Informacija

10.11: Kodėl tai svarbu – Ląstelių dalijimasis – Biologija

10.11: Kodėl tai svarbu – Ląstelių dalijimasis – Biologija


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kodėl reikia apibūdinti ir paaiškinti įvairius ląstelių dalijimosi etapus?

Ląstelių dalijimasis yra esminis gyvenimo veiksnys: nuo to momento, kai pirmą kartą pastojome, mes nuolat keičiamės ir augame. Ląstelių dalijimasis vyksta griežtu ciklu su keliais etapais ir kontroliniais taškais, kad būtų užtikrintas dalykas nedaryk suklysti.

Bene svarbiausia, kad be ląstelių dalijimosi jokia rūšis negalėtų daugintis – gyvybė paprasčiausiai pasibaigtų (arba jau seniai būtų pasibaigusi). Kiekvienas žmogus, kaip ir kiekvienas lytiškai besidauginantis organizmas, gyvenimą pradeda kaip apvaisintas kiaušinėlis (embrionas) arba zigota. Vėliau kontroliuojamai įvyksta trilijonai ląstelių dalijimosi, kad susidarytų sudėtingas daugialąstelis žmogus. Kitaip tariant, ta pirminė viena ląstelė yra kiekvienos kitos kūno ląstelės protėvis. Vienaląsčiai organizmai naudoja ląstelių dalijimąsi kaip savo dauginimosi būdą.

Mokymosi rezultatai

  • Suprasti chromosomų struktūrą ir struktūrą eukariotinėse ląstelėse
  • Nurodykite ląstelių ciklo etapus pagal paveikslėlį ir pagrindinių etapų aprašymą
  • Nustatykite ir paaiškinkite svarbius kontrolinius taškus, kuriuos ląstelė praeina ląstelės ciklo metu
  • Nustatykite mejozės stadijas pagal paveikslėlį ir apibūdindami pagrindinius etapus; paaiškinkite, kodėl mejozė apima du branduolio dalijimosi etapus
  • Apibūdinkite ir paaiškinkite įvairius genetinės įvairovės generavimo mechanizmus
  • Ištirkite kariotipus ir nustatykite reikšmingų chromosomų skaičiaus pokyčių poveikį

Mikrobų individualumas: kaip vienos ląstelės heterogeniškumas įgalina populiacijos lygio strategijas

Genų ekspresija gali būti stebėtinai dinamiška ir triukšminga.

Ląstelių heterogeniškumas genų ekspresijos būsenoje yra plačiai paplitęs reiškinys.

Fenotipinė įvairovė gali būti sukurta tiek stochastiniais, tiek deterministiniais mechanizmais.

Fenotipinė įvairovė gali įgyvendinti populiacijos lygio funkcijas.

Didžioji dalis mūsų žinių apie mikrobų gyvenimą yra tik vidutinio gyventojų elgesio aprašymas, tačiau šiuolaikinės technologijos suteikia išsamesnį vaizdą ir atskleidžia, kad mikrobai taip pat turi individualumą. Dabar pripažįstama, kad izogeninis ląstelių heterogeniškumas būdingas įvairiems organizmams ir įvairiems biologiniams procesams. Šis nevienalytiškumas gali būti reguliuojamas ir funkcionalus, o ne tik atspindi toleranciją triukšmingai biochemijai. Čia apžvelgiame naujausius mūsų supratimo apie mikrobų heterogeniškumą pažangą, pabrėždami heterogeniškumo paplitimą, jį palaikančius mechanizmus ir tai, kaip heterogeniškumas įgalina kolektyvinę funkciją.


11.11: Kodėl tai svarbu – motyvacija

Carol yra nauja vadovė, kuriai neseniai buvo suteikta atsakomybė už savo padalinio finansinių ataskaitų teikimo komandą. Ji pietauja su Semu, kuris yra labiau patyręs vadybininkas, ir pradeda dalintis kai kuriais pastarojo meto nusivylimais.

&ldquoLeisk man papasakoti, kas atsitiko šiandien, Semai,&ldquo ji pradeda. &bdquoTurėjau susitikimą su savo viceprezidentu 9.00 val., kad peržiūrėčiau mūsų mėnesio finansinius rezultatus. Man reikėjo perskaityti dalį informacijos su Billu savo komandoje, ir jis vėl pasirodė vėlai. Dėl to mano mėnesinė apžvalga nebuvo labai sėkminga.&rdquo

Semas klausia: „Ar tai pirmas kartas, kai Bilas vėluoja?“ Karolis atsako, „Ne, pastaruoju metu to dažnai nutinka. Tiesą sakant, keli mano komandos nariai pradeda dažniau vėluoti. Atrodo, kad jiems nerūpi, kaip laiku atvykti į darbą.&rdquo

&ldquoNa,&rdquo Semas pristabdo prieš tęsdamas. &bdquoAtrodo, kad komandos motyvacijos lygis žemas. Turite greitai ką nors padaryti.&rdquo

Karolis susirūpinęs klausia Semo: &ldquoAr galite man padėti? Sutinku, kad tai turi būti išspręsta dabar.&rdquo Ji ir Samas sutaria netrukus susiburti kartu ir ieškoti idėjų.

Motyvacija yra pagrindinis veiksnys, turintis įtakos rezultatams, todėl lyderiams tai yra svarbi koncepcija. Šiame modulyje apžvelgsime pagrindines motyvacijos teorijas, o jūs sužinosite, kaip vadovai gali nustatyti savo komandos tikslus, kad padidintų sėkmės tikimybę.


Biologinis sudėtingumas

Dinaminių sistemų sudėtingumas

„Visuma“, t. y. fenotipas arba ligos būklė, kurią bandome gydyti ir užkirsti kelią, yra didesnė nei jos dalių suma. Štai kodėl sudėtingų ligų negalima suprasti tiriant atskirus genus, signalizacijos kelius, elgesį ar poveikį aplinkai, jų nestebint funkciniame kontekste. Didėjant sudėtingumo lygiui, atsiranda naujų savybių: nuo molekulių iki baltymų, nuo baltymų iki audinių ir pan. Hemoglobinas yra geras pavyzdys. Kraujo dalis, pernešanti deguonį, susideda iš keturių hemoproteinų [7], kurie negali transportuoti deguonies. Tačiau kai jie susijungia, prarandamos kai kurios pradinės jų savybės ir funkcijos, pavyzdžiui, drėkinimo modeliai. Atsiranda savybė, kurios atskiros molekulės neturėjo, ty gebėjimas transportuoti deguonį. Ši koncepcija yra svarbi, nes ji yra gera analogija sudėtingoms ligoms, kurios apima daugybę genų ir genų bei genų ir aplinkos sąveikų, kurios sukuria atsirandančias savybes, kurių nėra atskiruose komponentuose.

Ląstelės ir organizmai taip pat yra dissipatyvūs, nes yra atviros sistemos, kurios nuolat keičiasi energija ir medžiaga su juos supančia aplinka [8]. Šie mainai, vykstantys vis kitokiomis sąlygomis, sukuria kūno biochemijos dinamiką. Galima iliustruoti pavyzdį, kaip srauto būsena vyksta molekuliniame lygmenyje konformeris molekules. Šios molekulės gali turėti skirtingą 3 dimensijų erdvinį išdėstymą, nenutraukdamos savo cheminių ryšių, nes molekulės dalys tiesiog sukasi aplink vieną ryšį. Konformerio formai įtakos gali turėti aplinka. Būdamas vandenyje, jis paslėps savo hidrofobines šonines grandines šerdyje ir savo polines grupes paveiks tirpikliui. Jų gebėjimas tokiu būdu svyruoti priklauso ne tik nuo aplinkos, bet ir nuo jų cheminės sudėties (pvz., cheminių ryšių). Galimų geometrinių formų, kurias gali įgyti molekulė, skaičius vadinamas konformacinė erdvė[7], kuri yra skirtingų būdingų molekulės būsenų ar savybių išraiška. „Formos ir funkcijos svyravimai sukuria daugybę molekulinių būsenų, kurios yra molekulės momentinės nuotraukos tam tikru momentu“ [7]. Galimų savybių diapazonas vadinamas nuosavybės erdvė. Kiekviename sudėtingumo lygyje nuosavybės erdvė keičiasi.

Šis lankstumas padeda prisitaikyti prie funkcijos, reikalingos dinaminei pusiausvyrai, kuri prisideda prie organizmo išlikimo. Terminas „dinaminė pusiausvyra“ vartojamas vietoj „homeostazės“, siekiant parodyti, kad sveikų asmenų būsenos erdvė yra ribota, bet ne statiška (pvz., širdies susitraukimų dažnis išlieka ribotame diapazone, bet laikui bėgant labai skiriasi). Tai taip pat taikoma DNR grandinei (dvigubai bazių porų spiralei), kuri yra suvyniota apie 8 histono baltymus ir supakuota į nukleosomas, kurios gali kontroliuoti prieigą prie DNR polimerazėmis ir transkripcijos faktoriais. Ši efektyvi pakuotė pritaiko DNR į branduolį ir kontroliuoja, kada ir kokiame kontekste genas bus išreikštas. Tačiau tarp branduolio, ląstelės ir ekstraląstelinės aplinkos vyksta nuolatiniai mainai, kurie turi įtakos nukleosomos, promotorių, transkripcijos faktorių ir kitų molekulių formai. Taigi, nukleosomos yra dinamiškos ir gali patirti konformacinius svyravimus nuo sekundžių iki mikrosekundžių [9]. Molekulės būseną bet kuriuo metu lemia ne tik atskiros jos sudedamųjų dalių savybės, bet ir visa sistema. (Jei norite išsamesnės diskusijos apie gyvų būsenų dinamiką, žr. Agutter & amp Wheatley [10].

Tai reiškia, kad kai atliekame an in vitro eksperimentuoti ir atskleisti geną, receptorių ar signalizacijos kelią konkrečiai medžiagai, mes stebime, kaip ta molekulė elgiasi veikiant ta konkrečia medžiaga tame konkrečiame kontekste (pvz., in vitro, arba in vivo Drosophila arba pelės, kurios imunitetas nusilpęs). Jei naudojame gyvūnų modelį, labai tikėtina, kad reakcija skirsis priklausomai nuo to, kaip gerai funkcionuoja imuninė sistema ir nuo poveikio būdo (pvz., injekcija į pilvaplėvės ertmę, įkvėpimas). Perėjimas nuo to, kaip reaguoja graužikas, prie to, kaip reaguoja žmogus, yra dar vienas didelis šuolis. Turime atsiminti, kad net kai graužikų genas yra labai panašus į žmogaus geną, pati pelė labai skiriasi [11]. Tai nesumažina svarbos in vitro arba eksperimentus su gyvūnų modeliais, tačiau reikia atsargiai juos interpretuoti. Atskiras genas, receptorius arba signalizacijos kelias gali būti ligos progresavimo žymeklis arba padidinti mūsų gebėjimą numatyti baigtį tam tikroje ligos stadijoje, tačiau nesuvokti, kaip šis veiksnys sistemiškai sąveikauja, atsižvelgiant į šeimininko jautrumą ar etiologiją. Jei nesuprantame etiologijos, mūsų gydymo metodai gali būti nukreipti į netinkamus tikslus. Ratai yra labai susiję su automobilio judėjimu į kalną, bet nepaaiškina automobilio gebėjimo įsibėgėti. Be variklio ratai iš tikrųjų suktųsi tik žemyn. Taigi, nors ratai yra neatsiejama automobilio konstrukcijos ir funkcijos dalis, rato tyrimas atskirai nesuteikia pakankamai informacijos, kuri padėtų suprasti, kas leidžia automobiliui įsibėgėti. Kad tai suprastume, mums reikia daugiau informacijos apie tai, kaip kartu veikia ratai, variklis, transmisija ir degalų sistemos. Kitaip tariant, mums reikia žinių apie integruotą visos sistemos funkciją.

Apibendrinant galima pasakyti, kad apriboti mokslinius tyrimus iki tam tikro lygio, nesvarbu, ar tai būtų molekulinė, audinys, gyvūnas ar populiacija, nepakanka sudėtingoms žmonių ligoms atskleisti. Vis labiau aiškėja, kad tik tarpdalykiniai tyrimai su platesniu studijų planų spektru ir naujais metodais, kurie palengvina netiesinių sistemų supratimą, galės tai pasiekti. Matematiniai įrankiai ir toliau kuriami siekiant išspręsti modeliavimo ir šių dinaminių sąveikų sudėtingumo supratimo problemą.

