โครงการชีววิทยา การวาดภาพ ภาพวาด ภาพถ่าย ชีววิทยาเป็นศาสตร์แห่งชีวิต
ลักษณะเฉพาะของรูปแบบชีวภาพสำหรับนักเรียนมัธยมต้น
การวาดภาพทางชีววิทยาเป็นหนึ่งในเครื่องมือที่ได้รับการยอมรับในระดับสากลสำหรับการศึกษาวัตถุและโครงสร้างทางชีววิทยา มีบทเรียนที่ดีมากมายเกี่ยวกับปัญหานี้
ตัวอย่างเช่น ในหนังสือสามเล่ม "ชีววิทยา" โดย Green, Stout, Taylor มีการกำหนดกฎต่อไปนี้สำหรับการวาดภาพทางชีววิทยา
1. จำเป็นต้องใช้กระดาษในการวาดความหนาและคุณภาพที่เหมาะสม ควรลบเส้นดินสอออกจากมันอย่างดี
2. ดินสอควรมีความคม ความแข็ง HB (ในระบบของเรา - TM) ไม่ใช่สี
3. ภาพวาดจะต้อง:
- ใหญ่พอ - ยิ่งองค์ประกอบประกอบเป็นวัตถุภายใต้การศึกษามากเท่าไหร่ ภาพวาดก็ควรจะใหญ่ขึ้นเท่านั้น
– ง่าย – รวมโครงร่างของโครงสร้างและอื่น ๆ รายละเอียดที่สำคัญเพื่อแสดงตำแหน่งและความสัมพันธ์ของแต่ละองค์ประกอบ
- วาดด้วยเส้นบางและชัดเจน - แต่ละบรรทัดต้องคิดออกแล้ววาดโดยไม่ยกดินสอออกจากกระดาษ อย่าฟักหรือทำสี
- จารึกควรสมบูรณ์ที่สุดเส้นที่มาจากพวกเขาไม่ควรตัดกัน เว้นที่ว่างไว้สำหรับคำอธิบายภาพรอบๆ ภาพวาด
4. สร้างภาพวาดสองภาพหากจำเป็น: แผนผังแสดงคุณสมบัติหลักและการวาดภาพชิ้นส่วนขนาดเล็กโดยละเอียด ตัวอย่างเช่น ที่กำลังขยายต่ำ ให้วาดแผนผังตัดขวางของพืช และด้วยกำลังขยายสูง โครงสร้างของเซลล์ที่มีรายละเอียด
5. คุณควรวาดเฉพาะสิ่งที่คุณเห็นเท่านั้น ไม่ใช่สิ่งที่คุณคิดว่าคุณเห็น และแน่นอน อย่าคัดลอกภาพวาดจากหนังสือ
6. ภาพวาดแต่ละภาพต้องมีชื่อเรื่อง ตัวบ่งชี้การขยายและการฉายภาพของกลุ่มตัวอย่าง
หน้าจากหนังสือ "Introduction to Zoology" (ฉบับภาษาเยอรมันช่วงปลายศตวรรษที่ 19)
เมื่อมองแวบแรก มันค่อนข้างง่ายและไม่คัดค้าน อย่างไรก็ตาม เราต้องแก้ไขวิทยานิพนธ์บางส่วน ความจริงก็คือว่าผู้เขียนคู่มือดังกล่าวพิจารณาลักษณะเฉพาะของการวาดภาพทางชีววิทยาในระดับสถาบันหรือชั้นเรียนระดับสูงของโรงเรียนพิเศษคำแนะนำของพวกเขาจะถูกส่งไปยังคนที่เป็นผู้ใหญ่ที่มีความคิดเชิงวิเคราะห์ (อยู่แล้ว) ในเกรดกลาง (เกรด 6-8) - ทั้งแบบธรรมดาและแบบชีววิทยา - สิ่งต่างๆไม่ง่ายนัก
บ่อยครั้งที่ภาพร่างในห้องปฏิบัติการกลายเป็น "การทรมาน" ร่วมกัน เด็ก ๆ เองไม่ชอบภาพวาดที่น่าเกลียดและเข้าใจยาก - พวกเขายังไม่ทราบวิธีการวาดหรือโดยครู - เพราะรายละเอียดเหล่านี้ของโครงสร้างเนื่องจากทุกอย่างเริ่มต้น เด็กส่วนใหญ่มักพลาด . โดยปกติแล้ว เด็กที่มีพรสวรรค์ทางศิลปะเท่านั้นที่รับมือกับงานดังกล่าวได้ (และอย่าเริ่มเกลียดพวกเขา!) ในระยะสั้นปัญหาคือมีวัตถุ แต่ไม่มีเทคนิคที่เหมาะสม อย่างไรก็ตาม ครูสอนการวาดภาพบางครั้งต้องเผชิญกับปัญหาตรงกันข้าม - มีเทคนิคและเป็นเรื่องยากในการเลือกวัตถุ บางทีเราควรรวมกัน?
ในโรงเรียนมอสโกแห่งที่ 57 ที่ฉันทำงานอยู่เป็นเวลานานและยังคงพัฒนาหลักสูตรการวาดภาพทางชีววิทยาแบบบูรณาการในชนชั้นกลางมาเป็นเวลานานและยังคงพัฒนาอยู่ในกรอบที่ครูชีววิทยาและการวาดภาพทำงานเป็นคู่ เราได้พัฒนาโครงการที่น่าสนใจมากมาย ผลงานของพวกเขาได้รับการจัดแสดงซ้ำแล้วซ้ำอีกในพิพิธภัณฑ์มอสโก - Zoological Moscow State University, Paleontological, Darwin ในงานเทศกาลต่างๆของความคิดสร้างสรรค์ของเด็ก ๆ แต่สิ่งสำคัญคือเด็กธรรมดาที่ไม่ได้เลือกเรียนวิชาศิลปะหรือชีววิทยา ยินดีที่จะทำงานออกแบบเหล่านี้ให้เสร็จ มีความภาคภูมิใจในงานของตนเอง และดูเหมือนว่าสำหรับเราแล้ว ก็เริ่มมองโลกของสิ่งมีชีวิต อย่างใกล้ชิดและรอบคอบมากขึ้น แน่นอนว่าไม่ใช่ทุกโรงเรียนที่มีโอกาสให้ครูสอนวิชาชีววิทยาและศิลปะทำงานร่วมกัน แต่ผลการวิจัยบางส่วนของเราน่าจะน่าสนใจและมีประโยชน์ แม้ว่าคุณจะทำงานภายใต้กรอบของโปรแกรมชีววิทยาเท่านั้น
แรงจูงใจ: อารมณ์ก่อน
แน่นอนเราวาดเพื่อการศึกษาและทำความเข้าใจมากขึ้น ลักษณะโครงสร้างเพื่อทำความคุ้นเคยกับความหลากหลายของสิ่งมีชีวิตเหล่านั้นที่เราศึกษาในบทเรียน แต่ไม่ว่าคุณจะมอบหมายงานอะไร จำไว้ว่าสิ่งสำคัญมากสำหรับเด็กในวัยนี้ในการจับภาพความงามและความได้เปรียบทางอารมณ์ของวัตถุก่อนเริ่มทำงาน เราพยายามที่จะเริ่มทำงานในโครงการใหม่ด้วยความประทับใจที่สดใส คลิปวิดีโอสั้นหรือสไลด์ขนาดเล็ก (ไม่เกิน 7-10!) เหมาะที่สุดสำหรับสิ่งนี้ ความคิดเห็นของเรามุ่งไปที่ความไม่ธรรมดา ความงาม ความมหัศจรรย์ของวัตถุ แม้ว่าจะเป็นเรื่องธรรมดาก็ตาม ตัวอย่างเช่น เงาต้นไม้ในฤดูหนาวเมื่อศึกษาการแตกกิ่งก้านของยอด - พวกมันอาจดูเยือกเย็นและชวนให้นึกถึงปะการัง หรือเน้นกราฟิก - สีดำบนหิมะสีขาว การแนะนำไม่ควรยาว - เพียงไม่กี่นาที แต่เป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับแรงจูงใจ
ความคืบหน้า: บิลด์เชิงวิเคราะห์
จากนั้นคุณไปยังการกำหนดของงาน ในที่นี้ สิ่งสำคัญคือต้องเน้นคุณลักษณะเหล่านั้นของโครงสร้างที่กำหนดรูปลักษณ์ของวัตถุก่อน และแสดงความหมายทางชีวภาพของวัตถุนั้น แน่นอน ทั้งหมดนี้ต้องเขียนบนกระดานและเขียนลงในสมุดจด อันที่จริง ตอนนี้คุณกำลังตั้งค่างานสำหรับนักเรียน - เพื่อดูและแสดง
จากนั้นในครึ่งหลังของกระดาน คุณอธิบายขั้นตอนของการสร้างภาพวาด เสริมด้วยไดอะแกรม เช่น อธิบายวิธีการและขั้นตอน โดยพื้นฐานแล้วคุณทำงานให้เสร็จอย่างรวดเร็วต่อหน้าเด็ก ๆ โดยดูแลโครงสร้างเสริมและระดับกลางทั้งหมดบนกระดาน
ในขั้นตอนนี้ เป็นการดีที่จะแสดงให้เด็ก ๆ วาดภาพเสร็จแล้ว ไม่ว่าโดยศิลปินที่วาดภาพวัตถุเดียวกันหรือโดยผลงานที่ประสบความสำเร็จของนักเรียนรุ่นก่อน ๆ ต้องเน้นย้ำอยู่เสมอว่าการวาดภาพทางชีววิทยาที่ดีและสวยงามนั้นเป็นการศึกษา - กล่าวคือ คำตอบสำหรับคำถามว่าวัตถุทำงานอย่างไร และเมื่อเวลาผ่านไป สอนให้เด็กกำหนดคำถามเหล่านี้ด้วยตนเอง
สัดส่วน เส้นเสริม รายละเอียด คำถามนำสร้างภาพวาด - และสำรวจวัตถุ! - คุณเริ่มต้นด้วยการหาสัดส่วน: อัตราส่วนของความยาวต่อความกว้าง ส่วนต่อทั้งหมด อย่าลืมกำหนดรูปแบบที่ค่อนข้างเข้มงวดสำหรับรูปภาพ เป็นรูปแบบที่จะกำหนดระดับของรายละเอียดโดยอัตโนมัติ: ในขนาดเล็ก ใหญ่จำนวนของชิ้นส่วนที่มีขนาดใหญ่จะต้องมีความอิ่มตัวของรายละเอียดและดังนั้นเวลาในการทำงานมากขึ้น คิดล่วงหน้าว่าอะไรสำคัญกว่าสำหรับคุณในแต่ละกรณี
1) วาดแกนสมมาตร
2) สร้างสี่เหลี่ยมสมมาตรสองคู่ - สำหรับปีกด้านบนและด้านล่าง (เช่นแมลงปอ) กำหนดสัดส่วนก่อน
3) พอดีกับสี่เหลี่ยมเหล่านี้เส้นโค้งของปีก
ข้าว. 1. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 หัวข้อ "ฝูงแมลง" หมึก ปากกาบนดินสอ จากผ้าซาติน
(ฉันจำเรื่องตลก เศร้า และเรื่องธรรมดาที่เกิดขึ้นเมื่อฉันทำงานนี้ครั้งแรกได้ เด็กชายชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 เข้าใจคำว่า "พอดี" เป็นครั้งแรกเนื่องจากง่ายต่อการใส่เข้าไปข้างในและวาดวงกลมโค้งภายในสี่เหลี่ยม - ทั้งสี่ต่างกัน! จากนั้น หลังจากการเตือนของฉัน สิ่งที่จะป้อน - หมายถึงการแตะเส้นเสริมเขานำผีเสื้อที่มีปีกสี่เหลี่ยมมาเรียบตรงมุมเล็กน้อยเท่านั้น และจากนั้น ฉันเดาว่าจะอธิบายให้เขาฟังว่าเส้นโค้งที่จารึกไว้สัมผัสกับแต่ละด้านของสี่เหลี่ยมที่ เพียงจุดเดียวเท่านั้น และเราต้องวาดรูปใหม่อีกครั้ง ...)
