhëzimeve tuaja në formën e pyetjeve për të cilat fëmijët duhet të gjejnë përgjigje.

Oriz. 2. "Pilivesa dhe antlion". Klasa e 7-të, tema "Skuadrat e insekteve". Bojë, stilolaps mbi laps, nga saten

Nga rruga, përpiquni të kapni më shumë objekte të të njëjtit lloj, duke u dhënë djemve një zgjedhje. Në fund të punës, klasa do të shohë diversitetin biologjik të grupit dhe të rëndësishëm tipare të përbashkëta ndërtesat dhe, së fundi, aftësitë e ndryshme të vizatimit tek fëmijët nuk do të jenë aq të rëndësishme.

Fatkeqësisht, mësuesi i shkollës nuk ka gjithmonë në dispozicion një numër të mjaftueshëm objektesh të ndryshme të të njëjtit grup. Ndoshta përvoja jonë do të jetë e dobishme për ju: kur studiojmë një grup, së pari bëjmë një vizatim ballor të një objekti lehtësisht të arritshëm nga natyra, dhe më pas individualisht - vizatime të objekteve të ndryshme nga fotografi apo edhe nga vizatime nga artistë profesionistë.

Oriz. 3. Karkaleca. Klasa e 7-të, tema "Kustacet". Laps, nga natyra

Për shembull, në temën "Krustacet" në laboratorin "Struktura e jashtme e një krustace", ne të gjithë fillimisht vizatojmë karkaleca (në vend të karavidheve) të blera të ngrira në një dyqan ushqimesh (Fig. 3), dhe më pas, pasi kemi parë një video të shkurtër kapëse, individualisht - larva të ndryshme të krustaceve planktonike (Fig. 4), të përshkruara në "Jeta e kafshëve": në fletë të mëdha (A3), të lyera me bojëra uji në tone të ftohta gri, blu, jeshile; shkumës ose gouache e bardhë, duke punuar me detaje të imta me bojë dhe stilolaps. (Duke shpjeguar se si të përcjellim transparencën e krustaceve planktonike, ne mund të ofrojmë modelin më të thjeshtë - kavanoz qelqi me një objekt të ngulitur në të.)

Oriz. 4. Plankton. Klasa e 7-të, tema "Kustacet". Letër e tonifikuar (format A3), shkumës ose gouache e bardhë, bojë e zezë, nga sateni

Në klasën e 8-të, kur studiojmë peshqit, në punën laboratorike "Struktura e jashtme e peshkut kockor", fillimisht vizatojmë një buburrec të zakonshëm, dhe më pas djemtë vizatojnë përfaqësues të urdhrave të ndryshëm të peshkut me bojëra uji nga tabelat e mrekullueshme me ngjyra "Peshku tregtar" që kemi ne shkolle.

Oriz. 5. Skeleti i bretkosës. Klasa e 8-të, tema "Amfibët". Laps, me përgatitje edukative

Kur studioni së pari amfibët - punë laboratorike"Struktura e skeletit të bretkosës", vizatim laps i thjeshtë(Fig. 5). Më pas, pasi kemi parë një videoklip të shkurtër, një vizatim me bojëra uji të bretkosave të ndryshme ekzotike që ngjiten në gjethe, etj.

Me një skemë të tillë, vizatimet mjaft të mërzitshme me laps të të njëjtit objekt perceptohen si një fazë normale përgatitore për vepra të ndritshme dhe individuale.

E rëndësishme: teknikë

Zgjedhja e teknikës është shumë e rëndësishme për përfundimin me sukses të punës. Në versionin klasik, duhet të merrni një laps të thjeshtë dhe letër të bardhë, por .... Përvoja jonë thotë se nga këndvështrimi i fëmijëve, një vizatim i tillë do të duket i papërfunduar, ata do të mbeten të pakënaqur me punën.

Ndërkohë, mjafton të bëni një skicë me laps me bojë, madje edhe të merrni letër të lyer (shpesh përdorim letër me ngjyra për printera) - dhe rezultati do të perceptohet krejt ndryshe (Fig. 6, 7). Ndjenja e paplotësimit shpesh krijohet pikërisht nga mungesa e një sfondi të detajuar dhe mënyra më e lehtë për të zgjidhur këtë problem është me ndihmën e letrës së lyer. Përveç kësaj, duke përdorur shkumës të zakonshëm ose një laps të bardhë, mund të arrini pothuajse menjëherë një efekt shkëlqimi ose transparence, i cili shpesh është i nevojshëm.

Oriz. 6. Radiolaria. Klasa e 7-të, tema “Më e thjeshta”. Letër e lyer (format A3) për bojëra uji (me teksturë të ashpër), bojë, pastel ose shkumës, nga sateni

Oriz. 7. Bleta. Klasa e 7-të, tema "Skuadrat e insekteve". Bojë, stilolaps në laps, vëllim - me furçë dhe bojë të holluar, detaje të vogla me stilolaps, nga një saten

Nëse është e vështirë për ju të organizoni punën me bojë për vetulla, përdorni veshje të buta të zeza ose topa rul (në rastin më të keq, stilolapsa xhel) - ato japin të njëjtin efekt (Fig. 8, 9). Duke përdorur këtë teknikë, sigurohuni që të tregoni se sa informacion jepet duke përdorur linja me trashësi dhe presion të ndryshëm - si për të nxjerrë në pah gjënë më të rëndësishme, ashtu edhe për të krijuar efektin e volumit (plani i parë dhe sfondi). Mund të përdorni gjithashtu hijezim të moderuar dhe të lehtë.

Oriz. 8. Tërshërë. Klasa e 6-të, tema “Shumëllojshmëri bimësh me lule, Drithëra familjare”. Bojë, letër e lyer, nga herbariumi

Oriz. 9. Myshku i bishtit të kalit dhe i klubit. Klasa e 6-të, tema " bimë spore". Bojë, letër e bardhë, nga herbariumi

Përveç kësaj, ndryshe nga vizatimet klasike shkencore, ne shpesh e bëjmë punën me ngjyra ose përdorim toning të lehtë për të treguar volumin (Fig. 10).

Oriz. 10. Nyja e bërrylit. Klasa e 9-të, tema “Sistemi muskuloskeletor”. Laps, me ndihmë gipsi

Nga teknikat e ngjyrave, ne provuam shumë - bojëra uji, gouache, pastel dhe përfundimisht u vendosëm në lapsa me ngjyra të buta, por gjithmonë në letër të përafërt. Nëse vendosni të provoni këtë teknikë, duhet të keni parasysh disa gjëra të rëndësishme.

