Znanosti o životu slijede put od velikog do velikog. Nedavno je biologija opisala, uključujući strane vrste, stvorenja, biljke i bakterije. Molekularna biologija proučava žive organizme prvenstveno kroz interakcije drugih molekula. Biologija je strukturalna - prati procese u stanicama na razini atoma. Ako želite naučiti kako “učiti” o atomima, kako funkcionira “živa” strukturna biologija i kako funkcionira Vikorist, dođite ovamo!

Generalni partner ciklusa je tvrtka: najveći dobavljač zaliha, reagensa i potrošnog materijala za biološka istraživanja i proizvodnju.

Jedna od glavnih misija “Biomolekula” je doći do samog korijena. Ne otkrivamo samo nove činjenice koje su istražitelji otkrili – govorimo o onome što su otkrili i pokušavamo objasniti principe bioloških metoda. Kako izdvojiti gen iz jednog organizma i umetnuti ga u drugi? Kako možete proći pokraj veličanstvenog jajeta s toliko sićušnih molekula? Kako uništiti jednu luđu skupinu neurona u veličanstvenom mozgu?

I na ovoj osi bilo je izvještaja o laboratorijskim metodama na sustavan način, uključujući u jednom odjeljku najnaprednije, aktualne biološke metode. Da bi bilo jasnije i na početku smo prošli tjedan gusto ilustrirali statistiku i dodali animaciju. Želimo da članci nove rubrike budu korisni i razumni za slučajnog prolaznika. A s druge strane, to bi trebala biti takva izvješća da bi profesionalac u njima mogao otkriti nešto novo. Prikupili smo metode iz do 12 velikih skupina i planiramo razviti biometodički kalendar temeljen na njima. Pratite novosti!

Koja je potreba za strukturnom biologijom?

Naizgled, biologija je znanost o životu. Pojavila se početkom 19. stoljeća i prvih stotinjak godina postojanja postojao je svakodnevni opis. U to su vrijeme glavni odjeli biologije bili zainteresirani za poznavanje i karakterizaciju više vrsta različitih živih organizama, a nešto kasnije - za utvrđivanje veza između njih. Tijekom godina, s razvojem drugih grana znanosti i biologije, vidjelo se mnogo stvari s prefiksom "molekularno": molekularna genetika, molekularna biologija i biokemija - znanosti koje se uspoređuju s drugim molekulama, a ne s drugima. izgleda kao da je tijelo oštećeno mrazom na unutarnjim organima. Zrestha, sasvim nedavno (50-ih godina prošlog stoljeća) pojavio se takav nesporazum, kao strukturna biologija- znanost koja uključuje procese u živim organizmima diljem svijeta prostrana struktura nekoliko makromolekula. U biti, strukturna biologija prelazi u područje drugih znanosti. Prvo, to je biologija, koja je dio znanosti koja se bavi živim bićima, drugo, fizika, koja je dio proučavanja najšireg arsenala fizikalnih eksperimentalnih metoda, i treće, kemija, koja uključuje promjene u strukturi molekule – o Ovo je sama bit discipline.

Strukturna biologija uključuje dvije glavne klase molekula - proteine ​​(glavno "radno tijelo" svih živih organizama) i nukleinske kiseline (glavne "informacijske" molekule). Sama strukturna biologija zna da DNA ima strukturu subspirale, da tRNA treba biti predstavljena starinskim slovom "G", au ribosomu postoje velike i male podjedinice koje se formiraju od lkiva, a RNA ima pjevajuću konformaciju. .

Globalno meta strukturalna biologija, kao i svaka druga znanost, - "razumjeti kako je sve određeno." Oblik proteina se širi, stanice se dijele, pakiranje enzima se mijenja tijekom kemijskog procesa koji stupa u interakciju s hormonom rasta i receptorom - prehrana, gdje znanost sugerira. Štoviše, glavni cilj je akumulirati toliku količinu podataka kako bi se podaci (dobro pripremljenog objekta) mogli prikazati na računalu bez prolaska kroz skupi eksperiment.

Na primjer, potrebno je razumjeti kako sustav bioluminiscencije funkcionira u biljkama i gljivama - dešifrirali su genom, na temelju tih podataka pronašli traženi protein i prenijeli ga u njegovu prostranu strukturu istovremeno koristeći robotski mehanizam. Međutim, važno je znati da se takve metode još uvijek pojavljuju tek u embrionalnoj fazi, te još nije moguće točno prenijeti strukturu proteina, možda bez njegovog gena. S druge strane, rezultati strukturne biologije u medicini stagniraju. Kao što mnogi istraživači vjeruju, znanje o strukturi biomolekula i mehanizmima njihovih robota omogućit će razvoj novih lijekova na racionalnoj osnovi, a ne metodom pokušaja i pogreške (visoko produktivni skrining, kako oni kažu), jer se rezultat događa najviše često. I to nije znanstvena fantastika: već postoji mnogo ideja stvorenih i optimiziranih na principima strukturne biologije.

Povijest strukturne biologije

Povijest strukturne biologije (slika 1) kratka je i seže u rane 1950-e, kada su James Watson i Francis Crick, nadovezujući se na podatke Rosalind Franklin o difrakciji X-zraka na kristalima DNK, prikupili dizajnerski model instalacije potpuno viseće spirale . Neposredno prije toga, Linus Pauling razvio je prvi vjerojatni model spirale, jednog od osnovnih elemenata sekundarne strukture proteina (slika 2).

Pet godina kasnije, 1958., identificirana je prva proteinska struktura na svijetu - mioglobin (protein mesnih vlakana) kita ulješura (slika 3). Gledano tamo, jasno, vrlo lijepo, kao prirodne strukture, ali to je bila značajna prekretnica u razvoju prirodne znanosti.

Malyunok 3b. Jednostavna struktura proteinske molekule je jednostavna. John Kendrew i Max Perutz demonstriraju prostornu strukturu mioglobina, prikupljenu iz posebnog konstrukcijskog seta.