Netiesinė dinamika

Terminas netiesinė dinamika reiškia besikeičiančias sąlygas, kurios vyksta ne proporcingai ar tiesiškai. Linijinio ryšio pavyzdys būtų situacija, kai kiekvienas surūkomų cigarečių pakelių skaičiaus padidėjimas yra susijęs su proporcingu rūkančiojo išgyvenimo mėnesių sumažėjimu. Netiesinio ryšio pavyzdys gali būti vaistas, kuris stiprina sveikatą iki tam tikros dozės, bet tampa toksiškas ir gali baigtis mirtimi viršijant šią ribą. Cheminių ir biologinių sistemų dinamika yra netiesinė, o tai turi svarbių pasekmių funkcijoms, nes jos pasižymi įvairiais erdviniais ir laiko modeliais, priklausomai nuo visos sistemos sveikatos. Dauguma kūno sistemų, įskaitant smegenų bangas, neuroendokrinines išskyras, širdies ritmus, cheminius procesus ir epigenetinius mechanizmus, yra netiesinės ir dinamiškos. Tai leidžia jiems svyruoti atsižvelgiant į kūno poreikius ir įvairius aplinkos poreikius, kad būtų užtikrintas išgyvenimas.

Netiesiniai matematiniai metodai buvo sėkmingi paaiškinant cheminių ir biologinių sistemų dinamiką bei klinikinės medicinos rezultatus [12]. Netgi molekuliniu lygmeniu buvo įrodyta, kad intronai (nekoduojančios DNR sekos) turi nepaprastai ilgo nuotolio koreliacijas, kurios gali apimti tūkstančius bazių porų, o koduojančios sekos neturi [13, 14]. Klinikiniu požiūriu netiesiniai metodai pagerino prognostinius gebėjimus kardiologijos (pvz., kardiomiopatijos [12]), staigios mirties [15] ir senėjimo [15] srityse. Patobulinus statistinę tikimybių analizę matematiniais fizikos metodais, buvo gerokai patobulintos žinios apie kelių biologinių signalų kitimą ir jų interpretavimas. Dėl šios pažangos mes sužinojome, kad homeostazės sąvoka, kuri anksčiau buvo naudojama norimai kūno sistemų būklei apibūdinti, yra klaidinga. Stazė nėra sveika būklė. Sveikata palaikoma dinaminės pusiausvyros būsenos, leidžiančios kūnui prisitaikyti ir reaguoti išlaikant stabilumą.

Viena iš medicinos sričių, kurią buvo sunku išspręsti linijiniais metodais, yra nenuspėjamas sistemų, kurios staiga iš kliniškai stabilių virsta kliniškai nestabiliomis (pvz., astmos priepuoliai, epilepsijos priepuoliai). Dažnai yra mažai matomų požymių, kad netrukus įvyks perėjimas [16]. Neseniai atlikta šių netiesinių perėjimų apžvalga [16] aprašė „kritinio sulėtėjimo“ sąlygą, kuri, atrodo, yra bendra visose sistemose. Prieš kritinius pereinamuosius taškus (vadinamus „katastrofinėmis bifurkacijomis“) sistemos gebėjimas reaguoti į nedidelius sutrikimus sumažėja, todėl sistema tampa tolesnė nuo lankstumo link sąstingio. Kritinis lėtėjimas prasideda dar gerokai prieš išsišakojusį tašką, todėl gebėjimas reaguoti į nedidelius sutrikimus gali būti naudojamas kaip rodiklis, nurodantis, kiek sistema yra arti kritinio taško. Tačiau klinikinėse situacijose, tokiose kaip lėtinė astma, paprastai neįmanoma nuolat tikrinti reakcijos į iš anksto nustatytus dirgiklius. Todėl buvo sukurta biologinės sistemos būklės stebėjimo matematine signalų analize technika. Sistemos atsakymų proceso lėtėjimas rodo, kad momentiniai signalo svyravimai tampa vis panašesni. Taigi, autokoreliacijos laikinuose modeliuose gali būti patikimas rodiklis, nurodantis, kiek sistema yra arti kritinio poslinkio. Panašūs metodai taip pat gali būti taikomi erdviniams modeliams.

Sistemų biologija

Didėjantis supratimas apie sudėtingą gyvų sistemų dinamiką paskatino sukurti naują tyrimų sritį, vadinamą sistemų biologija. Jis išsivystė iš dalies dėl to, kad reikėjo skaičiavimo metodų, kurie galėtų išspręsti signalizacijos kelių netiesiškumą ryšiuose tarp genotipo ir fenotipo. Šis poreikis atsirado suvokus, kad genetinė įvairovė neatspindi fiziologinių funkcijų įvairovės. cis-reguliacinė DNR kontrolė tiesiogiai veda prie organizmo funkcijos supratimo [17]. Prastas kandidatų genų tyrimų atkuriamumas numatant fenotipą ir nesugebėjimas paaiškinti fenotipo kintamumą sumažinant sisteminį sudėtingumą iki subkomponentų savybių, todėl buvo pripažinta, kad reikalingi nauji metodai. Nors sistemų biologija daugiausia dėmesio skiria molekuliniams tinklams, ji skiriasi nuo tradicinės molekulinės biologijos tuo, kad joje naudojami analizės metodai, skirti atsižvelgti į atsirandančias savybes, atsirandančias dėl konteksto, funkcijos prisitaikymo ir plastiškumo [18] signalizacijos keliuose, kurie prisideda prie ligų fenotipų ir atsakas į gydymą. Buvo įrodyta, kad netiesinių dinaminių priemonių naudojimas vienodai tinka ir „omikos“ duomenims, ir biologiniams ritmams, vaizduojamiems EKG ir EEG [19]. Nors sistemų biologija buvo apibrėžta įvairiais būdais, ji paprastai apima kiekybinę kelių sistemos komponentų (biologinių, cheminių) dinaminės sąveikos analizę, siekiant suprasti sistemos kaip visumos elgseną, o ne sistemos elgesį. atskiri komponentai [20, 21].

Sistemų biologija tiria jų sąveiką ir sisteminio atsako į gydymą sudėtingumą, o ne atskiriant atskirus rizikos veiksnius (pvz., kraujospūdį ar lipidų koncentraciją sergant ŠKL) ir traktuojant juos taip, lyg jie būtų atskiri ir nepriklausomi. Pagrindinė koncepcija yra ta, kad gydymas, skirtas vienam konkrečiam simptomui (pvz., naviko augimui), veikia kelias kitas sistemas, todėl šios sąveikos supratimas yra būtinas gydymo veiksmingumui. Jei gydymas sumažina naviko dydį, bet kartu sumažina imunologinį atsaką, jis gali netyčia paskatinti naujo naviko augimą. Štai kodėl sistemų biologijos metodas yra ypač naudingas esant sudėtingoms ligoms, kurios apima kelias organų sistemas ir etiologinius veiksnius. Tai nebūtų būtina ir netikslinga, kai jaunas ir šiaip sveikas žmogus užsikrėtęs bakterine infekcija, kai pakanka paprasto antibiotiko. Tačiau panaši infekcija septynmečio, sergančio keliomis gretutinėmis ligomis ir gydomam keliais farmakologiniais režimais, klinikinis vaizdas yra sudėtingesnis ir būtų naudingas labiau į sistemą orientuotas požiūris.

Lėtinės sąlygos, kurios vystosi ilgą laiką ir turi daug genetinių ir aplinkos veiksnių, negali būti tinkamai suprantamos neištyrus paveiktų sistemų dinaminės erdvinės ir laiko sąveikos. Nors šiame dokumente pagrindinis dėmesys skiriamas vėžiui, šios sąvokos taip pat taikomos daugeliui kitų ligų (pvz., širdies ir kraujagyslių ligų). Šioms lėtinėms ligoms gali būti labai naudingas daugiadisciplininis sistemų biologijos metodas. Sistemų dinamikos naudingumas norint suprasti šeimininko jautrumą ir iš to kylančias pasekmes su gydymu susijusių tyrimų planavimui yra svarbus abiem atvejais.


10.11: Kodėl tai svarbu – Ląstelių dalijimasis – Biologija

Nors šiais mokslo metais jis gali ir nedėstyti biologijos, Jamesas Stewartas, gamtos mokslų mokytojas Kembridžo-South Dorchester vidurinėje mokykloje Kembridže, Merilando valstijoje, planuoja savo aplinkos mokslų pamokoje dėstyti apie vakcinas.„[11 klasėje] aplinkos moksle kalbu apie populiacijos dinamiką, visuomenės sveikatą ir imunologiją. Skiepijimas turi [ryšių] su kitomis sveikatos problemomis. Man patinka įtraukti poveikį žmogaus gyvenimui“, – pasakoja jis.

„Mano, kaip mokytojo, pozicija yra pripažinti požiūrius ir pateikti faktus. [Kaip aš darau mokydamas apie evoliuciją], aš nesakau studentams, kuo tikėti. Pateikiu faktus ir leidžiu jiems apsispręsti... Pateikiu mokiniams pavyzdžių ir leidžiu jiems išsiaiškinti, kodėl ir kaip. Aš liepiu studentams ieškoti dabartinės informacijos ir užduoti jiems klausimą, kad jie galėtų ištirti ir sudominti“, - teigia Stewart.

Šiuo koronaviruso pandemijos laikotarpiu jis sako, kad jo mokiniai gali ieškoti atsakymų į tokius klausimus kaip „Kodėl dabar neturime vakcinos nuo COVID-19? Ką turime žinoti, kad tai gautume?

Kai kurie studentai „pasirinko informaciją iš naujienų. Skatinu juos pažvelgti į tyrimus, susijusius su vakcinomis, suprasti mitus“, – aiškina jis. Pavyzdžiui, „kai kurios įžymybės [išreiškė] savo požiūrį [apie tai, kad vakcinos yra kenksmingos], tačiau faktai kalba kitaip“, – tvirtina jis. „[Klausiu studentų]: „Ką sako duomenys?

„Visada mokau apie vakcinas. Dar svarbiau, kad mūsų jaunimas būtų kuo anksčiau išmokytas tiesos apie mokslą“, – sako Judith Jones, vidurinės mokyklos gamtos mokslų mokytoja iš West Des Moines, Ajova. „Anksčiau buvo retenybė neskiepytų mokinių. Dabar tai jau įprasta“, – pastebi ji.

„Mes vis dar kovojame su dezinformacijos pasekmėmis“, – tvirtina Jonesas. Mokydama mokinius apie „klaidingą pasakojimą apie vakcinas“ paauglystės metais, „galiu pasiekti jų šeimas“, kai mokiniai suaugs ir susilauks savo vaikų.

„Aš taip pat naudoju žalą, padarytą asmens reputacijai ir viso mokslo reputacijai, kaip sunkių netinkamo elgesio / nesąžiningumo / šališkumo pasekmių pavyzdžius eksperimentuojant ir renkant duomenis / teikiant ataskaitas“, - sako Jonesas, cituodamas buvusį britų gydytoją. Andrew Wakefieldas, kurio diskredituotas dokumentas susiejo vakcinas su autizmu.

„Pastebėjau, kad mūsų mokymo programoje nėra tiek daug vietos mokyti apie žmogaus kūną ir sistemas, nes [tas turinys] buvo perkeltas į vidurinį lygį“, – pabrėžia ji, „todėl nėra taip įprasta mokyti apie vidurinės mokyklos biologijos skiepai. Galime tai padaryti naudodami kūno sistemų hierarchijos standartą. Mokytojai randa būdų, kaip tai padaryti.

Jonesas priduria: „Kai aš kalbu apie mikroorganizmus, galiu įtraukti vakcinas. Galite kalbėti apie koronavirusą bet kurioje klasėje [pateikdami] aktualius įvykius. Aš naudosiu COVID-19 kaip inkaro reiškinį, nes jis daro įtaką visų mūsų gyvenimui.

Surenkant daugiau duomenų apie virusą, „tai, ką manėme esant tiesa, gali nebebūti tiesa. Hipotezės atnaujinimas remiantis naujais duomenimis yra mokslininkų praktika“, o mokymas apie tai suteikia „langą į tai, ką mokslininkai daro visą laiką“, pastebi Jonesas. Pandemijos metu „šį procesą stebime tiesiogiai. Tėvai gali būti nusivylę, nes mano, kad pirmasis atsakymas, kurį išgirdo iš mokslininkų, yra atsakymas, tačiau turėdami daugiau duomenų turime pakeisti savo atsakymą. Ji priduria: „Mano mokiniai man sako, kad dėl to, ką išmoko klasėje, namuose vyksta įvairūs pokalbiai. Dabar mokome apie mokslinę inžineriją ir projektavimo procesą, kaip tai vyksta laboratorijoje klasėje. Tai nauja."