4) ... จุดนี้สามารถอยู่ตรงกลางด้านข้างหรือห่างจากมุมหนึ่งในสามและต้องกำหนดด้วย!
แต่เขามีความสุขเพียงใดเมื่อภาพวาดของเขาไปถึงนิทรรศการของโรงเรียน - เป็นครั้งแรก - มันได้ผล! และตอนนี้ฉันประกาศทุกขั้นตอนของการทรมานของเรากับเขาในคำอธิบายของ "ความก้าวหน้าของงาน"
รายละเอียดเพิ่มเติมของภาพวาดจะนำเราไปสู่การอภิปรายเกี่ยวกับความหมายทางชีววิทยาของคุณลักษณะหลายอย่างของวัตถุ ต่อด้วยตัวอย่างปีกแมลง (รูปที่ 2) เราคุยกันว่าเส้นเลือดคืออะไร พวกมันถูกจัดเรียงอย่างไร เหตุใดจึงต้องรวมเป็นเครือข่ายเดียว ธรรมชาติของเส้นโลหิตตีบแตกต่างกันอย่างไรในแมลงของกลุ่มที่เป็นระบบต่างๆ (เช่น ในสมัยโบราณ และปีกใหม่) เหตุใดหลอดเลือดดำส่วนหน้าจึงหนาขึ้น เป็นต้น และพยายามให้คำแนะนำส่วนใหญ่ของคุณในรูปแบบของคำถามที่เด็กต้องการหาคำตอบ
ข้าว. 2. "แมลงปอและมด" ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 หัวข้อ "ฝูงแมลง" หมึก ปากกาบนดินสอ จากผ้าซาติน
อย่างไรก็ตาม พยายามหยิบสิ่งของประเภทเดียวกันให้มากขึ้น ให้ทางเลือกแก่พวกเขา ในตอนท้ายของงาน ชั้นเรียนจะเห็นทั้งความหลากหลายทางชีวภาพของกลุ่ม และลักษณะทั่วไปที่สำคัญของโครงสร้าง และสุดท้าย ความสามารถในการวาดภาพที่แตกต่างกันของเด็กจะไม่มีความสำคัญมากนัก
น่าเสียดายที่ครูในโรงเรียนไม่ได้มีวัตถุต่าง ๆ ในกลุ่มเดียวกันในปริมาณที่เพียงพอเสมอไป บางทีประสบการณ์ของเราจะเป็นประโยชน์กับคุณ: เมื่อเรียนเป็นกลุ่ม ขั้นแรกเราจะทำการวาดด้านหน้าของวัตถุที่เข้าถึงได้ง่ายจากชีวิต จากนั้นเป็นรายบุคคล - ภาพวาดของวัตถุต่างๆ จากภาพถ่ายหรือแม้แต่จากภาพวาดโดยศิลปินมืออาชีพ
ข้าว. 3. กุ้ง. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 หัวข้อ "ครัสเตเชียน" ดินสอจากธรรมชาติ
ตัวอย่างเช่น ในหัวข้อ “ครัสเตเชียน” ในห้องปฏิบัติการ “โครงสร้างภายนอกของครัสเตเชียน” อันดับแรก เราทุกคนจะวาดกุ้ง (แทนที่จะเป็นกั้ง) ที่ซื้อมาแช่แข็งในร้านขายของชำ (รูปที่ 3) จากนั้นหลังจากดูรายการสั้นๆ วิดีโอคลิปแยกกัน - ตัวอ่อนของสัตว์จำพวกครัสเตเชียนของแพลงก์ตอนที่แตกต่างกัน (รูปที่ 4) ปรากฎใน "ชีวิตของสัตว์": บนแผ่นขนาดใหญ่ (A3) ย้อมสีด้วยสีน้ำในโทนสีเทาเย็น, น้ำเงิน, เขียว; ชอล์คหรือ gouache สีขาว ทำงานอย่างละเอียดด้วยหมึกและปากกา (อธิบายวิธีถ่ายทอดความโปร่งใสของสัตว์จำพวกครัสเตเชียนจากแพลงก์ตอน เราสามารถนำเสนอแบบจำลองที่ง่ายที่สุด - โถแก้วที่มีวัตถุล้อมรอบ)
ข้าว. 4. แพลงก์ตอน ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 หัวข้อ "ครัสเตเชียน" กระดาษปรับสี (รูปแบบ A3) ชอล์คหรือ gouache สีขาว หมึกสีดำ จากผ้าซาติน
ในชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 เมื่อศึกษาปลาในห้องปฏิบัติการ "โครงสร้างภายนอกของปลากระดูก" เราวาดแมลงสาบธรรมดาก่อนแล้วจึงวาดตัวแทนสีน้ำของคำสั่งปลาต่าง ๆ จากตารางสีที่สวยงาม "ปลาพาณิชย์" ที่ เรามีที่โรงเรียน
ข้าว. 5. โครงกระดูกของกบ ชั้นประถมศึกษาปีที่ 8 หัวข้อ "สัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ" ดินสอพร้อมอุปกรณ์การเรียน
เมื่อศึกษาสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำก่อน - งานห้องปฏิบัติการ"โครงสร้างของโครงกระดูกกบ" วาดใน ดินสอง่าย(รูปที่ 5). จากนั้นหลังจากชมคลิปวิดีโอสั้น ๆ ภาพวาดสีน้ำของกบปีนใบไม้ต่าง ๆ เป็นต้น (เราวาดจากปฏิทินด้วยภาพถ่ายคุณภาพสูง โชคดีที่ตอนนี้ไม่แปลกแล้ว)
ด้วยรูปแบบดังกล่าว ภาพวาดดินสอที่ค่อนข้างน่าเบื่อของวัตถุเดียวกันจึงถูกมองว่าเป็นขั้นตอนการเตรียมการปกติสำหรับงานที่สดใสและเป็นรายบุคคล
สำคัญ: เทคนิค
การเลือกเทคนิคมีความสำคัญมากสำหรับความสำเร็จของงาน ในเวอร์ชันคลาสสิกคุณควรใช้ดินสอและกระดาษขาวธรรมดา แต่ .... ประสบการณ์ของเราบอกว่าจากมุมมองของเด็ก ๆ ภาพวาดดังกล่าวจะดูไม่เสร็จพวกเขาจะไม่พอใจกับงาน
ในขณะเดียวกันก็เพียงพอแล้วที่จะทำสเก็ตช์ดินสอด้วยหมึกและแม้กระทั่งกระดาษย้อมสี (เรามักใช้กระดาษสีสำหรับเครื่องพิมพ์) - และผลลัพธ์จะถูกรับรู้ค่อนข้างแตกต่างออกไป (รูปที่ 6, 7) ความรู้สึกไม่สมบูรณ์มักเกิดขึ้นได้อย่างแม่นยำโดยขาดพื้นหลังที่มีรายละเอียด และวิธีที่ง่ายที่สุดในการแก้ปัญหานี้คือการใช้กระดาษย้อมสี นอกจากนี้ การใช้ชอล์คธรรมดาหรือดินสอสีขาว คุณสามารถสร้างเอฟเฟกต์แสงสะท้อนหรือความโปร่งใสเกือบจะในทันที ซึ่งมักจะจำเป็น
ข้าว. 6. เรดิโอลาเรีย เกรด 7 หัวข้อ "ง่ายที่สุด" กระดาษย้อมสี (รูปแบบ A3) สำหรับสีน้ำ (ที่มีพื้นผิวหยาบ) หมึก สีพาสเทล หรือชอล์ก จากผ้าซาติน
ข้าว. 7. ผึ้ง. ชั้นประถมศึกษาปีที่ 7 หัวข้อ "ฝูงแมลง" หมึก ปากกาบนดินสอ ปริมาตร - ด้วยแปรงและหมึกเจือจาง รายละเอียดเล็กๆ ด้วยปากกา จากผ้าซาติน
หากเป็นการยากสำหรับคุณในการจัดระเบียบงานกับมาสคาร่า ให้ใช้อายไลเนอร์สีดำหรือโรลเลอร์บอล (ที่แย่ที่สุดคือปากกาเจล) ซึ่งให้ผลลัพธ์แบบเดียวกัน (รูปที่ 8, 9) การใช้เทคนิคนี้ ให้แน่ใจว่าได้แสดงปริมาณข้อมูลที่ได้รับโดยใช้เส้นที่มีความหนาและแรงกดต่างกัน - ทั้งเพื่อเน้นสิ่งที่สำคัญที่สุดและสร้างเอฟเฟกต์ของปริมาตร (เบื้องหน้าและพื้นหลัง) คุณยังสามารถใช้การแรเงาระดับปานกลางและแสงได้
ข้าว. 8. ข้าวโอ๊ต ป.6 หัวข้อ "พันธุ์ไม้ดอกตระกูลซีเรียล" หมึก กระดาษสี จากโรงสมุนไพร