Deset godina kasnije, 1984.-1985., prve strukture utvrđene su spektroskopijom nuklearne magnetske rezonancije. Od tog trenutka došlo se do brojnih ključnih saznanja: 1985. procesi su odredili strukturu prvog enzimskog kompleksa s njegovim inhibitorom 1994. godine, procesi su odredili strukturu ATP sintaze, glavnog "stroja" energetskih postrojenja; naše stanice (mitochon dríy), pa čak i na 2000 rubalja. uklonili smo ogromnu strukturu “tvornice” proteina - ribosome, koji se sastoje od proteina i RNA (slika 6). U 21. stoljeću, razvoj strukturalne biologije napredovao je skokovito, popraćen vibukhovskim rastom niza prostranih struktura. Uklonjene su strukture mnogih klasa proteina: hormonski i citokinski receptori, G-proteinski receptori, toll-like receptori, proteini imunološkog sustava i mnogi drugi.

Pojavom 2010-ih novih tehnologija za snimanje i obradu slika krioelektronske mikroskopije, otkriveno je nepostojanje sklopivih struktura membranskih proteina u supratemporalnom odjeljku. Napredak strukturne biologije nije prošao nezapaženo: za njezin rad dodijeljeno je 14 Nobelovih nagrada, od kojih pet u 21. stoljeću.

Metode strukturne biologije

Istraživanja u području strukturne biologije provode se pomoću nekoliko fizikalnih metoda, od kojih samo tri omogućuju određivanje prostorne strukture biomolekula na atomskoj razini. Metode strukturne biologije temelje se na interakciji između praćenog govora i različitih vrsta elektromagnetskih elemenata ili elementarnih čestica. Sve metode izvlačenja značajnih financijskih sredstava - moć posjedovanja često pobjeđuje svrhu.

Povijesno prva metoda strukturne biologije je difrakcijska analiza X-zraka (XRD) (slika 7). Još početkom 20. stoljeća shvaćeno je da se na obrazac difrakcije promjena X-zraka na kristalima može utjecati njihovom snagom - vrstom simetrije u sredini, jakošću veza između atoma itd. , kemijsku i prostornu strukturu tih molekula. Godine 1949. određena je i struktura penicilina, a 1953. struktura spirale DNA.

Sve bi se činilo jednostavno, ali postoje nijanse.

Prije svega, potrebno je ukloniti kristale, a njihova veličina može biti prilično velika (slika 8). Budući da se to može učiniti za molekule koje nisu baš sklopive (razmislite o tome kako kristalizira kuhinjska sol ili bakreni sulfat!), kristalizacija proteina složena je misterija koja zahtijeva neočite postupke u potrazi za optimalnim umovima. Danas se morate osloniti na pomoć posebnih robota za pripremu i praćenje stotina različitih problema u potrazi za “proklijalim” proteinskim kristalima. Međutim, u zoru kristalografije, uklanjanje kristala proteina moglo je oduzeti puno dragocjenog vremena.

Na drugi način, na temelju ekstrahiranih podataka („obični“ difrakcijski uzorci; slika 8), potrebno je „proširiti“ strukturu. Čak i rutinski zadaci, prije 60 godina, u eri tehnologije lampi i bušenih kartica, bili su daleko od tako jednostavnih.

Treće, budući da se pokazalo da je vrlo kristalan, uopće nije obavezno da će se odrediti golema struktura proteina: za koji se na svim sveučilištima obilje proteina zahvaljuje istoj strukturi, ali to nije uvijek slučaj.

Pa, i četvrto, kristal je daleko od prirodnog oblika vjeverice. Uplesti bjelinu u kristale je kao uplesti ljude, strpati ih na desetke u malu, zadimljenu kuhinju: možete vidjeti da ljudi peru ruke, noge i glave, ali njihovo ponašanje možda neće biti isto kao u ugodnom okruženju. Prote, rendgenska strukturna analiza je najopsežnija metoda za identifikaciju prostornih struktura, te je 90% PDB-a preuzeto iz ove metode.

Difrakcija X-zraka detektira teške izmjenjivače X-zraka – ubrzane elektrone i lasere sa slobodnim elektronima (Sl. 9). Takvi jereli skupo koštaju - nekoliko milijardi američkih dolara - ali očekujte da će jedno jerelo za simboličnu naknadu pokoriti stotine i tisuće grupa diljem svijeta. Naša zemlja nema veliki pritisak, pa većina ljudi putuje iz Rusije u SAD i Europu radi analize izvađenih kristala. Izvještaj o ovim romantičnim istraživanjima možete pročitati iz članka " Laboratorij za napredna istraživanja membranskih proteina: tip gena prema angstromu» .

Kao što je navedeno, za rendgensku strukturnu analizu potrebno je pojačati pritisak rendgenske vibracije. Što je jezgra deblja, to su kristali manji, možete proći i manje ćete se mučiti dok otkrivaju biolozi i genetski inženjeri koji pokušavaju ukloniti nesretne kristale. Generiranje rendgenskog zračenja najlakše se eliminira ubrzavanjem snopa elektrona u sinkrotronima i ciklotronima – ogromnim prstenastim akceleratorima. Ako elektron detektira ubrzanje, proizvodi elektromagnetske signale u potrebnom frekvencijskom području. Istodobno su se pojavile nove, hitno potrebne napredne tehnologije – laseri slobodnih elektrona (XFEL).

Princip rada laserskog robota je jednostavan (slika 9). Elektroni se uz pomoć supravodičkih magneta ubrzavaju do visokih energija (vrijeme akceleracije je 1-2 km), a potom prolaze kroz ondulatore - skupove magneta različitih polariteta.

Slika 9. Robotski princip rada lasera sa slobodnim elektronima. Snop elektrona se ubrzava, prolazi kroz ondulator i stvara gama kvante, koji se gube na biološkim česticama.

