Vizatimet e ilustrimeve biologjike. Modelimi. Qasje sistematike ndaj modelimit

Shkencat e jetës ndjekin një rrugë nga e madhja tek e vogla. Kohët e fundit, biologjia përshkroi ekskluzivisht tiparet e jashtme të kafshëve, bimëve dhe baktereve. Biologjia molekulare studion organizmat e gjallë në nivelin e ndërveprimeve të molekulave individuale. Biologjia strukturore - studion proceset në qeliza në nivelin atomik. Nëse doni të mësoni se si të "shihni" atome individuale, si funksionon dhe "jeton" biologjia strukturore dhe çfarë instrumentesh përdor, ky është vendi për ju!

Partneri i përgjithshëm i ciklit është kompania: furnizuesi më i madh i pajisjeve, reagentëve dhe materialet harxhuese për kërkimin dhe prodhimin biologjik.

Një nga misionet kryesore të Biomolekulave është arritja e rrënjëve. Ne nuk ju tregojmë vetëm se çfarë faktesh të reja zbuluan studiuesit - ne flasim për mënyrën se si i zbuluan ato, ne përpiqemi të shpjegojmë parimet e teknikave biologjike. Si të hiqni një gjen nga një organizëm dhe ta futni atë në një tjetër? Si mund të gjurmoni fatin e disa molekulave të vogla në një qelizë të madhe? Si të ngacmoni një grup të vogël neuronesh në një tru të madh?

Dhe kështu vendosëm të flasim metodat laboratorike në mënyrë më sistematike, për të bashkuar në një seksion teknikat më të rëndësishme, më moderne biologjike. Për ta bërë më interesante dhe më të qartë, ne ilustruam shumë artikujt dhe madje shtuam animacion aty-këtu. Ne dëshirojmë që artikujt në seksionin e ri të jenë interesantë dhe të kuptueshëm edhe për një kalimtar të rastësishëm. Dhe nga ana tjetër, ato duhet të jenë aq të detajuara sa që edhe një profesionist të mund të zbulojë diçka të re në to. Ne kemi mbledhur metodat në 12 grupe të mëdha dhe do të bëjmë një kalendar biometodologjik bazuar në to. Qëndroni të sintonizuar për përditësime!

Pse nevojitet biologjia strukturore?

Siç e dini, biologjia është shkenca e jetës. Ai u shfaq në fillim të shekullit të 19-të dhe për njëqind vitet e para të ekzistencës së tij ishte thjesht përshkrues. Detyra kryesore e biologjisë në atë kohë konsiderohej të ishte gjetja dhe karakterizimi i sa më shumë llojeve të organizmave të ndryshëm të gjallë, dhe pak më vonë - të identifikonte marrëdhëniet familjare midis tyre. Me kalimin e kohës dhe me zhvillimin e fushave të tjera të shkencës, nga biologjia dolën disa degë me parashtesën "molekulare": gjenetika molekulare, biologjia molekulare dhe biokimia - shkenca që studiojnë gjallesat në nivelin e molekulave individuale, dhe jo nga pamja e organizmi ose pozicioni i tij relativ organet e brendshme. Së fundi, mjaft kohët e fundit (në vitet 50 të shekullit të kaluar) një fushë e tillë e dijes si biologjia strukturore- një shkencë që studion proceset në organizmat e gjallë në nivelin e ndryshimit struktura hapësinore makromolekulat individuale. Në thelb, biologjia strukturore është në kryqëzimin e tre shkencave të ndryshme. Së pari, kjo është biologji, sepse shkenca studion objektet e gjalla, së dyti, fizikën, pasi përdoret arsenali më i gjerë i metodave eksperimentale fizike, dhe së treti, kimia, pasi ndryshimi i strukturës së molekulave është objekt i kësaj disipline të veçantë.

Biologjia strukturore studion dy klasa kryesore të komponimeve - proteinat ("trupi kryesor i punës" i të gjithë organizmave të njohur) dhe acidet nukleike (molekulat kryesore të "informacionit"). Është falë biologjisë strukturore që ne e dimë se ADN-ja ka një strukturë spirale të dyfishtë, që tRNA duhet të përshkruhet si një shkronjë e cilësisë së mirë "L" dhe se ribozomi ka një nënnjësi të madhe dhe të vogël të përbërë nga proteina dhe ARN në një konformacion specifik.

Qëllimi global biologjia strukturore, si çdo shkencë tjetër, është "të kuptosh se si funksionon gjithçka". Në çfarë forme është i palosur zinxhiri i proteinës që shkakton ndarjen e qelizave, si ndryshon paketimi i enzimës gjatë procesit kimik që ajo kryen, në cilat vende ndërvepron hormoni i rritjes dhe receptori i tij - këto janë pyetjet që përgjigjet shkenca. Për më tepër, një qëllim i veçantë është grumbullimi i një vëllimi të tillë të dhënash që këto pyetje (në një objekt ende të pastudiuar) të mund të përgjigjen në një kompjuter pa iu drejtuar një eksperimenti të shtrenjtë.

Për shembull, duhet të kuptoni se si funksionon sistemi i biolumineshencës në krimba ose kërpudha - ata deshifruan gjenomin, bazuar në këto të dhëna gjetën proteinën e dëshiruar dhe parashikuan strukturën e saj hapësinore së bashku me mekanizmin e funksionimit. Sidoqoftë, vlen të pranohet se deri më tani metoda të tilla ekzistojnë vetëm në fillimet e tyre dhe është ende e pamundur të parashikohet me saktësi struktura e një proteine, duke pasur vetëm gjenin e saj. Nga ana tjetër, rezultatet e biologjisë strukturore kanë aplikime në mjekësi. Siç shpresojnë shumë studiues, njohuritë në lidhje me strukturën e biomolekulave dhe mekanizmat e punës së tyre do të lejojnë zhvillimin e barnave të reja në baza racionale, dhe jo me provë dhe gabim (skrining me performancë të lartë, në mënyrë rigoroze), siç bëhet më shpesh. tani. Dhe kjo nuk është fantashkencë: tashmë ka shumë ilaçe të krijuara ose të optimizuara duke përdorur biologjinë strukturore.

