Orta məktəb şagirdləri üçün bioloji nümunənin xüsusiyyətləri

Bioloji rəsm bioloji obyektlərin və quruluşların öyrənilməsi üçün tanınmış vasitələrdən biridir. Bu problemlə məşğul olan kifayət qədər yaxşı dərslik var.

Məsələn, Yaşıl, Stout, Teylorun üç cildli "Biologiyası" nda bioloji rəsmin aşağıdakı qaydaları tərtib edilmişdir.

1. Müvafiq qalınlığı və keyfiyyəti çəkmək üçün kağızdan istifadə etməlisiniz. Qələm xətləri ondan yaxşı silinməlidir.

2. Qələmlər kəskin olmalıdır, HB sərtliyi (sistemimizdəki TM) rəngli deyil.

3. Rəqəm belə olmalıdır:

- kifayət qədər böyük - tədqiq olunan obyekt nə qədər element təşkil edirsə, rəsm daha böyük olmalıdır;
   - sadə - fərdi elementlərin yeri və əlaqəsini göstərmək üçün quruluşun konturlarını və digər vacib detalları daxil edin;
   - nazik və fərqli xətlərlə çəkilmişdir - hər bir sətir düşünülməlidir və sonra kağızdan qələmi yırtmadan çəkilməlidir; Lyuk və ya boyama;
   - yazılar mümkün qədər tam olmalıdır, onlardan gələn xətlər kəsişməməlidir; şəkil ətrafında imzalar üçün bir yer buraxın.

4.   Gerekirse, iki rəsm çəkin: əsas xüsusiyyətlərini göstərən sxematik rəsm və kiçik hissələrin ətraflı təsviri. Məsələn, aşağı böyüdükdə, bitkinin kəsişməsinin bir planını, yüksək böyüdükdə isə hüceyrələrin detallı bir quruluşunu çəkin (şəklin böyük bir hissəsi planın ətrafında və ya kvadrat ilə çəkilir).

5. Gördüyünüz kimi görünməyinizi deyil, həqiqətən gördüyünüzü tərtib etməlisiniz və əlbəttə ki, rəsmləri kitabdan köçürməyin.

6. Hər rəqəmin bir adı, nümunənin böyüdülməsi və proyeksiyası əlaməti olmalıdır.

"Zoologiyaya Giriş" kitabından səhifə (XIX əsrin sonu Alman nəşri)

İlk baxışdan olduqca sadədir və etirazlara səbəb olmur. Ancaq bəzi tezislərə yenidən baxmalı olduq. Fakt budur ki, bu cür dərsliklərin müəllifləri artıq institutda və ya xüsusi məktəblərin yuxarı siniflərində bioloji rəsmin xüsusiyyətlərini nəzərdən keçirirlər, onların tövsiyələri analitik (onsuz da) zehniyyəti olan kifayət qədər yetkin insanlara ünvanlanır. Orta (6-8) siniflərdə - həm adi, həm də bioloji olaraq - işlər o qədər də sadə deyil.

Çox vaxt laboratoriya eskizləri qarşılıqlı "əzab" a çevrilir. Çirkin və anlaşılmaz rəsmləri uşaqların özləri də bəyənmirlər - nəinki rəsm çəkməyi bilmirlər, nə də müəllim - çünki hər şeyin başladığı quruluşun təfərrüatları çox vaxt əksər uşaqlar tərəfindən atılır. Normalda bu cür vəzifələrin öhdəsindən gəlirlər (və onlara nifrət etməyə başlamayın!) Yalnız sənətkarlıq qabiliyyətli uşaqlardır. Bir sözlə, problem obyektlərin olmasıdır, lakin lazımi texnika yoxdur. Yeri gəlmişkən, rəsm müəllimləri bəzən əks problemlə üzləşirlər - bir texnika var və obyekt seçmək çətindir. Bəlkə birlikdə olmağa dəyər?

İşlədiyim 57-ci Moskva məktəbində orta siniflərdə bioloji rəngkarlıq üzrə inteqrasiya olunmuş bir kurs uzun müddətdir mövcuddur və inkişafını davam etdirir, bunun çərçivəsində biologiya və rəsm müəllimləri cütlükdə işləyirlər. Bir çox maraqlı layihələr hazırlamışıq. Onların nəticələri dəfələrlə Moskva muzeylərində - Zooloji Moskva Dövlət Universitetində, Paleontoloji, Darvanda, uşaq sənətlərinin müxtəlif festivallarında nümayiş etdirilmişdir. Ancaq əsas odur ki, istər sənət, istər bioloji siniflərdə seçilməyən adi uşaqlar bu dizayn tapşırıqlarını yerinə yetirməkdən məmnun qalırlar, öz işləri ilə fəxr edirlər və bizə göründüyü kimi canlı aləmə daha yaxından və düşüncəli şəkildə baxmağa başlayırlar. Əlbətdə ki, hər məktəbdə biologiya və rəsm müəllimlərinin birlikdə işləmələri üçün fürsətləri yoxdur, ancaq bəzi tapıntılarımız, yalnız bir biologiya proqramının bir hissəsi olaraq çalışsan da, maraqlı və faydalı olacaqdır.

Motivasiya: Əvvəlcə duyğular

Əlbəttə ki, strukturun xüsusiyyətlərini daha yaxşı öyrənmək və dərk etmək, dərslərdə oxuduğumuz orqanizmlərin müxtəlifliyi ilə tanış olmaq üçün çəkirik. Ancaq hansı tapşırıq verməyinizdən asılı olmayaraq, bu yaşdakı uşaqların işə başlamazdan əvvəl obyektin gözəlliyini və faydalılığını emosional şəkildə ələ keçirməyin çox vacib olduğunu unutmayın. Parlaq təəssüratlarla yeni bir layihə üzərində işə başlamağa çalışırıq. Qısa bir video klip və ya kiçik (7-10-dan çox deyil!) Slayd seçimi bunun üçün ən uyğun gəlir. Şərhlərimiz dünyəvi bir şey olsa belə, qeyri-adi, gözəl, təəccüblü obyektlərə yönəldilmişdir: məsələn, budaq tumurcuqlarını öyrənərkən ağacların qış siluetləri - onlar şaxtalı ola bilər, mərcanlara bənzəyirlər və ya vurğulanmış qrafik ola bilər - ağ qarda qara. Belə bir giriş uzun olmamalıdır - cəmi bir neçə dəqiqə, amma motivasiya üçün çox vacibdir.

Tərəqqi: analitik tikinti

Sonra tapşırığın ifadəsinə keçin. Burada əvvəlcə obyektin görünüşünü təyin edən və onların bioloji mənasını göstərən struktur xüsusiyyətləri vurğulamaq vacibdir. Əlbəttə ki, bütün bunlar lövhədə yazılmalı və dəftərlərə yazılmalıdır. Əslində, indi tələbələrinizə iş tapşırığı qoyursunuz - görmək və göstərmək.

