Bioloogilised illustratsioonid. Modelleerimine. Süsteemne lähenemine modelleerimisel

Bioteadused liiguvad suurtest väikestesse. Hiljuti kirjeldas bioloogia ainult loomade, taimede, bakterite väliseid tunnuseid. Molekulaarbioloogia uurib elusorganisme üksikute molekulide vastastikmõjude tasandil. Struktuuribioloogia – uurib rakkudes toimuvaid protsesse aatomite tasemel. Kui soovite õppida, kuidas "nägema" üksikuid aatomeid, kuidas struktuuribioloogia töötab ja "elab" ning milliseid instrumente see kasutab, siis olete siin!

Tsükli peapartneriks on ettevõte: suurim seadmete, reaktiivide ja Varud bioloogiliste uuringute ja tootmise jaoks.

"Biomolekuli" üks peamisi missioone on jõuda päris juurteni. Me ei räägi ainult sellest, milliseid uusi fakte teadlased avastasid – räägime sellest, kuidas nad need avastasid, püüame selgitada bioloogiliste meetodite põhimõtteid. Kuidas võtta ühest organismist geen välja ja sisestada teise? Kuidas jälgida mõne pisikese molekuli saatust tohutus rakus? Kuidas ergutada ühte pisikest neuronite rühma tohutus ajus?

Ja nii otsustasimegi rääkida laborimeetoditest süsteemsemalt, koondada ühte rubriiki kõige olulisemad, moodsaimad bioloogilised meetodid. Et asi oleks huvitavam ja selgem, oleme artikleid paksult illustreerinud ja isegi siia-sinna animatsioone lisanud. Soovime, et uue rubriigi artiklid oleksid huvitavad ja arusaadavad ka juhuslikule möödujale. Teisest küljest peaksid need olema nii detailsed, et isegi professionaal võiks neis midagi uut avastada. Oleme meetodid kogunud 12 suurde rühma ja koostame nende põhjal biometoodilise kalendri. Oodake uuendusi!

Miks me vajame struktuuribioloogiat?

Nagu teate, on bioloogia eluteadus. See ilmus 19. sajandi alguses ja esimese saja aasta jooksul oli see puhtalt kirjeldav. Bioloogia peamiseks ülesandeks peeti sel ajal võimalikult paljude erinevate elusorganismide liikide leidmist ja iseloomustamist ning veidi hiljem - nendevaheliste peresidemete tuvastamist. Aja jooksul ja teiste teadusvaldkondade arenguga tekkis bioloogiast mitu haru eesliitega "molekulaarne": molekulaargeneetika, molekulaarbioloogia ja biokeemia - teadused, mis uurivad elusolendeid üksikute molekulide tasemel, mitte nende ilmumise järgi. organism või selle suhteline asend siseorganid. Lõpuks, üsna hiljuti (eelmise sajandi 50ndatel), ilmus selline teadmiste valdkond nagu struktuuribioloogia– teadus, mis uurib elusorganismides toimuvaid protsesse muutuste tasandil ruumiline struktuurüksikud makromolekulid. Tegelikult on struktuuribioloogia kolme erineva teaduse ristumiskohas. Esiteks on see bioloogia, sest teadus uurib elusobjekte, teiseks füüsika, kuna kasutatakse kõige laiemat füüsikaliste katsemeetodite arsenali, ja kolmandaks keemia, kuna molekulide struktuuri muutmine on selle konkreetse distsipliini objekt.

Struktuuribioloogia uurib kahte peamist ühendite klassi – valke (kõigi teadaolevate organismide peamine "töökeha") ja nukleiinhappeid (peamised "teabe" molekulid). Tänu struktuuribioloogiale teame, et DNA-l on kaksikheeliksi struktuur, et tRNA-d tuleks kujutada vanatähega "G" ning et ribosoomil on suur ja väike alaühik, mis koosneb teatud konformatsioonis valkudest ja RNA-st. .

globaalne eesmärk struktuurbioloogia, nagu iga teinegi teadus, on "mõista, kuidas asjad toimivad". Millises vormis on volditud valguahel, mis põhjustab rakkude jagunemist, kuidas muutub ensüümi pakend selle läbiviidava keemilise protsessi käigus, millistes kohtades kasvuhormoon ja selle retseptor interakteeruvad – need on küsimused, millele see teadus vastab . Veelgi enam, omaette eesmärk on koguda nii suur andmemaht, et nendele küsimustele (veel uurimata objekti kohta) saaks vastata arvutis ilma kallist katset kasutamata.

Näiteks peate mõistma, kuidas bioluminestsentssüsteem töötab ussides või seentes - nad dešifreerisid genoomi, leidsid nende andmete põhjal soovitud valgu ja ennustasid selle ruumilist struktuuri koos töömehhanismiga. Tõsi, tasub tunnistada, et seni on sellised meetodid alles lapsekingades ja valgu struktuuri on endiselt võimatu täpselt ennustada, kuna sellel on ainult geen. Teisest küljest on struktuuribioloogia tulemustel rakendusi meditsiinis. Nagu paljud teadlased loodavad, võimaldavad teadmised biomolekulide struktuuri ja nende töö mehhanismide kohta uusi ravimeid välja töötada ratsionaalsel alusel, mitte katse-eksituse meetodil (rangelt võttes suure läbilaskevõimega sõelumine), nagu enamasti tehakse. nüüd tehtud. Ja see pole ulme: struktuuribioloogia abil on juba loodud või optimeeritud palju ravimeid.

