Што е биологија? Биологијата е наука за животот, за живите организми кои живеат на Земјата.

Слика 3 од презентацијата „Наука“за часови по биологија на тема „Биологија“

Димензии: 720 x 540 пиксели, формат: jpg. За да преземете слика бесплатнолекција по биологија

, кликнете со десното копче на сликата и кликнете „Зачувај слика како...“.

За прикажување слики во лекцијата, можете бесплатно да ја преземете и целата презентација „Science.ppt“ со сите слики во зип архива. Големината на архивата е 471 KB.

Преземете презентација

Биологија „Методи на истражување во биологијата“ - Историја на развојот на биологијата како наука. Планирање на експеримент, избор на техника. План за лекција: За да се решат кои глобални проблеми на човештвото бараат познавање на биологијата? Тема: Гранични дисциплини: Задача: Морфологија, анатомија, физиологија, систематика, палеонтологија. Значењето на биологијата“. Биологијата е наука за животот.„Научникот Ломоносов“ - Ја истакна важноста од истражување на северот

поморски пат

, развој на Сибир. 19 ноември 1711 година - 15 април 1765 година (53 години). 10 јуни 1741 година. Откритија. Развил атомски и молекуларни концепти за структурата на материјата. Идеи. Исклучен флогистон од списокот на хемиски агенси. Работа. Бидејќи бил поддржувач на деизмот, тој материјалистички гледал на природните феномени. „Ботаничар Вавилов“ - Сојузнички институт за применета ботаника. Во 1906 година, Николај Иванович Вавилов. Во 1924 година Завршиле: Бабичева Роксана и Жданова Људмила, ученици од одделение 10В. Авторитетот на Вавилов како научник и организатор на науката растеше. Во Мертон (Англија), во генетската лабораторија на Хортикултурниот институт. Н.И. Вавилов е роден на 26 ноември 1887 година во Москва.„Проектна активност“ - Алексеева Е.В. План за предавање. Наставникот станува автор на проектот. Прелистајте дополнителни ресурси. Технологија на информацискиот модел образовен процес. Дизајнирање лекција по биологија.

Проектни активности . Теорија и пракса. (Проектен метод). Фази на работа на наставникот. Теорија и пракса. Главни блокови во проектите.„Наука за живата природа“ - Дизајн на работни книги. 3. Биологија - наука за живата природа. Биологијата е наука за живата природа. Бактерии. Печурки. Тие се состојат од една клетка и немаат јадро. Марко Цицерон. Биологијата ги проучува живите организми. Имаат хлорофил и се формираат на светлина

органска материја

• Образовни: продолжи да развива знаење за биологијата како наука; даваат концепти за главните гранки на биологијата и предметите што ги изучуваат;
• Развојно: да развива вештини за работа со литературни извори, развивање способност за аналитички врски;
• Образовни: проширете ги вашите хоризонти, формирајте холистичка перцепција за светот.

Задачи

1. Откријте ја улогата на биологијата, меѓу другите науки.
2. Откријте ја врската помеѓу биологијата и другите науки.
3. Определи што учат различните гранки на биологијата.
4. Одредете ја улогата на биологијата во животот лице .
5. Нацртај интересни фактиповрзана со темата од видеата презентирани на часот.

Поими и концепти

• Биологијата е комплекс на науки чии објекти на проучување се живите суштества и нивната интеракција со околината.
• Животот е активен облик на постоење на материјата, во извесна смисла повисока од нејзините физички и хемиски форми на постоење; збир на физички и хемиски процеси кои се случуваат во клетката кои овозможуваат метаболизам и клеточна делба.
• Науката- ова е сферата човечка активност, насочени кон развој и теоретска систематизација на објективно знаење за реалноста.

Напредокот на лекцијата

Ажурирање на знаењето

Запомнете што студира биологија.
Наведете ги гранките на биологијата што ги знаете.
Најдете го точниот одговор:
1. Студии по ботаника:
А) растенијата
Б) животни
Б) само алги
2. Проучувањето на печурките се случува во рамките на:
А) ботаничари;
Б) вирусологија;
Б) микологија.
3. Во биологијата се разликуваат повеќе кралства и тоа:
А) 4
Б) 5
Б) 7
4. Во биологијата, едно лице се однесува на:
А) Животинско царство
Б) Подкласа Цицачи;
В) Вид на хомо сапиенс.

Користејќи ја сликата 1, запомнете колку кралства се разликуваат во биологијата:

Ориз. 1 Царства на живи организми

Учење нов материјал

Терминот „биологија“ првпат бил предложен во 1797 година од германскиот професор Т. Русом. Но, почна активно да се користи дури во 1802 година, откако го искористи ова термин армиран бетон. Ламарк во неговите дела.

Денес биологијата е комплекс на науки кој е формиран од независни научни дисциплини, кои се занимаваат со конкретни предмети на истражување.

Меѓу „гранките“ на биологијата, можеме да наведеме такви науки како што се:
- ботаниката е наука која ги проучува растенијата и нејзините пододдели: микологија, лихенологија, бриологија, геоботаника, палеоботаника;
- зоологија– науката која ги проучува животните и нејзините пододдели: ихтиологија, арахнологија, орнитологија, етологија;
- екологијата е наука за односот меѓу живите организми и надворешната средина;
- анатомија - наука за внатрешна структурасите живи суштества;
- морфологијата е наука која ја проучува надворешната структура на живите организми;
- цитологијата е наука која се занимава со проучување на клетките;
- како и хистологија, генетика, физиологија, микробиологија и други.