Və sonra, lövhənin ikinci yarısında, rəsm işlərinin mərhələlərini rəngləyirsiniz, onları diaqramlarla tamamlayırsınız, yəni. metodologiya və proseduru müəyyənləşdirdi. Əslində, özünüz bütün köməkçi və ara konstruksiyaları lövhədə saxlayaraq tapşırığınızı uşaqların qarşısında tez yerinə yetirirsiniz.

Bu mərhələdə uşaqlara eyni cisimləri təsvir edən ya da ya əvvəlki məktəblilərin uğurlu işlərini təsvir edən sənətkarların hazır rəsmlərini göstərmək çox yaxşıdır. Daim vurğulamaq lazımdır ki, yaxşı və gözəl bir bioloji rəsm əslində bir araşdırmadır - yəni. obyektin necə qurulduğuna dair sualın cavabı və zaman keçdikcə bu sualları formalaşdırmağı uşaqların özlərinə öyrətmək.

Rəsm tikinti - və obyekt tədqiqatı! - onun nisbətlərini aydınlaşdırmağa başlayarsınız: uzunluğun genişliyə, hissələrin bütövlüyə nisbəti, şəkil formatını olduqca sərt şəkildə təyin etdiyinizə əmin olun. Avtomatik olaraq detalın dərəcəsini müəyyənləşdirəcək bir formatdır: çox sayda hissə kiçikdə yox olacaq, böyük hissəsi detallarla doyma tələb edir və buna görə işləmək üçün daha çox vaxt lazımdır. Hər vəziyyətdə sizin üçün ən vacib olanı əvvəlcədən düşünün.

1) simmetriya oxunu çəkin;

2) iki cüt simmetrik düzbucaqlı düzəldin - yuxarı və aşağı qanadlar üçün (məsələn, əjdahalar) əvvəlcə nisbətlərini müəyyənləşdirin;

3) qanadların əyri xətlərini bu düzbucaqlılara uyğunlaşdırın

Şek. 1. 7-ci sinif. Mövzu "Həşərat dəstələri." Tuş, qələmdəki qələm, atlaz ilə

(Bu işi ilk dəfə icra edərkən baş verən bir gülməli, kədərli və adi bir hekayəni xatırlayıram. Yeddinci sinif şagirdi əvvəlcə “uyğun” kəlməsini içəriyə sığdırmaq asan olduğunu başa düşdü və düzbucaqlıların içərisindəki əyri dairələri çəkdi - dördü də fərqlidir! - köməkçi xətlərə toxunmaq deməkdir, düzbucaqlı qanadları olan bir kəpənək gətirdi, guşələrindən bir az hamarlandı və yalnız bundan sonra yazılmış əyrinin düzbucağın hər tərəfinə yalnız bir nöqtədə toxunduğunu izah etdim. yenə rəsmini yenidən axtaran moose ...)

4) ... Bu nöqtə yan tərəfin ortasında və ya bucağın üçdə biri qədər məsafədə yerləşə bilər və bu da müəyyən edilməlidir!

Rəsmi məktəb sərgisini vuranda nə qədər xoşbəxt idi - ilk dəfə işlədi! İndi də "İşin irəliləməsi" nin təsvirində onunla birlikdə çəkdiyimiz əzabın bütün mərhələlərini danışıram.

Şəklin daha da detallaşdırılması bizi cismin bir çox xüsusiyyətlərinin bioloji mənasının müzakirəsinə aparır. Nümunəni həşərat qanadları ilə davam etdirərək (Şəkil 2), damarların nə olduğunu, necə qurulduğunu, niyə mütləq bir şəbəkəyə birləşdiklərini, müxtəlif sistematik qrupların (məsələn, qədim və yeni qanadlı) böcəklər arasında venasyonun təbiətinin necə fərqli olduğunu, niyə müzakirə etdiyini müzakirə edirik. ön qanadların damarı qalınlaşdı və s. Uşaqların cavablarını tapmaları lazım olan suallar şəklində göstərişlərinizin çoxunu verməyə çalışın.

Şek. 2. "Əjdaha və qarışqa şir". 7-ci sinif, mövzu "Həşərat dəstələri". Tuş, qələmdəki qələm, atlaz ilə

Yeri gəlmişkən, oğlanlara seçim imkanı verərək eyni tipli daha çox obyekt almağa çalışın. İşin sonunda sinif həm qrupun bioloji müxtəlifliyini, həm də quruluşun vacib ümumi xüsusiyyətlərini görəcək və nəhayət, uşaqlarda fərqli rəsm qabiliyyətləri o qədər də əhəmiyyətli olmayacaqdır.

Təəssüf ki, məktəb müəllimi həmişə bir qrupun kifayət qədər sayda müxtəlif obyektlərinin ixtiyarında deyil. Bəlkə də təcrübəmiz sizin üçün faydalı olacaq: bir qrupu araşdırarkən əvvəlcə təbiətdən asanlıqla əldə edilə bilən bir obyektin cəbhə rəsmini, sonra ayrı-ayrılıqda - müxtəlif obyektlərin fotoşəkillərdən və ya hətta peşəkar sənətkarların rəsmlərindən hazırlayırıq.

Şek. 3. Karides. 7-ci sinif, xərçəngkimilər mövzusu. Qələm, təbiətdən

Məsələn, "xərçəngkimilər" adlı laboratoriya işində "xərçəngkimilərin xarici quruluşu" mövzusunda, əvvəlcə baqqal mağazasında dondurulmuş karidesləri (xərçəngkimilər əvəzinə) çəkirik, sonra qısa bir video parçasını izlədikdən sonra ayrı - ayrı planktonik xərçəngkimilər sürfələri (Şəkil 4), Heyvanların Həyatında təsvir edilmişdir: böyük (A3) vərəqlərdə, sulu rəngli, mavi, yaşılımtıl tonlarda akvarel ilə rənglənmiş; təbaşir və ya ağ gouache, mürəkkəb və qələm ilə incə detallar üzərində işləyir. (Planktonik xərçəngkimilərin şəffaflığını necə çatdıracağını izah edərək, ən sadə modeli təklif edə bilərik - içərisindəki əşyası olan şüşə qab.)

Şek. 4. Plankton. 7-ci sinif, xərçəngkimilər mövzusu. Rənglənmiş kağız (A3 formatı), təbaşir və ya ağ gouache, atlaz ilə qara mürəkkəb

8-ci sinifdə balı oxuyarkən "Sümük balığının xarici quruluşu" laboratoriya işində əvvəlcə adi bir roach çəkirik, sonra akvareldə olan uşaqlar məktəbdə hazırladığımız möhtəşəm rəngli "Ticarət balıqları" ndan müxtəlif balıq növlərinin nümayəndələrini çəkirlər.