1. Merrni lapsa me cilësi të butë nga një kompani e mirë, si Kohinoor, por mos u jepni fëmijëve një gamë të madhe ngjyrash (mjaft bazë): në këtë rast, ata zakonisht përpiqen të marrin një ngjyrë të gatshme, e cila sigurisht dështon. Tregoni se si të merrni nuancën e duhur duke përzier 2-3 ngjyra. Për ta bërë këtë, ju duhet të punoni me një paletë - një copë letre në të cilën ata zgjedhin kombinimet e dëshiruara dhe forcën e presionit.

2. Letra e ashpër do të lehtësojë shumë detyrën e përdorimit të ngjyrave të dobëta dhe të forta.

3. Goditjet e lehta të shkurtra duhet, si të thuash, të gdhendin formën e objektit: d.m.th. përsëritni linjat kryesore (dhe jo bojë, në kundërshtim me formën dhe konturet).

4. Më pas ju duhen goditjet e fundit me lëng dhe të fortë, kur tashmë janë përzgjedhur ngjyrat e duhura. Shpesh ia vlen të shtohen pikat kryesore, të cilat do ta gjallërojnë shumë vizatimin. Mënyra më e lehtë është të përdorni shkumës të zakonshëm për këtë (në letër të lyer) ose të kaloni me një gomë të butë (në të bardhë). Nga rruga, nëse përdorni teknika të lirshme - shkumës ose pastel - atëherë mund ta rregulloni punën me llak flokësh.

Kur zotëroni këtë teknikë, do të jeni në gjendje ta përdorni atë në natyrë, me mungesë kohe, fjalë për fjalë "në gju" (thjesht mos harroni për tabletat - mjafton vetëm një copë kartoni paketues!).

Dhe, sigurisht, për suksesin e punës sonë, ne organizojmë patjetër ekspozita - herë në klasë, herë në korridoret e shkollës. Shumë shpesh, raportet e fëmijëve për të njëjtën temë janë në kohë të ekspozitës - si me gojë ashtu edhe me shkrim. Në përgjithësi, një projekt i tillë ju lë juve dhe fëmijëve një ndjenjë pune të mrekullueshme dhe të bukur, për të cilën ia vlen të përgatiteni. Ndoshta, me kontakt dhe interes të ndërsjellë me një mësues vizatimi, mund të filloni të punoni në mësimet e biologjisë: analitike fazë përgatitore duke studiuar objektin, duke krijuar një skicë me laps dhe duke e përfunduar atë në teknikën që keni zgjedhur së bashku - në mësimet e tij.

Këtu është një shembull. Botanikë, tema “Ik – syth, degëzim, struktura e lastarëve”. Një degë me sytha - të mëdha në plan të parë, në sfond - siluetat e pemëve ose shkurreve në sfondin e borës së bardhë dhe qiellit të zi. Teknika - bojë e zezë, letër e bardhë. Degët - nga natyra, siluetat e pemëve - nga fotografitë ose vizatimet e librave. Emri është "Pemët në dimër", ose "Peizazhi dimëror".

Një shembull tjetër. Kur studiojmë temën "Skuadrat e insekteve", ne kryejmë një punë të shkurtër "Forma dhe vëllimi i brumbujve". Çdo teknikë që përcjell chiaroscuro dhe thekse (akuarel, bojë me ujë, furçë), por pikturë njëngjyrëshe, që të mos shpërqendrohet nga konsiderata dhe imazhi i formës (Fig. 11). Është më mirë të përpunoni detajet me një stilolaps ose një stilolaps xhel (nëse përdorni një xham zmadhues, putrat dhe koka do të dalin më mirë).

Oriz. 11. Beetles. Bojë, stilolaps në laps, vëllim - me furçë dhe bojë të holluar, detaje të vogla me stilolaps, nga një saten

Mjaftojnë 1-2 vepra të bukura në një çerek - dhe vizatimi i një gjallese do t'i kënaqë të gjithë pjesëmarrësit në këtë proces të vështirë.

Biologjia- shkenca e natyrës së gjallë.

Biologjia studion diversitetin e qenieve të gjalla, strukturën e trupave të tyre dhe punën e organeve të tyre, riprodhimin dhe zhvillimin e organizmave, si dhe ndikimin e njeriut në jetën e egër.

Emri i kësaj shkence vjen nga dy fjalë greke " bios" - "jeta dhe" logot- "shkencë, fjalë".

Një nga themeluesit e shkencës së organizmave të gjallë ishte shkencëtari i madh i lashtë grek (384 - 322 para Krishtit). Ai ishte i pari që përgjithësoi njohuritë biologjike të marra para tij nga njerëzimi. Shkencëtari propozoi klasifikimin e parë të kafshëve, duke kombinuar organizmat e gjallë të ngjashëm në strukturë në grupe dhe caktoi një vend për një person në të.

Më pas, shumë shkencëtarë që studiuan tipe te ndryshme organizmat e gjallë që banojnë në planetin tonë.

Familja e bioshkencës

Biologjia është shkenca e natyrës. Fusha e kërkimit të biologëve është e madhe: këto janë mikroorganizma të ndryshëm, bimë, kërpudha, kafshë (përfshirë njerëzit), strukturën dhe funksionimin e organizmave, etj.

Kështu, biologjia nuk është thjesht një shkencë, por një familje e tërë e përbërë nga shumë shkenca të veçanta.

Eksploroni një tabelë ndërvepruese rreth familjes së shkencave biologjike dhe zbuloni se cilat degë të ndryshme të biologjisë studiojnë.

Anatomia- shkenca e formës dhe strukturës së organeve, sistemeve dhe trupit në tërësi.

Fiziologjia- shkenca për veprimtarinë jetësore të organizmave, sistemet, organet dhe indet e tyre, proceset që ndodhin në trup.

Citologjia- shkenca e strukturës dhe veprimtarisë së qelizës.

Zoologjia është shkenca që studion kafshët.

Seksionet e zoologjisë:

• Entomologjia është shkenca e insekteve.

Ka disa seksione në të: koleopterologjia (studon brumbujt), lepidopterologjia (studon fluturat), mirmekologjia (studon milingonat).

• Iktiologjia është shkenca e peshkut.
• Ornitologjia është shkenca e zogjve.
• Teriologjia është shkenca e gjitarëve.

Botanikë shkenca që studion bimët.

Mikologjia shkenca që studion kërpudhat.

Protistologji Shkenca që studion protozoarët.

Virologjia shkenca që studion viruset.

Bakteriologjia shkenca që studion bakteret.