ข้าว. 9. หางม้าและตะไคร่น้ำ ชั้นประถมศึกษาปีที่ 6 หัวข้อ " พืชสปอร์". หมึก กระดาษขาว จากหอสมุนไพร
นอกจากนี้ เรามักจะทำงานเป็นสีหรือใช้การปรับสีอ่อนเพื่อแสดงระดับเสียง (รูปที่ 10) ซึ่งแตกต่างจากภาพวาดทางวิทยาศาสตร์แบบคลาสสิก
ข้าว. 10. ข้อข้อศอก ชั้นประถมศึกษาปีที่ 9 หัวข้อ "ระบบกล้ามเนื้อและกระดูก" ดินสอ มีพลาสเตอร์ช่วย
เราใช้เทคนิคสีต่างๆ มากมาย เช่น สีน้ำ gouache สีพาสเทล และสุดท้ายก็ลงสีด้วยดินสอสีอ่อนๆ แต่ใช้กระดาษหยาบเสมอ หากคุณตัดสินใจลองใช้เทคนิคนี้ คุณควรคำนึงถึงสิ่งสำคัญสองสามประการ
1. หยิบดินสอเนื้อนุ่มคุณภาพดีจากบริษัทดีๆ อย่าง Kohinoor แต่อย่าให้เด็กมีสีที่หลากหลาย (พื้นฐานพอ): ในกรณีนี้พวกเขามักจะพยายามหยิบสีสำเร็จรูปซึ่งแน่นอน ล้มเหลว แสดงวิธีการได้เฉดสีที่เหมาะสมโดยผสม 2-3 สี ในการทำเช่นนี้คุณต้องทำงานกับจานสี - กระดาษที่พวกเขาเลือกชุดค่าผสมและแรงกดที่ต้องการ
2. กระดาษหยาบจะช่วยอำนวยความสะดวกในการใช้งานสีอ่อนและเข้มได้อย่างมาก
3. จังหวะสั้นๆ เบาๆ ควรปั้นรูปร่างของวัตถุดังเช่นเดิม กล่าวคือ ทำซ้ำเส้นหลัก (และไม่ทาสี ตรงกันข้ามกับรูปร่างและรูปทรง)
4. จากนั้นคุณต้องมีจังหวะสุดท้ายที่ฉ่ำและแข็งแกร่งเมื่อเลือกสีที่เหมาะสมแล้ว การเพิ่มไฮไลท์มักจะคุ้มค่าซึ่งจะทำให้ภาพวาดมีชีวิตชีวาขึ้นอย่างมาก วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้ชอล์คธรรมดาสำหรับสิ่งนี้ (บนกระดาษสี) หรือใช้ยางลบแบบนุ่ม (บนสีขาว) อย่างไรก็ตาม ถ้าคุณใช้เทคนิคหลวมๆ เช่น ชอล์คหรือสีพาสเทล คุณก็สามารถแก้ไขงานด้วยสเปรย์ฉีดผม
เมื่อเชี่ยวชาญเทคนิคนี้ คุณจะสามารถใช้งานได้ตามธรรมชาติโดยไม่มีเวลา "บนเข่าของคุณ" อย่างแท้จริง (อย่าลืมเกี่ยวกับแท็บเล็ต - เพียงแค่กระดาษแข็งที่บรรจุเพียงชิ้นเดียวก็เพียงพอแล้ว!)
และแน่นอน เพื่อความสำเร็จของงาน เราจัดนิทรรศการอย่างแน่นอน บางครั้งในห้องเรียน บางครั้งในทางเดินของโรงเรียน บ่อยครั้งที่รายงานของเด็ก ๆ ในหัวข้อเดียวกันถูกกำหนดเวลาให้กับนิทรรศการ - ทั้งแบบปากเปล่าและแบบเขียน โดยทั่วไปแล้ว โครงการดังกล่าวจะทำให้คุณและเด็กๆ รู้สึกได้ถึงงานที่ยอดเยี่ยมและสวยงาม ซึ่งคุ้มค่ากับการเตรียมตัว อาจด้วยการติดต่อและความสนใจร่วมกันกับครูสอนวาดภาพ คุณสามารถเริ่มทำงานในบทเรียนชีววิทยา: การวิเคราะห์ ขั้นเตรียมการศึกษาวัตถุ สร้างภาพร่างด้วยดินสอ และทำสำเร็จด้วยเทคนิคที่คุณเลือกร่วมกัน - ในบทเรียนของเขา
นี่คือตัวอย่าง พฤกษศาสตร์, หัวข้อ "หนี - ตา, แตกแขนง, โครงสร้างของหน่อ" กิ่งก้านที่มีดอกตูม - ใหญ่อยู่เบื้องหน้า ในพื้นหลัง - เงาของต้นไม้หรือพุ่มไม้ตัดกับพื้นหลังของหิมะสีขาวและท้องฟ้าสีดำ เทคนิค - หมึกดำ กระดาษขาว กิ่งไม้ - จากธรรมชาติ เงาของต้นไม้ - จากภาพถ่ายหรือภาพวาดหนังสือ ชื่อ "ต้นไม้ในฤดูหนาว" หรือ "ภูมิทัศน์ฤดูหนาว"
ตัวอย่างอื่น. เมื่อศึกษาหัวข้อ "ฝูงแมลง" เราทำผลงานสั้น ๆ "รูปร่างและปริมาตรของแมลงเต่าทอง" เทคนิคใด ๆ ที่สื่อถึง chiaroscuro และไฮไลท์ (สีน้ำ หมึกพร้อมน้ำ แปรง) แต่เป็นขาวดำ เพื่อไม่ให้เสียสมาธิจากการพิจารณาและภาพของแบบฟอร์ม (รูปที่ 11) ควรใช้ปากกาหรือปากกาเจลเก็บรายละเอียด (ถ้าคุณใช้แว่นขยาย อุ้งเท้าและศีรษะจะออกมาดีกว่า)
ข้าว. 11. ด้วง. หมึก ปากกาบนดินสอ ปริมาตร - ด้วยแปรงและหมึกเจือจาง รายละเอียดเล็กๆ ด้วยปากกา จากผ้าซาติน
งานที่สวยงาม 1-2 ชิ้นในหนึ่งส่วนสี่ก็เพียงพอแล้ว - และการวาดภาพสิ่งมีชีวิตจะทำให้ผู้เข้าร่วมทุกคนพอใจในกระบวนการที่ยากลำบากนี้
วิทยาศาสตร์เพื่อชีวิตกำลังเคลื่อนจากใหญ่ไปเล็ก เมื่อเร็ว ๆ นี้ ชีววิทยาอธิบายเฉพาะลักษณะภายนอกของสัตว์ พืช แบคทีเรีย อณูชีววิทยาศึกษาสิ่งมีชีวิตในระดับปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลแต่ละโมเลกุล ชีววิทยาโครงสร้าง - ศึกษากระบวนการในเซลล์ในระดับอะตอม หากคุณต้องการเรียนรู้วิธี "มองเห็น" อะตอมแต่ละตัว ชีววิทยาเชิงโครงสร้างทำงานอย่างไร และ "ชีวิต" และเครื่องมือใดที่มันใช้ คุณมาอยู่ที่นี่แล้ว!
พันธมิตรทั่วไปของวงจรคือบริษัท: ซัพพลายเออร์ที่ใหญ่ที่สุดของอุปกรณ์ รีเอเจนต์ และวัสดุสิ้นเปลืองสำหรับการวิจัยและการผลิตทางชีววิทยา
หนึ่งในภารกิจหลักของ "ชีวโมเลกุล" คือการไปถึงรากเหง้า เราไม่เพียงแค่บอกข้อเท็จจริงใหม่ที่นักวิจัยค้นพบ แต่เราพูดถึงวิธีที่พวกเขาค้นพบ เราพยายามอธิบายหลักการของวิธีการทางชีววิทยา คุณจะเอายีนออกจากสิ่งมีชีวิตหนึ่งและแทรกเข้าไปในอีกสิ่งมีชีวิตได้อย่างไร? จะติดตามชะตากรรมของโมเลกุลเล็ก ๆ สองสามตัวในเซลล์ขนาดใหญ่ได้อย่างไร? จะกระตุ้นเซลล์ประสาทกลุ่มเล็ก ๆ กลุ่มหนึ่งในสมองขนาดใหญ่ได้อย่างไร?
ดังนั้นเราจึงตัดสินใจที่จะพูดคุยเกี่ยวกับวิธีการทางห้องปฏิบัติการอย่างเป็นระบบมากขึ้น เพื่อรวบรวมวิธีการทางชีววิทยาที่สำคัญที่สุดและทันสมัยที่สุดมาไว้ในรูบริกฉบับเดียว เพื่อให้น่าสนใจและชัดเจนยิ่งขึ้น เราได้แสดงบทความอย่างละเอียด และเพิ่มแอนิเมชั่นที่นี่และที่นั่น เราต้องการให้บทความของรูบริกใหม่มีความน่าสนใจและเข้าใจได้ง่ายแม้กับผู้สัญจรไปมา และในทางกลับกัน พวกเขาควรมีรายละเอียดมากจนแม้แต่มืออาชีพก็สามารถค้นพบสิ่งใหม่ๆ ในตัวพวกเขาได้ เราได้รวบรวมวิธีการต่างๆ ออกเป็น 12 กลุ่มใหญ่ และกำลังจะจัดทำปฏิทินชีวมิติตามวิธีการเหล่านี้ รอการอัพเดท!