Општо земено, можете да ја видите севкупноста на биолошките науки на Слика 2:

Ориз. 2 Биолошки науки

Во исто време, тие исто така истакнуваат цела серијанауки, кои настанале како резултат на блиската интеракција на биологијата со другите науки и тие се нарекуваат интегрирани. Таквите науки можат безбедно да вклучуваат: биохемија, биофизика, биогеографија, биотехнологија, радиобиологија, вселенска биологија и други. Слика 3 ги прикажува главните науки составен дел на биологијата

Ориз. 3. Интегрални биолошки науки

Познавањето на биологијата е важно за луѓето.
Задача 1: Обидете се сами да формулирате што точно е важноста на биолошкото знаење за луѓето?
Задача 2: Погледнете го следното видео за еволуцијата и утврдете кои биолошки науки биле потребни за да се создаде

Сега да се потсетиме какво знаење му треба на човекот и зошто:
-да утврдува разни болести на организмот. За нивното лекување и превенција потребно е знаење за човечкото тело, што значи познавање на: анатомија, физиологија, генетика, цитологија. Благодарение на достигнувањата на биологијата, индустријата почна да произведува лекови, витамини и биолошки активни супстанции;

ВО прехранбената индустријанеопходно е да се знае ботаниката, биохемијата, човечката физиологија;
- во земјоделството потребно е познавање на ботаника и биохемија. Благодарение на проучувањето на односите помеѓу растителните и животинските организми, стана можно да се создаде биолошки методиконтрола на штетници на земјоделските култури. На пример, сложеното познавање на ботаниката и зоологијата се манифестира во земјоделството, а тоа може да се види во кратко видео

И тоа е само кратка листа„корисната улога на биолошкото знаење“ во животот на човекот.
Следното видео ќе ви помогне да разберете повеќе за улогата на биологијата во животот.

Не е можно да се отстрани знаењето од биологијата од задолжителното знаење, бидејќи биологијата го проучува нашиот живот, биологијата обезбедува знаење што се користи во повеќето сфери на човечкиот живот.

Задача 3. Објаснете зошто модерна биологијанаречена комплексна наука.

Консолидација на знаењето

1. Што е биологија?
2. Наведете ги пододделите на ботаниката.
3. Која е улогата на знаењето за анатомијата во животот на човекот?
4. Познавање кои науки се неопходни за медицината?
5. Кој прв го идентификуваше концептот на биологија?
6. Погледнете ја сликата 4 и утврдете која наука го проучува прикажаниот објект:

Сл.4. Која наука го проучува овој објект?

7. Проучете ја Слика 5, наведете ги сите живи организми и науката што го проучува

Ориз. 5. Живи организми

Домашна задача

1. Обработете го материјалот од учебникот – став 1
2. Запиши во тетратка и научи ги поимите: биологија, живот, наука.
3. Запишете ги во тетратка сите делови и пододдели од биологијата како наука, накратко карактеризирајте ги.

Неодамна беше откриена риба без очи, Phreatichthys andruzzii, која живее во подземни пештери, чиј внатрешен часовник е поставен не на 24 (како и другите животни), туку на 47 часа. За ова е виновна мутација која ги исклучила сите светлосензитивни рецептори на телото на овие риби.

Вкупниот број на биолошки видови кои живеат на нашата планета научниците го проценуваат на 8,7 милиони, а некои од нив се откриени и класифицирани во во моментотне повеќе од 20% од овој број.

Ледената риба или белвицата живее во водите на Антарктикот. Ова единствениот вид'рбетници, кои немаат црвени крвни зрнца и хемоглобин во крвта - затоа крвта на ледената риба е безбојна. Нивниот метаболизам се заснова само на кислород растворен директно во крвта

Зборот „копиле“ доаѓа од глаголот „блудник“ и првично значел само незаконски потомци на чистокрвни животни. Со текот на времето, во биологијата овој збор беше заменет со терминот „хибрид“, но стана навредлив во однос на луѓето.

Список на користени извори

1. Лекција „Биологија - наука за животот“ Константинова Е. А., наставник по биологија во средно училиште бр. 3, Твер
2. Час „Вовед. Биологијата е наука за животот“ Титоров Ју.И., наставник по биологија, директор на КЛ во Кемерово.
3. Час „Биологија - наука за животот“ Никитина О.В., наставник по биологија во Општинската образовна установа „Средно училиште бр. 8, Череповец.
4. Захаров В.Б., Козлова Т.А., Мамонтов С.Г. „Биологија“ (4то издание) -Л.: Академија, 2011.- 512 стр.
5. Матјаш Н.Ју., Шабатура Н.Н. Биологија 9-то одделение - К.: Генеза, 2009. - 253 стр.

Уредено и испратено од Борисенко И.Н.

Работевме на лекцијата

Борисенко И.Н.

Константинова Е.А.

Титорова Ју.И.

Никитина О.В.

Биологија- наука за живата природа.

Биологијата ја проучува различноста на живите суштества, структурата на нивните тела и функционирањето на нивните органи, размножувањето и развојот на организмите, како и влијанието на луѓето врз живата природа.

Името на оваа наука доаѓа од две грчки зборови « биос" - "живот" и " логото"-"наука, збор."

Еден од основачите на науката за живите организми бил големиот антички грчки научник (384 - 322 п.н.е.). Тој беше првиот што го генерализираше биолошкото знаење стекнато од човештвото пред него. Научникот ја предложи првата класификација на животните, комбинирајќи живи организми слични по структура во групи и назначи место за луѓето во него.

Последователно, многу научници кои студирале различни видовиживи организми кои ја населуваат нашата планета.

Семејство на животни науки

Биологијата е наука за природата. Областа на истражување на биолозите е огромно: вклучува различни микроорганизми, растенија, габи, животни (вклучувајќи ги и луѓето), структурата и функционирањето на организмите итн.

Така, биологијата не е само наука, туку цело семејство составено од многу посебни науки.

Истражете го интерактивниот дијаграм за семејството биолошки науки и дознајте што студираат различните гранки на биологијата.

Анатомија- наука за формата и структурата на поединечните органи, системи и телото како целина.

Физиологија- наука за виталните функции на организмите, нивните системи, органи и ткива и процесите што се случуваат во телото.

Цитологија- наука за структурата и функционирањето на клетките.

Зоологија - науката што ги проучува животните.

Секции на зоологија:

• Ентомологијата е наука за инсектите.

Во него има неколку делови: колеоптерологија (ги проучува бубачки), лепидоптерологија (ги проучува пеперутките), мирмекологија (ги проучува мравките).

• Ихтиологијата е наука за рибите.
• Орнитологијата е наука за птиците.
• Териологијата е наука за цицачите.

Ботаника - науката што ги проучува растенијата.