Prolazeći kroz ondulator, elektroni počinju povremeno izlaziti iz smjera snopa, osjećajući ubrzanje i otpuštajući vibracije X-zraka. Fragmenti svih elektrona kolabiraju, međutim, tada je distorzija posljedica činjenice da drugi elektroni u snopu počinju blijedjeti i ponovno promicati X-zrake iste frekvencije. Svi se elektroni otpuštaju sinkrono u naizgled intenzivnom i vrlo kratkom naletu (traje manje od 100 femtosekundi). Intenzitet izmjene rendgenskih zraka je toliko visok da jedan kratki prasak pretvara mali kristal u plazmu (mali 10), u samo nekoliko femtosekundi, dok je kristal netaknut, mogu se snimiti slike najvećeg intenziteta zamjena klijanja za mi. Cijena takvog lasera je 1,5 milijardi dolara, dok u svijetu postoji još više takvih instalacija (dostupno u SAD-u (slika 11), Japanu, Koreji i Švicarskoj). U 2017. godini planirano je puštanje u rad petog – europskog – lasera, u čemu je sudjelovala i Rusija.

Malyunok 10. Pretvorba proteina u plazmu u 50 fs pod injekcijom laserskog pulsa slobodnih elektrona. Femtosekunda = 1/1000000000000000 djelića sekunde.

Korištenjem dodatne NMR spektroskopije, identificirano je približno 10% prostornih struktura temeljenih na PDB. Rusija ima niz vrlo osjetljivih NMR spektrometara koji rade u lakoj industriji. Najveći NMR laboratorij ne samo u Rusiji, nego i na cijelom širem području, sve do Praga i Seula, nalazi se u Institutu za bioorgansku kemiju Ruske akademije znanosti (Moskva).

NMR spektrometar je izvanredan primjer čistoće tehnologije nad umom. Kao što smo već pogodili, za rad metode NMR spektroskopije potrebno je jako magnetsko polje koje se temelji na supravodljivom magnetu - zavojnici izrađenoj od posebne legure, ugrađenoj u rijetki helij (-269 ° C). Za postizanje supravodljivosti potreban je rijetki helij. Prije nego što helij ispari, na njemu će se nalaziti veliki spremnik rijetkog dušika (-196 °C). Iako postoji elektromagnet, on ne radi s električarima: zavojnica preko žice ne oštećuje nosač. Međutim, magnet se mora postupno "kondicionirati" rijetkim helijem i rijetkim dušikom (slika 15). Ako ga ne stavite, doći će do "gašenja": kotao će se zagrijati, helij će ispariti poput mjehurića, a uređaj će se pokvariti ( div. video). Također je važno da je polje na dubini od 5 cm potpuno jednolično, pa je potrebno nekoliko desetaka malih magneta za fino podešavanje magnetskog polja.

Video. Planira se "ugasiti" NMR spektrometar od 21,14 Tesla.

Za izvođenje zatamnjenja potreban je senzor - posebna zavojnica koja stvara elektromagnetske smetnje i registrira "povratni" signal - oscilaciju magnetskog momenta čestice. Za povećanje osjetljivosti 2-4 puta, ohladite senzor na temperaturu od –200 °C, čime se smanjuje toplinski šum. Za to će postojati poseban stroj - krioplatforma, koja hladi helij na potrebnu temperaturu i pumpa ga kroz detektor.

Postoji cijela skupina metoda koje se oslanjaju na raspršenje svjetlosti, X-zrake ili neutronske zrake. Ove metode za intenzitet raspršenosti čestica na različitim dijelovima omogućuju određivanje veličine i oblika molekula u različitim dijelovima (slika 16). Kao pomoć, nemoguće je odrediti strukturu molekule, ali se može koristiti kao pomoć u drugim metodama, kao što je NMR spektroskopija. Oprema za prigušivanje svjetla očito je jeftina i košta oko 100.000 dolara za “sve”, dok druge metode mogu otkriti prisutnost čestica koje mogu stvoriti neutronski snop ili znojiti protok rendgenskih vibracija.

U drugoj metodi nije moguće utvrditi strukturu, ali je moguće ukloniti određene važne podatke, npr. rezonantni prijenos energije fluorescencije(FRET). Metoda vikorista otkriva fluorescenciju – sposobnost određenih govora da lagano blijede od jednog dana života, a od svjetlosti drugog dana života. Moguće je odabrati par spojeva, od kojih u jednom (donor) postoji svjetlost, koja se oslobađa fluorescencijom, što će biti karakteristično za zatamnjenje drugog (akceptora). Donora zračiti laserom koliko god je potrebno i prigušiti fluorescenciju akceptora. FRET učinak leži između molekula, pa ako uvedete donora i akceptora fluorescencije u molekule dva proteina ili različite domene (strukturne jedinice) jednog proteina, interakcije između proteina ili Zamjena domena u proteinu. Registracija se provodi optičkim mikroskopom, pa je FRET jeftina, iako niskoinformativna metoda, što ovisi o poteškoćama u interpretaciji podataka.

Usput, ne možemo ne razmišljati o "mriya metodi" strukturnih biologa - računalno modeliranje (slika 17). Ideja koja stoji iza metode je korištenje trenutnih saznanja o zakonima ponašanja molekula za modeliranje ponašanja proteina u računalnom modelu. Na primjer, koristeći Vikorist metodu molekularne dinamike, moguće je u stvarnom vremenu kombinirati tok molekula ili proces "savijanja" proteina (savijanja) u jedno "sve": maksimalni sat koji se može savijati ne prelazi 1 ms, što je izuzetno mali, ali i značajan kolosalni računalni resurs (Sl. 18). Možete pratiti ponašanje sustava više od tri sata, ali dolazi do neugodnog gubitka točnosti.

p align="justify"> Računalno modeliranje se aktivno koristi za analizu prostornih struktura proteina. Dodatno spajanje koristi se za traženje potencijalnih kandidata koji pokazuju visok afinitet prije interakcije s ciljnim proteinom. Trenutačno je točnost prijenosa još uvijek niska, proto-docking nam omogućuje identificiranje potencijalno aktivnih spojeva koje je potrebno provjeriti za razvoj novih spojeva.

