Նպատակներ

• Կրթական. շարունակել կենսաբանության՝ որպես գիտության մասին գիտելիքների ձևավորումը. հասկացություններ տալ կենսաբանության հիմնական բաժինների և իրենց ուսումնասիրած առարկաների մասին.
• Զարգացնել. ձևավորել գրական աղբյուրների հետ աշխատելու հմտություններ, վերլուծական կապեր ստեղծելու հմտությունների ձևավորում.
• Ուսումնական. ընդլայնել հորիզոնները, ձևավորել աշխարհի ամբողջական ընկալում:

Առաջադրանքներ

1. Բացահայտել կենսաբանության դերը, ի թիվս այլ գիտությունների:
2. Բացահայտել կենսաբանության կապը այլ գիտությունների հետ։
3. Որոշեք, թե կենսաբանության ինչ ճյուղեր են ուսումնասիրում:
4. Սահմանել կենսաբանության դերը կյանքում մարդ .
5. Նկարիր Հետաքրքիր փաստերթեմայի հետ կապված դասում ներկայացված տեսանյութերից.

Տերմիններ և հասկացություններ

• Կենսաբանությունը գիտությունների համալիր է, որի ուսումնասիրության առարկա են հանդիսանում կենդանի էակները և նրանց փոխազդեցությունը շրջակա միջավայրի հետ։
• Կյանքը նյութի գոյության ակտիվ ձև է, ինչ-որ իմաստով ավելի բարձր՝ համեմատած նրա ֆիզիկական և քիմիական ձևերգոյություն; Բջջում տեղի ունեցող ֆիզիկական և քիմիական գործընթացների մի շարք, որոնք թույլ են տալիս նյութափոխանակությունը և դրա բաժանումը:
• Գիտությունըմարդու գործունեության ոլորտն է, որն ուղղված է իրականության մասին օբյեկտիվ գիտելիքների զարգացմանն ու տեսական համակարգմանը։

Դասերի ժամանակ

Գիտելիքների թարմացում

Հիշեք, թե ինչ է ուսումնասիրում կենսաբանությունը:
Նշեք կենսաբանության այն ճյուղերը, որոնք գիտեք:
Գտեք ճիշտ պատասխանը.
1. Բուսաբանական ուսումնասիրություններ.
Ա) բույսեր
Բ) կենդանիներ
Բ) միայն ջրիմուռներ
2. Սնկերի ուսումնասիրությունը տեղի է ունենում շրջանակներում.
Ա) բուսաբանություն
Բ) վիրուսաբանություն;
Բ) միկոլոգիա.
3. Կենսաբանության մեջ առանձնանում են մի քանի թագավորություններ, մասնավորապես.
Ա) 4
Բ) 5
7-ԻՆ
4. Մարդը կենսաբանության մեջ նշում է.
Ա) Կենդանիների թագավորություն
Բ) Ենթադասի կաթնասուններ;
Գ) Homo sapiens սեռ.

Նկար 1-ի օգնությամբ հիշեք, թե քանի թագավորություն է առանձնանում կենսաբանության մեջ.

Բրինձ. 1 Կենդանի օրգանիզմների թագավորություններ

Նոր նյութ սովորելը

Առաջին անգամ «կենսաբանություն» տերմինը 1797 թվականին առաջարկել է գերմանացի պրոֆեսոր Տ.Ռուզոմը։ Բայց այն սկսեց ակտիվորեն կիրառվել միայն 1802 թվականին՝ դրա օգտագործումից հետո ժամկետ J-B. Լամարկը իր ստեղծագործություններում.

Այսօր կենսաբանությունը գիտությունների մի համալիր է, որը ձևավորում է անկախ գիտական ​​առարկաներ, որոնք զբաղվում են ուսումնասիրության որոշակի առարկաներով:

Կենսաբանության «ճյուղերի» շարքում կարելի է անվանել այնպիսի գիտություններ, ինչպիսիք են.
- բուսաբանություն - գիտություն, որն ուսումնասիրում է բույսերը և դրա ենթաբաժինները՝ սնկաբանություն, քարաքոսաբանություն, բրիոլոգիա, գեոբուսաբանություն, պալեոբուսաբանություն.
- կենդանաբանություն- գիտություն, որն ուսումնասիրում է կենդանիներին և դրա ենթաբաժինները՝ ձկնաբանություն, արախնոլոգիա, թռչնաբանություն, էթոլոգիա.
- էկոլոգիա - կենդանի օրգանիզմների շրջակա միջավայրի հետ փոխհարաբերությունների գիտություն.
- անատոմիա - գիտություն ներքին կառուցվածքըբոլոր կենդանի էակները;
- մորֆոլոգիա - գիտություն, որն ուսումնասիրում է կենդանի օրգանիզմների արտաքին կառուցվածքը.
- Բջջաբանություն - գիտություն, որն ուսումնասիրում է բջիջը;
- ինչպես նաև հյուսվածաբանություն, գենետիկա, ֆիզիոլոգիա, մանրէաբանություն և այլն:

Ընդհանուր առմամբ, դուք կարող եք տեսնել կենսաբանական գիտությունների ամբողջությունը Նկար 2-ում.

Բրինձ. 2 Կենսաբանական գիտություններ

Միաժամանակ հատկացնում են ամբողջ գիծըգիտություններ, որոնք ձևավորվել են այլ գիտությունների հետ կենսաբանության սերտ փոխազդեցության արդյունքում և դրանք կոչվում են ինտեգրված։ Այս գիտությունները կարելի է ապահով կերպով վերագրել՝ կենսաքիմիա, կենսաֆիզիկա, կենսաաշխարհագրություն, կենսատեխնոլոգիա, ռադիոկենսաբանություն, տիեզերական կենսաբանություն և այլն։ Նկար 3-ում ներկայացված են կենսաբանության հետ կապված հիմնական ինտեգրալային գիտությունները

Բրինձ. 3. Ինտեգրալ կենսաբանական գիտություններ

Մարդու համար կարևոր է կենսաբանության իմացությունը։
Առաջադրանք 1. Փորձեք ինքներդ ձևակերպել, թե կոնկրետ ո՞րն է կենսաբանական գիտելիքների կարևորությունը մարդու համար:
Գործողություն 2. Դիտեք էվոլյուցիայի մասին հետևյալ տեսանյութը և որոշեք, թե ինչ կենսաբանական գիտելիք է պահանջվել այն ստեղծելու համար

Իսկ հիմա հիշենք, թե ինչ գիտելիք և ինչի համար է պետք մարդուն.
- որոշելու մարմնի տարբեր հիվանդություններ. Դրանց բուժումը և կանխարգելումը պահանջում են գիտելիքներ մարդու մարմնի մասին, ինչը նշանակում է գիտելիքներ՝ անատոմիայի, ֆիզիոլոգիայի, գենետիկայի, բջջաբանության: Կենսաբանության նվաճումների շնորհիվ արդյունաբերությունը սկսեց արտադրել դեղամիջոցներ, վիտամիններ և կենսաբանական ակտիվ նյութեր.

Սննդի արդյունաբերության մեջ անհրաժեշտ է իմանալ բուսաբանություն, կենսաքիմիա, մարդու ֆիզիոլոգիա;
- գյուղատնտեսության մեջ անհրաժեշտ է բուսաբանության և կենսաքիմիայի իմացություն: Բուսական և կենդանական օրգանիզմների փոխհարաբերությունների ուսումնասիրության շնորհիվ հնարավոր է դարձել ստեղծել գյուղատնտեսական մշակաբույսերի վնասատուների դեմ պայքարի կենսաբանական մեթոդներ։ Օրինակ, բուսաբանության և կենդանաբանության համալիր գիտելիքները դրսևորվում են գյուղատնտեսության մեջ, և դա կարելի է տեսնել կարճ տեսանյութում.

Եվ սա ընդամենը կարճ ցանկն է մարդու կյանքում «կենսաբանական գիտելիքի օգտակար դերի»։
Հետևյալ տեսանյութը կօգնի ձեզ ավելի լավ հասկանալ կենսաբանության դերը կյանքում:

Կենսաբանության գիտելիքները պարտադիրից հանել հնարավոր չէ, քանի որ կենսաբանությունը ուսումնասիրում է մեր կյանքը, կենսաբանությունը տալիս է գիտելիք, որն օգտագործվում է մարդու կյանքի շատ ոլորտներում։

Առաջադրանք 3. Բացատրեք, թե ինչու է ժամանակակից կենսաբանությունը կոչվում բարդ գիտություն:

Գիտելիքների համախմբում

1. Ի՞նչ է կենսաբանությունը:
2. Անվանե՛ք բուսաբանության ենթաբաժինները:
3. Ո՞րն է անատոմիայի իմացության դերը մարդու կյանքում:
4.Ի՞նչ գիտություններ են անհրաժեշտ բժշկության համար:
5. Ո՞վ առաջին անգամ բացահայտեց կենսաբանություն հասկացությունը:
6. Նայեք նկար 4-ին և որոշեք, թե որ գիտությունն է ուսումնասիրում պատկերված օբյեկտը.