ทำไมต้องชีววิทยาโครงสร้าง?
อย่างที่คุณทราบ ชีววิทยาเป็นศาสตร์แห่งชีวิต มันปรากฏขึ้นเมื่อต้นศตวรรษที่ 19 และในช่วงร้อยปีแรกของการดำรงอยู่นั้นเป็นคำอธิบายอย่างหมดจด ภารกิจหลักของชีววิทยาในขณะนั้นถือเป็นการค้นหาและจำแนกลักษณะที่เป็นไปได้มากที่สุด ปริมาณมากชนิดของสิ่งมีชีวิตต่าง ๆ ในภายหลัง - เพื่อระบุความสัมพันธ์ในครอบครัวระหว่างพวกเขา เมื่อเวลาผ่านไปและด้วยการพัฒนาด้านวิทยาศาสตร์อื่น ๆ หลายสาขาที่มีคำนำหน้า "โมเลกุล" ได้เกิดขึ้นจากชีววิทยา: อณูพันธุศาสตร์, อณูชีววิทยาและชีวเคมี - วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสิ่งมีชีวิตในระดับโมเลกุลแต่ละโมเลกุลและไม่ใช่โดยการปรากฏตัวของ สิ่งมีชีวิตหรือตำแหน่งสัมพัทธ์ของอวัยวะภายใน ในที่สุด ไม่นานมานี้ (ในทศวรรษที่ 50 ของศตวรรษที่ผ่านมา) สาขาวิชาความรู้ดังกล่าวปรากฏเป็น ชีววิทยาโครงสร้าง- ศาสตร์ที่ศึกษากระบวนการของสิ่งมีชีวิตในระดับการเปลี่ยนแปลง โครงสร้างเชิงพื้นที่โมเลกุลเดี่ยว อันที่จริง ชีววิทยาเชิงโครงสร้างอยู่ที่จุดตัดของสามศาสตร์ที่แตกต่างกัน ประการแรก นี่คือชีววิทยา เนื่องจากวิทยาศาสตร์ศึกษาวัตถุที่มีชีวิต ประการที่สอง ฟิสิกส์ เนื่องจากมีการใช้คลังแสงที่กว้างที่สุดของวิธีการทดลองทางกายภาพ และประการที่สาม เคมี เนื่องจากการเปลี่ยนโครงสร้างของโมเลกุลเป็นเป้าหมายของวินัยเฉพาะนี้
ชีววิทยาโครงสร้างศึกษาสารประกอบสองกลุ่มหลัก - โปรตีน ( "ร่างกายที่ทำงาน" หลักของสิ่งมีชีวิตที่รู้จักทั้งหมด) และกรดนิวคลีอิก (โมเลกุล "ข้อมูล" หลัก) ต้องขอบคุณชีววิทยาเชิงโครงสร้างที่เรารู้ว่า DNA มีโครงสร้างเกลียวคู่ ที่ tRNA ควรจะแสดงเป็นตัวอักษรโบราณ "G" และไรโบโซมนั้นมีหน่วยย่อยขนาดใหญ่และเล็ก ซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและ RNA ในรูปแบบที่แน่นอน .
เป้าหมายระดับโลกชีววิทยาเชิงโครงสร้างก็เหมือนกับวิทยาศาสตร์อื่นๆ คือการ "เข้าใจว่าสิ่งต่างๆ ทำงานอย่างไร" ห่วงโซ่โปรตีนพับในรูปแบบใดซึ่งทำให้เซลล์แบ่งตัว บรรจุภัณฑ์ของเอนไซม์เปลี่ยนแปลงอย่างไรในระหว่างกระบวนการทางเคมีที่ดำเนินการ ฮอร์โมนการเจริญเติบโตและตัวรับมีปฏิสัมพันธ์กันที่ตำแหน่งใด - นี่คือคำถามที่วิทยาศาสตร์นี้ตอบ . ยิ่งไปกว่านั้น เป้าหมายที่แยกต่างหากคือการรวบรวมข้อมูลปริมาณมากที่สามารถตอบคำถามเหล่านี้ (สำหรับวัตถุที่ยังไม่ได้ศึกษา) บนคอมพิวเตอร์ได้โดยไม่ต้องอาศัยการทดลองที่มีราคาแพง
ตัวอย่างเช่น คุณต้องเข้าใจว่าระบบเรืองแสงทางชีวภาพทำงานอย่างไรในหนอนหรือเชื้อรา - พวกมันถอดรหัสจีโนม โดยอาศัยข้อมูลเหล่านี้ พวกเขาพบโปรตีนที่ต้องการและทำนายโครงสร้างเชิงพื้นที่ของมันพร้อมกับกลไกการทำงาน จริงอยู่ เป็นสิ่งที่ควรค่าแก่การตระหนักว่าจนถึงตอนนี้ วิธีการดังกล่าวมีอยู่ในวัยทารกเท่านั้น และยังเป็นไปไม่ได้ที่จะทำนายโครงสร้างของโปรตีนอย่างแม่นยำ โดยมีเพียงยีนของมันเท่านั้น ในทางกลับกัน ผลลัพธ์ของชีววิทยาเชิงโครงสร้างมีการนำไปใช้ในด้านการแพทย์ ตามที่นักวิจัยหลายคนหวังว่า ความรู้เกี่ยวกับโครงสร้างของชีวโมเลกุลและกลไกการทำงานของพวกเขาจะช่วยให้สามารถพัฒนายาใหม่ ๆ ได้อย่างมีเหตุมีผล ไม่ใช่จากการลองผิดลองถูก เสร็จแล้ว และนี่ไม่ใช่นิยายวิทยาศาสตร์: มียาหลายชนิดที่สร้างหรือปรับให้เหมาะสมโดยใช้ชีววิทยาเชิงโครงสร้าง
ประวัติชีววิทยาโครงสร้าง
ประวัติของชีววิทยาโครงสร้าง (รูปที่ 1) ค่อนข้างสั้นและเริ่มต้นในช่วงต้นทศวรรษ 1950 เมื่อ James Watson และ Francis Crick จากข้อมูลจาก Rosalind Franklin เกี่ยวกับการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์บนผลึก DNA ประกอบแบบจำลองของคู่ที่รู้จักกันในขณะนี้ เกลียวจากดีไซเนอร์วินเทจ ก่อนหน้านี้เล็กน้อย Linus Pauling ได้สร้างแบบจำลองที่น่าเชื่อถือตัวแรกของเกลียว ซึ่งเป็นหนึ่งในองค์ประกอบพื้นฐานของโครงสร้างรองของโปรตีน (รูปที่ 2)
ห้าปีต่อมาในปี 1958 ได้มีการกำหนดโครงสร้างโปรตีนแรกของโลก - myoglobin (โปรตีนของเส้นใยกล้ามเนื้อ) ของวาฬสเปิร์ม (รูปที่ 3) แน่นอนว่ามันไม่ได้ดูสวยงามเท่าโครงสร้างสมัยใหม่ แต่เป็นก้าวสำคัญในการพัฒนาวิทยาศาสตร์สมัยใหม่
รูปที่ 3b. โครงสร้างเชิงพื้นที่แรกของโมเลกุลโปรตีน John Kendrew และ Max Perutz สาธิตโครงสร้างเชิงพื้นที่ของ myoglobin ที่ประกอบจากตัวสร้างพิเศษ
สิบปีต่อมา ในปี พ.ศ. 2527-2528 โครงสร้างแรกได้รับการระบุโดยสเปกโตรสโคปีเรโซแนนซ์เรโซแนนซ์แม่เหล็กนิวเคลียร์ นับตั้งแต่ช่วงเวลานั้นเป็นต้นมา มีการค้นพบที่สำคัญหลายอย่างเกิดขึ้น: ในปี 1985 พวกเขาได้รับโครงสร้างของคอมเพล็กซ์แรกของเอนไซม์ที่มีตัวยับยั้ง ในปี 1994 พวกเขาได้กำหนดโครงสร้างของ ATP synthase ซึ่งเป็น "เครื่องจักร" หลักของโรงไฟฟ้าของเซลล์ของเรา (ไมโตคอนเดรีย) และในปี 2543 พวกเขาได้รับ "โรงงาน" โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีน - ไรโบโซมซึ่งประกอบด้วยโปรตีนและ RNA (รูปที่ 6) ในศตวรรษที่ 21 การพัฒนาของชีววิทยาเชิงโครงสร้างได้เกิดขึ้นอย่างก้าวกระโดด ตามมาด้วยจำนวนโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว โครงสร้างของโปรตีนหลายคลาสได้รับมา: ตัวรับฮอร์โมนและไซโตไคน์, ตัวรับคู่โปรตีน G, ตัวรับที่เหมือนโทร, โปรตีนของระบบภูมิคุ้มกัน และอื่นๆ อีกมากมาย
ด้วยการถือกำเนิดของเทคโนโลยีใหม่สำหรับการบันทึกและประมวลผลภาพของกล้องจุลทรรศน์ไครโออิเล็กตรอนในปี 2010 โครงสร้างที่ซับซ้อนจำนวนมากของโปรตีนเมมเบรนปรากฏขึ้นในความละเอียดสูงพิเศษ ความก้าวหน้าของชีววิทยาโครงสร้างไม่มีใครสังเกตเห็น: 14 รางวัลโนเบลซึ่งห้าแห่งอยู่ในศตวรรษที่ 21 แล้ว
วิธีการทางชีววิทยาโครงสร้าง
การวิจัยในสาขาชีววิทยาโครงสร้างดำเนินการด้วยความช่วยเหลือจากหลาย ๆ คน วิธีการทางกายภาพซึ่งมีเพียงสามคนเท่านั้นที่ทำให้สามารถรับโครงสร้างเชิงพื้นที่ของชีวโมเลกุลในความละเอียดของอะตอม วิธีการทางชีววิทยาโครงสร้างขึ้นอยู่กับการวัดปฏิกิริยาของสารทดสอบกับ หลากหลายชนิดคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าหรืออนุภาคมูลฐาน วิธีการทั้งหมดต้องมีนัยสำคัญ ทรัพยากรทางการเงิน- ค่าใช้จ่ายของอุปกรณ์มักจะน่าทึ่ง
ในอดีต วิธีแรกของชีววิทยาโครงสร้างคือการวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ (XRD) (รูปที่ 7) ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 พบว่าตามรูปแบบการเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์บนคริสตัล เราสามารถศึกษาคุณสมบัติของพวกมันได้ - ประเภทของสมมาตรของเซลล์ ความยาวของพันธะระหว่างอะตอม ฯลฯ เคมีและ โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโมเลกุลเหล่านี้ นี่คือที่มาของโครงสร้างของเพนิซิลลินในปี 1949 และในปี 1953 โครงสร้างของเกลียวคู่ของ DNA
ดูเหมือนว่าทุกอย่างเรียบง่าย แต่มีความแตกต่าง
ประการแรก จำเป็นต้องได้รับคริสตัล และขนาดของมันต้องมีขนาดใหญ่เพียงพอ (รูปที่ 8) หากสิ่งนี้เป็นไปได้สำหรับโมเลกุลที่ไม่ซับซ้อนมาก (โปรดจำไว้ว่าเกลือหรือกรดกำมะถันสีน้ำเงินตกผลึกทั่วไปอย่างไร!) การตกผลึกของโปรตีนเป็นงานที่ยากมากซึ่งต้องใช้ขั้นตอนที่ไม่ชัดเจนในการค้นหาสภาวะที่เหมาะสม ตอนนี้ทำได้ด้วยความช่วยเหลือของหุ่นยนต์พิเศษที่เตรียมและตรวจสอบโซลูชันต่างๆ หลายร้อยรายการเพื่อค้นหาผลึกโปรตีน "แตกหน่อ" อย่างไรก็ตาม ในช่วงแรก ๆ ของผลึกศาสตร์ การได้รับผลึกโปรตีนอาจใช้เวลาอันมีค่านานหลายปี
ประการที่สอง บนพื้นฐานของข้อมูลที่ได้รับ ("รูปแบบการเลี้ยวเบน" ดิบ รูปที่ 8) จำเป็นต้อง "คำนวณ" โครงสร้าง นี่ก็เป็นงานประจำเช่นกัน แต่เมื่อ 60 ปีที่แล้ว ในยุคของเทคโนโลยีหลอดไฟและการ์ดเจาะรู มันไม่ได้ง่ายขนาดนั้น
ประการที่สาม แม้ว่าจะเป็นไปได้ที่จะเติบโตเป็นผลึก แต่ก็ไม่จำเป็นเลยที่โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีนจะถูกกำหนด: ด้วยเหตุนี้ โปรตีนจะต้องมีโครงสร้างที่เหมือนกันในทุกจุดที่มีโครงข่าย ซึ่งอยู่ห่างไกลจาก กรณี.