Glavno polje praktične primjene rezultata strukturne biologije je razvoj lica ili, kako se danas moderno kaže, drag dizajn. Postoje dva načina za razvoj izvoda na temelju strukturnih podataka: možete započeti s ligandom ili ciljnim proteinom. Budući da već znamo broj molekula koje djeluju na ciljni protein, a uklanjanjem strukture proteinsko-proteinskih kompleksa, moguće je stvoriti model “idealnih lijekova” sličan snazi ​​vezivanja “kazete” na površini molekule, vidjeti potrebne rizike potencijalnih kandidata i provesti pretragu Među svim poznatim prirodnim, ne možemo ih ni upoznati. Moguće je upozoriti na razlike između ovlasti strukture vlasti i njezinih aktivnosti. Na primjer, samo zato što molekula ima luk, njezina je aktivnost veća od one molekule bez luka. I što je više pramčanih naboja, to je brži protok. Dakle, za sve molekule koje poznajete morate znati vezu s najnabijenijim lukom.

Drugi način je tražiti strukturu mete na računalu i saznati kakve su potencijalne interakcije s njom na željenom mjestu. U ovom slučaju stvorite biblioteku fragmenata - malih malih govora. Ako znate više dobrih fragmenata koji su u interakciji s metom na različitim mjestima, ili gotovo jednu vrstu, možete stvoriti fragmente koji će ih "spojiti" zajedno. Postoje mnoge primjene za uspješan razvoj lica temeljene na strukturnoj biologiji. Prva uspješna epizoda datira iz 1995.: bila je hvaljena prije uvođenja dorzolamida kao lijeka za glaukom.

Trenutačni trend bioloških istraživanja vjerojatnije će nalikovati jasnom, a ne jednostavnom opisu prirode. Strukturna biologija je sjajna guzica. I važno je upamtiti da buduće koristi nisu ograničene na temeljnu znanost, već i na medicinu i biotehnologiju.

Kalendar

Na temelju članaka posebnog projekta odlučili smo izraditi kalendar "12 metoda biologije" za 2019. Ovaj kip predstavlja brezu.

Književnost

1. Bioluminiscencija: revitalizacija;
2. Čistoća računalnih metoda: prijenos otpadnih proteina;
3. Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Minor. (2015).

Što je biologija? Biologija je znanost o životu, o živim organizmima koji žive na Zemlji.

Slika 3 iz prezentacije “Znanost” prije nastave biologije na temu "Biologija"

Dimenzije: 720 x 540 piksela, format: jpg. Kako biste sigurno preuzeli sliku za lekciju biologije, desnom tipkom miša kliknite sliku i kliknite "Spremi slike kao...". Za prikaz slika u lekciji također možete besplatno preuzeti prezentaciju “Science.ppt” sa svim slikama u zip arhivi. Veličina arhive je 471 KB.

Zabavite svoju prezentaciju

Biologija

“Metode istraživanja u biologiji” - Povijest razvoja biologije kao znanosti. Planiranje pokusa, izbor metodologije. Plan lekcije: Za najvažnije globalne zadaće čovječanstva potrebno je poznavanje biologije? Tema: Regionalne discipline: Područje: Morfologija, anatomija, fiziologija, sistematika, paleontologija. Značaj biologije." Biologija je znanost o životu.

“Vchenyi Lomonosov” - viče o važnosti istraživanja morskog puta Pivnichny, kojim je gospodario Sibir. 19. studenoga 1711. - 15. studenoga 1765. (53 stijene). 10 rubalja 1741 roku. Vidkritya. Razvivši atomsko-molekularne pojave o govoru Budove. Ideje. Uključujući flogiston iz broja kemijskih agenasa. Robot. Kao ljubitelj deizma, materijalistički je gledao na pojave u prirodi.

"Botaničar Vavilov" - Svesavezni institut za primijenjenu botaniku. Godine 1906 Vavilov Mikola Ivanovič. U 1924 r. Vikonali: Babicheva Roxana i Zhdanova Lyudmila, učenice 10. razreda. Vavilovljev autoritet kao glasovitog organizatora znanosti rastao je. U Mertonu (Engleska), u genetičkom laboratoriju vrtlarskog instituta. M. I. Vavilov je rođen 26. studenog 1887. godine. blizu Moskve.

“Projektna aktivnost” – Aleksieva E.V. Plan predavanja. Učitelj postaje autor projekta. Pogled na dodatne resurse. Tehnologija informacijskog modela početnog procesa. Osmišljavamo sat biologije. Projektne aktivnosti. Teorija i praksa. (Metoda projekta). Etapí roboti vchitelya. Teorija i praksa. Glavni blokovi projekata.

„Znanost o živoj prirodi“ – Izrada radnih projekata. 3. Biologija – znanost o živoj prirodi. Biologija je znanost o živoj prirodi. Bakterije. Gribi. Oni su presavijeni u jedan klin i ne drobe jezgre. Marko Ciceron. Biologija proučava žive organizme. Nanesite klorofil i otopite ga u laganim organskim tekućinama koje izgledaju kiselo. Pitanje: Što uči biologija?

"Matematika u biologiji" - "Otkriće ravnih stopala." Čitanje grafike. Pojmovi simetrije; Vrste simetrije. Koncept grafa funkcije. Napredna biologija, 10. razred. "Pobudovljev varijacijski niz i krivulja." Čut će se zvukovi na torkannya točkama. Boja, ovalna. Izvan zakona je stavljena misao da se matematikom može doći do egzaktnih znanosti. Proporcionalnost.

Tema ima ukupno 14 izlaganja

Ciljevi

• Osnove: nastaviti razvijati znanja o biologiji kao znanosti; datum razumijevanja glavnih grana biologije i njihovo istraživanje objekata;
• Razvijanje: - oblikovati vještine rada s književnim elementima, oblikovati i provoditi analitičko povezivanje;
• Vikhovny: proširiti svjetlosni pogled, potpuno oblikovati svjetlo.