Struktuuribioloogia ajalugu

Struktuuribioloogia ajalugu (joonis 1) on üsna lühike ja sai alguse 1950. aastate algusest, kui James Watson ja Francis Crick panid Rosalind Franklini andmete põhjal DNA kristallide röntgendifraktsiooni kohta kokku mudeli praeguseks tuntud kahekordsest. helix vintage disainerilt. Veidi varem ehitas Linus Pauling esimese usutava heeliksi mudeli, mis on valkude sekundaarstruktuuri üks põhielemente (joonis 2).

Viis aastat hiljem, 1958. aastal, määrati kindlaks maailma esimene valgu struktuur – kašelotti müoglobiin (lihaskiudude valk) (joonis 3). Ta ei näinud kindlasti nii ilus välja kui kaasaegsed struktuurid, kuid see oli märkimisväärne verstapost kaasaegse teaduse arengus.

Joonis 3b. Valgu molekuli esimene ruumiline struktuur. John Kendrew ja Max Perutz demonstreerivad spetsiaalsest konstruktorist kokku pandud müoglobiini ruumilist struktuuri.

Kümme aastat hiljem, aastatel 1984–1985, tuvastati tuabil esimesed struktuurid. Sellest ajast alates on neid olnud mitu peamised avastused: 1985. aastal said nad ensüümi esimese kompleksi selle inhibiitoriga struktuuri, 1994. aastal määrasid nad meie rakkude (mitokondrite) elektrijaamade peamise "masina" ATP süntaasi struktuuri ja juba 2000. aastal valkude "tehase" esimene ruumiline struktuur - ribosoomid, mis koosnevad valkudest ja RNA-st (joon. 6). 21. sajandil on struktuuribioloogia areng toimunud hüppeliselt, millega on kaasnenud ruumiliste struktuuride arvu plahvatuslik kasv. Saadud on paljude valkude klasside struktuurid: hormoon- ja tsütokiiniretseptorid, G-valguga seotud retseptorid, teemaksulaadsed retseptorid, immuunsüsteemi valgud ja paljud teised.

Uute tehnoloogiate tulekuga krüoelektronmikroskoopia kujutiste salvestamiseks ja töötlemiseks 2010. aastatel ilmusid paljud membraanivalkude keerukad struktuurid ülikõrge eraldusvõimega. Struktuuribioloogia edusammud pole jäänud märkamata: selle valdkonna avastuste eest on välja antud 14 Nobeli preemiat, neist viis 21. sajandil.

Struktuuribioloogia meetodid

Struktuuribioloogia alased uuringud toimuvad mitmete füüsikaliste meetodite abil, millest vaid kolm võimaldavad saada biomolekulide ruumilisi struktuure aatomresolutsioonis. Struktuuribioloogia meetodid põhinevad uuritava aine koostoime mõõtmisel erinevat tüüpi elektromagnetlained või elementaarosakesed. Kõik meetodid nõuavad märkimisväärset finantsressursid- seadmete hind on sageli hämmastav.

Ajalooliselt on esimene struktuuribioloogia meetod röntgendifraktsioonianalüüs (XRD) (joonis 7). Veel 20. sajandi alguses saadi teada, et kristallide röntgendifraktsioonimustri järgi saab uurida nende omadusi - rakusümmeetria tüüpi, aatomitevaheliste sidemete pikkust jne. ja nende molekulide ruumiline struktuur. Nii saadi 1949. aastal penitsilliini ja 1953. aastal DNA kaksikheeliksi struktuur.

Näib, et kõik on lihtne, kuid on nüansse.

Esiteks on vaja kuidagi saada kristalle ja nende suurus peab olema piisavalt suur (joonis 8). Kui see on teostatav mitte väga keeruliste molekulide puhul (pidage meeles, kuidas lauasool või sinine vitriool kristalliseeruvad!), siis valkude kristalliseerimine on väga keeruline ülesanne, mis nõuab mitteilmnevat otsinguprotseduuri optimaalsed tingimused. Nüüd tehakse seda spetsiaalsete robotite abil, mis valmistavad ette ja jälgivad sadu erinevaid lahendusi “idandatud” valgukristallide otsimisel. Kuid kristallograafia algusaegadel võis valgukristalli saamine võtta aastaid väärtuslikku aega.

Teiseks on saadud andmete (“toored” difraktsioonimustrid; joon. 8) põhjal vaja struktuur “arvutada”. Nüüd on see ka rutiinne ülesanne, kuid 60 aastat tagasi, lambitehnika ja perfokaartide ajastul, polnud see kaugeltki nii lihtne.

Kolmandaks, isegi kui kristalli oli võimalik kasvatada, ei ole valgu ruumilise struktuuri määramine üldse vajalik: selleks peab valk olema kõigis võrekohtades ühesuguse struktuuriga, mis ei ole kaugeltki alati juhtum.

Ja neljandaks on kristall valgu loomulikust olekust kaugel. Valkude uurimine kristallides on nagu inimeste uurimine, toppides neist kümme tükki väikesesse suitsusesse kööki: saad teada, et inimestel on käed, jalad ja pea, kuid käitumine ei pruugi olla päris sama nagu mugavas keskkonnas. Röntgendifraktsioonanalüüs on aga kõige levinum meetod ruumiliste struktuuride määramiseks ja 90% esialgse eelarveprojekti sisust saadakse selle meetodi abil.