Микологија- науката која ги проучува печурките.

Протистологија - науката која ги проучува протозоите.

Вирологија - науката која ги проучува вирусите.

Бактериологија - науката која ги проучува бактериите.

Значењето на биологијата

Биологијата е тесно поврзана со многу аспекти на човековата практична активност - земјоделството, различните индустрии, медицината.

Успешен развој земјоделствотоВо моментов, тоа во голема мера зависи од одгледување биолози кои се вклучени во подобрување на постоечките и создавање на нови сорти на култивирани растенија и раси на домашни животни.

Благодарение на достигнувањата на биологијата, микробиолошката индустрија е создадена и успешно се развива. На пример, луѓето добиваат кефир, јогурт, јогурт, сирење, квас и многу други производи благодарение на активноста на одредени видови габи и бактерии. Користејќи современи биотехнологии, претпријатијата произведуваат лекови, витамини, адитиви за добиточна храна, производи за заштита на растенијата од штетници и болести, ѓубрива и многу повеќе.

Познавањето на законите на биологијата помага во лекување и спречување на болести кај луѓето.

Секоја година луѓето користат се повеќе и повеќе природни ресурси. Моќната технологија го трансформира светот толку брзо што сега речиси и да нема ќошеви од недопрената природа на Земјата.

За да заштедите нормални условиза човечки живот потребно е да се врати уништеното природна средина. Ова може да го направат само луѓе кои добро ги познаваат законите на природата. Познавање на биологијата како и биолошката наука екологијатани помага да го решиме проблемот со зачувување и подобрување на условите за живот на планетата.

Завршете ја интерактивната задача -

Специфики на биолошко цртање за средношколци

Биолошкото цртање е едно од општоприфатените алатки за проучување биолошки објектии структури. Постојат многу добри техники кои го решаваат овој проблем.

На пример, во тритомната книга „Биологија“ од Грин, Стаут и Тејлор, формулирани се следните правила за биолошко цртање.

1. Неопходно е да се користи хартија за цртање со соодветна дебелина и квалитет. Линиите со моливи треба лесно да се избришат од него.

2. Моливите мора да бидат остри, цврсти HB (во нашиот систем - ТМ), а не обоени.

3. Цртежот треба да биде:

– доволно голем – колку повеќе елементи го сочинуваат предметот што се проучува, толку треба да биде цртежот поголем;
– едноставно – вклучува контури на структурата и други важни детали за да се прикаже локацијата и односот на поединечните елементи;
– нацртана со тенки и изразени линии – секоја линија мора да се обмисли и потоа да се нацрта без да се подигне моливот од хартијата; не вадете или бојадисајте;
– натписите да бидат што е можно поцелосни, линиите што доаѓаат од нив да не се сечат;

4. Оставете простор околу цртежот за потписи. Направете два цртежи доколку е потребно:шематски цртеж , прикажувајќи ги главните карактеристики и детален цртеж на малите делови. На пример, при мало зголемување, нацртајте планпресек

5. растенија, а при големо зголемување - деталната структура на клетките (големиот нацртан дел од сликата е наведен на планот со клин или квадрат).

6. Треба да го нацртате само она што навистина го гледате, а не она што мислите дека го гледате и, се разбира, не копирате цртеж од книга.

Секој цртеж мора да има наслов, индикација за зголемувањето и проекцијата на примерокот. Страна од книгата „Вовед во зоологија“ (германско издание)крајот на XIX

На прв поглед, тоа е прилично едноставно и не предизвикува никакви приговори. Сепак, моравме да преиспитаме некои тези. Факт е дека авторите на ваквите прирачници ги разгледуваат спецификите на биолошкото цртање веќе на ниво на институт или високи класови на специјални училишта, нивните препораки се упатени до прилично возрасни луѓе со (веќе) аналитички начин на размислување. Во средните (6-8) одделенија – и обичните и биолошките – работите не се толку едноставни.

Многу често, лабораториските скици се претвораат во меѓусебно „мачење“.

Грдите и неразбирливи цртежи не им се допаѓаат ниту на самите деца - едноставно сè уште не знаат да цртаат - ниту на наставникот - затоа што тие детали од структурата, поради кои се започнало, многу често ги пропуштаат повеќето деца. Само уметнички надарени деца добро се справуваат со таквите задачи (и не почнувајте да ги мразите!). Накратко, проблемот е што има капацитети, но нема соодветна технологија. Патем, наставниците по уметност понекогаш се соочуваат со спротивен проблем - имаат техника и тешко се избираат предмети. Можеби треба да се обединиме?Во 57. московско училиште каде работам, долго време постои и продолжува да се развива интегриран курс по биолошко цртање во средните одделенија, во кој заедно работат наставниците по биологија и цртање. Развивме многу

интересни проекти

. Нивните резултати беа постојано изложени во московските музеи - Зоолошкиот московски државен универзитет, палеонтолошкиот, Дарвин и на разни фестивали на детската креативност. Но, главната работа е што обичните деца, кои не се избрани ниту за часови по уметност, ниту за биологија, со задоволство ги извршуваат овие проектни задачи, се горди на своите дела и, како што ни се чини, почнуваат многу поблиску да гледаат во живиот свет. и замислено. Се разбира, не секое училиште има можност наставниците по биологија и уметност да работат заедно, но некои од нашите наоди веројатно ќе бидат интересни и корисни, дури и ако работите само во рамките на програмата за биологија. Мотивација: емоциите се на прво место, запознајте се со различноста на организмите што ги изучуваме на час. Но, без разлика каква задача ќе дадете, запомнете дека е многу важно децата на оваа возраст пред да започнат со работа емотивно да бидат плени со убавината и намерноста на предметот.

Се обидуваме да започнеме со работа на нов проект со светли впечатоци. Најдобар начин да го направите ова е или краток видео фрагмент или мал (не повеќе од 7-10!) избор на слајдови. Нашите коментари се насочени кон необичноста, убавината, чудесноста на предметите, дури и ако тоа е нешто обично: на пример, зимски силуети на дрвја при проучување на разгранување на пука - тие можат да бидат или ладени и потсетуваат на корали, или нагласено графички - црни на бел снег.