Historia e biologjisë strukturore

Historia e biologjisë strukturore (Fig. 1) është mjaft e shkurtër dhe fillon në fillim të viteve 1950, kur James Watson dhe Francis Crick, bazuar në të dhënat nga Rosalind Franklin mbi difraksionin e rrezeve X në kristalet e ADN-së, mblodhën një model të tanishëm të mirë- spirale e njohur e dyfishtë nga një grup ndërtimi vintage. Pak më parë, Linus Pauling ndërtoi modelin e parë të besueshëm të -helix, një nga elementët bazë të strukturës dytësore të proteinave (Fig. 2).

Pesë vjet më vonë, në vitin 1958, u përcaktua struktura e parë proteinike në botë - mioglobina (proteina e fibrave muskulore) e balenës së spermës (Fig. 3). Ajo dukej, natyrisht, jo aq e bukur sa struktura moderne, por ishte një moment historik i rëndësishëm në zhvillimin e shkencës moderne.

Figura 3b. Struktura e parë hapësinore e një molekule proteine. John Kendrew dhe Max Perutz demonstrojnë strukturën hapësinore të mioglobinës, të mbledhur nga një grup i veçantë ndërtimi.

Dhjetë vjet më vonë, në 1984-1985, strukturat e para u përcaktuan nga spektroskopia e rezonancës magnetike bërthamore. Që atëherë kanë ndodhur disa gjëra zbulimet kryesore: në vitin 1985 morën strukturën e kompleksit të parë të enzimës me frenuesin e saj, në vitin 1994 përcaktuan strukturën e ATP sintazës, "makinerisë" kryesore të termocentraleve të qelizave tona (mitokondrive) dhe tashmë në vitin 2000 morën struktura e parë hapësinore e "fabrikës" së proteinave - ribozomet, e përbërë nga proteina dhe ARN (Fig. 6). Në shekullin e 21-të, zhvillimi i biologjisë strukturore ka përparuar me hapa të mëdhenj, i shoqëruar nga një rritje shpërthyese e numrit të strukturave hapësinore. Janë marrë strukturat e shumë klasave të proteinave: receptorët e hormoneve dhe citokinës, receptorët e lidhur me proteinën G, receptorët e ngjashëm me toll, proteinat e sistemit imunitar dhe shumë të tjera.

Me ardhjen e teknologjive të reja të imazhit dhe imazhit të mikroskopisë krioelektronike në vitet 2010, janë shfaqur shumë struktura komplekse me super-rezolucion të proteinave të membranës. Përparimi i biologjisë strukturore nuk ka kaluar pa u vënë re: 14 Çmime Nobel janë dhënë për zbulime në këtë fushë, pesë prej tyre në shekullin e 21-të.

Metodat e biologjisë strukturore

Kërkimet në fushën e biologjisë strukturore kryhen duke përdorur disa metoda fizike, nga të cilat vetëm tre bëjnë të mundur marrjen e strukturave hapësinore të biomolekulave në rezolucion atomik. Metodat e biologjisë strukturore bazohen në matjen e ndërveprimit të substancës testuese me lloje të ndryshme valët elektromagnetike ose grimcat elementare. Të gjitha metodat kërkojnë të rëndësishme burimet financiare- kostoja e pajisjeve është shpesh e mahnitshme.

Historikisht, metoda e parë e biologjisë strukturore është analiza e difraksionit me rreze X (XRD) (Fig. 7). Në fillim të shekullit të 20-të, u zbulua se duke përdorur modelin e difraksionit me rreze X në kristale, mund të studiohen vetitë e tyre - lloji i simetrisë së qelizave, gjatësia e lidhjeve midis atomeve, etj. Nëse ka komponime organike në qelizat e rrjetës kristalore, atëherë mund të llogariten koordinatat e atomeve, dhe, për rrjedhojë, struktura kimike dhe hapësinore e këtyre molekulave. Pikërisht kështu është marrë struktura e penicilinës në vitin 1949, dhe në 1953 - struktura e spirales së dyfishtë të ADN-së.

Duket se gjithçka është e thjeshtë, por ka nuanca.

Së pari, ju duhet të merrni disi kristale, dhe madhësia e tyre duhet të jetë mjaft e madhe (Fig. 8). Ndërsa kjo është e realizueshme për molekula jo shumë komplekse (mos harroni se si kristalizohet kripa e tryezës ose sulfati i bakrit!), kristalizimi i proteinave është një detyrë shumë e vështirë që kërkon një procedurë kërkimi jo të dukshme. kushte optimale. Tani kjo bëhet me ndihmën e robotëve specialë që përgatisin dhe monitorojnë qindra zgjidhje të ndryshme në kërkim të kristaleve të proteinave "të mbirë". Megjithatë, në ditët e para të kristalografisë, marrja e një kristali proteine ​​mund të marrë vite të tëra kohë të vlefshme.

Së dyti, bazuar në të dhënat e marra (modelet e difraksionit "të papërpunuara"; Fig. 8), struktura duhet të "llogaritet". Në ditët e sotme kjo është gjithashtu një detyrë rutinë, por 60 vjet më parë, në epokën e teknologjisë së llambave dhe letrave me grushta, nuk ishte aq e thjeshtë.

Së treti, edhe nëse do të ishte e mundur të rritej një kristal, nuk është aspak e nevojshme që të përcaktohet struktura hapësinore e proteinës: për këtë, proteina duhet të ketë të njëjtën strukturë në të gjitha vendet e rrjetës, gjë që nuk është gjithmonë rasti. .