Zavdannya

1. Kritizirati ulogu biologije među ostalim znanostima.
2. Otkriti veze između biologije i drugih znanosti.
3. Razmotrite što različite grane biologije uključuju.
4. Značajna uloga biologije u životu narod .
5. Prikupite neke činjenice iz videa prikazanih u lekciji.

Odredbe i uvjeti

• Biologija je skup znanosti čiji su predmet proučavanja živih bića i njihove interakcije s okolnim okolišem.
• Živjeti je aktivni oblik dehidracije tvari; Kombinacija fizikalnih i kemijskih procesa, primjerice u stanicama, omogućuje razmjenu govora i diobe.
• Znanost- Ova sfera ljudske djelatnosti usmjerena je na razvoj i teoretsku sistematizaciju objektivnih spoznaja o djelatnosti.

Napredak lekcije

Obnavljanje znanja

Pogodite što čini biologiju.
Navedite grane biologije.
Pronađite točan odgovor:
1. Botanika uključuje:
A) Roslini
B) stvorenje
B) dehidriran
2. Uzgoj gljiva odvija se u sljedećim okvirima:
A) botaničari;
b) virologija;
c) mikologija.
3. Biologija ima niz kraljevstava, uključujući:
A) 4
B) 5
O 7
4. Ljudi bi trebali učiti biologiju dok:
A) Kraljevstvo stvorenja
B) Podrazred Ssavtsi;
B) Rod Ludina Rozumna.

Za pomoć, mala, pogodi koliko ima kraljevstava u biologiji:

Mali 1 Kraljevstva živih organizama

Razvoj novog materijala

Termin "biologija" prvi je skovao 1797. godine njemački profesor T. Ruz. Ale se aktivno vikorizira od 1802. godine, nakon usvajanja ovog termina J-B. Lamarck u svojim robotima.

Današnja biologija je skup znanosti koje stvaraju samostalne znanstvene discipline koje se bave važnim objektima istraživanja.

Općenito, biologijom se mogu nazvati sljedeće znanosti:
- botanika - znanost koja obuhvaća biljke i vrste: mikologija, lihenologija, briologija, geobotanika, paleobotanika;
- zoologija– znanost koja uzgaja bića, uključujući njihove vrste: ihtiologija, arahnologija, ornitologija, etologija;
- ekologija je znanost o međusobnim vezama živih organizama i okoliša;
- anatomija - znanost o unutarnjem životu svih živih bića;
- morfologija - znanost koja proučava vanjski život živih organizama;
- Citologija je znanost koja se bavi kliničkim pregledom;
- kao i histologiju, genetiku, fiziologiju, mikrobiologiju i dr.

Sa zagalom možete naučiti o ukupnosti bioloških znanosti. Možete naučiti o bebi 2:

Mali 2 Biološke znanosti

U ovom slučaju vide i čitav niz znanosti koje su nastale kao rezultat bliske interakcije biologije s drugim znanostima, a nazivaju se integracijama. Sa sigurnošću možemo uključiti znanosti kao što su: biokemija, biofizika, biogeografija, biotehnologija, radiobiologija, svemirska biologija i druge. Beba 3 prikazuje glavne integralne znanosti biologije

Mali 3. Integralne biološke znanosti

Poznavanje biologije je važno za ljude.
Lekcija 1: Pokušajte sami formulirati zašto su biološka znanja važna za ljude?
Zadatak 2: Pogledaj video o evoluciji i znači da bi ti za stvaranje bilo potrebno poznavanje nekih bioloških znanosti

A sada pogodimo koja znanja i što ljudi trebaju:
- pojava raznih bolesti u tijelu. Njihova njega i prevencija zahtijevaju poznavanje ljudskog tijela, što podrazumijeva poznavanje: anatomije, fiziologije, genetike, citologije. S nedavnim napretkom biologije u industriji su se počeli pojavljivati ​​lijekovi, vitamini i biološki aktivne tvari;

U prehrambenoj industriji potrebno je poznavati botaniku, biokemiju i fiziologiju čovjeka;
- ruralno kraljevstvo treba znanje botanike i biokemije. Zahvaljujući stalnoj interakciji između biljaka i živih organizama, postalo je moguće stvoriti biološke metode za borbu protiv štetnika poljoprivrednih usjeva. Primjerice, složeno znanje botanike i zoologije očituje se u poljoprivrednom kraljevstvu, a to se može vidjeti u kratkom video isječku

Ovo je samo kratki popis "važne uloge biološkog znanja" u životu.
Sljedeći video pomoći će vam da bolje razumijete ulogu biologije u životu.

Nemoguće je steći znanje o biologiji iz bolesti, a iako biologija utječe na naš život, biologija pruža znanje o tome što se događa u većini područja ljudskog života.

3. Objasnite zašto se moderna biologija naziva kompleksnom znanošću.

Konsolidirano znanje

1. Što je biologija?
2. Imenuj botanička bića.
3. Koja je uloga poznavanja anatomije u životu čovjeka?
4. Poznavanje kojih znanosti esencijalne medicine?
5. Tko je prvi vidio pojam biologije?
6. Divite se malenima 4 i pogledajte kako se znanost bavi razvojem prikazanog predmeta:

sl.4. Kako znanost transformira ovaj objekt

7. Pročitajte mališanima 5, navedite sve žive organizme i znanost koju uče

Mali 5. Živi organizmi

Poboljšanje doma

1. Pribavite materijal iz priručnika – st. 1
2. Zapiši pojmove: biologija, život, znanost.
3. Napiši sve dijelove i grane biologije, kao znanosti, ukratko ih okarakteriziraj.

Nedavno je otkrivena riba Phreatichthys andruzzii koja živi u podzemnim špiljama, a čiji unutarnji kalendar nije star 24 godine (kao kod ostalih stvorenja), već 47 godina. To je zbog mutacije koja je uključila sve receptore osjetljive na svjetlost na tijelu ovih riba.

Ukupan broj bioloških vrsta koje opsjedaju naš planet procjenjuje se na 8,7 milijuna, a barem nekoliko njih čini više od 20% ovog broja.