SAR nõuab võimsaid röntgenikiirguse allikaid – elektronkiirendeid või vabaelektronlasereid (joonis 9). Sellised allikad on kallid – mitu miljardit USA dollarit –, kuid tavaliselt kasutavad ühte allikat sajad või isegi tuhanded kontsernid üle maailma üsna sümboolse tasu eest. Meie riigis puuduvad võimsad allikad, mistõttu sõidab enamik teadlasi saadud kristalle analüüsima Venemaalt USA-sse või Euroopasse. Lisateavet nende romantiliste õpingute kohta saate lugeda artiklist " Membraanivalkude täiustatud uuringute labor: geenist angströmini » .

Nagu juba mainitud, nõuab röntgendifraktsioonianalüüs võimsat röntgenkiirguse allikat. Mida võimsam on allikas, seda väiksemate kristallidega saate hakkama ning seda vähem peavad bioloogid ja geeniinsenerid kannatama, et õnnetuid kristalle kätte saada. Röntgenkiirgust on kõige lihtsam saada elektronkiire kiirendamisega sünkrotronides või tsüklotronides – hiiglaslikes ringkiirendites. Kui elektroni kiirendada, siis see kiirgab elektromagnetlained vajalikus sagedusvahemikus. Viimasel ajal on ilmunud uued ülivõimsad kiirgusallikad – vabade elektronide laserid (XFEL).

Laseri tööpõhimõte on üsna lihtne (joon. 9). Esmalt kiirendatakse elektronid ülijuhtivate magnetite abil kõrgele energiale (kiirendi pikkus on 1–2 km) ja seejärel läbivad need nn lainelised - erineva polaarsusega magnetite komplektid.

Joonis 9. Vaba elektronlaseri tööpõhimõte. Elektronkiir kiirendatakse, läbib undulaatorit ja kiirgab gammakiirgust, mis langeb bioloogilistele proovidele.

Lainetajat läbides hakkavad elektronid perioodiliselt kiirte suunast kõrvale kalduma, kogedes kiirendust ja kiirgades röntgenikiirgust. Kuna kõik elektronid liiguvad ühtemoodi, siis kiirgus võimendub tänu sellele, et teised elektronkiire elektronid hakkavad neelama ja uuesti kiirgama sama sagedusega röntgenlaineid. Kõik elektronid kiirgavad kiirgust sünkroonselt ülivõimsa ja väga lühikese välguna (kestusega alla 100 femtosekundi). Röntgenikiire võimsus on nii suur, et üks lühike välgatus muudab väikese kristalli plasmaks (joon. 10), kuid selle paari femtosekundi jooksul, kui kristall on terve, saab pildi saada kõrgeim kvaliteet tänu kiirele suurele intensiivsusele ja koherentsusele. Sellise laseri maksumus on 1,5 miljardit dollarit ja maailmas on selliseid seadmeid ainult neli (asuvad USA-s (joon. 11), Jaapanis, Koreas ja Šveitsis). 2017. aastal on kavas kasutusele võtta viies - Euroopa - laser, mille ehitamisel osales ka Venemaa.

Joonis 10. Valkude muundumine plasmaks 50 fs jooksul vaba elektronlaseri impulsi toimel. Femtosekund = 1/1000000000000000 sekundit.

Umbes 10% esialgse eelarveprojekti andmebaasi ruumilistest struktuuridest määrati NMR-spektroskoopia abil. Venemaal on mitu raskeveokite tundlikku NMR spektromeetrit, mida kasutatakse maailmatasemel tööks. Suurim NMR-labor mitte ainult Venemaal, vaid kogu Prahast ida pool ja Soulist läänes asuvas ruumis asub Venemaa Teaduste Akadeemia (Moskva) Bioorgaanilise keemia instituudis.

NMR-spektromeeter on suurepärane näide tehnoloogia võidukäigust mõistuse üle. Nagu me juba mainisime, on NMR-spektroskoopia meetodi kasutamiseks vajalik võimas magnetväli, seega on seadme südameks ülijuhtiv magnet - mähis spetsiaalne sulam, sukeldatud vedelasse heeliumisse (-269 °C). Ülijuhtivuse saavutamiseks on vaja vedelat heeliumi. Heeliumi aurustumise vältimiseks ehitavad nad selle ümber tohutu paagi vedel lämmastik(−196 °C). Kuigi tegemist on elektromagnetiga, ei tarbi see elektrit: ülijuhtival mähisel puudub takistus. Magnetit tuleb aga pidevalt "toita" vedela heeliumi ja vedela lämmastikuga (joon. 15). Kui te seda ei järgi, toimub "kustutamine": mähis kuumeneb, heelium aurustub plahvatuslikult ja seade puruneb ( cm. video). Samuti on oluline, et 5 cm pikkuse proovi väli oleks äärmiselt ühtlane, nii et seade sisaldab paarkümmend väikest magnetit, mida on vaja magnetvälja peenhäälestamiseks.

Video. 21,14 tesla NMR spektromeetri kavandatud "kustutamine".

