Biologiezeichnungen im Tierleben. Biologie ist die Wissenschaft vom Leben

Was ist Biologie? Biologie ist die Wissenschaft vom Leben, von lebenden Organismen, die auf der Erde leben.

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Biologie

"Forschungsmethoden in der Biologie" - Die Geschichte der Entwicklung der Biologie als Wissenschaft. Versuchsplanung, Wahl der Technik. Unterrichtsplan: Um welche globalen Probleme der Menschheit zu lösen, sind Kenntnisse der Biologie notwendig? Thema: Grenzdisziplinen: Aufgabe: Morphologie Anatomie Physiologie Systematik Paläontologie. Die Bedeutung der Biologie ". Biologie ist ein Nuka über das Leben.

"Wissenschaftler Lomonosov" - Er betonte die Bedeutung der Erforschung der Nordseeroute und der Entwicklung Sibiriens. 19. November 1711 - 15. April 1765 (53 Jahre). 10. Juni 1741. Entdeckungen. Entwicklung atomar-molekularer Konzepte zur Struktur der Materie. Ideen. Eliminiertes Phlogiston als chemisches Mittel. Job. Als Anhänger des Deismus betrachtete er die Naturphänomene materialistisch.

"Botaniker Vavilov" - All-Union-Institut für Angewandte Botanik. Im Jahr 1906 Vavilov Nikolai Ivanovich. 1924 Abgeschlossen von: Babicheva Roksana und Zhdanova Lyudmila, Schüler der 10. Klasse B. Vavilovs Autorität als Wissenschaftler und Organisator der Wissenschaft wuchs. In Merton (England), im genetischen Labor des Horticultural Institute. N. I. Vavilov wurde am 26. November 1887 in Moskau geboren.

"Projektaktivität" - E.V. Alekseeva Vorlesungsplan. Der Lehrer wird zum Autor des Projekts. Durchsuchen Sie zusätzliche Ressourcen. Technologisierung des Informationsmodells des Bildungsprozesses. Eine Biologie-Lektion entwerfen. Projektaktivitäten... Theorie und Praxis. (Projektmethode). Phasen der Arbeit des Lehrers. Theorie und Praxis. Die Hauptblöcke in Projekten.

"Science of Wildlife" - Gestaltung von Arbeitsmappen. 3. Biologie ist die Wissenschaft der lebendigen Natur. Biologie ist die Wissenschaft der lebendigen Natur. Bakterien. Pilze. Sie bestehen aus einer Zelle und haben keinen Kern. Mark Cicero. Die Biologie untersucht lebende Organismen. Haben Sie Chlorophyll und bilden Sie sich im Licht organische SubstanzSauerstoff freisetzen. Frage: Was studiert Biologie?

Die Biowissenschaften gehen von groß nach klein. In jüngerer Zeit hat die Biologie ausschließlich die äußeren Merkmale von Tieren, Pflanzen und Bakterien beschrieben. Die Molekularbiologie untersucht lebende Organismen auf der Ebene der Wechselwirkungen zwischen einzelnen Molekülen. Strukturbiologie - untersucht Prozesse in Zellen auf atomarer Ebene. Wenn Sie lernen möchten, wie man einzelne Atome "sieht", wie die Strukturbiologie funktioniert und "lebt" und welche Geräte sie verwendet, sind Sie hier!

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Eine der Hauptaufgaben von "Biomolecule" ist es, an die Wurzeln zu gelangen. Wir erzählen nicht nur, welche neuen Fakten die Forscher entdeckt haben - wir sprechen darüber, wie sie sie entdeckt haben, wir versuchen, die Prinzipien biologischer Methoden zu erklären. Wie kann man ein Gen aus einem Organismus herausholen und in einen anderen einfügen? Wie können Sie das Schicksal mehrerer winziger Moleküle in einer riesigen Zelle verfolgen? Wie feuert man eine winzige Gruppe von Neuronen in einem riesigen Gehirn ab?

Deshalb haben wir uns entschlossen, systematischer über Labormethoden zu sprechen, um die wichtigsten und modernsten biologischen Methoden in einer Überschrift zusammenzufassen. Um es interessanter und klarer zu machen, haben wir hier und da Artikel ausführlich illustriert und sogar Animationen hinzugefügt. Wir möchten, dass die Artikel des neuen Abschnitts auch für gelegentliche Passanten interessant und verständlich sind. Und andererseits, damit sie so detailliert sind, dass selbst ein Fachmann etwas Neues in ihnen entdecken kann. Wir haben die Techniken in 12 großen Gruppen gesammelt und werden darauf basierend einen biomedizinischen Kalender erstellen. Warten Sie auf Updates!

Warum Strukturbiologie?

Wie Sie wissen, ist Biologie die Wissenschaft vom Leben. Sie erschien in der sehr frühes XIX Jahrhundert und die ersten hundert Jahre seines Bestehens waren rein beschreibend. Die Hauptaufgabe der damaligen Biologie bestand darin, möglichst viele Arten verschiedener lebender Organismen zu finden und zu charakterisieren und wenig später die Beziehung zwischen ihnen zu identifizieren. Im Laufe der Zeit und mit der Entwicklung anderer Wissenschaftsbereiche entstanden aus der Biologie mehrere Zweige mit dem Präfix "molekular": Molekulargenetik, Molekularbiologie und Biochemie - Wissenschaften, die Lebewesen auf der Ebene einzelner Moleküle untersuchen und nicht durch das Auftreten des Organismus oder die Interposition seiner inneren Organe. Schließlich erschien vor kurzem (in den 50er Jahren des letzten Jahrhunderts) ein solches Wissensgebiet wie strukturbiologie - eine Wissenschaft, die Prozesse in lebenden Organismen auf der Ebene des Wandels untersucht räumliche Struktur einzelne Makromoleküle. Tatsächlich befindet sich die Strukturbiologie an der Schnittstelle von drei verschiedenen Wissenschaften. Erstens ist dies Biologie, weil die Wissenschaft lebende Objekte untersucht, zweitens Physik, da das breiteste Arsenal physikalischer experimenteller Methoden verwendet wird, und drittens Chemie, da die Veränderung der Struktur von Molekülen Gegenstand dieser speziellen Disziplin ist.

Die Strukturbiologie untersucht zwei Hauptklassen von Verbindungen - Proteine \u200b\u200b(der Haupt- "Arbeitskörper" aller bekannten Organismen) und Nukleinsäuren (die Haupt- "Informations" -Moleküle). Dank der Strukturbiologie wissen wir, dass DNA eine Doppelhelixstruktur hat, dass tRNA als Vintage-Buchstabe "G" dargestellt werden sollte und dass im Ribosom große und kleine Untereinheiten bestehen, die aus Proteinen und RNA in einer bestimmten Konformation bestehen.

Globales Ziel Strukturbiologie, wie jede andere Wissenschaft - "um zu verstehen, wie alles funktioniert". In welcher Form ist die Proteinkette gewickelt, wodurch sich die Zellen teilen, wie sich die Verpackung des Enzyms während des chemischen Prozesses ändert, in dem das Wachstumshormon und sein Rezeptor interagieren - das sind die Fragen, die diese Wissenschaft beantwortet. Ein separates Ziel ist außerdem die Anhäufung eines solchen Datenvolumens, damit diese Fragen (für ein noch unerforschtes Objekt) auf einem Computer beantwortet werden können, ohne auf ein teures Experiment zurückgreifen zu müssen.

