Ilustrații biologice desene fotografii modele computerizate. Modelare

Lecția 8. „Ilustrații biologice: desene, fotografii, modele pe computer”

Goluri.

Rezultatele subiectului:

1. dezvolta capacitatea de a face distincția între ilustrațiile principale dintr-un manual de biologie;

2. dezvolta capacitatea de a înțelege rolul ilustrațiilor biologice: desene, fotografii, imagini obținute cu ajutorul modelării computerizate.

Meta-subiect și rezultate personale:

UUD personal

UUD cognitiv

1. Formarea capacității de a naviga într-un manual, de a găsi și de a utiliza informațiile necesare.

2. Formarea capacităţii de a analiza, compara, clasifica şi generaliza fapte şi fenomene; identifica cauzele și consecințele unor fenomene simple (lucrare la analiza diagramelor și ilustrațiilor dintr-un manual).

3. Verificați toate nivelurile de informații text.

UUD comunicativ

1. Formarea capacității de a asculta și înțelege vorbirea altor persoane.

2. Formarea capacității de a organiza independent interacțiunea educațională într-un grup.

3. Înțelegeți sensul conceptual al textelor/enunțurilor în ansamblu: formulați ideea principală; corectează independent informațiile conceptuale ale textului.

UUD de reglementare

Etapă

Echipamente

Formarea UUD și tehnologie pentru evaluarea succesului educațional

eu. Situația problemei și actualizarea cunoștințelor.

1. Dialog între Antoshka și biolog

-Ce întrebare (problemă) vom discuta în clasă? Profesorul ascultă sugestiile copiilor! Cea mai bună formulare este înregistrată în caiet

Care este scopul ilustrațiilor?

Manual, desene pe diapozitive.

UUD de reglementare

Formarea capacității de a descoperi și formula în mod independent o problemă educațională, de a determina scopul activităților educaționale (formularea unei întrebări de lecție).

UUD comunicativ

1. Formarea capacității de a asculta și înțelege vorbirea altor persoane.

II.Descoperirea în colaborare a cunoștințelor.

1. – Care este importanța ilustrațiilor din manuale, cărți de referință și publicații științifice?

De ce este important să știm ce reprezintă o anumită ilustrație?

(Să înregistrăm întrebările și să găsim răspunsuri pe măsură ce le găsim.)

2. – Ce ilustrații sunt folosite în manualul tău? Artă. 40-44

3. – Ce rol joacă diferitele tipuri de ilustrații în cunoașterea științifică a lumii din jurul nostru? Lucrați conform opțiunilor, cu textul manualului. Opțiunea 1 examinează rolul desenului (pp. 40-41).
Opțiunea 2 examinează rolul fotografiei științifice (pp. 42-43).

Opțiunea 3 are în vedere rolul modelării computerizate (p. 44-45)

4. De ce crezi și de când au început oamenii să înfățișeze animale, plante și fenomene naturale?

5. – Care este semnificația fotografiei pentru știință?

Descrieți dispozitivele necesare pentru a obține fotografii fiabile.

Răspunsuri la întrebări, vizionarea prezentării

6. – În ce cazuri ar trebui folosită modelarea computerizată pentru a înțelege obiectele vii? Răspunsuri la întrebări, vizionarea prezentării

7. – Același obiect viu poate fi reprezentat în moduri diferite, folosind un desen, o fotografie, un model de calculator sau chiar un manechin!

Lucrul cu ilustrații din manualul Art. 45

Care crezi că sunt avantajele și dezavantajele fiecăreia dintre aceste imagini?

Lucrați în perechi .

8. Rezumarea studiului temei. Înregistrăm într-un caiet răspunsul pe care l-am găsit la întrebarea problematică.

Pentru păstrarea și transmiterea informațiilor despre obiectele naturii vii din biologie se folosesc diverse ilustrații: desene, fotografii, imagini obținute cu ajutorul modelării computerizate.

Manual, întrebări pe diapozitive.

UUD comunicativ

2. Formarea capacității de a organiza independent interacțiunea educațională atunci când se lucrează în grup.

3. Înțelegeți sensul conceptual al textelor/enunțurilor în ansamblu: formulați ideea principală; corectează independent informațiile conceptuale ale textului.

UUD personal

1. Realizați unitatea și integritatea lumii înconjurătoare.

UUD cognitiv

1. Formarea capacității de a naviga printr-un manual, de a găsi și de a utiliza informațiile necesare.

2. Formarea capacității de a analiza, compara, clasifica și generaliza fapte și fenomene; identifica cauzele și consecințele unor fenomene simple (lucrare la analiza diagramelor și ilustrațiilor dintr-un manual pentru școala elementară).