Şek. 5. Bir qurbağanın skeleti. 8-ci sinif, Amfibiya mövzusu. Təlim dərmanı olan qələm

Amfibiyanı öyrənərkən ilk olaraq "Qurbağanın skeletinin quruluşu" laboratoriya işi, sadə qələmlə rəsm (Şəkil 5). Sonra, qısa bir videoçarxı izlədikdən sonra müxtəlif ekzotik qurbağaların - yarpaq alpinistlərinin və s. Rəngli bir akula rəngli rəsmini çəkirik.

Belə bir sxem ilə eyni obyektin olduqca darıxdırıcı qələm təsvirləri parlaq və fərdi iş üçün normal hazırlıq mərhələsi kimi qəbul edilir.

Əhəmiyyətli: texnologiya

Avadanlıqların seçimi işin uğurla başa çatması üçün çox vacibdir. Klassik versiyada sadə bir qələm və ağ kağız götürməlisiniz, amma .... Təcrübəmiz deyir ki, uşaqların nöqteyi-nəzərindən belə bir rəsm yarımçıq görünəcək, işdən məmnun qalacaqlar.

Bu vaxt bir qələm eskizini mürəkkəblə düzəltmək və hətta rənglənmiş kağız götürmək kifayətdir (printerlər üçün rəngli kağızları tez-tez istifadə edirik) - nəticə də tamamilə fərqli şəkildə qəbul ediləcəkdir (Şəkil 6, 7). Tamamlanmamaq hissi çox vaxt dəqiq inkişaf etmiş bir fon olmamasını yaradır və bu problemi həll etməyin ən asan yolu rəngli kağızdır. Bundan əlavə, adi təbaşir və ya ağ qələm istifadə edərək, demək olar ki, dərhal parıltı və ya şəffaflığın təsirinə nail ola bilərsiniz.

Şek. 6. Radiolariya. 7-ci sinif, "Protozoa" mövzusu. Suya rəng verən kağız (A3 format), atlazdan (mürəkkəb bir toxuma ilə), mürəkkəbdən, pasteldən və ya təbaşirdən

Şek. 7. Bir arı. 7-ci sinif, mövzu "Həşərat dəstələri". Tuş, lələk qələm, həcm - bir fırça və seyreltilmiş tuş ilə, qələm ilə kiçik detallar, atlazdan

Tuş ilə işinizi təşkil etmək çətindirsə, yumşaq qara rəngli astarlı və ya skuterlərdən istifadə edin (ən azı - gel qələmlər) - eyni effekt verirlər (Şəkil 8, 9). Bu texnikadan istifadə edərək, müxtəlif qalınlıq və təzyiq xətlərinin istifadəsi nə qədər məlumat verdiyinə əmin olun - hər ikisi də ən vacibini vurğulamaq və həcm effekti yaratmaq (ön və arxa plan) yaratmaq üçün. Orta və yüngül kölgə də istifadə edə bilərsiniz.

Şek. 8. Yulaf. 6-cı sinif, mövzu "Çiçəkli bitkilərin müxtəlifliyi, Taxıllar ailəsi". Mürəkkəb, rənglənmiş kağız, herbari ilə

Şek. 9. Horsetail və gavalı. 6-cı sinif, mövzu "İdman bitkiləri". Mürəkkəb, ağ kağız, herbari ilə

Bundan əlavə, klassik elmi rəsmlərdən fərqli olaraq, tez-tez rənglə işləyirik və ya həcmini bildirmək üçün yüngül tonlama istifadə edirik (Şəkil 10).

Şek. 10. Dirsək eklemi. 9-cu sinif, mövzu "Əzələ-skelet sistemi". Alçı icazəsi olan qələm

Rəng texnikalarından çoxunu sınadıq - akvarellər, gouache, pastellər və nəticədə yumşaq rəngli qələmlər, yalnız mütləq kobud kağız üzərində yerləşdirildi. Bu texnikanı sınamaq qərarına gəlsəniz, bir neçə vacib nüansı unutmamalısınız.

1. Yaxşı bir şirkətin yumşaq yüksək keyfiyyətli qələmlərini, məsələn, "Kohinor" u seçin, ancaq uşaqlara geniş rəng çalarını verməyin (kifayət qədər əsas): bu vəziyyətdə, ümumiyyətlə hazır rəng seçməyə çalışırlar, bu da əlbəttə. 2-3 rəng qarışdıraraq düzgün kölgə əldə etməyin yollarını göstərin. Bunu etmək üçün bir palitrası ilə işləmək lazımdır - lazımi birləşmələri və təzyiqləri seçdikləri bir kağız parçası.

2. Kobud kağız zəif və güclü rənglərin istifadəsini xeyli asanlaşdıracaqdır.

3. Yüngül qısa vuruşlar obyektin şəklini tərtib etməlidir: əsas xətləri təkrarlayın (və forma və konturlara zidd olan boya deyil).

4. Sonra doğru rənglər artıq seçildikdə son şirəli və güclü toxunuşlara ehtiyacınız var. Tez-tez rəsmləri canlandıracaq parıltı əlavə etməyə dəyər. Ən asan yol adi təbaşirdən istifadə etmək (rənglənmiş kağızda) və ya yumşaq silgi ilə (ağda) gəzməkdir. Yeri gəlmişkən, boş texnikalardan istifadə etsəniz - təbaşir və ya pastel - bundan sonra işi saç düzümü ilə düzəldə bilərsiniz.

Bu texnikanı mənimsəyərkən, vaxtı çatmayan bir şəkildə təbiətdə istifadə edə bilərsiniz, sözün əsl mənasında "dizdə" (yalnız tabletlər haqqında unutma - qablaşdırma kartonunun bir hissəsi kifayətdir!).

Əlbətdə ki, işin uğuru üçün sərgilər təşkil etməliyik - bəzən sinifdə, bəzən məktəbin dəhlizlərində. Çox vaxt eyni mövzularda uşaqların məruzələri sərgi ilə məhdudlaşır - həm şifahi, həm də yazılı. Ümumiyyətlə, belə bir layihə sizi və övladlarınızı böyük və gözəl bir iş hazırlamağa dəyər hissi ilə tərk edir. Yəqin ki, rəsm müəllimi ilə təmas və qarşılıqlı maraqla biologiya dərslərində işə başlaya bilərsiniz: obyekti araşdırmağın analitik hazırlıq mərhələsi, qələm eskizi hazırlamaq və onu dərslərində birlikdə seçdiyiniz texnikada bitirmək.

Bir nümunə. Botanika, mövzusu "Qaçmaq bir böyrək, dal, qaçış quruluşu". Qönçələri olan bir filial - ön planda böyük, arxa planda - ağ qar və qara səma fonunda ağac və ya kolların siluetləri. Texnika - qara mürəkkəb, ağ kağız. Filiallar - təbiətdən, ağac siluetləri - fotoşəkillərdən və ya kitab rəsmlərindən. Adı "Qışdakı ağaclar" və ya "Qış mənzərəsi" dir.