Jonesas pataria pedagogams, kurie pradeda mokyti apie vakcinas, „pažinti savo bendruomenę. Jei jame yra daug neskiepijusių asmenų, išsiaiškinkite, kodėl, kad galėtumėte būti pasiruošę tiems pokalbiams, ir modeliuokite tokį elgesį studentams. Tai palengvina mokiniams tuos pokalbius namuose.

Šiais metais Jonesas sako: „Norėčiau pridėti daugiau apie tai, kaip kuriamos vakcinos. Tikiuosi, kad bus tiek daug kokybiškų išteklių. Nekantriai laukiu, kada galėsiu juos panaudoti“.

Jeffrey Schmid, Biologijos mokytojas iš Two Rivers vidurinės mokyklos Two Rivers mieste, Viskonsine, sako: „Kaip savo patologijos klasės visuomenės sveikatos skyriaus dalis, naudoju pamokų rinkinį. Vienas iš jų yra bandos apsauga nuo NIH [Nacionalinio sveikatos instituto mokymo programos priedo] atsirandančių ir pasikartojančių infekcinių ligų, kurioje mokoma apie bandos imunitetą. Šį semestrą pakeičiau, kad naudočiau šį Annenberg fondo modeliavimą, o ne paprastai naudojamą klasėse ligos plitimo modeliavimą. Be to, [studentai] naudojo bandos imuniteto modeliavimą NIH svetainėje, kad išsiaiškintų, kiek [procento] reikia bandos imunitetui nuo COVID-19 gauti. Tada naudoju modifikuotą NIH [mokymo priedo] bioetikos pamokos versiją, kurioje mokiniai prašomi peržiūrėti duomenis apie vakcinas ir parengti valstybinę skiepijimo politiką.

„Po kitokios pamokos žiūrime Disease Warriors [programos PBS serijoje] Rx for Survival dalis, kurioje aprašoma vakcinacijos nuo poliomielito kampanija Indijoje, taip pat tai, ką jie padarė su raupais ir tikisi [padaryti] dėl ŽIV. . Jei laikas leidžia, aš taip pat [dėstau] Tragiškų pasirinkimų: autizmo, tymų ir MMR vakcinos atvejo tyrimą iš Nacionalinio atvejo studijų mokymo mokslo centre centro apie Wakefield tyrimą. Tada parodau keletą kitų grafikų, rodančių ryšį su įvairiomis [sąlygomis] ir autizmu, kad aptarčiau, kad koreliacija nėra priežastinis ryšys.

Schmid patologijos kursas skirtas jaunesniems ir senjorams ir apima visas žmonių ligas, įskaitant bakterines ligas, virusus, grybelius, parazitus ir genetiką. Po to seka „biologijos skyrius, tada – kūno ligų skyrius, kuriame yra ligų, kurios patenka į daugiau nei vieną kategoriją. Paskutinis skyrius yra visuomenės sveikata. Pirmus metus žiūrėjome filmą Protrūkis“, – pasakoja jis.

Viena veikla, kurią atlieka Schmido mokiniai, rašo valstybinius nuostatus apie skiepus. „Mes kalbame apie galimybę, kad vakcina padės žmonėms, o ne apie galimybę, kad liga pakenks žmonėms... Studentai sužino: „Tai ne tik man, bet ir visiems kitiems.“ Jie supranta, kad nors vakcinos padeda žmogui, jos padeda ir pažeidžiamiems žmonėms. [kurie] negali pasiskiepyti ir padėti kontroliuoti ligos plitimą bei ekonomines išlaidas“, – aiškina jis.

„Žmogaus anatomijos kurse dėstau daugiausiai apie vakcinas, nes mes labai išsamiai aprašome imuninę sistemą. Tačiau šiais metais, kai pirmaujanti COVID-19 vakcina yra mRNR vakcina, aš įtraukiau ją į savo DNR/RNR/baltymų sintezės skyrių antrame kurso biologijos kurse“, – sako Džordanas Smithas, St. Patrick Catholic School gamtos mokslų mokytojas. Portlande, Mičigano valstijoje. Jis sako pastebėjęs, kad „vidurinėje mokykloje mokiniai nelabai žino apie imuninę sistemą ir kūno sistemas. Tai abstrakti sąvoka, kurią darau aktualią studentams.

MRNR vakcinos apima „pažangiausias technologijas“ ir yra „naujas vakcinos tipas, kuris mažiausiai suprantamas žmonėms“, – tvirtina Smithas ir priduria: „mRNR yra daug žadanti, nes turime technologiją, leidžiančią dirbtinai atspausdinti RNR be ląstelių kultūrų ir sušvirkšti kiaušinėlius. gyvas virusas“. Jis pažymi, kad „mRNR buvo naudojama veterinarinėse vakcinose“ ir „vėžio vakcinos“ tyrimuose – mRNR idėja, kurią organizmas gali panaudoti molekulėms iš vėžinės ląstelės paviršiaus gaminti. Pavasarį savo antro kurso biologijos studentams parodysiu mRNR taikymą, atvejo tyrimo pavyzdį.

Du Smith rekomenduojami šaltiniai yra straipsnis „susijęs su įvairiomis vakcinų nuo COVID-19 tipais“ ir „šis vaizdo įrašas iš TED-Ed [paaiškinamas] plačiau, kaip veikia vakcinos“.

Jis pataria mokytojams nevengti pamokyti apie vakcinas. „Gimnazistai noriai klauso suaugusiojo, kuriuo pasitiki, ir matys tave kaip patikimą informacijos šaltinį. Niekada nebuvo svarbesnio laiko būti gerais tuo, ką darome, padėti savo mokiniams suprasti, kaip veikia mokslas, ir įkvėpti juos patiems įsitraukti į mokslą.

„Mano tikslas yra padėti [studentams] tapti sveikatos priežiūros vartotojais ir suprasti, kaip viskas veikia, kaip pasikalbėti su gydytoju ir suprasti atsakymus“, – sako Casey Milender, Hanoverio vidurinės mokyklos Hanoverio (New Hampshire) gamtos mokslų mokytojas. „Stengiuosi sutelkti dėmesį į praktiką. Vidurinėje mokykloje dėmesys skiriamas turiniui ir faktams, bet mes [taip pat] turime mokyti, kodėl [jie] svarbūs, kodėl tai svarbu“, – tvirtina ji.

„Mokslo srityje mes žiūrime į kvėpavimo sistemos dalis ir funkcijas, tada į COVID-19 fiziologiją, ką jis daro jūsų audiniams ir kodėl jis skirtingai veikia žmones“, – aiškina ji.

„Vienas iš antivakcininio judėjimo paaiškinimų yra tai, kad visuomenė neturėjo kentėti iš baimės ir tragedijos, kurią sukėlė šios ligos. 1918 metais žmonės galėjo matyti kančias [sukeltas ispaniško gripo]. 2020 m. mes iš jo pasitraukėme, nes nematome, kaip tai paveiks žmones“, – tvirtina Milender. „[Tada yra] nesunaikinamas paauglių proto pobūdis: jie mano, kad jiems taip neatsitiks, ir jie nesilaiko taisyklių [pavyzdžiui, socialinio atsiribojimo]. Kinijoje pradinių klasių mokiniai dėvi kepures su antenomis, kurios padeda nustatyti, kiek atsiriboti nuo kitų.

„Visi studentai žino apie vitamino C vartojimą nuo peršalimo, tačiau tai buvo paneigta prieš daugelį metų“, – pabrėžia Milender. „Jie turi kritiškai mąstyti apie tai, ką išgirsta, galvoti ne tik apie naujienas... Yra tiek daug vietų, kur galima pasiekti informaciją, kaip mes galime žinoti, kas tiksliai? Stengiuosi pateikti idėjas iš įvairių šaltinių, kad jie matytų informacijos sutapimą“, – teigia ji.

„Praėjusiais metais per tymų protrūkį mano A&P [anatomijos ir fiziologijos] studentai žiūrėjo dokumentinį filmą Hillemanas: pavojingas siekis išgelbėti pasaulio vaikus tai verta 66 minučių! Mano mokykla įsigijo šio dokumento kopiją anksčiau šiais metais, todėl aš panaudojau tai kaip pirmtaką, kad mano mokiniai tyrinėtų ligas, nuo kurių dabar turime vakcinų“, – praneša Milender. Ji taip pat naudoja „Vaccines—Calling the Shots“ iš PBS mokslo serijos NOVA. "Joje kalbama apie vakcinų naudą ir suprantamas bandos imunitetas", - pažymi ji.

„Viskas apie tai, kad anatomija ir fiziologija taptų realesnė“, – daro išvadą Milender. „Padalinio pabaigoje visi mano mokiniai buvo stiprūs skiepų šalininkai!


Dažnai pirktas kartu

Apžvalga

„Per pastarąjį šimtmetį moksliniai tyrimai labai pasikeitė, tačiau būdai, kuriais mokiniai sužinojo apie mokslą, pasikeitė dar dramatiškiau. Šiame patraukliame ir plataus masto tyrime istorikas Johnas Rudolphas atskleidė didžiulius pedagoginius pokyčius, jų siekius ir kodėl jie svarbūs šiandienos mokslininkams ir piliečiams.Davidas Kaiseris, Masačusetso technologijos institutas

„Rudolfas... lazeris sutelktas į gamtos mokslų klasės „kaip“ – kaip jos praktika kinta laikui bėgant, kaip jos reikšmę diskutuoja reformatoriai ir kaip keičiasi jo vaidmuo švietime, keičiantis pačioms mokykloms. Ir šiai diskusijai nėra geresnio vadovo.Christopheris J. Phillipsas, Mokslas

„Puikus Rudolfo ankstyvojo mokslo mokymo aprašymas yra ypač aktualus šiandien, nes šiuo atžvilgiu mes nedaug pažengėme į priekį. Atvirai kalbant, mums apgailėtina mokyti gamtos mokslų studentus, net ir susidūrę su reikšmingiausiais technologiniais pasiekimais žmonijos istorijoje... Privalome, kaip ragina Rudolfas, pakeisti savo gamtos mokslų klaidas, pabrėždami absoliučią jų svarbą mūsų egzistavimui.Jennifer Schnellmann, Times Higher Education

„Kodėl turėtume mokyti gamtos mokslų? Ir kaip turėtume to mokyti? Johnas Rudolphas pateikia mūsų pirmąją išsamią istoriją apie daugybę būdų, kuriais Amerikos pedagogai per pastarąjį šimtmetį įsivaizdavo ir mokė mokslą. Šiuo metu, kai „STEM“ sritys tapo beveik fetišu Amerikos kultūroje ir švietime, tikiuosi, galėsime pakankamai ilgai stabtelėti ir paklausti savęs, kodėl. Niekas negalės pateikti gero atsakymo, prieš tai nepasiskaitęs šios meistriškos knygos.Jonathanas Zimmermanas, Pensilvanijos universitetas

Kaip mes mokome gamtos mokslų yra provokuojantis tardymas į mokslinio metodo mokymą. Pindamas įtakų politikai ir praktikai gobeleną, Johnas Rudolphas pateikia įžvalgų istorinį svyruojančių institucinių gamtos mokslų švietimo tikslų tyrimą, pabrėždamas socialinę įtampą, susijusią su gamtos mokslų mokymu XX amžiuje.Richardas Duschlas, Pietų metodistų universitetas

„Siūloma įžvalga apie laipsnišką gamtos mokslų ugdymo perėjimą nuo XIX amžiaus pabaigos laboratorinio metodo prie dabartinių naujos kartos mokslo standartų... Svarbu, kad Rudolphas taip pat nagrinėja, kaip šie metodai įvairiais būdais nepadėjo didinti mokslinio raštingumo ir kaip pedagogai ir reformatoriai galėtų judėti į priekį ateitis."Pasirinkimas

„Gerai ištirta ir informatyvi... Kiekvienas, besidomintis gamtos mokslų švietimu ir viešąja politika, turėtų rasti daug vertingų dalykų... Jokios gamtos mokslų mokymo pertvarkymo programos negalima bandyti be tvirtų žinių apie tai, kas buvo anksčiau. Dėl šių žinių vargu ar rasite geresnį šaltinį nei Rudolfo knyga.Patrikas Lufkinas, Techninė komunikacija


Darviniškas požiūris į gyvenimą

Apžvalga

Idėja stebėti gamtos reiškinį, pasiūlyti patikrintą priežastingumo hipotezę, kad paaiškintų tą reiškinį, ir tada patikrinti tą hipotezę, siekiant nustatyti jos pagrįstumą, nebuvo formalus tyrimo metodas per visą žmonijos istoriją. Nors „bandymo ir klaidų“ procesai sprendžiant mechanines problemas beveik reikalauja bent jau nesąmoningo „mokslinio“ proceso, paaiškinimų, kaip pasaulis YRA, arba kodėl taip yra TOKIU BŪDU, buvo propaguojami filosofų dar gerokai anksčiau nei buvo sukurtas mokslo įrankis. Todėl labai trumpa mokslo gimimo apžvalga, susijusi su gyvenimo tyrinėjimu ir aiškinimu, yra svarbi ir pamokanti norint suprasti, kodėl Darvino idėjos buvo ir revoliucinės, bet tam tikra prasme istoriškai numatytos.