Dhe së katërti, kristali është larg nga gjendja natyrale e proteinave. Studimi i proteinave në kristale është si të studiosh njerëzit duke grumbulluar dhjetë prej tyre në një kuzhinë të vogël me tym: mund të zbulosh se njerëzit kanë krahë, këmbë dhe kokë, por sjellja e tyre mund të mos jetë saktësisht e njëjtë si në një mjedis të rehatshëm. Megjithatë, difraksioni me rreze X është metoda më e zakonshme për përcaktimin e strukturave hapësinore dhe 90% e përmbajtjes së PDB-së merret duke përdorur këtë metodë.

SAR kërkon burime të fuqishme të rrezeve X - përshpejtues elektronesh ose lazer me elektron të lirë (Fig. 9). Burime të tilla janë të shtrenjta - disa miliardë dollarë amerikanë - por zakonisht një burim i vetëm përdoret nga qindra apo edhe mijëra grupe në mbarë botën për një tarifë mjaft nominale. Nuk ka burime të fuqishme në vendin tonë, kështu që shumica e shkencëtarëve udhëtojnë nga Rusia në SHBA ose Evropë për të analizuar kristalet që rezultojnë. Mund të lexoni më shumë rreth këtyre studimeve romantike në artikullin " Laboratori për Kërkime të Avancuara të Proteinave të Membranës: Nga Gjeni në Angstrom » .

Siç është përmendur tashmë, analiza e difraksionit me rreze X kërkon një burim të fuqishëm të rrezatimit me rreze X. Sa më i fuqishëm të jetë burimi, aq më të vogla mund të jenë kristalet dhe aq më pak dhimbje do të duhet të durojnë biologët dhe inxhinierët gjenetikë duke u përpjekur të marrin kristalet fatkeqe. Rrezatimi me rreze X prodhohet më lehtë duke përshpejtuar një rreze elektronesh në sinkrotrone ose ciklotrone - përshpejtuesit gjigantë të unazës. Kur një elektron përjeton nxitim, ai lëshon valët elektromagnetike në intervalin e kërkuar të frekuencës. Kohët e fundit janë shfaqur burime të reja ultra të fuqishme të rrezatimit - lazer me elektron të lirë (XFEL).

Parimi i funksionimit të lazerit është mjaft i thjeshtë (Fig. 9). Së pari, elektronet përshpejtohen në energji të larta duke përdorur magnet superpërçues (gjatësia e përshpejtuesit 1-2 km), dhe më pas kalojnë nëpër të ashtuquajturat undulatorë - grupe magnetësh me polaritete të ndryshme.

Figura 9. Parimi i funksionimit të një lazeri me elektron të lirë. Rrezja e elektroneve përshpejtohet, kalon nëpër undulator dhe lëshon rreze gama, të cilat bien mbi mostrat biologjike.

Duke kaluar nëpër undulator, elektronet fillojnë të devijojnë periodikisht nga drejtimi i rrezes, duke përjetuar përshpejtim dhe duke lëshuar rreze X. Meqenëse të gjitha elektronet lëvizin në të njëjtën mënyrë, rrezatimi përforcohet për shkak të faktit se elektronet e tjera në rreze fillojnë të thithin dhe riemetojnë valë me rreze X me të njëjtën frekuencë. Të gjitha elektronet lëshojnë rrezatim në mënyrë sinkrone në formën e një blici ultra të fuqishëm dhe shumë të shkurtër (që zgjat më pak se 100 femtosekonda). Fuqia e rrezes së rrezeve X është aq e lartë sa një blic i shkurtër kthen një kristal të vogël në plazmë (Fig. 10), por në ato pak femtosekonda ndërsa kristali është i paprekur, mund të merret një imazh cilësi më të lartë falë intensitetit dhe koherencës së lartë të traut. Kostoja e një lazeri të tillë është 1.5 miliardë dollarë dhe ka vetëm katër instalime të tilla në botë (të vendosura në SHBA (Fig. 11), Japoni, Kore dhe Zvicër). Në vitin 2017, është planifikuar të vihet në veprim lazeri i pestë - evropian, në ndërtimin e të cilit mori pjesë edhe Rusia.

Figura 10. Shndërrimi i proteinave në plazmë në 50 fs nën ndikimin e një pulsi lazeri me elektron të lirë. Femtosekonda = 1/1000000000000000-ta e sekondës.

Duke përdorur spektroskopinë NMR, janë përcaktuar rreth 10% e strukturave hapësinore në PDB. Në Rusi ka disa spektrometra NMR të ndjeshëm ndaj fuqisë së lartë, të cilët kryejnë punë të klasit botëror. Laboratori më i madh NMR jo vetëm në Rusi, por në të gjithë hapësirën në lindje të Pragës dhe në perëndim të Seulit, ndodhet në Institutin e Kimisë Bioorganike të Akademisë Ruse të Shkencave (Moskë).

Spektometri NMR është një shembull i mrekullueshëm i triumfit të teknologjisë mbi inteligjencën. Siç e kemi përmendur tashmë, për të përdorur metodën e spektroskopisë NMR, kërkohet një fushë magnetike e fuqishme, kështu që zemra e pajisjes është një magnet superpërçues - një spirale prej aliazh special i zhytur në helium të lëngshëm (−269 °C). Heliumi i lëngshëm nevojitet për të arritur superpërçueshmëri. Për të parandaluar avullimin e heliumit, një rezervuar i madh me azoti i lëngët(−196 °C). Edhe pse është një elektromagnet, ai nuk konsumon energji elektrike: spiralja superpërçuese nuk ka rezistencë. Megjithatë, magneti duhet të "ushqehet" vazhdimisht me helium të lëngshëm dhe azot të lëngshëm (Fig. 15). Nëse nuk e mbani gjurmët, do të ndodhë një "shuarje": spiralja do të nxehet, heliumi do të avullojë në mënyrë shpërthyese dhe pajisja do të prishet ( cm. video). Është gjithashtu e rëndësishme që fusha në kampionin 5 cm të gjatë të jetë jashtëzakonisht uniforme, kështu që pajisja përmban disa dhjetëra magnet të vegjël të nevojshëm për të rregulluar mirë fushën magnetike.