3. Verificați toate nivelurile de informații textuale.

III.Aplicarea independentă a cunoștințelor.

Întrebările 3 la p. 46. ​​​​Lucrați în perechi

TOUU

IV. Rezumatul lecției. Reflecţie

– Care este rolul ilustrațiilor în manuale?

– Ce tipuri de ilustrații ați învățat în timpul lecției?

– Cum ai lucrat, ce a funcționat la lecție, ce nu?

Teme pentru acasă:

1. Studiu § 8.

2. Completează sarcina 1 din secțiunea „Testează-ți cunoștințele” (p. 46).

3. Alegeți o fotografie sau o ilustrație pe o temă biologică.

Ponomareva Karina Mihailovna

Științele vieții urmează o cale de la mare la mic. Mai recent, biologia a descris exclusiv caracteristicile externe ale animalelor, plantelor și bacteriilor. Biologia moleculară studiază organismele vii la nivelul interacțiunilor moleculelor individuale. Biologie structurală - studiază procesele din celule la nivel atomic. Dacă vrei să înveți cum să „vezi” atomii individuali, cum funcționează și „trăiește” biologia structurală și ce instrumente folosește, acesta este locul potrivit pentru tine!

Partenerul general al ciclului este compania: cel mai mare furnizor de echipamente, reactivi și consumabile pentru cercetare și producție biologică.

Una dintre principalele misiuni ale Biomoleculelor este de a ajunge la rădăcini. Nu vă spunem doar ce fapte noi au descoperit cercetătorii - vorbim despre cum le-au descoperit, încercăm să explicăm principiile tehnicilor biologice. Cum să scoți o genă dintr-un organism și să o introduci în altul? Cum poți urmări soarta mai multor molecule minuscule dintr-o celulă imensă? Cum să excitați un grup mic de neuroni dintr-un creier imens?

Și așa am decis să vorbim mai sistematic despre metodele de laborator, să reunim într-o singură secțiune cele mai importante, mai moderne tehnici biologice. Pentru a o face mai interesantă și mai clară, am ilustrat intens articolele și chiar am adăugat animație ici și colo. Ne dorim ca articolele din noua secțiune să fie interesante și de înțeles chiar și pentru un trecător ocazional. Și, pe de altă parte, ar trebui să fie atât de detaliate încât chiar și un profesionist ar putea descoperi ceva nou în ele. Am colectat metodele în 12 grupuri mari și urmează să facem un calendar biometodologic pe baza lor. Rămâneți pe fază pentru actualizări!

De ce este necesară biologia structurală?

După cum știți, biologia este știința vieții. A apărut chiar la începutul secolului al XIX-lea și pentru prima sută de ani de existență a fost pur descriptiv. Sarcina principală a biologiei la acea vreme era considerată a fi găsirea și caracterizarea cât mai multor specii de organisme vii diferite, iar puțin mai târziu - identificarea relațiilor de familie dintre ele. De-a lungul timpului și odată cu dezvoltarea altor domenii ale științei, din biologie au apărut mai multe ramuri cu prefixul „molecular”: genetica moleculară, biologia moleculară și biochimia - științe care studiază viețuitoarele la nivelul moleculelor individuale, și nu prin apariția organismul sau poziția relativă a organelor sale interne. În fine, destul de recent (în anii 50 ai secolului trecut) un astfel de domeniu de cunoaștere ca biologie structurală- o știință care studiază procesele din organismele vii la nivelul schimbării structura spatiala macromolecule individuale. În esență, biologia structurală se află la intersecția a trei științe diferite. În primul rând, aceasta este biologia, deoarece știința studiază obiectele vii, în al doilea rând, fizica, deoarece se folosește cel mai larg arsenal de metode experimentale fizice, și în al treilea rând, chimia, deoarece schimbarea structurii moleculelor este obiectul acestei discipline particulare.

Biologia structurală studiază două clase principale de compuși - proteine ​​(principalul „corp de lucru” al tuturor organismelor cunoscute) și acizii nucleici (principalele molecule „informaționale”). Datorită biologiei structurale, știm că ADN-ul are o structură cu dublu helix, că ARNt ar trebui descris ca o literă „L” de epocă și că ribozomul are o subunitate mare și mică constând din proteine ​​și ARN într-o conformație specifică.