Rëndësia e biologjisë

Biologjia është e lidhur ngushtë me shumë aspekte të veprimtarisë praktike njerëzore - bujqësi, industri të ndryshme dhe mjekësi.

Zhvillimi i suksesshëm i bujqësisë sot varet kryesisht nga biologët-mbarështues të përfshirë në përmirësimin e ekzistuesve dhe krijimin e varieteteve të reja të bimëve të kultivuara dhe racave të kafshëve shtëpiake.

Falë arritjeve të biologjisë, industria mikrobiologjike është krijuar dhe po zhvillohet me sukses. Për shembull, kefiri, qumështi me gjizë, kosi, djathrat, kvasi dhe shumë produkte të tjera që një person merr për shkak të aktivitetit të disa llojeve të kërpudhave dhe baktereve. Me ndihmën e bioteknologjive moderne, ndërmarrjet prodhojnë ilaçe, vitamina, aditivë për ushqimin, produkte për mbrojtjen e bimëve kundër dëmtuesve dhe sëmundjeve, plehra dhe shumë më tepër.

Njohja e ligjeve të biologjisë ndihmon në trajtimin dhe parandalimin e sëmundjeve njerëzore.

Çdo vit njerëzit përdorin burimet natyrore gjithnjë e më shumë. Teknologjia e fuqishme po e transformon botën aq shpejt sa që tani nuk ka pothuajse asnjë cep në Tokë me natyrë të paprekur.

Për të ruajtur kushte normale për jetën e njeriut, është e nevojshme të rivendoset mjedisi natyror i shkatërruar. Këtë mund ta bëjnë vetëm njerëzit që i njohin mirë ligjet e natyrës. Njohuri të biologjisë si dhe shkencës biologjike ekologjisë na ndihmon të zgjidhim problemin e ruajtjes dhe përmirësimit të kushteve të jetës në planet.

Plotësoni detyrën interaktive -

Golat

• Edukative: të vazhdojë formimi i njohurive për biologjinë si shkencë; japin koncepte për pjesët kryesore të biologjisë dhe objektet që studiojnë;
• Zhvillimi: të formojë aftësitë e punës me burime letrare, të formojë aftësi për të krijuar lidhje analitike;
• Edukative: zgjeroni horizontet, formoni një perceptim holistik të botës.

Detyrat

1. Zbuloni rolin e biologjisë, ndër shkencat e tjera.
2. Të zbulojë lidhjen e biologjisë me shkencat e tjera.
3. Përcaktoni se cilat degë të ndryshme të biologjisë studiojnë.
4. Përcaktoni rolin e biologjisë në jetë njerëzore .
5. Vizatoni Fakte interesante lidhur me temën nga videot e paraqitura në mësim.

Termat dhe konceptet

• Biologjia është një kompleks shkencash, objekt studimi i të cilit janë qeniet e gjalla dhe ndërveprimi i tyre me mjedisin.
• Jeta është një formë aktive e ekzistencës së materies, në një kuptim më e lartë se format e saj fizike dhe kimike të ekzistencës; një grup procesesh fizike dhe kimike që ndodhin në qelizë, duke lejuar metabolizmin dhe ndarjen e tij.
• shkencaështë një sferë e veprimtarisë njerëzore që synon zhvillimin dhe sistematizimin teorik të njohurive objektive për realitetin.

Gjatë orëve të mësimit

Përditësimi i njohurive

Mos harroni se çfarë studion biologjia.
Emërtoni degët e biologjisë që njihni.
Gjeni përgjigjen e saktë:
1. Studime botanike:
POR) bimët
B) kafshët
B) vetëm algat
2. Studimi i kërpudhave bëhet në kuadër të:
A) botanikë
B) virologjia;
B) mikologji.
3. Në biologji dallohen disa mbretëri, përkatësisht:
A) 4
B) 5
NË 7
4. Një person i referohet në biologji:
A) Mbretëria e Kafshëve
B) Nënklasa e Gjitarëve;
C) Gjinia Homo sapiens.

Me ndihmën e figurës 1, mbani mend se sa mbretëri dallohen në biologji:

Oriz. 1 Mbretëritë e organizmave të gjallë

Mësimi i materialit të ri

Për herë të parë termi "biologji" u propozua në vitin 1797 nga profesori gjerman T. Ruzom. Por filloi të përdoret në mënyrë aktive vetëm në 1802, pas përdorimit të kësaj termi J-B. Lamarck në veprat e tij.

Sot, biologjia është një kompleks shkencash që formojnë disiplina të pavarura shkencore që merren me objekte të caktuara studimi.

Ndër "degët" e biologjisë, mund të përmendim shkenca të tilla si:
- botanikë - shkenca që studion bimët dhe nënseksionet e saj: mikologji, likenologji, briologji, gjeobotani, paleobotanikë;
- zoologjisë- shkenca që studion kafshët dhe nënseksionet e saj: ihtiologjia, araknologjia, ornitologjia, etologjia;
- ekologjia - shkenca e marrëdhënies së organizmave të gjallë me mjedisin;
- anatomia - shkenca e strukturës së brendshme të të gjitha gjallesave;
- morfologji - shkencë që studion strukturën e jashtme të organizmave të gjallë;
- Citologjia - shkenca që studion qelizën;
- si dhe histologjia, gjenetika, fiziologjia, mikrobiologjia e të tjera.

Në përgjithësi, ju mund të shihni tërësinë e shkencave biologjike në Figurën 2:

Oriz. 2 Shkencat biologjike

Në të njëjtën kohë, veçohen një sërë shkencash, të cilat u formuan si rezultat i ndërveprimit të ngushtë të biologjisë me shkencat e tjera, dhe ato quhen të integruara. Këto shkenca mund t'i atribuohen me siguri: biokimia, biofizika, biogjeografia, bioteknologjia, radiobiologjia, biologjia hapësinore dhe të tjera. Figura 3 tregon shkencat kryesore integrale me biologjinë

Oriz. 3. Shkenca integrale biologjike

Njohja e biologjisë është e rëndësishme për një person.
Detyra 1: Përpiquni të formuloni vetë se cila është saktësisht rëndësia njohuri biologjike për një person?
Aktiviteti 2: Shikoni videon e mëposhtme rreth evolucionit dhe përcaktoni se çfarë njohurish shkencore biologjike kërkoheshin për ta krijuar atë