Video. Shuarja e planifikuar e spektrometrit NMR 21.14 Tesla.

Për të kryer matjet, ju nevojitet një sensor - një spirale e veçantë që gjeneron rrezatim elektromagnetik dhe regjistron sinjalin "e kundërt" - lëkundjen e momentit magnetik të mostrës. Për të rritur ndjeshmërinë me 2-4 herë, sensori ftohet në një temperaturë prej -200 °C, duke eliminuar kështu zhurmën termike. Për ta bërë këtë, ata ndërtojnë një makinë të veçantë - një krioplatformë, e cila ftoh heliumin në temperaturën e kërkuar dhe e pompon atë pranë detektorit.

Hani i gjithë grupi metoda që mbështeten në fenomenin e shpërndarjes së dritës, rrezet X ose një rreze neutron. Këto metoda, bazuar në intensitetin e rrezatimit/shpërndarjes së grimcave në kënde të ndryshme, bëjnë të mundur përcaktimin e madhësisë dhe formës së molekulave në një tretësirë ​​(Fig. 16). Shpërndarja nuk mund të përcaktojë strukturën e një molekule, por mund të përdoret si ndihmë për një metodë tjetër, siç është spektroskopia NMR. Instrumentet për matjen e shpërndarjes së dritës janë relativisht të lira, kushtojnë "vetëm" rreth 100,000 dollarë, ndërsa metodat e tjera kërkojnë të keni në dorë një përshpejtues grimcash, i cili mund të krijojë një rreze neutronesh ose një rrymë të fuqishme rrezesh X.

Një metodë tjetër me të cilën struktura nuk mund të përcaktohet, por mund të merren disa të dhëna të rëndësishme është transferimi i energjisë fluoreshente rezonante(BRET). Metoda përdor fenomenin e fluoreshencës - aftësinë e disa substancave për të thithur dritën e një gjatësi vale ndërsa lëshojnë dritë të një gjatësi vale tjetër. Ju mund të zgjidhni një palë përbërësish, për njërin prej të cilëve (dhurues) drita e emetuar gjatë fluoreshencës do të korrespondojë me gjatësinë karakteristike të valës së absorbimit të sekondës (pranuesit). Rrezatoni dhuruesin me një lazer të gjatësisë valore të kërkuar dhe matni fluoreshencën e marrësit. Efekti FRET varet nga distanca midis molekulave, kështu që nëse futni një dhurues dhe pranues fluoreshence në molekulat e dy proteinave ose domeneve të ndryshme (njësive strukturore) të së njëjtës proteinë, mund të studioni ndërveprimet midis proteinave ose pozicionet relative të domeneve në një proteinë. Regjistrimi kryhet duke përdorur një mikroskop optik, kështu që FRET është një metodë e lirë, megjithëse me pak informacion, përdorimi i së cilës shoqërohet me vështirësi në interpretimin e të dhënave.

Së fundi, nuk mund të mos përmendim "metodën e ëndrrave" të biologëve strukturorë - modelimin kompjuterik (Fig. 17). Ideja e metodës është të përdoret njohuri moderne për strukturën dhe ligjet e sjelljes së molekulave, simuloni sjelljen e një proteine ​​në një model kompjuterik. Për shembull, duke përdorur metodën e dinamikës molekulare, mund të monitoroni në kohë reale lëvizjet e një molekule ose procesin e "montimit" të një proteine ​​(palosje) me një "por": koha maksimale që mund të llogaritet nuk kalon 1 ms. , i cili është jashtëzakonisht i shkurtër, por në të njëjtën kohë kërkon burime kolosale llogaritëse (Fig. 18). Është e mundur të studiohet sjellja e sistemit për një periudhë më të gjatë kohore, por kjo arrihet në kurriz të një humbjeje të papranueshme të saktësisë.

Modelimi kompjuterik përdoret në mënyrë aktive për të analizuar strukturat hapësinore të proteinave. Duke përdorur docking, ata kërkojnë për barna të mundshme që kanë një tendencë të lartë për të bashkëvepruar me proteinën e synuar. Për momentin, saktësia e parashikimeve është ende e ulët, por ankorimi mund të ngushtojë ndjeshëm gamën e substancave potencialisht aktive që duhet të testohen për zhvillimin e një ilaçi të ri.

Fusha kryesore aplikim praktik Rezultatet e biologjisë strukturore janë zhvillimi i barnave ose, siç është tani në modë të thuhet, dizajni i tërheqjes. Ka dy mënyra për të hartuar një ilaç bazuar në të dhënat strukturore: mund të filloni nga një ligand ose nga një proteinë e synuar. Nëse disa barna që veprojnë në proteinën e synuar janë tashmë të njohura dhe strukturat e komplekseve protein-ilaçe janë marrë, ju mund të krijoni një model të "drogës ideale" në përputhje me vetitë e "xhepit" lidhës në sipërfaqen e molekula proteinike, identifikoni veçoritë e nevojshme të ilaçit të mundshëm dhe kërkoni midis të gjitha përbërjeve të njohura natyrore dhe jo aq të njohura. Madje është e mundur të ndërtohen marrëdhënie midis vetive strukturore të një ilaçi dhe aktivitetit të tij. Për shembull, nëse një molekulë ka një hark sipër, atëherë aktiviteti i saj është më i lartë se ai i një molekule pa hark. Dhe sa më shumë të ngarkohet harku, aq më mirë funksionon ilaçi. Kjo do të thotë se nga të gjitha molekulat e njohura, ju duhet të gjeni përbërjen me harkun më të madh të ngarkuar.

