ภาพวาดภาพประกอบทางชีวภาพ การสร้างแบบจำลอง แนวทางที่เป็นระบบในการสร้างแบบจำลอง

วิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตเดินตามเส้นทางจากใหญ่ไปหาเล็ก เมื่อเร็วๆ นี้ ชีววิทยาได้บรรยายถึงลักษณะภายนอกของสัตว์ พืช และแบคทีเรียโดยเฉพาะ อณูชีววิทยาศึกษาสิ่งมีชีวิตในระดับปฏิสัมพันธ์ของแต่ละโมเลกุล ชีววิทยาโครงสร้าง - ศึกษากระบวนการในเซลล์ในระดับอะตอม หากคุณต้องการเรียนรู้วิธี "มองเห็น" อะตอมแต่ละอะตอม วิธีการทำงานของชีววิทยาโครงสร้างและ "ชีวิต" และเครื่องมือที่ใช้ ที่นี่คือที่สำหรับคุณ!

พันธมิตรทั่วไปของวงจรนี้คือบริษัท ซึ่งเป็นซัพพลายเออร์อุปกรณ์ รีเอเจนต์ และ วัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการวิจัยและการผลิตทางชีววิทยา

ภารกิจหลักประการหนึ่งของชีวโมเลกุลคือการไปให้ถึงรากเหง้า เราไม่เพียงแค่บอกคุณว่าข้อเท็จจริงใหม่ๆ ที่นักวิจัยค้นพบคืออะไร แต่เราพูดถึงวิธีที่พวกเขาค้นพบ เราพยายามอธิบายหลักการของเทคนิคทางชีววิทยา จะนำยีนออกจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งแล้วใส่เข้าไปในสิ่งมีชีวิตอื่นได้อย่างไร? คุณจะติดตามชะตากรรมของโมเลกุลเล็กๆ หลายโมเลกุลในเซลล์ขนาดใหญ่ได้อย่างไร? จะกระตุ้นเซลล์ประสาทกลุ่มเล็ก ๆ ในสมองขนาดใหญ่ได้อย่างไร?

ดังนั้นเราจึงตัดสินใจที่จะพูดคุยเกี่ยวกับ วิธีการทางห้องปฏิบัติการอย่างเป็นระบบมากขึ้นเพื่อรวบรวมเทคนิคทางชีววิทยาที่สำคัญที่สุดและทันสมัยที่สุดไว้ในส่วนเดียว เพื่อให้น่าสนใจและชัดเจนยิ่งขึ้น เราได้อธิบายบทความอย่างละเอียดและแม้แต่เพิ่มแอนิเมชั่นที่นี่และที่นั่น เราต้องการให้บทความในส่วนใหม่น่าสนใจและเข้าใจได้แม้กับผู้ที่สัญจรไปมาทั่วไป ในทางกลับกัน ควรมีรายละเอียดมากจนแม้แต่มืออาชีพก็สามารถค้นพบสิ่งใหม่ๆ ในตัวได้ เราได้รวบรวมวิธีการออกเป็น 12 กลุ่มใหญ่ และกำลังจะจัดทำปฏิทินชีววิธีตามวิธีการเหล่านั้น คอยติดตามการปรับปรุง!

เหตุใดจึงต้องมีชีววิทยาโครงสร้าง?

ดังที่คุณทราบ ชีววิทยาเป็นศาสตร์แห่งชีวิต ปรากฏเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 และในช่วงร้อยปีแรกของการดำรงอยู่มันเป็นคำอธิบายล้วนๆ ภารกิจหลักของชีววิทยาในเวลานั้นคือการค้นหาและจำแนกลักษณะของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ให้มากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และหลังจากนั้นเล็กน้อย - เพื่อระบุความสัมพันธ์ในครอบครัวระหว่างพวกมัน เมื่อเวลาผ่านไปและด้วยการพัฒนาของสาขาวิทยาศาสตร์อื่น ๆ หลายสาขาที่มีคำนำหน้าว่า "โมเลกุล" เกิดขึ้นจากชีววิทยา: อณูพันธุศาสตร์ อณูชีววิทยา และชีวเคมี - วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งมีชีวิตในระดับโมเลกุลแต่ละตัว ไม่ใช่จากการปรากฏตัวของ สิ่งมีชีวิตหรือตำแหน่งสัมพันธ์ของมัน อวัยวะภายใน- ในที่สุดเมื่อไม่นานมานี้ (ในทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมา) สาขาวิชาความรู้เช่นนี้ ชีววิทยาโครงสร้าง- วิทยาศาสตร์ที่ศึกษากระบวนการในสิ่งมีชีวิตในระดับการเปลี่ยนแปลง โครงสร้างเชิงพื้นที่โมเลกุลเดี่ยว โดยพื้นฐานแล้ว ชีววิทยาเชิงโครงสร้างเป็นจุดตัดของวิทยาศาสตร์สามชนิดที่แตกต่างกัน ประการแรก นี่คือชีววิทยา เนื่องจากวิทยาศาสตร์ศึกษาวัตถุที่มีชีวิต ประการที่สอง ฟิสิกส์ เนื่องจากมีการใช้วิธีการทดลองทางกายภาพที่กว้างที่สุด และประการที่สาม เคมี เนื่องจากการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโมเลกุลเป็นเป้าหมายของวินัยเฉพาะนี้

ชีววิทยาเชิงโครงสร้างศึกษาสารประกอบหลักสองประเภท ได้แก่ โปรตีน ("ส่วนการทำงาน" หลักของสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมด) และกรดนิวคลีอิก (โมเลกุล "ข้อมูล" หลัก) ต้องขอบคุณชีววิทยาเชิงโครงสร้างที่ทำให้เรารู้ว่า DNA มีโครงสร้างแบบเกลียวคู่ tRNA ควรแสดงเป็นตัวอักษรโบราณ "L" และไรโบโซมมีหน่วยย่อยขนาดใหญ่และเล็กซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและ RNA ในโครงสร้างเฉพาะ

เป้าหมายระดับโลกชีววิทยาเชิงโครงสร้างก็เหมือนกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ คือ "เพื่อให้เข้าใจว่าทุกอย่างทำงานอย่างไร" สายโซ่ของโปรตีนที่ทำให้เซลล์แบ่งพับในรูปแบบใดบรรจุภัณฑ์ของเอนไซม์เปลี่ยนแปลงอย่างไรในระหว่างกระบวนการทางเคมีที่ดำเนินการฮอร์โมนการเจริญเติบโตและตัวรับมีปฏิสัมพันธ์กันในสถานที่ใด - นี่คือคำถามที่สิ่งนี้ คำตอบทางวิทยาศาสตร์ ยิ่งไปกว่านั้น เป้าหมายที่แยกต่างหากคือการสะสมข้อมูลจำนวนมากที่สามารถตอบคำถามเหล่านี้ (บนวัตถุที่ยังไม่ได้ศึกษา) บนคอมพิวเตอร์โดยไม่ต้องอาศัยการทดลองที่มีราคาแพง

ตัวอย่างเช่นคุณต้องเข้าใจว่าระบบเรืองแสงในหนอนหรือเชื้อราทำงานอย่างไร - พวกเขาถอดรหัสจีโนมตามข้อมูลนี้พวกเขาพบโปรตีนที่ต้องการและทำนายโครงสร้างเชิงพื้นที่พร้อมกับกลไกการทำงาน อย่างไรก็ตาม เป็นเรื่องที่ควรค่าแก่การตระหนักว่าจนถึงขณะนี้วิธีการดังกล่าวมีอยู่ในวัยเด็กเท่านั้น และยังเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายโครงสร้างของโปรตีนได้อย่างแม่นยำ โดยมีเพียงยีนของมันเท่านั้น ในทางกลับกัน ผลลัพธ์ของชีววิทยาเชิงโครงสร้างมีการนำไปใช้ในทางการแพทย์ ดังที่นักวิจัยหลายคนหวังว่า ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของชีวโมเลกุลและกลไกการทำงานของพวกเขาจะช่วยให้สามารถพัฒนายาใหม่ได้อย่างมีเหตุผล ไม่ใช่โดยการลองผิดลองถูก (การคัดกรองปริมาณงานสูง พูดอย่างเคร่งครัด) ดังที่ทำบ่อยที่สุด ตอนนี้. และนี่ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์ มียาจำนวนมากที่สร้างหรือปรับให้เหมาะสมโดยใช้ชีววิทยาเชิงโครงสร้างอยู่แล้ว