Dhe tani le të kujtojmë se çfarë lloj njohurie dhe pse i duhet një personi:
- për përcaktimin sëmundje të ndryshme organizëm. Trajtimi dhe parandalimi i tyre kërkon njohuri për trupin e njeriut, që do të thotë njohuri për: anatominë, fiziologjinë, gjenetikën, citologjinë. Falë arritjeve të biologjisë, industria filloi të prodhojë ilaçe, vitamina dhe substanca biologjikisht aktive;

Në industrinë ushqimore është e nevojshme njohja e botanikës, biokimisë, fiziologjisë njerëzore;
- në bujqësi njohuritë e botanikës dhe biokimisë janë të nevojshme. Falë studimit të marrëdhënieve midis organizmave bimorë dhe kafshëve, u bë e mundur krijimi metodat biologjike kontrolli i dëmtuesve të bimëve. Për shembull, njohuritë komplekse të botanikës dhe zoologjisë manifestohen në bujqësi, dhe kjo mund të shihet në një video të shkurtër

Dhe kjo është vetëm një listë e shkurtër e "rolit të dobishëm të njohurive biologjike" në jetën e njeriut.
Videoja e mëposhtme do t'ju ndihmojë të kuptoni më mirë rolin e biologjisë në jetë.

Nuk është e mundur të hiqen njohuritë e biologjisë nga ato të detyrueshme, sepse biologjia studion jetën tonë, biologjia jep njohuri që përdoren në shumicën e fushave të jetës njerëzore.

Detyra 3. Shpjegoni pse biologji moderne quhet shkencë komplekse.

Konsolidimi i njohurive

1. Çfarë është biologjia?
2. Emërtoni nënseksionet e botanikës.
3. Cili është roli i njohurive të anatomisë në jetën e njeriut?
4. Njohuritë se cilat shkenca janë të nevojshme për mjekësinë?
5. Kush e identifikoi i pari konceptin e biologjisë?
6. Shikoni figurën 4 dhe përcaktoni se çfarë shkence po studion objektin e paraqitur:

Fig.4. Çfarë shkenca e studion këtë objekt

7. Studioni Figurën 5, emërtoni të gjithë organizmat e gjallë dhe shkencën që e studion atë

Oriz. 5. Organizmat e gjallë

Detyre shtepie

1. Përpunoni materialin e tekstit shkollor - paragrafi 1
2. Shkruani në një fletore dhe mësoni termat: biologji, jetë, shkencë.
3. Shkruani në një fletore të gjitha pjesët dhe nënpjesët e biologjisë si shkencë, karakterizojini ato shkurtimisht.

Një peshk pa sy Phreaticthys andruzzii u zbulua së fundmi duke jetuar në shpella nëntokësore, ora e brendshme e të cilit nuk është vendosur në 24 (si në kafshët e tjera), por në 47 orë. Për këtë fajësohet një mutacion, i cili fiku të gjithë receptorët e ndjeshëm ndaj dritës në trupin e këtyre peshqve.

Numri i përgjithshëm i specieve biologjike që jetojnë në planetin tonë vlerësohet nga shkencëtarët në 8.7 milionë, dhe hapur dhe klasifikuar prej tyre në ky moment jo më shumë se 20% e këtij numri.

Peshku i akullit, ose peshku i bardhë, jeton në ujërat e Antarktidës. Kjo është e vetmja specie vertebrore që nuk ka qeliza të kuqe të gjakut dhe hemoglobinë në gjakun e saj - prandaj, gjaku i peshkut të akullit është i pangjyrë. Metabolizmi i tyre bazohet vetëm në oksigjenin e tretur drejtpërdrejt në gjak.

Fjala "bastard" vjen nga folja "kurvërohem" dhe fillimisht nënkuptonte vetëm pasardhësit e paligjshëm të një kafshe race të pastër. Me kalimin e kohës, në biologji, kjo fjalë u zëvendësua me termin "hibrid", por u bë abuzive në raport me njerëzit.

Lista e burimeve të përdorura

1. Mësimi "Biologjia - shkenca e jetës" Konstantinova E. A., mësuese e biologjisë, shkolla e mesme nr. 3, Tver
2. Mësimi “Hyrje. Biologjia është shkenca e jetës” Titorov Yu.I., mësues i biologjisë, drejtor i CL Kemerovë.
3. Mësimi "Biologjia - shkenca e jetës" Nikitina O.V., mësuese e biologjisë, MOU "Shkolla e mesme nr. 8, Cherepovets.
4. Zakharov V.B., Kozlova T.A., Mamontov S.G. "Biologjia" (botimi i 4-të) -L .: Akademia, 2011.- 512s.
5. Matyash N.Yu., Shabatura N.N. Biologjia Klasa 9 - K .: Geneza, 2009. - 253 f.

Redaktuar dhe dërguar nga Borisenko I.N.

Puna në mësim

Borisenko I.N.

Konstantinova E.A.

Titorova Yu.I.

Nikitina O.V.

Shkencat e jetës po lëvizin nga e madhja tek e vogla. Kohët e fundit, biologjia përshkroi vetëm tiparet e jashtme të kafshëve, bimëve, baktereve. Biologjia molekulare studion organizmat e gjallë në nivelin e ndërveprimeve ndërmjet molekulave individuale. Biologjia strukturore - studion proceset në qeliza në nivelin e atomeve. Nëse doni të mësoni se si të "shikoni" atome individuale, si funksionon dhe "jeton" biologjia strukturore dhe çfarë instrumentesh përdor, ju jeni këtu!

Partneri i përgjithshëm i ciklit është kompania: furnizuesi më i madh i pajisjeve, reagentëve dhe Furnizimet për kërkimin dhe prodhimin biologjik.

Një nga misionet kryesore të "Biomolekulës" është të arrijë në rrënjët. Ne nuk tregojmë vetëm se cilat fakte të reja zbuluan studiuesit - ne flasim se si i zbuluan ata, ne përpiqemi të shpjegojmë parimet e metodave biologjike. Si të hiqni një gjen nga një organizëm dhe ta futni atë në një tjetër? Si të ndiqni fatin e disa molekulave të vogla në një qelizë të madhe? Si të ngacmoni një grup të vogël neuronesh në një tru të madh?

Dhe kështu vendosëm të flasim për metodat laboratorike në një mënyrë më sistematike, për të bashkuar metodat biologjike më të rëndësishme, më moderne në një rubrikë. Për ta bërë më interesante dhe më të qartë, ne i kemi ilustruar artikujt në mënyrë të trashë dhe madje kemi shtuar animacione aty-këtu. Ne dëshirojmë që artikujt e rubrikës së re të jenë interesante dhe të kuptueshme edhe për një kalimtar të rastësishëm. Dhe nga ana tjetër, ato duhet të jenë aq të detajuara sa edhe një profesionist të mund të gjejë diçka të re në to. Ne kemi mbledhur metoda në 12 grupe të mëdha dhe do të bëjmë një kalendar biometodologjik bazuar në to. Prisni për përditësime!