Scop global biologia structurală, ca orice altă știință, este „a înțelege cum funcționează totul”. În ce formă este lanțul proteinei care determină împărțirea celulelor pliate, cum se schimbă ambalajul enzimei în timpul procesului chimic pe care îl desfășoară, în ce locuri interacționează hormonul de creștere și receptorul său - acestea sunt întrebările pe care aceasta știința răspunde. Mai mult decât atât, un obiectiv separat este acumularea unui astfel de volum de date încât la aceste întrebări (pe un obiect încă nestudiat) să se poată răspunde pe un computer fără a recurge la un experiment costisitor.

De exemplu, trebuie să înțelegeți cum funcționează sistemul de bioluminiscență în viermi sau ciuperci - au descifrat genomul, pe baza acestor date au găsit proteina dorită și au prezis structura sa spațială împreună cu mecanismul de funcționare. Merită să recunoaștem, totuși, că, până acum, astfel de metode există doar la începutul lor și este încă imposibil să se prezică cu exactitate structura unei proteine, având doar gena ei. Pe de altă parte, rezultatele biologiei structurale au aplicații în medicină. După cum speră mulți cercetători, cunoștințele despre structura biomoleculelor și mecanismele muncii lor vor permite dezvoltarea de noi medicamente pe o bază rațională, și nu prin încercare și eroare (screening cu randament ridicat, strict vorbind), așa cum se face cel mai adesea. acum. Și aceasta nu este science fiction: există deja multe medicamente create sau optimizate folosind biologia structurală.

Istoria biologiei structurale

Istoria biologiei structurale (Fig. 1) este destul de scurtă și începe la începutul anilor 1950, când James Watson și Francis Crick, pe baza datelor de la Rosalind Franklin privind difracția de raze X din cristalele de ADN, au asamblat un model al acum bine- helix dublu cunoscut dintr-un set de construcție de epocă. Puțin mai devreme, Linus Pauling a construit primul model plauzibil al -helixului, unul dintre elementele de bază ale structurii secundare a proteinelor (Fig. 2).

Cinci ani mai târziu, în 1958, a fost determinată prima structură proteică din lume - mioglobina (proteina din fibre musculare) a cașalotului (Fig. 3). Nu arăta la fel de frumos ca structurile moderne, desigur, dar a fost o piatră de hotar semnificativă în dezvoltarea științei moderne.

Figura 3b. Prima structură spațială a unei molecule de proteine. John Kendrew și Max Perutz demonstrează structura spațială a mioglobinei, asamblată dintr-un set special de construcție.

Zece ani mai târziu, în 1984–1985, primele structuri au fost determinate prin spectroscopie de rezonanță magnetică nucleară. Din acel moment, au avut loc mai multe descoperiri cheie: în 1985, structura primului complex al unei enzime cu inhibitorul său a fost obținută, în 1994, structura ATP sintazei, principala „mașină” a centralelor electrice ale celulelor noastre ( mitocondriile), a fost determinată și, deja în 2000, s-a obținut prima structură spațială „fabrici” de proteine ​​- ribozomi, constând din proteine ​​și ARN (Fig. 6). În secolul al XXI-lea, dezvoltarea biologiei structurale a avansat cu salturi și limite, însoțită de o creștere explozivă a numărului de structuri spațiale. Au fost obținute structurile multor clase de proteine: receptori hormonali și de citokine, receptori cuplați cu proteina G, receptori de tip toll, proteine ​​ale sistemului imunitar și multe altele.

Odată cu apariția noilor tehnologii de imagistică și imagistică prin microscopia crioelectronică în anii 2010, au apărut multe structuri complexe de super-rezoluție ale proteinelor membranare. Progresul biologiei structurale nu a trecut neobservat: au fost acordate 14 premii Nobel pentru descoperiri în acest domeniu, cinci dintre ele în secolul XXI.

Metode de biologie structurală

Cercetările în domeniul biologiei structurale se desfășoară folosind mai multe metode fizice, dintre care doar trei fac posibilă obținerea structurilor spațiale ale biomoleculelor la rezoluție atomică. Metodele de biologie structurală se bazează pe măsurarea interacțiunii substanței studiate cu diferite tipuri de unde electromagnetice sau particule elementare. Toate metodele necesită resurse financiare semnificative - costul echipamentului este adesea uimitor.