A. Graikai

1. Hipokratas (450–377 m. pr. m. e.): jis vertino stebėjimą ir bandymus, o ne gryną logiką – „atsiversk ir pamatyk“ – tikėjo įgytų savybių naudojimu ir nenaudojimu bei paveldėjimu, todėl „šeimoje“ buvo priimtini pokyčiai. . - Artimas embriologiniam, evoliuciniam požiūriui, o gydytojai šiandien gerbia jo Hipokrato priesaikos filosofiją „pirmiausia nedaryti žalos“.

2. Platonas (427–347 m. pr. Kr.): Platonas mokėsi pitagoriečių mokykloje ir per se buvo labiau grynas filosofas, o ne „natūralistas“. Iš esmės jį labiau sužavėjo apibendrinimai, o ne individualios patirties keistumas ir kitimas, tie variantai, kurie yra tokie svarbūs tikram biologijos supratimui.

UNIVERSALI FILOSOFIJA (keturios dogmos)

  • Esencializmas: (esmių tobulas materialus pasaulis yra netobulas šių tobulų esmių/'idealų' (eidos) atspindys). Urvo analogijos trikampio pavyzdys.
  • Universali harmonija: esencijos sudaro tobulą visumą – negali pasikeisti
  • Demi-Urge: kūrybinė jėga, kuri sukūrė esmes
  • Siela: nekūniška „gyvybės kibirkštis“ gyvose sistemose, maksimaliai padidinta žmonėms.

- tapo Vakarų civilizacijos pamatu 2000 metų! Ernstas Mayras, vienas svarbiausių XX amžiaus biologų, teigia: „Prireikė daugiau nei 2000 metų, kad biologija, veikiama Darvino, išvengtų paralyžiuojančių esencializmo gniaužtų. Šiuolaikinės biologijos iškilimas iš dalies yra emancipacija nuo platoniško mąstymo“.

3. Aristotelis (384–322 m. pr. Kr.): Aristotelis buvo pirmasis didysis filosofas, susidomėjęs biologija. Jis aprašė 100 rūšių ir fosilijų, parašė knygas apie anatomiją, reprodukcinę biologiją ir gyvenimo istorijas. Jis buvo Platono mokinys ir Aleksandro Makedoniečio auklėtojas. Jis buvo labiau empiristas nei Platonas, naudodamasis stebėjimu (o ne vien protu), atsakydamas į kai kuriuos klausimus apie gamtos pasaulį. Iš tiesų jam priskiriamos pirmosios formalios dedukcinės ir indukcinės logikos taisyklės. Jis tikėjo, kad žinias galima atrasti iš stebėjimų (indukcija), tačiau į savo metodiką neįtraukė eksperimentinio komponento – veikiau alternatyvių, „indukuotų“ hipotezių vertinimas buvo atliktas vien tik loginiu deduktyviu samprotavimu. Jis patvirtino platoniškus harmoningos, statiškos visumos idealus su fiksuotomis rūšimis, kurias sukūrė „nejudantis judesys“, masyvu nuo paprasto iki sudėtingo didelėje būties grandinėje (Scala naturae), kuri tobulėja.

4. Santrauka: Yra gana šizoidinis biologinis paveldėjimas iš graikų. Viena vertus, Aristotelis ir Galenas pateikia daug teisingų (klaidingų) faktinių žinių apie gamtos pasaulį, o Aristotelio indėlis į logiką yra mokslinio metodo pagrindas. Tačiau platoniškasis esencializmas, vyravęs gamtos filosofijoje, trukdė svarstyti evoliucines idėjas, o proto, kaip galutinio tiesos arbitro, akcentavimas trukdė eksperimentiniam požiūriui.

B. Persai (Vakaruose vartojamas lotyniškas pavadinimas)

1. Ibn al-Haytham (Alhazenas) (965-1040): gimęs Basroje (dabar Irake), jam priskiriamas pirmasis oficialus stebėjimo procesas, hipotezė, eksperimentinis bandymas naudojant kiekybinį įvertinimą ir matematiką bei išvados. Pagrindiniame savo darbe „Optikos knyga“ (1021 m.) jis aprašo savo eksperimentus, kurie suklastojo nuostatą, kad regėjimą sukelia dalelės, kurios spinduliuoja iš akies (kaip teigė Ptolemėjas) arba spinduliuoja iš objekto (kaip teigė Aristotelis).

2. al-Birunis (973-1048): Gimęs dabartinėje Uzbekistano teritorijoje, al-Birunis taikė mokslinį metodą naujose srityse, iš esmės išrado lyginamosios sociologijos (kultūrų tyrimo ir lyginimo) ir eksperimentinės psichologijos disciplinas. Jo indėlis į astronomiją yra dar gilesnis, nes jis apsvarstė hipotezę, kad Žemė skrieja elipsėje aplink Saulę ir kasdien sukasi aplink savo ašį, ir išmatavo Žemės spindulį 600 metų prieš tai, kai buvo atliktas teisingas įvertinimas. vakarus. Vertingiausias jo indėlis į mokslo pažangą buvo ryškus pasitikėjimas tiksliu kiekybiniu įvertinimu ir pakartotiniais stebėjimais. Jis manė, kad klaidą, atsiradusią dėl instruktorių ar žmogiškųjų klaidų, galima kompensuoti imant pakartotinių stebėjimų vidurkį.

3. Ibn Sena (Avicena) (980–1037): Avicena taip pat gimusi dabartinėje Uzbekistano teritorijoje. Ji buvo al Birunio amžininkė ir laikoma vienu didžiausių istorijos filosofų.Nors jis buvo artimesnis Aristoteliui nei al-Biruniui, jis vis tiek manė, kad Aristotelio indukcijos filosofijai reikia kritinio eksperimento elemento, kad būtų patikrintos išvados. Avicena visų pirma žinoma dėl to, kad remiasi Hipokrato, Galeno ir Aristotelio darbais ir prisidėjo prie medicinos, kuri viduramžiais buvo naudojama visoje Europoje.

4. Santrauka: Persai pirmieji aiškiai aprašė ir tyrinėjo gamtos reiškinius matematikos kalba. Remdamiesi aristoteliškomis indukcijos ir hipotezių formavimo idėjomis, persai hipotezėms patikrinti pridėjo kritinę empirinio, kiekybinio, pakartotinio eksperimentavimo koncepciją. Tai yra mokslinis metodas.

C. Viduramžiai (476–1400 m.)

1. Konstantinas Didysis (valdė 306–337 m. – pirmasis Šventosios Romos imperatorius) – jo atsivertimas į krikščionybę vakaruose reiškė perėjimą nuo senovės Graikijos ir Romos politeizmo į monoteizmą, o vieno, tobulo, statinio kūrinio principai puikiai derėjo. su dominuojančia platoniška esencializmo filosofija.

2. Tomas Akvinietis (1225-1274) – Akvinietis pateikė formaliausią loginį Dievo egzistavimo argumentą, daugiausia naudodamas teleologinį dizaino argumentą. Įvykiai ar objektai, kurie juda link tikslo (turi tikslą), pagrindinė priežastis Aristotelio „nejudinamas judesys“ yra Tomo krikščionių Dievas. Tomas išpažino „natūralią teologiją“, kuri leido suprasti, kad galima daugiau pažinti Dievą studijuojant „Jo darbus“ (gamtą).

3. Santrauka: Romos katalikų bažnyčioje politinės, religinės ir ekonominės galios suvienijimas sukūrė monolitinį kultūrinį autoritetą, kuris buvo atsparus alternatyvioms pažiūroms. Bažnyčia tvirtino savo neklystantį autoritetą iš neklystančios Biblijos, todėl faktai ar idėjos, prieštaraujančios Biblijai, buvo bent jau klaidingos, o daugiausia eretiški alternatyvūs tiesos ir autoriteto šaltiniai (pvz., moksliniai tyrimai) buvo numanomi iššūkiai bažnyčios galiai. Tačiau per šį laikotarpį keli Vakarų filosofai-teologai, tokie kaip Akvinietis ir Robertas Grosseteste.

1168-1253 Aristotelio vertėjas) ir Rogeris Baconas (1220-1292) skaitė musulmonų filosofų vertimus ir atskleidė vakarams aristoteliškos logikos ir eksperimentavimo galią.

D. Renesansas (1400–1700 m.)

1. Kultūrinis klimatas. Protestantų reformacijos politinis ir kultūrinis šurmulys, Anglijos bažnyčios formavimasis ir pirklių klasės bei prekybos plėtra pakirto Romos katalikų bažnyčios hegemoniją ir suteikė daugiau dėmesio mechanika ir fizinis pasaulis. Tuo pačiu metu Diaso (1488 m.) – kuris nesudegdamas apeina kyšulį – ir Kolumbo 1492 m. atradimų kelionės atskleidė naujas Biblijoje neaprašytas rūšis ir žemes. Romos inkvizicijos, prasidėjusios XVI amžiuje, buvo bandymai išlaikyti eretikus ir jų idėjas. 1600 m. vasario 16 d. italų filosofas Giordano Bruno buvo sudegintas ant laužo už ereziją – tikriausiai dėl to, kad jis nuolat propagavo logiką, protą ir empirizmą kaip tiesos šaltinį, o ne religinį autoritetą. Jo parama Koperniko sistemai taip pat galėjo turėti įtakos. Protestantai buvo vienodai tvirti savo įsitikinimuose, o Jonas Kalvinas 1553 m. pareikalavo Michaelą Servetą sudeginti ant laužo už ereziją.

2. 1543 m.: Dviejų kūrinių paskelbimas padarė didžiulę įtaką. Mikalojaus Koperniko De revolutionibus orbium coelestium (Apie dangaus sferų revoliucijas) aprašė heliocentrinį Saulės sistemos modelį, prieštaraudamas terasiniam požiūriui, palaikomam tiek senolių (Ptolemėjo ir Aristotelio), tiek Biblijos autoritetų. Įdomu tai, kad Kopernikas vis dar priklausė nuo filosofinių pirmenybių stebėjimui – jis įsivaizdavo, kad planetos keliauja apskritimais, o ne elipsėmis, nes apskritimas buvo tobulesnė forma. Taip pat ir Andreaso Vesaliaus De humani corporis fabrica (Apie žmogaus kūno audinį) buvo išleistas 1543 m. Pasinaudojęs renesanso meno ir spaudos raida, Vesalius sugebėjo įtraukti išskirtinius išpjaustytų lavonų piešinius. Taikant šį empirinį požiūrį į žmogaus anatomiją, buvo atskleista daug senolių (ypač Galeno) klaidų. Trumpai tariant, kaip padarė išvadą Francis Baconas (1561–1626), žinios yra neišsamios, jos nėra visos Biblijoje ar senoviniuose tekstuose, o naujas žinias galima atrasti empirinio hipotezės tikrinimo procese.