Pse Biologjia Strukturore?

Siç e dini, biologjia është shkenca e jetës. Ajo u shfaq në fillimi i XIX shekuj dhe njëqind vitet e para të ekzistencës së saj ishin thjesht përshkruese. Detyra kryesore e biologjisë në atë kohë konsiderohej të ishte gjetja dhe karakterizimi i sa më shumë llojeve të organizmave të ndryshëm të gjallë, dhe pak më vonë - identifikimi i lidhjeve familjare midis tyre. Me kalimin e kohës dhe me zhvillimin e fushave të tjera të shkencës, nga biologjia dolën disa degë me parashtesën "molekulare": gjenetika molekulare, biologjia molekulare dhe biokimia - shkenca që studiojnë gjallesat në nivelin e molekulave individuale, dhe jo sipas pamjen organizmi ose pozicioni i tij relativ organet e brendshme. Së fundi, mjaft kohët e fundit (në vitet 50 të shekullit të kaluar), një fushë e tillë e njohurive u shfaq si biologjia strukturore- një shkencë që studion proceset në organizmat e gjallë në nivelin e ndryshimit struktura hapësinore makromolekulat individuale. Në fakt, biologjia strukturore është në kryqëzimin e tre shkencave të ndryshme. Së pari, është biologjia, sepse shkenca studion objektet e gjalla, së dyti, fizikën, pasi përdoret arsenali më i gjerë i metodave eksperimentale fizike dhe së treti, kimia, pasi ndryshimi i strukturës së molekulave është objekt i kësaj disipline të veçantë.

Biologjia strukturore studion dy klasa kryesore të komponimeve - proteinat ("trupi kryesor i punës" i të gjithë organizmave të njohur) dhe acidet nukleike (molekulat kryesore "informative"). Është falë biologjisë strukturore që ne e dimë se ADN-ja ka një strukturë spirale të dyfishtë, që tRNA duhet të përshkruhet si një shkronjë e cilësisë së mirë "G" dhe se ribozomi ka një nënnjësi të madhe dhe të vogël, të përbërë nga proteina dhe ARN në një konformacion të caktuar. .

qëllimi global biologjia strukturore, si çdo shkencë tjetër, është të "kuptoni se si funksionojnë gjërat". Në çfarë forme është palosur zinxhiri proteinik, i cili bën që qelizat të ndahen, si ndryshon paketimi i enzimës gjatë procesit kimik që ajo kryen, në cilat vende ndërveprojnë hormoni i rritjes dhe receptori i tij - këto janë pyetjet që kjo shkencë i përgjigjet. . Për më tepër, një qëllim i veçantë është grumbullimi i një vëllimi të tillë të dhënash që këto pyetje (për një objekt ende të paeksploruar) të mund të përgjigjen në një kompjuter pa iu drejtuar një eksperimenti të shtrenjtë.

Për shembull, duhet të kuptoni se si funksionon sistemi i biolumineshencës në krimba ose kërpudha - ata deshifruan gjenomën, bazuar në këto të dhëna gjetën proteinën e dëshiruar dhe parashikuan strukturën e saj hapësinore së bashku me mekanizmin e punës. Vërtetë, ia vlen të pranohet se deri më tani metoda të tilla ekzistojnë vetëm në fillimet e tyre, dhe është ende e pamundur të parashikohet me saktësi struktura e një proteine, duke pasur vetëm gjenin e saj. Nga ana tjetër, rezultatet e biologjisë strukturore kanë aplikime në mjekësi. Siç shpresojnë shumë studiues, njohuritë rreth strukturës së biomolekulave dhe mekanizmave të punës së tyre do të lejojnë zhvillimin e barnave të reja në baza racionale, dhe jo me prova dhe gabime (skrining me performancë të lartë, në mënyrë rigoroze), siç ndodh më shpesh. bërë tani. Dhe kjo nuk është fantashkencë: tashmë ka shumë ilaçe të krijuara ose të optimizuara duke përdorur biologjinë strukturore.

Historia e biologjisë strukturore

Historia e biologjisë strukturore (Fig. 1) është mjaft e shkurtër dhe fillon në fillim të viteve 1950, kur James Watson dhe Francis Crick, bazuar në të dhënat nga Rosalind Franklin mbi difraksionin me rreze X në kristalet e ADN-së, mblodhën një model të dyfishit të njohur tashmë. spirale nga një stilist vintage. Pak më parë, Linus Pauling ndërtoi modelin e parë të besueshëm të spirales, një nga elementët bazë të strukturës dytësore të proteinave (Fig. 2).

Pesë vjet më vonë, në 1958, u përcaktua struktura e parë proteinike në botë - mioglobina (proteina e fibrave muskulore) e balenës së spermës (Fig. 3). Sigurisht, nuk dukej aq bukur sa strukturat moderne, por ishte një moment historik i rëndësishëm në zhvillimin e shkencës moderne.

Figura 3b. Struktura e parë hapësinore e një molekule proteine. John Kendrew dhe Max Perutz demonstrojnë strukturën hapësinore të mioglobinës të mbledhur nga një konstruktor special.

Dhjetë vjet më vonë, në 1984-1985, strukturat e para u identifikuan nga spektroskopia e rezonancës magnetike bërthamore. Që nga ai moment, kanë ndodhur disa zbulime kryesore: në vitin 1985 ata morën strukturën e kompleksit të parë të enzimës me frenuesin e saj, në 1994 ata përcaktuan strukturën e ATP sintazës, "makina" kryesore e termocentraleve të qelizave tona. (mitokondri), dhe tashmë në vitin 2000 ata morën strukturën e parë hapësinore "fabrikat" e proteinave - ribozomet, të përbërë nga proteina dhe ARN (Fig. 6). Në shekullin e 21-të, zhvillimi i biologjisë strukturore ka ecur me hapa të mëdhenj, i shoqëruar me një rritje shpërthyese të numrit të strukturave hapësinore. Janë marrë strukturat e shumë klasave të proteinave: receptorët e hormoneve dhe citokinës, receptorët e bashkuar me proteinën G, receptorët e ngjashëm me to, proteinat sistemi i imunitetit dhe shume te tjere.