Din punct de vedere istoric, prima metodă de biologie structurală este analiza de difracție cu raze X (XRD) (Fig. 7). La începutul secolului al XX-lea, s-a descoperit că, folosind modelul de difracție de raze X pe cristale, se pot studia proprietățile acestora - tipul de simetrie celulară, lungimea legăturilor dintre atomi etc. Dacă există compuși organici în celulele rețelei cristaline, apoi se pot calcula coordonatele atomilor și, prin urmare, structura chimică și spațială a acestor molecule. Exact așa a fost obținută structura penicilinei în 1949, iar în 1953 - structura dublei helix ADN.

S-ar părea că totul este simplu, dar există nuanțe.

În primul rând, trebuie să obțineți cumva cristale, iar dimensiunea lor trebuie să fie suficient de mare (Fig. 8). Deși acest lucru este fezabil pentru molecule nu foarte complexe (amintiți-vă cum se cristalizează sarea de masă sau sulfatul de cupru!), cristalizarea proteinelor este o sarcină complexă care necesită o procedură neevidentă pentru găsirea condițiilor optime. Acum acest lucru se face cu ajutorul unor roboți speciali care pregătesc și monitorizează sute de soluții diferite în căutarea cristalelor de proteine ​​„încolțite”. Cu toate acestea, în primele zile ale cristalografiei, obținerea unui cristal de proteină ar putea dura ani de timp prețios.

În al doilea rând, pe baza datelor obținute (modele de difracție brute; Fig. 8), structura trebuie să fie „calculată”. În zilele noastre, aceasta este și o sarcină de rutină, dar acum 60 de ani, în era tehnologiei lămpilor și a cardurilor perforate, era departe de a fi atât de simplu.

În al treilea rând, chiar dacă a fost posibil să crească un cristal, nu este deloc necesar ca structura spațială a proteinei să fie determinată: pentru aceasta, proteina trebuie să aibă aceeași structură în toate locurile de rețea, ceea ce nu este întotdeauna cazul. .

Și în al patrulea rând, cristalul este departe de starea naturală a proteinei. Studierea proteinelor din cristale este ca și cum ai studia oamenii, înghesuind zece dintre ele într-o bucătărie mică și plină de fum: poți afla că oamenii au brațe, picioare și cap, dar comportamentul lor poate să nu fie exact același ca într-un mediu confortabil. Cu toate acestea, difracția cu raze X este cea mai comună metodă pentru determinarea structurilor spațiale, iar 90% din conținutul PDB este obținut prin această metodă.

SAR necesită surse puternice de raze X - acceleratoare de electroni sau lasere cu electroni liberi (Fig. 9). Asemenea surse sunt costisitoare - câteva miliarde de dolari SUA - dar de obicei o singură sursă este folosită de sute sau chiar mii de grupuri din întreaga lume pentru o taxă destul de nominală. Nu există surse puternice în țara noastră, așa că majoritatea oamenilor de știință călătoresc din Rusia în SUA sau Europa pentru a analiza cristalele rezultate. Puteți citi mai multe despre aceste studii romantice în articolul „ Laboratorul de cercetare avansată a proteinelor membranare: de la genă la Angstrom» .

După cum sa menționat deja, analiza difracției cu raze X necesită o sursă puternică de radiație cu raze X. Cu cât sursa este mai puternică, cu atât cristalele pot fi mai mici și cu atât mai puțină durere vor trebui să îndure biologii și inginerii genetici încercând să obțină nefericitele cristale. Radiația de raze X este produsă cel mai ușor prin accelerarea unui fascicul de electroni în sincrotroni sau ciclotroni - acceleratori inelari giganți. Când un electron experimentează accelerație, emite unde electromagnetice în intervalul de frecvență dorit. Recent, au apărut noi surse de radiații de ultra-înaltă putere - lasere cu electroni liberi (XFEL).

Principiul de funcționare al laserului este destul de simplu (Fig. 9). În primul rând, electronii sunt accelerați la energii mari folosind magneți supraconductori (lungimea acceleratorului 1–2 km), apoi trec prin așa-numitele ondulatoare - seturi de magneți de polarități diferite.

Figura 9. Principiul de funcționare al unui laser cu electroni liberi. Fasciculul de electroni este accelerat, trece prin ondulator și emite raze gamma, care cad pe probele biologice.