Mõõtmiste läbiviimiseks on vaja andurit – spetsiaalset mähist, mis nii genereerib elektromagnetkiirgust kui registreerib "tagurpidi" signaali - proovi magnetmomendi võnkumist. Tundlikkuse parandamiseks 2-4 korda jahutatakse andur temperatuurini -200 °C, vabanedes seeläbi termilisest mürast. Selleks ehitavad nad spetsiaalse masina - krüoplatvormi, mis jahutab heeliumi soovitud temperatuurini ja pumpab selle detektori lähedusse.

Seal on kogu grupp meetodid, mis tuginevad valguse hajumise nähtusele, röntgenkiirtele või neutronkiirtele. Lähtudes kiirguse/osakeste hajumise intensiivsusest erinevate nurkade all, võimaldavad need meetodid määrata lahuses olevate molekulide suuruse ja kuju (joonis 16). Hajumine ei saa määrata molekuli struktuuri, kuid seda saab kasutada abivahendina mõne muu meetodi, näiteks NMR-spektroskoopia kasutamisel. Valguse hajumise mõõtmise instrumendid on suhteliselt odavad, makstes "ainult" umbes 100 000 dollarit, samas kui teised meetodid nõuavad käepärast osakestekiirendit, mis suudab tekitada neutronite või võimsa röntgenikiire.

Teine meetod, mille abil ei saa struktuuri kindlaks teha, kuid on võimalik saada olulisi andmeid, on resonantsfluorestsentsenergia ülekanne(FRET) . Meetod kasutab fluorestsentsi fenomeni – mõne ainete võimet neelata ühe lainepikkusega valgust, kiirgades erineva lainepikkusega valgust. Võimalik on valida paar ühendit, millest ühes (doonoris) fluorestsentsi ajal kiiratav valgus vastab teise (aktseptori) iseloomulikule neeldumislainepikkusele. Kiiritage doonorit soovitud lainepikkusega laseriga ja mõõtke aktseptori fluorestsentsi. FRET-efekt sõltub molekulide vahelisest kaugusest, nii et kui sisestate kahe valgu või ühe valgu erinevate domeenide (struktuuriüksuste) molekulidesse fluorestsentsi doonori ja aktseptori, saate uurida valkude vahelisi interaktsioone või domeenide vastastikust paigutust. valgu sees. Registreerimine toimub optilise mikroskoobi abil, seetõttu on FRET odav, kuigi väheinformatiivne meetod, mille kasutamine on seotud andmete tõlgendamise raskustega.

Lõpuks on võimatu rääkimata struktuuribioloogide "unistuste meetodist" - arvutimudelist (joon. 17). Meetodi idee on kasutada tänapäevaseid teadmisi molekulide struktuuri ja käitumise kohta, et modelleerida valgu käitumist arvutimudelis. Näiteks on molekulaardünaamika meetodil võimalik jälgida reaalajas molekuli liikumist või valgu “kokkupanemise” (voltimise) protsessi ühe “aga” abil: maksimaalne arvutatav aeg ei ületa 1 ms, mis on äärmiselt lühike, kuid pealegi nõuab tohutuid arvutusressursse (joonis 18) . Süsteemi käitumist on võimalik uurida pikemat aega, ainult see saavutatakse lubamatu täpsuse languse hinnaga.

Valkude ruumiliste struktuuride analüüsimiseks kasutatakse aktiivselt arvutimodelleerimist. Dokkimist kasutatakse potentsiaalsete ravimite otsimiseks, millel on suur kalduvus sihtvalguga suhelda. Hetkel on ennustuste täpsus veel madal, kuid dokkimine võib oluliselt kitsendada potentsiaalselt aktiivsete ainete valikut, mida uue ravimi väljatöötamiseks testida.

Põhivaldkond praktilise rakendamise struktuuribioloogia tulemused on ravimite väljatöötamine või, nagu praegu on moes öelda, ravimite disain. Struktuuriandmetel põhineva ravimi väljatöötamiseks on kaks võimalust: alustada võib ligandist või sihtvalgust. Kui on juba teada mitu sihtvalgule mõjuvat ravimit ja saadud valk-ravim komplekside struktuurid, on võimalik luua "ideaalse ravimi" mudel vastavalt sidumis "tasku" omadustele. valgusmolekuli pinnal tõstke esile potentsiaalse ravimi vajalikud omadused ja otsige kõigi teadaolevate looduslike ja mitte niisuguste ühendite hulgast. Saate isegi luua seoseid ravimi struktuuri omaduste ja selle aktiivsuse vahel. Näiteks kui molekuli peal on vibu, siis on selle aktiivsus kõrgem kui ilma vibuta molekulil. Ja mida rohkem vibu laetakse, seda paremini ravim toimib. Seega peate kõigist teadaolevatest molekulidest leidma suurima laetud kaarega ühendi.

Teine võimalus on kasutada arvuti sihtstruktuuri, et otsida ühendeid, mis on potentsiaalselt võimelised sellega õiges kohas suhtlema. Sel juhul kasutatakse tavaliselt fragmentide raamatukogu - väikesed ainetükid. Kui leiate mitu head killust, mis eri kohtades, kuid üksteise lähedal, sihtmärgiga suhtlevad, saate killudest kokku “õmmeldes” narkootikumi ehitada. Struktuuribioloogiat kasutades on palju näiteid edukast ravimite väljatöötamisest. Esimene edukas juhtum pärineb aastast 1995, mil glaukoomiravim dorsolamiid kiideti kasutamiseks heaks.