Një mënyrë tjetër është përdorimi i strukturës së objektivit për të kërkuar në një kompjuter komponime që janë potencialisht të afta të ndërveprojnë me të në vendin e duhur. Në këtë rast, zakonisht përdoret një bibliotekë fragmentesh - copa të vogla substancash. Nëse gjeni disa fragmente të mira që ndërveprojnë me objektivin në vende të ndryshme, por afër njëri-tjetrit, mund të ndërtoni një ilaç nga fragmentet duke i "qepur" ato së bashku. Ka shumë shembuj të zhvillimit të suksesshëm të barnave duke përdorur biologjinë strukturore. Rasti i parë i suksesshëm daton në vitin 1995: më pas dorzolamide, një ilaç për glaukomën, u miratua për përdorim.

Tendenca e përgjithshme në kërkimin biologjik është gjithnjë e më shumë drejt përshkrimeve jo vetëm cilësore, por edhe sasiore të natyrës. Biologjia strukturore është një shembull kryesor i kësaj. Dhe ka çdo arsye për të besuar se do të vazhdojë të përfitojë jo vetëm shkenca themelore, por edhe mjekësia dhe bioteknologjia.

Kalendari

Bazuar në artikujt e projektit special, vendosëm të bëjmë një kalendar “12 metodat e biologjisë” për vitin 2019. Ky artikull përfaqëson marsin.

Letërsia

1. Biolumineshenca: Rilindja ;
2. Triumfi i metodave kompjuterike: parashikimi i strukturës së proteinave ;
3. Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Minor. (2015).

Mësimi i biologjisë klasa e 5-të (FSES) me temën:

Ilustrime biologjike, vizatime, fotografi, modele kompjuterike.

Objektivi i mësimit: 1) Shpjegoni rëndësinë e materialeve biologjike për kërkimin shkencor.

2) Karakterizoni veçoritë dhe vlerën e llojeve të ndryshme të ilustrimeve biologjike.

3) evokoni dhe inkurajoni dëshirën e studentëve për të ilustruar përshtypjet e tyre për natyrën e gjallë.

Mjetet e të mësuarit : të gjitha llojet dhe format e ilustrimeve biologjike, një ekspozitë fotografish kushtuar objekteve të gjalla ose fenomeneve natyrore.

Ecuria e mësimit:

1 Momenti organizativ(duke kontrolluar gatishmërinë e klasës për mësimin).

2 Kontrollimi i detyrave të shtëpisë

Në mësimet e mëparshme, mësuam për metodat e Biologjisë, veprimet për zbatimin e metodave dhe pajisjet e nevojshme për biologët. Pra, le të kujtojmë.

A) Puna me karta

B) Ngrohje e përgjithshme (duke punuar me prezantimin)

3 Shpjegimi i materialit të ri

_Përgatitja e nxënësve për të perceptuar material edukativ

? Përgjigjuni pyetjes - Cilat kafshë i ndihmuan njerëzit primitivë të mbijetonin.

? Si e dinim ne për këtë? njerëzit modernë

? Çfarë na ndihmoi të imagjinonim pamjen e kafshëve të lashta

Ose në një mënyrë tjetër mund të themi ilustrime.

Pra, tema e mësimit tonë: ilustrime biologjike, vizatime, fotografi, modele kompjuterike (Faqja 40, shkruani tekstin në fletore)

Në mësim do të mësojmë pse kemi nevojë për ilustrime, cila është rëndësia e ilustrimeve të ndryshme, pse është e rëndësishme të dimë se çfarë përfaqëson ky apo ai ilustrim.

vizatime- një lloj ilustrimi

Ilustrimet janë një mënyrë për të ruajtur dhe përcjellë informacion për çdo objekt dhe fenomen. Vizatimet na ndihmojnë të marrim parasysh pamjen e një objekti, strukturën e brendshme . (Demostrata e prezantimit)

Shkenca në bota moderne ecën përpara. Ajo që tani na ndihmon të studiojmë kafshët e vogla (pamja), bimët, fenomenet natyrore.

Përveç vizatimeve në botën moderne, fotografisë shkencore . Një aparat fotografik përdoret për të bërë fotografi. Tani secili prej jush keni një aparat fotografik, mund të fotografoni gjithçka rreth jush, të regjistroni dhe të transmetoni informacione.(demonstrimi i paraqitjes).

Për të ekzaminuar strukturën dhe pamjen e organizmave shumë të vegjël, biologët përdorin fotografinë makro(demonstrimi i prezantimit).

Kjo nuk është e rëndësishme vetëm për zbulimet shkencore, zhvillimi i shkencave biologjike, kjo është ende shumë interesante për veten tuaj.

Këtë po e bëj vetë me shumë interes. Unë bëj fotografi makro.

(demonstrimi i një albumi fotografik).

Dhe së fundi, asistenti më modern në të kuptuarit e botës - modelimi kompjuterik.

Me ndihmën e modelimit mund të konsiderojmë objekte shumë të vogla ose shumë të mëdha.

Për të krijuar modele të tilla, të veçanta programet kompjuterike, dhe zhvilluesit duhet të studiojnë shumë (më shumë se njëqind) botime shkencore.(demonstrimi i prezantimit).

Le të përmbledhim: Një objekt i gjallë mund të përshkruhet në mënyra të ndryshme–vizatim, model kompjuterik, fotografi.

Le të shkruajmë në një fletore: Ilustrime (1 Foto

2 Figura

3 Modeli kompjuterik)

Trajnim fizik (ushtrime për muzikë)

4 Konsolidimi

Punë me Fletoren e punës ushtrimi 1.3.