Trecând prin ondulator, electronii încep să devieze periodic de la direcția fasciculului, experimentând accelerație și emitând radiații de raze X. Deoarece toți electronii se mișcă în același mod, radiația este amplificată datorită faptului că alți electroni din fascicul încep să absoarbă și să re-emite unde de raze X de aceeași frecvență. Toți electronii emit radiații sincron sub forma unui fulger ultra-puternic și foarte scurt (care durează mai puțin de 100 femtosecunde). Puterea fasciculului de raze X este atât de mare încât un fulger scurt transformă un mic cristal în plasmă (Fig. 10), dar în acele câteva femtosecunde cât cristalul este intact, se pot obține imagini de cea mai bună calitate datorită intensității ridicate. și coerența fasciculului. Costul unui astfel de laser este de 1,5 miliarde de dolari și există doar patru astfel de instalații în lume (situate în SUA (Fig. 11), Japonia, Coreea și Elveția). În 2017, este planificată punerea în funcțiune a celui de-al cincilea - european - laser, la construcția căruia a participat și Rusia.

Figura 10. Conversia proteinelor în plasmă în 50 fs sub influența unui impuls laser cu electroni liberi. Femtosecundă = 1/1000000000000000-a dintr-o secundă.

Utilizând spectroscopie RMN, au fost determinate aproximativ 10% din structurile spațiale din PDB. În Rusia există mai multe spectrometre RMN sensibile ultra-puternice, care efectuează lucrări de clasă mondială. Cel mai mare laborator RMN nu numai din Rusia, ci în tot spațiul la est de Praga și la vest de Seul, este situat la Institutul de Chimie Bioorganică al Academiei Ruse de Științe (Moscova).

Spectrometrul RMN este un exemplu minunat al triumfului tehnologiei asupra inteligenței. După cum am menționat deja, pentru a utiliza metoda spectroscopiei RMN, este necesar un câmp magnetic puternic, astfel încât inima dispozitivului este un magnet supraconductor - o bobină realizată dintr-un aliaj special scufundat în heliu lichid (−269 °C). Heliul lichid este necesar pentru a obține supraconductivitate. Pentru a preveni evaporarea heliului, în jurul lui este construit un rezervor imens de azot lichid (-196 °C). Deși este un electromagnet, nu consumă energie electrică: bobina supraconductoare nu are rezistență. Cu toate acestea, magnetul trebuie să fie în mod constant „alimentat” cu heliu lichid și azot lichid (Fig. 15). Dacă nu țineți evidența, va avea loc o „stingere”: bobina se va încălzi, heliul se va evapora exploziv și dispozitivul se va rupe ( cm. video). De asemenea, este important ca câmpul din proba de 5 cm lungime să fie extrem de uniform, astfel încât dispozitivul conține câteva zeci de magneți mici necesari pentru reglarea fină a câmpului magnetic.

Video. Stingerea planificată a spectrometrului RMN de 21,14 Tesla.

Pentru a efectua măsurători, aveți nevoie de un senzor - o bobină specială care generează radiații electromagnetice și înregistrează semnalul „invers” - oscilația momentului magnetic al probei. Pentru a crește sensibilitatea de 2-4 ori, senzorul este răcit la o temperatură de -200 °C, eliminând astfel zgomotul termic. Pentru a face acest lucru, ei construiesc o mașină specială - o crioplatformă, care răcește heliul la temperatura necesară și îl pompează lângă detector.

Există un întreg grup de metode care se bazează pe fenomenul de împrăștiere a luminii, raze X sau un fascicul de neutroni. Aceste metode, bazate pe intensitatea împrăștierii radiației/particulelor în diferite unghiuri, fac posibilă determinarea dimensiunii și formei moleculelor dintr-o soluție (Fig. 16). Imprăștirea nu poate determina structura unei molecule, dar poate fi folosită ca ajutor pentru o altă metodă, cum ar fi spectroscopia RMN. Instrumentele pentru măsurarea împrăștierii luminii sunt relativ ieftine, costând „doar” aproximativ 100.000 USD, în timp ce alte metode necesită un accelerator de particule la îndemână, care poate produce un fascicul de neutroni sau un flux puternic de raze X.

O altă metodă prin care nu poate fi determinată structura, dar pot fi obținute câteva date importante, este transferul de energie prin fluorescență rezonantă(TOCI). Metoda folosește fenomenul de fluorescență - capacitatea unor substanțe de a absorbi lumina de o lungime de undă în timp ce emit lumină de altă lungime de undă. Puteți selecta o pereche de compuși, pentru unul dintre care (donator) lumina emisă în timpul fluorescenței va corespunde lungimii de undă caracteristică de absorbție a celui de-al doilea (acceptor). Iradiați donorul cu un laser cu lungimea de undă necesară și măsurați fluorescența acceptorului. Efectul FRET depinde de distanța dintre molecule, așa că dacă introduceți un donor și un acceptor de fluorescență în moleculele a două proteine ​​sau domenii diferite (unități structurale) ale aceleiași proteine, puteți studia interacțiunile dintre proteine ​​sau pozițiile relative ale domeniilor din o proteină. Înregistrarea se efectuează cu ajutorul unui microscop optic, deci FRET este o metodă ieftină, deși puțin informativă, a cărei utilizare este asociată cu dificultăți în interpretarea datelor.