ประวัติความเป็นมาของชีววิทยาโครงสร้าง

ประวัติความเป็นมาของชีววิทยาเชิงโครงสร้าง (รูปที่ 1) ค่อนข้างสั้นและเริ่มต้นในช่วงต้นทศวรรษ 1950 เมื่อ James Watson และ Francis Crick ซึ่งใช้ข้อมูลจาก Rosalind Franklin เกี่ยวกับการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์บนผลึก DNA ได้ประกอบแบบจำลองของชีววิทยาเชิงโครงสร้างที่ดีในปัจจุบัน เกลียวคู่ที่รู้จักกันจากชุดก่อสร้างโบราณ ก่อนหน้านี้เล็กน้อย Linus Pauling ได้สร้างแบบจำลองที่เป็นไปได้ตัวแรกของ -helix ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของโครงสร้างรองของโปรตีน (รูปที่ 2)

ห้าปีต่อมาในปี พ.ศ. 2501 ได้มีการกำหนดโครงสร้างโปรตีนแรกของโลก - ไมโอโกลบิน (โปรตีนจากเส้นใยกล้ามเนื้อ) ของวาฬสเปิร์ม (รูปที่ 3) แน่นอนว่าเธอดูไม่สวยเท่า โครงสร้างที่ทันสมัยแต่ถือเป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์สมัยใหม่

รูปที่ 3ข. โครงสร้างเชิงพื้นที่แรกของโมเลกุลโปรตีน John Kendrew และ Max Perutz สาธิตโครงสร้างเชิงพื้นที่ของไมโอโกลบิน ซึ่งประกอบขึ้นจากชุดโครงสร้างพิเศษ

สิบปีต่อมาในปี พ.ศ. 2527-2528 โครงสร้างแรกถูกกำหนดโดยสเปกโทรสโกปีเรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ ตั้งแต่นั้นมามีหลายสิ่งหลายอย่างเกิดขึ้น การค้นพบที่สำคัญ: ในปี 1985 พวกเขาได้รับโครงสร้างของเอนไซม์ที่ซับซ้อนตัวแรกที่มีตัวยับยั้งในปี 1994 พวกเขาได้กำหนดโครงสร้างของ ATP synthase ซึ่งเป็น "เครื่องจักร" หลักของโรงไฟฟ้าในเซลล์ของเรา (ไมโตคอนเดรีย) และในปี 2000 พวกเขาได้รับแล้ว โครงสร้างเชิงพื้นที่แรกของ "โรงงาน" ของโปรตีน - ไรโบโซมประกอบด้วยโปรตีนและ RNA (รูปที่ 6) ในศตวรรษที่ 21 การพัฒนาชีววิทยาเชิงโครงสร้างก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดด ควบคู่ไปกับการเติบโตอย่างรวดเร็วในจำนวนโครงสร้างเชิงพื้นที่ ได้รับโครงสร้างของโปรตีนหลายประเภท: ตัวรับฮอร์โมนและไซโตไคน์, ตัวรับคู่กับโปรตีน G, ตัวรับที่มีลักษณะคล้ายค่าผ่านทาง, โปรตีนของระบบภูมิคุ้มกัน และอื่นๆ อีกมากมาย

ด้วยการถือกำเนิดของเทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์ไครโออิเล็กตรอนและการถ่ายภาพแบบใหม่ในทศวรรษปี 2010 โครงสร้างโปรตีนเมมเบรนที่มีความละเอียดสูงสุดที่ซับซ้อนจำนวนมากได้เกิดขึ้น ความก้าวหน้าของชีววิทยาโครงสร้างไม่ได้ถูกมองข้ามไป โดยได้รับรางวัลโนเบล 14 รางวัลจากการค้นพบในสาขานี้ โดยห้ารางวัลในศตวรรษที่ 21

วิธีทางชีววิทยาเชิงโครงสร้าง

การวิจัยในสาขาชีววิทยาโครงสร้างดำเนินการโดยใช้วิธีการทางกายภาพหลายวิธี ซึ่งมีเพียง 3 วิธีเท่านั้นที่ทำให้ได้โครงสร้างเชิงพื้นที่ของชีวโมเลกุลที่ความละเอียดอะตอม วิธีการทางชีววิทยาเชิงโครงสร้างจะขึ้นอยู่กับการวัดปฏิกิริยาระหว่างสารทดสอบด้วย ประเภทต่างๆคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรืออนุภาคมูลฐาน วิธีการทั้งหมดจำเป็นต้องมีนัยสำคัญ ทรัพยากรทางการเงิน- ราคาอุปกรณ์มักจะน่าทึ่ง

ในอดีต วิธีแรกของชีววิทยาโครงสร้างคือการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) (รูปที่ 7) ย้อนกลับไปในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มีการค้นพบว่าการใช้รูปแบบการเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์บนผลึก ทำให้เราสามารถศึกษาคุณสมบัติของพวกมันได้ เช่น ประเภทความสมมาตรของเซลล์ ความยาวของพันธะระหว่างอะตอม เป็นต้น หากมีสารประกอบอินทรีย์ ในเซลล์ขัดแตะคริสตัลจึงสามารถคำนวณพิกัดของอะตอมได้ ดังนั้น โครงสร้างทางเคมีและเชิงพื้นที่ของโมเลกุลเหล่านี้ นี่คือวิธีการได้รับโครงสร้างของเพนิซิลินในปี 1949 และในปี 1953 - โครงสร้างของเกลียวคู่ DNA

ดูเหมือนว่าทุกอย่างจะเรียบง่าย แต่มีความแตกต่าง

ก่อนอื่นคุณต้องได้รับคริสตัลและขนาดของมันจะต้องใหญ่พอ (รูปที่ 8) แม้ว่าสิ่งนี้จะเป็นไปได้สำหรับโมเลกุลที่ไม่ซับซ้อนมากนัก (โปรดจำไว้ว่าเกลือแกงหรือคอปเปอร์ซัลเฟตตกผลึกได้อย่างไร!) การตกผลึกโปรตีนเป็นงานที่ยากมากซึ่งต้องใช้ขั้นตอนการค้นหาที่ไม่ชัดเจน เงื่อนไขที่เหมาะสมที่สุด- ตอนนี้เสร็จสิ้นด้วยความช่วยเหลือของหุ่นยนต์พิเศษที่เตรียมและติดตามโซลูชันที่แตกต่างกันหลายร้อยรายการเพื่อค้นหาผลึกโปรตีนที่ "แตกหน่อ" อย่างไรก็ตาม ในช่วงแรกๆ ของการศึกษาด้านผลึกศาสตร์ การได้มาซึ่งผลึกโปรตีนอาจต้องใช้เวลาอันมีค่าหลายปี

ประการที่สอง ขึ้นอยู่กับข้อมูลที่ได้รับ (“รูปแบบการเลี้ยวเบนแบบดิบ” รูปที่ 8) โครงสร้างจะต้องมีการ “คำนวณ” ปัจจุบันนี้ยังเป็นงานประจำ แต่เมื่อ 60 ปีที่แล้ว ในยุคของเทคโนโลยีหลอดไฟและบัตรเจาะ มันไม่ง่ายเลย

ประการที่สาม แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะเติบโตเป็นผลึก แต่ก็ไม่จำเป็นเลยที่จะต้องกำหนดโครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีน ด้วยเหตุนี้ โปรตีนจะต้องมีโครงสร้างเดียวกันในทุกไซต์ขัดแตะ ซึ่งไม่ได้เป็นเช่นนั้นเสมอไป .