และประการที่สี่ คริสตัลอยู่ไกลจากสภาพธรรมชาติของโปรตีน การศึกษาโปรตีนในผลึกก็เหมือนกับการศึกษาผู้คนโดยการบรรจุสิบตัวในครัวเล็กๆ ที่มีควัน คุณจะพบว่าผู้คนมีแขน ขา และหัว แต่พฤติกรรมอาจไม่เหมือนกันในสภาพแวดล้อมที่สะดวกสบาย อย่างไรก็ตาม การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์เป็นวิธีที่พบได้บ่อยที่สุดในการกำหนดโครงสร้างเชิงพื้นที่ และ 90% ของเนื้อหาของ PDB ได้มาโดยใช้วิธีนี้
SAR ต้องการแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ทรงพลัง - เครื่องเร่งอิเล็กตรอนหรือเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ (รูปที่ 9) แหล่งข้อมูลดังกล่าวมีราคาแพง - หลายพันล้านเหรียญสหรัฐ - แต่โดยทั่วไปแล้ว แหล่งเดียวถูกใช้โดยกลุ่มหลายร้อยหรือหลายพันกลุ่มทั่วโลกโดยมีค่าธรรมเนียมเพียงเล็กน้อย ไม่มีแหล่งที่มาที่มีประสิทธิภาพในประเทศของเรา ดังนั้นนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่จึงเดินทางจากรัสเซียไปยังสหรัฐอเมริกาหรือยุโรปเพื่อวิเคราะห์ผลึกที่ได้รับ คุณสามารถอ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับการศึกษาเรื่องรัก ๆ ใคร่ ๆ เหล่านี้ได้ในบทความ " ห้องปฏิบัติการวิจัยขั้นสูงเกี่ยวกับโปรตีนเมมเบรน: จากยีนสู่อังสตรอม» .
ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว การวิเคราะห์การเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ต้องการแหล่งกำเนิดรังสีเอกซ์ที่ทรงพลัง ยิ่งแหล่งกำเนิดมีพลังมากเท่าใด ขนาดของคริสตัลก็จะยิ่งเล็กลงเท่านั้น และนักชีววิทยาด้านความเจ็บปวดและวิศวกรด้านพันธุศาสตร์ที่เจ็บปวดน้อยลงจะต้องอดทนพยายามเพื่อให้ได้คริสตัลที่โชคร้าย รังสีเอกซ์หาได้ง่ายที่สุดโดยการเร่งลำแสงอิเล็กตรอนในซินโครตรอนหรือไซโคลตรอน - เครื่องเร่งวงแหวนขนาดยักษ์ เมื่ออิเล็กตรอนประสบความเร่ง มันจะปล่อยคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าในช่วงความถี่ที่ต้องการ เมื่อเร็ว ๆ นี้แหล่งกำเนิดรังสีที่มีพลังพิเศษใหม่ได้ปรากฏขึ้น - เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ (XFEL)
หลักการทำงานของเลเซอร์นั้นค่อนข้างง่าย (รูปที่ 9) อย่างแรก อิเล็กตรอนจะถูกเร่งให้มีพลังงานสูงโดยใช้แม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด (ความยาวของคันเร่งคือ 1-2 กม.) จากนั้นพวกมันจะเคลื่อนผ่านสิ่งที่เรียกว่าลูกคลื่น - ชุดแม่เหล็กที่มีขั้วต่างกัน
รูปที่ 9 หลักการทำงานของเลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระลำอิเล็กตรอนจะถูกเร่ง เคลื่อนผ่านแกนหมุน และปล่อยรังสีแกมมาที่ตกบนตัวอย่างทางชีววิทยา
อิเล็กตรอนเริ่มเบี่ยงเบนไปจากทิศทางของลำแสงเป็นระยะ โดยผ่านตัวกระเพื่อมและปล่อยรังสีเอกซ์ออกมา เนื่องจากอิเล็กตรอนทั้งหมดเคลื่อนที่ในลักษณะเดียวกัน การแผ่รังสีจึงถูกขยายขึ้นเนื่องจากการที่อิเล็กตรอนลำอื่นเริ่มดูดซับและปล่อยคลื่นเอ็กซ์เรย์ที่มีความถี่เดียวกันออกมาอีกครั้ง อิเล็กตรอนทั้งหมดปล่อยรังสีออกมาพร้อมกันในรูปของแสงวาบที่มีพลังมหาศาลและสั้นมาก (ด้วยระยะเวลาน้อยกว่า 100 femtoseconds) พลังของลำแสงเอ็กซ์เรย์นั้นสูงมากจนแฟลชสั้น ๆ หนึ่งครั้งเปลี่ยนคริสตัลขนาดเล็กให้เป็นพลาสมา (รูปที่ 10) อย่างไรก็ตาม ในช่วงไม่กี่เฟมโตวินาทีในขณะที่คริสตัลไม่บุบสลาย ได้ภาพที่มีคุณภาพสูงสุดเนื่องจาก ความเข้มสูงและการเชื่อมโยงกันของลำแสง ค่าใช้จ่ายของเลเซอร์ดังกล่าวอยู่ที่ 1.5 พันล้านดอลลาร์และมีเพียงสี่แห่งที่ติดตั้งในโลก (ตั้งอยู่ในสหรัฐอเมริกา (รูปที่ 11) ญี่ปุ่นเกาหลีและสวิตเซอร์แลนด์) ในปีพ. ศ. 2560 มีการวางแผนที่จะนำเลเซอร์ที่ห้า - ยุโรปมาใช้ในการก่อสร้างซึ่งรัสเซียเข้าร่วมด้วย
รูปที่ 10 การแปลงโปรตีนเป็นพลาสมาใน 50 fs ภายใต้การกระทำของพัลส์เลเซอร์อิเล็กตรอนอิสระ Femtosecond = 1/1000000000000000 วินาที
โครงสร้างเชิงพื้นที่ประมาณ 10% ในฐานข้อมูล PDB ถูกกำหนดโดยใช้ NMR spectroscopy รัสเซียมีสเปกโตรมิเตอร์ NMR ที่มีความไวต่องานหนักหลายตัวซึ่งใช้สำหรับงานระดับโลก ห้องปฏิบัติการ NMR ที่ใหญ่ที่สุดไม่เพียงแต่ในรัสเซีย แต่ทั่วทั้งพื้นที่ทางตะวันออกของกรุงปรากและทางตะวันตกของกรุงโซล ตั้งอยู่ที่สถาบันเคมีชีวภาพ Russian Academy of Sciences (มอสโก)
สเปกโตรมิเตอร์ NMR เป็นตัวอย่างที่ยอดเยี่ยมของชัยชนะของเทคโนโลยีเหนือเหตุผล ดังที่เราได้กล่าวไปแล้ว ต้องใช้สนามแม่เหล็กแรงสูงเพื่อใช้วิธี NMR spectroscopy ดังนั้นหัวใจของอุปกรณ์จึงเป็นแม่เหล็กตัวนำยิ่งยวด ซึ่งเป็นขดลวดโลหะผสมพิเศษที่แช่อยู่ในฮีเลียมเหลว (−269 ° C) จำเป็นต้องใช้ฮีเลียมเหลวเพื่อให้ได้ความเป็นตัวนำยิ่งยวด เพื่อป้องกันไม่ให้ฮีเลียมระเหยออกไป จึงมีการสร้างถังขนาดใหญ่ที่มีไนโตรเจนเหลว (−196 °C) ขึ้น แม้ว่าจะเป็นแม่เหล็กไฟฟ้า แต่ก็ไม่ใช้ไฟฟ้า: ขดลวดตัวนำยิ่งยวดไม่มีความต้านทาน อย่างไรก็ตาม แม่เหล็กจะต้อง "ป้อน" อย่างต่อเนื่องด้วยฮีเลียมเหลวและไนโตรเจนเหลว (รูปที่ 15) ถ้าคุณไม่ปฏิบัติตาม "ดับ" จะเกิดขึ้น: ขดลวดจะร้อนขึ้น ฮีเลียมจะระเหยอย่างระเบิดและอุปกรณ์จะแตก ( ซม.วิดีโอ) สิ่งสำคัญคือสนามในตัวอย่างที่มีความยาว 5 ซม. ต้องมีความสม่ำเสมออย่างยิ่ง ดังนั้นอุปกรณ์จึงมีแม่เหล็กขนาดเล็กจำนวนสองโหลที่จำเป็นในการปรับสนามแม่เหล็กอย่างละเอียด
วีดีโอ. "ดับ" ตามแผนของสเปกโตรมิเตอร์ NMR 21.14-tesla