U vodama Antarktika zadržavaju se ribe i bjelokrvne ribe. Ovo je jedna vrsta spinalne ribe, koja nema eritrocita i hemoglobina u krvi - stoga je krv spinalne ribe neplodna. Naš se metabolizam temelji na kiselosti, otopljenoj izravno u krvi.

Riječ "kopile" slična je riječi "blud" i u početku je značila lišavanje nezakonitog posjeda čistokrvnog stvorenja. Nekada je ova riječ postala poznata u biologiji kao pojam "hibrid", ali je onda postala popularna među ljudima.

Popis Wikorista Gerels

1. Lekcija "Biologija - znanost o životu" Konstantinova E. A., učiteljica biologije, srednja škola br. 3, Tver
2. Lekcija “Uvod. Biologija - znanost o životu »Titorov Yu.I., nastavnik biologije, ravnatelj Kemeriv CL.
3. Lekcija “Biologija - znanost o životu” Nikitina O.V., učiteljica biologije u Općinskoj obrazovnoj ustanovi “ZOSH br. 8”, Cherepovets.
4. Zakharov V.B., Kozlova T.A., Mamontov S.G. “Biologija” (4 izdanja) – L.: Akademija, 2011. – 512 str.
5. Matyash N.Yu., Shabatura N.M. Biologija 9. razred-K.: Geneza, 2009. – 253 str.

Uredio i objavio Borisenko I.M.

Plesali su preko lekcije

Borisenko I.M.

Konstantinova E.A.

Titorova Yu.I.

Nikitina O.V.

Specifičnosti biološke bebe za srednjoškolce

Biološka beba jedan je od najvažnijih alata za razvoj bioloških objekata i struktura. Postoji mnogo dobrih tehnika za rješavanje ovih problema.

Na primjer, trotomna knjiga “Biologija” koju su napisali Green, Stout i Taylor formulirala je sljedeća pravila za biološku bebu.

1. Potrebno je koristiti papir za slikanje općih aktivnosti i ljepote. Ona je kriva što se linije masline dobro brišu.

2. Masline su svijetle, tvrdoće NV (u našem sustavu - TM), nisu šarene.

3. Mala Majes:

- Zadovoljiti velike - što se više elemenata zbraja u istraživanju predmeta, to su manji krivi;
– oprostite – uključite konture strukture i druge važne detalje kako biste prikazali razvoj i veze drugih elemenata;
– slikanje tankim i raznolikim linijama – linija kože mora biti promišljena i zatim slikana bez trljanja po papiru; nemojte šrafirati i ne rozfarbovuvat;
- slova moraju biti što dublja, linije koje idu uz njih ne smiju se pomicati; Ostavite mjesto za potpise oko mališana.

4. Ako je potrebno, možete koristiti dva mala crteža: shematski crtež koji prikazuje glavne dijelove i detaljni crtež ostalih dijelova. Na primjer, s malim povećanjem nacrtajte nacrt poprečnog presjeka stabla, a s velikim povećanjem nacrtajte detaljnu ploču (veliki oslikani dio stabla treba na planu ocrtati klinom ili kvadratom) .

5. Crtajte samo one koje aktivno učite, a ne one koje mislite da učite i, naravno, nemojte prepisivati ​​mališane iz knjige.

6. Kozhen mali je kriv za majčino ime, izreku o povećanju i projekciji oka.

Strana iz knjige “Uvod u zoologiju” (njemačko izdanje s kraja 19. stoljeća)

Na prvi pogled lako se završava i ne lijepi se za vrh. Imali smo priliku pogledati ova djela. Istina je da autori takvih priručnika razmatraju specifičnosti biološke bebe na razini instituta ili viših razreda specijalne škole, njihove preporuke imaju za cilj doseći zrele ljude analitičkog uma. U srednjim (6-8.) razredima - i osnovnim i biološkim - to nije tako jednostavno.

Nerijetko se laboratorijski crteži pretvaraju u obostrano “mučenje”. Ružni i malo pametni mališani nisu prikladni ni za samu djecu - ona jednostavno još ne mogu podnijeti malene, a ni za čitatelja - jer ti detalji, gdje je sve počelo, većini djece često promaknu. Normalno je da se djeca koja nisu nadarena za umjetnost nose s takvim zadacima (i nemojte ih početi mrziti!). Ukratko, naizgled, problem je u tome što postoje predmeti, ali ne postoji odgovarajuća tehnologija. Prije svega, profesori slikanja ponekad se susreću s kritičnim problemom - kako tehnologije tako i odabira objekata. Želite li se naći zajedno?

57. moskovska škola, u kojoj radim, odavno je osnovana i nastavlja se razvijati u ovom satu integracije, tečaj biološkog slikanja u srednjim razredima, u sklopu kojeg predaje par profesora biologije i slikanja. Razvili smo mnogo različitih projekata. Njihovi su rezultati više puta izlagani u moskovskim muzejima - Zoološki MDU, Paleontološki, Darwin na raznim festivalima dječje kreativnosti. Ale smut - osnovnoškolsko, neodabrano ni u likovnoj ni u biološkoj nastavi, djeca zadovoljno odustaju od projektnog rada, pišu moćni roboti i, kako zamišljamo, počinju se čuditi svjetlu živog svijeta slađe je i promišljenije . Naravno, nema u svakoj školi mogućnost za cjelodnevni rad lektira biologije i slikarstva, ali dio naših saznanja, milozvučno, bila kučka ili lavež, indikativno je kako radite u okviru biologije. programi í̈.

Motivacija: emocija u srži

Naravno, želimo bolje razumjeti i razumjeti osobitosti života, upoznati se s raznolikošću ovih organizama, koje proučavamo u našim lekcijama. U svakom slučaju, koliko god ga dali, zapamtite da je za djecu ovog stoljeća važno emocionalno cijeniti ljepotu i cjelovitost predmeta prije nego što počnu raditi. Pokušavamo se riješiti našeg rada na novom projektu zbog naših neprijatelja. Najprikladniji za to je kratki video fragment ili mali izbor slajdova (ne više od 7-10!). Naši su komentari usredotočeni na beznačajnost, ljepotu i originalnost objekata, koji su svaki dan isti: na primjer, zimske siluete drveća kada su travnjaci uvrnuti - smrad može biti ili mraz ili koraljni, Što pogoditi, ali naglašen je grafičkim – crno na bijelom snijegu. Takav uvod nije nužno trivijalan - to je samo nekoliko trikova, ali još je važniji za motivaciju.