และประการที่สี่ คริสตัลอยู่ไกลจากสถานะตามธรรมชาติของโปรตีน การศึกษาโปรตีนในผลึกก็เหมือนกับการศึกษาผู้คนโดยยัดคน 10 คนเข้าไปในห้องครัวเล็กๆ ที่เต็มไปด้วยควัน คุณจะพบว่าผู้คนมีแขน ขา และหัว แต่พฤติกรรมของพวกเขาอาจไม่เหมือนกับในสภาพแวดล้อมที่สะดวกสบายเสียทีเดียว อย่างไรก็ตาม การเลี้ยวเบนรังสีเอกซ์เป็นวิธีการที่ใช้กันทั่วไปในการกำหนดโครงสร้างเชิงพื้นที่ และ 90% ของปริมาณ PDB ได้มาโดยใช้วิธีนี้

SAR ต้องการแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ทรงพลัง - เครื่องเร่งอิเล็กตรอนหรือเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ (รูปที่ 9) แหล่งที่มาดังกล่าวมีราคาแพง - หลายพันล้านเหรียญสหรัฐ - แต่โดยปกติแล้วกลุ่มหลายร้อยหรือหลายพันกลุ่มทั่วโลกจะใช้แหล่งข้อมูลเดียวโดยเสียค่าธรรมเนียมเล็กน้อย ไม่มีแหล่งที่มาที่ทรงพลังในประเทศของเรา นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่จึงเดินทางจากรัสเซียไปยังสหรัฐอเมริกาหรือยุโรปเพื่อวิเคราะห์ผลึกที่เกิดขึ้น คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการศึกษาเรื่องโรแมนติกเหล่านี้ได้ในบทความ “ ห้องปฏิบัติการวิจัยขั้นสูงของโปรตีนเมมเบรน: จากยีนถึงอังสตรอม » .

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ต้องใช้แหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ทรงพลัง ยิ่งแหล่งกำเนิดมีพลังมากเท่าไร ผลึกก็จะมีขนาดเล็กลงเท่านั้น และนักชีววิทยาและวิศวกรพันธุศาสตร์ที่เจ็บปวดน้อยลงก็จะยิ่งต้องอดทนในการพยายามเพื่อให้ได้มาซึ่งผลึกที่โชคร้าย รังสีเอกซ์เกิดขึ้นได้ง่ายที่สุดโดยการเร่งลำแสงอิเล็กตรอนในซินโครตรอนหรือไซโคลตรอน - เครื่องเร่งวงแหวนขนาดยักษ์ เมื่ออิเล็กตรอนประสบกับความเร่ง มันก็จะปล่อยออกมา คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ที่ต้องการ เมื่อเร็ว ๆ นี้แหล่งกำเนิดรังสีทรงพลังพิเศษใหม่ได้ปรากฏขึ้น - เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ (XFEL)

หลักการทำงานของเลเซอร์ค่อนข้างง่าย (รูปที่ 9) ขั้นแรกอิเล็กตรอนจะถูกเร่งให้มีพลังงานสูงโดยใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด (ความยาวตัวเร่ง 1-2 กม.) จากนั้นผ่านสิ่งที่เรียกว่าอันดูเลเตอร์ - ชุดแม่เหล็กที่มีขั้วต่างกัน

รูปที่ 9 หลักการทำงานของเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระลำอิเล็กตรอนจะถูกเร่ง ส่งผ่านตัวคลื่น และปล่อยรังสีแกมมาซึ่งตกลงบนตัวอย่างทางชีววิทยา

เมื่อผ่านคลื่นลูกคลื่นอิเล็กตรอนจะเริ่มเบี่ยงเบนไปจากทิศทางของลำแสงเป็นระยะ ๆ โดยประสบกับความเร่งและปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา เนื่องจากอิเล็กตรอนทุกตัวเคลื่อนที่ในลักษณะเดียวกัน การแผ่รังสีจึงถูกขยายเนื่องจากอิเล็กตรอนตัวอื่นในลำแสงเริ่มดูดซับและปล่อยคลื่นรังสีเอกซ์ที่มีความถี่เท่ากันออกมาอีกครั้ง อิเล็กตรอนทุกตัวปล่อยรังสีพร้อมกันในรูปของวาบไฟที่ทรงพลังมากและสั้นมาก (กินเวลาน้อยกว่า 100 เฟมโตวินาที) พลังของลำแสงรังสีเอกซ์นั้นสูงมากจนแฟลชสั้น ๆ เพียงครั้งเดียวจะเปลี่ยนผลึกขนาดเล็กให้กลายเป็นพลาสมา (รูปที่ 10) แต่ในไม่กี่เฟมโตวินาทีนั้นในขณะที่คริสตัลยังอยู่ในสภาพสมบูรณ์ ก็สามารถรับภาพได้ คุณภาพสูงสุดเนื่องจากลำแสงมีความเข้มและความสม่ำเสมอสูง ค่าใช้จ่ายของเลเซอร์ดังกล่าวอยู่ที่ 1.5 พันล้านดอลลาร์ และมีการติดตั้งเพียงสี่แห่งในโลก (ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา (รูปที่ 11) ญี่ปุ่น เกาหลี และสวิตเซอร์แลนด์) ในปี 2560 มีการวางแผนที่จะดำเนินการเลเซอร์แห่งยุโรปครั้งที่ห้าในการก่อสร้างที่รัสเซียเข้าร่วมด้วย

รูปที่ 10 การแปลงโปรตีนเป็นพลาสมาใน 50 fs ภายใต้อิทธิพลของพัลส์เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระเฟมโตวินาที = 1/1000000000000000 วินาที

การใช้ NMR สเปกโทรสโกปี ประมาณ 10% ของโครงสร้างเชิงพื้นที่ใน PDB ได้รับการพิจารณาแล้ว ในรัสเซียมีสเปกโตรมิเตอร์ NMR ที่ไวต่อพลังงานสูงพิเศษหลายตัวซึ่งทำงานระดับโลก ห้องปฏิบัติการ NMR ที่ใหญ่ที่สุดไม่เพียงแต่ในรัสเซียเท่านั้น แต่ทั่วทั้งพื้นที่ทางตะวันออกของปรากและทางตะวันตกของกรุงโซล ตั้งอยู่ที่สถาบันเคมีชีวภาพของ Russian Academy of Sciences (มอสโก)

สเปกโตรมิเตอร์ NMR เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของชัยชนะของเทคโนโลยีเหนือความฉลาด ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ในการใช้วิธีการ NMR สเปกโทรสโกปี จำเป็นต้องมีสนามแม่เหล็กกำลังสูง ดังนั้น หัวใจของอุปกรณ์จึงเป็นแม่เหล็กที่มีตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นขดลวดที่ประกอบด้วย โลหะผสมพิเศษแช่อยู่ในฮีเลียมเหลว (-269 °C) จำเป็นต้องใช้ฮีเลียมเหลวเพื่อให้เกิดความเป็นตัวนำยิ่งยวด เพื่อป้องกันไม่ให้ฮีเลียมระเหยจึงมีถังขนาดใหญ่ด้วย ไนโตรเจนเหลว(-196 °C) แม้ว่าจะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ก็ไม่กินไฟฟ้า: ขดลวดตัวนำยิ่งยวดไม่มีความต้านทาน อย่างไรก็ตาม แม่เหล็กจะต้อง "ป้อน" ด้วยฮีเลียมเหลวและไนโตรเจนเหลวอย่างต่อเนื่อง (รูปที่ 15) หากคุณไม่ติดตาม "การดับ" จะเกิดขึ้น: คอยล์จะร้อนขึ้น ฮีเลียมจะระเหยระเบิด และอุปกรณ์จะแตก ( ซม.วิดีโอ) สิ่งสำคัญคือสนามแม่เหล็กในตัวอย่างที่ยาว 5 ซม. จะต้องมีความสม่ำเสมอกันมาก ดังนั้นอุปกรณ์จึงประกอบด้วยแม่เหล็กขนาดเล็กสองสามโหลซึ่งจำเป็นต่อการปรับสนามแม่เหล็กอย่างละเอียด