Başqa bir misal. "Həşərat dəstələri" mövzusunu araşdırarkən, "Böcəklərin forması və həcmi" adlı kiçik bir iş görürük. Chiaroscuro və parıltı (akvarellər, su ilə tuş, fırça) çatdıran hər hansı bir texnika - ancaq görüntü və görüntü şəklindən yayınmamaq üçün monoxromdur (Şəkil 11). Detalları qələm və ya gel qələmlə işləmək daha yaxşıdır (böyüdücü bir şüşə istifadə etsəniz, ayaqları və başı daha yaxşı işləyəcəkdir).

Şek. 11. Buğalar. Tuş, lələk qələm, həcm - bir fırça və seyreltilmiş tuş ilə, qələm ilə kiçik detallar, atlazdan

Dörddəbirdə yalnız 1-2 gözəl əsər kifayətdir - canlıların rəsmləri bu çətin prosesin bütün iştirakçılarını sevindirəcəkdir.

Biologiya nədir? Biologiya həyat, yer üzündə yaşayan canlı orqanizmlər haqqında elmdir.

"Elm" təqdimatından şəkil 3  "Biologiya" mövzusunda biologiya dərslərinə

Ölçülər: 720 x 540 piksel, format: jpg. Bir biologiya dərsi üçün bir şəkil pulsuz yükləmək üçün şəklin üzərinə sağ vurun və "Görünüşü Saxla ..." düyməsini basın. Dərsdə şəkillər göstərmək üçün bütün "Science.ppt" təqdimatını bir zip arxivindəki bütün şəkillərlə pulsuz yükləyə bilərsiniz. Arxivin ölçüsü 471 KB.

Biologiya

"Biologiyada tədqiqat metodları" - Biologiyanın bir elm olaraq inkişaf tarixi. Təcrübənin planlaşdırılması, metodologiya seçimi. Dərs planı: Bəşəriyyətin hansı qlobal problemlərini həll etmək üçün biologiya biliklərinə ehtiyacınız var? Mövzu: Sərhəd fənləri: Tapşırıq: Morfoloji anatomiya fiziologiyası sistemologiyası paleontologiya. Biologiyanın əhəmiyyəti. ” Biologiya həyat haqqında bir nukadır.

"Elm adamı Lomonosov" - Sibir bölgəsini inkişaf etdirərək Şimali Dəniz Yolunu araşdırmağın vacibliyini vurğuladı. 19 noyabr 1711 - 15 aprel 1765 (53 yaş). 10 iyun 1741. Kəşflər. O, maddənin quruluşu haqqında atom-molekulyar təsəvvürlər hazırlamışdır. Fikirlər. Kimyəvi maddələr arasından phlogiston xaric edildi. İşləyin. Deizmin tərəfdarı olmaqla, təbiət hadisələrini materialist hesab edirdi.

"Botanist Vavilov" - Ümumittifaq Tətbiqi Botanika İnstitutu. 1906-cı ildə Vavilov Nikolay İvanoviç. 1924-cü ildə başa vurdular: 10-cu sinif şagirdləri Babicheva Roksana və Zhdanova Lyudmila. Vavilovun alim və elmin təşkilatçısı kimi nüfuzu artdı. Mertonda (İngiltərə) Bağçılıq Mədəniyyət İnstitutunun genetik laboratoriyasında. N.İ.Vavilov 26 noyabr 1887-ci ildə Moskvada anadan olmuşdur.

"Layihə fəaliyyəti" - Alekseeva E.V. Mühazirə planı. Müəllim layihənin müəllifinə çevrilir. Əlavə mənbələrə baxış. Tədris prosesinin informasiya modelinin texnologiyası. Biologiya dərsi hazırlayırıq. Layihə fəaliyyəti. Nəzəriyyə və təcrübə. (Dizayn metodu). Müəllimin mərhələləri. Nəzəriyyə və təcrübə. Layihələrdəki əsas bloklar.

"Vəhşi təbiət elmləri" - İş dəftərlərinin dizaynı. 3. Biologiya - vəhşi elm. Biologiya vəhşi təbiət elmidir. Bakteriyalar. Göbələklər. Onlar bir hüceyrədən ibarətdir və bir nüvə yoxdur. Mark Cicero. Biologiya canlı orqanizmləri öyrənir. Xlorofillə sahibdirlər və işığında üzvi maddələr əmələ gətirirlər, oksigeni buraxırlar. Sual: Biologiya nəyi öyrənir?

"Biologiyada riyaziyyat" - "Düz ayaqların eyniləşdirilməsi." Oxu qrafikləri. Simmetriya anlayışı; Simmetriya növləri. Funksiya qrafiki anlayışı. Ümumi Biologiya, 10-cu sinif. "Çeşidləmə seriyasının və əyrinin qurulması." Toxunma nöqtələrində qulaqlar olacaq. Dairə, oval. Riyaziyyatın dəqiq elmlərə istinad etdiyi ümumi qəbul edilmiş nöqtədir. Uyğunluq.

Cəmi 14 təqdimat var

Biologiya - vəhşi elm.

Biologiya canlı varlıqların müxtəlifliyini, bədənlərinin quruluşunu və orqanlarının işini, orqanizmlərin çoxalması və inkişafını, həmçinin insanın vəhşi təbiətə təsirini öyrənir.

Bu elmin adı iki yunan sözündən yaranmışdır " bios"-" həyat "və" logo"-" elm, söz. "

Canlı orqanizmlər elminin banilərindən biri böyük qədim yunan alimi (e.ə. 384 - 322 e.ə.) idi. İnsanlığın özündən əvvəl əldə etdiyi bioloji bilikləri ümumiləşdirən ilk insan idi. Alim, quruluşuna bənzər canlı orqanizmləri qrup halına gətirərək heyvanların ilk təsnifatını təklif etdi və içindəki insanlar üçün bir yer təyin etdi.

Gələcəkdə planetimizdə yaşayan müxtəlif canlı orqanizmlərin növlərini tədqiq edən bir çox elm adamı biologiyanın inkişafına öz töhfələrini verdi.

Bioloji Elmlər Ailəsi

Biologiya təbiət elmidir. Bioloqların tədqiqat sahəsi genişdir: bunlar müxtəlif mikroorqanizmlər, bitkilər, göbələklər, heyvanlar (insanlar daxil olmaqla), orqanizmlərin quruluşu və işləməsi və s.

Bu şəkildə   biologiya yalnız bir elm deyil, bir çox ayrı elmlərdən ibarət bütöv bir ailədir.

Biologiya elmləri ailəsi ilə əlaqəli bir interaktiv diaqramı araşdırın və biologiyanın müxtəlif bölmələrini öyrəndiyini öyrənin.

Anatomiya   - Fərdi orqanların, sistemlərin və bütövlükdə bədənin forma və quruluşu elmidir.

Fiziologiya   - Orqanizmlərin həyatı, onların sistemləri, orqan və toxumaları, orqanizmdəki proseslər haqqında elm.

Sitologiya   - Hüceyrənin quruluşu və fəaliyyəti haqqında elm.

Zoologiya   - heyvanları araşdıran bir elm.