Üldine suund bioloogiauuringutes kaldub üha enam mitte ainult kvalitatiivse, vaid ka kvantitatiivse looduse kirjeldamise poole. Struktuuribioloogia on selle suurepärane näide. Ja on põhjust arvata, et see toob kasu mitte ainult fundamentaalteadusele, vaid ka meditsiinile ja biotehnoloogiale.

Kalender

Eriprojekti artiklite põhjal otsustasime 2019. aastaks teha kalendri "12 bioloogia meetodit". See artikkel esindab märtsikuud.

Kirjandus

1. Bioluminestsents: taassünd ;
2. Arvutimeetodite võidukäik: valkude struktuuri ennustamine ;
3. Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Minor. (2015).

Bioloogiatund 5. klass (FSES) teemal:

Bioloogilised illustratsioonid, joonised, fotod, arvutimudelid.

Tunni eesmärk: 1) Selgitada bioloogiliste materjalide tähtsust teadusliku uurimistöö jaoks.

2) Kirjeldage erinevat tüüpi bioloogiliste illustratsioonide omadusi ja väärtust.

3) tekitada ja õhutada õpilastes soovi illustreerida oma muljeid elusloodusest.

Haridusvahendid : igat liiki ja vormid bioloogilised illustratsioonid, elusobjektidele või loodusnähtustele pühendatud fotode näitus.

Tundide ajal:

1 Organisatsioonimoment (klassi tunniks valmisoleku kontrollimine).

2 Kodutööde kontrollimine

Möödunud tundides tutvusime bioloogia meetoditega, meetodite rakendamise aktsioonidega, bioloogidele vajaliku varustusega. Nii et meenutagem.

A) töötage kaartidega

B) Üldine soojendus (esitlusega töötamine)

3 Uue materjali selgitus

_Õpilaste ettevalmistamine tajuks õppematerjal

? Vasta küsimusele – Millised loomad aitasid primitiivsetel inimestel ellu jääda.

? Ja kuidas me sellest teada saime? kaasaegsed inimesed

? Mis aitas meil ette kujutada iidsete loomade välimust

Või muul viisil võime öelda illustratsioone.

Niisiis, meie tunni teema: bioloogilised illustratsioonid, joonised, fotod, arvutimudelid (lk 40 kirjuta õpik vihikusse)

Tunnis saame teada, miks me vajame illustratsioone, mis tähtsus on erinevatel illustratsioonidel, miks on oluline teada, mis on see või teine ​​illustratsioon.

Joonised- üks illustratsioonidest

Illustratsioonid on viis säilitada ja edastada teavet mis tahes objektide ja nähtuste kohta. Joonised aitavad meil arvestada objekti välimust, sisemist struktuuri. (näita esitlust)

Teadus sisse kaasaegne maailm liigub edasi. Mis nüüd aitab meil uurida väikeloomi (välimust), taimi, loodusnähtusi.

Lisaks joonistele tänapäeva maailmas edastavad teavet teaduslik fotograafia . Pildistamiseks kasutatakse kaamerat. Nüüd on teil igaühel kaamera, saate pildistada, salvestada ja edastada enda ümber olevat teavet.(esitluse demonstratsioon).

Väga väikeste organismide struktuuri, välimuse nägemiseks kasutavad bioloogid fotograafiat makrorežiimis.(demonstratsiooniettekanne).

See pole oluline mitte ainult teaduslike avastuste, bioloogiateaduste arengu jaoks, vaid see on väga huvitav ka enda jaoks.

Tunnen ise selle vastu suurt huvi. Teen makrofotograafiat.

(fotoalbumi demonstratsioon).

Ja lõpuks, kõige kaasaegsem assistent maailma mõistmisel - arvuti modelleerimine.

Simulatsiooni abil saame käsitleda väga väikeseid või väga suuri objekte.

Selliste mudelite loomiseks kasutatakse spetsiaalseid arvutiprogramme ja arendajatel tuleb uurida palju (üle saja) teaduspublikatsiooni.(demonstratsiooniettekanne).

Teeme kokkuvõtte: Elusobjekti saab kujutada erinevatel viisidel–joonistamine, arvutimudel, fotograafia.

Kirjutame vihikusse: Illustratsioonid (1 fotot

2 Joonis

3 arvutimudelit)

Kehaline kasvatus (harjutused muusika saatel)

4 Kinnitamine

Töövihikuga töötamine harjutus 1.3.