วีดีโอ การวางแผนดับสเปกโตรมิเตอร์ 21.14 Tesla NMR

ในการวัดค่า คุณต้องมีเซ็นเซอร์ - คอยล์พิเศษที่สร้างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและบันทึกสัญญาณ "ย้อนกลับ" - การแกว่งของโมเมนต์แม่เหล็กของตัวอย่าง เพื่อเพิ่มความไว 2-4 เท่า เซ็นเซอร์จะถูกทำให้เย็นลงจนถึงอุณหภูมิ −200 °C ซึ่งจะช่วยขจัดสัญญาณรบกวนจากความร้อน ในการทำเช่นนี้ พวกเขาสร้างเครื่องจักรพิเศษ - แพลตฟอร์มไครโอแพลตฟอร์ม ซึ่งจะทำให้ฮีเลียมเย็นลงตามอุณหภูมิที่ต้องการและปั๊มไว้ข้างเครื่องตรวจจับ

กิน ทั้งกลุ่มวิธีที่อาศัยปรากฏการณ์การกระเจิงของแสง รังสีเอกซ์ หรือลำแสงนิวตรอน วิธีการเหล่านี้ ขึ้นอยู่กับความเข้มของการแผ่รังสี/การกระเจิงของอนุภาคในมุมต่างๆ ทำให้สามารถกำหนดขนาดและรูปร่างของโมเลกุลในสารละลายได้ (รูปที่ 16) การกระเจิงไม่สามารถระบุโครงสร้างของโมเลกุลได้ แต่สามารถใช้เป็นตัวช่วยในการวิธีอื่นได้ เช่น NMR สเปกโทรสโกปี เครื่องมือสำหรับตรวจวัดการกระเจิงของแสงมีราคาค่อนข้างถูก โดยมีราคา "เพียง" ประมาณ 100,000 ดอลลาร์ ขณะที่วิธีอื่นๆ จำเป็นต้องมีเครื่องเร่งอนุภาคซึ่งสามารถสร้างลำแสงนิวตรอนหรือกระแสรังสีเอกซ์อันทรงพลังได้

อีกวิธีหนึ่งที่ไม่สามารถกำหนดโครงสร้างได้ แต่สามารถรับข้อมูลสำคัญบางอย่างได้คือ การถ่ายโอนพลังงานเรืองแสงเรโซแนนซ์(หงุดหงิด). วิธีการนี้ใช้ปรากฏการณ์เรืองแสง ซึ่งเป็นความสามารถของสสารบางชนิดในการดูดซับแสงที่ความยาวคลื่นหนึ่ง ขณะเดียวกันก็ปล่อยแสงที่มีความยาวคลื่นอื่นออกมา คุณสามารถเลือกคู่ของสารประกอบได้ โดยสารประกอบตัวหนึ่ง (ผู้บริจาค) แสงที่ปล่อยออกมาระหว่างการเรืองแสงจะสอดคล้องกับความยาวคลื่นการดูดกลืนแสงที่เป็นลักษณะเฉพาะของสารประกอบตัวที่สอง (ตัวรับ) ฉายรังสีผู้บริจาคด้วยเลเซอร์ที่มีความยาวคลื่นที่ต้องการ และวัดการเรืองแสงของตัวรับ ผลกระทบของ FRET ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างโมเลกุล ดังนั้นหากคุณใส่ผู้ให้และตัวรับเรืองแสงเข้าไปในโมเลกุลของโปรตีนสองตัวหรือโดเมนที่แตกต่างกัน (หน่วยโครงสร้าง) ของโปรตีนเดียวกัน คุณสามารถศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนหรือตำแหน่งสัมพัทธ์ของโดเมนใน โปรตีน การลงทะเบียนดำเนินการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง ดังนั้น FRET จึงเป็นวิธีการที่มีราคาถูกแม้ว่าจะมีข้อมูลน้อยก็ตาม การใช้วิธีนี้เกี่ยวข้องกับความยากลำบากในการตีความข้อมูล

สุดท้ายนี้ เราไม่สามารถพลาดที่จะพูดถึง "วิธีการฝัน" ของนักชีววิทยาเชิงโครงสร้าง - การสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ (รูปที่ 17) แนวคิดของวิธีการคือการใช้ ความรู้ที่ทันสมัยเกี่ยวกับโครงสร้างและกฎพฤติกรรมของโมเลกุล จำลองพฤติกรรมของโปรตีนในรูปแบบคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่น เมื่อใช้วิธีไดนามิกโมเลกุล คุณสามารถตรวจสอบการเคลื่อนไหวของโมเลกุลแบบเรียลไทม์หรือกระบวนการ "ประกอบ" โปรตีน (พับ) ด้วย "แต่" เพียงครั้งเดียว: เวลาสูงสุดที่สามารถคำนวณได้ไม่เกิน 1 มิลลิวินาที ซึ่งสั้นมาก แต่ในขณะเดียวกันก็ต้องใช้ทรัพยากรการคำนวณจำนวนมหาศาล (รูปที่ 18) เป็นไปได้ที่จะศึกษาพฤติกรรมของระบบในระยะเวลานานขึ้น แต่สามารถทำได้โดยสูญเสียความแม่นยำที่ยอมรับไม่ได้

การสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ถูกนำมาใช้อย่างแข็งขันในการวิเคราะห์โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีน เมื่อใช้การเชื่อมต่อ พวกเขาจะค้นหายาที่มีศักยภาพซึ่งมีแนวโน้มสูงที่จะทำปฏิกิริยากับโปรตีนเป้าหมาย ในขณะนี้ ความแม่นยำของการคาดการณ์ยังคงต่ำ แต่การเชื่อมต่อสามารถจำกัดขอบเขตของสารที่อาจออกฤทธิ์ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการทดสอบเพื่อการพัฒนายาใหม่ได้อย่างมาก

สนามหลัก การประยุกต์ใช้จริงผลลัพธ์ของชีววิทยาเชิงโครงสร้างคือการพัฒนายาหรือการออกแบบแบบลากซึ่งเป็นที่นิยมในปัจจุบัน มีสองวิธีในการออกแบบยาตามข้อมูลเชิงโครงสร้าง: คุณสามารถเริ่มจากลิแกนด์หรือจากโปรตีนเป้าหมาย หากทราบยาหลายตัวที่ออกฤทธิ์ต่อโปรตีนเป้าหมายและได้รับโครงสร้างของคอมเพล็กซ์ยาโปรตีนคุณสามารถสร้างแบบจำลองของ "ยาในอุดมคติ" ตามคุณสมบัติของ "กระเป๋า" ที่มีผลผูกพันบนพื้นผิวของ โมเลกุลโปรตีน ระบุคุณสมบัติที่จำเป็นของยาที่มีศักยภาพ และค้นหาสารประกอบจากธรรมชาติที่รู้จักและยังไม่เป็นที่รู้จักทั้งหมด คุณสามารถสร้างความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติเชิงโครงสร้างของยาและกิจกรรมของมันได้ ตัวอย่างเช่น หากโมเลกุลมีส่วนโค้งอยู่ด้านบน กิจกรรมของมันจะสูงกว่าโมเลกุลที่ไม่มีส่วนโค้ง และยิ่งชาร์จธนูมากเท่าไร ยาก็จะยิ่งทำงานได้ดีขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าในบรรดาโมเลกุลที่รู้จักทั้งหมด คุณจะต้องค้นหาสารประกอบที่มีคันธนูที่มีประจุที่ใหญ่ที่สุด