Zoologiyanın bölmələri:

• Entomologiya həşərat elmidir.

Bir neçə bölməni ayırır: coleopterology (böcəklər öyrənir), lepidopterologiya (kəpənəklər öyrənir), mirmekologiya (araşdırmalar qarışqalar).

• İthyology, balıq elmidir.
• Ornitologiya quşlar elmidir.
• Teriologiya, məməlilərin elmidir.

Nerd   - bitkiləri araşdıran bir elm.

Mikologiya  - Göbələkləri öyrənən bir elm.

Protistologiya   - ən sadə öyrənən bir elm.

Viroloji   - Virusları öyrənən bir elm.

Bakteriologiya   - bakteriyaları öyrənən bir elm.

Biologiyanın əhəmiyyəti

Biologiya insanın praktik fəaliyyətinin bir çox aspektləri - kənd təsərrüfatı, müxtəlif sahələr və tibb ilə sıx bağlıdır.

İndiki dövrdə kənd təsərrüfatının uğurlu inkişafı, mövcud becərilən bitkilərin və ev heyvanlarının cinslərinin yeni növlərini yaratmaqla məşğul olan bioloqlardan və damazlıqlardan çox asılıdır.

Biologiyanın nailiyyətləri sayəsində mikrobioloji sənaye yaradıldı və uğurla inkişaf edir. Məsələn, kefir, qatıq, qatıq, pendir, kvas və müəyyən bir növ göbələk və bakteriya fəaliyyəti səbəbindən bir insanın aldığı bir çox məhsul. Müasir biotexnologiyaların köməyi ilə müəssisələr dərman, vitamin, yem əlavələri, bitki zərərvericilərdən və xəstəliklərdən qoruyucu məhsullar, gübrələr və daha çox məhsul istehsal edir.

Biologiya qanunlarını bilmək insan xəstəliklərinin sağalmasına və qarşısını almağa kömək edir.

Hər il insanlar getdikcə təbii sərvətlərdən istifadə edirlər. Güclü texnologiya dünyanı o qədər sürətlə dəyişir ki, indi Yer üzündə toxunmamış təbiətə malik guşələr demək olar ki, yoxdur.

İnsan həyatı üçün normal şərait saxlamaq üçün məhv edilmiş təbii mühiti bərpa etmək lazımdır. Bunu yalnız təbiət qanunlarını bilən insanlar edə bilər. Biologiya ilə yanaşı, biologiya elmi də ekologiya   planetdəki həyat şəraitinin qorunması və yaxşılaşdırılması problemini həll etməyə kömək edir.

İnteraktiv tapşırığı tamamlayın -

Həyat elmləri böyükdən kiçikə keçir. Bu yaxınlarda biologiya yalnız heyvanların, bitkilərin, bakteriyaların xarici xüsusiyyətlərini açıqladı. Molekulyar biologiya canlı orqanizmləri fərdi molekulların qarşılıqlı təsir səviyyəsində öyrənir. Struktur biologiya - hüceyrələrdə atom səviyyəsindəki prosesləri araşdırır. Fərdi atomları necə "görmək", struktur biologiyanın necə işlədiyini və "yaşayır" və istifadə etdiyi cihazları bilmək istəyirsinizsə, buradasınız!

Dövrün ümumi ortağı şirkətdir: bioloji tədqiqat və istehsal üçün ən böyük avadanlıq, reagent və istehlakçı təchizatçısıdır.

Biomolecule'nin əsas vəzifələrindən biri köklərə çatmaqdır. Tədqiqatçıların nə yeni faktlar kəşf etdiklərini söyləmirik - onların necə tapdıqları barədə danışırıq, bioloji texnikanın prinsiplərini izah etməyə çalışırıq. Bir orqanizmdən bir gen əldə edib başqa birinə necə daxil etmək olar? Nəhəng bir qəfəsdə bir neçə kiçik molekulun taleyini necə izləmək olar? Böyük bir beyindəki kiçik bir qrup neyronu necə həyəcanlandırmaq olar?

Və buna görə laboratoriya metodları haqqında daha sistemli bir şəkildə danışmaq, ən vacib, ən müasir bioloji metodları bir başlığa yığmaq qərarına gəldik. Daha maraqlı və vizual hala gətirmək üçün sıx şəkildə məqalələr təsvir etdik və hətta bəzi yerlərdə animasiyalar əlavə etdik. İstəyirik ki, yeni hissədəki məqalələr hətta təsadüfi bir yoldan keçən insan üçün də maraqlı və başa düşülən olsun. Digər tərəfdən, o qədər detallaşdırıldıqları üçün hətta bir peşəkar bunlarda yeni bir şey kəşf edə bilər. Texnikaları 12 böyük qrupda topladıq və onların əsasında biometodik bir təqvim hazırlayırıq. Yeniləmələri gözləyin!

Struktur biologiya niyə lazımdır?

Bildiyiniz kimi biologiya həyat elmidir. XIX əsrin əvvəllərində meydana çıxdı və mövcudluğunun ilk yüz ili sırf təsvir edildi. O dövrdə biologiyanın əsas vəzifəsi müxtəlif canlı orqanizmlərin mümkün qədər çox növünü tapmaq və səciyyələndirmək, bir az sonra - aralarındakı ailə əlaqələrini müəyyənləşdirmək hesab edildi. Zaman keçdikcə və elmin digər sahələrinin inkişafı ilə biologiyadan "molekulyar" prefiksi olan bir neçə sahə meydana gəldi: molekulyar genetika, molekulyar biologiya və biokimya - canlıları orqanizmin görünüşü və ya daxili orqanlarının nisbi mövqeyi ilə deyil, fərdi molekullar səviyyəsində öyrənən elmlər. Nəhayət, bu yaxınlarda (ötən əsrin 50-ci illərində) belə bir bilik sahəsi meydana çıxdı struktur biologiyası  - canlı orqanizmdəki prosesləri dəyişiklik səviyyəsində araşdıran bir elm məkan quruluşu  fərdi makromoleküllər. Əslində, struktur biologiya üç fərqli elmlərin qovşağındadır. Birincisi, bu biologiyadır, çünki elm canlı cisimləri, ikincisi, fizikanı öyrənir, çünki fiziki eksperimental metodların ən geniş arsenalını istifadə edir, üçüncüsü, kimya, çünki molekulların quruluşunu dəyişdirmək bu xüsusi intizamın obyekti olur.

Struktur biologiya birləşmələrin iki əsas sinifini - zülalları (bütün məlum orqanizmin əsas "işçi orqanı") və nuklein turşularını (əsas "məlumat" molekulları) öyrənir. Struktur biologiya sayəsində DNT'nin ikiqat bir sarmalı bir quruluşa sahib olduğunu, tRNA'nın "G" üzüm məktubu şəklində təsvir edilməsini və ribosomanın müəyyən bir quruluşda zülal və RNT-dən ibarət böyük və kiçik bir hissəyə sahib olduğunu bilirik.