Kodutöö Lõige 8, harjutus tööst. Tetr.2,4.5 korja üles foto või joonistus bioloogilisel teemal

Mudelid ja simulatsioon

Slaidid: 22 Sõnad: 797 Helid: 0 Efektid: 0

Mudel on reaalse objekti, protsessi või nähtuse lihtsustatud esitus. Mudeli õigsuse kontrollimise protsess on testimine. Arvutidisain on arvutimudeli loomise protsess standardsetest elementaarobjektidest. Objekt – (objeectum – subjekt ladina keelest objicio – viskan edasi) – arutluse objekt. Ennusta etteantud meetodite rakendamise otseseid ja kaudseid tagajärgi. Modelleerimise tüübid. Materjal. Ikooniline. Füüsiline. Ideaalne modelleerimine. Mudelidena kasutatakse sümboolseid teisendusi (diagrammid, graafikud, joonised, valemid). Kontseptuaalne mudel - mudel põhjuslike seoste paljastamine (kontseptuaalne modelleerimine). - Mudelid ja modelleerimine.ppt

Modelleerimine

Slaidid: 45 Sõnad: 2494 Helid: 0 Efektid: 13

Objekt. Süsteemi omadused. Objektid ja protsessid. Kunstiline loovus. Simulatsiooni näited. Näiteid modelleerimisest erinevates tegevusvaldkondades. Kas objektil võib olla mitu mudelit. Mudelid. Infomudelite loomise protsess. Too näiteid materjalimudelite kohta. Lennuki- ja laevamudelid. Joonised. Näited formaliseeritud teabemudelitest. Sisestatavad sõnad. Peamised arenguetapid. Uurimine arvutis. Arvuti eksperiment. Võrrand. arvuti mudel. - Simulation.ppt

Mudeli ja simulatsiooni kontseptsioon

Slaidid: 10 Sõnad: 490 Helid: 0 Efektid: 65

Põhimõisted. Modelleerimine. Mudelite tüübid. Mudelite tüübid olenevalt ajast. Mudelite tüübid teadmiste harude kaupa. - Mudeli ja simulatsiooni kontseptsioon.ppt

"Modelleerimine" 9. klass

Slaidid: 23 Sõnad: 640 Helid: 0 Efektid: 21

Puu kirjeldus. Välimus. Kaal; värv; vorm; struktuur; suurus. Inimmudel lapsenuku kujul. Mugavaim viis objekti trajektoori kirjeldamiseks on kasutada infomudelit. Maailma riikide loetelu on teabemudel. Lahe ajakiri; ajakava; kooli õpilaste nimekiri. PC failisüsteem. kaljumaalingud; Maapinna kaardid; illustratsioonidega raamatud. Kooli õpilaste nimekiri; klassiruumi plaan. Test lõpetatud. - "Modelleerimine" klass 9.pptx

Modelleerimine kui teadmiste meetod

Slaidid: 25 Sõnad: 690 Helid: 0 Efektid: 0

Statistilised ja dünaamilised teabemudelid. Definitsioonid. ainemudelid. Põhimõisted. Süsteem koosneb objektidest, mida nimetatakse süsteemi elementideks. Füüsikas on see lihtsate mehhanismide infomudel. Keemias molekulide struktuur. Füüsikas kirjeldavad infomudelid kehade liikumist. Keemias keemiliste reaktsioonide protsessid. Infomudelite struktuurid. Formaalsete keelte abil teabemudelite loomise protsessi nimetatakse formaliseerimiseks. Tabelikujuline mudel. Staatiline teabemudel kajastab arvutiseadmete hinda. - Modelleerimine kui tunnetusmeetod.ppt

Modelleerimine kui teadusliku teadmise meetod

Slaidid: 66 Sõnad: 2351 Helid: 0 Efektid: 274

Mudeli kontseptsioon. Mudel. tehnilised mudelid. Objekti kirjeldused. Simulatsiooniobjekti kirjeldus. Ajakava. kroonlehtede diagramm. Mitmetasandilised diagrammid. Tabel tüübiga "objektid-omadused". Serverite tähistused. Tabel tüübiga "objektid-omadused-objektid". hierarhiline mudel. Asutuste semantiline võrgustiku struktuur. Loogikaülesannete tabelilahendus. Ehitame laua. Poiss. Linn. Yura. Tüüp. Ülesanne. Lehtpuud. Meeskonnatöö. Matemaatika modelleerimine. Formaliseerimine. Probleemi lahendamine. - Modelleerimine kui teaduslike teadmiste meetod.ppt

Arvutisimulatsiooni etapid

Slaidid: 26 Sõnad: 1430 Helid: 0 Efektid: 58

Probleemi sõnastamine. Modelleerimise eesmärgi määratlemine. arvuti mudel. Arvutimudeli uurimine. Ülesannete näited. Ülesande vormistamine. Teksti tekstitöötluskeskkond. Ruudukujuline papileht. Geomeetriline mudel. Tabeli lahtrid. Muutke veerus B sammu suurus 0,5-ks, s.o. kirjutage lahtrisse B5. Iseõppimise ülesanne. - Arvutisimulatsiooni etapid.ppt

Formaliseerimis- ja modelleerimismeetod

Slaidid: 26 Sõnad: 1126 Helid: 0 Efektid: 154

Mudeli kontseptsioon. Päris objekt. Mudelite klassifikatsioon. Õpilaste kasv. teabemudelid. Süsteem. Loo teabemudel. Süsteemi elemendid. Süstematiseerimine. Infomudeli struktuur. Arvutisimulatsiooni etapid. Okaspuu. - Formaliseerimise ja modelleerimise meetod.ppt

"Modelleerimine ja vormistamine" 11. klass

Slaidid: 51 Sõnad: 1611 Helid: 1 Efektid: 40

Füüsiline maailm. Intellektuaalne maraton. teabemudel. bioloogilised mudelid. Struktuur. Keemilise reaktsiooni valem. Enesehinnangu leht. HSE koolitus. Testimine. Õpilaste käitumiskoodeks. Grupid vahetavad kohti. Kohalik kaart. Ülesande analüüs. illuminaator. Analüüsime ülesandeid. Male. Kui palju poisse jaamas oli. Tuleviku linn. Ruudukujuline sisehoov. Andke teabemudelitele nimi. Tingimused sõna juurde. Kontseptsioonipuu. - "Modelleerimine ja vormistamine" Hinne 11.pptx