Овој вовед не мора да биде долг - само неколку минути, но е многу важен за мотивација.

Работен напредок: аналитичка конструкција

Потоа преминувате на изјавата за задача. Овде е важно прво да се истакнат оние структурни карактеристики кои го одредуваат изгледот на објектот и го покажуваат нивното биолошко значење.

Се разбира, сето тоа мора да се запише на табла и да се запише во тетратка. Всушност, сега на учениците им поставивте работна задача - да гледаат и прикажуваат.

А потоа, на втората половина од таблата, ги опишувате фазите на конструирање на цртежот, дополнувајќи ги со дијаграми, т.е. наведете ја методологијата и редоследот на работа. Во суштина, вие самите брзо ја завршувате задачата пред децата, чувајќи ја целата серија на помошни и средни конструкции на табла. Во оваа фаза, многу е добро да им се прикажат на децата завршени цртежи или од уметници кои ги прикажувале истите предмети или успешни дела на претходни ученици. Потребно е постојано да се нагласува дека добриот и убав биолошки цртеж во суштина е истражување - т.е. одговорете на прашањето како работи предметот и со текот на времето научете ги децата сами да ги формулираат овие прашања.Пропорции, помошни линии, детали, водечки прашања

Конструирање цртеж - и проучување на објектот! – започнувате со откривање на неговите пропорции: односот на должината и ширината, деловите кон целината, внимавајќи да го поставите форматот на цртежот доста строго. Тоа е форматот што автоматски ќе го одреди нивото на детали: тој ќе исчезне во мали димензии

2) изгради два пара симетрични правоаголници - за горните и долните крила (на пример, вилинско коњче), прво одредувајќи ги нивните пропорции;

3) вклопете ги заоблените линии на крилата во овие правоаголници

Ориз. 1. 7 одделение. Тема: „Наредби на инсекти“. Мастило, пенкало на молив, од сатен

(Се сеќавам на една смешна, тажна и обична приказна што се случи кога за прв пат ја изведов оваа работа. Момче од седмо одделение првпат го разбра зборот „фит“ како едноставно да се вклопи внатре и нацрта криви кругови внатре во правоаголниците - сите четири различни! Потоа, по мојот навестување, што да одговара - значи допирање на помошните линии, тој донесе пеперутка со правоаголни крила, само малку измазнети на аглите И дури тогаш сфатив да му објаснам дека испишаната крива ја допира само секоја страна од правоаголникот. во еден момент и моравме повторно да го направиме цртежот...)

4) ... Оваа точка може да се наоѓа во средината на страната или на растојание од една третина од аголот, а тоа исто така треба да се одреди!

Но, колку беше среќен кога неговиот цртеж влезе на училишната изложба - за прв пат - успеа! И сега ги објаснувам сите фази на нашето мачење со него во описот на „Напредокот на работата“.

Дополнителните детали на цртежот нè доведуваат до дискусија за биолошкото значење на многу од карактеристиките на објектот. Продолжувајќи го примерот со крилјата од инсекти (слика 2), разговараме за тоа што се вените, како се структурирани, зошто тие нужно се спојуваат во една мрежа, како природата на венењето се разликува кај инсектите од различни систематски групи (на пример, во античките и нови крилести инсекти), зошто екстремната вена на предните крила е задебелена итн. И обидете се да ги дадете повеќето од вашите упатства во форма на прашања на кои децата треба да најдат одговори.

Ориз. 2. „Вилинско коњче и антлион“. VII одделение, тема „Редови на инсекти“. Мастило, пенкало на молив, од сатен

Патем, обидете се да изберете повеќе предмети од ист тип, давајќи им можност на децата да изберат. На крајот од активноста, часот ќе ја види и биолошката разновидност на групата и важна заеднички карактеристикиструктурите и, конечно, различните способности за цртање кај децата нема да бидат толку важни.

За жал, не секогаш достапно училишен учителима доволен број на различни објекти од иста група.

Ориз. 3. Ракчиња. VII одделение, тема „Ракови“. Молив, од животот

На пример, во темата „Ракови“ во лабораториска работа „ Надворешна структураракови“ сите прво цртаме ракчиња (наместо ракови) купени замрзнати во самопослуга (сл. 3), а потоа, по гледањето краток видео клип, поединечно - различни планктонски ларви од ракови (сл. 4) прикажани во „Животи на животни ": на големи (A3) листови, затемнети со акварели во ладно сиви, сини, зеленикави тонови; креда или бел гуаче, разработувајќи фини детали со мастило и пенкало.

(Кога објаснуваме како да ја пренесеме транспарентноста на планктонските ракови, можеме да го понудиме наједноставниот модел - стаклена тегла во која е сместен предмет.)

Ориз. 4. Планктон. VII одделение, тема „Ракови“. Затемнета хартија (А3 формат), креда или бел гуаче, црно мастило, од сатен

Во 8-мо одделение, кога учиме риба, во лабораториската работа „Надворешна структура на коскената риба“, прво цртаме обичен роуч, а потоа децата користат акварели за да цртаат претставници од различни нарачки риби од прекрасните табели во боја „Комерцијални риби “ што ги имаме на училиште.

Ориз. 5. Скелет на жаба. 8 одделение тема „Водоземци“. Молив, со едукативна подготовка Кога ги проучувате водоземците, прво -лабораториска работа

„Структура на скелет на жаба“, цртање со едноставен молив (сл. 5). Потоа, откако гледавме краток видео фрагмент, цртеж со акварел од разни егзотични жаби - планинари со лисја итн. (Копиравме од календари со висококвалитетни фотографии, за среќа, сега не се невообичаени.)

Со оваа шема, прилично здодевни цртежи со молив на истиот објект се перцепираат како нормална подготвителна фаза за светли и индивидуални дела.

Подеднакво важно: технологија

Во меѓувреме, доволно е да се направи скица со молив со мастило, па дури и да се земе затемнета хартија (често користиме обоена хартија за печатачи) - и резултатот ќе се согледа сосема поинаку (слика 6, 7). Чувството на некомплетност често се создава поради немањето детална позадина, а најлесниот начин да се реши овој проблем е со помош на затемнета хартија. Покрај тоа, користејќи обична креда или бел молив, можете речиси веднаш да го постигнете ефектот на отсјај или проѕирност, што често е потребно.