Նկ.4. Ինչ գիտություն է ուսումնասիրում այս օբյեկտը

7. Ուսումնասիրեք Նկար 5-ը, նշեք բոլոր կենդանի օրգանիզմները և այն գիտությունը, որն ուսումնասիրում է այն

Բրինձ. 5. Կենդանի օրգանիզմներ

Տնային աշխատանք

1. Մշակել դասագրքի նյութը - պարբերություն 1
2. Գրիր տետրում և սովորիր կենսաբանություն, կյանք, գիտություն տերմինները:
3. Տետրում գրի՛ր կենսաբանության բոլոր բաժիններն ու ենթաբաժինները՝ որպես գիտություն, համառոտ բնութագրի՛ր դրանք։

Վերջերս հայտնաբերվել է ստորգետնյա քարանձավներում ապրող Phreaticthys andruzzii անաչք ձուկ, որի ներքին ժամացույցը դրված է ոչ թե 24-ի (ինչպես մյուս կենդանիների), այլ 47-ի վրա: Դրա համար մեղավոր է մուտացիան, որն անջատել է այս ձկների մարմնի բոլոր լուսազգայուն ընկալիչները։

Մեր մոլորակի վրա ապրող կենսաբանական տեսակների ընդհանուր թիվը գիտնականները գնահատում են 8,7 միլիոն, և այս պահին այդ թվի 20%-ից ոչ ավելին բացահայտ և դասակարգված է։

Սառցե ձուկը կամ սիգը ապրում է Անտարկտիդայի ջրերում։ Սա միակ ողնաշարավոր տեսակն է, որն իր արյան մեջ չունի կարմիր արյան բջիջներ և հեմոգլոբին, հետևաբար, սառցե ձկների արյունը անգույն է: Նրանց նյութափոխանակությունը հիմնված է միայն արյան մեջ ուղղակիորեն լուծված թթվածնի վրա։

«Բաստարդ» բառը ծագել է «պոռնկություն» բայից և սկզբնապես նշանակում էր մաքուր ցեղատեսակի կենդանու ապօրինի սերունդ: Ժամանակի ընթացքում կենսաբանության մեջ այս բառը փոխարինվեց «հիբրիդ» տերմինով, սակայն այն դարձավ վիրավորական մարդկանց նկատմամբ։

Օգտագործված աղբյուրների ցանկը

1. Դաս «Կենսաբանություն - կյանքի գիտություն» Կոնստանտինովա Է. Ա., կենսաբանության ուսուցիչ, Տվերի թիվ 3 միջնակարգ դպրոց
2. Դաս «Ներածություն. Կենսաբանությունը կյանքի գիտություն է» Տիտորով Յու.Ի., կենսաբանության ուսուցիչ, Կեմերովոյի CL-ի տնօրեն:
3. Դաս «Կենսաբանություն - կյանքի գիտություն» Նիկիտինա Օ.Վ., կենսաբանության ուսուցիչ, MOU «Թիվ 8 միջնակարգ դպրոց, Չերեպովեց.
4. Զախարով Վ.Բ., Կոզլովա Տ.Ա., Մամոնտով Ս.Գ. «Կենսաբանություն» (4-րդ հրատարակություն) - L .: Ակադեմիա, 2011.- 512s.
5. Matyash N.Yu., Shabatura N.N. Կենսաբանություն 9-րդ դասարան - Կ .: Geneza, 2009. - 253 p.

Խմբագրվել և ուղարկվել է Բորիսենկո Ի.Ն.

Դասի վրա աշխատելը

Բորիսենկո Ի.Ն.

Կոնստանտինովա Է.Ա.

Տիտորովա Յու.Ի.

Նիկիտինա Օ.Վ.

Կենսաբանություն- կենդանի բնության գիտություն.

Կենսաբանությունը ուսումնասիրում է կենդանի էակների բազմազանությունը, նրանց մարմնի կառուցվածքը և օրգանների աշխատանքը, օրգանիզմների վերարտադրությունն ու զարգացումը, ինչպես նաև մարդու ազդեցությունը վայրի բնության վրա։

Այս գիտության անվանումը գալիս է հունարեն երկու բառից. bios«- «Կյանք և» լոգոները- «գիտություն, խոսք».

Կենդանի օրգանիզմների մասին գիտության հիմնադիրներից է հին հույն մեծ գիտնականը (Ք.ա. 384 - 322 թթ.): Նա առաջինն էր, ով ընդհանրացրեց մարդկության կողմից իրենից առաջ ստացած կենսաբանական գիտելիքները։ Գիտնականն առաջարկել է կենդանիների առաջին դասակարգումը` միավորելով կառուցվածքով նման կենդանի օրգանիզմները խմբերի և այնտեղ մարդու համար տեղ է հատկացրել:

Հետագայում շատ գիտնականներ, ովքեր ուսումնասիրեցին տարբեր տեսակներկենդանի օրգանիզմներ, որոնք բնակվում են մեր մոլորակի վրա.

Կենսաբանության ընտանիք

Կենսաբանությունը բնության գիտություն է։ Կենսաբանների հետազոտության ոլորտը հսկայական է՝ դրանք տարբեր միկրոօրգանիզմներ, բույսեր, սնկեր, կենդանիներ (այդ թվում՝ մարդիկ), օրգանիզմների կառուցվածքն ու գործունեությունը և այլն։

Այսպիսով, կենսաբանությունը պարզապես գիտություն չէ, այլ ամբողջ ընտանիքը, բաղկացած բազմաթիվ առանձին գիտություններից.

Բացահայտեք կենսաբանական գիտությունների ընտանիքի մասին ինտերակտիվ աղյուսակը և պարզեք, թե ինչ են ուսումնասիրում կենսաբանության տարբեր ճյուղերը:

Անատոմիա- առանձին օրգանների, համակարգերի և ամբողջ մարմնի ձևի և կառուցվածքի գիտություն:

Ֆիզիոլոգիա- գիտություն օրգանիզմների կենսագործունեության, նրանց համակարգերի, օրգանների և հյուսվածքների, մարմնում ընթացող գործընթացների մասին.

Բջջաբանություն- գիտություն բջջի կառուցվածքի և գործունեության մասին.

Կենդանաբանություն կենդանիներին ուսումնասիրող գիտությունն է։

Կենդանաբանության բաժիններ.

• Միջատաբանությունը միջատների գիտություն է։

Նրանում կան մի քանի բաժիններ՝ կոլեոպտերոլոգիա (ուսումնասիրում է բզեզներին), լեպիդոպտերոլոգիա (ուսումնասիրում է թիթեռներին), միրմեկոլոգիա (ուսումնասիրում է մրջյունները)։

• Իխտիոլոգիան գիտություն է ձկների մասին:
• Թռչնաբանությունը գիտություն է թռչունների մասին։
• Theriology- ը գիտություն է կաթնասունների մասին:

Բուսաբանություն գիտություն, որն ուսումնասիրում է բույսերը։

Սնկաբանությունգիտություն, որն ուսումնասիրում է սնկերը:

Պրոտիստոլոգիա Գիտություն, որն ուսումնասիրում է նախակենդանիները։

Վիրուսաբանություն գիտություն, որն ուսումնասիրում է վիրուսները։

Մանրէաբանություն գիտություն, որն ուսումնասիրում է բակտերիաները:

Կենսաբանության նշանակությունը

Կենսաբանությունը սերտորեն կապված է բազմաթիվ կողմերի հետ գործնական գործունեությունմարդ - գյուղատնտեսություն, տարբեր արդյունաբերություններարդյունաբերություն, բժշկ.

Հաջող զարգացում Գյուղատնտեսություններկայումս մեծապես կախված է կենսաբան-բուծողներից, որոնք ներգրավված են գոյություն ունեցող մշակովի բույսերի և ընտանի կենդանիների ցեղատեսակների բարելավման և նոր սորտերի ստեղծման մեջ:

Կենսաբանության նվաճումների շնորհիվ ստեղծվել և հաջողությամբ զարգանում է մանրէաբանական արդյունաբերությունը։ Օրինակ՝ կեֆիրը, կաթնաշոռային կաթը, յոգուրտները, պանիրները, կվասը և շատ այլ մթերքներ, որոնք մարդը ստանում է սնկերի և բակտերիաների որոշակի տեսակների գործունեության շնորհիվ։ Ժամանակակից կենսատեխնոլոգիաների օգնությամբ ձեռնարկությունները արտադրում են դեղամիջոցներ, վիտամիններ, կերային հավելումներ, բույսերի պաշտպանության միջոցներ վնասատուներից և հիվանդություններից, պարարտանյութեր և շատ ավելին։

Կենսաբանության օրենքների իմացությունը օգնում է բուժել և կանխարգելել մարդկանց հիվանդությունները:

Ամեն տարի ավելի ու ավելի շատ մարդիկ օգտագործում են Բնական պաշարներ. Հզոր տեխնոլոգիան այնքան արագ է փոխակերպում աշխարհը, որ այժմ Երկրի վրա գրեթե անձեռնմխելի բնությամբ անկյուններ չեն մնացել:

Պահպանել նորմալ պայմաններմարդկային կյանքի համար անհրաժեշտ է վերականգնել ավերվածը բնական միջավայր. Միայն մարդիկ կարող են դա անել, լավ իմանալով օրենքներըբնությունը։ Կենսաբանության, ինչպես նաև կենսաբանական գիտությունների իմացություն էկոլոգիաօգնում է մեզ լուծել մոլորակի վրա կյանքի պայմանների պահպանման և բարելավման խնդիրը:

Լրացրեք ինտերակտիվ առաջադրանքը -

Ի՞նչ է կենսաբանությունը: Կենսաբանությունը կյանքի գիտություն է, կենդանի օրգանիզմների, որոնք ապրում են Երկրի վրա:

Նկար 3 «Գիտություն» շնորհանդեսիցկենսաբանության դասերին «Կենսաբանություն» թեմայով

Չափերը՝ 720 x 540 պիքսել, ֆորմատը՝ jpg։ Նկար անվճար ներբեռնելու համար կենսաբանության դաս, աջ սեղմեք պատկերի վրա և սեղմեք «Պահպանել պատկերը որպես...»: Դասի նկարները ցուցադրելու համար կարող եք նաև անվճար ներբեռնել «Science.ppt» պրեզենտացիան՝ բոլոր նկարներով, որոնք գտնվում են zip արխիվում: Արխիվի չափը՝ 471 ԿԲ։

Ներբեռնեք ներկայացումը

Կենսաբանություն

«Հետազոտական ​​մեթոդներ կենսաբանության մեջ» - Կենսաբանության՝ որպես գիտության զարգացման պատմություն։ Փորձերի պլանավորում, մեթոդաբանության ընտրություն. Դասի պլան. Մարդկության ո՞ր գլոբալ խնդիրները լուծելու համար անհրաժեշտ է կենսաբանության իմացություն: Թեմա՝ Սահմանային առարկաներ. Առաջադրանք՝ Մորֆոլոգիա անատոմիա ֆիզիոլոգիա սիստեմատիկ պալեոնտոլոգիա։ Կենսաբանության իմաստը. Կենսաբանությունը կյանքի մասին է:

«Գիտնական Լոմոնոսով» - Ընդգծեց Հյուսիսային ծովային ճանապարհի ուսումնասիրության, Սիբիրի զարգացման կարևորությունը։ Նոյեմբերի 19, 1711 - ապրիլի 15, 1765 (53 տարեկան) հունիսի 10, 1741 թ. Բացահայտումներ. Նա մշակել է ատոմային և մոլեկուլային գաղափարներ նյութի կառուցվածքի մասին։ Գաղափարներ. Բացառված է ֆլոգիստոնը քիմիական նյութերի քանակից: Աշխատանք. Լինելով դեիզմի կողմնակից՝ նյութապաշտորեն դիտարկել է բնության երևույթները։

«Բուսաբան Վավիլով» - Կիրառական բուսաբանության համամիութենական ինստիտուտ. 1906 թվականին Վավիլով Նիկոլայ Իվանովիչ. 1924 թվականին ավարտել են՝ Ռոքսանա Բաբիչևան և Լյուդմիլա Ժդանովան, 10 Բ դասարանի ուսանողներ. Վավիլովի հեղինակությունը որպես գիտնական և գիտության կազմակերպիչ աճեց։ Մերտոնում (Անգլիա), Այգեգործական ինստիտուտի գենետիկական լաբորատորիայում։ Ն.Ի.Վավիլովը ծնվել է 1887 թվականի նոյեմբերի 26-ին Մոսկվայում։

«Նախագծի գործունեություն» - Ալեքսեևա Է.Վ. Դասախոսության պլան. Ուսուցիչը դառնում է նախագծի հեղինակ։ Լրացուցիչ ռեսուրսների ակնարկ: Տեխնոլոգիզացիա տեղեկատվական մոդել ուսումնական գործընթաց. Կենսաբանության դասի ձևավորում. Ծրագրի գործունեություն. Տեսություն և պրակտիկա. (Նախագծի մեթոդ): Ուսուցչի աշխատանքի փուլերը. Տեսություն և պրակտիկա. Հիմնական բլոկները նախագծերում.

«Գիտություն վայրի բնության մասին» - Աշխատանքային տետրերի ձևավորում. 3. Կենսաբանություն - գիտություն վայրի բնության մասին: Կենսաբանությունը կենդանի բնության գիտություն է: բակտերիաներ. Սունկ. Դրանք բաղկացած են մեկ բջջից և չունեն միջուկ։ Մարկ Ցիցերոն. Կենսաբանությունը ուսումնասիրում է կենդանի օրգանիզմները։ Նրանք ունեն քլորոֆիլ և ձևավորվում են լույսի ներքո օրգանական նյութերթթվածնի ազատում: Հարց. Ի՞նչ է ուսումնասիրում կենսաբանությունը:

«Մաթեմատիկան կենսաբանության մեջ» - «Հարթաթաթերի նույնականացում». Գծապատկերների ընթերցում. Համաչափության հայեցակարգը; Սիմետրիայի տեսակները. Ֆունկցիայի գրաֆիկի հայեցակարգը: Ընդհանուր կենսաբանություն, 10-րդ դասարան. «Վիացիոն շարքի և կորի կառուցում». Հպման կետերը կլինեն ականջները: Շրջանակ, օվալ: Ընդհանրապես ընդունված տեսակետ է, որ մաթեմատիկան պատկանում է ճշգրիտ գիտություններին։ Համաչափություն.

Ընդհանուր առմամբ թեմայում կա 14 ներկայացում

Միջին դպրոցի աշակերտների կենսաբանական օրինաչափության առանձնահատկությունները

Կենսաբանական նկարչությունը կենսաբանական օբյեկտների և կառուցվածքների ուսումնասիրման համընդհանուր ճանաչված գործիքներից է: Այս հարցի վերաբերյալ շատ լավ ձեռնարկներ կան:

Օրինակ՝ Գրինի, Ստաուտի, Թեյլորի «Կենսաբանություն» եռահատոր գրքում ձևակերպված են կենսաբանական նկարչության հետևյալ կանոնները.

1. Համապատասխան հաստության և որակի գծագրման համար անհրաժեշտ է օգտագործել թուղթ։ Մատիտի գծերը պետք է լավ ջնջվեն դրանից։

2. Մատիտները պետք է լինեն սուր, կարծրության HB (մեր համակարգում՝ TM), ոչ գունավոր:

3. Նկարը պետք է լինի.

- բավականաչափ մեծ - որքան շատ տարրեր կազմեն ուսումնասիրվող օբյեկտը, այնքան ավելի մեծ պետք է լինի գծագիրը.
- պարզ - ներառում է կառուցվածքի ուրվագծերը և այլ կարևոր մանրամասներ՝ առանձին տարրերի գտնվելու վայրը և կապը ցույց տալու համար.
- գծված բարակ և հստակ գծերով - յուրաքանչյուր տող պետք է մտածված լինի, այնուհետև գծվի առանց մատիտը թղթից հանելու. մի գունազարդեք կամ գունավորեք;
- մակագրությունները պետք է լինեն հնարավորինս ամբողջական, դրանցից բխող գծերը չպետք է հատվեն. Նկարի շուրջ մակագրությունների համար տեղ թողեք:

4. Անհրաժեշտության դեպքում կատարեք երկու գծանկար՝ սխեմատիկ գծագրություն, որը ցույց է տալիս հիմնական հատկանիշները և մանր մասերի մանրամասն գծագրություն: Օրինակ՝ ցածր խոշորացմամբ գծեք բույսի խաչմերուկի հատակագիծը, իսկ մեծ խոշորացման դեպքում՝ բջիջների մանրամասն կառուցվածքը (գծագրի մեծ գծված հատվածը ուրվագծվում է հատակագծի վրա սեպով կամ քառակուսիով):

5. Դուք պետք է նկարեք միայն այն, ինչ իրականում տեսնում եք, և ոչ թե այն, ինչ կարծում եք, որ տեսնում եք, և, իհարկե, մի պատճենեք գծանկարը գրքից:

6. Յուրաքանչյուր գծագիր պետք է ունենա վերնագիր, նմուշի խոշորացման և նախագծման նշում:

Էջ «Կենդանաբանության ներածություն» գրքից (գերմաներեն հրատարակություն վերջ XIXդար)

Առաջին հայացքից այն բավականին պարզ է և առարկություններ չի առաջացնում։ Այնուամենայնիվ, մենք ստիպված եղանք վերանայել որոշ թեզեր։ Փաստն այն է, որ նման ձեռնարկների հեղինակները դիտարկում են կենսաբանական նկարչության առանձնահատկությունները արդեն ինստիտուտի կամ հատուկ դպրոցների ավագ դասարանների մակարդակում, նրանց առաջարկությունները ուղղված են վերլուծական (արդեն) մտածելակերպով բավականին մեծահասակ մարդկանց: Միջին (6-8-րդ) դասարաններում՝ և՛ սովորական, և՛ կենսաբանական, ամեն ինչ այնքան էլ պարզ չէ։

Շատ հաճախ լաբորատոր էսքիզները վերածվում են փոխադարձ «տանջանքի»։ Տգեղ և քիչ հասկանալի նկարները երեխաներին դուր չեն գալիս, նրանք պարզապես դեռ չգիտեն ինչպես նկարել, ոչ էլ ուսուցիչը, քանի որ կառուցվածքի այդ մանրամասները, որոնց պատճառով ամեն ինչ սկսվել է, շատ հաճախ բաց են թողնում երեխաների մեծ մասը: Միայն գեղարվեստականորեն օժտված երեխաները սովորաբար հաղթահարում են նման առաջադրանքները (և մի սկսեք ատել դրանք): Մի խոսքով, խնդիրն այն է, որ կան օբյեկտներ, բայց չկա ադեկվատ տեխնիկա։ Ի դեպ, նկարչության ուսուցիչները երբեմն բախվում են հակառակ խնդրին` կա տեխնիկա և դժվար է առարկաների ընտրության հարցում: Միգուցե համախմբվե՞նք։

Մոսկվայի 57-րդ դպրոցում, որտեղ ես աշխատում եմ, կենսաբանական նկարչության ինտեգրված դասընթաց միջին դասարաններ, որի շրջանակներում կենսաբանության և նկարչության ուսուցիչներն աշխատում են զույգերով։ Մենք շատ ենք զարգացրել հետաքրքիր նախագծեր. Նրանց արդյունքները բազմիցս ցուցադրվել են Մոսկվայի թանգարաններում՝ Կենդանաբանական Մոսկվայի պետական ​​համալսարանում, Պալեոնտոլոգիական, Դարվինում, մանկական ստեղծագործության տարբեր փառատոներում: Բայց գլխավորն այն է, որ սովորական երեխաները, որոնք չեն ընտրվել ոչ արվեստի, ոչ էլ կենսաբանության դասերի համար, ուրախ են կատարել դիզայնի այս առաջադրանքները, հպարտանում են իրենց աշխատանքով և, ինչպես մեզ թվում է, սկսում են շատ ավելի սերտ և մտածված նայել կենդանիների աշխարհը: Իհարկե, ոչ բոլոր դպրոցներում են հնարավորություն, որ կենսաբանության և արվեստի ուսուցիչները միասին աշխատեն, բայց մեր որոշ բացահայտումներ հավանաբար հետաքրքիր և օգտակար կլինեն, նույնիսկ եթե դուք աշխատեք միայն կենսաբանության ծրագրի շրջանակներում:

Մոտիվացիա՝ նախ զգացմունքները

Իհարկե, նկարում ենք, որպեսզի ավելի լավ ուսումնասիրենք ու հասկանանք կառուցվածքային առանձնահատկություններ, ծանոթանալ այն օրգանիզմների բազմազանությանը, որոնք մենք ուսումնասիրում ենք դասերին։ Բայց, անկախ նրանից, թե ինչ առաջադրանք եք տալիս, հիշեք, որ այս տարիքի երեխաների համար շատ կարևոր է աշխատանք սկսելուց առաջ էմոցիոնալ կերպով ֆիքսել առարկայի գեղեցկությունն ու նպատակահարմարությունը։ Փորձում ենք վառ տպավորություններով սկսել աշխատել նոր նախագծի վրա։ Դրա համար լավագույնս հարմար է կամ կարճ տեսահոլովակ կամ փոքր (7-10-ից ոչ ավելի) սլայդների ընտրություն: Մեր մեկնաբանությունները ուղղված են առարկաների անսովորությանը, գեղեցկությանը, զարմանալիությանը, նույնիսկ եթե դա սովորական բան է. օրինակ, ծառերի ձմեռային ուրվագիծը, երբ ուսումնասիրում են կադրերի ճյուղավորումը. Նման ներածությունը չպետք է երկար լինի՝ ընդամենը մի քանի րոպե, բայց դա շատ կարևոր է մոտիվացիայի համար:

Առաջընթաց՝ վերլուծական կառուցում

Այնուհետև անցնում եք առաջադրանքի ձևակերպմանը։ Այստեղ կարևոր է նախ առանձնացնել կառուցվածքի այն հատկանիշները, որոնք որոշում են օբյեկտի արտաքին տեսքը և ցույց տալ դրանց կենսաբանական նշանակությունը։ Իհարկե, այս ամենը պետք է գրվի գրատախտակին ու գրվի նոթատետրում։ Փաստորեն, հենց հիմա դուք աշխատանքային խնդիր եք դնում ուսանողների համար՝ տեսնել և ցուցադրել։

Եվ հետո, գրատախտակի երկրորդ կեսին, դուք նկարագրում եք գծանկար կառուցելու փուլերը, դրանք լրացնելով դիագրամներով, այսինքն. նկարագրել մեթոդաբանությունը և ընթացակարգը. Ըստ էության, դուք ինքներդ արագ կատարում եք առաջադրանքը երեխաների առջև՝ գրատախտակին պահելով օժանդակ և միջանկյալ կոնստրուկցիաների ամբողջ շարքը։

Այս փուլում շատ լավ է երեխաներին ցույց տալ ավարտված նկարներ՝ կա՛մ նույն առարկաները պատկերող նկարիչների, կա՛մ նախորդ ուսանողների հաջողված աշխատանքով: Պետք է անընդհատ շեշտել, որ լավ և գեղեցիկ կենսաբանական նկարչությունն ըստ էության ուսումնասիրություն է, այսինքն. այն հարցի պատասխանը, թե ինչպես է աշխատում օբյեկտը, և ժամանակի ընթացքում երեխաներին սովորեցնել ինքնուրույն ձևակերպել այդ հարցերը:

Համամասնություններ, օժանդակ տողեր, մանրամասնություններ, առաջատար հարցեր

Գծանկարի կառուցում և օբյեկտի ուսումնասիրություն: - դուք սկսում եք պարզել դրա համամասնությունները՝ երկարության և լայնության հարաբերակցությունը, մասերը ամբողջին, համոզվեք, որ նկարի համար բավականին կոշտ ձևաչափ դրեք: Դա այն ձևաչափն է, որը ավտոմատ կերպով կորոշի մանրամասնության աստիճանը. մեծ թիվմանրամասները, մեծը կպահանջի դետալներով հագեցածություն և, հետևաբար, ավելի շատ ժամանակ աշխատելու համար: Նախապես մտածեք, թե ամեն դեպքում ինչն է ձեզ համար ավելի կարևոր։

1) գծել համաչափության առանցք.

2) կառուցել երկու զույգ սիմետրիկ ուղղանկյուններ՝ վերին և ստորին թևերի (օրինակ՝ ճպուռների) համար՝ նախ որոշելով դրանց համամասնությունները.

3) այս ուղղանկյունների մեջ տեղավորել թեւերի կոր գծերը

Բրինձ. 1. 7-րդ դաս. Թեման «Միջատների ջոկատներ». Թանաք, գրիչ մատիտի վրա, ատլասից

(Հիշում եմ մի զվարճալի, տխուր և սովորական պատմություն, որը պատահեց, երբ ես առաջին անգամ կատարեցի այս աշխատանքը: Յոթերորդ դասարանի տղան առաջին անգամ հասկացավ «տեղավորել» բառը, քանի որ հեշտ է տեղավորվել ներս, և ուղղանկյունների ներսում ծուռ շրջաններ գծեց. չորսն էլ տարբեր են: Այնուհետև, իմ հուշումից հետո, թե ինչ պետք է մտնել, նշանակում է դիպչել օժանդակ գծերին, նա թիթեռ բերեց, թե ինչն է ուղղանկյուն: ներգրված Կորը դիպչում է ուղղանկյան յուրաքանչյուր կողմին միայն մեկ կետում, ուստի մենք ստիպված եղանք նորից կրկնել գծագիրը...)

4) ... Այս կետը կարող է լինել կողքի մեջտեղում կամ անկյունից մեկ երրորդի հեռավորության վրա, և դա նույնպես պետք է որոշվի:

Բայց որքա՜ն երջանիկ էր նա, երբ իր նկարը հասավ դպրոցական ցուցահանդեսին, առաջին անգամ, ստացվեց: Եվ հիմա ես նրա հետ արտասանում եմ մեր տանջանքի բոլոր փուլերը «Աշխատանքի առաջընթացի» նկարագրության մեջ։

Նկարի հետագա մանրամասները պարզապես տանում են մեզ օբյեկտի բազմաթիվ հատկանիշների կենսաբանական նշանակության քննարկմանը: Շարունակելով միջատների թևերի օրինակը (նկ. 2), մենք քննարկում ենք, թե ինչ են երակները, ինչպես են դրանք դասավորված, ինչու են դրանք պարտադիր միաձուլվում մեկ ցանցի մեջ, ինչպես է օդափոխության բնույթը տարբերվում տարբեր դասակարգման խմբերի միջատների մեջ (օրինակ՝ հին և նորաթև թռչունների մոտ), ինչու է թանձրացել առջևի թևերի ծայրահեղ երակը և այլն: Եվ փորձեք ձեր հրահանգների մեծ մասը տալ հարցերի տեսքով, որոնց պատասխանները պետք է գտնեն երեխաները:

Բրինձ. 2. «Ճպուռ և մրջյուն». 7-րդ դասարան թեմա «Միջատների ջոկատներ». Թանաք, գրիչ մատիտի վրա, ատլասից

Ի դեպ, փորձեք նույն տիպի ավելի շատ առարկաներ վերցնել՝ տղաներին տալով ընտրության հնարավորություն։ Աշխատանքի վերջում դասարանը կտեսնի և՛ խմբի կենսաբանական բազմազանությունը, և՛ կառուցվածքի կարևոր ընդհանուր հատկանիշները, և վերջապես, երեխաների նկարչական տարբեր կարողություններն այդքան կարևոր չեն լինի:

Ցավոք, դպրոցի ուսուցիչը միշտ չէ, որ իր տրամադրության տակ ունի նույն խմբի տարբեր առարկաների բավարար քանակություն։ Միգուցե մեր փորձը օգտակար կլինի ձեզ համար. խումբ ուսումնասիրելիս մենք նախ նկարում ենք կյանքից հեշտությամբ հասանելի առարկայի ճակատային գծանկար, այնուհետև առանձին՝ տարբեր առարկաների գծագրեր լուսանկարներից կամ նույնիսկ պրոֆեսիոնալ նկարիչների գծագրերից:

Բրինձ. 3. Ծովախեցգետին. 7-րդ դասարան թեմա «Խեցգետնակերպեր». Մատիտ՝ բնությունից

Օրինակ՝ «Խեցգետնակերպեր» թեմայում «Խեցգետնակերպի արտաքին կառուցվածքը» լաբորատոր աշխատանքում մենք բոլորս նախ նկարում ենք մթերային խանութից սառեցված գնված ծովախեցգետին (նկ. 3), այնուհետև, կարճ տեսահոլովակ դիտելուց հետո, առանձին պլանկտոնային խեցգետնի թրթուրներ (նկ. 4: մոխրագույն, կապույտ, կանաչավուն երանգներ; կավիճ կամ սպիտակ գուաշ՝ թանաքով և գրիչով մշակելով նուրբ դետալներ։ (Բացատրելով, թե ինչպես կարելի է փոխանցել պլանկտոնային խեցգետնակերպերի թափանցիկությունը, մենք կարող ենք առաջարկել ամենապարզ մոդելը՝ ապակե տարա, որի մեջ տեղադրված է առարկա):

Բրինձ. 4. Պլանկտոն. 7-րդ դասարան թեմա «Խեցգետնակերպեր». Տոնավորված թուղթ (A3 ձևաչափ), կավիճ կամ սպիտակ գուաշ, սև թանաք, ատլասից

8-րդ դասարանում, ձուկ ուսումնասիրելիս, «Ոսկրածուծ ձկան արտաքին կառուցվածքը» լաբորատոր աշխատանքում նախ նկարում ենք սովորական խոզուկ, այնուհետև տղաները ջրաներկով նկարում են տարբեր ձկան պատվերների ներկայացուցիչներ «Առևտրային ձուկ» հիանալի գունային սեղաններից, որոնք մենք ունենք դպրոցում:

Բրինձ. 5. Գորտի կմախք. 8-րդ դասարան թեմա «Երկկենցաղներ». Մատիտ՝ ուսումնական պատրաստությամբ

Երկկենցաղներին նախ ուսումնասիրելիս. լաբորատոր աշխատանք«Գորտի կմախքի կառուցվածքը», պարզ մատիտով նկարում (նկ. 5): Այնուհետև, կարճ տեսահոլովակ դիտելուց հետո, ջրաներկով նկարում ենք տարբեր էկզոտիկ տերևամագլցող գորտեր և այլն (օրացույցներից նկարում ենք բարձրորակ լուսանկարներով, բարեբախտաբար, դրանք այժմ հազվադեպ չեն):

Նման սխեմայով նույն օբյեկտի բավականին ձանձրալի մատիտով նկարներն ընկալվում են որպես վառ ու անհատական ​​աշխատանքների նորմալ նախապատրաստական ​​փուլ։

Կարևոր է. տեխնիկա

Աշխատանքի հաջող ավարտի համար շատ կարևոր է տեխնիկայի ընտրությունը։ Դասական տարբերակում դուք պետք է վերցնեք պարզ մատիտ և սպիտակ թուղթ, բայց .... Մեր փորձն ասում է, որ երեխաների տեսանկյունից նման նկարչությունը անավարտ կթվա, նրանք կմնան աշխատանքից դժգոհ։