อีกวิธีหนึ่งคือการใช้โครงสร้างของเป้าหมายเพื่อค้นหาสารประกอบที่อาจโต้ตอบกับสารประกอบนั้นในตำแหน่งที่ถูกต้องบนคอมพิวเตอร์ได้ ในกรณีนี้มักจะใช้ห้องสมุดของชิ้นส่วน - สารชิ้นเล็ก ๆ หากคุณพบชิ้นส่วนที่ดีหลายชิ้นที่มีปฏิสัมพันธ์กับเป้าหมายในสถานที่ต่างๆ แต่อยู่ใกล้กัน คุณสามารถสร้างยาจากชิ้นส่วนได้โดยการ "เย็บ" พวกมันเข้าด้วยกัน มีตัวอย่างมากมายของการพัฒนายาที่ประสบความสำเร็จโดยใช้ชีววิทยาเชิงโครงสร้าง กรณีที่ประสบความสำเร็จครั้งแรกเกิดขึ้นในปี 1995: จากนั้น dorzolamide ซึ่งเป็นยาสำหรับโรคต้อหินก็ได้รับการอนุมัติให้ใช้

แนวโน้มทั่วไปในการวิจัยทางชีววิทยากำลังเอนเอียงมากขึ้นไม่เพียงแต่ในเชิงคุณภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคำอธิบายเชิงปริมาณของธรรมชาติด้วย ชีววิทยาเชิงโครงสร้างเป็นตัวอย่างที่สำคัญของเรื่องนี้ และมีเหตุผลทุกประการที่เชื่อได้ว่าจะยังคงให้ประโยชน์ไม่เพียงแต่วิทยาศาสตร์พื้นฐานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงการแพทย์และเทคโนโลยีชีวภาพด้วย

ปฏิทิน

จากบทความของโครงการพิเศษ เราตัดสินใจจัดทำปฏิทิน “12 วิธีทางชีววิทยา” สำหรับปี 2562 บทความนี้แสดงถึงเดือนมีนาคม

วรรณกรรม

1. การเรืองแสงจากสิ่งมีชีวิต: การเกิดใหม่ ;
2. ชัยชนะของวิธีคอมพิวเตอร์: การทำนายโครงสร้างโปรตีน ;
3. เหอปิง เจิ้ง, คาทาร์ซิน่า บี แฮนดิ้ง, แมทธิว ดี ซิมเมอร์แมน, อิวาน จี ชาบาลิน, สตีเว่น ซี อัลโม, วลาเดค ไมเนอร์ (2558)

บทเรียนชีววิทยาชั้นประถมศึกษาปีที่ 5 (FSES) ในหัวข้อ:

ภาพประกอบทางชีวภาพ ภาพวาด ภาพถ่าย แบบจำลองคอมพิวเตอร์

วัตถุประสงค์ของบทเรียน: 1) อธิบายความสำคัญของวัสดุชีวภาพเพื่อการวิจัยทางวิทยาศาสตร์

2) อธิบายคุณลักษณะและคุณค่าของภาพประกอบทางชีววิทยาประเภทต่างๆ

3) กระตุ้นและส่งเสริมความปรารถนาของนักเรียนที่จะแสดงความประทับใจต่อธรรมชาติที่มีชีวิตของตนเอง

เครื่องมือการเรียนรู้ : ภาพประกอบทางชีววิทยาทุกประเภทและทุกรูปแบบ นิทรรศการภาพถ่ายเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตหรือปรากฏการณ์ทางธรรมชาติ

ความคืบหน้าของบทเรียน:

1 ช่วงเวลาขององค์กร(ตรวจสอบความพร้อมของชั้นเรียนในบทเรียน)

2 ตรวจการบ้าน

ในบทเรียนก่อนหน้านี้ เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับวิธีการทางชีววิทยา การดำเนินการเพื่อนำวิธีการไปใช้ และอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับนักชีววิทยา ดังนั้นเรามาจำไว้

ก) การทำงานกับการ์ด

B) การอุ่นเครื่องทั่วไป (การทำงานกับการนำเสนอ)

3 คำอธิบายของวัสดุใหม่

_การเตรียมความพร้อมของนักเรียนในการรับรู้ สื่อการศึกษา

- ตอบคำถาม - สัตว์ชนิดใดที่ช่วยให้คนดึกดำบรรพ์มีชีวิตรอด

- เรารู้เรื่องนี้ได้อย่างไร? คนสมัยใหม่

- สิ่งที่ช่วยให้เราจินตนาการถึงการปรากฏตัวของสัตว์โบราณ

หรืออีกนัยหนึ่งเราสามารถพูดภาพประกอบได้

ดังนั้นหัวข้อบทเรียนของเรา: ภาพประกอบทางชีววิทยา, ภาพวาด, ภาพถ่าย, แบบจำลองคอมพิวเตอร์ (หน้า 40, เขียนตำราเรียนในสมุดบันทึกของคุณ)

ในบทเรียนนี้ เราจะเรียนรู้ว่าเหตุใดเราจึงต้องมีภาพประกอบ ความสำคัญของภาพประกอบต่างๆ คืออะไร เหตุใดจึงสำคัญที่จะรู้ว่าภาพประกอบนี้หมายถึงอะไร

ภาพวาด- ภาพประกอบประเภทหนึ่ง

ภาพประกอบเป็นวิธีการรักษาและถ่ายทอดข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุและปรากฏการณ์ต่างๆ ภาพวาดช่วยให้เราพิจารณารูปลักษณ์ของวัตถุ โครงสร้างภายใน - (การสาธิตการนำเสนอ)

วิทยาศาสตร์ม โลกสมัยใหม่ก้าวไปข้างหน้า สิ่งที่ช่วยให้เราศึกษาสัตว์ขนาดเล็ก (รูปลักษณ์) พืช ปรากฏการณ์ทางธรรมชาติในปัจจุบัน

นอกจากการวาดภาพในโลกสมัยใหม่แล้ว การถ่ายภาพทางวิทยาศาสตร์ - มีการใช้กล้องในการถ่ายภาพ ตอนนี้คุณแต่ละคนมีกล้องแล้ว คุณสามารถถ่ายภาพทุกสิ่งรอบตัว บันทึกและส่งข้อมูลได้.(สาธิตการนำเสนอ).

นักชีววิทยาใช้การถ่ายภาพมาโครเพื่อตรวจสอบโครงสร้างและรูปลักษณ์ของสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กมาก(การสาธิตการนำเสนอ).

ซึ่งไม่เพียงแต่มีความสำคัญสำหรับ การค้นพบทางวิทยาศาสตร์การพัฒนาวิทยาศาสตร์ชีวภาพนี้ยังคงน่าสนใจสำหรับตัวคุณเองมาก

ฉันทำสิ่งนี้ด้วยตัวเองด้วยความสนใจอย่างมาก ฉันถ่ายภาพมาโคร

(การสาธิตอัลบั้มภาพ)

และสุดท้าย ผู้ช่วยที่ทันสมัยที่สุดในการทำความเข้าใจโลก - การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์

ด้วยความช่วยเหลือของการสร้างแบบจำลอง เราสามารถพิจารณาวัตถุขนาดเล็กมากหรือวัตถุที่มีขนาดใหญ่มากได้

เพื่อสร้างแบบจำลองดังกล่าวเป็นพิเศษ โปรแกรมคอมพิวเตอร์และนักพัฒนาจะต้องศึกษาสิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์จำนวนมาก (มากกว่าร้อย)(การสาธิตการนำเสนอ).