Detyrë shtëpie Paragrafi 8, p.sh. tetra.2,4.5 zgjidhni një fotografi ose vizatim mbi një temë biologjike

Modelet dhe Simulimi

Sllajde: 22 Fjalë: 797 Tinguj: 0 Efekte: 0

Një model është një paraqitje e thjeshtuar e një objekti, procesi ose fenomeni real. Procesi i kontrollit të korrektësisë së një modeli është testimi. Dizajni me ndihmën e kompjuterit është procesi i krijimit të një modeli kompjuterik nga objektet elementare standarde. Objekti - (objeectum - subjekt nga latinishtja objicio - hedh përpara) - objekt diskutimi. Parashikoni pasojat direkte dhe indirekte të zbatimit të metodave të dhëna. Llojet e modelimit. Materiali. Ikonike. Fizike. Modelim perfekt. Shndërrimet e shenjave (skema, grafikë, vizatime, formula) përdoren si modele. Konceptuale model-model identifikimi i marrëdhënieve shkak-pasojë (modelimi konceptual). - Modelet dhe modelimi.ppt

Modelimi

Sllajde: 45 Fjalë: 2494 Tinguj: 0 Efekte: 13

Objekti. Karakteristikat e sistemit. Objektet dhe proceset. Krijimtaria artistike. Shembuj modelimi. Shembuj të modelimit në fusha të ndryshme të veprimtarisë. A mund të ketë një objekt modele të shumta? Modelet. Procesi i ndërtimit të modeleve të informacionit. Jepni shembuj modele materiale. Modelet e avionëve dhe anijeve. Vizatime. Shembuj të modeleve të informacionit të formalizuar. Fjalë për të futur. Fazat kryesore të zhvillimit. Hulumtimi në një kompjuter. Eksperiment kompjuterik. Ekuacioni. Modeli kompjuterik. - Modelimi.ppt

Koncepti i modelit dhe simulimi

Sllajde: 10 Fjalë: 490 Tinguj: 0 Efekte: 65

Konceptet bazë. Modelimi. Llojet e modeleve. Llojet e modeleve në varësi të kohës. Llojet e modeleve sipas degëve të dijes. - Koncepti i modelit dhe simulimit.ppt

"Modeling" klasa e 9-të

Sllajde: 23 Fjalë: 640 Tinguj: 0 Efekte: 21

Përshkrimi i pemës. Pamja e jashtme. Pesha; ngjyra; formë; struktura; madhësia. Modeli i një personi në formën e një kukull për fëmijë. Është më e përshtatshme për të përdorur një model informacioni kur përshkruani trajektoren e një objekti. Lista e vendeve në botë është një model informacioni. Revistë e lezetshme; orari i mësimit; lista e nxënësve të shkollës. Sistemi i skedarëve PC. Piktura shkëmbore; hartat e sipërfaqes së Tokës; libra me ilustrime. Lista e nxënësve të shkollës; faqosja e klasës. Testi ka përfunduar. - “Modelim” klasa e 9-të.pptx

Modelimi si një metodë e njohjes

Sllajde: 25 Fjalë: 690 Tinguj: 0 Efekte: 0

Modele informacioni statistikor dhe dinamik. Përkufizimet. Modelet e lëndëve. Konceptet bazë. Një sistem përbëhet nga objekte të quajtur elemente të sistemit. Në fizikë, një model informacioni i mekanizmave të thjeshtë. Në kimi, struktura e molekulave. Në fizikë, modelet e informacionit përshkruajnë lëvizjen e trupave. Në kimi - proceset e reaksioneve kimike. Strukturat e modeleve të informacionit. Procesi i ndërtimit të modeleve të informacionit duke përdorur gjuhë zyrtare quhet formalizimi. Modeli tabelor. Modeli i informacionit statik do të pasqyrojë çmimin e pajisjeve kompjuterike. - Modelimi si metodë e njohjes.ppt

Modelimi si një metodë e njohurive shkencore

Rrëshqitje: 66 Fjalë: 2351 Tinguj: 0 Efekte: 274

Koncepti i një modeli. Model. Modelet teknike. Përshkrimet e objektit. Përshkrimi i objektit të modelimit. Orari. Grafiku i radarit. Grafikët e niveleve. Tabela e tipit “objekte-veti”. Emërtimet e serverëve. Tabela e tipit “objekte-veti-objekte”. Modeli hierarkik. Rrjeti semantik i strukturës së qeverisë. Zgjidhja tabelare e problemeve logjike. Le të ndërtojmë një tryezë. Djalë. Qyteti. Yura. Lloji. Detyrë. Pemë gjetherënëse. Puna ekipore. Modelimi matematik. Formalizimi. Zgjidhja e problemeve. - Modelimi si metodë e njohjes shkencore.ppt

Fazat e modelimit kompjuterik

Sllajde: 26 Fjalë: 1430 Tinguj: 0 Efekte: 58

Deklarata e problemit. Përcaktimi i qëllimit të simulimit. Modeli kompjuterik. Hulumtimi i modelit kompjuterik. Shembuj detyrash. Formalizimi i detyrës. Mjedisi i përpunuesit të fjalës. Fletë kartoni katrore. Modeli gjeometrik. Qelizat e tabelës. Ndryshoni madhësinë e hapit në kolonën B në 0,5, d.m.th. shkruani në qelizën B5. Detyrë vetë-studimi. - Fazat e modelimit kompjuterik.ppt

Metoda e formalizimit dhe modelimit

Sllajde: 26 Fjalë: 1126 Tinguj: 0 Efekte: 154

Koncepti i modelit. Objekti real. Klasifikimi i modeleve. Rritja e nxënësve. Modelet e informacionit. Sistemi. Krijo një model informacioni. Elementet e sistemit. Sistematizimi. Struktura e modelit të informacionit. Fazat e simulimit kompjuterik. halore. - Metoda e formalizimit dhe modelimit.ppt