Մինչդեռ բավական է թանաքով մատիտով ուրվագիծ պատրաստել և նույնիսկ ներկված թուղթ վերցնել (մենք հաճախ օգտագործում ենք. գունավոր թուղթտպիչների համար) - և արդյունքը բոլորովին այլ կերպ կընկալվի (նկ. 6, 7): Անավարտության զգացումը հաճախ ստեղծվում է հենց մանրամասն ֆոնի բացակայության պատճառով, և այս խնդիրը լուծելու ամենահեշտ ձևը մգեցված թղթի օգնությամբ է։ Բացի այդ, օգտագործելով սովորական կավիճ կամ սպիտակ մատիտ, դուք կարող եք գրեթե ակնթարթորեն հասնել փայլի կամ թափանցիկության էֆեկտի, ինչը հաճախ անհրաժեշտ է:

Բրինձ. 6. Ռադիոլարիա. 7-րդ դասարան «Ամենապարզը» թեման. Մգեցված թուղթ (A3 ձևաչափ) ջրաներկի համար (կոպիտ հյուսվածքով), թանաք, պաստել կամ կավիճ, ատլասից

Բրինձ. 7. Մեղու. 7-րդ դասարան թեմա «Միջատների ջոկատներ». Թանաք, գրիչ մատիտի վրա, ծավալը՝ խոզանակով և նոսրացված թանաքով, մանր դետալներ գրիչով, ատլասից

Եթե ​​ձեզ համար դժվար է թևաներկի հետ աշխատանքը կազմակերպելը, օգտագործեք փափուկ սև միջնապատեր կամ գլանաձև գնդիկներ (վատագույն դեպքում՝ գելային գրիչներ) – դրանք տալիս են նույն ազդեցությունը (նկ. 8, 9): Օգտագործելով այս տեխնիկան, համոզվեք, որ ցույց տվեք, թե որքան տեղեկատվություն է տրվում՝ օգտագործելով տարբեր հաստության և ճնշման գծեր՝ և՛ ամենակարևորը ընդգծելու, և՛ ծավալի էֆեկտ ստեղծելու համար (առաջին պլան և ֆոն): Կարող եք նաև օգտագործել չափավոր և թեթև ստվերավորում:

Բրինձ. 8. Վարսակ. 6-րդ դասարան, թեմա «Ծաղկավոր բույսերի տարատեսակ, ընտանեկան հացահատիկներ». Թանաք, մգեցված թուղթ, հերբարիումից

Բրինձ. 9. Ձիու պոչ և մամուռ: 6-րդ դասարան թեմա «Սպորային բույսեր». Թանաք, սպիտակ թուղթ, հերբարիումից

Բացի այդ, ի տարբերություն դասական գիտական ​​գծագրերի, մենք հաճախ աշխատանքը կատարում ենք գունավոր կամ օգտագործում ենք թեթև երանգավորում՝ ծավալը ցույց տալու համար (նկ. 10):

Բրինձ. 10. Անկյուն հոդ. 9-րդ դասարան թեմա «Հենաշարժական ապարատ». Մատիտ՝ գիպսային օժանդակությամբ

Գունավոր տեխնիկայից մենք փորձեցինք շատերը՝ ջրաներկ, գուաշ, պաստել, և ի վերջո նստեցինք փափուկ գունավոր մատիտների վրա, բայց միշտ կոպիտ թղթի վրա: Եթե ​​որոշել եք փորձել այս տեխնիկան, ապա պետք է հիշել մի քանի կարևոր բան:

1. Վերցրեք փափուկ որակի մատիտներ լավ ընկերությունից, ինչպիսին է Kohinoor-ը, բայց երեխաներին մի տվեք գույների մեծ տեսականի (բավականին հիմնական). այս դեպքում նրանք սովորաբար փորձում են պատրաստի գույն ընտրել, ինչը, իհարկե, չի ստացվում: Ցույց տվեք, թե ինչպես ստանալ ճիշտ երանգ՝ խառնելով 2-3 գույներ։ Դա անելու համար դուք պետք է աշխատեք գունապնակով `թղթի կտոր, որի վրա նրանք ընտրում են ցանկալի համակցությունները և ճնշումը:

2. Կոպիտ թուղթը մեծապես կհեշտացնի թույլ և ուժեղ գույների օգտագործման խնդիրը։

3. Թեթև կարճ հարվածները պետք է, այսպես ասած, քանդակեն առարկայի ձևը. կրկնել հիմնական գծերը (և ոչ ներկել, հակառակ ձևի և ուրվագծերի):

4. Ապա ձեզ անհրաժեշտ են վերջնական հյութեղ ու ուժեղ հարվածները, երբ արդեն ընտրված են ճիշտ գույները։ Հաճախ արժե ավելացնել շեշտադրումներ, որոնք մեծապես կաշխուժացնեն գծանկարը: Ամենահեշտ ձևը դրա համար սովորական կավիճ օգտագործելն է (երանգավոր թղթի վրա) կամ անցնել փափուկ ռետինով (սպիտակ): Ի դեպ, եթե դուք օգտագործում եք չամրացված տեխնիկա՝ կավիճ կամ պաստել, ապա կարող եք աշխատանքը շտկել լաքով:

Այս տեխնիկան տիրապետելիս դուք կկարողանաք այն օգտագործել բնության մեջ, ժամանակի սղության դեպքում, բառացիորեն «ծնկների վրա» (պարզապես մի մոռացեք պլանշետների մասին. բավական է միայն փաթեթավորման ստվարաթղթի մի կտոր):

Եվ, իհարկե, մեր աշխատանքի հաջողության համար մենք անպայման կազմակերպում ենք ցուցահանդեսներ՝ երբեմն դասարանում, երբեմն՝ դպրոցի միջանցքներում։ Բավականին հաճախ նույն թեմայով մանկական զեկուցումները նախատեսված են ցուցահանդեսին` թե՛ բանավոր, թե՛ գրավոր: Ընդհանրապես, նման նախագիծը ձեզ և երեխաներին թողնում է հիանալի և գեղեցիկ աշխատանքի զգացողություն, որին արժե պատրաստվել։ Հավանաբար նկարչության ուսուցչի հետ շփվելով և փոխադարձ հետաքրքրությամբ կարող եք սկսել աշխատել կենսաբանության դասերի վրա՝ վերլուծական նախապատրաստական ​​փուլուսումնասիրել առարկան, ստեղծել մատիտով ուրվագիծ և ավարտել այն տեխնիկայի մեջ, որը դուք միասին ընտրել եք՝ իր դասերին:

Ահա մի օրինակ. Բուսաբանություն, թեմա «Փախուստ - բողբոջ, ճյուղավորում, ընձյուղի կառուցվածք». Բողբոջներով ճյուղ` մեծ առաջին պլանում, ետին պլանում` ծառերի կամ թփերի ուրվանկարները սպիտակ ձյան և սև երկնքի ֆոնի վրա: Տեխնիկա՝ սև թանաք, սպիտակ թուղթ։ Մասնաճյուղեր՝ բնությունից, ծառերի ուրվանկարներ՝ լուսանկարներից կամ գրքերի նկարներից: Անունն է՝ «Ծառերը ձմռանը», կամ «Ձմեռային լանդշաֆտ»։

Մեկ այլ օրինակ. «Միջատների ջոկատներ» թեման ուսումնասիրելիս կատարում ենք «Բզեզների ձևն ու ծավալը» կարճ աշխատանք։ Ցանկացած տեխնիկա, որը փոխանցում է chiaroscuro և highlights (ջրաներկ, թանաք ջրով, վրձին), բայց մոնոխրոմ, որպեսզի չշեղվեն ձևի ուշադրությունից և պատկերից (նկ. 11): Ավելի լավ է դետալները մշակել գրիչով կամ գելային գրիչով (եթե դուք օգտագործում եք խոշորացույց, թաթերն ու գլուխը ավելի լավ կստացվեն)։

Բրինձ. 11. Բզեզներ. Թանաք, գրիչ մատիտի վրա, ծավալը՝ խոզանակով և նոսրացված թանաքով, մանր դետալներ գրիչով, ատլասից

Բավական է 1-2 գեղեցիկ գործ մեկ քառորդում, և կենդանի էակ նկարելը կուրախացնի այս դժվարին գործընթացի բոլոր մասնակիցներին:

Կենսաբանական գիտությունները մեծից փոքրի են անցնում։ Վերջերս կենսաբանությունը նկարագրում էր միայն կենդանիների, բույսերի, բակտերիաների արտաքին հատկանիշները։ Մոլեկուլային կենսաբանությունը կենդանի օրգանիզմներին ուսումնասիրում է առանձին մոլեկուլների փոխազդեցության մակարդակով։ Կառուցվածքային կենսաբանություն - ուսումնասիրում է գործընթացները բջիջներում ատոմների մակարդակով: Եթե ​​ցանկանում եք սովորել, թե ինչպես «տեսնել» առանձին ատոմներ, ինչպես է գործում և «ապրում» կառուցվածքային կենսաբանությունը և ինչ գործիքներ է այն օգտագործում, դուք այստեղ եք:

Ցիկլի գլխավոր գործընկերն ընկերությունն է՝ սարքավորումների, ռեակտիվների և սպառվող նյութերի ամենամեծ մատակարարը կենսաբանական հետազոտությունների և արտադրության համար:

«Բիոմոլեկուլի» գլխավոր առաքելություններից մեկը հենց արմատներին հասնելն է։ Մենք պարզապես չենք ասում, թե ինչ նոր փաստեր են հայտնաբերել հետազոտողները, այլ խոսում ենք այն մասին, թե ինչպես են նրանք հայտնաբերել, մենք փորձում ենք բացատրել կենսաբանական մեթոդների սկզբունքները: Ինչպե՞ս կարելի է մի օրգանիզմից հանել գենը և տեղադրել այն մյուսի մեջ: Ինչպե՞ս հետևել հսկայական բջջի մի քանի փոքրիկ մոլեկուլների ճակատագրին: Ինչպե՞ս գրգռել նեյրոնների մի փոքրիկ խումբ հսկայական ուղեղում:

Եվ այսպես, մենք որոշեցինք ավելի համակարգված խոսել լաբորատոր մեթոդների մասին, մեկ ռուբիկի մեջ ի մի բերել ամենակարևոր, ամենաարդիական կենսաբանական մեթոդները։ Այն ավելի հետաքրքիր և պարզ դարձնելու համար մենք հոդվածները խիտ նկարազարդել ենք և նույնիսկ տեղ-տեղ ավելացրել ենք անիմացիաներ: Ցանկանում ենք, որ նոր ռուբրիկայի հոդվածները լինեն հետաքրքիր և հասկանալի նույնիսկ պատահական անցորդի համար։ Եվ մյուս կողմից, դրանք պետք է այնքան մանրամասն լինեն, որ նույնիսկ պրոֆեսիոնալը կարողանա դրանցում նոր բան գտնել։ Մենք մեթոդները հավաքել ենք 12 մեծ խմբերի և պատրաստվում ենք դրանց հիման վրա կազմել կենսամեթոդական օրացույց։ Սպասեք թարմացումների:

Ինչու՞ կառուցվածքային կենսաբանություն:

Ինչպես գիտեք, կենսաբանությունը կյանքի գիտություն է: Նա հայտնվեց վաղ XIXդարեր և նրա գոյության առաջին հարյուր տարիները զուտ նկարագրական էին: Կենսաբանության հիմնական խնդիրն այն ժամանակ համարվում էր հնարավորին չափ գտնելն ու բնութագրելը մեծ քանակությամբտարբեր կենդանի օրգանիզմների տեսակներ, մի փոքր ուշ՝ նույնականացնել ընտանեկան կապերընրանց միջեւ. Ժամանակի ընթացքում և գիտության այլ ոլորտների զարգացման հետ մեկտեղ կենսաբանությունից առաջացան «մոլեկուլային» նախածանցով մի քանի ճյուղեր՝ մոլեկուլային գենետիկա, մոլեկուլային կենսաբանությունիսկ կենսաքիմիա՝ գիտություններ, որոնք ուսումնասիրում են կենդանի էակները առանձին մոլեկուլների մակարդակով, այլ ոչ ըստ տեսքըօրգանիզմը կամ նրա ներքին օրգանների հարաբերական դիրքը. Վերջապես, բոլորովին վերջերս (նախորդ դարի 50-ական թվականներին) հայտնվեց գիտելիքի այնպիսի ոլորտ, ինչպիսին կառուցվածքային կենսաբանություն- գիտություն, որն ուսումնասիրում է կենդանի օրգանիզմների գործընթացները փոփոխության մակարդակով տարածական կառուցվածքըառանձին մակրոմոլեկուլներ. Իրականում կառուցվածքային կենսաբանությունը գտնվում է երեք տարբեր գիտությունների խաչմերուկում: Նախ, սա կենսաբանություն է, քանի որ գիտությունը ուսումնասիրում է կենդանի առարկաները, և երկրորդը, ֆիզիկան, քանի որ ֆիզիկական ամենալայն զինանոցը փորձարարական մեթոդներև երրորդ՝ քիմիան, քանի որ մոլեկուլների կառուցվածքի փոփոխությունը հենց այս գիտության առարկան է։

Կառուցվածքային կենսաբանությունը ուսումնասիրում է միացությունների երկու հիմնական դաս՝ սպիտակուցներ (բոլոր հայտնի օրգանիզմների հիմնական «աշխատանքային մարմինը») և նուկլեինաթթուներ(հիմնական «տեղեկատվական» մոլեկուլները): Կառուցվածքային կենսաբանության շնորհիվ է, որ մենք գիտենք, որ ԴՆԹ-ն ունի կրկնակի պարուրաձև կառուցվածք, որ tRNA-ն պետք է պատկերվի որպես «G» տառ, և որ ռիբոսոմն ունի մեծ և փոքր ենթամիավոր՝ կազմված սպիտակուցներից և ՌՆԹ-ից որոշակի կոնֆորմացիայի մեջ:

գլոբալ նպատակԿառուցվածքային կենսաբանությունը, ինչպես ցանկացած այլ գիտություն, «հասկանալ, թե ինչպես են աշխատում իրերը»: Ի՞նչ ձևով է ծալված սպիտակուցային շղթան, որն առաջացնում է բջիջների բաժանում, ինչպես է փոխվում ֆերմենտի փաթեթավորումը ընթացքում: քիմիական գործընթաց, որը նա իրականացնում է, թե ինչ վայրերում են փոխազդում աճի հորմոնն ու նրա ընկալիչը՝ սրանք հարցերին են պատասխանում այս գիտությունը։ Ավելին, առանձին նպատակ է կուտակել տվյալների այնպիսի ծավալ, որ այդ հարցերին (դեռևս չուսումնասիրված օբյեկտի համար) հնարավոր լինի պատասխանել համակարգչով՝ առանց թանկարժեք փորձի դիմելու։

Օրինակ, դուք պետք է հասկանաք, թե ինչպես է աշխատում կենսալյումինեսցենտային համակարգը որդերի կամ սնկերի մեջ. նրանք վերծանեցին գենոմը, այս տվյալների հիման վրա նրանք գտան ցանկալի սպիտակուցը և գուշակեցին դրա տարածական կառուցվածքը աշխատանքի մեխանիզմի հետ մեկտեղ: Ճիշտ է, արժե գիտակցել, որ առայժմ նման մեթոդներ գոյություն ունեն միայն մանկության տարիներին, և դեռևս անհնար է ճշգրիտ կանխատեսել սպիտակուցի կառուցվածքը՝ ունենալով միայն նրա գենը: Մյուս կողմից, կառուցվածքային կենսաբանության արդյունքները կիրառություն ունեն բժշկության մեջ։ Ինչպես հուսով են շատ հետազոտողներ, բիոմոլեկուլների կառուցվածքի և դրանց աշխատանքի մեխանիզմների մասին գիտելիքները թույլ կտան նոր դեղամիջոցներ մշակել ռացիոնալ հիմունքներով, այլ ոչ թե փորձության և սխալի միջոցով (բարձր թողունակության ստուգում, խստորեն ասած), ինչպես ամենից հաճախ արվում է հիմա: Եվ դա այդպես չէ ԳիտաֆանտաստիկաԱրդեն կան բազմաթիվ դեղամիջոցներ, որոնք ստեղծվել կամ օպտիմիզացվել են կառուցվածքային կենսաբանության միջոցով:

Կառուցվածքային կենսաբանության պատմություն

Կառուցվածքային կենսաբանության պատմությունը (նկ. 1) բավականին կարճ է և սկսվում է 1950-ականների սկզբին, երբ Ջեյմս Ուոթսոնը և Ֆրենսիս Քրիկը, հիմնվելով Ռոզալինդ Ֆրանկլինի տվյալների վրա ԴՆԹ-ի բյուրեղների վրա ռենտգենյան դիֆրակցիայի վերաբերյալ, հավաքեցին այժմ հայտնի կրկնակի պարույրի մոդելը հին դիզայների կողմից: Մի փոքր ավելի վաղ Լինուս Փոլինգը կառուցեց սպիտակուցների երկրորդական կառուցվածքի հիմնական տարրերից մեկի՝ խխունջի առաջին հավանական մոդելը (նկ. 2):

Հինգ տարի անց՝ 1958 թվականին, որոշվեց աշխարհում առաջին սպիտակուցային կառուցվածքը՝ կետի միոգլոբինը (մկանային մանրաթելերի սպիտակուցը) (նկ. 3): Անշուշտ, այն այնքան գեղեցիկ տեսք չուներ, որքան ժամանակակից կառույցները, բայց դա նշանակալի հանգրվան էր ժամանակակից գիտության զարգացման գործում:

Նկար 3բ. Սպիտակուցի մոլեկուլի առաջին տարածական կառուցվածքը:Ջոն Քենդրյուն և Մաքս Պերուցը ցուցադրում են միոգլոբինի տարածական կառուցվածքը, որը հավաքվել է հատուկ կոնստրուկտորից:

Տասը տարի անց՝ 1984–1985 թվականներին, առաջին կառույցները հայտնաբերվեցին միջուկային մագնիսական ռեզոնանսային սպեկտրոսկոպիայի միջոցով։ Այդ պահից ի վեր տեղի են ունեցել մի քանի առանցքային բացահայտումներ. 1985 թվականին նրանք ստացան ֆերմենտի առաջին համալիրի կառուցվածքն իր ինհիբիտորով, 1994 թվականին նրանք որոշեցին ATP սինթազի կառուցվածքը՝ մեր բջիջների էլեկտրակայանների (միտոքոնդրիաների) հիմնական «մեքենան», իսկ արդեն 2000 թվականին ստացան առաջին «ՌՆԹ»-ի տարածական կառուցվածքը, որը բաղկացած է թզի սինթազից։ 6). 21-րդ դարում կառուցվածքային կենսաբանության զարգացումն անցել է թռիչքներով և սահմաններով՝ ուղեկցվելով մարդկանց թվի պայթյունավտանգ աճով։ տարածական կառույցներ. Ձեռք են բերվել սպիտակուցների բազմաթիվ դասերի կառուցվածքներ՝ հորմոնների և ցիտոկինների ընկալիչներ, G-սպիտակուցային զուգակցված ընկալիչներ, լոգարիթմական ընկալիչներ, սպիտակուցներ: իմմունային համակարգև շատ ուրիշներ։

2010-ականներին կրիոէլեկտրոնային մանրադիտակի պատկերների ձայնագրման և մշակման նոր տեխնոլոգիաների գալուստով, մեմբրանային սպիտակուցների շատ բարդ կառուցվածքներ հայտնվեցին գերբարձր լուծաչափով: Կառուցվածքային կենսաբանության առաջընթացն աննկատ չմնաց՝ 14 Նոբելյան մրցանակներ, որից հինգն արդեն 21-րդ դարում են։