สรุป: สามารถพรรณนาถึงสิ่งมีชีวิตได้ ในรูปแบบต่างๆ– การวาดภาพ แบบจำลองคอมพิวเตอร์ ภาพถ่าย

มาเขียนลงในสมุดบันทึกกันเถอะ: ภาพประกอบ (1 รูป

2 รูป

3 รุ่นคอมพิวเตอร์)

การฝึกร่างกาย (ออกกำลังกายกับดนตรี)

4 การรวมบัญชี

การทำงานกับแบบฝึกหัดสมุดงาน 1.3

การบ้านย่อหน้า 8 เช่นจากการทำงาน tetra.2,4.5 เลือกภาพถ่ายหรือภาพวาดในหัวข้อทางชีววิทยา

โมเดลและการจำลอง

สไลด์: 22 คำ: 797 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

แบบจำลองคือการนำเสนอวัตถุ กระบวนการ หรือปรากฏการณ์จริงอย่างง่าย กระบวนการตรวจสอบความถูกต้องของแบบจำลองกำลังทดสอบ การออกแบบโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วยเป็นกระบวนการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์จากวัตถุพื้นฐานมาตรฐาน วัตถุ - (objeectum - หัวเรื่องจากภาษาละติน objicio - โยนไปข้างหน้า) - หัวข้อของการสนทนา ทำนายผลทั้งทางตรงและทางอ้อมของการใช้วิธีการที่กำหนด ประเภทของการสร้างแบบจำลอง วัสดุ. ที่โดดเด่น ทางกายภาพ. การสร้างแบบจำลองที่สมบูรณ์แบบ การแปลงเครื่องหมาย (แบบแผน กราฟ ภาพวาด สูตร) ​​ใช้เป็นแบบจำลอง แนวความคิด รุ่น-รุ่นการระบุความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผล (การสร้างแบบจำลองแนวคิด) - โมเดลและโมเดลลิ่ง.ppt

การสร้างแบบจำลอง

สไลด์: 45 คำ: 2494 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 13

วัตถุ. คุณสมบัติของระบบ วัตถุและกระบวนการ ความคิดสร้างสรรค์ทางศิลปะ- ตัวอย่างการสร้างแบบจำลอง ตัวอย่างการสร้างแบบจำลองในกิจกรรมด้านต่างๆ วัตถุสามารถมีหลายรุ่นได้หรือไม่? โมเดล. กระบวนการสร้างแบบจำลองข้อมูล ยกตัวอย่าง แบบจำลองวัสดุ- โมเดลเครื่องบินและเรือ ภาพวาด ตัวอย่างของแบบจำลองข้อมูลที่เป็นทางการ คำที่จะแทรก ขั้นตอนหลักของการพัฒนา การวิจัยบนคอมพิวเตอร์ การทดลองคอมพิวเตอร์ สมการ โมเดลคอมพิวเตอร์ - การสร้างแบบจำลอง.ppt

แนวคิดของแบบจำลองและการจำลอง

สไลด์: 10 คำ: 490 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 65

แนวคิดพื้นฐาน การสร้างแบบจำลอง ประเภทของรุ่น ประเภทของรุ่นขึ้นอยู่กับเวลา ประเภทของแบบจำลองตามสาขาวิชาความรู้ - แนวคิดของแบบจำลองและการจำลอง.ppt

"การสร้างแบบจำลอง" ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9

สไลด์: 23 คำ: 640 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 21

คำอธิบายของต้นไม้. รูปร่าง- น้ำหนัก; สี; รูปร่าง; โครงสร้าง; ขนาด. หุ่นจำลองบุคคลในรูปตุ๊กตาเด็ก สะดวกที่สุดในการใช้แบบจำลองข้อมูลเมื่ออธิบายวิถีการเคลื่อนที่ของวัตถุ รายชื่อประเทศในโลกเป็นรูปแบบข้อมูล นิตยสารเจ๋งๆ- ตารางเรียน; รายชื่อนักเรียนโรงเรียน ระบบไฟล์พีซี ภาพวาดหิน แผนที่พื้นผิวโลก หนังสือพร้อมภาพประกอบ รายชื่อนักเรียนโรงเรียน เค้าโครงห้องเรียน การทดสอบเสร็จสิ้น - “การสร้างแบบจำลอง” ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9.pptx

การสร้างแบบจำลองเป็นวิธีการรับรู้

สไลด์: 25 คำ: 690 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

โมเดลข้อมูลทางสถิติและไดนามิก คำจำกัดความ แบบจำลองเรื่อง แนวคิดพื้นฐาน ระบบประกอบด้วยวัตถุที่เรียกว่าองค์ประกอบของระบบ ในวิชาฟิสิกส์ แบบจำลองข้อมูลของกลไกอย่างง่าย ในวิชาเคมีโครงสร้างของโมเลกุล ในวิชาฟิสิกส์ แบบจำลองข้อมูลอธิบายการเคลื่อนไหวของวัตถุ ในวิชาเคมี - กระบวนการของปฏิกิริยาเคมี โครงสร้างของแบบจำลองข้อมูล กระบวนการสร้างแบบจำลองข้อมูลโดยใช้ภาษาที่เป็นทางการเรียกว่าการทำให้เป็นทางการ โมเดลแบบตาราง โมเดลข้อมูลคงที่จะสะท้อนราคาของอุปกรณ์คอมพิวเตอร์ - การสร้างแบบจำลองเป็นวิธีการรับรู้.ppt

การสร้างแบบจำลองเป็นวิธีความรู้ทางวิทยาศาสตร์

สไลด์: 66 คำ: 2351 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 274

แนวคิดของแบบจำลอง แบบอย่าง. โมเดลทางเทคนิค คำอธิบายของวัตถุ คำอธิบายของวัตถุการสร้างแบบจำลอง กำหนดการ. แผนภูมิเรดาร์ แผนภูมิระดับ ตารางประเภท "วัตถุ-คุณสมบัติ" การกำหนดเซิร์ฟเวอร์ ตารางประเภท "วัตถุ-คุณสมบัติ-วัตถุ" แบบจำลองลำดับชั้น เครือข่ายความหมายของโครงสร้างภาครัฐ การแก้ปัญหาเชิงตรรกะแบบตาราง มาสร้างโต๊ะกันเถอะ เด็กผู้ชาย. เมือง. ยูรา. พิมพ์. งาน. ต้นไม้ผลัดใบ. การทำงานเป็นทีม การสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์- การทำให้เป็นทางการ การแก้ปัญหา - การสร้างแบบจำลองเป็นวิธีความรู้ทางวิทยาศาสตร์.ppt

ขั้นตอนของการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์

สไลด์: 26 คำ: 1430 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 58

คำชี้แจงของปัญหา การกำหนดวัตถุประสงค์ของการจำลอง โมเดลคอมพิวเตอร์ การวิจัยโมเดลคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างงาน การทำให้งานเป็นทางการ สภาพแวดล้อมของโปรแกรมประมวลผลคำ กระดาษแข็งแผ่นสี่เหลี่ยม แบบจำลองทางเรขาคณิต เซลล์ตาราง เปลี่ยนขนาดขั้นตอนในคอลัมน์ B เป็น 0.5 เช่น เขียนในเซลล์ B5 งานศึกษาด้วยตนเอง - ขั้นตอนการสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์.ppt

วิธีการฟอร์มาลไลซ์และการสร้างแบบจำลอง

สไลด์: 26 คำ: 1126 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 154

แนวคิดของแบบจำลอง วัตถุจริง. การจำแนกประเภทของแบบจำลอง การเติบโตของนักเรียน แบบจำลองข้อมูล ระบบ. สร้างแบบจำลองข้อมูล องค์ประกอบของระบบ การจัดระบบ โครงสร้างของแบบจำลองข้อมูล ขั้นตอนการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ ต้นสน - วิธีการทำให้เป็นทางการและการสร้างแบบจำลอง.ppt

“ การสร้างแบบจำลองและพิธีการ” ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11