Zum Beispiel müssen Sie verstehen, wie das Biolumineszenzsystem in Würmern oder Pilzen funktioniert - sie haben das Genom entschlüsselt, basierend auf diesen Daten das erforderliche Protein gefunden und dessen räumliche Struktur zusammen mit dem Wirkungsmechanismus vorhergesagt. Es ist jedoch zu erkennen, dass solche Methoden zwar nur im embryonalen Stadium existieren und es immer noch unmöglich ist, die Struktur eines Proteins mit nur seinem Gen genau vorherzusagen. Andererseits finden die Ergebnisse der Strukturbiologie Anwendung in der Medizin. Viele Forscher hoffen, dass das Wissen über die Struktur von Biomolekülen und die Mechanismen ihrer Arbeit die Entwicklung neuer Medikamente auf rationaler Basis und nicht durch Versuch und Irrtum (streng genommen Hochdurchsatz-Screening) ermöglicht, wie dies derzeit am häufigsten der Fall ist. Und das ist keine Science-Fiction: Es gibt bereits viele Medikamente, die mithilfe der Strukturbiologie entwickelt oder optimiert wurden.

Geschichte der Strukturbiologie

Die Geschichte der Strukturbiologie (Abb. 1) ist ziemlich kurz und beginnt in den frühen 1950er Jahren, als James Watson und Francis Crick auf der Grundlage der Daten von Rosalind Franklin zur Röntgenbeugung an DNA-Kristallen ein Modell der heute bekannten Doppelhelix aus einem Vintage-Konstruktor zusammenstellten. Etwas früher baute Linus Pauling das erste plausible Modell einer Helix, eines der Grundelemente der Sekundärstruktur von Proteinen (Abb. 2).

Fünf Jahre später, 1958, wurde die weltweit erste Proteinstruktur, Myoglobin (Muskelfaserprotein) des Pottwals, bestimmt (Abb. 3). Es sah natürlich nicht so schön aus wie moderne Strukturen, aber es war ein bedeutender Meilenstein in der Entwicklung der modernen Wissenschaft.

Abbildung 3b. Die erste räumliche Struktur eines Proteinmoleküls. John Kendrew und Max Perutz demonstrieren die räumliche Struktur von Myoglobin, das aus einem speziellen Konstruktor zusammengesetzt wurde.

Zehn Jahre später, 1984-1985, wurden die ersten Strukturen durch Kernspinresonanzspektroskopie bestimmt. Seit diesem Moment haben mehrere wichtige Entdeckungen stattgefunden: 1985 erhielten wir die Struktur des ersten Komplexes des Enzyms mit seinem Inhibitor, 1994 bestimmten wir die Struktur der ATP-Synthase, der Haupt- "Maschine" der Kraftwerke unserer Zellen (Mitochondrien), und bereits im Jahr 2000 erhielten wir die erste räumliche Struktur „Fabriken“ von Proteinen - Ribosomen, bestehend aus Proteinen und RNA (Abb. 6). Im 21. Jahrhundert hat die Entwicklung der Strukturbiologie sprunghafte Fortschritte gemacht, begleitet von einem explosionsartigen Wachstum der Anzahl räumlicher Strukturen. Es wurden Strukturen vieler Klassen von Proteinen erhalten: Hormon- und Zytokinrezeptoren, G-Protein-konjugierte Rezeptoren, tollartige Rezeptoren, Proteine \u200b\u200bdes Immunsystems und viele andere.

Mit dem Aufkommen neuer Technologien zur Aufzeichnung und Verarbeitung von Bildern der Kryoelektronenmikroskopie in den 2010er Jahren erschienen viele komplexe Strukturen von Membranproteinen in ultrahoher Auflösung. Der Fortschritt der Strukturbiologie blieb nicht unbemerkt: 14 nobelpreise, von denen fünf bereits im 21. Jahrhundert sind.

Strukturbiologische Methoden

Die Forschung auf dem Gebiet der Strukturbiologie wird unter Verwendung mehrerer durchgeführt physikalische Methoden, von denen nur drei es einem ermöglichen, räumliche Strukturen von Biomolekülen in atomarer Auflösung zu erhalten. Strukturbiologische Methoden basieren auf der Messung der Wechselwirkung einer Testsubstanz mit verschiedenen Arten von elektromagnetischen Wellen oder Elementarteilchen. Alle Methoden erfordern erhebliche finanzielle Ressourcen - die Kosten für die Ausrüstung sind oft erstaunlich.

Historisch gesehen ist die erste Methode der Strukturbiologie die Röntgenstrukturanalyse (XRD) (Abb. 7). Zu Beginn des 20. Jahrhunderts wurde herausgefunden, dass das Bild der Röntgenbeugung an Kristallen verwendet werden kann, um ihre Eigenschaften zu untersuchen - die Art der Symmetrie der Zelle, die Länge der Bindungen zwischen Atomen usw. Wenn sich in den Zellen des Kristallgitters organische Verbindungen befinden, können die Koordinaten der Atome berechnet werden , die chemische und räumliche Struktur dieser Moleküle. So wurde die Struktur von Penicillin 1949 und 1953 erhalten - die Struktur der Doppelhelix der DNA.

Es scheint, dass alles einfach ist, aber es gibt Nuancen.

Erstens müssen Kristalle irgendwie erhalten werden und ihre Größe muss groß genug sein (Abb. 8). Wenn dies für nicht sehr komplexe Moleküle möglich ist (denken Sie daran, wie Tafelsalz oder Kupfersulfat kristallisieren!), Dann ist die Kristallisation von Proteinen eine äußerst schwierige Aufgabe, die ein nicht offensichtliches Verfahren erfordert, um optimale Bedingungen zu finden. Dies geschieht nun mit speziellen Robotern, die Hunderte verschiedener Lösungen auf der Suche nach "gekeimten" Proteinkristallen herstellen und überwachen. In den frühen Tagen der Kristallographie kann die Gewinnung eines Proteinkristalls jedoch Jahre wertvoller Zeit in Anspruch nehmen.

Zweitens muss auf der Grundlage der erhaltenen Daten ("rohe" Beugungsmuster; Fig. 8) die Struktur "berechnet" werden. Jetzt ist es auch eine Routineaufgabe, aber vor 60 Jahren, im Zeitalter der Röhrentechnologie und der Lochkarten, war es alles andere als einfach.

Drittens, selbst wenn es möglich war, einen Kristall zu züchten, ist es überhaupt nicht notwendig, die räumliche Struktur des Proteins zu bestimmen: Dazu muss das Protein an allen Gitterstellen die gleiche Struktur haben, was nicht immer der Fall ist.

Und viertens ist der Kristall weit davon entfernt natürlicher Zustand Eichhörnchen. Das Studieren von Proteinen in Kristallen ist wie das Studieren von Menschen, indem zehn von ihnen in eine kleine rauchige Küche geschoben werden: Sie können feststellen, dass Menschen Arme, Beine und einen Kopf haben, aber ihr Verhalten ist möglicherweise nicht ganz das gleiche wie in einer komfortablen Umgebung. Die Röntgenbeugungsanalyse ist jedoch die häufigste Methode zur Bestimmung räumlicher Strukturen, und 90% des PDB-Gehalts werden mit dieser Methode erhalten.

Die Röntgenstrukturanalyse erfordert leistungsstarke Röntgenquellen - Elektronenbeschleuniger oder Laser für freie Elektronen (Abb. 9). Solche Quellen sind teuer - mehrere Milliarden US-Dollar -, aber normalerweise wird eine Quelle von Hunderten oder sogar Tausenden von Gruppen auf der ganzen Welt gegen eine relativ geringe Gebühr verwendet. Da es in unserem Land keine starken Quellen gibt, reisen die meisten Wissenschaftler von Russland in die USA oder nach Europa, um die erhaltenen Kristalle zu analysieren. Lesen Sie mehr über diese romantischen Studien im Artikel „ Labor für fortgeschrittene Untersuchungen von Membranproteinen: Vom Gen zum Angstrom» .

Wie bereits erwähnt, erfordert die Röntgenstrukturanalyse eine leistungsstarke Röntgenquelle. Je stärker die Quelle ist, desto kleiner kann auf die Kristalle verzichtet werden, und desto weniger Qualen müssen Biologen und Gentechniker ertragen, um die unglücklichen Kristalle zu erhalten. Röntgenstrahlen werden am einfachsten durch Beschleunigen eines Elektronenstrahls in Synchrotrons oder Zyklotrons - Riesenringbeschleunigern - erhalten. Wenn ein Elektron beschleunigt wird, sendet es elektromagnetische Wellen im gewünschten Frequenzbereich aus. Kürzlich sind neue superstarke Strahlungsquellen erschienen - freie Elektronenlaser (XFEL).