În cele din urmă, nu putem să nu menționăm „metoda visului” a biologilor structurali - modelarea computerizată (Fig. 17). Ideea metodei este de a folosi cunoștințele moderne despre structura și legile comportamentului moleculelor pentru a simula comportamentul unei proteine ​​într-un model computerizat. De exemplu, folosind metoda dinamicii moleculare, puteți monitoriza în timp real mișcările unei molecule sau procesul de „asamblare” a unei proteine ​​(pliere) cu un „dar”: timpul maxim care poate fi calculat nu depășește 1 ms , care este extrem de scurt, dar în același timp necesită resurse de calcul colosale (Fig. 18). Este posibil să se studieze comportamentul sistemului pe o perioadă mai lungă de timp, dar acest lucru se realizează în detrimentul unei pierderi inacceptabile de precizie.

Modelarea computerizată este utilizată în mod activ pentru a analiza structurile spațiale ale proteinelor. Folosind andocare, ei caută medicamente potențiale care au o tendință mare de a interacționa cu proteina țintă. În prezent, acuratețea predicțiilor este încă scăzută, dar andocarea poate restrânge semnificativ gama de substanțe potențial active care trebuie testate pentru dezvoltarea unui nou medicament.

Domeniul principal de aplicare practică a rezultatelor biologiei structurale este dezvoltarea medicamentelor sau, așa cum este acum la modă, designul drag. Există două moduri de a proiecta un medicament pe baza datelor structurale: puteți începe de la un ligand sau de la o proteină țintă. Dacă sunt deja cunoscute mai multe medicamente care acționează asupra proteinei țintă și au fost obținute structurile complexelor proteină-medicament, puteți crea un model al „medicamentului ideal” în conformitate cu proprietățile „buzunarului” de legare de pe suprafața molecula de proteină, identificați caracteristicile necesare ale potențialului medicament și căutați printre toți compușii naturali cunoscuți și nu atât de cunoscuți. Este chiar posibil să se construiască relații între proprietățile structurale ale unui medicament și activitatea acestuia. De exemplu, dacă o moleculă are o fundă deasupra, atunci activitatea sa este mai mare decât cea a unei molecule fără fundă. Și cu cât arcul este mai încărcat, cu atât medicamentul funcționează mai bine. Aceasta înseamnă că dintre toate moleculele cunoscute, trebuie să găsiți compusul cu cel mai mare arc încărcat.

O altă modalitate este de a folosi structura țintei pentru a căuta pe un computer compuși care sunt potențial capabili să interacționeze cu ea în locul potrivit. În acest caz, se folosește de obicei o bibliotecă de fragmente - bucăți mici de substanțe. Dacă găsiți mai multe fragmente bune care interacționează cu ținta în locuri diferite, dar aproape unele de altele, puteți construi un medicament din fragmente „cosându-le” împreună. Există multe exemple de dezvoltare cu succes a medicamentelor folosind biologia structurală. Primul caz de succes datează din 1995: apoi dorzolamida, un medicament pentru glaucom, a fost aprobată pentru utilizare.

Tendința generală în cercetarea biologică înclină din ce în ce mai mult spre descrieri nu numai calitative, ci și cantitative ale naturii. Biologia structurală este un prim exemplu în acest sens. Și există toate motivele să credem că va continua să beneficieze nu numai de știința fundamentală, ci și de medicină și biotehnologie.

Calendar

Pe baza articolelor proiectului special, am decis să facem un calendar „12 metode de biologie” pentru 2019. Acest articol reprezintă luna martie.

Literatură

1. Bioluminiscență: Renaștere;
2. Triumful metodelor computerizate: predicția structurii proteinelor;
3. Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Minor. (2015).