Ориз. 6. Радиоларија. VII одделение, тема „Наједноставно“. Затемнети хартија (А3 формат) за акварели (со груба текстура), мастило, пастел или креда, од сатен

Ориз. 7. Пчела. VII одделение, тема „Редови на инсекти“. Мастило, пенкало на молив, волумен - со четка и разредено мастило, фини детали со пенкало, од сатен

Ако ви е тешко да ја организирате работата со маскара, користете меки црни облоги или ролки (во најлош случај, гел пенкала) - тие го даваат истиот ефект (слика 8, 9). Кога ја користите оваа техника, не заборавајте да покажете колку информации се обезбедени со користење на линии со различна дебелина и притисок - и за да се истакнат најважните работи и за да се создаде ефект на волумен (преден план и позадина). Може да користите и умерено до светло засенчување.

Ориз. 8. Овес. 6 одделение, тема „Разновидност на цветни растенија, семејни житни култури“. Мастило, затемнета хартија, од хербариум

Ориз. 9. Мов од коњско опавче и клубови. VI одделение, тема „Растенија кои носат спори“. Мастило, бела хартија, од хербариум

Покрај тоа, за разлика од класичните научни цртежи, ние често ја извршуваме работата во боја или користиме светло тонирање за да означиме јачина на звук (сл. 10).

Ориз. 10. Зглоб на лактот. 9-то одделение, тема „Мускулно-скелетен систем“. Молив, од помош од гипс

Испробавме многу техники во боја - акварел, гуаче, пастел и на крајот се сместивме на меки обоени моливи, но секогаш на груба хартија. Ако одлучите да ја испробате оваа техника, треба да имате на ум неколку важни работи.

1. Изберете меки, висококвалитетни моливи од добра компанија, како што е Kohinoor, но не им давајте на децата широк спектар на бои (доволно основни): во овој случај, тие обично се обидуваат да изберат готова боја, која од курсот не успее. Покажете како да ја постигнете вистинската нијанса со мешање на 2-3 бои. За да го направат ова, тие треба да работат со палета - парче хартија на кое ги избираат саканите комбинации и притисок.

2. Грубата хартија многу ќе ја олесни задачата за користење слаби и силни бои.

3. Лесните кратки потези треба, како што беше, да го извајаат обликот на предметот: т.е. повторете ги главните линии (наместо бојата, спротивно на обликот и контурите).

4. Тогаш ви се потребни завршните работи, богати и силни, кога веќе се избрани вистинските бои.

Често вреди да се додадат нагласувања, кои во голема мера ќе го оживеат цртежот. Наједноставно е да користите обична креда (на затемнети хартија) или да користите мека гума за бришење (на бела хартија). Патем, ако користите лабави техники - креда или пастел - тогаш можете да ја поправите работата со лак за коса.

Откако ќе ја совладате оваа техника, ќе можете да ја користите во природа, ако немате доволно време, буквално „на колена“ (само не заборавајте за таблетите - доволно е парче картон за пакување!).

И, се разбира, за успех на нашата работа, дефинитивно организираме изложби - понекогаш во училницата, понекогаш во училишните ходници. Доста често, детските извештаи за иста тема се темпирани да се совпаѓаат со изложбата - и усни и писмени. Генерално, еден ваков проект ви остава чувство на голема и убава работа за која вреди да се подготвите и вас и децата. Веројатно, со контакт и взаемен интерес со наставник по уметност, можете да започнете да работите на часови по биологија: аналитичка подготвителна фаза на проучување објект, создавање скица со молив и да ја завршите во техниката што сте ја избрале заедно - на неговите лекции.

Еве еден пример. Ботаника, тема „Бегство - пупка, разгранување, структура на пука“. Гранката со пупки е голема во преден план, во позадина има силуети на дрвја или грмушки наспроти позадината на бел снег и црно небо. Техника: црно мастило, бела хартија. Гранки - од животот, силуети на дрвја - од фотографии или цртежи на книги. Насловот е „Дрвја во зима“ или „Зимски пејзаж“.

Друг пример. Кога ја проучуваме темата „Редови на инсекти“, правиме кратка работа на тема „Облик и волумен на бубачки“. Секоја техника што пренесува светлина и сенка и нагласува (акварел, мастило со вода, четка), но монохроматски, за да не се одвлекува вниманието од испитувањето и прикажувањето на формата (сл. 11). Подобро е да ги разработите деталите со пенкало или гел пенкало (ако користите лупа, нозете и главата ќе излезат подобро).

Ориз. 11. Бубачки. Мастило, пенкало на молив, волумен - со четка и разредено мастило, фини детали со пенкало, од сатен

Животните науки го следат патот од големи кон мали. Во поново време, биологијата ги опиша исклучиво надворешните карактеристики на животните, растенијата и бактериите. Молекуларната биологија ги проучува живите организми на ниво на интеракции на поединечни молекули. Структурна биологија - ги проучува процесите во клетките на атомско ниво. Ако сакате да научите како да „гледате“ поединечни атоми, како функционира и „живее“ структурната биологија и кои инструменти ги користи, ова е место за вас!

Генерален партнер на циклусот е компанијата: најголемиот снабдувач на опрема, реагенси и потрошен материјал за биолошко истражување и производство.

Една од главните мисии на Биомолекули е да дојде до самите корени. Ние не ви кажуваме само кои нови факти откриле истражувачите - зборуваме за тоа како ги откриле, ние се обидуваме да ги објасниме принципите на биолошките техники. Како да се извади ген од еден организам и да се вметне во друг? Како можете да ја следите судбината на неколку ситни молекули во огромна клетка? Како да возбудите една мала група неврони во огромен мозок?