Das Prinzip des Laserbetriebs ist recht einfach (Abb. 9). Zuerst werden Elektronen mit supraleitenden Magneten auf hohe Energien beschleunigt (Beschleunigerlänge beträgt 1–2 km), und dann passieren sie sogenannte Undulatoren - Sätze von Magneten unterschiedlicher Polarität.

Figure 9. Funktionsprinzip eines Freie-Elektronen-Lasers. Der Elektronenstrahl wird beschleunigt, passiert den Undulator und sendet Gammaquanten aus, die auf biologische Proben treffen.

Beim Durchgang durch den Undulator beginnen die Elektronen periodisch von der Richtung des Strahls abzuweichen, erfahren eine Beschleunigung und senden Röntgenstrahlen aus. Da sich alle Elektronen auf die gleiche Weise bewegen, wird die Strahlung verstärkt, da andere Elektronen im Strahl beginnen, Röntgenwellen derselben Frequenz zu absorbieren und wieder zu emittieren. Alle Elektronen emittieren Strahlung synchron in Form eines supermächtigen und sehr kurzen Bursts (weniger als 100 Femtosekunden). Die Leistung des Röntgenstrahls ist so hoch, dass ein kurzer Blitz einen kleinen Kristall in Plasma verwandelt (Abb. 10). In den wenigen Femtosekunden, in denen der Kristall intakt ist, kann jedoch ein Bild erhalten werden höchste Qualität aufgrund der hohen Intensität und Kohärenz des Strahls. Die Kosten für einen solchen Laser betragen 1,5 Milliarden US-Dollar, und es gibt weltweit nur vier solcher Installationen (in den USA (Abb. 11), Japan, Korea und der Schweiz). Für 2017 ist die Inbetriebnahme des fünften europäischen Lasers geplant, an dessen Bau auch Russland beteiligt war.

Figure 10. Umwandlung von Proteinen in Plasma in 50 fs unter Einwirkung eines Impulses eines Freie-Elektronen-Lasers. Femtosekunde \u003d 1/1000000000000000 Sekunde.

Etwa 10% der räumlichen Strukturen in der PDB-Basis wurden mittels NMR-Spektroskopie bestimmt. In Russland gibt es mehrere hochleistungsfähige empfindliche NMR-Spektrometer, die für Arbeiten von Weltklasse verwendet werden. Das größte NMR-Labor nicht nur in Russland, sondern im gesamten Raum östlich von Prag und westlich von Seoul befindet sich am Institut für Bioorganische Chemie der Russischen Akademie der Wissenschaften (Moskau).

Das NMR-Spektrometer ist ein bemerkenswertes Beispiel für den Triumph der Technologie über die Vernunft. Wie bereits erwähnt, ist für die Verwendung der NMR-Spektroskopie ein starkes Magnetfeld erforderlich. Das Herzstück des Geräts ist daher ein supraleitender Magnet - eine Spule aus einer speziellen Legierung, die in flüssiges Helium (–269 ° C) eingetaucht ist. Flüssiges Helium wird benötigt, um Supraleitung zu erreichen. Um zu verhindern, dass Helium verdunstet, wird ein riesiger Tank mit flüssigem Stickstoff (–196 ° C) um ihn herum gebaut. Obwohl es sich um einen Elektromagneten handelt, verbraucht er keinen Strom: Die supraleitende Spule hat keinen Widerstand. Der Magnet muss jedoch ständig mit flüssigem Helium und flüssigem Stickstoff „gespeist“ werden (Abb. 15). Wenn Sie nicht den Überblick behalten, tritt ein "Quench" auf: Die Spule erwärmt sich, das Helium verdampft explosionsartig und das Gerät bricht ( cm. Video). Es ist auch wichtig, dass das Feld in einer 5 cm langen Probe extrem gleichmäßig ist, daher enthält das Gerät ein paar Dutzend kleine Magnete, die zur Feinabstimmung des Magnetfelds benötigt werden.

Video. Das geplante Quench des 21,14-Tesla-NMR-Spektrometers.

Um Messungen durchführen zu können, benötigen Sie einen Sensor - eine spezielle Spule, die erzeugt elektromagnetische Strahlungund registriert das "inverse" Signal - die Schwingung des magnetischen Moments der Probe. Um die Empfindlichkeit um das 2- bis 4-fache zu erhöhen, wird der Sensor auf eine Temperatur von –200 ° C abgekühlt, wodurch thermisches Rauschen vermieden wird. Dafür wird eine spezielle Maschine gebaut - eine Kryoplattform, die Helium auf die erforderliche Temperatur abkühlt und neben den Detektor pumpt.

Es gibt eine ganze Gruppe von Methoden, die auf dem Phänomen der Lichtstreuung, Röntgenstrahlen oder eines Neutronenstrahls beruhen. Diese Methoden, basierend auf der Intensität der Strahlungs- / Partikelstreuung unter verschiedenen Winkeln, ermöglichen es, die Größe und Form von Molekülen in Lösung zu bestimmen (Abb. 16). Die Streuung kann die Struktur eines Moleküls nicht bestimmen, kann jedoch als Leitfaden für andere Methoden wie die NMR-Spektroskopie verwendet werden. Lichtstreuungsinstrumente sind relativ billig und kosten "nur" etwa 100.000 US-Dollar, während andere Verfahren einen Teilchenbeschleuniger erfordern, der einen Neutronenstrahl oder einen starken Röntgenstrahl erzeugen kann.

Eine andere Methode, mit der Sie die Struktur nicht bestimmen können, aber einige wichtige Daten erhalten können, ist resonante Fluoreszenz-Energieübertragung (BUND). Das Verfahren nutzt das Phänomen der Fluoreszenz - die Fähigkeit bestimmter Substanzen, Licht einer Wellenlänge zu absorbieren und gleichzeitig Licht einer anderen Wellenlänge zu emittieren. Sie können ein Paar von Verbindungen auswählen, für eine (Donor) entspricht das während der Fluoreszenz emittierte Licht der charakteristischen Absorptionswellenlänge der zweiten (Akzeptor). Bestrahlen Sie den Donor mit einem Laser der gewünschten Wellenlänge und messen Sie die Akzeptorfluoreszenz. Der FRET-Effekt hängt vom Abstand zwischen den Molekülen ab. Wenn Sie also einen Donor und einen Akzeptor der Fluoreszenz in Moleküle von zwei Proteinen oder verschiedenen Domänen (Struktureinheiten) eines Proteins einführen, können Sie die Wechselwirkungen zwischen Proteinen oder Proteinen untersuchen gegenseitige Übereinkunft Domänen im Protein. Die Registrierung erfolgt mit einem optischen Mikroskop, daher ist FRET eine billige, wenn auch nicht informative Methode, deren Verwendung mit Schwierigkeiten bei der Dateninterpretation verbunden ist.

Schließlich darf man die „Traummethode“ der Strukturbiologen - die Computermodellierung - nicht übersehen (Abb. 17). Die Idee der Methode ist es, das Verhalten eines Proteins in einem Computermodell unter Verwendung moderner Kenntnisse über die Struktur und die Gesetze des Verhaltens von Molekülen zu simulieren. Mit der molekulardynamischen Methode ist es beispielsweise möglich, die Bewegung eines Moleküls oder den Prozess der "Assemblierung" eines Proteins (Faltung) in einem "aber" in Echtzeit zu verfolgen. Ressourcen (Abb. 18). Es ist möglich, das Verhalten des Systems über einen längeren Zeitraum zu untersuchen, nur dies wird auf Kosten eines inakzeptablen Genauigkeitsverlustes erreicht.