Qlobal məqsəd struktur biologiya, digər elmlər kimi, "hər şeyin necə işlədiyini başa düşmək." Zülal zənciri hansı formada qatlanır, hüceyrələrin bölünməsinə səbəb olur, tətbiq olunan kimyəvi proses zamanı fermentin qablaşdırması necə dəyişir, böyümə hormonu və onun reseptoru qarşılıqlı olaraq hansı yerlərdə olur - bu elmin cavab verdiyi suallar. Üstəlik ayrı bir məqsəd, bu sualların (hələ araşdırılmamış bir obyekt üzərində) bahalı bir təcrübəyə müraciət etmədən kompüterdə cavablandırılması üçün bu qədər məlumat toplamaqdır.

Məsələn, qurdlar və ya göbələklərdəki bioluminesans sisteminin necə işlədiyini başa düşməlisiniz - bu məlumatlara əsaslanaraq genom tərəfindən deşifr edilmiş, istədiyiniz zülal tapmış və iş mexanizmi ilə birlikdə fəza quruluşunu proqnozlaşdırmışdır. Düzdür, bu cür metodların yalnız körpələrində olmasına baxmayaraq, yalnız bir geninə sahib bir zülalın quruluşunu dəqiq proqnozlaşdırmaq hələ mümkün olmadığını etiraf etmək lazımdır. Digər tərəfdən, struktur biologiyanın nəticələri tibbdə istifadə olunur. Bir çox tədqiqatçının ümid etdiyi kimi, biomolekulların quruluşu və onların işləmə mexanizmləri haqqında biliklər, indi ən çox edildiyi kimi, yeni dərmanların sınaq və səhv (yüksək ötürücülük müayinəsi, ciddi şəkildə danışmaq) əvəzinə səmərəli əsasda inkişafına imkan verəcəkdir. Və bu fantastika deyil: struktur biologiya istifadə edərək yaradılan və ya optimallaşdırılmış bir çox dərman var.

Struktur biologiyanın tarixi

Struktur biologiyanın tarixi (Şəkil 1) olduqca qısa və 1950-ci illərin əvvəllərində, Rozalind Franklin tərəfindən DNT kristallarında X-ray diffraksiyasının məlumatlarına əsaslanan vintaj dizaynerindən hazırlanan ikiqat sarmalağın bir modelini yığdıqda, 1950-ci illərin əvvəllərində başlayır. Bir az əvvəl, Linus Pauling zülalların ikincil quruluşunun əsas elementlərindən biri olan bir sarmalın ilk modelini qurdu (Şəkil 2).

Beş il sonra, 1958-ci ildə, dünyada ilk protein quruluşu müəyyən edildi - sperma balina miyoglobin (əzələ lif zülalı) (Şəkil 3). Əlbətdə ki, müasir quruluşlar qədər gözəl deyildi, lakin müasir elmin inkişafında mühüm mərhələ idi.

Şəkil 3b. Bir protein molekulunun ilk məkan quruluşu.  John Kendrew və Max Perutz, xüsusi bir dizaynerdən yığılmış miyoglobinin fəza quruluşunu nümayiş etdirir.

10 ildən sonra, 1984-1985-ci illərdə ilk quruluşlar nüvə maqnit rezonans spektroskopiyası ilə təyin olundu. Bu andan etibarən bir neçə əsas kəşflər baş verdi: 1985-ci ildə fermentin ilk kompleksinin inhibitoru ilə quruluşu alındı, 1994-cü ildə hüceyrələrimizin (mitokondriya) elektrik stansiyalarının əsas "maşını" olan ATP sintazası quruldu və 2000-ci ildə ilk məkan quruluşu Zülalların "fabrikləri" - zülal və RNT-dən ibarət ribosomlar (Şəkil 6). 21-ci əsrdə struktur biologiyasının inkişafı fəza quruluşlarının sayının partlayıcı artması ilə müşayiət olunan sıçrayışlar və həddlərlə getdi. Bir çox sinif zülalların quruluşları əldə edildi: hormon və sitokin reseptorları, G-protein ilə əlaqəli reseptorlar, toll kimi reseptorlar, immunitet sistemi zülalları və digərləri.

2010-cu illərdə krioelektron mikroskopiyasının görüntülərini yazmaq və emal etmək üçün yeni texnologiyaların meydana gəlməsi ilə ultra yüksək qətnamə olan membran zülallarının bir çox mürəkkəb quruluşu ortaya çıxdı. Struktur biologiyasının tərəqqisi diqqətdən qaçmadı: bu sahədə kəşflər üçün 14 Nobel mükafatı verildi, onlardan beşi 21-ci əsrdə.

Struktur biologiya metodları

Struktur biologiya sahəsində tədqiqatlar bir neçə fiziki metoddan istifadə etməklə aparılır ki, bunlardan yalnız üçü atom həllində biomoleküllərin fəza quruluşlarını əldə etməyə imkan verir. Struktur biologiya metodları bir test maddənin müxtəlif növ elektromaqnit dalğaları və ya elementar hissəciklərlə qarşılıqlı təsirini ölçməyə əsaslanır. Bütün üsullar əhəmiyyətli maliyyə mənbələri tələb edir - avadanlıqların dəyəri çox vaxt təəccüblüdür.

Tarixən, struktur biologiyanın ilk metodu rentgen struktur analizidir (XRD) (Şəkil 7). 20-ci əsrin əvvəllərinə qədər məlum oldu ki, kristallardakı rentgen difraksiya nümunəsindən onların xassələrini - hüceyrə simmetriyasının növünü, atomlar arasındakı bağların uzunluğunu və s. Öyrənə bilərsiniz. Lakin üzvi birləşmələr kristal panjaranın hüceyrələrindədirsə, onda atom koordinatları hesablana bilər və buna görə də. , bu molekulların kimyəvi və məkan quruluşu. 1949-cu ildə penisilinin, 1953-cü ildə isə DNT cüt sarmalının quruluşu beləcə alındı.

Hər şeyin sadə olduğu görünür, amma nüanslar var.

Əvvəlcə bir növ kristal əldə etmək lazımdır və ölçüləri kifayət qədər böyük olmalıdır (Şəkil 8). Çox mürəkkəb olmayan molekullar üçün bu mümkün olarsa (natrium xlorid və ya mis sulfat necə kristallaşdığını xatırlayın!), Onda protein kristallaşması optimal şərtləri tapmaq üçün qeyri-aşkar bir prosedur tələb edən çətin bir işdir. İndi bu, "cücərmiş" protein kristallarının axtarışında yüzlərlə müxtəlif həll hazırlayan və izləyən xüsusi robotların köməyi ilə edilir. Ancaq kristaloqrafiyanın başlanğıcında bir protein kristalının alınması illərcə qiymətli vaxt tələb edə bilər.

İkincisi, əldə edilmiş məlumatlar əsasında ("xam" diffraksiya nümunələri; Şəkil 8), quruluş "hesablanmalıdır". İndi bu da adi bir işdir, amma 60 il əvvəl, lampa texnologiyası və ştamp kartları dövründə bu, çox sadə idi.