Me ardhjen e teknologjive të reja për regjistrimin dhe përpunimin e imazheve të mikroskopisë krioelektronike në vitet 2010, shumë struktura komplekse të proteinave të membranës u shfaqën në rezolucion ultra të lartë. Përparimi i biologjisë strukturore nuk ka kaluar pa u vënë re: 14 Çmime Nobel janë dhënë për zbulime në këtë fushë, pesë prej tyre në shekullin e 21-të.

Metodat e biologjisë strukturore

Kërkimet në fushën e biologjisë strukturore kryhen duke përdorur disa metoda fizike, nga të cilat vetëm tre bëjnë të mundur marrjen e strukturave hapësinore të biomolekulave në rezolucion atomik. Metodat e biologjisë strukturore bazohen në matjen e ndërveprimit të substancës testuese me lloje të ndryshme valët elektromagnetike ose grimcat elementare. Të gjitha teknikat kërkojnë burime të konsiderueshme financiare - kostoja e pajisjeve është shpesh e mahnitshme.

Historikisht, metoda e parë e biologjisë strukturore është analiza e difraksionit me rreze X (XRD) (Fig. 7). Që në fillim të shekullit të 20-të, u zbulua se sipas modelit të difraksionit të rrezeve X në kristale, mund të studiohen vetitë e tyre - lloji i simetrisë së qelizave, gjatësia e lidhjeve midis atomeve, etj. megjithatë në qelizat e rrjetës kristalore ka komponimet organike, atëherë është e mundur të llogariten koordinatat e atomeve, dhe, rrjedhimisht, struktura kimike dhe hapësinore e këtyre molekulave. Kështu është marrë struktura e penicilinës në vitin 1949, dhe në vitin 1953 struktura e spirales së dyfishtë të ADN-së.

Duket se gjithçka është e thjeshtë, por ka nuanca.

Së pari, është e nevojshme që disi të merren kristale, dhe madhësia e tyre duhet të jetë mjaft e madhe (Fig. 8). Nëse kjo është e mundur për molekula jo shumë komplekse (mos harroni se si kristalizohet kripa e tryezës ose vitrioli blu!), atëherë kristalizimi i proteinave është një detyrë shumë e vështirë që kërkon një procedurë kërkimi jo të dukshme. kushte optimale. Tani kjo bëhet me ndihmën e robotëve të veçantë që gatuajnë dhe monitorojnë qindra zgjidhje të ndryshme në kërkim të kristaleve të proteinave "të mbirë",. Megjithatë, në ditët e para të kristalografisë, marrja e një kristali proteine ​​mund të marrë vite të tëra kohë të vlefshme.

Së dyti, në bazë të të dhënave të marra (modelet e difraksionit "të papërpunuara"; Fig. 8), është e nevojshme të "llogaritet" struktura. Tani kjo është gjithashtu një detyrë rutinë, por 60 vjet më parë, në epokën e teknologjisë së llambave dhe letrave me grushta, nuk ishte aq e thjeshtë.

Së treti, edhe nëse do të ishte e mundur të rritej një kristal, nuk është aspak e nevojshme që të përcaktohet struktura hapësinore e proteinës: për këtë, proteina duhet të ketë të njëjtën strukturë në të gjitha vendet e rrjetës, gjë që është larg nga gjithmonë. rast.

Dhe së katërti, kristali është larg nga gjendja natyrore e proteinës. Studimi i proteinave në kristale është si të studiosh njerëzit duke futur dhjetë prej tyre në një kuzhinë të vogël me tym: mund të zbulosh se njerëzit kanë krahë, këmbë dhe kokë, por sjellja mund të mos jetë plotësisht e njëjtë si në një mjedis të rehatshëm. Megjithatë, analiza e difraksionit me rreze X është metoda më e zakonshme për përcaktimin e strukturave hapësinore dhe 90% e përmbajtjes së PDB-së merret duke përdorur këtë metodë.

SAR kërkon burime të fuqishme të rrezeve X - përshpejtues elektronesh ose lazer me elektron të lirë (Fig. 9). Burime të tilla janë të shtrenjta - disa miliardë dollarë amerikanë - por zakonisht një burim përdoret nga qindra apo edhe mijëra grupe në mbarë botën për një tarifë mjaft nominale. Në vendin tonë nuk ka burime të fuqishme, ndaj shumica e shkencëtarëve udhëtojnë nga Rusia në SHBA ose Evropë për të analizuar kristalet e marra. Mund të lexoni më shumë rreth këtyre studimeve romantike në artikullin " Laboratori për Kërkime të Avancuara mbi Proteinat e Membranës: Nga Gjeni në Angstrom» .

Siç është përmendur tashmë, analiza e difraksionit me rreze X kërkon një burim të fuqishëm të rrezeve X. Sa më i fuqishëm të jetë burimi, aq më e vogël do të jetë madhësia e kristaleve me të cilat mund të përballeni dhe aq më pak dhimbje do të duhet të durojnë biologët dhe inxhinierët gjenetikë duke u përpjekur të marrin kristalet fatkeqe. Rrezatimi me rreze X është më i lehtë për t'u marrë duke përshpejtuar një rreze elektronike në sinkrotrone ose ciklotrone - përshpejtuesit gjigantë të unazës. Kur një elektron përjeton nxitim, ai lëshon valë elektromagnetike në intervalin e dëshiruar të frekuencës. Kohët e fundit janë shfaqur burime të reja të rrezatimit super të fuqishëm - lazer me elektron të lirë (XFEL).

Parimi i funksionimit të lazerit është mjaft i thjeshtë (Fig. 9). Së pari, elektronet përshpejtohen në energji të larta me ndihmën e magneteve superpërçues (gjatësia e përshpejtuesit është 1-2 km), dhe më pas ato kalojnë nëpër të ashtuquajturat undulatorë - grupe magnetësh me polaritet të ndryshëm.

Figura 9. Parimi i funksionimit të një lazeri me elektron të lirë. Rrezja e elektroneve përshpejtohet, kalon nëpër undulator dhe lëshon rreze gama që bien mbi mostrat biologjike.