Computermodellierung wird aktiv verwendet, um die räumlichen Strukturen von Proteinen zu analysieren. Das Andocken wird verwendet, um nach potenziellen Medikamenten zu suchen, die eine hohe Tendenz zur Interaktion mit dem Zielprotein aufweisen. Derzeit ist die Genauigkeit der Vorhersagen noch gering, aber durch Andocken können Sie den Bereich potenziell aktiver Substanzen, die für die Entwicklung eines neuen Arzneimittels getestet werden müssen, erheblich einschränken.

Hauptfeld praktische Anwendung Das Ergebnis der Strukturbiologie ist die Entwicklung von Arzneimitteln oder, wie es heute in Mode ist, Drag Design. Es gibt zwei Möglichkeiten, ein Medikament basierend auf Strukturdaten zu entwerfen: Sie können vom Liganden oder vom Zielprotein ausgehen. Wenn bereits mehrere Wirkstoffe bekannt sind, die auf ein Zielprotein wirken, und die Strukturen von Protein-Wirkstoff-Komplexen erhalten wurden, ist es möglich, ein Modell eines "idealen Wirkstoffs" gemäß den Eigenschaften einer "Tasche" der Bindung auf der Oberfläche eines Proteinmoleküls zu erstellen, die notwendigen Merkmale eines potenziellen Wirkstoffs hervorzuheben und eine Suche unter allen durchzuführen bekannte natürliche und nicht sehr Verbindungen. Sie können sogar Beziehungen zwischen den Eigenschaften der Struktur des Arzneimittels und seiner Aktivität aufbauen. Wenn ein Molekül beispielsweise einen Bogen oben hat, ist seine Aktivität höher als die eines Moleküls ohne Bogen. Und je mehr der Bogen aufgeladen ist, desto besser wirkt die Medizin. Dies bedeutet, dass Sie von allen bekannten Molekülen die Verbindung zum größten geladenen Bogen finden müssen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Zielstruktur zu verwenden, um auf einem Computer nach Verbindungen zu suchen, die möglicherweise an der richtigen Stelle mit ihr interagieren können. In diesem Fall wird normalerweise eine Bibliothek von Fragmenten verwendet - kleine Substanzstücke. Wenn Sie mehrere gute Fragmente finden, die an verschiedenen Orten mit dem Ziel interagieren, aber nahe beieinander liegen, können Sie aus den Fragmenten ein Medikament bauen und sie "zusammennähen". Es gibt viele Beispiele für eine erfolgreiche Arzneimittelentwicklung unter Verwendung der Strukturbiologie. Der erste erfolgreiche Fall stammt aus dem Jahr 1995: Dann wurde Dorzolamid, ein Arzneimittel gegen Glaukom, zur Anwendung zugelassen.

Der allgemeine Trend in der biologischen Forschung tendiert zunehmend nicht nur zu einer qualitativen, sondern auch zu einer quantitativen Beschreibung der Natur. Die Strukturbiologie ist dafür ein Paradebeispiel. Und es gibt allen Grund zu der Annahme, dass dies nicht nur der Grundlagenforschung, sondern auch der Medizin und Biotechnologie weiterhin zugute kommen wird.

Der Kalender

Basierend auf den Artikeln des Sonderprojekts haben wir beschlossen, einen Kalender mit "12 Methoden der Biologie" für 2019 zu erstellen. Dieser Artikel stellt den März vor.

Literatur

1. Biolumineszenz: Wiederbelebung;
2. Der Triumph der Computermethoden: Vorhersage der Struktur von Proteinen;
3. Heping Zheng, Katarzyna B. Handing, Matthew D. Zimmerman, Ivan G. Shabalin, Steven C. Almo, Wladek Minor. (2015).

Ziele

• Akademisch: Förderung der Wissensbildung über Biologie als Wissenschaft; Konzepte über die Hauptabschnitte der Biologie und die Objekte, die sie studieren, zu geben;
• Entwicklung: Bildung der Fähigkeiten zur Arbeit mit literarischen Quellen, Bildung der Fähigkeit zur Durchführung analytischer Kommunikation;
• Pädagogisch: Horizonte erweitern, eine ganzheitliche Wahrnehmung der Welt bilden.

Aufgaben

1. Unter anderem die Rolle der Biologie aufzeigen.
2. Den Zusammenhang zwischen Biologie und anderen Wissenschaften aufzeigen.
3. Bestimmen Sie, welche verschiedenen Bereiche der Biologie studieren.
4. Bestimmen Sie die Rolle der Biologie im Leben mensch .
5. Erfahren Sie aus den in der Lektion vorgestellten Videos interessante Fakten zum Thema.

Begriffe und Konzepte

• Die Biologie ist ein Komplex von Wissenschaften, deren Untersuchungsgegenstände Lebewesen und ihre Interaktion mit der Umwelt sind.
• Das Leben ist in gewissem Sinne eine aktive Form der Existenz von Materie, die ihren physikalischen und chemischen Existenzformen überlegen ist; eine Reihe von physikalischen und chemischen Prozessen in der Zelle, die den Stoffwechsel und die Teilung ermöglichen.
• Die Wissenschaft - Dies ist ein Bereich menschlicher Aktivitäten, der auf die Entwicklung und theoretische Systematisierung objektiven Wissens über die Realität abzielt.

Während des Unterrichts

Wissensupdate

Denken Sie daran, was Biologie studiert.
Nennen Sie die Ihnen bekannten Abschnitte der Biologie.
Finden Sie die richtige Antwort:
1. Botanikstudien:
UND) pflanzen
B) Tiere
C) nur Algen
2. Die Untersuchung von Pilzen erfolgt im Rahmen von:
A) Botanik;
B) Virologie;
C) Mykologie.
3. In der Biologie werden mehrere Königreiche unterschieden, nämlich:
A) 4
B) 5
UM 7
4. Eine Person in der Biologie bezieht sich auf:
A) Tierreich
B) Säugetiere der Unterklasse;
C) Art von Homo sapiens.

Denken Sie anhand von Abbildung 1 daran, wie viele Königreiche in der Biologie unterschieden werden:

Zahl: 1 Königreiche lebender Organismen

Neues Material lernen

Zum ersten Mal wurde der Begriff "Biologie" 1797 vom deutschen Professor T. Roose vorgeschlagen. Es wurde jedoch erst 1802 nach der Verwendung dieses Begriffs Zh-B aktiv verwendet. Lamarck in seinen Werken.

Heute ist die Biologie ein Komplex von Wissenschaften, die sich unabhängig bilden wissenschaftliche DisziplinenUmgang mit bestimmten Forschungsgegenständen.

Unter den "Zweigen" der Biologie kann man solche Wissenschaften nennen wie:
- Botanik - eine Wissenschaft, die Pflanzen und ihre Unterabschnitte untersucht: Mykologie, Lichenologie, Bryologie, Geobotanik, Paläobotanik;
- zoologie - die Wissenschaft, die Tiere und ihre Unterabschnitte untersucht: Ichthyologie, Arachnologie, Ornithologie, Ethologie;
- Ökologie - die Wissenschaft über die Beziehung lebender Organismen zur Umwelt;
- Anatomie - die Wissenschaft von interne Struktur alle lebenden Dinge;
- Morphologie - eine Wissenschaft, die die äußere Struktur lebender Organismen untersucht;
- Zytologie - eine Wissenschaft, die sich mit dem Studium von Zellen befasst;
- sowie Histologie, Genetik, Physiologie, Mikrobiologie und andere.