Tijek rada: analitički pristup

Zatim prelazite na formulaciju zadatka. Ovdje je važno odmah uočiti one značajke predmeta, koje ukazuju na izgled predmeta, te pokazuju njegov biološki položaj. Očito sve treba zapisati u dosje i prijaviti u kanalizaciju. Vlasna, ti sama sada pred studij postavljaš naporniji zadatak - učiti i diverzificirati se.

A onda, za drugu polovicu bebe, opisujete faze života malog djeteta, s dodatnim dijagramima, zatim. Opišite metodologiju i redoslijed rada. Zapravo, sami brzo završavate zadatak pred djecom, štedeći na djeci cijeli niz dodatnih i međuposlova.

U ovoj fazi bilo bi dobro djeci pokazati dovršene radove umjetnika koji su prikazivali iste objekte ili uspješne radove rane školske djece. Neprestano je potrebno govoriti da je goruća i goruća biološka beba u biti istraga – tj. Lekcija o prehrani govori o tome kako kontrolirati temu, a zatim naučiti djecu da sama formuliraju prehranu.

Proporcije, dodatne linije, detalji, prehrana, što istaknuti

Pobudova mala - ta istraga objekta! - Počinjete s razumijevanjem njegovih proporcija: omjer dozhina prema širini, dijelova prema cjelini, uslužno tražeći da dovršite format malog. Sam format automatski određuje razinu detalja: postoji veliki broj detalja, veliki broj detalja i, prema tome, više sati za rad. Razmislite unaprijed o tome što vam je najvažnije u određenom stanju kože.

1) provesti sve simetrije;

2) stvoriti dva para simetričnih rektuma - za gornja i donja krila (na primjer, došaplje), određujući njihove proporcije;

3) unesite krive linije krila u ove

Mali 1. 7. razred. Tema je "Pound the Komakh". Dodir, pero na maslini, sa satenom

(Sjećam se smiješne stvari, sjećam se izvorne priče koja se događala kad sam prvi put izvodio ovaj rad. Dječak iz sedmog razreda odmah je shvatio riječ "pisati" kao jednostavno stavljenu u sredinu i naslikao krive krugove u sredini pravokutnici - brkovi I bez obzira na pokolj! Onda, nakon mog savjeta, što napisati znači dotaknuti susjedne linije, i donio snježnu oluju s ravno izrezanim krilima, jedva zaglađenim po rubovima.

4) ... Ova točka se može proširiti na sredini stranice ili na udaljenosti jedne trećine od kuta, i to se mora uzeti u obzir!

Onda, kao da ste sretni, ako ste svog mališana poslali na školsku izložbu - prvo - uspjelo je! A sada opisujem sve faze naše muke u opisu "Napredak rada".

Daljnje detaljiziranje bebe dovest će do rasprave o biološkom smislu bogatih značajki predmeta. U slučaju krilatih koma (sl. 2), raspravljamo o tome da su vene, kao i smradovi, zasićene, zašto su u isto vrijeme ljubazno ljute, zašto priroda žilavosti varira u komama različitih sustavnih skupina (za npr. kod staromodnih novih kokoši), zašto je vanjska žila prednjih krila zadebljana itd. I pokušajte da većina vaših uputa bude u obliku namirnica koje djeca trebaju znati.

Mali 2. “Vilin konjic i mravlji lav.” 7. razred, tema “Pound the Komakh.” Touch, pero na maslini, sa satenom

Prije nego što progovorite, pokušajte odabrati više predmeta iste vrste, dajući dječacima mogućnost izbora. Nakon završetka rada proučavat će se biološka raznolikost skupine i otkriti bitne razlike, a vidjet ćete da će često postojati bitne razlike prije slikanja kod djece.

Nažalost, nije uvijek slučaj da uredan učitelj u školi ima dovoljan broj različitih predmeta u jednoj skupini. Možda će vam dobro doći naše svjedočanstvo: uz uvod u grupe, frontalno ćemo raditi s malim, lako dostupnim predmetima iz prirode, a potom individualno s malim predmetima s fotografije ili malih profesionalnih umjetnika iv.

Mali 3. škampi. 7. razred, tema “Crazola-like”. Masline, iz prirode

Na primjer, u temi "Crustaceous" na laboratorijskom robotu "Crustall's Earth", svi imamo male komadiće račića (zamjenjuju rakove) kupljene smrznute u trgovini (mali 3), a zatim, nakon gledanja kratkog video fragmenta, pojedinačno - razne ličinke planktonskih rakova (slika 4), prikazane u "Životu stvorenja": na velikim (A3) listovima, toniranim akvarelom u hladno sivim, crnim, zelenim tonovima; tuš ili bijeli gvaš, dorada sitnih detalja tušem i perom. (Da bismo objasnili kako prenijeti jasnoću planktonskih rakova, možemo upotrijebiti najjednostavniji model - uzet ću staklenku s predmetom u njoj.)

Mali 4. Plankton. 7. razred, tema “Crazola-like”. Tonirani papir (format A3), kreida ili bijeli gvaš, crna tinta, sa satenom

U 8. razredu uz usađivanje ribica, na laboratorijskom robotu “Europska riba pupoljak” slikamo početak izvornog voblu, a zatim dječaci vodenim bojama slikaju predstavnike raznih pera riba iz divne tablice boja “Promislov”. “i ribe”, kao što imamo u školi.

Mali 5. Kostur krastače. 8. razred, tema „Vodozemci“. Masline, od početne droge

Pod sat inokulacije vodozemaca - laboratorijski robot "Budov's Toad Skeleton", bebe iz jednostavne masline (slika 5). Zatim, nakon gledanja kratkog video fragmenta, akvarelna beba raznih egzotičnih žaba krastača – lišćarica i drugih.