“Modelimi dhe formalizimi” klasa e 11-të

Rrëshqitje: 51 Fjalë: 1611 Tinguj: 1 Efekte: 40

Bota fizike. Maratona intelektuale. Modeli i informacionit. Modelet biologjike. Struktura. Formula e reaksionit kimik. Fleta e vetëvlerësimit. Trajnimi për shëndetin dhe sigurinë. Testimi. Rregullat e kodit të sjelljes për studentët. Grupet ndryshojnë vendet. Harta e zonës. Analiza e detyrës. Porthole. Ne analizojmë detyrat. Shahu. Sa djem ishin në stacion? Qyteti i së ardhmes. Oborri është në formë katrori. Jepni një emër modeleve të informacionit. Kushtet për fjalën. Pema e koncepteve. - “Modelimi dhe formalizimi” klasa e 11-të.pptx

“Modelimi dhe formalizimi” shkenca kompjuterike

Sllajde: 10 Fjalë: 579 Tinguj: 0 Efekte: 77

Modelimi. Modelet e informacionit. Modelet e informacionit të proceseve të menaxhimit. Modele tabelare. Modelet e rrjetit. - “Modelimi dhe formalizimi” shkenca kompjuterike.ppt

Modelimi, formalizimi, vizualizimi

Sllajde: 24 Fjalë: 723 Tinguj: 0 Efekte: 0

Sistemi. Integriteti i sistemit. Metoda e njohjes. Modelet e lëndëve. Formalizimi. Vizualizimi i modeleve. Vizatime. Çmimet e pajisjeve kompjuterike. Klasifikimi kompjuterik. Struktura e rrjetit. Fazat kryesore. Kryerja e një eksperimenti kompjuterik. - Modelimi, formalizimi, vizualizimi.ppt

Shembuj modelimi

Sllajde: 13 Fjalë: 1067 Tinguj: 0 Efekte: 0

Vajza solli një glob. Shpjegimi. Globi. Babai preu figura letre për t'iu përshtatur formës së mobiljeve dhe i lëviz ato sipas planit. Riorganizimi i mobiljeve. Plan apartament, figura mobiljesh. - Shembuj modelimi.ppt

ISO 20022

Sllajde: 16 Fjalë: 861 Tinguj: 0 Efekte: 0

Qëllimi. Karakteristikat e metodologjisë. Procesi i modelimit. Transferimi i kredisë. Hapja dhe zhvillimi. Përbërja e dokumenteve. Krahasimi i përbërjes dhe vetive. - ISO 20022.ppt

Fazat e modelimit

Sllajde: 6 Fjalë: 77 Tinguj: 0 Efekte: 0

Modelimi dhe formalizimi. Deklarata e problemit. Eksperiment kompjuterik. Deklarata e problemit në fazën 1. Qëllimi i modelimit. Faza II Zhvillimi i modelit. Modeli kompjuterik. Dizajn eksperimental. Faza IV Analiza e rezultateve të simulimit. Rezultatet nuk janë të përshtatshme për qëllimin. - Fazat e modelimit.ppt

Fazat e zhvillimit të modelit

Sllajde: 9 Fjalë: 166 Tinguj: 0 Efekte: 0

Faza 1. Modelet e informacionit përshkrues zakonisht ndërtohen duke përdorur gjuhë natyrore dhe fotografi. Faza 2. Faza 4. Detyrë praktike. - Fazat e zhvillimit të modelit.ppt

Fazat kryesore të modelimit

Sllajde: 22 Fjalë: 526 Tinguj: 0 Efekte: 73

Objekti. Vend. Areale (poligonale). Karakterizohet nga integriteti, gjendjet, sjellja, identiteti. Karakteristikat e sistemit. Lidhshmëria. Integriteti. Fazat. Detyrë. Rezultati përfundimtar analiza e sistemit të kryer është një model i objektit në shqyrtim. Fazat e modelimit: Zgjidhni një temë projekti. Temat e projektit. Proceset e informacionit në natyrë. Arkitektura kompjuterike. Windows Object Environment. Fazat e modelimit. - Fazat kryesore të modelimit.ppt

Modelimi dhe formalizimi

Sllajde: 13 Fjalë: 344 Tinguj: 0 Efekte: 0

(Sistemet dhe strukturat e të dhënave). Objekti është një objekt, proces ose fenomen që ka një emër dhe veti. Materiali. Të përziera. Statike – nuk ndryshon (harta e terrenit). Model. Një nga metodat kryesore të njohjes. Formalizimi. Përshkrimi verbal. Vizatim. Formula, algoritmi. Detyrë. SUBJEKTI i modelimit. INFORMACION për objektin e nevojshëm për të zgjidhur problemin. Studimi. Korrespondencë (ngjashmëri). Ky model është i vazhdueshëm, pasi procesi i njohjes së botës përreth është i pandërprerë. Objekti. Pamja e jashtme. Sjellja. Statike. Shkalla e formalizimit. I paformalizuar. - Modelimi dhe formalizimi.ppt

Qasje sistematike ndaj modelimit

Sllajde: 13 Fjalë: 175 Tinguj: 0 Efekte: 0

Themeluesit e qasjes sistemore: Peter Ferdinand Drucker. Struktura është mënyra se si elementët e një sistemi ndërveprojnë përmes lidhjeve të caktuara. Funksioni - funksionimi i një elementi në sistem. Ka shumë modele për përfaqësimin e qasjes sistemore. Qasje sistematike për kostot e ristrukturimit. Qasje sistematike ndaj dizajnit. -