И затоа решивме да разговараме лабораториски методипосистематски, да ги собере во еден дел најважните, најсовремените биолошки техники. За да биде поинтересно и појасно, во голема мера ги илустриравме написите, па дури и додадовме анимација овде-онде. Сакаме написите во новиот дел да бидат интересни и разбирливи дури и за случајниот минувач. А од друга страна, тие треба да бидат толку детални што дури и професионалец би можел да открие нешто ново во нив. Ги собравме методите во 12 големи групи и врз основа на нив ќе направиме биометодолошки календар. Останете во тек за ажурирања!

Зошто е потребна структурна биологија?

Како што знаете, биологијата е наука за животот. Таа се појави во почетокот на XIXвекови и првите сто години од неговото постоење биле чисто описни. Главната задача на биологијата во тоа време се сметаше дека е да пронајде и карактеризира што е можно повеќе видови на различни живи организми, а малку подоцна - да ги идентификува семејните односи меѓу нив. Со текот на времето и со развојот на другите области на науката, од биологијата се појавија неколку гранки со префиксот „молекуларна“: молекуларна генетика, молекуларна биологијаи биохемија - науки кои ги проучуваат живите суштества на ниво на поединечни молекули, а не на изгледорганизмот или неговата релативна положба внатрешните органи. Конечно, сосема неодамна (во 50-тите години на минатиот век) такво поле на знаење како структурна биологија- наука која ги проучува процесите во живите организми на ниво на промена просторна структураиндивидуални макромолекули. Во суштина, структурната биологија е на пресекот на три разни науки. Прво, ова е биологија, бидејќи науката ги проучува живите објекти, второ, физиката, бидејќи се користи најширокиот арсенал на физички експериментални методи и трето, хемијата, бидејќи промената на структурата на молекулите е предмет на оваа конкретна дисциплина.

Структурна биологијапроучува две главни класи на соединенија - протеини (главното „работно тело“ на сите познати организми) и нуклеински киселини(главни „информациски“ молекули). Благодарение на структурната биологија знаеме дека ДНК има структура со двојна спирала, дека tRNA треба да биде прикажана како гроздобер буква „L“ и дека рибозомот има голема и мала подединица која се состои од протеини и РНК во специфична конформација.

Глобална целструктурната биологија, како и секоја друга наука, е „да се разбере како функционира сè“. Во каква форма е преклопен ланецот на протеинот што предизвикува поделба на клетките, како се менува амбалажата на ензимот во текот на хемискиот процес што тој го спроведува, на кои места комуницираат хормонот за раст и неговиот рецептор - ова се прашањата што науката одговори. Покрај тоа, посебна цел е да се акумулира таков обем на податоци што овие прашања (на сè уште непроучен објект) може да се одговорат на компјутер без прибегнување кон скап експеримент.

На пример, треба да разберете како функционира системот на биолуминисценција кај црвите или габите - тие го дешифрирале геномот, врз основа на овие податоци го пронашле саканиот протеин и ја предвиделе неговата просторна структура заедно со механизмот на работа. Вреди да се препознае, сепак, дека досега таквите методи постојат само во нивниот повој, и сè уште е невозможно точно да се предвиди структурата на протеинот, имајќи го само неговиот ген. Од друга страна, резултатите од структурната биологија имаат примена во медицината. Како што се надеваат многу истражувачи, знаењето за структурата на биомолекулите и механизмите на нивната работа ќе овозможат развој на нови лекови на рационална основа, а не со обиди и грешки (скрининг со висок пропуст, строго кажано), како што најчесто се прави сега. И ова не е научна фантастика: веќе има многу лекови создадени или оптимизирани со помош на структурна биологија.

Историја на структурната биологија

Историјата на структурната биологија (сл. 1) е прилично кратка и започнува во раните 1950-ти, кога Џејмс Вотсон и Френсис Крик, врз основа на податоците од Розалинд Френклин за дифракција на рендгенските зраци на кристалите на ДНК, составија модел на сега добро- позната двојна спирала од винтиџ конструктивен сет. Малку порано, Линус Полинг го изгради првиот веродостоен модел на спиралата, еден од основните елементи секундарна структурапротеини (сл. 2).

Пет години подоцна, во 1958 година, беше утврдена првата протеинска структура во светот - миоглобин (протеин од мускулни влакна) на сперматозоидот (сл. 3). Таа изгледаше, се разбира, не толку убаво како модерни структури, но тоа беше значајна пресвртница во развојот на модерната наука.

Слика 3б. Првата просторна структура на протеинска молекула.Џон Кендру и Макс Перуц ја демонстрираат просторната структура на миоглобинот, склопен од специјален конструктивен сет.

Десет години подоцна, во 1984-1985 година, првите структури беа одредени со спектроскопија на нуклеарна магнетна резонанца. Од тој момент, се случија неколку клучни откритија: во 1985 година, беше добиена структурата на првиот комплекс на ензим со неговиот инхибитор, во 1994 година, структурата на АТП синтаза, главната „машина“ на електраните на нашите клетки ( митохондрии), беше утврдено, а веќе во 2000 година беше добиена првата просторна структура „фабрики“ на протеини - рибозоми, составени од протеини и РНК (сл. 6). Во 21 век, развојот на структурната биологија напредуваше со скокови и граници, придружен со експлозивен раст на бројот просторни структури. Добиени се структури на многу класи на протеини: хормонски и цитокински рецептори, рецептори поврзани со Г-протеин, рецептори слични на патарина, протеини имунолошкиот системи многу други.

Со доаѓањето на новите технологии за снимање и обработка на слики во 2010-тите криоелектронска микроскопијаСе појавија многу сложени структури со супер-резолуција на мембрански протеини. Напредокот на структурната биологија не остана незабележан: доделени се 14 награди за откритија во оваа област Нобелови награди, од кои пет се веќе во 21 век.

Методи на структурна биологија

Истражувањата во областа на структурната биологија се вршат со користење на неколку физички методи, од кои само три овозможуваат да се добијат просторните структури на биомолекули при атомска резолуција. Методите на структурната биологија се засноваат на мерење на интеракцијата на супстанцијата за испитување со разни видовиелектромагнетни бранови или елементарни честички. Сите методи бараат значителни финансиски средства - цената на опремата е често неверојатна.