Lecția 8. „Ilustrații biologice: desene, fotografii, modele pe computer”
Goluri.
Rezultatele subiectului:
1.
2.
modelare pe calculator.
Meta-subiect și rezultate personale:
dezvoltarea capacității de a distinge între ilustrațiile principale dintr-un manual de biologie;
dezvolta capacitatea de a înțelege rolul ilustrațiilor biologice: desene, fotografii, imagini obținute cu ajutorul
UUD personal
Realizați unitatea și integritatea lumii înconjurătoare.
Formarea capacității de a naviga printr-un manual, de a găsi și de a utiliza informațiile necesare.
Formarea capacității de a analiza, compara, clasifica și generaliza fapte și fenomene; identifica cauzele si efectele
UUD cognitiv
1.
2.
fenomene simple (lucrare la analiza diagramelor şi ilustraţiilor din manual).
3.
Verificați toate nivelurile de informații textuale.
UUD comunicativ
1.
2.
3.
informații conceptuale ale textului.
Formarea capacității de a asculta și înțelege vorbirea altor persoane.
Formarea capacității de a organiza independent interacțiunea educațională într-un grup.
Înțelegeți sensul conceptual al textelor/enunțurilor în ansamblu: formulați ideea principală; corectează-te
UUD de reglementare
Formarea capacității de a descoperi și formula în mod independent o problemă educațională, de a determina scopul activităților educaționale
(formularea întrebării lecției).

Etapă
Conţinut
Echipamente UUD formare și tehnologie
I. Problematic
situație și
actualizare
cunoştinţe.
1. Dialog între Antoshka și biolog
-Ce întrebare (problemă) vom discuta în clasă?
Profesorul ascultă sugestiile copiilor!
Cea mai bună formulare este înregistrată în caiet
Care este scopul ilustrațiilor?
Manual,
desene pe
diapozitive.

II. O incheietura
descoperirea cunoștințelor.
Manual,
întrebări pe
diapozitive.
1. – Care este importanța ilustrațiilor în manuale?
cărți de referință, publicații științifice?
De ce este important să știi ce asta sau asta
ilustrație diferită?
(Să înregistrăm întrebările și să găsim răspunsurile
răspunsurile pe măsură ce sunt găsite.)
2. – Ce ilustrații sunt folosite în dvs
manual? Artă. 40 44
3. – Care este rolul în cunoașterea științifică a mediului?
lumea are diferite tipuri de ilustrații? Lucrați la
evaluarea succesului educațional
UUD de reglementare
Formarea deprinderilor
descoperă în mod independent și
creează o problemă educațională,
determină scopul educațional
activități (formulare
întrebarea lecției).
UUD comunicativ
1. Formarea abilităţilor de ascultare şi
să înțeleagă vorbirea altora.
UUD comunicativ
2. Formarea deprinderilor
organizeaza independent
interacțiunea de învățare la locul de muncă
in grup.
3. Înțelegeți sensul conceptual
texte/declarații în general:
formulați ideea principală;
corectează-te
informații conceptuale
text.
UUD personal

1. Realizează unitatea și
integritatea lumii înconjurătoare.
UUD cognitiv
1. Formarea deprinderilor
navigați în manual
găsiți și folosiți-l pe cel potrivit
informație.
2. Formarea deprinderilor
analiza, compara,
clasifică și rezumă
fapte și fenomene; identifica cauzele
şi consecinţele unor fenomene simple
(lucrare la analiza circuitului și
ilustrații din manual
scoala elementara).
3. Verificați toate nivelurile de text
informație.
opțiuni, cu textul manualului. prima varianta
are în vedere rolul desenului (p. 4041).
Opțiunea 2 are în vedere rolul fotografiei științifice
(pag. 4243).
Opțiunea 3 are în vedere rolul computerului
modelare (pag. 4445)
4. De ce și de când crezi că oamenii
a început să înfățișeze animale, plante, fenomene
natură?
Ce desen poate fi considerat științific
ilustrare?

5. – Care este semnificația fotografiei pentru știință?
descrie dispozitivele necesare pentru
obţinerea de fotografii de încredere.
Răspunsuri la întrebări, vizionarea prezentării
6. – În ce cazuri pentru cunoaşterea obiectelor vii
ar trebui folosită modelarea computerizată?
Răspunsuri la întrebări, vizionarea prezentării
7. – Același obiect viu poate fi înfățișat
în diferite moduri, folosind un desen pentru aceasta,
o fotografie, un model de calculator sau chiar un manechin!
Lucrul cu ilustrații din manualul Art. 45
Care credeți că sunt avantajele și dezavantajele fiecăruia
din imaginile astea?
Lucrați în perechi.