Üçüncüsü, bir kristal yetişdirmək mümkün olsa da, zülalın məkan quruluşunun müəyyənləşdirilməsi heç də zəruri deyildir: bunun üçün zülal hər zaman qalmaqdan uzaq olan qəfəsin bütün qovşaqlarında eyni quruluşa sahib olmalıdır.

Dördüncüsü, bir kristal təbii bir protein vəziyyətindən uzaqdır. Kristallardakı zülalları öyrənmək, insanları kiçik bir dumanlı mətbəxdə on tərəfə sürtməklə necə öyrənmək olar: insanların qolları, ayaqları və başı olduğunu öyrənə bilərsiniz, amma davranış rahat bir mühitdəki kimi eyni ola bilməz. Bununla birlikdə, rentgen analizi məkan quruluşlarını təyin etmək üçün ən yaygın bir üsuldur və PDB tərkibindəki 90% bu metoddan istifadə edilir.

SAR güclü rentgen mənbələrinə - elektron sürətləndiricilərinə və ya pulsuz elektron lazerlərə ehtiyac duyur (Şəkil 9). Bu cür mənbələr bahalıdır - bir neçə milyard ABŞ dolları, lakin ümumiyyətlə dünyada yüzlərlə və hətta minlərlə qrup kifayət qədər nominal ödəniş üçün tək mənbədən istifadə edirlər. Ölkəmizdə güclü mənbələr yoxdur, buna görə alimlərin əksəriyyəti Rusiyadan ABŞ ya da Avropaya, əldə edilən kristalları analiz etmək üçün səyahət edirlər. Bu romantik araşdırmalar haqqında daha ətraflı "məqalədə oxuyun Membran zülallarının qabaqcıl tədqiqatları laboratoriyası: Gendən Angstroma qədər» .

Artıq qeyd edildiyi kimi, rentgen analizi üçün güclü bir rentgen mənbəyi lazımdır. Mənbə nə qədər güclü olarsa, edə biləcəyiniz kristalların ölçüsü nə qədər az olarsa, bioloqlar və gen mühəndisləri üçün daha az işgəncəli kristal almağa çalışacaqsınız. X-ray şüalanma əldə etməyin ən asan yolu sinxrotron və ya siklotronlarda - nəhəng üzük sürətləndiricilərində bir elektron şüasını sürətləndirməkdir. Bir elektron sürətləndikdə, istədiyiniz tezlik aralığında elektromaqnit dalğaları yayır. Bu yaxınlarda yeni super güclü radiasiya mənbələri ortaya çıxdı - pulsuz elektron lazerlər (XFEL).

Lazer işləmə prinsipi olduqca sadədir (Şəkil 9). Əvvəlcə elektronlar super keçirici maqnitlərdən istifadə edərək yüksək enerjilərə sürətlənir (sürətləndiricinin uzunluğu 1-2 km), sonra sözdə undulatorlardan - müxtəlif qütblü maqnit dəstlərindən keçirlər.

Şəkil 9. Pulsuz elektron lazerin işləmə prinsipi.  Elektron şüası sürətlənir, undulatordan keçir və bioloji nümunələrə düşən qamma şüaları yayır.

Boşaltma qurğusundan keçərək elektronlar vaxtaşırı şüa istiqamətindən sapmağa başlayır, sürətlənmə və rentgen şüası yayır. Bütün elektronlar eyni şəkildə hərəkət etdiyindən, şüanın digər elektronları eyni tezlikdəki rentgen dalğalarını qəbul etməyə və geri qaytarmağa başladığı üçün şüalanma güclənir. Bütün elektronlar super güclü və çox qısa bir işıq şəklində sinxron şəkildə radiasiya yayır (100 femtosekunddan az davam edir). X-şüa şüasının gücü o qədər yüksəkdir ki, bir qısa flaş kiçik bir bülluru plazmaya çevirir (Şəkil 10), lakin bu neçə az femtosekundda, kristal bütöv olduğu halda şüanın yüksək intensivliyi və uyğunluğu sayəsində ən yüksək keyfiyyətli görüntü əldə edə bilərsiniz. Belə bir lazerin dəyəri 1,5 milyard dollardır və dünyada yalnız dörd belə qurğu var (ABŞ-da (Şəkil 11), Yaponiya, Koreya və İsveçrədə). 2017-ci ildə Rusiyanın da iştirak etdiyi beşinci - Avropa - lazerin istifadəyə verilməsi planlaşdırılır.

Şəkil 10. Sərbəst elektron lazer nəbzinin təsiri ilə zülalların 50 fs-də plazmaya çevrilməsi.  Femtosekond \u003d 1/1000000000000000 saniyəlik fraksiyalar.

NMR spektroskopiyasından istifadə edərək PDB bazasındakı məkan quruluşlarının təxminən 10% -i təyin olundu. Rusiyada, dünya səviyyəli işlərin aparıldığı bir neçə ağır həssas NMR spektrometr var. Yalnız Rusiyada deyil, həm də Praqanın şərqində və Seulun qərbində yerləşən ən böyük NMR laboratoriyası Rusiya Elmlər Akademiyasının Bioorganik Kimya İnstitutunda (Moskva) yerləşir.

NMR spektrometr, ağıl üzərində texnologiyanın zəfərinin gözəl bir nümunəsidir. Daha əvvəl qeyd etdiyimiz kimi, NMR spektroskopiyası metodundan istifadə etmək üçün güclü bir maqnit sahəsi tələb olunur, buna görə cihazın ürəyi həddindən artıq keçirici bir maqnitdir - maye heliuma (−269 ° C) batırılmış xüsusi bir lehimli rulon. Maye helium super keçiricilik əldə etmək üçün lazımdır. Heliumun buxarlanmaması üçün, ətrafında maye azot (−196 ° C) olan nəhəng bir tank qurulur. Bir elektromaqnit olsa da, elektrik istehlak etmir: super keçirici bobin heç bir müqavimət göstərmir. Lakin maqnit daim maye helium və maye azotla “qidalanmalıdır” (Şəkil 15). İzləməsəniz, "söndürün" baş verəcək: bobin istilənəcək, geliy partlayıcı şəkildə buxarlanacaq və cihaz qırılacaq ( bax  video). Nümunə 5 sm uzunluğunda sahənin həddindən artıq homojen olması da vacibdir, buna görə cihazda maqnit sahəsinin düzəldilməsi üçün zəruri olan onlarla kiçik maqnit var.

Video 21.14 Tesla NMR spektrometrinin planlaşdırılması.

Ölçmələr aparmaq üçün bir sensora ehtiyacınız var - hər ikisi elektromaqnit radiasiyasını əmələ gətirən və "tərs" siqnal aşkar edən - nümunənin maqnit momentinin salınması. Həssaslığı 2-4 amil artırmaq üçün sensor −200 ° C-ə qədər soyudulur və bununla da termal səs-küyü aradan qaldırır. Bunu etmək üçün xüsusi bir maşın - heliumu istiliyinə qədər istiləşdirən və detektorun yanında pompalayan bir kriolatform qururlar.