Im Allgemeinen sehen Sie die Gesamtheit der Biowissenschaften in Abbildung 2:

Zahl: 2 Biowissenschaften

Zur gleichen Zeit eine andere ganze Linie Wissenschaften, die durch enge Interaktion der Biologie mit anderen Wissenschaften entstanden sind und als integriert bezeichnet werden. Diese Wissenschaften können sicher zugeordnet werden: Biochemie, Biophysik, Biogeographie, Biotechnologie, Radiobiologie, Weltraumbiologie und andere. Abbildung 3 zeigt die wichtigsten integralen Wissenschaften mit der Biologie

Zahl: 3. Integrale Biowissenschaften

Kenntnisse der Biologie sind für den Menschen wichtig.
Aufgabe 1: Versuchen Sie selbst zu formulieren, welche Bedeutung biologisches Wissen für den Menschen genau hat.
Aktivität 2: Sehen Sie sich das folgende Evolutionsvideo an und bestimmen Sie, welche biowissenschaftlichen Kenntnisse erforderlich waren, um es zu erstellen

Erinnern wir uns nun daran, welche Art von Wissen und warum eine Person benötigt:
- verschiedene Krankheiten des Körpers zu bestimmen. Ihre Behandlung und Vorbeugung erfordert Kenntnisse über den menschlichen Körper, dh Kenntnisse über: Anatomie, Physiologie, Genetik, Zytologie. Dank der Fortschritte in der Biologie begann die Industrie, Medikamente, Vitamine und biologisch aktive Substanzen zu entwickeln.

IM nahrungsmittelindustrie Sie müssen Botanik, Biochemie, menschliche Physiologie kennen;
- In der Landwirtschaft sind Kenntnisse in Botanik und Biochemie erforderlich. Durch die Untersuchung der Beziehung zwischen pflanzlichen und tierischen Organismen wurde es möglich zu schaffen biologische Methoden Schädlingsbekämpfung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen. Zum Beispiel manifestiert sich der Wissenskomplex der Botanik und Zoologie in der Landwirtschaft, und dies kann in einem kurzen Video gesehen werden

Und dies ist nur eine kurze Liste der "nützlichen Rolle des biologischen Wissens" im menschlichen Leben.
Das folgende Video hilft Ihnen dabei, die Rolle der Biologie im Leben besser zu verstehen.

Es ist nicht möglich, biologisches Wissen von den obligatorischen zu entfernen, da die Biologie unser Leben studiert und die Biologie Wissen vermittelt, das in den meisten Bereichen des menschlichen Lebens verwendet wird.

Aufgabe 3. Erklären Sie, warum die moderne Biologie als komplexe Wissenschaft bezeichnet wird.

Festigung des Wissens

1. Was ist Biologie?
2. Nennen Sie die Unterabschnitte der Botanik.
3. Welche Rolle spielt das Wissen über Anatomie im menschlichen Leben?
4. Kenntnisse darüber, welche Wissenschaften für die Medizin notwendig sind?
5. Wer hat das Konzept der Biologie zuerst identifiziert?
6. Sehen Sie sich Abbildung 4 an und bestimmen Sie, welche Wissenschaft das abgebildete Objekt untersucht:

Abb. 4. Welche Wissenschaft untersucht dieses Objekt?

7. Untersuchen Sie Abbildung 5, nennen Sie alle lebenden Organismen und die Wissenschaft, die sie untersucht

Zahl: 5. Lebende Organismen

Hausaufgaben

1. Verarbeiten Sie das Lehrbuchmaterial - Absatz 1
2. Schreiben Sie in ein Notizbuch und lernen Sie die Begriffe: Biologie, Leben, Wissenschaft.
3. Schreiben Sie alle Abschnitte und Unterabschnitte der Biologie als Wissenschaft in ein Notizbuch und charakterisieren Sie sie kurz.

Kürzlich wurde ein augenloser Fisch, Phreatichthys andruzzii, entdeckt, der in unterirdischen Höhlen lebt, deren innere Uhr nicht auf 24 (wie bei anderen Tieren), sondern auf 47 Stunden eingestellt ist. Der Täter ist eine Mutation, die alle lichtempfindlichen Rezeptoren am Körper dieser Fische deaktiviert hat.

Die Gesamtzahl der auf unserem Planeten lebenden biologischen Arten wird von Wissenschaftlern auf 8,7 Millionen geschätzt, und derzeit sind nicht mehr als 20% dieser Zahl offen und klassifiziert.

Eisfische oder Weißfische leben in antarktischen Gewässern. Dies ist die einzige Wirbeltierart, die keine Erythrozyten und kein Hämoglobin im Blut hat - daher ist das Blut von Eisfischen farblos. Ihr Stoffwechsel basiert nur auf Sauerstoff, der direkt im Blut gelöst ist.

Das Wort "Bastard" kommt vom Verb "fornicate" und bedeutete ursprünglich nur den unehelichen Nachkommen eines reinrassigen Tieres. Im Laufe der Zeit wurde dieses Wort in der Biologie durch den Begriff "Hybrid" ersetzt, aber es wurde gegenüber Menschen missbräuchlich.

Liste der verwendeten Quellen

1. Lektion "Biologie - die Wissenschaft vom Leben" Konstantinova E.A., Lehrerin für Biologie, Schule Nr. 3, Tver
2. Lektion „Einführung. Biologie ist die Wissenschaft des Lebens “Titorov Yu.I., Lehrer für Biologie, Direktor des KL von Kemerov.
3. Lektion "Biologie ist die Wissenschaft des Lebens" Nikitina OV, Lehrerin für Biologie, Sekundarschule Nr. 8, Cherepovets.
4. Zakharov V.B., Kozlova T.A., Mamontov S.G. "Biology" (4. Auflage) -L .: Academy, 2011.- 512s.
5. Matyash N.Yu., Shabatura N.N. Biology Grade 9 - K .: Genesa, 2009 - 253p.

Herausgegeben und gesendet von Borisenko I.N.

Arbeitete an der Lektion

Borisenko I.N.

Konstantinova E.A.

Titorova Yu.I.

Nikitina O.V.

Biologie - die Wissenschaft der Tierwelt.

Die Biologie untersucht die Vielfalt der Lebewesen, die Struktur ihres Körpers und die Arbeit ihrer Organe, die Fortpflanzung und Entwicklung von Organismen sowie den Einfluss des Menschen auf die lebende Natur.

Der Name dieser Wissenschaft stammt von zwei griechischen Wörtern: „ bios" - "Leben und " logos"-" Wissenschaft, Wort ".

Einer der Begründer der Wissenschaft der lebenden Organismen war der große antike griechische Wissenschaftler (384 - 322 v. Chr.). Er war der erste, der das von der Menschheit vor ihm erworbene biologische Wissen verallgemeinerte. Der Wissenschaftler schlug die erste Klassifizierung von Tieren vor, bei der lebende Organismen mit ähnlicher Struktur zu Gruppen zusammengefasst wurden, und bestimmte darin einen Platz für Menschen.

In der Folge haben viele Wissenschaftler, die verschiedene Arten lebender Organismen auf unserem Planeten untersuchten, einen Beitrag zur Entwicklung der Biologie geleistet.

Familie der Biowissenschaften

Biologie ist die Wissenschaft der Natur. Das Forschungsgebiet der Biologen ist riesig: Dies sind verschiedene Mikroorganismen, Pflanzen, Pilze, Tiere (einschließlich Menschen), die Struktur und Funktion von Organismen usw.

Auf diese Weise, Biologie ist nicht nur eine Wissenschaft, sondern eine ganze Familie, die aus vielen verschiedenen Wissenschaften besteht.

Entdecken Sie ein interaktives Diagramm über die Biowissenschaftsfamilie und finden Sie heraus, welche verschiedenen Bereiche der Biologie lernen.

Anatomie - die Wissenschaft von Form und Struktur einzelner Organe, Systeme und des gesamten Körpers.

Physiologie - die Wissenschaft vom Leben der Organismen, ihrer Systeme, Organe und Gewebe, der im Körper ablaufenden Prozesse.

Zytologie - die Wissenschaft von der Struktur und dem Leben der Zelle.

Zoologie - eine Wissenschaft, die Tiere untersucht.

Zoologieabschnitte:

• Entomologie ist die Wissenschaft der Insekten.