Историски гледано, првиот метод на структурна биологија е рендгенска дифракциона анализа (XRD) (сл. 7). Назад во почетокот на 20 век, беше откриено дека со користење на моделот на дифракција на рендген на кристалите, може да се проучат нивните својства - типот на симетријата на клетката, должината на врските помеѓу атомите итн. во ќелиите на кристалната решетка има органски соединенија, тогаш е можно да се пресметаат координатите на атомите, а со тоа и хемиската и просторната структура на овие молекули. Токму така е добиена структурата на пеницилинот во 1949 година, а во 1953 година - структурата на двојната спирала на ДНК.

Се чини дека сè е едноставно, но има нијанси.

Прво, треба некако да добиете кристали, а нивната големина мора да биде доволно голема (слика 8). Ако ова е изводливо за не многу сложени молекули (сетете се како се кристализира кујнската сол или бакар сулфат!), тогаш кристализацијата на протеините е Хераклеска задача, барајќи неочигледна постапка за изнаоѓање на оптимални услови. Сега тоа се прави со помош на специјални роботи кои подготвуваат и следат стотици различни решенија во потрага по „никнати“ протеински кристали. Меѓутоа, во раните денови на кристалографијата, добивањето протеински кристал би можело да потрае драгоцено време со години.

Второ, врз основа на добиените податоци („суровини“ шеми на дифракција; Сл. 8), структурата треба да се „пресметува“. Во денешно време ова е исто така рутинска задача, но пред 60 години, во ерата на технологијата на светилките и удираните карти, тоа беше далеку од толку едноставно.

Трето, дури и да е можно да се одгледува кристал, воопшто не е неопходно да се одреди просторната структура на протеинот: за ова, протеинот мора да има иста структура на сите места на решетка, што не е секогаш случај. .

И четврто, кристалот е далеку од природната состојба на протеините. Проучувањето на протеините во кристалите е како да проучувате луѓе со тоа што десет од нив ќе соберете во мала, зачадена кујна: можете да откриете дека луѓето имаат раце, нозе и глава, но нивното однесување можеби не е сосема исто како во удобна средина. Сепак, рендгенската дифракција е најчестиот метод за определување на просторни структури и 90% од содржината на PDB се добива со овој метод.

SAR бара моќни извори на Х-зраци - електронски акцелератори или ласери за слободни електрони (сл. 9). Таквите извори се скапи - неколку милијарди американски долари - но обично еден извор се користи од стотици или дури илјадници групи ширум светот за прилично номинален надомест. Во нашата земја нема моќни извори, така што повеќето научници патуваат од Русија во САД или Европа за да ги анализираат добиените кристали. Можете да прочитате повеќе за овие романтични студии во статијата “ Лабораторија за напредно истражување на мембрански протеини: од ген до ангстром» .

Како што веќе беше споменато, анализата на дифракција на рендген бара моќен извор на зрачење со Х-зраци. Колку е помоќен изворот, толку кристалите можат да бидат помали и толку помалку болка биолозите и генетските инженери ќе треба да издржат обидувајќи се да ги добијат несреќните кристали. Зрачењето на Х-зраци најлесно се произведува со забрзување на зрак од електрони во синхротрони или циклотрони - џиновски прстенести забрзувачи. Кога електронот доживува забрзување, тој емитира електромагнетни брановиво потребниот фреквентен опсег. Неодамна се појавија нови ултрамоќни извори на зрачење - ласери за слободни електрони (XFEL).

Принципот на работа на ласерот е прилично едноставен (сл. 9). Прво, електроните се забрзуваат до високи енергии со помош на суперспроводливи магнети (должина на забрзувачот 1–2 km), а потоа поминуваат низ таканаречените повлажнувачи - множества магнети со различни поларитети.

Слика 9. Принцип на работа на ласер со слободни електрони.Електронскиот сноп се забрзува, минува низ брановидникот и испушта гама зраци, кои паѓаат на биолошките примероци.

Минувајќи низ брановидникот, електроните почнуваат периодично да отстапуваат од насоката на зракот, доживувајќи забрзување и емитувајќи зрачење со Х-зраци. Бидејќи сите електрони се движат на ист начин, зрачењето се засилува поради фактот што другите електрони во зракот почнуваат да апсорбираат и повторно емитуваат рендгенски бранови со иста фреквенција. Сите електрони емитуваат зрачење синхроно во форма на исклучително моќен и многу краток блиц (трае помалку од 100 фемтосекунди). Моќта на зракот на Х-зраци е толку голема што еден краток блиц претвора мал кристал во плазма (сл. 10), но во тие неколку фемтосекунди додека кристалот е недопрен, може да се добие слика највисок квалитетблагодарение на високиот интензитет и кохерентност на зракот. Цената на таков ласер е 1,5 милијарди долари, а во светот има само четири такви инсталации (лоцирани во САД (сл. 11), Јапонија, Кореја и Швајцарија). Во 2017 година се планира да се пушти во употреба петтиот - европски - ласер, во чија изградба учествуваше и Русија.

Слика 10. Конверзија на протеините во плазма за 50 fs под влијание на ласерски импулс на слободен електрон.Фемтосекунда = 1/1000000000000000-ти од секундата.

Со користење на NMR спектроскопија, утврдени се околу 10% од просторните структури во PDB. Во Русија има неколку NMR спектрометри чувствителни на ултра висока моќност, кои вршат работа од светска класа. Најголемата NMR лабораторија не само во Русија, туку и низ целиот простор источно од Прага и западно од Сеул, се наоѓа во Институтот за биоорганска хемија на Руската академија на науките (Москва).

Спектрометарот NMR е прекрасен пример за триумфот на технологијата над интелигенцијата. Како што веќе споменавме, за да се користи методот на спектроскопија NMR, потребно е моќно магнетно поле, така што срцето на уредот е суперспроводлив магнет - калем направен од специјална легура потопена во течен хелиум (−269 °C). Течниот хелиум е потребен за да се постигне суперспроводливост. За да се спречи испарувањето на хелиумот, околу него е изграден огромен резервоар со течен азот (−196 °C). Иако е електромагнет, тој не троши електрична енергија: суперспроводливата калем нема отпор. Меѓутоа, магнетот мора постојано да се „храни“ со течен хелиум и течен азот (сл. 15). Ако не следите, ќе се појави „гасне“: серпентина ќе се загрее, хелиумот експлозивно ќе испари и уредот ќе се скрши ( см.видео). Исто така, важно е полето во примерок долг 5 cm да биде исклучително униформно, така што уредот содржи неколку десетици мали магнети потребни за фино подесувањемагнетно поле.