III. Independent
aplicarea cunoștințelor.
IV. Rezumatul lecției.
Reflecţie
8. Rezumarea studiului temei. O reparăm
caietele au găsit răspunsul la o întrebare problematică.
Pentru a salva și transfera informații despre obiecte
natura vie în biologie folosesc diverse
ilustrații: desene, fotografii, imagini,
obtinut cu ajutorul unui calculator
modelare.
Întrebările 3 la p. 46. ​​​​Lucrați în perechi
TOUU
– Care este rolul ilustrațiilor în manuale?
– Ce tipuri de ilustrații ați învățat în timpul lecției?
– Cum ai lucrat, ce a funcționat la lecție, ce nu?
Teme pentru acasă:
1. Studiu § 8.
2. Finalizați sarcina 1 din „Verificați
cunoștințe” (p. 46).
3. Alegeți o fotografie sau o ilustrație din
subiect biologic.

Lecția de biologie clasa a V-a (FSES) pe tema:

Ilustrații biologice, desene, fotografii, modele pe computer.

Obiectivul lecției: 1) Explicați importanța materialelor biologice pentru cercetarea științifică.

2) Caracterizați caracteristicile și valoarea diferitelor tipuri de ilustrații biologice.

3) evocă și încurajează dorința elevilor de a-și ilustra propriile impresii despre natura vie.

Mijloace de educație : toate tipurile și formele de ilustrații biologice, o expoziție de fotografii dedicată obiectelor vii sau fenomenelor naturale.

În timpul orelor:

1 Moment organizatoric (verificarea gradului de pregătire a clasei pentru lecție).

2 Verificarea temelor

În lecțiile anterioare, am învățat despre metodele de biologie, acțiunile de implementare a metodelor și echipamentele necesare biologilor. Deci să ne amintim.

A) Lucrul cu carduri

B) Încălzire generală (Lucrul cu prezentarea)

3 Explicația materialului nou

_Pregătirea elevilor pentru a percepe materialul educațional

? Răspundeți la întrebare - Ce animale au ajutat oamenii primitivi să supraviețuiască.

? De unde știam noi oamenii moderni despre asta?

? Ce ne-a ajutat să ne imaginăm aspectul animalelor antice

Sau într-un alt fel putem spune ilustrații.

Deci, tema lecției noastre: ilustrații biologice, desene, fotografii, modele pe computer (pagina 40, scrieți manualul în caiet)

În lecție vom învăța de ce avem nevoie de ilustrații, care este semnificația diferitelor ilustrații, de ce este important să știm ce reprezintă cutare sau cutare ilustrație.

Desene- un tip de ilustrație

Ilustrațiile sunt o modalitate de a păstra și de a transmite informații despre orice obiect și fenomen. Desenele ne ajută să luăm în considerare aspectul unui obiect, structura sa internă. (demonstrație de prezentare)

Știința în lumea modernă avansează. Ceea ce ne ajută acum să studiem animalele mici (aspectul), plantele, fenomenele naturale.

Pe lângă desenele din lumea modernă, fotografie științifică . Un aparat foto este folosit pentru a face fotografii. Acum fiecare aveți câte o cameră, puteți fotografia tot ce vă înconjoară, puteți înregistra și transmite informații.(demonstratie de prezentare).

Pentru a examina structura și aspectul organismelor foarte mici, biologii folosesc fotografia macro(demonstrație de prezentare).

Acest lucru nu este semnificativ doar pentru descoperirile științifice și dezvoltarea științelor biologice, ci este și foarte interesant pentru sine.

Fac asta cu mare interes. Fac macro fotografie.

(demonstrația unui album foto).

Și, în sfârșit, cel mai modern asistent în înțelegerea lumii - modelare pe calculator.

Cu ajutorul modelării putem lua în considerare obiecte foarte mici sau foarte mari.

Pentru a crea astfel de modele, se folosesc programe speciale de calculator, iar dezvoltatorii trebuie să studieze multe (mai mult de o sută) publicații științifice.(demonstrație de prezentare).

Să rezumam: un obiect viu poate fi reprezentat în diferite moduri - un desen, un model de computer, o fotografie.

Să scriem într-un caiet: Ilustrații (1 Fotografii

2 Figura

3 model computer)

Pregătire fizică (exerciții pentru muzică)

4 Consolidare

Lucrul cu exercițiul registrului de lucru 1.3.

Tema pentru acasă Punctul 8, exercițiu de la serviciu. tetra.2,4.5 alege o fotografie sau un desen pe o temă biologică