Duke kaluar nëpër undulator, elektronet fillojnë të devijojnë periodikisht nga drejtimi i rrezes, duke përjetuar përshpejtim dhe duke lëshuar rreze X. Meqenëse të gjithë elektronet lëvizin në të njëjtën mënyrë, rrezatimi përforcohet për shkak të faktit se elektronet e tjera me rreze fillojnë të thithin dhe riemetojnë valë me rreze X me të njëjtën frekuencë. Të gjitha elektronet lëshojnë rrezatim në mënyrë sinkrone në formën e një blici super të fuqishëm dhe shumë të shkurtër (me një kohëzgjatje prej më pak se 100 femtosekonda). Fuqia e rrezes së rrezeve X është aq e lartë sa një blic i shkurtër e kthen një kristal të vogël në plazmë (Fig. 10), megjithatë, në disa femtosekonda ndërsa kristali është i paprekur, imazhi me cilësi më të lartë mund të merret për shkak të intensiteti dhe koherenca e lartë e rrezes. Kostoja e një lazeri të tillë është 1.5 miliardë dollarë dhe ka vetëm katër instalime të tilla në botë (të vendosura në SHBA (Fig. 11), Japoni, Kore dhe Zvicër). Në vitin 2017, është planifikuar të vihet në veprim lazeri i pestë - evropian, në ndërtimin e të cilit mori pjesë edhe Rusia.

Figura 10. Transformimi i proteinave në plazmë në 50 fs nën veprimin e një pulsi lazeri me elektron të lirë. Femtosekonda = 1/10000000000000000 e sekondës.

Rreth 10% e strukturave hapësinore në bazën e të dhënave PDB u përcaktuan duke përdorur spektroskopinë NMR. Në Rusi ka disa spektrometra NMR të ndjeshme për punë të rënda, të cilët përdoren për punë të klasit botëror. Laboratori më i madh NMR jo vetëm në Rusi, por në të gjithë zonën në lindje të Pragës dhe në perëndim të Seulit, ndodhet në Institutin e Kimisë Bioorganike, Akademia Ruse e Shkencave (Moskë).

Spektometri NMR është një shembull i mrekullueshëm i triumfit të teknologjisë mbi arsyen. Siç e kemi përmendur tashmë, kërkohet një fushë magnetike e fuqishme për të përdorur metodën e spektroskopisë NMR, kështu që zemra e pajisjes është një magnet superpërçues - një spirale e veçantë aliazh i zhytur në helium të lëngshëm (−269 ° C). Heliumi i lëngshëm nevojitet për të arritur superpërçueshmëri. Për të parandaluar avullimin e heliumit, rreth tij është ndërtuar një rezervuar i madh me azot të lëngshëm (−196 °C). Edhe pse është një elektromagnet, ai nuk konsumon energji elektrike: një spirale superpërçuese nuk ka rezistencë. Megjithatë, magneti duhet të "ushqehet" vazhdimisht me helium të lëngshëm dhe azot të lëngshëm (Fig. 15). Nëse nuk e ndiqni atë, atëherë do të ndodhë një "shuarje": spiralja do të nxehet, heliumi do të avullojë në mënyrë shpërthyese dhe pajisja do të prishet ( cm. video). Është gjithashtu e rëndësishme që fusha në një kampion 5 cm të gjatë të jetë jashtëzakonisht uniforme, kështu që pajisja përmban disa duzina magnete të vegjël të nevojshëm për të rregulluar mirë fushën magnetike.

Video. "Shuarja" e planifikuar e spektrometrit NMR 21.14-tesla.

Për të kryer matjet, ju nevojitet një sensor - një spirale e veçantë që gjeneron rrezatim elektromagnetik dhe regjistron një sinjal "të kundërt" - lëkundje moment magnetik mostër. Për të përmirësuar ndjeshmërinë me një faktor 2-4, sensori ftohet në -200 °C, duke hequr qafe zhurmën termike. Për ta bërë këtë, ata ndërtojnë një makinë të veçantë - një krioplatformë, e cila ftoh heliumin në temperaturën e dëshiruar dhe e pompon atë pranë detektorit.

Ekziston një grup i tërë metodash të bazuara në fenomenin e shpërndarjes së dritës, rrezet x ose rrezet neutronike. Bazuar në intensitetin e rrezatimit/shpërndarjes së grimcave në kënde të ndryshme, këto metoda bëjnë të mundur përcaktimin e madhësisë dhe formës së molekulave në tretësirë ​​(Fig. 16). Shpërndarja nuk mund të përcaktojë strukturën e një molekule, por mund të përdoret si ndihmë kur përdoret një metodë tjetër, siç është spektroskopia NMR. Instrumentet për matjen e shpërndarjes së dritës janë relativisht të lira, kushtojnë "vetëm" rreth 100,000 dollarë, ndërsa metodat e tjera kërkojnë një përshpejtues grimcash në dorë që mund të krijojë një rreze neutronesh ose një rreze të fuqishme rrezesh X.

Një metodë tjetër me të cilën nuk mund të përcaktohet struktura, por mund të merren disa të dhëna të rëndësishme, është transferimi i energjisë fluoreshente rezonante(BREZIM) . Metoda përdor fenomenin e fluoreshencës - aftësinë e disa substancave për të thithur dritën e një gjatësi vale, duke emetuar dritë me një gjatësi vale të ndryshme. Është e mundur të zgjidhet një palë përbërësish, në njërën prej të cilave (dhuruesi) drita e emetuar gjatë fluoreshencës do të korrespondojë me gjatësinë karakteristike të valës së absorbimit të të dytit (pranuesit). Rrezatoni dhuruesin me një lazer të gjatësisë valore të dëshiruar dhe matni fluoreshencën e marrësit. Efekti FRET varet nga distanca midis molekulave, kështu që nëse futni një dhurues dhe pranues fluoreshence në molekulat e dy proteinave ose domeneve të ndryshme (njësive strukturore) të një proteine, mund të studioni ndërveprimet midis proteinave ose rregullimin e ndërsjellë të domeneve. në një proteinë. Regjistrimi kryhet duke përdorur një mikroskop optik; prandaj, FRET është një metodë e lirë, megjithëse jo informative, përdorimi i së cilës shoqërohet me vështirësi në interpretimin e të dhënave.

Së fundi, është e pamundur të mos përmendet "metoda e ëndrrave" të biologëve strukturorë - modelimi kompjuterik (Fig. 17). Ideja e metodës është përdorimi i njohurive moderne rreth strukturës dhe sjelljes së molekulave për të modeluar sjelljen e një proteine ​​në një model kompjuterik. Për shembull, duke përdorur metodën e dinamikës molekulare, është e mundur të gjurmohen lëvizjet e një molekule ose procesi i "montimit" të proteinës (palosjes) në kohë reale me një "por": koha maksimale që mund të llogaritet nuk kalon 1 ms, e cila është jashtëzakonisht e shkurtër, por, për më tepër, kërkon burime të mëdha llogaritëse (Fig. 18). Është e mundur të studiohet sjellja e sistemit për një kohë më të gjatë, vetëm kjo arrihet me koston e një humbjeje të papranueshme të saktësisë.