ในการวัด คุณต้องมีเซ็นเซอร์ - คอยล์พิเศษที่สร้างรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าและบันทึกสัญญาณ "ย้อนกลับ" - การสั่นของโมเมนต์แม่เหล็กของตัวอย่าง เพื่อปรับปรุงความไวขึ้น 2-4 เท่า เซ็นเซอร์จะถูกทำให้เย็นลงถึง -200 °C ซึ่งจะช่วยขจัดสัญญาณรบกวนจากความร้อน การทำเช่นนี้พวกเขาสร้างเครื่องจักรพิเศษ - แพลตฟอร์มไครโอซึ่งทำให้ฮีเลียมเย็นลงจนถึงอุณหภูมิที่ต้องการและปั๊มไว้ใกล้กับเครื่องตรวจจับ
มีวิธีการทั้งหมดตามปรากฏการณ์การกระเจิงของแสง รังสีเอกซ์ หรือคานนิวตรอน ขึ้นอยู่กับความเข้มของการแผ่รังสี/การกระเจิงของอนุภาคในมุมต่างๆ วิธีการเหล่านี้ทำให้สามารถกำหนดขนาดและรูปร่างของโมเลกุลในสารละลายได้ (รูปที่ 16) การกระเจิงไม่สามารถกำหนดโครงสร้างของโมเลกุลได้ แต่สามารถใช้เป็นตัวช่วยเมื่อใช้วิธีการอื่น เช่น NMR spectroscopy เครื่องมือวัดการกระเจิงของแสงนั้นค่อนข้างถูก โดยมีราคา "เพียง" ประมาณ 100,000 ดอลลาร์ ในขณะที่วิธีการอื่นๆ ต้องใช้เครื่องเร่งอนุภาคในมือที่สามารถสร้างลำแสงนิวตรอนหรือลำแสงรังสีเอกซ์อันทรงพลังได้
อีกวิธีหนึ่งที่ไม่สามารถกำหนดโครงสร้างได้ แต่สามารถรับข้อมูลที่สำคัญบางอย่างได้คือ การถ่ายโอนพลังงานเรืองแสงเรโซแนนซ์(เฟรต). วิธีนี้ใช้ปรากฏการณ์เรืองแสง - ความสามารถของสารบางชนิดในการดูดซับแสงที่มีความยาวคลื่นหนึ่งโดยเปล่งแสงที่มีความยาวคลื่นต่างกัน เป็นไปได้ที่จะเลือกสารประกอบคู่หนึ่ง ซึ่งหนึ่งในนั้น (ผู้บริจาค) แสงที่ปล่อยออกมาระหว่างการเรืองแสงจะสอดคล้องกับความยาวคลื่นการดูดกลืนลักษณะเฉพาะของวินาที (ตัวรับ) ฉายรังสีผู้บริจาคด้วยเลเซอร์ของความยาวคลื่นที่ต้องการและวัดการเรืองแสงของตัวรับ ผลกระทบของ FRET ขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างโมเลกุล ดังนั้นหากคุณแนะนำผู้ให้และตัวรับสารเรืองแสงเข้าไปในโมเลกุลของโปรตีนสองชนิดหรือโดเมนที่แตกต่างกัน (หน่วยโครงสร้าง) ของโปรตีนหนึ่งตัว คุณสามารถศึกษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างโปรตีนหรือ การจัดการร่วมกันโดเมนในโปรตีน การลงทะเบียนดำเนินการโดยใช้กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคัล ดังนั้น FRET จึงเป็นวิธีการที่มีราคาถูก แม้ว่าจะไม่ได้ข้อมูล ซึ่งการใช้งานนี้เกี่ยวข้องกับความยากลำบากในการตีความข้อมูล
ในที่สุด เป็นไปไม่ได้ที่จะไม่พูดถึง "วิธีการฝัน" ของนักชีววิทยาเชิงโครงสร้าง - การสร้างแบบจำลองทางคอมพิวเตอร์ (รูปที่ 17) แนวคิดของวิธีนี้คือการใช้ความรู้สมัยใหม่เกี่ยวกับโครงสร้างและพฤติกรรมของโมเลกุลเพื่อจำลองพฤติกรรมของโปรตีนในแบบจำลองคอมพิวเตอร์ ตัวอย่างเช่นโดยใช้วิธีการพลวัตของโมเลกุลสามารถติดตามการเคลื่อนไหวของโมเลกุลหรือกระบวนการของโปรตีน "การประกอบ" (พับ) แบบเรียลไทม์สำหรับ "แต่": เวลาสูงสุดที่คำนวณได้ไม่เกิน 1 ms ซึ่งสั้นมาก แต่ยิ่งไปกว่านั้น ต้องใช้ทรัพยากรการคำนวณมหาศาล (รูปที่ 18) เป็นไปได้ที่จะศึกษาพฤติกรรมของระบบเป็นเวลานาน มีเพียงสิ่งนี้เท่านั้นที่ทำได้โดยสูญเสียความแม่นยำที่ยอมรับไม่ได้
การสร้างแบบจำลองคอมพิวเตอร์ใช้ในการวิเคราะห์โครงสร้างเชิงพื้นที่ของโปรตีน การเทียบท่าจะใช้เพื่อค้นหายาที่มีศักยภาพซึ่งมีแนวโน้มที่จะโต้ตอบกับโปรตีนเป้าหมายสูง ในขณะนี้ ความแม่นยำของการคาดคะเนยังต่ำ แต่การเทียบท่าสามารถจำกัดช่วงของสารที่อาจออกฤทธิ์ซึ่งจำเป็นต้องได้รับการทดสอบเพื่อพัฒนายาตัวใหม่ได้อย่างมีนัยสำคัญ
สาขาหลักของการประยุกต์ใช้ผลทางชีววิทยาเชิงโครงสร้างในทางปฏิบัติคือการพัฒนายาหรือการออกแบบยาตามแฟชั่นในปัจจุบัน มีสองวิธีในการพัฒนายาตามข้อมูลโครงสร้าง: คุณสามารถเริ่มจากแกนด์หรือจากโปรตีนเป้าหมาย หากรู้จักยาหลายชนิดที่ทำหน้าที่เกี่ยวกับโปรตีนเป้าหมายและได้รับโครงสร้างของสารเชิงซ้อนของโปรตีนและยาก็เป็นไปได้ที่จะสร้างแบบจำลองของ "ยาในอุดมคติ" ตามคุณสมบัติของ "กระเป๋า" ของการผูกมัด บนพื้นผิวของโมเลกุลโปรตีน เน้นคุณสมบัติที่จำเป็นของยาที่มีศักยภาพ และค้นหาจากสารประกอบธรรมชาติทั้งหมดที่รู้จักกันดีและไม่ใช่เช่นนั้น คุณยังสามารถสร้างความสัมพันธ์ระหว่างคุณสมบัติของโครงสร้างของยากับกิจกรรมของยาได้ ตัวอย่างเช่น หากโมเลกุลมีคันธนูอยู่ด้านบน กิจกรรมของโมเลกุลนั้นจะสูงกว่าโมเลกุลที่ไม่มีคันธนู และยิ่งยิงธนูมากเท่าไหร่ ยาก็จะยิ่งได้ผลดีเท่านั้น ดังนั้น จากโมเลกุลที่รู้จักทั้งหมด คุณต้องหาสารประกอบที่มีคันธนูที่มีประจุที่ใหญ่ที่สุด
อีกวิธีหนึ่งคือการใช้โครงสร้างเป้าหมายบนคอมพิวเตอร์เพื่อค้นหาสารประกอบที่อาจโต้ตอบกับสารประกอบนั้นได้ในตำแหน่งที่ถูกต้อง ในกรณีนี้มักใช้คลังเศษชิ้นส่วน - สารชิ้นเล็ก ๆ หากคุณพบชิ้นส่วนดีๆ หลายๆ ชิ้นที่โต้ตอบกับเป้าหมายในที่ต่างๆ แต่อยู่ใกล้กัน คุณสามารถสร้างยาจากชิ้นส่วนนั้นได้โดย "เย็บ" เข้าด้วยกัน มีตัวอย่างมากมายของการพัฒนายาที่ประสบความสำเร็จโดยใช้ชีววิทยาเชิงโครงสร้าง กรณีแรกที่ประสบความสำเร็จเกิดขึ้นในปี 2538 เมื่อดอร์โซลาไมด์ซึ่งเป็นยารักษาโรคต้อหินได้รับการอนุมัติให้ใช้
แนวโน้มทั่วไปในการวิจัยทางชีววิทยากำลังโน้มเอียงไปทางไม่เพียงแต่เชิงคุณภาพเท่านั้น แต่ยังรวมถึงคำอธิบายเชิงปริมาณของธรรมชาติด้วย ชีววิทยาโครงสร้างเป็นตัวอย่างที่สำคัญของเรื่องนี้ และมีเหตุผลทุกประการที่จะเชื่อว่าจะเป็นประโยชน์ต่อไม่เพียงแต่วิทยาศาสตร์พื้นฐานเท่านั้น แต่ยังรวมถึงยาและเทคโนโลยีชีวภาพด้วย
ปฏิทิน
จากบทความของโครงการพิเศษ เราตัดสินใจจัดทำปฏิทิน "12 วิธีทางชีววิทยา" สำหรับปี 2019 บทความนี้แสดงถึงเดือนมีนาคม
วรรณกรรม
- การเรืองแสง: การฟื้นคืนชีพ;
- ชัยชนะของวิธีการทางคอมพิวเตอร์: การทำนายโครงสร้างของโปรตีน
- Heping Zheng, Katarzyna B Handing, Matthew D Zimmerman, Ivan G Shabalin, Steven C Almo, Wladek Minor (2015).