Կառուցվածքային կենսաբանության մեթոդներ

Կառուցվածքային կենսաբանության բնագավառում հետազոտություններն իրականացվում են մի քանիսի օգնությամբ ֆիզիկական մեթոդներ, որոնցից միայն երեքն են հնարավորություն տալիս ստանալ ատոմային լուծաչափով բիոմոլեկուլների տարածական կառուցվածքներ։ Կառուցվածքային կենսաբանական մեթոդները հիմնված են փորձարկվող նյութի հետ փոխազդեցության չափման վրա տարբեր տեսակներէլեկտրամագնիսական ալիքներ կամ տարրական մասնիկներ. Բոլոր տեխնիկաները պահանջում են զգալի ֆինանսական ռեսուրսներ. սարքավորումների արժեքը հաճախ զարմանալի է:

Պատմականորեն կառուցվածքային կենսաբանության առաջին մեթոդը ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզն է (XRD) (նկ. 7): Դեռևս 20-րդ դարի սկզբին պարզվեց, որ բյուրեղների վրա ռենտգենյան դիֆրակցիոն օրինաչափության համաձայն կարելի է ուսումնասիրել դրանց հատկությունները՝ բջջի համաչափության տեսակը, ատոմների միջև կապերի երկարությունը և այլն։ Եթե, այնուամենայնիվ, կան. օրգանական միացություններ, ապա հնարավոր է հաշվարկել ատոմների կոորդինատները, հետևաբար՝ այդ մոլեկուլների քիմիական և տարածական կառուցվածքը։ Ահա թե ինչպես է ստացվել պենիցիլինի կառուցվածքը 1949 թվականին, իսկ 1953 թվականին՝ ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրի կառուցվածքը։

Թվում է, թե ամեն ինչ պարզ է, բայց կան նրբերանգներ:

Նախ, անհրաժեշտ է ինչ-որ կերպ ստանալ բյուրեղներ, և դրանց չափերը պետք է բավականաչափ մեծ լինեն (նկ. 8): Եթե ​​ոչ շատ բարդ մոլեկուլների համար դա հնարավոր է (հիշեք, թե ինչպես է բյուրեղանում աղկամ կապույտ վիտրիոլ!), ապա սպիտակուցների բյուրեղացումն է ամենադժվար առաջադրանքը, որը պահանջում է ոչ ակնհայտ ընթացակարգ՝ օպտիմալ պայմաններ գտնելու համար։ Այժմ դա արվում է հատուկ ռոբոտների օգնությամբ, որոնք պատրաստում և վերահսկում են հարյուրավոր տարբեր լուծումներ՝ «ծլած» սպիտակուցային բյուրեղների որոնման համար: Այնուամենայնիվ, բյուրեղագրության վաղ օրերին սպիտակուցային բյուրեղ ձեռք բերելը կարող էր տարիներ թանկարժեք ժամանակ պահանջել:

Երկրորդ՝ ստացված տվյալների հիման վրա («հում» դիֆրակցիոն օրինաչափություններ; նկ. 8) անհրաժեշտ է «հաշվարկել» կառուցվածքը։ Այժմ սա նույնպես սովորական խնդիր է, բայց 60 տարի առաջ, լամպերի տեխնոլոգիայի և դակված քարտերի դարաշրջանում, այն հեռու էր այդքան պարզ լինելուց:

Երրորդ, նույնիսկ եթե հնարավոր լիներ բյուրեղ աճեցնել, ամենևին էլ անհրաժեշտ չէ, որ սպիտակուցի տարածական կառուցվածքը որոշվի. դրա համար սպիտակուցը պետք է ունենա նույն կառուցվածքը բոլոր վանդակաճաղերում, ինչը միշտ չէ, որ այդպես է:

Եվ չորրորդը՝ բյուրեղը հեռու է սպիտակուցի բնական վիճակից։ Բյուրեղներում սպիտակուցներն ուսումնասիրելը նման է մարդկանց ուսումնասիրությանը` դրանցից տասը լցնելով փոքրիկ, ծխագույն խոհանոցում. դուք կարող եք պարզել, որ մարդիկ ունեն ձեռքեր, ոտքեր և գլուխ, բայց վարքագիծը կարող է այնքան էլ նույնը չլինել, ինչ հարմարավետ միջավայրում: Այնուամենայնիվ, ռենտգենյան դիֆրակցիոն անալիզը տարածական կառուցվածքների որոշման ամենատարածված մեթոդն է, և PDB-ի պարունակության 90%-ը ստացվում է այս մեթոդով:

SAR-ը պահանջում է ռենտգենյան ճառագայթների հզոր աղբյուրներ՝ էլեկտրոնային արագացուցիչներ կամ ազատ էլեկտրոնային լազերներ (նկ. 9): Նման աղբյուրները թանկ են՝ մի քանի միլիարդ ԱՄՆ դոլար, բայց սովորաբար մեկ աղբյուրն օգտագործում են հարյուրավոր կամ նույնիսկ հազարավոր խմբեր ամբողջ աշխարհում՝ բավականին անվանական վճարի դիմաց: Մեր երկրում չկան հզոր աղբյուրներ, ուստի գիտնականների մեծ մասը Ռուսաստանից մեկնում է ԱՄՆ կամ Եվրոպա՝ վերլուծելու ստացված բյուրեղները։ Այս ռոմանտիկ ուսումնասիրությունների մասին ավելին կարող եք կարդալ հոդվածում « Մեմբրանի սպիտակուցների առաջադեմ հետազոտությունների լաբորատորիա. գենից մինչև Անգստրոմ» .

Ինչպես արդեն նշվեց, ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծությունը պահանջում է ռենտգենյան ճառագայթման հզոր աղբյուր: Որքան հզոր է աղբյուրը, այնքան ավելի փոքր են բյուրեղների չափերը, որոնցով դուք կարող եք յոլա գնալ, և կենսաբաններն ու գենետիկ ինժեներները այնքան քիչ ցավ կունենան՝ փորձելով ձեռք բերել դժբախտ բյուրեղները: Ռենտգենյան ճառագայթումը ամենահեշտն է ստացվում՝ արագացնելով էլեկտրոնային ճառագայթը սինքրոտրոններում կամ ցիկլոտրոններում՝ հսկա օղակային արագացուցիչներում: Երբ էլեկտրոնը զգում է արագացում, այն արձակում է էլեկտրամագնիսական ալիքներ ցանկալի հաճախականության միջակայքում: Վերջերս ի հայտ են եկել նոր գերհզոր ճառագայթման աղբյուրներ՝ ազատ էլեկտրոնային լազերներ (XFEL):

Լազերի աշխատանքի սկզբունքը բավականին պարզ է (նկ. 9): Նախ, էլեկտրոնները արագանում են դեպի բարձր էներգիագերհաղորդիչ մագնիսների օգնությամբ (արագացուցիչի երկարությունը 1–2 կմ է), այնուհետև դրանք անցնում են այսպես կոչված ալիքավորների միջով՝ տարբեր բևեռականության մագնիսների հավաքածուներով։

Նկար 9. Ազատ էլեկտրոնային լազերի աշխատանքի սկզբունքը:Էլեկտրոնային ճառագայթը արագանում է, անցնում ալիքավորի միջով և արձակում գամմա ճառագայթներ, որոնք ընկնում են կենսաբանական նմուշների վրա։

Անցնելով ալիքավորի միջով, էլեկտրոնները սկսում են պարբերաբար շեղվել ճառագայթի ուղղությունից՝ զգալով արագացում և արտանետում ռենտգենյան ճառագայթներ. Քանի որ բոլոր էլեկտրոնները շարժվում են նույն ձևով, ճառագայթումը ուժեղանում է այն պատճառով, որ այլ ճառագայթային էլեկտրոնները սկսում են կլանել և նորից արտանետել նույն հաճախականության ռենտգենյան ալիքները: Բոլոր էլեկտրոնները սինխրոն ճառագայթում են գերհզոր և շատ կարճ բռնկման տեսքով (100 ֆեմտովկյանից պակաս տևողությամբ): Ռենտգենյան ճառագայթի հզորությունն այնքան մեծ է, որ մեկ կարճ բռնկումը փոքրիկ բյուրեղը վերածում է պլազմայի (նկ. 10), սակայն այդ մի քանի ֆեմտովայրկյանների ընթացքում, երբ բյուրեղը անձեռնմխելի է, կարելի է պատկեր ստանալ։ ամենաբարձր որակըճառագայթի բարձր ինտենսիվության և համահունչության պատճառով: Նման լազերի արժեքը կազմում է 1,5 միլիարդ դոլար, իսկ աշխարհում կա ընդամենը չորս այդպիսի կայանք (գտնվում է ԱՄՆ-ում (նկ. 11), Ճապոնիայում, Կորեայում և Շվեյցարիայում։ 2017 թվականին նախատեսվում է շահագործման հանձնել հինգերորդ՝ եվրոպական լազերը, որի կառուցմանը մասնակցել է նաեւ Ռուսաստանը։

Նկար 10. Սպիտակուցների փոխակերպումը պլազմայի 50 fs-ում՝ ազատ էլեկտրոնային լազերային իմպուլսի ազդեցության ներքո:Ֆեմտովկյան = 1/1000000000000000 վայրկյանի:

PDB տվյալների բազայի տարածական կառուցվածքների մոտ 10%-ը որոշվել է NMR սպեկտրոսկոպիայի միջոցով: Ռուսաստանում կան մի քանի ծանր աշխատանքային զգայուն NMR սպեկտրոմետրեր, որոնք օգտագործվում են համաշխարհային մակարդակի աշխատանքի համար: NMR ամենամեծ լաբորատորիան ոչ միայն Ռուսաստանում, այլև Պրահայից արևելք և Սեուլից արևմուտք գտնվող ողջ տարածքում, գտնվում է Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի կենսաօրգանական քիմիայի ինստիտուտում (Մոսկվա):

NMR սպեկտրոմետրը բանականության նկատմամբ տեխնոլոգիայի հաղթանակի հրաշալի օրինակ է: Ինչպես արդեն նշեցինք, NMR սպեկտրոսկոպիայի մեթոդը օգտագործելու համար անհրաժեշտ է հզոր մագնիսական դաշտ, ուստի սարքի սիրտը գերհաղորդիչ մագնիս է՝ հատուկ խառնուրդի կծիկ՝ ընկղմված հեղուկ հելիումի մեջ (−269 ° C): Գերհաղորդականության հասնելու համար անհրաժեշտ է հեղուկ հելիում: Հելիումի գոլորշիացումը կանխելու համար նրա շուրջը կառուցված է հեղուկ ազոտով (−196 °C) հսկայական բաք։ Թեև այն էլեկտրամագնիս է, այն էլեկտրաէներգիա չի սպառում. գերհաղորդիչ կծիկը դիմադրություն չունի: Այնուամենայնիվ, մագնիսը պետք է մշտապես «սնվի» հեղուկ հելիումով և հեղուկ ազոտով (նկ. 15): Եթե ​​չհետևեք դրան, ապա տեղի կունենա «մարել». կծիկը կտաքանա, հելիումը պայթյունավտանգորեն գոլորշիանա, և սարքը կկոտրվի ( սմ.տեսանյութ): Կարևոր է նաև, որ 5 սմ երկարությամբ նմուշի դաշտը չափազանց միատեսակ լինի, ուստի սարքը պարունակում է մի քանի տասնյակ փոքր մագնիսներ, որոնք անհրաժեշտ են մագնիսական դաշտը լավ կարգավորելու համար:

Տեսանյութ. 21.14-տեսլա NMR սպեկտրոմետրի պլանավորված «մարումը».