สไลด์: 51 คำ: 1611 เสียง: 1 เอฟเฟกต์: 40

โลกทางกายภาพ. มาราธอนทางปัญญา แบบจำลองข้อมูล แบบจำลองทางชีวภาพ โครงสร้าง. สูตรปฏิกิริยาเคมี แบบประเมินตนเอง. คำแนะนำด้านสุขภาพและความปลอดภัย การทดสอบ จรรยาบรรณสำหรับนักศึกษา กลุ่มเปลี่ยนสถานที่ แผนที่บริเวณ. การวิเคราะห์งาน ช่องหน้าต่าง เราวิเคราะห์งาน หมากรุก. ที่สถานีมีเด็กผู้ชายกี่คน? เมืองแห่งอนาคต ลานเป็นรูปสี่เหลี่ยมจัตุรัส ตั้งชื่อโมเดลข้อมูล เงื่อนไขสำหรับคำว่า ต้นไม้แห่งแนวคิด - “การสร้างแบบจำลองและการจัดพิธีการ” ชั้นประถมศึกษาปีที่ 11.pptx

“การสร้างแบบจำลองและการจัดรูปแบบ” วิทยาการคอมพิวเตอร์

สไลด์: 10 คำ: 579 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 77

การสร้างแบบจำลอง แบบจำลองข้อมูล แบบจำลองสารสนเทศของกระบวนการจัดการ โมเดลแบบตาราง โมเดลเครือข่าย- - “การสร้างแบบจำลองและการจัดรูปแบบ” วิทยาการคอมพิวเตอร์.ppt

การสร้างแบบจำลอง การทำให้เป็นทางการ การสร้างภาพข้อมูล

สไลด์: 24 คำ: 723 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

ระบบ. ความสมบูรณ์ของระบบ วิธีการรับรู้ แบบจำลองเรื่อง การทำให้เป็นทางการ การแสดงแบบจำลอง ภาพวาด ราคาอุปกรณ์คอมพิวเตอร์. การจำแนกประเภทคอมพิวเตอร์ โครงสร้างเครือข่าย ขั้นตอนหลัก ดำเนินการทดลองคอมพิวเตอร์ - การสร้างแบบจำลอง การทำให้เป็นทางการ การสร้างภาพ.ppt

ตัวอย่างการสร้างแบบจำลอง

สไลด์: 13 คำ: 1,067 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

หญิงสาวนำลูกโลกมา คำอธิบาย. โลก. พ่อตัดรูปกระดาษให้เข้ากับรูปทรงของเฟอร์นิเจอร์แล้วเคลื่อนย้ายตามแผนผัง การจัดเฟอร์นิเจอร์ใหม่. แผนผังอพาร์ทเมนต์ ตัวเลขเฟอร์นิเจอร์ - การสร้างแบบจำลองตัวอย่าง.ppt

ISO20022

สไลด์: 16 คำ: 861 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

วัตถุประสงค์. คุณสมบัติของวิธีการ กระบวนการสร้างแบบจำลอง โอนเครดิต. การเปิดกว้างและการพัฒนา องค์ประกอบของเอกสาร การเปรียบเทียบองค์ประกอบและคุณสมบัติ - ISO 20022.ppt

ขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง

สไลด์: 6 คำ: 77 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

การสร้างแบบจำลองและการทำให้เป็นทางการ คำชี้แจงของปัญหา การทดลองคอมพิวเตอร์ ขั้นที่ 1 การแจ้งปัญหา วัตถุประสงค์ของการสร้างแบบจำลอง การพัฒนาโมเดลขั้นที่ 2 โมเดลคอมพิวเตอร์ แผนการทดลอง ขั้นที่ 4 การวิเคราะห์ผลการจำลอง ผลลัพธ์ไม่ตรงตามวัตถุประสงค์ - การสร้างแบบจำลอง stages.ppt

ขั้นตอนของการพัฒนาแบบจำลอง

สไลด์: 9 คำ: 166 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

ขั้นที่ 1 โดยทั่วไปแล้วโมเดลข้อมูลเชิงพรรณนาจะถูกสร้างขึ้นโดยใช้ภาษาและรูปภาพธรรมชาติ ขั้นที่ 2 ด่าน 4 งานภาคปฏิบัติ- - ขั้นตอนการพัฒนาแบบจำลอง.ppt

ขั้นตอนหลักของการสร้างแบบจำลอง

สไลด์: 22 คำ: 526 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 73

วัตถุ. จุด. Areal (เหลี่ยม) โดดเด่นด้วยความซื่อสัตย์ สถานะ พฤติกรรม อัตลักษณ์ คุณสมบัติของระบบ การเชื่อมต่อ ความซื่อสัตย์. ขั้นตอน งาน. ผลลัพธ์สุดท้ายการวิเคราะห์ระบบที่ดำเนินการนั้นเป็นแบบจำลองของวัตถุที่อยู่ระหว่างการพิจารณา ขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง: เลือกหัวข้อโครงการ หัวข้อโครงการ กระบวนการข้อมูลในธรรมชาติ สถาปัตยกรรมคอมพิวเตอร์ สภาพแวดล้อมวัตถุของ Windows ขั้นตอนการสร้างแบบจำลอง - ขั้นตอนหลักของการสร้างแบบจำลอง.ppt

การสร้างแบบจำลองและการทำให้เป็นทางการ

สไลด์: 13 คำ: 344 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

(ระบบและโครงสร้างข้อมูล) วัตถุ คือ วัตถุ กระบวนการ หรือปรากฏการณ์ที่มีชื่อและคุณสมบัติ วัสดุ. ผสม คงที่ – ไม่เปลี่ยนแปลง (แผนที่ภูมิประเทศ) แบบอย่าง. หนึ่งในวิธีหลักของการรับรู้ การทำให้เป็นทางการ คำอธิบายด้วยวาจา การวาดภาพ. สูตรอัลกอริทึม งาน. เรื่องของการสร้างแบบจำลอง ข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุที่จำเป็นในการแก้ปัญหา ศึกษา. การโต้ตอบ (ความคล้ายคลึงกัน) โมเดลนี้เป็นแบบต่อเนื่องเนื่องจากกระบวนการรับรู้โลกรอบตัวไม่หยุดนิ่ง วัตถุ. รูปร่าง. พฤติกรรม. คงที่ ระดับของการทำให้เป็นทางการ ไม่เป็นทางการ - การสร้างแบบจำลองและการจัดรูปแบบ.ppt

แนวทางที่เป็นระบบในการสร้างแบบจำลอง

สไลด์: 13 คำ: 175 เสียง: 0 เอฟเฟกต์: 0

ผู้ก่อตั้งแนวทางระบบ: ปีเตอร์ เฟอร์ดินานด์ ดรักเกอร์ โครงสร้างเป็นวิธีที่องค์ประกอบของระบบโต้ตอบผ่านการเชื่อมต่อบางอย่าง ฟังก์ชั่น - การทำงานขององค์ประกอบในระบบ มีหลายแบบจำลองในการนำเสนอแนวทางของระบบ แนวทางที่เป็นระบบไปจนถึงต้นทุนการปรับโครงสร้าง แนวทางการออกแบบอย่างเป็นระบบ -