เป้าหมาย
- ทางการศึกษา: เพื่อดำเนินการสร้างความรู้เกี่ยวกับชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์ ให้แนวคิดเกี่ยวกับส่วนหลักของชีววิทยาและวัตถุที่ศึกษา
- การพัฒนา: เพื่อสร้างทักษะในการทำงานกับแหล่งวรรณกรรม การก่อตัวของทักษะในการเชื่อมโยงการวิเคราะห์
- ทางการศึกษา: เปิดโลกทัศน์ให้กว้างขึ้น สร้างการรับรู้แบบองค์รวมของโลก
งาน
1. เปิดเผยบทบาทของชีววิทยาท่ามกลางวิทยาศาสตร์อื่น ๆ
2. เพื่อเปิดเผยความเชื่อมโยงของชีววิทยากับศาสตร์อื่นๆ
3. กำหนดสาขาต่าง ๆ ของชีววิทยากำลังศึกษา
4. กำหนดบทบาทของชีววิทยาในชีวิต มนุษย์ .
5. วาด ข้อเท็จจริงที่น่าสนใจที่เกี่ยวข้องกับหัวข้อจากวิดีโอที่นำเสนอในบทเรียน
ข้อกำหนดและแนวคิด
- ชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งวัตถุของการศึกษาคือสิ่งมีชีวิตและการมีปฏิสัมพันธ์กับสิ่งแวดล้อม
- ชีวิตคือรูปแบบการดำรงอยู่ของสสาร ในแง่ที่สูงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับร่างกายและ รูปแบบทางเคมีการดำรงอยู่; ชุดของกระบวนการทางกายภาพและทางเคมีที่เกิดขึ้นในเซลล์ ซึ่งช่วยให้เมตาบอลิซึมและการแบ่งตัวได้
- วิทยาศาสตร์เป็นขอบเขตของกิจกรรมของมนุษย์ที่มุ่งพัฒนาและจัดระบบตามทฤษฎีของความรู้ตามวัตถุประสงค์เกี่ยวกับความเป็นจริง
ระหว่างเรียน
อัพเดทความรู้
จำสิ่งที่ชีววิทยาศึกษา
ตั้งชื่อสาขาชีววิทยาที่คุณรู้จัก
ค้นหาคำตอบที่ถูกต้อง:
1. การศึกษาพฤกษศาสตร์:
แต่) พืช
ข) สัตว์
B) เฉพาะสาหร่าย
2. การศึกษาเห็ดเกิดขึ้นภายใต้กรอบของ:
ก) พฤกษศาสตร์
B) ไวรัสวิทยา;
B) เชื้อราวิทยา
3. ในทางชีววิทยา มีหลายอาณาจักรที่มีความโดดเด่น กล่าวคือ:
ก) 4
ข) 5
AT 7
4. บุคคลอ้างถึงในชีววิทยาเพื่อ:
ก) อาณาจักรสัตว์
B) สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมชั้นย่อย;
ค) สกุล Homo sapiens
ด้วยความช่วยเหลือของรูปที่ 1 โปรดจำไว้ว่ากี่อาณาจักรที่มีความโดดเด่นทางชีววิทยา:
ข้าว. 1 อาณาจักรของสิ่งมีชีวิต
การเรียนรู้วัสดุใหม่
เป็นครั้งแรกที่คำว่า "ชีววิทยา" ถูกเสนอโดยศาสตราจารย์ชาวเยอรมัน T. Ruzom ในปี พ.ศ. 2340 แต่เริ่มมีการใช้งานอย่างแข็งขันในปี พ.ศ. 2345 หลังจากใช้สิ่งนี้ ระยะ J-B. ลามาร์คในผลงานของเขา
ทุกวันนี้ ชีววิทยาเป็นศาสตร์ที่ซับซ้อนซึ่งสร้างสาขาวิชาวิทยาศาสตร์อิสระที่เกี่ยวข้องกับวัตถุแห่งการศึกษาบางประเภท
ในบรรดา "สาขา" ของชีววิทยา เราสามารถตั้งชื่อวิทยาศาสตร์เช่น:
- พฤกษศาสตร์ - วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาพืชและส่วนย่อย: mycology, lichenology, briology, geobotany, paleobotany;
- สัตววิทยา- วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาสัตว์และส่วนย่อย: วิทยาวิทยา, อารยาวิทยา, วิทยาวิทยา, ชาติพันธุ์วิทยา;
- นิเวศวิทยา - ศาสตร์แห่งความสัมพันธ์ของสิ่งมีชีวิตกับสิ่งแวดล้อม
- กายวิภาคศาสตร์ - ศาสตร์แห่ง โครงสร้างภายในสิ่งมีชีวิตทั้งหมด
- สัณฐานวิทยา - วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโครงสร้างภายนอกของสิ่งมีชีวิต
- Cytology - วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเซลล์
- เช่นเดียวกับจุลชีววิทยา พันธุศาสตร์ สรีรวิทยา จุลชีววิทยาและอื่น ๆ
โดยทั่วไป คุณสามารถเห็นจำนวนรวมของวิทยาศาสตร์ชีวภาพในรูปที่ 2:
ข้าว. 2 วิทยาศาสตร์ชีวภาพ
ในเวลาเดียวกัน วิทยาศาสตร์จำนวนหนึ่งถูกแยกออกจากกัน ซึ่งเกิดขึ้นจากการปฏิสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดของชีววิทยากับวิทยาศาสตร์อื่น ๆ และเรียกว่าบูรณาการ วิทยาศาสตร์เหล่านี้สามารถนำมาประกอบได้อย่างปลอดภัย: ชีวเคมี ชีวฟิสิกส์ ภูมิศาสตร์ชีวภาพ เทคโนโลยีชีวภาพ รังสีชีววิทยา ชีววิทยาอวกาศและอื่น ๆ รูปที่ 3 แสดงวิทยาศาสตร์บูรณาการหลักกับชีววิทยา
ข้าว. 3. วิทยาศาสตร์ชีวภาพเชิงบูรณาการ
ความรู้ทางชีววิทยาเป็นสิ่งสำคัญสำหรับบุคคล
ภารกิจที่ 1: พยายามกำหนดตัวเองว่าความรู้ทางชีววิทยามีความสำคัญต่อบุคคลอย่างไร?
กิจกรรมที่ 2: ชมวิดีโอต่อไปนี้เกี่ยวกับวิวัฒนาการและพิจารณาว่าความรู้ทางวิทยาศาสตร์ชีวภาพใดที่จำเป็นในการสร้าง
และตอนนี้เราจำได้ว่าความรู้ประเภทใดและทำไมคนถึงต้องการ:
- เพื่อตรวจหาโรคต่างๆ ของร่างกาย การรักษาและการป้องกันของพวกเขาต้องการความรู้เกี่ยวกับร่างกายมนุษย์ ซึ่งหมายถึงความรู้เกี่ยวกับ: กายวิภาคศาสตร์ สรีรวิทยา พันธุศาสตร์ เซลล์วิทยา ขอบคุณความสำเร็จของชีววิทยา อุตสาหกรรมเริ่มผลิตยา วิตามิน และสารออกฤทธิ์ทางชีวภาพ
ในอุตสาหกรรมอาหารจำเป็นต้องรู้พฤกษศาสตร์ ชีวเคมี สรีรวิทยาของมนุษย์
- ความรู้ทางการเกษตรเกี่ยวกับพฤกษศาสตร์และชีวเคมีเป็นสิ่งจำเป็น จากการศึกษาความสัมพันธ์ระหว่างสิ่งมีชีวิตในพืชและสัตว์ ทำให้สามารถสร้างวิธีการทางชีวภาพเพื่อควบคุมศัตรูพืชทางการเกษตรได้ ตัวอย่างเช่น ความรู้อันซับซ้อนของพฤกษศาสตร์และสัตววิทยามีให้เห็นในการเกษตร และสามารถเห็นได้ในวิดีโอสั้นๆ
และนี่เป็นเพียงรายการสั้นๆ ของ "บทบาทที่เป็นประโยชน์ของความรู้ทางชีววิทยา" ในชีวิตมนุษย์
วิดีโอต่อไปนี้จะช่วยให้คุณเข้าใจบทบาทของชีววิทยาในชีวิตได้ดีขึ้น
เป็นไปไม่ได้ที่จะลบความรู้ทางชีววิทยาออกจากความรู้ที่จำเป็น เนื่องจากชีววิทยาศึกษาชีวิตของเรา ชีววิทยาให้ความรู้ที่ใช้ในชีวิตส่วนใหญ่
ภารกิจที่ 3 อธิบายว่าเหตุใดชีววิทยาสมัยใหม่จึงเรียกว่าวิทยาศาสตร์ที่ซับซ้อน
การรวบรวมความรู้
1. ชีววิทยาคืออะไร?
2. ตั้งชื่อส่วนย่อยของพฤกษศาสตร์
3. ความรู้เกี่ยวกับกายวิภาคศาสตร์มีบทบาทอย่างไรในชีวิตมนุษย์?
4. ความรู้ทางวิทยาศาสตร์ที่จำเป็นสำหรับการแพทย์คืออะไร?