Darin werden mehrere Abschnitte unterschieden: Koleopterologie (Studienkäfer), Lepidopterologie (Studien Schmetterlinge), Myrmekologie (Studien Ameisen).

• Ichthyologie ist die Wissenschaft vom Fisch.
• Ornithologie ist die Wissenschaft der Vögel.
• Theriologie ist die Wissenschaft der Säugetiere.

Botanik - eine Wissenschaft, die Pflanzen untersucht.

Pilzkunde - die Wissenschaft, die Pilze untersucht.

Protistologie - eine Wissenschaft, die Protozoen untersucht.

Virologie - die Wissenschaft der Viren.

Bakteriologie - die Wissenschaft der Bakterien.

Der Wert der Biologie

Die Biologie ist eng mit vielen Aspekten der menschlichen Praxis verbunden - Landwirtschaft, verschiedene Industrien, Medizin.

Die erfolgreiche Entwicklung der Landwirtschaft in der heutigen Zeit hängt weitgehend von Züchterbiologen ab, die sich mit der Verbesserung bestehender und der Schaffung neuer Sorten von Kulturpflanzen und Rassen von Haustieren befassen.

Dank der Errungenschaften der Biologie wurde die mikrobiologische Industrie geschaffen und entwickelt sich erfolgreich. Zum Beispiel werden Kefir, Joghurt, Joghurt, Käse, Kwas und viele andere Produkte von einer Person durch die Aktivität bestimmter Arten von Pilzen und Bakterien erhalten. Mit Hilfe der modernen Biotechnologie stellen Unternehmen Medikamente, Vitamine, Futtermittelzusatzstoffe, Pflanzenschutzmittel gegen Schädlinge und Krankheiten, Düngemittel und vieles mehr her.

Die Kenntnis der Gesetze der Biologie hilft bei der Behandlung und Vorbeugung menschlicher Krankheiten.

Jedes Jahr nutzt ein Mensch mehr und mehr natürliche Ressourcen. Leistungsstarke Technologie verändert die Welt so schnell, dass es auf der Erde fast keine Ecken mehr mit unberührter Natur gibt.

Um normale Bedingungen für das menschliche Leben aufrechtzuerhalten, ist es notwendig, das Zerstörte wiederherzustellen natürlichen Umgebung... Dies kann nur von Menschen getan werden, die sich der Naturgesetze bewusst sind. Kenntnisse der Biologie sowie der Biowissenschaften Ökologie hilft uns, das Problem der Erhaltung und Verbesserung der Lebensbedingungen auf dem Planeten zu lösen.

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Die Besonderheiten des biologischen Zeichnens für Schüler der Mittelstufe

Das biologische Zeichnen ist eines der allgemein anerkannten Werkzeuge zur Untersuchung biologischer Objekte und Strukturen. Es gibt viele gute Tutorials, die dieses Problem beheben.

Zum Beispiel werden in der dreibändigen Biologie von Green, Stout, Taylor die folgenden Regeln des biologischen Zeichnens formuliert.

1. Verwenden Sie Zeichenpapier geeigneter Dicke und Qualität. Bleistiftlinien sollten gut gelöscht werden.

2. Bleistifte sollten scharf sein, Härte HB (in unserem System - TM), nicht gefärbt.

3. Die Zeichnung sollte sein:

- ausreichend groß - je mehr Elemente das zu untersuchende Objekt bilden, desto größer sollte die Zeichnung sein;
- einfach - Umrisse der Struktur und andere wichtige Details einschließen, um die Position und Beziehung einzelner Elemente zu zeigen;
- mit dünnen und deutlichen Linien gezeichnet - jede Linie muss durchdacht und dann gezeichnet werden, ohne den Bleistift vom Papier zu nehmen; nicht schlüpfen oder malen;
- Beschriftungen sollten so vollständig wie möglich sein, die von ihnen kommenden Linien sollten sich nicht schneiden. Lassen Sie Platz für Beschriftungen rund um die Zeichnung.

4. Erstellen Sie bei Bedarf zwei Zeichnungen: eine schematische Zeichnung mit den Hauptmerkmalen und eine detaillierte Zeichnung von Kleinteilen. Zeichnen Sie beispielsweise bei geringer Vergrößerung einen Plan des Querschnitts einer Pflanze und bei hoher Vergrößerung eine detaillierte Struktur der Zellen (ein großflächiger Teil der Zeichnung ist auf dem Plan mit einem Keil oder Quadrat dargestellt).

5. Zeichnen Sie nur das, was Sie wirklich sehen, nicht das, was Sie zu sehen glauben, und kopieren Sie die Zeichnung natürlich nicht aus dem Buch.

6. Jede Zeichnung sollte einen Titel, eine Vergrößerung und eine Projektion der Probe haben.

Seite aus dem Buch "Einführung in die Zoologie" (deutsche Ausgabe des späten 19. Jahrhunderts)

Auf den ersten Blick ist es ganz einfach und nicht zu beanstanden. Wir mussten jedoch einige der Thesen überarbeiten. Tatsache ist, dass die Autoren solcher Lehrbücher die Besonderheiten des biologischen Zeichnens bereits auf der Ebene des Instituts oder der höheren Klassen von Sonderschulen berücksichtigen. Ihre Empfehlungen richten sich an ziemlich erwachsene Menschen mit einer analytischen (bereits) Denkweise. In der mittleren (6-8) Klasse - sowohl gewöhnlichen als auch biologischen - sind die Dinge nicht so einfach.

Sehr oft verwandeln sich Laborskizzen in gegenseitige "Qual". Weder die Kinder selbst mögen hässliche und nicht sehr verständliche Zeichnungen - sie wissen einfach noch nicht, wie man zeichnet, noch der Lehrer -, weil diese Details der Struktur, aufgrund derer alles begonnen wurde, von den meisten Kindern sehr oft übersehen werden. Nur künstlerisch begabte Kinder bewältigen solche Aufgaben normalerweise (und beginnen sie nicht zu hassen!). Kurz gesagt, das Problem ist, dass es Objekte gibt, aber es gibt keine adäquate Technik. Übrigens haben Zeichenlehrer manchmal das gegenteilige Problem: Es gibt eine Technik und es ist schwierig, Objekte auszuwählen. Vielleicht lohnt es sich zu vereinen?

In der 57. Moskauer Schule, in der ich arbeite, gibt es seit langem einen integrierten Kurs in biologischem Zeichnen in der mittleren Klasse, der sich derzeit weiterentwickelt und in dem Biologie- und Zeichenlehrer paarweise arbeiten. Wir haben viele interessante Projekte entwickelt. Ihre Ergebnisse wurden wiederholt in Moskauer Museen ausgestellt - Zoologische Moskauer Staatliche Universität, Paläontologische, Darwin und auf verschiedenen Festivals der Kreativität von Kindern. Die Hauptsache ist jedoch, dass gewöhnliche Kinder, die weder für Kunst- noch für Biologieunterricht ausgewählt wurden, diese Projektaufgaben gerne erledigen, stolz auf ihre eigenen Werke sind und, wie es uns scheint, viel genauer und nachdenklicher in die Welt der Lebenden blicken. Natürlich hat nicht jede Schule die Möglichkeit, dass Biologie- und Zeichenlehrer zusammenarbeiten, aber einige unserer Ergebnisse werden wahrscheinlich interessant und nützlich sein, selbst wenn Sie nur im Rahmen eines Biologieprogramms arbeiten.