บทที่ 8. “ภาพประกอบทางชีวภาพ: ภาพวาด ภาพถ่าย แบบจำลองคอมพิวเตอร์”
เป้าหมาย
ผลลัพธ์ของวิชา:
1.
2.
การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์
Meta-subject และผลลัพธ์ส่วนตัว:
พัฒนาความสามารถในการแยกแยะระหว่างภาพประกอบหลักในตำราชีววิทยา
พัฒนาความสามารถในการเข้าใจบทบาทของภาพประกอบทางชีววิทยา: ภาพวาด, ภาพถ่าย, ภาพที่ใช้
UUD ส่วนตัว
ตระหนักถึงความสามัคคีและความสมบูรณ์ของโลกโดยรอบ
การก่อตัวของความสามารถในการนำทางในตำราเรียนค้นหาและใช้ข้อมูลที่จำเป็น
การก่อตัวของความสามารถในการวิเคราะห์ เปรียบเทียบ จำแนก และสรุปข้อเท็จจริงและปรากฏการณ์ ระบุสาเหตุและผลกระทบ
UUD ความรู้ความเข้าใจ
1.
2.
ปรากฏการณ์ง่ายๆ (ทำงานเกี่ยวกับการวิเคราะห์ไดอะแกรมและภาพประกอบจากตำราเรียน)
3.
พิสูจน์อักษรทุกระดับ ข้อมูลข้อความ.
UUD การสื่อสาร
1.
2.
3.
ข้อมูลแนวคิดของข้อความ
การก่อตัวของความสามารถในการฟังและเข้าใจคำพูดของผู้อื่น
การก่อตัวของความสามารถในการจัดระเบียบปฏิสัมพันธ์ทางการศึกษาในกลุ่มอย่างอิสระ
เข้าใจความหมายเชิงแนวคิดของข้อความ/ข้อความโดยรวม กำหนดแนวคิดหลัก พิสูจน์อักษรตัวเอง
UUD ตามข้อบังคับ
การก่อตัวของความสามารถในการตรวจจับและกำหนดปัญหาทางการศึกษาอย่างอิสระกำหนดเป้าหมาย กิจกรรมการศึกษา
(การกำหนดคำถามบทเรียน)

เวที
เนื้อหา
อุปกรณ์การสร้าง UUD และเทคโนโลยี
I. มีปัญหา
สถานการณ์และ
กำลังอัปเดต
ความรู้.
1. บทสนทนาระหว่าง Antoshka และนักชีววิทยา
- เราจะพูดคุยคำถาม (ปัญหา) อะไรในชั้นเรียน
ครูรับฟังข้อเสนอแนะของเด็กๆ!
ถ้อยคำที่ดีที่สุดจะถูกบันทึกไว้ในสมุดบันทึก
ภาพประกอบมีวัตถุประสงค์อะไร?
หนังสือเรียน,
ภาพวาดบน
สไลด์

ครั้งที่สอง ข้อต่อ
การค้นพบความรู้
หนังสือเรียน,
คำถามเกี่ยวกับ
สไลด์
1. – ภาพประกอบในตำราเรียนมีความสำคัญอย่างไร?
หนังสืออ้างอิง สิ่งพิมพ์ทางวิทยาศาสตร์?
เหตุใดจึงสำคัญที่ต้องรู้ว่าสิ่งนี้หรือสิ่งนั้น
ภาพประกอบต่างกันเหรอ?
(มาบันทึกคำถามและค้นหาคำตอบกัน
คำตอบตามที่พบ)
2. – มีภาพประกอบอะไรบ้างที่คุณใช้
หนังสือเรียน? ศิลปะ. 40 44
3. – ความรู้ทางวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับสิ่งแวดล้อมมีบทบาทอย่างไร?
สันติภาพมี ประเภทต่างๆภาพประกอบ? ทำงานต่อไป
การประเมินความสำเร็จทางการศึกษา
UUD ตามข้อบังคับ
การพัฒนาทักษะ
ค้นพบและ
สร้างปัญหาทางการศึกษา
กำหนดวัตถุประสงค์ของการศึกษา
กิจกรรม (ถ้อยคำ
คำถามบทเรียน)
UUD การสื่อสาร
1. การพัฒนาทักษะการฟังและ
เข้าใจคำพูดของผู้อื่น
UUD การสื่อสาร
2. การพัฒนาทักษะ
จัดระเบียบอย่างอิสระ
การเรียนรู้ปฏิสัมพันธ์ในที่ทำงาน
ในกลุ่ม
3. เข้าใจความหมายเชิงแนวคิด
ข้อความ/ข้อความทั่วไป:
กำหนดแนวคิดหลัก
พิสูจน์อักษรตัวเอง
ข้อมูลเชิงแนวคิด
ข้อความ.
UUD ส่วนตัว

1. ตระหนักถึงความสามัคคีและ
ความสมบูรณ์ของโลกโดยรอบ
UUD ความรู้ความเข้าใจ
1. การพัฒนาทักษะ
นำทางหนังสือเรียน
ค้นหาและใช้สิ่งที่ถูกต้อง
ข้อมูล.
2. การพัฒนาทักษะ
วิเคราะห์เปรียบเทียบ
จำแนกและสรุป
ข้อเท็จจริงและปรากฏการณ์ ระบุสาเหตุ
และผลของปรากฏการณ์ธรรมดาๆ
(ทำงานเกี่ยวกับการวิเคราะห์วงจรและ
ภาพประกอบจากหนังสือเรียน
โรงเรียนประถมศึกษา)
3. พิสูจน์อักษรข้อความทุกระดับ
ข้อมูล.
ตัวเลือกพร้อมข้อความในตำราเรียน ตัวเลือกที่ 1
พิจารณาบทบาทของการวาดภาพ (หน้า 4041)
ตัวเลือกที่ 2 พิจารณาบทบาท การถ่ายภาพทางวิทยาศาสตร์
(หน้า 4243)
ตัวเลือกที่ 3 พิจารณาบทบาทของคอมพิวเตอร์
การสร้างแบบจำลอง (หน้า 4445)
4. ทำไม และตั้งแต่เมื่อไหร่ที่คุณคิดว่าผู้คน
เริ่มพรรณนาถึงสัตว์ พืช ปรากฏการณ์
ธรรมชาติ?
ภาพวาดใดที่ถือได้ว่าเป็นวิทยาศาสตร์
ภาพประกอบ?

5. – การถ่ายภาพมีความสำคัญต่อวิทยาศาสตร์อย่างไร?
อธิบายอุปกรณ์ที่จำเป็นสำหรับ
การได้รับภาพถ่ายที่เชื่อถือได้
ตอบคำถาม ชมการนำเสนอ
6. – ในกรณีใดความรู้เรื่องสิ่งมีชีวิต
ควรใช้การสร้างแบบจำลองด้วยคอมพิวเตอร์หรือไม่?
ตอบคำถาม ชมการนำเสนอ
7. – สามารถพรรณนาถึงสิ่งมีชีวิตชนิดเดียวกันได้
ในรูปแบบต่างๆ โดยใช้รูปวาด
ภาพถ่าย โมเดลคอมพิวเตอร์ หรือแม้แต่หุ่นจำลอง!
การทำงานกับภาพประกอบจากตำราเรียนศิลปะ 45
คุณคิดว่าข้อดีข้อเสียของแต่ละอย่างคืออะไร
จากภาพเหล่านี้เหรอ?
ทำงานเป็นคู่.

ที่สาม เป็นอิสระ
การประยุกต์ใช้ความรู้
IV. สรุปบทเรียน
การสะท้อนกลับ
8. สรุปผลการศึกษาในหัวข้อนี้ เราแก้ไขมันใน
สมุดบันทึกพบคำตอบสำหรับคำถามที่เป็นปัญหา
เพื่อบันทึกและถ่ายโอนข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุ
ธรรมชาติที่มีชีวิตในชีววิทยาใช้ประโยชน์ต่างๆ
ภาพประกอบ: ภาพวาด ภาพถ่าย รูปภาพ
ได้รับโดยใช้คอมพิวเตอร์
การสร้างแบบจำลอง
คำถามที่ 3 หน้า 46. ​​​​ทำงานเป็นคู่
ทูยู
– บทบาทของภาพประกอบในตำราเรียนคืออะไร?
– คุณได้เรียนรู้ภาพประกอบประเภทใดระหว่างบทเรียน?
– คุณทำงานอย่างไร อะไรได้ผลในบทเรียน อะไรไม่ได้ผล?
การบ้าน:
1. การศึกษา มาตรา 8
2. ทำภารกิจที่ 1 ของ "ตรวจสอบของคุณ" ให้สำเร็จ
ความรู้” (หน้า 46)
3. เลือกภาพถ่ายหรือภาพประกอบจาก
หัวข้อทางชีววิทยา