3. Kepleris (1571-1630) ir Galilėjus (1564-1642) buvo pirmieji didieji gamtos filosofai vakaruose, kurie pabrėžė ir naudojo matematinį, eksperimentinį požiūrį atsakydami į klausimus apie fizinį pasaulį. Galilėjaus stebėjimai apie Jupiterį skriejančius mėnulius ir visas Veneros fazes (neįmanoma paaiškinti naudojant Ptolemėjo Saulės sistemos modelį) suteikia empirinį pagrindą Koperniko modeliui. Tačiau Galilėjus vis dar buvo susietas su filosofiniu imperatyvu, kad orbitos yra tobuli apskritimai. Kepleris užpuolė šį požiūrį su dideliais duomenimis, kuriuos surinko jis ir jo mentorius Tycho Brahe. Naudodamas elipsines orbitas Kepleris sugebėjo sukurti tiksliausius nuspėjamus planetų orbitų modelius. Galilėjus buvo pamaldus katalikas, bet jis garsiai pasakė, kad Biblija žmogui nurodo „kaip patekti į dangų, o ne kaip dangus nukeliauja“. Šiuo ir siekdamas „išmatuoti tai, kas išmatuojama, ir paversti išmatuojama tai, kas nėra taip“, jis įasmenina kiekybinį mokslininką. Jo Dialogas dėl dviejų pagrindinių pasaulio sistemų (1632), jis paskelbė diskusijas dėl šių pasaulėžiūrų. Romos katalikų bažnyčia padavė jį į teismą už ereziją, ir jis galiausiai buvo priverstas atsisakyti savo paramos Koperniko modeliui prieš 1633 m. Romos inkvizicijos generalinį komisarą. Galiausiai jam buvo skirtas namų areštas (apsiribotas savo namuose). Arcetri mieste) likusį savo gyvenimą.

4. Niutonas (1642-1727): Niutone Philosophiae Naturalis Principia Mathematica (1687) matome mokslinio metodo išsipildymą – išbandomos bendrosios teorijos susiformavimą. Niutonas sukonstravo bendrą teorinį gravitacijos ir judėjimo modelį, kuris tapo klasikine mechanika. Ši teorija paaiškino žemiškų objektų judėjimą (krentančių obuolių ir sviedinių) ir elipsinį dangaus kūnų kelią. Mes matome Aristotelio imperatyvo kulminaciją tiek indukciniam, tiek dedukciniam samprotavimui – iš konkrečių stebėjimų sukuriama bendra hipotezė (indukcinis samprotavimas). Dabar naudokite dedukciją, kad sukurtumėte prognozę, kuri išplaukia iš tos hipotezės (IF. THEN. ). Ir, žinoma, jūs atliekate savo prognozę eksperimentiniam testui, kurio metu galima falsifikuoti. Nors kai kurios tautos, karaliai ar globėjai labai gerbė kitus gamtos filosofus (terminas „mokslininkas“ buvo sukurtas tik XX a. ketvirtajame dešimtmetyje), Niutonas buvo riteris - reiškia visišką šio naujo fizinio pasaulio tyrimo būdo kultūrinį priėmimą.

5. Santrauka: Šiuo laikotarpiu matome mokslinio metodo vystymąsi ir taikymą vakaruose. „Mokslo revoliucija“ turėjo keistą poveikį gyvenimo tyrimams. Mokslas iš teologijos emancipavo fiziką, astronomiją ir chemiją, aprašydamas pastovius, natūralius, nuspėjamus dėsnius ir apibūdindamas nekintančią elementų prigimtį (alchemija paneigta). Tai patvirtino platonišką požiūrį į nesikeičiančią visatą, sukurtą tobulai ir paliktą veikti kaip „laikrodžio mechanizmas“. Bet kaip apie mūsų mažąjį visatos kampelį? Ar Žemė taip pat buvo statiška nuo pat pradžių ir kiek seniai tai buvo? Anglikonų vyskupas Jamesas Ussheris (1581–1656) taikė loginį griežtumą Biblijoje atskleistoje Žemės istorijoje ir skaičiavo kartas, nulemdamas, kad kūryba prasidėjo 4004 m. spalio 23 d. prieš Kristų vidurdienį. (Jei norite puikios knygos apie kalendorius, skaitykite Stepheno J. Gouldo Tūkstantmečio klausimas). Thomas Burnet (

1635-1715) rašė Šventoji Žemės teorija (1680), žemės istorijos pasakojimas kaip pažodinis Pradžios knygos 1 aprašymas. Taigi abu padarė išvadą, kad Žemė buvo jauna, ir dauguma gamtos filosofų taip pat padarė išvadą, kad rūšys buvo nustatytos nuo pat jų sukūrimo.

E. Apšvietimas (1700 m.)

1. Kultūrinis klimatas: 1700-ieji Europoje buvo audringas amžius, kurį pertraukė pramonės revoliucija, Amerikos revoliucija ir Prancūzijos revoliucija. Ideologijos buvo sukrėstos iki pamatų, o mokslo, proto ir pramonės galios pažadai metė iššūkį socialinio ekonominio sąstingio ir autoritarinio valdymo idėjoms.

2. Natūrali teologija – po Akviniečio mąstymo, natūralioji teologija atgimė, kad būtų aiškiai atsižvelgta į teologinę svarbą ir naujų mokslo pastebėjimų svarbą. Pagrindinė prielaida buvo ta, kad Dievas sukūrė daiktus tam tikram tikslui ir kad mes galėtume suprasti Dievo tikslą, jei išsamiau apibūdinsime kūrinį ir jo veikimą. Aiškiausiai šias idėjas rekonstravo teologas Williamas Paley's Natūrali teologija: arba, dievybės egzistavimo ir savybių įrodymai, surinkti iš gamtos išvaizdos (1802). Čia jis pateikia savo teleologinį argumentą dėl Dievo egzistavimo, naudodamas "watchmaker" alegorija.

a. Carlas Linne'as (1707–1778) - "Linneaus" (jis savo vardą lotynizavo) buvo "puikus kataloguotojas" ir išleido pirmąjį leidimą Systema Naturae 1735 m. Tačiau tik 1753 m. Species Plantarum (augalų rūšys) jis įformino savo dviejų pavadinimų naudojimo rūšiai identifikuoti procedūrą – lotynišką binomeną (pvz. Homo sapiens). Pirmasis pavadinimas yra GENUS, o antrasis vadinamas „specifiniu epitetu“, kuris apibūdina šią rūšį ir išskiria ją iš kitų panašių rūšių, priklausančių tai pačiai genčiai. Linėjus taip pat sugrupavo šias gentis ("genus" daugiskaitą) į grupes, klases ir karalystes, remdamasis papildomais morfologiniais panašumais. Augaluose jis rėmėsi reprodukcinių struktūrų panašumais, nes daugelis gamtininkų pripažino, kad rūšys yra rūšys, kurios dauginasi tik su savimi. 10-ajame leidime Systema Naturae (1758), jis pritaikė šią sistemą ir visiems gyvūnams. Seniausi šiandien naudojami moksliniai rūšių pavadinimai yra iš šių dviejų darbų. Beje, žodis „rūšis“ yra ir vienaskaita, ir daugiskaita. Nėra „rūšies“. FYI. :)

b. Georges Louis Leclerc, Comte de Buffon (1707-1788) Buffonas išleido pirmąjį savo enciklopedijos tomą Naturelle istorija Ernstas Mayras Buffoną laikė svarbiausiu XVIII amžiaus biologu, o Mayras rašė: „Nesvarbu, kurį iš XVIII amžiaus antrosios pusės autorių skaitome – jų diskusijos galiausiai tėra tik Buffono darbo komentarai. Išskyrus Darviną ir Aristotelį, nebuvo jokio kito organizmų tyrinėtojo, kuris būtų turėjęs tokią didelę įtaką. Jis priešinosi klasifikavimo sąvokai, jei rūšys būtų kuriamos atskirai, tai kam būtų naudinga bet kokia klasifikavimo sistema? Jis žinojo apie evoliucijos galimybę, bet ją atmeta:
"Ne tik asilas ir arklys, bet ir žmogus, beždžionės, keturkojai ir visi gyvūnai gali būti laikomi viena šeima. Jei būtų pripažinta, kad asilas priklauso arklio šeimai ir skiriasi nuo arklio tik tuo, kad skiriasi nuo pradinės formos, lygiai taip pat būtų galima sakyti, kad beždžionė priklauso žmonių šeimai, kad jis yra išsigimimas. žmogus, kad žmogus ir beždžionė turi bendrą kilmę, kad iš tikrųjų visos šeimos, tarp augalų ir gyvūnų, yra kilę iš vienos šeimos ir kad visi gyvūnai yra kilę iš vieno gyvūno, iš kurio kilo laiko eiga, dėl progreso ar išsigimimo, visos kitos gyvūnų rasės. Nes jei kažkada būtų įrodyta, kad esame pateisinami steigti šias šeimas, jei būtų pripažinta, kad tarp gyvūnų ir augalų yra buvę (sakau, kad kelios rūšys), bet net viena, kuri buvo sukurta tiesioginio padorumo metu. kita rūšis, jei, pavyzdžiui, būtų tiesa, kad asilas yra tik išsigimimas nuo arklio - tada gamtos galiai nebebūtų jokių apribojimų, ir mes neturėtume klysti manydami, kad, turėdama pakankamai laiko, ji sugebėjo iš vienos būtybės išvesti visas kitas organizuotas būtybes. Bet tai jokiu būdu nėra tinkamas gamtos vaizdavimas. Apreiškimo autoritetu esame užtikrinti, kad visi gyvūnai vienodai dalyvavo tiesioginės Kūrybos malonėje ir kad pirmoji kiekvienos rūšies pora, kuri buvo išleista, visiškai susiformavo iš Kūrėjo rankų." Naturelle istorija (1753)

c. Jeanas Baptiste'as Pierre'as Antoine'as de Monet, Chevalier de Lamarkas (1744-1829) – Iš pradžių buvo botanikas ir Buffono sūnaus auklėtojas, jis tapo bestuburių gyvūnų ir Paryžiaus baseino moliuskų fosilijų ekspertu. dėl šio darbo pasikeitė jo pirminis tikėjimas rūšių pastovumu. Jo kulminaciniame darbe Zoologijos filosofija (1809 m.), jis pasiūlė, kad rūšys laikui bėgant keistųsi, kopdamos į Scala Naturae nuo paprastų formų iki sudėtingų. Paprasčiausios formos buvo nuolat gaminamos spontaniškai, o rūšys neišnyko – per ilgą laiką jos išsivystė į sudėtingesnes formas. Be šios vertikalios progresijos, jie taip pat gali skirtis dėl to, kad reaguoja į aplinką ir perduoda požymius, kuriuos įgijo dėl šios aplinkos veikimo. Struktūros, kurios buvo naudojamos aplinkoje, buvo išplėtotos (naudojimas ir nenaudojimas), o vėliau šios naujai sukurtos struktūros buvo perduotos palikuonims (įgytų savybių paveldėjimas). Lamarko evoliucinės idėjos paaiškino naujus fosilijų įvairovės ir akivaizdaus išnykimo stebėjimus. Lamarko nuomone, išnykimai teologiškai buvo neįmanomi, nes jis tikėjo išbaigta, harmoninga geranoriško kūrėjo kūryba. Kodėl geranoriškas, kryptingas kūrėjas turėtų leisti kūriniams išnykti, o kai kurių rūšių praradimas nepadarys pradinio kūrinio tobulumo netobulo? Lamarkui rūšys, virsdamos kitomis rūšimis, išsaugojo visą kūriniją. „Ar negali būti, kad aptariamos fosilijos priklauso rūšims, kurios vis dar egzistuoja, bet nuo to laiko pasikeitė ir buvo paverstos panašiomis rūšimis, kurias dabar iš tikrųjų randame? Lamarkas pagrįstai laikomas pirmuoju „biologu“ (jis pirmasis pavartojo šį terminą), pasiūliusiu tikrą evoliucinę hipotezę ir patikrinamą, natūralistinį mechanizmą jai paaiškinti. Deja, mechanizmas buvo neteisingas.

d. Georgesas Cuvier (1769–1832) - Cuvier taip pat buvo intelektualinis milžinas Prancūzijoje ir buvo Lamarko priešas. Puikus anatomas Cuvier įkūrė lyginamąjį požiūrį į anatomiją ir taip pat įkūrė stuburinių paleontologiją. Skirtingai nei Lamarkas, jis manė, kad įvyko išnykimai, ir palaikė šį teiginį parodydamas, kad didieji praeities žinduoliai (mamutai, milžiniški žemės tinginiai ir kt.) neturėjo šiuolaikinių gyvų formų (Cuvier padarė išvadą, kad drambliai ir mamutai yra skirtingos rūšys, o mamutai). buvo tikrai išnykę.) Priešingai Lamarko idėjoms apie laipsniškai besikeičiančias rūšis, reaguojančias į savo aplinką, Cuvier propagavo mintį, kad buvo laikotarpių kataklizmai („revoliucijos“), dėl kurių žuvo vietinė fauna ir reikėjo atkurti populiaciją iš kitur. Ši idėja tapo žinoma kaip „katastrofizmas“ ir priešinosi „uniformitarizmui“ dėl laipsniškų pokyčių, kuriuos propagavo Lamarkas ir kiti. Cuvier taip pat sugriovė scala naturae sampratą, pakeisdamas ją keturiais vienas nuo kito atskirtais gyvybės „įsišaknimais“. Galiausiai Cuvier pasakė, kad Lamarko laipsniško evoliucijos modelio numatytų tarpinių produktų nėra, ir priminė mokslo bendruomenei, kad spontaniška generacija buvo paneigta (bent jau vabzdžių atveju) nuo Francesco Redi eksperimentų 1668 m.! Jis buvo tikras esencialistas, matęs nenutrūkstamą laiką ir taksonus. Cuvier pergyveno Lamarką ir toliau pykdė jam ir jo idėjoms. Dėl to evoliucinės idėjos pateko į nepalankumą.