5. ใครเป็นผู้ระบุแนวคิดของชีววิทยาเป็นคนแรก?
6. ดูรูปที่ 4 และพิจารณาว่าวิทยาศาสตร์ใดกำลังศึกษาวัตถุที่ปรากฎ:
รูปที่ 4 วิทยาศาสตร์อะไรศึกษาวัตถุนี้
7. ศึกษารูปที่ 5 ตั้งชื่อสิ่งมีชีวิตทั้งหมดและวิทยาศาสตร์ที่ศึกษา
ข้าว. 5. สิ่งมีชีวิต
การบ้าน
1. ประมวลผลเนื้อหาตำราเรียน - วรรค 1
2. เขียนลงในสมุดบันทึกและเรียนรู้เงื่อนไข: ชีววิทยา ชีวิต วิทยาศาสตร์
3. เขียนลงในสมุดบันทึกทุกส่วนและส่วนย่อยของชีววิทยาเป็นวิทยาศาสตร์โดยสังเขปโดยสังเขป
ปลาที่ไม่มีตา Phreaticthys andruzzii ถูกค้นพบเมื่อเร็ว ๆ นี้อาศัยอยู่ในถ้ำใต้ดินซึ่งนาฬิกาภายในไม่ได้ตั้งไว้ที่ 24 (เหมือนในสัตว์อื่น ๆ ) แต่ถึง 47 ชั่วโมง การกลายพันธุ์คือการตำหนิสำหรับสิ่งนี้ซึ่งปิดตัวรับที่ไวต่อแสงทั้งหมดในร่างกายของปลาเหล่านี้
จำนวนสปีชีส์ทางชีววิทยาทั้งหมดที่อาศัยอยู่บนโลกของเรานั้นประมาณโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ 8.7 ล้าน และในขณะนี้ไม่เกิน 20% ของจำนวนนี้ได้รับการเปิดเผยและจำแนก
ปลาน้ำแข็งหรือปลาไวต์ฟิชอาศัยอยู่ในน่านน้ำของทวีปแอนตาร์กติกา นี่เป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังชนิดเดียวที่ไม่มีเซลล์เม็ดเลือดแดงและฮีโมโกลบินในเลือด ดังนั้นเลือดของปลาน้ำแข็งจึงไม่มีสี เมแทบอลิซึมของพวกเขาขึ้นอยู่กับออกซิเจนที่ละลายในเลือดโดยตรงเท่านั้น
คำว่า "ลูกครึ่ง" มาจากคำกริยา "ผิดประเวณี" และเดิมหมายถึงเฉพาะลูกหลานนอกกฎหมายของสัตว์พันธุ์แท้ เมื่อเวลาผ่านไป ในทางชีววิทยา คำนี้ถูกแทนที่ด้วยคำว่า "ลูกผสม" แต่กลายเป็นคำที่ไม่เหมาะสมในความสัมพันธ์กับผู้คน
รายการแหล่งที่ใช้
1. บทเรียน "ชีววิทยา - ศาสตร์แห่งชีวิต" Konstantinova E. A. อาจารย์วิชาชีววิทยาโรงเรียนมัธยมหมายเลข 3 ตเวียร์
2. บทเรียน "บทนำ ชีววิทยาเป็นศาสตร์แห่งชีวิต” Titorov Yu.I. อาจารย์วิชาชีววิทยาผู้อำนวยการ Kemerovo CL
3. บทเรียน "ชีววิทยา - ศาสตร์แห่งชีวิต" Nikitina O.V. ครูสอนชีววิทยา MOU "โรงเรียนมัธยมหมายเลข 8, Cherepovets
4. Zakharov V.B. , Kozlova T.A. , Mamontov S.G. "ชีววิทยา" (ฉบับที่ 4) -L.: Academy, 2011.- 512s
5. Matyash N.Yu. , Shabatura N.N. ชีววิทยาเกรด 9 - K.: Geneza, 2009. - 253 p.
แก้ไขและส่งโดย Borisenko I.N.
ทำงานในบทเรียน
Borisenko I.N.
คอนสแตนติโนว่า E.A.
Titorova Yu.I.
Nikitina O.V.
ชีววิทยา- ศาสตร์แห่งธรรมชาติที่มีชีวิต
ชีววิทยาศึกษาความหลากหลายของสิ่งมีชีวิต โครงสร้างของร่างกายและการทำงานของอวัยวะ การสืบพันธุ์และการพัฒนาของสิ่งมีชีวิต ตลอดจนอิทธิพลของมนุษย์ที่มีต่อสัตว์ป่า
ชื่อของวิทยาศาสตร์นี้มาจากคำภาษากรีกสองคำ " bios" - "ชีวิตและ" โลโก้- "วิทยาศาสตร์คำ"
หนึ่งในผู้ก่อตั้งวิทยาศาสตร์สิ่งมีชีวิตคือนักวิทยาศาสตร์ชาวกรีกโบราณผู้ยิ่งใหญ่ (384 - 322 ปีก่อนคริสตกาล) เขาเป็นคนแรกที่สรุปความรู้ทางชีววิทยาที่มนุษย์ได้รับก่อนหน้าเขา นักวิทยาศาสตร์ได้เสนอการจำแนกประเภทแรกของสัตว์ การรวมสิ่งมีชีวิตที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกันออกเป็นกลุ่มๆ และกำหนดสถานที่สำหรับบุคคลในนั้น
ต่อมามีนักวิทยาศาสตร์หลายคนที่ศึกษา ประเภทต่างๆสิ่งมีชีวิตที่อาศัยอยู่ในโลกของเรา
ครอบครัวชีววิทยาศาสตร์
ชีววิทยาเป็นศาสตร์แห่งธรรมชาติ สาขาวิชาการวิจัยของนักชีววิทยามีมากมาย เช่น จุลินทรีย์ พืช เชื้อรา สัตว์ (รวมถึงมนุษย์) โครงสร้างและการทำงานของสิ่งมีชีวิต ฯลฯ
ทางนี้, ชีววิทยาไม่ใช่แค่วิทยาศาสตร์ แต่เป็นทั้งครอบครัวที่ประกอบด้วยวิทยาศาสตร์ที่แยกจากกันมากมาย.
สำรวจแผนภูมิเชิงโต้ตอบเกี่ยวกับกลุ่มวิทยาศาสตร์ชีวภาพและค้นหาสาขาต่าง ๆ ของการศึกษาชีววิทยา
กายวิภาคศาสตร์- ศาสตร์แห่งรูปแบบและโครงสร้างของอวัยวะแต่ละระบบและร่างกายโดยรวม
สรีรวิทยา- วิทยาศาสตร์ของกิจกรรมที่สำคัญของสิ่งมีชีวิต ระบบ อวัยวะและเนื้อเยื่อ กระบวนการที่เกิดขึ้นในร่างกาย
เซลล์วิทยา- ศาสตร์แห่งโครงสร้างและกิจกรรมของเซลล์
สัตววิทยา
เป็นศาสตร์ที่ศึกษาสัตว์
ส่วนของสัตววิทยา:
- กีฏวิทยาเป็นศาสตร์ของแมลง
มีหลายส่วนในนั้น: coleopterology (ด้วงศึกษา), lepidopterology (ผีเสื้อศึกษา), myrmecology (มดศึกษา)
- Ichthyology เป็นศาสตร์ของปลา
- วิทยาวิทยาเป็นศาสตร์แห่งนก
- Theriology เป็นศาสตร์แห่งสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม
พฤกษศาสตร์
วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาพืช
เห็ดราวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาเห็ด
Protistology วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาโปรโตซัว
ไวรัสวิทยา วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาไวรัส
แบคทีเรียวิทยา วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาแบคทีเรีย
ความสำคัญของชีววิทยา
ชีววิทยามีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับกิจกรรมภาคปฏิบัติของมนุษย์ในหลายๆ แง่มุม เช่น เกษตรกรรม อุตสาหกรรมต่างๆ และการแพทย์
การพัฒนาที่ประสบความสำเร็จ เกษตรกรรมปัจจุบันส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับนักชีววิทยา-พ่อพันธุ์แม่พันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับการปรับปรุงที่มีอยู่และการสร้างพันธุ์ใหม่ของพืชที่ปลูกและสายพันธุ์ของสัตว์เลี้ยง
ต้องขอบคุณความสำเร็จของชีววิทยา อุตสาหกรรมทางจุลชีววิทยาได้ถูกสร้างขึ้นและพัฒนาอย่างประสบความสำเร็จ ตัวอย่างเช่น kefir นมเปรี้ยว โยเกิร์ต ชีส kvass และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ อีกมากมายที่บุคคลได้รับเนื่องจากกิจกรรมของเชื้อราและแบคทีเรียบางชนิด ด้วยความช่วยเหลือของเทคโนโลยีชีวภาพสมัยใหม่ องค์กรผลิตยา วิตามิน วัตถุเจือปนอาหาร ผลิตภัณฑ์ป้องกันพืชจากศัตรูพืชและโรค ปุ๋ย และอื่น ๆ อีกมากมาย
ความรู้เกี่ยวกับกฎหมายของชีววิทยาช่วยรักษาและป้องกันโรคของมนุษย์
ทุกปีผู้คนใช้ทรัพยากรธรรมชาติมากขึ้นเรื่อยๆ เทคโนโลยีอันทรงพลังกำลังเปลี่ยนแปลงโลกอย่างรวดเร็วจนแทบไม่มีมุมเหลืออยู่บนโลกด้วยธรรมชาติที่ไม่มีใครแตะต้อง
เพื่อรักษาสภาพปกติสำหรับชีวิตมนุษย์ จำเป็นต้องฟื้นฟูสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติที่ถูกทำลาย เฉพาะผู้ที่รู้กฎของธรรมชาติดีเท่านั้นที่สามารถทำได้ ความรู้ทางชีววิทยาและ วิทยาศาสตร์ชีวภาพ นิเวศวิทยาช่วยเราแก้ปัญหาในการรักษาและปรับปรุงสภาพชีวิตบนโลกใบนี้
ทำงานแบบโต้ตอบให้เสร็จ -