Modelimi kompjuterik përdoret në mënyrë aktive për të analizuar strukturat hapësinore të proteinave. Docking përdoret për të kërkuar ilaçe të mundshme që kanë një prirje të lartë për të ndërvepruar me proteinën e synuar. Për momentin, saktësia e parashikimeve është ende e ulët, por ankorimi mund të ngushtojë ndjeshëm gamën e substancave potencialisht aktive që duhet të testohen për zhvillimin e një ilaçi të ri.

Fusha kryesore aplikim praktik Rezultatet e biologjisë strukturore është zhvillimi i barnave ose, siç është tani në modë të thuhet, dizajni i ilaçeve. Ekzistojnë dy mënyra për të zhvilluar një ilaç bazuar në të dhënat strukturore: mund të filloni nga një ligand ose nga një proteinë e synuar. Nëse tashmë njihen disa barna që veprojnë në proteinën e synuar dhe janë marrë strukturat e komplekseve protein-ilaçe, është e mundur të krijohet një model i "drogës ideale" në përputhje me vetitë e "xhepit" të lidhjes. në sipërfaqen e molekulës së proteinës, theksoni veçoritë e nevojshme të ilaçit të mundshëm dhe kërkoni midis të gjitha përbërjeve të njohura natyrore dhe jo aq. Ju madje mund të ndërtoni marrëdhënie midis vetive të strukturës së ilaçit dhe aktivitetit të tij. Për shembull, nëse një molekulë ka një hark sipër, atëherë aktiviteti i saj është më i lartë se ai i një molekule pa hark. Dhe sa më shumë të ngarkohet harku, aq më mirë funksionon ilaçi. Pra, nga të gjitha molekulat e njohura, ju duhet të gjeni një përbërje me harkun më të madh të ngarkuar.

Një mënyrë tjetër është përdorimi i strukturës së synuar në kompjuter për të kërkuar komponime që janë potencialisht të afta të ndërveprojnë me të në vendin e duhur. Në këtë rast, zakonisht përdoret një bibliotekë fragmentesh - copa të vogla substancash. Nëse gjeni disa fragmente të mira që ndërveprojnë me objektivin në vende te ndryshme, por afër njëri-tjetrit, është e mundur të ndërtohet një ilaç nga fragmente duke i “qepur” ato së bashku. Ka shumë shembuj të zhvillimit të suksesshëm të barnave duke përdorur biologjinë strukturore. Rasti i parë i suksesshëm daton në vitin 1995 kur dorzolamide, një ilaç për glaukomën, u miratua për përdorim.

Tendenca e përgjithshme në kërkimin biologjik po anon gjithnjë e më shumë drejt një përshkrimi jo vetëm cilësor, por edhe sasior të natyrës. Biologjia strukturore është një shembull kryesor i kësaj. Dhe ka çdo arsye për të besuar se do të vazhdojë të përfitojë jo vetëm shkenca themelore por edhe mjekësia dhe bioteknologjia.

Kalendari

Bazuar në artikujt e projektit special, vendosëm të bëjmë një kalendar "12 metodat e biologjisë" për vitin 2019. Ky artikull përfaqëson marsin.

Letërsia

1. Biolumineshenca: Një Ringjallje;
2. Triumfi i metodave kompjuterike: parashikimi i strukturës së proteinave;
3. Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Minor. (2015).

Çfarë është biologjia? Biologjia është shkenca e jetës, e organizmave të gjallë që jetojnë në Tokë.

Foto 3 nga prezantimi "Shkenca" në mësimet e biologjisë me temën "Biologjia"

Përmasat: 720 x 540 pixel, formati: jpg. Për të shkarkuar një foto falas mësimi i biologjisë, kliko me të djathtën mbi imazhin dhe kliko "Ruaj imazhin si...". Për të shfaqur fotografitë në mësim, gjithashtu mund të shkarkoni falas të gjithë prezantimin "Science.ppt" me të gjitha fotot në një arkivë zip. Madhësia e arkivit - 471 KB.

Shkarkoni prezantimin

Biologjia

"Metodat e kërkimit në biologji" - Historia e zhvillimit të biologjisë si shkencë. Planifikimi i eksperimentit, zgjedhja e metodologjisë. Plani i mësimit: Për të zgjidhur cilat probleme globale të njerëzimit, njohuria e biologjisë është e nevojshme? Tema: Disiplinat kufitare: Detyra: Morfologji anatomia fiziologji sistematike paleontologji. Kuptimi i biologjisë. Biologjia ka të bëjë me jetën.

"Shkencëtari Lomonosov" - Theksoi rëndësinë e eksplorimit të Rrugës së Detit të Veriut, zhvillimin e Siberisë. 19 nëntor 1711 - 15 prill 1765 (53 vjeç) 10 qershor 1741. Zbulimet. Ai zhvilloi ide atomike dhe molekulare për strukturën e materies. Idetë. Flogistoni përjashtohet nga numri i agjentëve kimikë. Punë. Duke qenë përkrahës i deizmit, materialistisht i konsideronte dukuritë e natyrës.

"Botanist Vavilov" - Instituti Gjithë Bashkimi i Botanikës së Aplikuar. Më 1906 Vavilov Nikolai Ivanovich. Në vitin 1924, përfunduan nga: Roxana Babicheva dhe Lyudmila Zhdanova, nxënës të klasës 10 B. Autoriteti i Vavilovit si shkencëtar dhe organizator i shkencës u rrit. Në Merton (Angli), në laboratorin gjenetik të Institutit të Hortikulturës. N. I. Vavilov lindi më 26 nëntor 1887 në Moskë.

"Aktiviteti i projektit" - Alekseeva E.V. Plani i leksionit. Mësuesi bëhet autor i projektit. Pasqyrë e burimeve shtesë. Teknologjizimi i modelit të informacionit të procesit arsimor. Hartimi i një mësimi të biologjisë. Veprimtaria e projektit. Teoria dhe praktika. (Metoda e projektimit). Fazat e punës së mësuesit. Teoria dhe praktika. Blloqet bazë në projekte.

"Shkenca e kafshëve të egra" - Hartimi i fletoreve të punës. 3. Biologjia - shkenca e jetës së egër. Biologjia është shkenca e natyrës së gjallë. bakteret. Kërpudha. Ato përbëhen nga një qelizë dhe nuk kanë një bërthamë. Mark Ciceroni. Biologjia studion organizmat e gjallë. Ata kanë klorofil dhe formohen në dritë çështje organike duke çliruar oksigjen. Pyetje: Çfarë studion biologjia?