Kodėl turi įvykti DNR replikacija?

DNR yra tarsi ląstelės kūrimo ir valdymo instrukcija.

Paaiškinimas:

DNR replikacija turi įvykti, nes esamos ląstelės dalijasi ir gamina naujas ląsteles.

Kiekviena ląstelė turi turėti visą naudojimo instrukciją, kad ji tinkamai veiktų. Taigi DNR reikia nukopijuoti prieš ląstelių dalijimąsi, kad kiekviena nauja ląstelė gautų visą instrukcijų rinkinį!

Čia yra vaizdo įrašas, kuriame naudojama animuota pamoka, paaiškinanti DNR replikacijos procesą.

Visų pirma, skirtas ląstelių dalijimuisi

Paaiškinimas:

Iš esmės kiekvieną kartą, kai ląstelėje vyksta mitozė (vienos rūšies ląstelių dalijimasis), įvairūs fermentai padalija kiekvieną DNR grandinę per pusę, o tuomet trūkstamą pusę atskirtose grandinėse pakeičia atitinkamais nukleotidais, paliekant dvi identiškas grandines. Kai nukopijuojamas visas ląstelės genomas (kartu su visomis organelėmis), ląstelė gali suskilti į dvi dukterines ląsteles.
Įsivaizduokite, kad susipjaustote save per vidurį ir dalijatės per pusę, o tada naudojate kiekvieną savo pusę kaip šabloną, kad atkurtumėte kitą pusę.
Tai yra biologija, bet esmė ta, kad DNR yra replikuojama, kad galėtų atgaminti save.


Ląstelinis kvėpavimas ir ATP

Pirmadienis lapkričio 6 d
QFD: jei viskas klostosi ne taip, nesitaik su jais. Rogeris Barrettas

Esminis dienos klausimas: kaip gyvūnas kvėpuoja? Kokios organų sistemos ir organai dalyvauja šiame procese? Kokios molekulės reikalingos, kad įvyktų ląstelių kvėpavimas?
Akademinė kalba: ATP, ląstelių kvėpavimas, glikolizė, Krebo ciklas ir oksidacinis fosforilinimas

Šios savaitės mokymosi tikslas: NGSS LS 1-5 Naudokite modelį, kad parodytumėte, kaip fotosintezė šviesos energiją paverčia sukaupta chemine energija.
.
Mokiniai žinos ir gebės suprasti:
Gyvi organizmai, siekdami išgyventi, vykdo gyvybės procesus
kaip parodyta: tinkamai Kornelio užrašai,
Fotosintezė ir ląstelių kvėpavimas yra papildomi procesai, būtini daugumos organizmų išlikimui Žemėje, kaip parodyta jų bukletuose
Paaiškinkite fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesų (pvz., deguonies ir anglies dioksido perdirbimo) tarpusavio ryšį, palygindami ir supriešindami fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo reakcijas.
Nustatykite, kokie veiksniai turi įtakos fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesams (t. y. šviesos intensyvumas, reagentų prieinamumas, temperatūra)
Ląstelės atlieka chemines transformacijas, kurios naudoja energiją organinių junginių sintezei arba skaidymui

Šiandienos našumo tikslas:
1) studentai užsirašys Kornelio užrašus apie ląstelių kvėpavimo procesą
2) mokiniai stebės savo biomus ir fiksuos stebėjimus
3) Studentai peržiūrės filmo klipą apie ląstelių kvėpavimą ir užpildys klausimus apie ląstelių kvėpavimo procesą bei paaiškins fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo (deguonies ir anglies dioksido perdirbimo) procesų tarpusavio ryšį.
Ir gebėti palyginti bei kontrastuoti fotosintezę ir ląstelių kvėpavimą
Namų darbas: parašykite pastraipą, kad nustatytumėte, kokie veiksniai turi įtakos fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesams (t. y. šviesos intensyvumas, reagentų prieinamumas, temperatūra)
http://www.ehow.com/how-does_5466091_role-enzymes-cellular-respiration.html


Lapkričio 7 d., antradienis
QFD: Pasitikėk savimi. Jūs žinote daugiau, nei manote, kad žinote“. — Dr. Benjaminas Spockas

Esminis dienos klausimas: išanalizuokite, kurios molekulės yra būtinos aerobiniam kvėpavimui? Kodėl? Paaiškinkite keliais sakiniais
Akademinė kalba: ląstelių energija, fermentacija, Krebso ciklas, elektronų transportavimo grandinė

Šios savaitės mokymosi tikslas: NGSS LS 1-5 Naudokite modelį, kad parodytumėte, kaip fotosintezė šviesos energiją paverčia sukaupta chemine energija.
NGSS 1-6 Studentai, kurie demonstruoja supratimą, gali sukurti ir peržiūrėti paaiškinimą, pagrįstą įrodymais, kaip anglis, vandenilis ir deguonis iš cukraus molekulių gali jungtis su kitais elementais, sudarydami aminorūgštis ir (arba) kitas dideles anglies molekules.

Mokiniai žinos ir gebės suprasti:
Gyvi organizmai, siekdami išgyventi, vykdo gyvybės procesus
kaip įrodoma tiriant, kuriant ir statant biomą, kuriame būtų galima laikyti augalą ir gyvūną 21 dieną.
Fotosintezė ir ląstelių kvėpavimas yra papildomi procesai, būtini daugumos organizmų išlikimui Žemėje, kaip parodyta jų bukletuose
Paaiškinkite fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesų (pvz., deguonies ir anglies dioksido perdirbimo) tarpusavio ryšį, palygindami ir supriešindami fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo reakcijas.
Nustatykite, kokie veiksniai turi įtakos fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesams (t. y. šviesos intensyvumas, reagentų prieinamumas, temperatūra)
Ląstelės atlieka chemines transformacijas, kurios naudoja energiją organinių junginių sintezei arba skaidymui

Šiandienos našumo tikslas:
1) Atlikdami žiniatinklio užduotį (Google klasės užduotis) mokiniai skaitys ir tirs fotosintezės ląstelių kvėpavimo procesą ir ATP susidarymą.

trečia. Lapkričio 8 d
QFD: „Neveiklumas sukelia abejones ir baimę. Veiksmas ugdo pasitikėjimą ir drąsą. Jei norite nugalėti baimę, nesėdėkite namuose ir negalvokite apie tai. Išeik ir užsiimk“. – Deilas Karnegis
Esminis šios dienos klausimas: paaiškinkite, kaip fotosintezė ir ląstelių kvėpavimas yra vienas kitą papildantys procesai, reikalingi daugumos organizmų išlikimui, ir paaiškinkite fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesų (pvz., deguonies ir anglies dioksido perdirbimo) tarpusavio ryšį, palyginkite ir kontrastuokite fotosintezę ir ląstelių kvėpavimo reakcijos
Akademinė kalba: visi ankstesni šios dalies žodžiai

Šios savaitės mokymosi tikslas: NGSS LS 1-5 Naudokite modelį, kad parodytumėte, kaip fotosintezė šviesos energiją paverčia sukaupta chemine energija.
Mokiniai žinos ir gebės suprasti:
Gyvi organizmai, siekdami išgyventi, vykdo gyvybės procesus
kaip įrodoma tiriant, kuriant ir statant biomą, kuriame būtų galima laikyti augalą ir gyvūną 21 dieną.
Fotosintezė ir ląstelių kvėpavimas yra papildomi procesai, būtini daugumos organizmų išlikimui Žemėje, kaip parodyta jų bukletuose
Paaiškinkite fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesų (pvz., deguonies ir anglies dioksido perdirbimo) tarpusavio ryšį, palygindami ir supriešindami fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo reakcijas.
Nustatykite, kokie veiksniai turi įtakos fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesams (t. y. šviesos intensyvumas, reagentų prieinamumas, temperatūra)
Ląstelės atlieka chemines transformacijas, kurios naudoja energiją organinių junginių sintezei arba skaidymui

Šiandienos našumo tikslas:
1) mokiniai užpildys viktoriną apie fotosintezę, ląstelių kvėpavimą, osmosą ir difuziją ir surinks 70% ar daugiau

Lapkričio 9 d., ketvirtadienis
QFD: Kodėl man turėtų rūpėti, ką apie mane galvoja kiti? Esu kas esu. Ir kuo aš noriu būti“. – Avril Lavigne

Esminis šios dienos klausimas: apibūdinkite, kaip energija patenka į gyvus daiktus

Šios savaitės mokymosi tikslas: NGSS LS 1-6 Studentai, kurie demonstruoja supratimą, gali sukurti ir peržiūrėti paaiškinimą, pagrįstą įrodymais, kaip anglis, vandenilis ir deguonis iš cukraus molekulių gali jungtis su kitais elementais, sudarydami aminorūgštis ir (arba) kitas dideles anglies. pagrįstos molekulės.
Mokiniai žinos ir gebės suprasti:
Gyvi organizmai, siekdami išgyventi, vykdo gyvybės procesus
kaip įrodoma tiriant, kuriant ir statant biomą, kuriame būtų galima laikyti augalą ir gyvūną 21 dieną.
Fotosintezė ir ląstelių kvėpavimas yra papildomi procesai, būtini daugumos organizmų išlikimui Žemėje, kaip parodyta jų bukletuose
Paaiškinkite fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesų (pvz., deguonies ir anglies dioksido perdirbimo) tarpusavio ryšį, palygindami ir supriešindami fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo reakcijas.
Nustatykite, kokie veiksniai turi įtakos fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesams (t. y. šviesos intensyvumas, reagentų prieinamumas, temperatūra)
Ląstelės atlieka chemines transformacijas, kurios naudoja energiją organinių junginių sintezei arba skaidymui

Šiandienos našumo tikslas:
1) studentai parodys savo supratimą kurdami ppt pristatymą
2) biomo registracija
HW : Sukurkite koncepcijos žemėlapį, kuriame būtų parodytas ląstelių kvėpavimas

Lapkričio 10 d., penktadienis
QFD: Eikite užtikrintai savo svajonių kryptimi ir gyvenkite gyvenimą, kurį įsivaizdavote. – Henris Davidas Thoreau
Esminis dienos klausimas: apibūdinkite, kaip anglies pagrindu pagamintos molekulės gali būti sujungtos į didesnes molekules ir naudojamos žmogaus organizme

Šios savaitės mokymosi tikslas: NGSS 1–6 Mokiniai, kurie demonstruoja supratimą, gali sukurti ir peržiūrėti paaiškinimą, pagrįstą įrodymais, kaip anglis, vandenilis ir deguonis iš cukraus molekulių gali susijungti su kitais elementais, sudarydami aminorūgštis ir (arba) kitas dideles anglies pagrindu pagamintas medžiagas. molekules.
Mokiniai žinos ir gebės suprasti:
Gyvi organizmai, siekdami išgyventi, vykdo gyvybės procesus
kaip įrodoma tiriant, kuriant ir statant biomą, kuriame būtų galima laikyti augalą ir gyvūną 21 dieną.
Fotosintezė ir ląstelių kvėpavimas yra papildomi procesai, būtini daugumos organizmų išlikimui Žemėje, kaip parodyta jų bukletuose
Paaiškinkite fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesų (pvz., deguonies ir anglies dioksido perdirbimo) tarpusavio ryšį, palygindami ir supriešindami fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo reakcijas.
Nustatykite, kokie veiksniai turi įtakos fotosintezės ir ląstelių kvėpavimo procesams (t. y. šviesos intensyvumas, reagentų prieinamumas, temperatūra)
Ląstelės atlieka chemines transformacijas, kurios naudoja energiją organinių junginių sintezei arba skaidymui