"Modelleerimine ja vormistamine" arvutiteadus

Slaidid: 10 Sõnad: 579 Helid: 0 Efektid: 77

Modelleerimine. teabemudelid. Juhtimisprotsesside infomudelid. Tabelikujulised mudelid. võrgu mudelid. - "Modelleerimine ja vormistamine" informatics.ppt

Modelleerimine, formaliseerimine, visualiseerimine

Slaidid: 24 Sõnad: 723 Helid: 0 Efektid: 0

Süsteem. Süsteemi terviklikkus. Teadmiste meetod. ainemudelid. Formaliseerimine. Mudelite visualiseerimine. Joonised. Arvutiseadmete hinnad. arvuti klassifikatsioon. Võrgu struktuur. Peamised sammud. Arvutikatse läbiviimine. - Modelleerimine, formaliseerimine, visualiseerimine.ppt

Modelleerimise näited

Slaidid: 13 Sõnad: 1067 Helid: 0 Efektid: 0

Tüdruk tõi gloobuse. Selgitus. Gloobus. Isa lõikas mööbli kujul paberist kujukesed välja ja liigutab neid vastavalt plaanile. Mööbli ümberpaigutamine. Korteri planeering, mööblikujukesed. - Modeling examples.ppt

ISO 20022

Slaidid: 16 Sõnad: 861 Helid: 0 Efektid: 0

Kohtumine. Metoodika tunnused. Modelleerimisprotsess. Krediidiülekanne. avatus ja areng. Dokumentide koosseis. Koostise ja omaduste võrdlus. - ISO 20022.ppt

Modelleerimise sammud

Slaidid: 6 Sõnad: 77 Helid: 0 Efektid: 0

Modelleerimine ja vormistamine. Probleemi sõnastamine. Arvuti eksperiment. 1. etapp ülesande seadmine. Simulatsiooni eesmärk. II etapp Mudeli väljatöötamine. arvuti mudel. Katseplaan. IV etapp Simulatsioonitulemuste analüüs. Tulemused ei vasta eesmärgile. - Modeling.ppt etapid

Mudeli arendamise etapid

Slaidid: 9 Sõnad: 166 Helid: 0 Efektid: 0

1. etapp. Kirjeldavad teabemudelid koostatakse tavaliselt loomulike keelte ja jooniste abil. 2. etapp. 4. etapp. Praktiline ülesanne. - Mudeli väljatöötamise etapid.ppt

Modelleerimise põhietapid

Slaidid: 22 Sõnad: 526 Helid: 0 Efektid: 73

Objekt. Punkt. Pindala (hulknurkne). Seda iseloomustab terviklikkus, seisundid, käitumine, identiteet. Süsteemi omadused. Ühenduvus. Terviklikkus. Etapid. Ülesanne. lõpptulemus teostatud süsteemianalüüs on vaadeldava objekti mudel. Modelleerimise etapid: Valige projekti teema. Projekti teemad. Infoprotsessid looduses. Arvuti arhitektuur. Windowsi objektikeskkond. Modelleerimise etapid. - Modeling.ppt põhietapid

Modelleerimine ja vormistamine

Slaidid: 13 Sõnad: 344 Helid: 0 Efektid: 0

(Süsteemid ja andmestruktuurid). Objekt on objekt, protsess või nähtus, millel on nimi ja omadused. Materjal. Segatud. Staatiline – ei muutu (ala kaart). Mudel. Üks peamisi teadmiste meetodeid. Formaliseerimine. Sõnaline kirjeldus. Pilt. Valem, algoritm. Ülesanne. Modelleerimise TEEM. TEAVE probleemi lahendamiseks vajaliku objekti kohta. Uuring. Vastavus (sarnasus). See mudel on pidev, kuna ümbritseva maailma tunnetusprotsess on katkematu. Objekt. Välimus. Käitumine. Staatiline. Vormistamise aste. Vormistamata. - Modelleerimine ja formaliseerimine.ppt

Süsteemne lähenemine modelleerimisel

Slaidid: 13 Sõnad: 175 Helid: 0 Efektid: 0

Süsteemi lähenemisviisi asutajad: Peter Ferdinand Drucker. Struktuur on süsteemi elementide interaktsiooni viis teatud ühenduste kaudu. Funktsioon – elemendi töö süsteemis. Süsteemse lähenemise esitamiseks on palju mudeleid. Süstemaatiline lähenemine kulude ümberstruktureerimisele. Süsteemne lähenemine disainile. -