İşığın, rentgen şüalarının və ya bir neytron şüasının səpələnməsi fenomeninə söykənən bütün bir metod qrupu mövcuddur. Şüalanmanın / hissəciklərin müxtəlif açılarda səpilməsinin intensivliyinə görə bu üsullar məhluldakı molekulların ölçüsünü və formasını təyin etməyə imkan verir (Şəkil 16). Səpələnməni istifadə edərək bir molekulun quruluşunu təyin etmək mümkün deyil, ancaq başqa bir metoddan, məsələn, NMR spektroskopiyasından istifadə edərkən kömək kimi istifadə edilə bilər. İşıq səpilməsini ölçmək üçün alətlər nisbətən ucuzdur və təxminən 100.000 dollara başa gəlir, digər üsullar isə neytron şüası və ya güclü bir rentgen axını yarada bilən hissəcik sürətləndiricisini tələb edir.

Quruluşu müəyyənləşdirmək mümkün olmayan, lakin bəzi vacib məlumatları əldə etmək mümkün olan başqa bir üsuldur rezonans flüoresan enerji ötürülməsi  (FRET). Metod flüoresan fenomenindən istifadə edir - bəzi maddələrin fərqli bir dalğa uzunluğunda işıq yayaraq bir dalğa uzunluğunda işığın udma qabiliyyətindən istifadə edir. Bir cüt birləşmə seçilə bilər, onlardan birində (donor) flüoresan zamanı yayılan işıq ikincinin (qəbuledicinin) xarakterik udma dalğa uzunluğuna uyğun olacaqdır. Donoru istədiyiniz dalğa uzunluğunda bir lazerlə şüalandırın və qəbuledici flüoresanlığı ölçün. FRET-in təsiri molekullar arasındakı məsafədən asılıdır, buna görə də bir zülalın iki zülalının və ya fərqli domenlərinin (struktur vahidlərinin) molekullarına bir flüoresan donoru və qəbuledicisini təqdim etsəniz, zülallar arasındakı qarşılıqlı əlaqəni və ya proteindəki qarşılıqlı tənzimləməni öyrənə bilərsiniz. Qeydiyyat bir optik mikroskopdan istifadə etməklə aparılır, buna görə də FRET, məlumatları şərh etməkdə çətinlik çəkən ucuz, xəbərsiz olsa da, metoddur.

Nəhayət, struktur bioloqların “xəyal metodu” - kompüter modelləşdirməsindən bəhs etmək olmaz (Şəkil 17). Metodun ideyası, bir zülalın davranışını kompüter modelində modelləşdirmək üçün molekulyar davranışın quruluşu və qanunları haqqında müasir biliklərdən istifadə etməkdir. Məsələn, molekulyar dinamika metodundan istifadə edərək, bir molekulun hərəkətini və ya bir zülalın "yığılması" prosesini bir "ancaq" ilə izləmək mümkündür: hesablana bilən maksimum vaxt 1 ms-dən çox deyil, bu çox qısadır, lakin böyük hesablama tələb edir mənbələr (Şəkil 18). Sistemin davranışını daha uzun müddət araşdıra bilərsiniz, yalnız buna yolverilməz dəqiqlik itkisi səbəbindən nail olunur.

Zülalların fəza quruluşlarını təhlil etmək üçün kompüter modelləşdirmə fəal şəkildə istifadə olunur. Docking köməyi ilə hədəf zülal ilə qarşılıqlı əlaqəsi yüksək olan potensial dərmanlar axtarırlar. Bu anda, proqnozların dəqiqliyi hələ də azdır, lakin dok yeni bir dərman hazırlamaq üçün yoxlanılmalı olan potensial aktiv maddələrin çeşidini xeyli daralda bilər.

Struktur biologiyanın nəticələrinin praktik tətbiqinin əsas sahəsi dərmanların inkişafı və ya indi dəbdə olduğu kimi süründürmə dizaynının inkişaf etdirilməsidir. Struktur məlumatlarına əsaslanan bir dərman inkişaf etdirməyin iki yolu var: bir liganddan və ya hədəf bir proteindən başlaya bilərsiniz. Hədəf zülalına təsir edən bir neçə dərman artıq bilinirsə və protein-dərman komplekslərinin quruluşu əldə edilirsə, zülal molekulunun səthində bağlanmanın "cibinin" xüsusiyyətlərinə uyğun olaraq "ideal dərman" modelini yarada bilərsiniz, potensial dərmanın zəruri xüsusiyyətlərini vurğulayır və hamısı arasında axtarış apara bilərsiniz. məlum təbii və belə birləşmələr deyil. Dərman quruluşunun xüsusiyyətləri ilə fəaliyyəti arasında əlaqə qura bilərsiniz. Məsələn, bir molekulun üstündə bir yay varsa, onda onun fəaliyyəti yay olmadan bir molekulun fəaliyyətindən daha yüksəkdir. Və yay nə qədər çox yüklənsə, dərman bir o qədər yaxşı işləyir. Beləliklə, bütün məlum molekullardan ən böyük yüklü yay ilə bir birləşmə tapmaq lazımdır.

Başqa bir yol - hədəfin quruluşunu kompüterdən istifadə edərək, lazımi yerdə qarşılıqlı təsir edə bilən birləşmələri axtarır. Bu vəziyyətdə, adətən fraqmentlər kitabçasından - maddələrin kiçik hissələrindən istifadə edin. Fərqli yerlərdə hədəflə qarşılıqlı əlaqədə olan, lakin bir-birinə yaxın olan bəzi yaxşı parçaları taparsanız, parçaları bir-birinə tikərək "dikiş" edə bilərsiniz. Struktur biologiyadan istifadə edərək dərmanların uğurlu inkişafına dair bir çox nümunə var. İlk uğurlu dava 1995-ci ilə təsadüf edir: sonra qlaukoma müalicəsi olan dorzolamide istifadə üçün təsdiq edildi.

Bioloji tədqiqatdakı ümumi tendensiya getdikcə təkcə keyfiyyətcə deyil, həm də təbiətin kəmiyyət təsvirinə meyl edir. Struktur biologiya əsas nümunədir. Bunun yalnız fundamental elmə deyil, həm də tibbə, biotexnologiyaya da fayda verəcəyinə inanmaq üçün bütün əsaslar var.

Təqvim

Xüsusi layihənin məqalələrinə əsasən, 2019-cu il üçün "12 biologiya metodu" təqvimini yaratmağa qərar verdik. Bu yazı mart ayını təqdim edir.

Ədəbiyyat

1. Bioluminescence: canlanma;
2. Kompüter metodlarının zəfəri: zülalların quruluşunu proqnozlaşdırmaq;
3. Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Kiçik. (2015).