Չափումներ իրականացնելու համար անհրաժեշտ է սենսոր՝ հատուկ կծիկ, որը և՛ էլեկտրամագնիսական ճառագայթում է առաջացնում, և՛ գրանցում է «հակադարձ» ազդանշան՝ նմուշի մագնիսական պահի տատանումը։ Զգայունությունը 2-4 գործակցով բարելավելու համար սենսորը սառչում է մինչև -200 °C՝ դրանով իսկ ազատելով ջերմային աղմուկից: Դրա համար նրանք կառուցում են հատուկ մեքենա՝ կրիոպլատֆորմ, որը սառեցնում է հելիումը մինչև ցանկալի ջերմաստիճանը և մղում դետեկտորի մոտ։

Լույսի ցրման, ռենտգենյան ճառագայթների կամ նեյտրոնային ճառագայթների վրա հիմնված մեթոդների մի ամբողջ խումբ կա։ Ելնելով տարբեր անկյուններում ճառագայթման/մասնիկների ցրման ինտենսիվությունից՝ այս մեթոդները հնարավորություն են տալիս որոշել լուծույթում մոլեկուլների չափն ու ձևը (նկ. 16): Ցրումը չի կարող որոշել մոլեկուլի կառուցվածքը, սակայն այն կարող է օգտագործվել որպես օգնություն, երբ օգտագործվում է մեկ այլ մեթոդ, ինչպիսին է NMR սպեկտրոսկոպիան: Լույսի ցրման չափման գործիքները համեմատաբար էժան են՝ «ընդամենը» մոտ 100,000 դոլար արժողությամբ, մինչդեռ մյուս մեթոդները պահանջում են ձեռքի տակ ունենալ մասնիկների արագացուցիչ, որը կարող է ստեղծել նեյտրոնների ճառագայթ կամ ռենտգենյան ճառագայթների հզոր ճառագայթ:

Մեկ այլ մեթոդ, որով կառուցվածքը հնարավոր չէ որոշել, բայց կարելի է ձեռք բերել որոշ կարևոր տվյալներ ռեզոնանսային ֆլուորեսցենտային էներգիայի փոխանցում(ԶԳՈՒՅԹ) . Մեթոդն օգտագործում է ֆլյուորեսցենտության ֆենոմենը՝ որոշ նյութերի կարողությունը կլանել մեկ ալիքի երկարության լույս՝ արձակելով տարբեր ալիքի երկարության լույս։ Հնարավոր է ընտրել զույգ միացություններ, որոնցից մեկում (դոնոր) ֆլյուորեսցենցիայի ժամանակ արձակված լույսը կհամապատասխանի երկրորդի (ընդունիչի) բնորոշ կլանման ալիքի երկարությանը։ Ճառագայթեք դոնորին ցանկալի ալիքի երկարության լազերով և չափեք ընդունիչի ֆլյուորեսցենտը: FRET էֆեկտը կախված է մոլեկուլների միջև հեռավորությունից, այնպես որ, եթե դուք մտցնեք ֆլուորեսցենտային դոնոր և ընդունող երկու սպիտակուցների կամ մեկ սպիտակուցի տարբեր տիրույթների (կառուցվածքային միավորների) մոլեկուլների մեջ, կարող եք ուսումնասիրել սպիտակուցների փոխազդեցությունը կամ տիրույթների փոխադարձ դասավորությունը սպիտակուցի մեջ: Գրանցումն իրականացվում է օպտիկական մանրադիտակի միջոցով, հետևաբար, FRET-ը էժան, թեև ոչ տեղեկատվական մեթոդ է, որի օգտագործումը կապված է տվյալների մեկնաբանման դժվարությունների հետ:

Վերջապես, անհնար է չհիշատակել կառուցվածքային կենսաբանների «երազանքի մեթոդը»՝ համակարգչային մոդելավորումը (նկ. 17): Մեթոդի գաղափարն է օգտագործել ժամանակակից գիտելիքները մոլեկուլների կառուցվածքի և վարքագծի վերաբերյալ՝ համակարգչային մոդելում սպիտակուցի վարքագիծը մոդելավորելու համար: Օրինակ, օգտագործելով մեթոդը մոլեկուլային դինամիկա, հնարավոր է հետևել մոլեկուլի շարժումներին կամ սպիտակուցի «հավաքման» (ծալման) գործընթացին իրական ժամանակում մեկ «բայց»-ի համար. առավելագույն ժամանակը, որը կարելի է հաշվարկել, չի գերազանցում 1 ms-ը, ինչը չափազանց կարճ է, բայց, ավելին, պահանջում է ահռելի հաշվողական ռեսուրսներ (նկ. 18): Համակարգի վարքագիծը հնարավոր է ուսումնասիրել ավելի երկար ժամանակ, միայն դա ձեռք է բերվում ճշգրտության անընդունելի կորստի գնով։

Համակարգչային մոդելավորումն ակտիվորեն օգտագործվում է սպիտակուցների տարածական կառուցվածքների վերլուծության համար։ Docking-ը օգտագործվում է պոտենցիալ դեղամիջոցներ փնտրելու համար, որոնք ունեն թիրախային սպիտակուցի հետ փոխազդելու մեծ հակվածություն: Այս պահին կանխատեսումների ճշգրտությունը դեռևս ցածր է, բայց նավահանգիստը կարող է զգալիորեն նեղացնել ներուժի շրջանակը ակտիվ նյութերորոնք պետք է փորձարկվեն նոր դեղամիջոցի ստեղծման համար:

Հիմնական դաշտ գործնական կիրառությունԿառուցվածքային կենսաբանության արդյունքները դեղերի մշակումն է կամ, ինչպես այժմ մոդայիկ է ասել, դեղերի դիզայնը: Կառուցվածքային տվյալների վրա հիմնված դեղամիջոց մշակելու երկու եղանակ կա՝ կարող եք սկսել լիգանդից կամ թիրախային սպիտակուցից: Եթե ​​թիրախային սպիտակուցի վրա գործող մի քանի դեղամիջոցներ արդեն հայտնի են, և ստացվել են սպիտակուց-դեղերի համալիրների կառուցվածքը, ապա հնարավոր է ստեղծել «իդեալական դեղամիջոցի» մոդել՝ սպիտակուցի մոլեկուլի մակերեսին կապող «գրպանի» հատկություններին համապատասխան, ընդգծել պոտենցիալ դեղամիջոցի անհրաժեշտ հատկանիշները և փնտրել բոլոր հայտնի բնական և ոչ այնքան միացությունների մեջ: Դուք նույնիսկ կարող եք հարաբերություններ հաստատել դեղամիջոցի կառուցվածքի հատկությունների և դրա գործունեության միջև: Օրինակ, եթե մոլեկուլը վերևում ունի աղեղ, ապա նրա ակտիվությունն ավելի բարձր է, քան առանց աղեղի մոլեկուլինը: Եվ որքան շատ է լիցքավորվում աղեղը, այնքան դեղամիջոցն ավելի լավ է աշխատում։ Այսպիսով, բոլոր հայտնի մոլեկուլներից դուք պետք է գտնեք միացություն, որն ունի ամենամեծ լիցքավորված աղեղը:

Մեկ այլ միջոց է օգտագործել թիրախային կառուցվածքը համակարգչի վրա՝ միացություններ որոնելու համար, որոնք պոտենցիալ ունակ են ճիշտ տեղում փոխազդել դրա հետ: Այս դեպքում սովորաբար օգտագործվում է բեկորների գրադարան՝ նյութերի փոքր կտորներ: Եթե ​​դուք գտնում եք մի քանի լավ բեկորներ, որոնք փոխազդում են թիրախի հետ տարբեր վայրերում, բայց միմյանց մոտ, կարող եք բեկորներից դեղամիջոց ստեղծել՝ դրանք «կարելով»: Կառուցվածքային կենսաբանության օգտագործմամբ դեղերի հաջող մշակման բազմաթիվ օրինակներ կան: Առաջին հաջող դեպքը սկսվեց 1995 թվականին, երբ գլաուկոմայի դեմ դեղամիջոց դորզոլամիդը հաստատվեց օգտագործման համար:

Կենսաբանական հետազոտությունների ընդհանուր միտումը գնալով ավելի է թեքվում բնության ոչ միայն որակական, այլև քանակական նկարագրության ուղղությամբ: Կառուցվածքային կենսաբանությունը դրա վառ օրինակն է: Եվ բոլոր հիմքերը կան ենթադրելու, որ այն կշարունակի օգուտ քաղել ոչ միայն հիմնարար գիտությունից, այլև բժշկությունից և կենսատեխնոլոգիայից:

Օրացույց

Հատուկ նախագծի հոդվածների հիման վրա որոշեցինք կազմել 2019 թվականի «Կենսաբանության 12 մեթոդներ» օրացույց։ Այս հոդվածը ներկայացնում է մարտ ամիսը:

գրականություն

1. Bioluminescence. A Resurgence;
2. Համակարգչային մեթոդների հաղթանակը. սպիտակուցների կառուցվածքի կանխատեսում;
3. Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Իվան G Shabalin, Սթիվեն C Almo, Wladek Minor. (2015).