Motivation: Emotionen zuerst

Natürlich zeichnen wir, um die strukturellen Merkmale besser zu studieren und zu verstehen und um die Vielfalt der Organismen kennenzulernen, die wir im Unterricht untersuchen. Denken Sie jedoch daran, dass es für Kinder in diesem Alter sehr wichtig ist, die Schönheit und Zweckmäßigkeit des Objekts emotional zu erfassen, bevor Sie mit der Arbeit beginnen. Wir versuchen, an einem neuen Projekt mit lebendigen Eindrücken zu arbeiten. Hierfür eignet sich entweder ein kurzer Videoclip oder ein kleiner (nicht mehr als 7–10!) Folienauswahl. Unsere Kommentare zielen auf die Ungewöhnlichkeit, Schönheit und Erstaunlichkeit von Objekten ab, auch wenn es etwas Gewöhnliches ist: Zum Beispiel Winter-Silhouetten von Bäumen beim Studium der Verzweigung von Trieben - sie können entweder frostig und korallenähnlich sein oder nachdrücklich grafisch - schwarz auf weißem Schnee. Diese Einführung muss nicht lang sein - nur ein paar Minuten - aber sie ist sehr wichtig für die Motivation.

Arbeitsfortschritt: analytische Konstruktion

Anschließend formulieren Sie die Zuordnung. Hier ist es wichtig, zunächst die strukturellen Merkmale hervorzuheben, die das Erscheinungsbild des Objekts bestimmen, und ihre biologische Bedeutung aufzuzeigen. Natürlich muss dies alles an die Tafel geschrieben und in ein Notizbuch geschrieben werden. Jetzt legen Sie eine Arbeitsaufgabe für die Schüler fest - zum Anzeigen und Anzeigen.

Und dann beschreiben Sie in der zweiten Hälfte der Tafel die Phasen des Erstellens einer Zeichnung und ergänzen sie mit Diagrammen, d. H. Legen Sie die Methodik und die Reihenfolge der Arbeit fest. Im Wesentlichen erledigen Sie die Aufgabe fließend vor den Kindern und behalten die gesamte Reihe von Hilfs- und Zwischenkonstruktionen auf dem Brett.

In dieser Phase ist es sehr gut, Kindern fertige Zeichnungen von Künstlern zu zeigen, die dieselben Objekte darstellen, oder erfolgreiche Arbeiten früherer Schüler. Es muss ständig betont werden, dass eine gute und schöne biologische Zeichnung im Wesentlichen Forschung ist - d. H. Die Antwort auf die Frage, wie das Objekt angeordnet ist, lehrt die Kinder im Laufe der Zeit, diese Fragen selbst zu formulieren.

Proportionen, Hilfslinien, Detaillierung, Leitfragen

Ein Bild zeichnen - und das Objekt erkunden! - Sie beginnen damit, die Proportionen herauszufinden: das Verhältnis von Länge zu Breite, Teile zu Ganzem, stellen Sie sicher, dass Sie das Format des Bildes ziemlich streng einstellen. Es ist das Format, das automatisch den Detaillierungsgrad bestimmt: Bei einem kleinen Format verschwindet eine große Anzahl von Details, bei einem großen Format ist eine Sättigung mit Details und daher mehr Zeit zum Arbeiten erforderlich. Überlegen Sie sich im Voraus, was Ihnen in jedem Einzelfall wichtiger ist.

1) Zeichnen Sie die Symmetrieachse;

2) zwei Paare symmetrischer Rechtecke bauen - für den oberen und unteren Flügel (zum Beispiel eine Libelle), wobei zuerst ihre Proportionen bestimmt werden;

3) Schreiben Sie die gekrümmten Linien der Flügel in diese Rechtecke

Zahl: 1. 7. Klasse. Das Thema ist "Ordnung der Insekten". Tinte, Stift auf Bleistift, aus Satin

(Ich erinnere mich an eine lustige, traurige und gewöhnliche Geschichte, die sich ereignete, als ich diese Arbeit zum ersten Mal machte. Ein Siebtklässler verstand zunächst das Wort "schreiben", wie einfach es ist, hinein zu passen, und zeichnete gekrümmte Kreise in Rechtecke - alle vier sind unterschiedlich! Dann, nach meinem Hinweis, was ich schreiben soll - bedeutet, die Hilfslinien zu berühren, brachte er einen Schmetterling mit rechteckigen Flügeln, die in den Ecken nur leicht geglättet waren. Und erst dann musste ich ihm erklären, dass die eingeschriebene Kurve jede Seite des Rechtecks \u200b\u200bnur an einer Stelle berührt. Und wir mussten die Zeichnung erneut wiederholen ...)

4) ... Dieser Punkt kann sich in der Mitte der Seite oder in einem Abstand von einem Drittel von der Ecke befinden, und dies muss auch bestimmt werden!

Aber wie glücklich er war, als seine Zeichnung zur Schulausstellung kam - zum ersten Mal - es hat funktioniert! Und jetzt rezitiere ich mit ihm alle Phasen unserer Qual in der Beschreibung des "Arbeitsablaufs".

Eine weitere Detaillierung der Zeichnung führt uns nur zu einer Diskussion der biologischen Bedeutung vieler Merkmale des Objekts. Wenn wir das Beispiel mit den Flügeln von Insekten fortsetzen (Abb. 2), diskutieren wir, was Venen sind, wie sie angeordnet sind, warum sie notwendigerweise zu einem einzigen Netzwerk verschmelzen, wie sich der Charakter der Venation bei Insekten verschiedener taxonomischer Gruppen unterscheidet (zum Beispiel bei alten und Novopteren), warum extrem Die Vene der Vorderflügel ist verdickt usw. Und versuchen Sie, die meisten Ihrer Anweisungen in Form von Fragen zu geben, die die Kinder beantworten müssen.

Zahl: 2. "Libelle und Ameisenlöwe". 7. Klasse, Thema "Insektenbestellungen". Tinte, Stift auf Bleistift, aus Satin

Versuchen Sie übrigens, mehr Objekte des gleichen Typs aufzunehmen, damit die Kinder die Wahl haben. Am Ende der Arbeit wird die Klasse sowohl die biologische Vielfalt der Gruppe als auch wichtige allgemeine Merkmale der Struktur sehen, und schließlich werden die unterschiedlichen Zeichenfähigkeiten bei Kindern nicht so wichtig sein.

Leider verfügt ein Schullehrer nicht immer über eine ausreichende Anzahl verschiedener Objekte einer Gruppe. Vielleicht hilft Ihnen unsere Erfahrung: Wenn Sie eine Gruppe studieren, zeichnen wir zuerst ein leicht zugängliches Objekt aus der Natur von vorne und dann einzeln - verschiedene Objekte aus Fotografien oder sogar Zeichnungen von professionellen Künstlern.

Zahl: 3. Garnelen. 7. Klasse, das Thema "Krebstiere". Bleistift aus der Natur

Zum Beispiel im Thema "Krebstiere" in der Laborarbeit " Externe Struktur Krebstiere "Wir alle zeichnen zuerst Garnelen (anstelle von Krebsen), die wir in einem Lebensmittelgeschäft gefroren gekauft haben (Abb. 3) und dann, nachdem wir uns einen kurzen Videoclip angesehen haben, einzeln verschiedene planktonische Krustentierlarven (Abb. 4), dargestellt in" Animal Lives ": auf großen (A3) Blättern, mit Aquarellen in kühlen Grau-, Blau- und Grüntönen getönt; Kreide oder weiße Gouache, feine Details mit Tinte und Stift ausarbeiten. (Wenn wir erklären, wie die Transparenz von Planktonkrebstieren vermittelt werden kann, können wir das einfachste Modell anbieten - ein Glas mit einem darin eingebetteten Objekt.)

Zahl: 4. Plankton. 7. Klasse, das Thema "Krebstiere". Getöntes Papier (A3-Format), Kreide oder weiße Gouache, schwarze Tinte, aus Satin

In der 8. Klasse zeichnen wir beim Studium von Fischen in der Laborarbeit "Äußere Struktur von Knochenfischen" zuerst eine gewöhnliche Vobla, und dann zeichnen die Kinder Aquarelle von Vertretern verschiedener Fischordnungen aus den prächtigen Farbtabellen "Fischfische", die wir in der Schule haben.