8. õppetund
Eesmärgid.
Teema tulemused:
1.
2.
arvutisimulatsioon.
Meta-aine ja isiklikud tulemused:
kujundada oskus eristada bioloogiaõpiku põhilisi illustratsioone;
kujundada oskus mõista bioloogiliste illustratsioonide rolli: joonised, fotod, kasutades saadud kujutised
Isiklik UUD
Tunnistage ümbritseva maailma ühtsust ja terviklikkust.
Õpikus navigeerimise, vajaliku teabe leidmise ja kasutamise oskuse kujundamine.
Faktide ja nähtuste analüüsi-, võrdlemis-, klassifitseerimis- ja üldistusvõime kujunemine; tuvastada põhjused ja tagajärjed
Kognitiivne UUD
1.
2.
lihtsad nähtused (õpiku skeemide ja illustratsioonide analüüsitöö).
3.
Lugege kõiki tekstilise teabe tasemeid.
Kommunikatiivne UUD
1.
2.
3.
teksti kontseptuaalne teave.
Arendades oskust kuulata ja mõista teiste kõnet.
Rühmas haridusalase suhtluse iseseisva korraldamise oskuse kujundamine.
Mõista tekstide / väidete kontseptuaalset tähendust üldiselt: sõnastada põhiidee; ise lugenud
Regulatiivne UUD
Õpiprobleemi iseseisva tuvastamise ja kujundamise, õppetegevuse eesmärgi määramise oskuse kujundamine
(tunni küsimuse sõnastamine).

Lava
Sisu
Seadmete UUD moodustamine ja tehnoloogia
I. Probleemne
olukord ja
aktualiseerimine
teadmisi.
1. Dialoog Antoshka ja bioloogi vahel
Millist küsimust (probleemi) me tunnis arutame?
Õpetaja kuulab laste ettepanekuid!
Parim sõnastus salvestatakse vihikusse
Mis on illustratsioonide eesmärk?
Õpik,
joonised peale
slaidid.

II. Ühine
teadmiste avastamine.
Õpik,
küsimused kohta
slaidid.
1. - Mis on õpikute illustratsioonide tähendus?
teatmeteoseid, teaduspublikatsioone?
Miks on oluline teada, mida konkreetselt
veel üks illustratsioon?
(Parandame küsimused ja leiame vastused
vastuseid nii, nagu need leitakse.)
2. - Milliseid illustratsioone teie
õpik? Art. 40 44
3. - Milline roll on keskkonnateaduslikes teadmistes
maailmas on erinevad tüübid illustratsioonid? Millegi kallal töötama
haridusedukuse hindamine
Regulatiivne UUD
Oskuste kujundamine
iseseisvalt avastada ja
luua õppimisprobleemi
määrata koolituse eesmärk
tegevused (sõnastus
õppetunni küsimus).
Kommunikatiivne UUD
1. Kuulamisoskuse kujunemine ja
mõista teiste inimeste kõnet.
Kommunikatiivne UUD
2. Oskuste kujunemine
iseseisvalt korraldada
suhtlemise õppimine tööl
grupis.
3. Mõista kontseptuaalset tähendust
tekstid/avaldused üldiselt:
sõnastada põhiidee;
ise lugenud
kontseptuaalne teave
tekst.
Isiklik UUD

1. Realiseerida ühtsust ja
keskkonna terviklikkus.
Kognitiivne UUD
1. Oskuste kujunemine
õpikus navigeerida
leida ja kasutada õiget
teavet.
2. Oskuste kujunemine
analüüsida, võrrelda,
klassifitseerida ja üldistada
faktid ja nähtused; tuvastada põhjused
ja lihtsate nähtuste tagajärjed
(töö skeemide analüüsiga ja
illustratsioonid õpikust
algkool).
3. Lahutage teksti kõik tasemed
teavet.
valikud, koos õpiku tekstiga. 1. variant
arvestab joonistamise rolliga (lk 4041).
Variant 2 käsitleb teadusfotograafia rolli
(lk 4243).
3. variant arvestab arvuti rolli
modelleerimine (lk 4445)
4. Miks sa arvad, et inimesed
hakati kujutama loomi, taimi, nähtusi
loodus?
Millist joonist võib pidada teaduslikuks
illustratsioon?

5. – Milline on fotograafia tähtsus teadusele?
Kirjeldage selleks vajalikke seadmeid
usaldusväärsete fotode saamine.
Küsimustele vastamine, ettekande vaatamine
6. - Millistel juhtudel elusobjektide tundmiseks
kas tuleks kasutada arvutisimulatsiooni?
Küsimustele vastamine, ettekande vaatamine
7. - kujutada saab ühte ja sama elavat objekti
mitmel viisil, kasutades selleks joonist,
foto, arvutimudel või isegi mannekeen!
Töö õpiku Art. 45
Mis on teie arvates kummagi plussid ja miinused
nendelt piltidelt?
Paaris töötama.

III. Sõltumatu
teadmiste rakendamine.
IV. Õppetunni kokkuvõte.
Peegeldus
8. Teema uurimise kokkuvõtte tegemine. Me fikseerime
märkmik leidis probleemsele küsimusele vastuse.
Objektide kohta teabe salvestamiseks ja edastamiseks
metsloomad bioloogias kasutavad erinevaid
illustratsioonid: joonised, fotod, pildid,
saadud arvuti abil
modelleerimine.
3. küsimus lk. 46. ​​Töötage paaris
TOUU
Milline on illustratsioonide roll õpikutes?
Milliseid illustratsioone te klassis õppisite?
- Kuidas sa töötasid, mis tunnis õnnestus, mis mitte?
Kodutöö:
1. Õppe § 8.
2. Täitke ülesanne 1 pealkirja „Kontrollige oma
teadmised” (lk 46).
3. Valige foto või illustratsioon
bioloogiline teema.