Šiandienos našumo tikslas:
1) ) Studentai baigs ppt pristatymus

HW: baigti ppt pristatymus pirmadienį


2 dalis. Polimero kūrimas: mikrovamzdelių dinamika

00:00:01.11 Sveiki, mano vardas Tony Hyman. Aš esu Maxo Plancko instituto direktorius
00:00:05.14 Drezdene, Vokietijoje. Ir kalbant apie antrąją mano kalbos dalį,
00:00:09.29 Norėčiau papasakoti apie polimerus: mikrovamzdelius.
00:00:13.21 kurie yra žavinga mitozinio veleno dalis,
00:00:16.27 kurį iliustravau čia šiame mažame animaciniame filme.
00:00:21.06 Jei prisimenate, paskutiniame pokalbyje, kai diskutavome apie biologinės analizės mastą,
00:00:27.23 mikrotubulai yra baltymų molekulių, vadinamų tubulinu, organizacija, parodyta čia.
00:00:35.10 Be to, tubulino molekulės susijungia, kad sutvarkytų šiuos mikrovamzdelių polimerus.
00:00:41.19 Dabar galite pažvelgti į ląstelėse augančius mikrovamzdelius,
00:00:44.20 ir šiame filme galite pamatyti mikrotubulių galus, augančius visame mūsų C. elegans embrione.
00:00:49.25 Mikrotubulių galai pažymėti baltymu, vadinamu EB1,
00:00:54.02 kuris, kaip žinoma, seka ir atpažįsta tik mikrovamzdelių pradžią,
00:00:58.11 auga iš centrosomų.
00:01:03.09 Dabar mikrovamzdeliai turi įdomią struktūrą,
00:01:07.17 Viršuje parodžiau jums dimerius. Mes išsamiai žinome dimerio struktūrą,
00:01:12.08 naudojant daugybę skirtingų konstrukcinių metodų,
00:01:14.14 pvz., kristalografija ir elektroninė mikroskopija.
00:01:17.28 Ir dimerai sudaro protofilamentų išdėstymą nuo galvos iki uodegos,
00:01:23.01 kurią čia parodžiau naudodamas techniką, vadinamą atominės jėgos mikroskopija.
00:01:27.05 Bet tada šie protofilamentai asocijuojasi vienas su kitu,
00:01:32.11 ir suformuokite vamzdelį. Ir in vivo viename mikrotubule yra apie 13 protofilamentų.
00:01:38.19 Ir apačioje matote mikrovamzdelį taikant metodą, žinomą kaip stiklakūnio ledas,
00:01:43.13 kur galite pamatyti atskirus protofilamentus.
00:01:46.12 Įdomus dalykas apie mikrovamzdelius yra tai, kad jie auga nuo savo galų.
00:01:52.13 Taigi, jūs turite polimerą, kuris yra vamzdelis,
00:01:54.21 ir atskiri subvienetai patenka į galus, ir jie palieka galus,
00:01:58.23 ir todėl jūs turite didelį tubulino subvienetų skaičių,
00:02:02.00 ir nuolaida. Ir mikrotubulių augimą apibrėžia šie skirtingi rodikliai.
00:02:07.21 Kitas įdomus dalykas, susijęs su mikrovamzdeliais, yra tai, kad jie turi poliškumą.
00:02:12.03 Taigi, jūs turite tubulino dimerį, o dimeras yra heterodimeras,
00:02:16.09 su dviem skirtingais subvienetais: alfa ir beta.
00:02:19.22 Ir tie alfa-beta subvienetai nustato mikrotubulo poliškumą,
00:02:25.01 su beta subvienetu pliuso gale.
00:02:28.04 Taigi, beta subvienetas žymi pliusinį mikrotubulo galą,
00:02:32.14 ir ląstelėje pliusiniai galai paprastai būna išorėje ląstelės pakraštyje,
00:02:38.11, o minuso galai yra sutelkti centrosomoje.
00:02:42.04 Taigi, iš centrosomos susidarys branduolys, išaugs per ląstelę,
00:02:46.01 su pliusiniais galais.
00:02:48.05 Taigi, jis turi dinamiką, bet taip pat turi poliškumą.
00:02:51.17 Dabar galime pažvelgti į in vitro augančius mikrovamzdelius.
00:02:56.00 Tubuliną galite išskirti iš ląstelių. Viena iš pagrindinių vietų, nuo kurių ją izoliuojame, yra smegenys
00:03:00.19 nes smegenyse yra didžiulis tubulino kiekis, nes jis sudaro visus mūsų neuronus.
00:03:06.05 Ir tada galime tyrinėti mėgintuvėlyje augančius mikrovamzdelius, kaip parodžiau šiame filme.
00:03:11.26 Didelė struktūra čia yra centrosoma, kurią mes taip pat izoliavome nuo ląstelės.
00:03:16.21 Mes išskyrėme tubuliną ir matote, kaip jis auga išilgai dengiamojo stiklelio,
00:03:20.17 tiesiog iš pačių tubulino molekulių.
00:03:25.09 Taigi teoriškai mikrotubuliams augti nereikia jokių kitų baltymų.
00:03:30.19 Tai paprastos polimerinės sistemos.
00:03:32.29 Bet mikrovamzdeliai in vivo. ląstelėje.
00:03:38.21 turi labai skirtingą elgesį nei mikrotubuliai mėgintuvėlyje.
00:03:43.11 Ir pagrindinis skirtumas yra tas, kad esant bet kokiai konkrečiai tubulino koncentracijai,
00:03:48.13 mikrovamzdeliai auga greičiau in vivo nei mėgintuvėlyje.
00:03:52.16 Jie auga daug greičiau... kartais 10 kartų greičiau, nei tikėtumėtės.
00:03:57.03 Kitas dalykas yra tai, kad jie linkę greičiau apsiversti ląstelėse nei mėgintuvėlyje.
00:04:02.02 Taigi, tai, ką čia pavaizdavau, yra įdomus elgesys, žinomas kaip dinaminis nestabilumas,
00:04:07.21 kur matote, kaip auga mikrovamzdeliai,
00:04:09.14 ir kai kuriais etapais pereina į mažėjančią būseną,
00:04:13.23 ir tada vėl pradeda augti.
00:04:16.10 Ir tai, ką galite pamatyti tiek in vivo, tiek in vitro,
00:04:19.14 mikrovamzdeliai virsta dėl dinaminio nestabilumo,
00:04:22.14 bet ląstelėse jie daug dinamiškesni nei mėgintuvėlyje.
00:04:27.12 Ir tai mokslininkus domino pastaruosius 25 metus,
00:04:31.16 nuo tada, kai buvo atrastos skirtingos mikrovamzdelių savybės
00:04:36.10 in vitro ir in vivo.
00:04:38.13 Ir mes norime suprasti, kaip mikrotubulai reguliuojami ląstelėje, in vivo kontekste
00:04:44.28 nes tas reguliavimas yra raktas į jų veiklą ląstelėje.
00:04:48.03 Pavyzdžiui, mitozinio veleno kūrimas,
00:04:50.11 reikalauja, kad mikrotubulių veikla būtų reguliuojama.
00:04:54.15 Vienas iš klausimų, kuriuos galite užduoti, ir mes, kaip biologai, visada turime,
00:05:01.05 jei jus domina tokia problema. Jūs žiūrite į jūsų mikrotubulus, augančius ląstelėje
00:05:05.00 ir tada jūs sakote sau: „Mane domina ta problema“.
00:05:08.01 "Kaip man tai pavyks?"
00:05:09.13 Ir pirmas dalykas, kurio esi linkęs savęs paklausti biologijoje
00:05:12.00 Ar tai sudėtinga?
00:05:13.23 Ar tai yra išsprendžiama problema? Ar galiu tai pasiekti?
00:05:15.24 Ir štai Rebecca Heald apžvalga, iliustruojanti skirtingų baltymų skaičių
00:05:23.00 kurie, kaip žinoma, dalyvauja reguliuojant mikrovamzdelius.
00:05:25.20 Ir tu pažiūri į tai, ir tai atrodo gana baisu.
00:05:28.17 Įvairiuose procesuose dalyvauja tiek daug skirtingų molekulių.
00:05:31.06 Taigi, mes nusprendėme eiti ir paklausti, kaip sudėtingas yra mikrotubulių augimas
00:05:38.27 C. elegans embrione?
00:05:39.29 Mes ką tik nusprendėme sutelkti dėmesį į vieną konkrečią problemą, kuri yra.
00:05:42.29 Kiek baltymų reikia, kad susidarytų pliusinis mikrotubulo galas
00:05:47.22 augti toli per citoplazmą?
00:05:49.15 Jei prisimenate, sakiau, kad jis auga maždaug 10 kartų greičiau in vivo nei in vitro,
00:05:54.17 todėl galite paklausti, kiek baltymų reikia tam.
00:05:58.07 Dabar tai padarėme pasinaudodami mūsų genomo pločio RNAi ekranu.
00:06:03.04 Šį ekraną paminėjau įžangoje, o šis ekranas yra RNR trukdžių ekranas,
00:06:10.29 kur galime ieškoti genų, reikalingų mikrotubulų augimui.
00:06:14.16 Norėdami tai padaryti, paėmėme paskutinį 800 genų rinkinį,
00:06:18.09 ir nusprendėme patikrinti jų pogrupius
00:06:22.03 tiems, kurie turėjo įtakos mikrotubulų augimui.
00:06:25.18 Taigi, jūs prisimenate, kad mūsų pirmasis ekranas naudojo Nomarski mikroskopiją,
00:06:28.11 ir mes negalėjome matyti mikrovamzdelių.
00:06:29.28 Tuo metu mums būtų buvę per daug sudėtinga,
00:06:32.09 viską patikrinti fluorescencine mikroskopija.
00:06:34.28 Tačiau turėdami savo genų pogrupį galime paklausti,
00:06:37.22 kurie iš jų turi poveikį embrionui
00:06:40.12 nes jie trukdo mikrotubuliams tinkamai augti?
00:06:44.00 Ir štai filmas, kuriame galite pamatyti pliusinius galus
00:06:47.20 mikrotubulių, augančių EB1, kaip minėjau.
00:06:50.22 Taip pat galime automatiškai sekti šiuos mikrovamzdelių galus,
00:06:53.27 o tai labai padeda žvelgiant į fenotipą.
00:06:56.20 Taigi iš esmės tai yra mūsų ekrano kontūrai,
00:07:01.16 mes paėmėme DIC ekraną -- Nomarski ekraną --
00:07:05.05 ir mes paėmėme daugybę genų, ir čia turime genų rinkinį
00:07:11.20 reikalingas ląstelių dalijimuisi. Taigi, mes tikime. mūsų hipotezė yra
00:07:16.10 kad bet koks genas, turintis įtakos mikrotubulų augimui, yra tikėtinas
00:07:20.05 kad embrionas nesiskirstytų tinkamai.
00:07:23.22 Taigi, mes paėmėme tuos genus ir atlikome bioinformatiką, kad pasirinktume genus.
00:07:31.01 sumažinti darbo, kurį turime atlikti, kiekį,
00:07:32.07 ir tada padarome savo fluorescencinį antrinį ekraną
00:07:34.27 naudojant įvairius fluorescencinius žymenis,
00:07:37.29 ir mes ieškome genų, reikalingų mikrotubulų augimui, skaičiaus.
00:07:41.29 Ir kai tai padarėme, rezultatai buvo tikrai gana įdomūs,
00:07:47.00 nes jie iš tikrųjų parodė, kad mikrotubuliui augti nereikia daug genų.
00:07:53.06 Jei pažvelgsite į šią gana sudėtingą juostinę diagramą čia,
00:07:57.03 baltos linijos rodo mikrotubulių augimo greitį.
00:08:01.00 Taigi, šioje konkrečioje ašyje matome mikrotubulių augimo greitį,
00:08:04.24 ir jūs galite pamatyti, kad šis sluoksnis yra apie laukinio tipo mikrotubulių augimo greitį.
00:08:09.27 Taigi, tada galite pasakyti, pereikime per genus
00:08:13.05 ir paklauskite, kurie genotipai nebeauga laukinio tipo greičiu?
00:08:17.16 Aš įtraukiau juos į ratą. Matote, kad čia yra genų rinkinys – du –
00:08:23.08 kurie aiškiai reikalingi mikrotubuliams augti.