Zahl: 5. Das Skelett eines Frosches. 8. Klasse, Thema "Amphibien". Bleistift, mit einem Trainingsmittel

Wenn Sie Amphibien studieren, zuerst - labor arbeit "Die Struktur des Skeletts eines Frosches", mit einem einfachen Bleistift gezeichnet (Abb. 5). Dann, nachdem Sie sich einen kurzen Videoclip angesehen haben - eine Aquarellzeichnung verschiedener exotischer Frösche - Blattkriecher usw. (Wir kopieren aus Kalendern mit hochwertigen Fotos, zum Glück sind sie jetzt nicht ungewöhnlich.)

Mit einem solchen Schema werden eher langweilige Bleistiftzeichnungen desselben Objekts als normale Vorbereitungsphase für helle und individuelle Arbeiten wahrgenommen.

Wichtig: Technik

Die Wahl der Technik ist entscheidend für den erfolgreichen Abschluss des Auftrags. In der klassischen Version sollten Sie einen einfachen Bleistift und weißes Papier nehmen, aber ... Unsere Erfahrung zeigt, dass eine solche Zeichnung aus Sicht der Kinder unvollendet bleibt und sie mit der Arbeit unzufrieden bleiben.

In der Zwischenzeit reicht es aus, eine Bleistiftskizze mit Tinte zu erstellen und sogar getöntes Papier zu nehmen (wir verwenden häufig farbiges Papier für Drucker) - und das Ergebnis wird ganz anders wahrgenommen (Abb. 6, 7). Das Gefühl der Unvollständigkeit entsteht oft gerade durch das Fehlen eines gut entwickelten Hintergrunds, und der einfachste Weg, dieses Problem zu lösen, ist die Verwendung von getöntem Papier. Darüber hinaus können Sie mit normaler Kreide oder weißem Stift fast sofort den oft benötigten Effekt von Streulicht oder Transparenz erzielen.

Zahl: 6. Radiolaria. 7. Klasse, Thema "Das Einfachste". Getöntes Papier (A3-Format) für Aquarelle (mit rauer Textur), Tinte, Pastell oder Kreide aus Satin

Zahl: 7. Biene. 7. Klasse, das Thema "Ordnung der Insekten". Tinte, Stift auf Bleistift, Volumen - mit Pinsel und verdünnter Tinte, feine Details mit einem Stift, aus Satin

Wenn Sie Schwierigkeiten haben, die Arbeit mit Mascara zu organisieren, verwenden Sie weiche schwarze Liner oder Walzen (im schlimmsten Fall Gelschreiber) - diese haben den gleichen Effekt (Abb. 8, 9). Stellen Sie mit dieser Technik sicher, dass Sie zeigen, wie viele Informationen durch die Verwendung von Linien mit unterschiedlichen Gewichten und Drücken gewonnen werden - sowohl um das Wichtigste hervorzuheben als auch um einen Volumeneffekt (Vordergrund und Hintergrund) zu erzielen. Sie können auch mäßige bis helle Schattierungen verwenden.

Zahl: 8. Hafer. 6. Klasse, Thema "Vielzahl von Blütenpflanzen, Getreidefamilie". Tinte, getöntes Papier, aus Herbarium

Zahl: 9. Schachtelhalm und Ballon. 6. Klasse, das Thema "Sporenpflanzen". Tinte, weißes Papier, aus Herbarium

Darüber hinaus arbeiten wir im Gegensatz zu klassischen wissenschaftlichen Zeichnungen häufig in Farbe oder verwenden eine helle Tönung, um das Volumen anzuzeigen (Abb. 10).

Zahl: 10. Ellenbogengelenk. 9. Klasse, das Thema "Bewegungsapparat". Bleistift, mit Gipsabdruck

Wir haben viele der Farbtechniken ausprobiert - Aquarell, Gouache, Pastell, und am Ende haben wir uns für weiche Buntstifte entschieden, nur für raues Papier. Wenn Sie sich für diese Technik entscheiden, sollten Sie einige wichtige Dinge beachten.

1. Nehmen Sie weiche, hochwertige Stifte einer guten Firma, zum Beispiel "Kohinoor", aber geben Sie Kindern keine große Auswahl an Farben (einfach genug): In diesem Fall versuchen sie normalerweise, eine fertige Farbe aufzunehmen, was natürlich fehlschlägt. Zeigen Sie, wie Sie den richtigen Farbton erzielen, indem Sie 2-3 Farben mischen. Dazu müssen Sie mit einer Palette arbeiten - einem Stück Papier, auf dem die gewünschten Kombinationen und der gewünschte Druck ausgewählt werden.

2. Raues Papier erleichtert die Verwendung von hellen und kräftigen Farben erheblich.

3. Leichte kurze Striche sollten sozusagen die Form des Objekts formen: d.h. Wiederholen Sie die Hauptlinien (und malen Sie nicht, was der Form und den Konturen widerspricht).

4. Dann ist der letzte Schliff erforderlich, saftig und kräftig, wenn die richtigen Farben bereits übereinstimmen. Es lohnt sich oft, Highlights hinzuzufügen, die die Zeichnung sehr lebendig machen. Am einfachsten ist es, normale Kreide (auf getöntem Papier) zu verwenden oder einen weichen Radiergummi (auf Weiß) zu verwenden. Übrigens, wenn Sie frei fließende Techniken verwenden - Kreide oder Pastell - können Sie die Arbeit mit Haarspray reparieren.

Wenn Sie diese Technik beherrschen, können Sie sie in der Natur mit Zeitmangel buchstäblich "auf dem Knie" anwenden (vergessen Sie nur nicht die Tabletten - ein Stück Karton reicht aus!).

Und für den Erfolg unserer Arbeit organisieren wir natürlich Ausstellungen - manchmal im Klassenzimmer, manchmal in den Korridoren der Schule. Sehr oft werden mündliche und schriftliche Berichte von Kindern zum gleichen Thema auf die Ausstellung abgestimmt. Im Allgemeinen hinterlässt ein solches Projekt für Sie und die Kinder das Gefühl eines großartigen und schönen Jobs, auf den es sich vorzubereiten lohnt. Wahrscheinlich können Sie mit Kontakt und gegenseitigem Interesse mit einem Zeichenlehrer mit der Arbeit im Biologieunterricht beginnen: analytisch vorbereitungsphase Studieren Sie das Objekt, erstellen Sie eine Bleistiftskizze und beenden Sie es mit der Technik, die Sie gemeinsam gewählt haben - in seinen Lektionen.

Hier ist ein Beispiel. Botanik, Thema "Fluchtknospe, Verzweigung, Struktur des Triebs." Ein Ast mit Knospen ist im Vordergrund groß, im Hintergrund gibt es Silhouetten von Bäumen oder Büschen vor einem Hintergrund aus weißem Schnee und einem schwarzen Himmel. Technik - schwarze Tinte, weißes Papier. Zweige - aus der Natur, Silhouetten von Bäumen - aus Fotografien oder Buchzeichnungen. Der Titel lautet "Bäume im Winter" oder "Winterlandschaft".

Ein anderes Beispiel. Wenn wir uns mit dem Thema "Insektenbestellungen" befassen, machen wir eine kurze Arbeit "Die Form und das Volumen von Käfern". Jede Technik, die Licht, Schatten und Blendung vermittelt (Aquarell, Tinte mit Wasser, Pinsel), aber monochrom, um nicht von der Betrachtung und dem Bild der Form abgelenkt zu werden (Abb. 11). Es ist besser, die Details mit einem Stift oder einem Gelstift zu erarbeiten (wenn Sie eine Lupe verwenden, werden die Beine und der Kopf besser ausfallen).

Zahl: 11. Käfer. Tinte, Stift auf Bleistift, Volumen - mit Pinsel und verdünnter Tinte, feine Details mit einem Stift, aus Satin

Genug 1-2 schöne Werke in einem Viertel - und lebendiges Zeichnen wird alle Teilnehmer an diesem schwierigen Prozess begeistern.