Видео. Планирано гасење на спектрометарот NMR 21,14 Tesla.

За да извршите мерења, потребен ви е сензор - специјален серпентина што генерира електромагнетно зрачење, и го регистрира „обратен“ сигнал - осцилација на магнетниот момент на примерокот. За да се зголеми чувствителноста за 2-4 пати, сензорот се лади на температура од -200 °C, со што се елиминира топлинскиот шум. За да го направат тоа, тие градат специјална машина - криоплатформа, која го лади хелиумот до потребната температура и го пумпа до детекторот.

Постои цела група методи кои се потпираат на феноменот на расејување на светлината, Х-зраци или неутронски зрак. Овие методи, врз основа на интензитетот на зрачењето/расфрлањето на честичките под различни агли, овозможуваат да се одреди големината и обликот на молекулите во растворот (сл. 16). Расејувањето не може да ја одреди структурата на молекулата, но може да се користи како помош за друг метод, како што е NMR спектроскопијата. Инструментите за мерење на расејувањето на светлината се релативно евтини, чинат „само“ околу 100.000 долари, додека другите методи бараат да се има при рака забрзувач на честички, кој може да создаде зрак од неутрони или моќен прилив на Х-зраци.

Друг метод со кој структурата не може да се одреди, но може да се добијат некои важни податоци е резонантен флуоресцентен пренос на енергија(ФРЕТ). Методот го користи феноменот на флуоресценција - способноста на некои супстанции да апсорбираат светлина од една бранова должина додека испуштаат светлина со друга бранова должина. Можете да изберете пар соединенија, за еден од нив (донатор) светлината што се емитува за време на флуоресценцијата ќе одговара на карактеристичната апсорпциона бранова должина на втората (акцептор). Зрачете го донаторот со ласер со потребната бранова должина и измерете ја флуоресценцијата на акцепторот. Ефектот FRET зависи од растојанието помеѓу молекулите, затоа, ако воведете донор и акцептор на флуоресценција во молекулите на два протеини или различни домени (структурни единици) на еден протеин, можете да ги проучувате интеракциите помеѓу протеините или релативна положбадомени во протеинот. Регистрацијата се врши со помош на оптички микроскоп, така што FRET е евтин, иако нискоинформативен метод, чија употреба е поврзана со тешкотии во толкувањето на податоците.

Конечно, не можеме да не го спомнеме „методот на соништата“ на структурните биолози - компјутерско моделирање (сл. 17). Идејата на методот е да се користи современото знаење за структурата и законите на однесување на молекулите за да се симулира однесувањето на протеинот во компјутерски модел. На пример, користејќи го методот на молекуларна динамика, можете во реално време да ги следите движењата на молекулата или процесот на „склопување“ на протеин (преклопување) со едно „но“: максималното време што може да се пресмета не надминува 1 ms. , што е исклучително кратко, но во исто време бара колосални пресметковни ресурси (сл. 18). Можно е да се проучува однесувањето на системот во подолг временски период, но тоа се постигнува на сметка на неприфатливо губење на точноста.

Компјутерското моделирање активно се користи за анализа на просторните структури на протеините. Користејќи докинг, тие бараат потенцијални лекови кои имаат висока тенденција да комуницираат со целниот протеин. Во моментов, точноста на предвидувањата е сè уште мала, но приклучувањето овозможува значително да се стесни опсегот на потенцијалот активни супстанциикои треба да се тестираат за да се развие нов лек.

Главно поле практична применаРезултатите од структурната биологија се развој на лекови или, како што сега е модерно да се каже, дизајн на влечење. Постојат два начини да се дизајнира лек врз основа на структурни податоци: можете да започнете од лиганд или од целен протеин. Ако веќе се познати неколку лекови кои делуваат на целниот протеин и се добиени структури на комплекси протеин-лекови, можете да создадете модел на „идеалниот лек“ во согласност со својствата на врзувачкиот „џеб“ на површината на протеинската молекула, да ги идентификува потребните карактеристики на потенцијалниот лек и да бара меѓу сите познати природни и не толку познати соединенија. Дури е можно да се изградат односи помеѓу структурните својства на лекот и неговата активност. На пример, ако една молекула има лак на врвот, тогаш нејзината активност е поголема од онаа на молекулата без лак. И колку повеќе се полни лакот, толку подобро делува лекот. Ова значи дека од сите познати молекули, треба да го пронајдете соединението со најголемиот наполнет лак.

Друг начин е да се користи структурата на целта за пребарување на компјутер за соединенија кои се потенцијално способни за интеракција со неа во на вистинското место. Во овој случај, обично се користи библиотека на фрагменти - мали парчиња супстанции. Ако најдете неколку добри фрагменти кои комуницираат со целта на различни места, но блиску еден до друг, можете да изградите лек од фрагментите така што ќе ги „зашиете“ заедно. Постојат многу примери за успешен развој на лекови користејќи структурна биологија. Првиот успешен случај датира од 1995 година: тогаш дорзоламид, лек за глауком, беше одобрен за употреба.

Општ тренд во биолошко истражувањесè повеќе е склон не само кон квалитативен, туку и квантитативен опис на природата. Структурната биологија е одличен пример за ова. И постојат сите причини да се верува дека ќе продолжи да има корист не само од фундаменталната наука, туку и од медицината и биотехнологијата.

Календар

Врз основа на написите од специјалниот проект, решивме да направиме календар „12 методи на биологија“ за 2019 година. Оваа статија го претставува март.

Литература

1. Биолуминисценција: Преродба;
2. Триумфот на компјутерските методи: предвидување на структурата на протеините;
3. Хепинг Женг, Катарзина Б Хендинг, Метју Д Цимерман, Иван Г Шабалин, Стивен Си Алмо, Владек Мал. (2015).