Mësimi 8. “Ilustrime biologjike: vizatime, fotografi, modele kompjuterike”
Golat.
Rezultatet e lëndës:
1.
2.
modelimi kompjuterik.
Rezultatet meta-subjekte dhe personale:
të zhvillojë aftësinë për të bërë dallimin midis ilustrimeve kryesore në një tekst shkollor të biologjisë;
zhvillojnë aftësinë për të kuptuar rolin e ilustrimeve biologjike: vizatime, fotografi, imazhe të marra duke përdorur
UUD personale
Realizoni unitetin dhe integritetin e botës përreth.
Formimi i aftësisë për të lundruar nëpër një tekst shkollor, për të gjetur dhe përdorur informacionin e nevojshëm.
Formimi i aftësisë për të analizuar, krahasuar, klasifikuar dhe përgjithësuar fakte dhe fenomene; identifikoni shkaqet dhe pasojat
UUD njohëse
1.
2.
dukuri të thjeshta (punë për analizimin e diagrameve dhe ilustrimeve nga teksti shkollor).
3.
Korrigjoni të gjitha nivelet informacion teksti.
UUD komunikuese
1.
2.
3.
informacion konceptual i tekstit.
Formimi i aftësisë për të dëgjuar dhe kuptuar fjalimin e njerëzve të tjerë.
Formimi i aftësisë për të organizuar në mënyrë të pavarur ndërveprim arsimor në një grup.
Të kuptojë kuptimin konceptual të teksteve/pohimeve në tërësi: formuloni idenë kryesore; korrigjoje veten
UUD rregullatore
Formimi i aftësisë për të zbuluar dhe formuluar në mënyrë të pavarur një problem arsimor, për të përcaktuar një qëllim aktivitete edukative
(formulimi i pyetjes së mësimit).

Skena
përmbajtja
Formimi dhe teknologjia e pajisjeve UUD
I. Problematike
situatën dhe
duke u përditësuar
njohuri.
1. Dialog mes Antoshkës dhe biologut
-Cilën pyetje (problem) do të diskutojmë në klasë?
Mësuesja dëgjon sugjerimet e fëmijëve!
Formulimi më i mirë shënohet në fletore
Cili është qëllimi i ilustrimeve?
Libër shkollor,
vizatime në
rrëshqitje.

II. E përbashkët
zbulimi i njohurive.
Libër shkollor,
pyetje mbi
rrëshqitje.
1. – Cila është rëndësia e ilustrimeve në tekstet shkollore?
libra referimi, botime shkencore?
Pse është e rëndësishme të dini se çfarë kjo apo ajo
ilustrim ndryshe?
(Le t'i regjistrojmë pyetjet dhe të gjejmë përgjigjet
përgjigjet ashtu siç gjenden.)
2. – Çfarë ilustrime janë përdorur në tuaj
tekst shkollor? Art. 40 44
3. – Cili është roli në njohjen shkencore të mjedisit?
bota kanë lloje të ndryshme ilustrime? Punoni në
vlerësimi i suksesit arsimor
UUD rregullatore
Formimi i aftësive
zbulojnë në mënyrë të pavarur dhe
krijoni një problem arsimor,
përcaktoni qëllimin e edukimit
aktivitetet (formulimi
pyetje mësimi).
UUD komunikuese
1. Formimi i aftësive të të dëgjuarit dhe
kuptojnë fjalimin e të tjerëve.
UUD komunikuese
2. Formimi i aftësive
organizohen në mënyrë të pavarur
ndërveprimi mësimor në punë
në grup.
3. Të kuptojë kuptimin konceptual
tekste/deklarata në përgjithësi:
formuloni idenë kryesore;
korrigjoje veten
informacion konceptual
teksti.
UUD personale

1. Realizoni unitetin dhe
integriteti i botës përreth.
UUD njohëse
1. Formimi i aftësive
lundroni në tekstin shkollor
gjeni dhe përdorni atë të duhurin
informacion.
2. Formimi i aftësive
analizoni, krahasoni,
klasifikojnë dhe përmbledhin
faktet dhe dukuritë; identifikoni shkaqet
dhe pasojat e dukurive të thjeshta
(punë në analizën e qarkut dhe
ilustrime nga teksti shkollor
shkolla fillore).
3. Lexoni të gjitha nivelet e tekstit
informacion.
opsionet, me tekstin e tekstit shkollor. Opsioni 1
merr në konsideratë rolin e vizatimit (f. 4041).
Opsioni i dytë merr parasysh rolin fotografisë shkencore
(fq. 4243).
Opsioni 3 merr në konsideratë rolin e kompjuterit
modelim (f. 4445)
4. Pse dhe që kur mendoni se njerëzit
filluan të përshkruajnë kafshë, bimë, fenomene
natyra?
Cili vizatim mund të konsiderohet shkencor
ilustrim?

5. – Cila është rëndësia e fotografisë për shkencën?
përshkruani pajisjet e nevojshme për
marrja e fotografive të besueshme.
Përgjigjet e pyetjeve, shikimi i prezantimit
6. – Në cilat raste për njohjen e sendeve të gjalla
a duhet përdorur modelimi kompjuterik?
Përgjigjet e pyetjeve, shikimi i prezantimit
7. – Mund të përshkruhet i njëjti objekt i gjallë
në mënyra të ndryshme, duke përdorur një vizatim për këtë,
një fotografi, një model kompjuteri apo edhe një bedel!
Puna me ilustrime nga teksti shkollor Art. 45
Cilat mendoni se janë të mirat dhe të këqijat e secilit
nga këto imazhe?
Punoni në çifte.

III. I pavarur
aplikimi i njohurive.
IV. Përmbledhja e mësimit.
Reflektimi
8. Përmbledhja e studimit të temës. Ne e rregullojmë atë
fletoret gjetën përgjigjen e një pyetjeje problematike.
Për të ruajtur dhe transferuar informacion rreth objekteve
natyra e gjallë në biologji përdorin të ndryshme
ilustrime: vizatime, fotografi, imazhe,
marrë duke përdorur një kompjuter
modelimi.
Pyetjet 3 në f. 46. ​​Punoni në dyshe
TOUU
– Cili është roli i ilustrimeve në tekstet shkollore?
– Çfarë lloje ilustrime keni mësuar gjatë orës së mësimit?
– Si keni punuar, çfarë funksionoi në mësim, çfarë jo?
Detyrë shtëpie:
1. Studimi § 8.
2. Plotësoni detyrën 1 të “Check your
dituria” (f. 46).
3. Zgjidhni një foto ose ilustrim nga
temë biologjike.