Ovom shemom, kako bi se završile dosadne bebe, životinje iz jednog te istog objekta prihvaćaju se kao normalna pripremna faza za detaljan i individualan rad.

Važno: tehnologija

Izbor tehnologije vrlo je važan za uspješan završetak radova. Za klasičnu verziju trebate uzeti jednostavnu maslinu i bijeli papir, ale... . Čini se da je naš dokaz da iz očiju djece takav mališan izgleda nedovršeno i može postati nezadovoljan radom.

Provedimo sat vremena dovršavajući skicu Olivce tintom, a zatim uzmimo papir za toniranje (često koristimo papir u boji za pisače) - i rezultat će se percipirati potpuno drugačije (sl. 6, 7). Sam nedostatak obrađene pozadine često stvara osjećaj nedovršenosti, a taj problem je najlakše riješiti uz pomoć toniranog papira. Osim toga, koristeći primarnu vjeru ili bijelu ovcu, možete praktički postići učinak svjetlosti i jasnoće, što je često potrebno.

Mali 6. Radiolarije. 7. razred, tema “Jednostavno”. Tonirani papir (format A3) za vodene boje (kratke teksture), tuš, pastel ili crède, sa satenom

Mali 7. Bjola. 7. razred, tema “Pound the Komakh.” Tuš, pero na oval, volumen – olovka i razrijeđena tinta, sitni detalji pero, sa satenom

Ako vam je teško organizirati rad s tintom, koristite mekane crne obloge ili valjke (na krajnjem rubu - gel olovke) - oni će dati isti učinak (sl. 8, 9). Vikoristovoi Tsu Technika, Obov'yazkovo show, yak Bagato ínformasyiya vicoristani liniy, Tovshchini, taj juriš - vidimilennya Navazhiliya, i u staji s etničkom pripadnošću kopile (prednja linija I stražnji plan). Također je moguće dodati boju i svjetlo sjenčanje.

Mali 8. Zob. 6. razred, tema “Raznolikost cvjetnica, obitelj žitarica.” Tinta, tonirani papir, s herbarijem

Mali 9. Preslica i mahovina. 6. razred, tema “Spore”. Touche, bijeli papir, s herbarijem

Osim toga, za razliku od klasičnih znanstvenih mališana, često koristimo sheme boja ili vrlo lako toniranje kako bismo prikazali nejasnoću (slika 10).

Mali 10. Podglobus lakta. 9. razred, tema “Mišićno-koštani sustav.” Masline, sa gipsanim nosačem

Isprobali smo puno tehnika boja - akvarel, gvaš, pastel i masno slikano na mekim bojama masline, jednostavno na kratkom papiru. Ako planirate isprobati ovu tehniku, morate biti svjesni niza važnih nijansi.

1. Odaberite slatke i slatke masline dobre marke, kao što je "Kohinoor", ali nemojte davati svojoj djeci široku paletu boja (nemojte jesti glavne): za koju vrstu mirisa trebate pokušati odabrati gotove -napravljena boja, koja mu izuzetno ide. Pokažite kako postići pravu boju miješanjem 2-3 boje. U tu svrhu potrebno je raditi s paletom - listom papira, na kojem se odabire potreban pritisak i pritisak.

2. Kratki papir će vam puno olakšati korištenje slabe i jake boje.

3. Lagani kratki potezi će oblikovati oblik predmeta: zatim. ponovite glavne linije (i ne pretiskajte, super-ispišite oblik i konture).

4. Zatim su potrebni potrebni završni detalji i snažni potezi ako su već odabrane točne boje. Često dodajte vidbliski tako da možete žvakati mališane. Najjednostavnije je u tu svrhu koristiti meku četku (na bijelom papiru). Prije govora, ako koristite gustu tehniku ​​- cred ili pastel - možete zapečatiti rad lakom za kosu.

Nakon što svladate tehnologiju, moći ćete je svladati u prirodi, u roku od sat vremena, doslovno “na koljenima” (samo nemojte zaboraviti na tablete – potreban vam je samo komad kartonske ambalaže!).

I, naravno, za uspjeh rada obavezne su nam izložbe – nekad u učionici, nekad na hodnicima škole. Često se prije izložbe posvećuju dječji dokazi o istim temama – iu snovima i u pismima. Nažalost, takav projekt vas i djecu uskraćuje za veliko i lijepo djelo za koje se spremaju. Pjevano, uz kontakt i međusobni angažman s učiteljicom, slikanje se može započeti na satovima biologije: analitičkoj pripremnoj fazi razvoja predmeta, koji nastaje skicom Olivet, a dovršava se u vašim satovima Ima puno tehnologije.

Čeona osovina. Botanika, tema "Večer - nirka, rozgaluzhennya, buduća večer". Gilka sa svjetlucavima - velika u prvom planu, u pozadini - siluete drveća ili šalica za čaj na pepelu bijelog snijega i crnog neba. Tehnika – crni tuš, bijeli papir. Gilks ​​​​- iz prirode, siluete drveća - iz fotografija i malih knjiga. Naziv je “Zimsko drveće” ili “Zimski pejzaž”.

Još jedan opušak. Pod satom učenja onih “Udariti komarce” dovršavamo mali rad “Oblik i obujam kornjaša” nakon sat vremena. Svaka tehnika koja prenosi lakoću i lakoću (akvarel, tuš s vodom, kist) je jednobojna, kako ne bi odvratila pogled na sliku forme (slika 11). Detalje je najbolje iscrtavati olovkom ili gel olovkom (ako brzo dodirnete povećalom, bolje će doći do izražaja šape i glava).

Mali 11. Bube. Tuš, pero na oval, volumen – olovka i razrijeđena tinta, sitni detalji pero, sa satenom

Dovoljno je samo 1-2 kruga rada - a slikanje živog bića razveselit će sve sudionike u ovom teškom procesu.