00:08:27.20 Yra keletas kitų genų, kurie taip pat turi įtakos mikrotubulų augimui, bet mes žinome
00:08:31.13 kad jie reikalingi pačiam tubulino dimeriui pagaminti.
00:08:36.00 Taigi, aišku, jei neturite pakankamai tubulino, jūs neaugsite.
00:08:39.12 Mūsų nedomina tie, kurie kalba apie šį konkretų pokalbį.
00:08:43.02 Mes iš tikrųjų norime žinoti, kada bus pagamintas tubulinas,
00:08:45.19 kokių baltymų reikia, kad mikrotubulai augtų?
00:08:47.25 Ir štai, visa tai veikia, mes sugalvojome du baltymus, kurių, atrodo, reikia tam...
00:08:52.13 TACC ir Zyg9, kurie, kaip mes žinome, iš tikrųjų yra komplekse.
00:08:58.19 Taigi, yra baltymų kompleksas, reikalingas mikrotubulių augimui.
00:09:03.10 Dabar paaiškėjo, kad šis baltymas, esantis čia viduryje, Zyg9,
00:09:07.29 yra baltymų šeimos dalis. XMAP yra vienas iš aukštesniųjų eukariotų įkūrėjų.
00:09:15.00 Cerevisiae yra Stu2, o pombe yra Dis1.
00:09:20.04 Ir kiekvienas organizmas iki šiol buvo ištirtas. kiekviena iki šiol tirta gyvūno ląstelė
00:09:24.02 turi šios šeimos narį.
00:09:27.10 Ir jie turi šiuos labai įdomius domenus, vadinamus TOG domenais.
00:09:30.14 Kaip matote čia, XMAP turi 5 TOG domenus, C. elegans turi 3 TOG domenus,
00:09:36.05 šios mielės turi 2 TOG domenus, bet manoma, kad jos yra dimeryje.
00:09:40.02 Taigi iki šiol tai, ką mes padarėme, yra atradę, kad iš tikrųjų embrioninėje sistemoje
00:09:47.10 kontroliuoti mikrotubulių augimo greitį yra gana paprasta.
00:09:52.05 Jums reikia šių dviejų baltymų.
00:09:54.04 Ir tai yra pirmoji bet kurio konkretaus projekto dalis, bandant dirbti su bet kokiu biologiniu procesu.
00:10:01.04 Mes padarėme tai, kas žinoma kaip genetinis ekranas
00:10:03.18 naudojant RNR trukdžius bandant ištirti šiam procesui reikalingus genus.
00:10:08.20 Kas yra katalogas?
00:10:09.12 Bet tada visada iškyla problema, su kuria tada susiduria bet kuris biologas
00:10:12.27 yra, koks yra mechanizmas, kuriuo šie baltymai skatina mikrotubulių augimą?
00:10:18.09 Taigi, kaip galima dirbti su šių skirtingų baltymų veikimo mechanizmu?
00:10:25.16 Pasirodo, vienas iš pagrindinių žingsnių į priekį buvo iš tikrųjų eiti
00:10:32.11 dirbti su baltymu kitame organizme,
00:10:35.02, kuris buvo Xenopus.
00:10:37.28 Dabar biologams patinka judėti tarp skirtingų sistemų
00:10:41.09 rasti sistemą, kuri labiausiai tinka problemai, kuri juos iš tikrųjų domina.
00:10:45.08 Taigi šiuo konkrečiu atveju mes naudojame Xenopus, nes galite pagaminti citoplazmos ekstraktus
00:10:53.00 kur galite nuimti membranas.
00:10:56.05 Kiekvieną kartą, kai dirbate su langeliu, turite tą pačią problemą, kuri yra
00:11:00.04 kaip pernešti komponentus per membraną?
00:11:02.17 Ląstelės membrana išsivystė per daugybę milijonų metų
00:11:05.24 pašalinti daugumą dalykų, kurie jai nepatinka.
00:11:08.01 Taigi, jūs kaip biologas visada kovojate, kad daiktai patektų per membraną.
00:11:10.29 Todėl labai naudinga turėti galimybę pagaminti citoplazmos ekstraktą
00:11:16.11 be membranų, o „Xenopus“ iš tikrųjų galite pagaminti
00:11:21.13 labai koncentruoti citoplazmos ekstraktai, kuriuose iš tikrųjų yra dauguma dalykų.
00:11:26.08 daugelis mus dominančių ląstelių biologijos ir ląstelių dalijimosi įvykių
00:11:30.28 iš tikrųjų vis dar veikia.
00:11:33.12 Taigi, tai parodyta čia. Turime porą varlių. Tu paimk kiaušinius.
00:11:36.20 Jūs susmulkinate kiaušinius centrifugoje, tada turite koncentruotą citoplazmą.
00:11:40.24 Galite pridėti centrosomų į tą citoplazmą ir stebėti mikrotubulų augimą.
00:11:45.08 Kai tai padarėme, radome
00:11:48.20 citoplazmoje augančių mikrotubulių.
00:11:50.16 Bet įdomu tai, kad tada mes sugebėjome pašalinti XMAP iš
00:11:55.01 ekstraktų, todėl galime ištirti XMAP aktyvumą šiuose ekstraktuose.
00:12:00.24 Čia yra mikrotubulių, išaugančių iš centrosomos neapdorotame ekstrakte,
00:12:08.07 ir jūs galite pamatyti daugybę mikrotubulių, augančių visoje citoplazmoje.
00:12:12.25 Bet tada, ką galime padaryti su Xenopus, galime pagaminti antikūną prieš baltymą,
00:12:15.15 ir mes galime jį išnaudoti iš ekstrakto,
00:12:17.19 ir tada matote, kad jūs beveik neturite mikrovamzdelių augimo.
00:12:21.01 Taigi, ir Xenopus, ir C. elegans,
00:12:24.27 XMAP yra pagrindinis baltymas, reikalingas mikrotubulų augimui.
00:12:27.14 Taigi, tada norėtume suprasti, kaip XMAP skatina mikrotubulių augimą?
00:12:32.24 Ir, kad tai padarytumėte, pirmas dalykas, kurį turite padaryti,
00:12:35.27 ar jūs turite pagaminti baltymą mėgintuvėlyje.
00:12:38.20 Ir tada galėsite jį studijuoti patys.
00:12:41.04 Ir būtent tai mes padarėme. Mes padarėme XMAP mėgintuvėlyje,
00:12:44.27 ir mes taip pat galėjome pažymėti GFP,
00:12:47.27 žalias fluorescencinis baltymas mėgintuvėlyje,
00:12:50.19 kad galėtume pažvelgti ir į baltymo aktyvumą
00:12:53.15, taip pat jo lokalizacija.
00:12:55.24 Dabar darbas, apie kurį kalbėsiu su jumis, buvo atliktas kartu su Joe Howardu,
00:12:59.29 kuris yra artimas mano bendradarbis, o didžioji dalis darbų iš paskutinio
00:13:02.25 10 metų mikrotubuliuose buvo atlikta kartu su Džo,
00:13:06.26 kuris yra aistringas kriketo gerbėjas.
00:13:08.20 Ir norėtume pažvelgti į XMAP vaidmenį kontroliuojant mikrotubulių augimo greitį.
00:13:15.22 Kad tai padarytume, turime pažvelgti į mikrotubulų augimą
00:13:19.22 mėgintuvėlyje, ir mes norime ypač pažvelgti į pliusinių galų augimą.
00:13:23.20 Ir mes galime tai stebėti mėgintuvėlyje naudodami fluorescencinę mikroskopiją.
00:13:29.05 Galite pamatyti, kaip raudonas segmentas žymi minuso pabaigą,
00:13:32.00 ir žalias segmentas žymi pliuso pabaigą.
00:13:34.10 Ir jūs galite pamatyti žalią segmentą, augantį nuo raudono minuso segmento.
00:13:40.23 Dabar pastebėsite, kad raudonas segmentas yra stabilus.
00:13:43.25 Jis neauga ir nesitraukia. Ir jūs galite savęs paklausti, kaip tai yra?
00:13:48.01 Tai mūsų tyrimo raktas. Stabilizuodami minuso galą, galime izoliuoti pliuso galo augimą
00:13:52.25 ir pažiūrėkite, kaip tai reguliuojama.
00:13:55.18 Dabar aš tiesiog noriu šiek tiek papasakoti apie tai, kaip mes elgiamės
00:13:58.02 stabilizuojant minuso galą, nes įdomu pagalvoti apie tyrimą,
00:14:01.05 bet taip pat suteikia mums šiek tiek daugiau supratimo apie mikrotubulų ir tubulino biologiją.
00:14:08.09 Taigi, šiuo atveju mes gaminame poliškumu pažymėtus mikrovamzdelius.
00:14:15.08 Taigi, ką mes darome, tai paimame ryškiai pažymėtą tubuliną.
00:14:18.27 Ir tubuliną mėgintuvėlyje pažymėjome rodamino dažais.
00:14:22.22 chemiškai prijungtas rodaminas prie tubulino.
00:14:26.00 Tada sušildome ir darome mikrovamzdelius.
00:14:29.13 Kitas dalykas, kurį darome, yra neryškiai pažymėtą tubuliną,
00:14:34.01 mes auginame tai iš sėklų, o kai tai darome,
00:14:37.21 baigiame neryškiai pažymėtą tubuliną, išaugantį iš sėklų,
00:14:41.10 Mes pakaitiname dar 15 minučių, tada gauname šiuos poliškumu pažymėtus mikrovamzdelius,
00:14:46.12 su ryškiu minuso galu čia ir blankiu galu, kuris išaugo iš jo galo.
00:14:52.05 Pastebėkite, ką aš sakiau, kad sėklos yra stabilios.
00:14:55.16 Taigi, kaip padaryti, kad jie būtų stabilūs?
00:14:57.12 Na, yra keletas būdų, bet pats svarbiausias ir įdomiausias būdas
00:15:02.17 yra moduliuoti paties tubulino GTP hidrolizės ciklą.
00:15:07.18 Taigi, pasirodo, kad tubulino dimeris turi dvi GTP molekules:
00:15:12.05 alfa turi GTP molekulę, o beta turi GTP molekulę.
00:15:15.11 Bet kai tubulinas polimerizuojasi į mikrovamzdelius,
00:15:19.26 tik beta hidrolizuoja GTP į BVP.
00:15:24.16 Dabar yra GTP analogų, kurie gali paveikti šį ciklą.
00:15:32.01 Taigi, čia parodytas ciklas, kuriame įsijungia tubulino dimeris
00:15:36.02 iki mikrotubulo galo ir dokų.
00:15:37.17 Kai jis prijungiamas, tai užbaigia hidrolizės kišenę beta subvienete,
00:15:42.13 todėl GTP dabar hidrolizuojasi.
00:15:43.25 Taigi, mes manome, kad daugiausia tai tik mikrotubulo galas, kuriame yra nehidrolizuotas GTP.
00:15:50.09 Taigi, kas atsitiks, jei blokuosime GTP hidrolizę?
00:15:54.13 Na, mes galime tai padaryti naudodami GTP analogus, kaip minėjau.
00:15:59.20 Yra daug skirtingų būdų, kaip sukurti GTP analogus.
00:16:02.13 Jei prisimenate savo vidurinės mokyklos chemiją, turite guanozino,
00:16:07.16 ir jūs turite laisvų fosfatų
00:16:08.25 bet kurio nukleotido pabaigoje. Ir kiekvienas iš jų turi alfa-deguonies ryšį
00:16:16.18 skirtingos fosfatų grupės.
00:16:20.00 Dabar, pasirodo, mes galėjome pakeisti GTP,
00:16:26.09 kad alfa-beta deguonis būtų anglis.
00:16:30.17 Ir aukščiau matote tos molekulės pavadinimą: GMPCPP,
00:16:34.01 arba guanalilo alfa-beta-metileno difosfonatas.
00:16:37.15 Ir paaiškėjo, kad ši molekulė buvo labai labai gera
00:16:43.14 imituojant tubulino GTP būseną,
00:16:48.13 ir kai tubulinas patenka į mikrovamzdelius, ką mes atradome
00:16:51.16 yra tai, kad GMPCPP nebėra hidrolizuotas, todėl galite paklausti
00:16:59.14 koks yra GTP hidrolizės prevencijos poveikis
00:17:03.02 apie mikrotubulių dinamiką?
00:17:06.12 Ir kai mes tai padarėme, gaunate tokį labai įdomų rezultatą,
00:17:09.20 tai yra, jei pažvelgsite į GTP mikrovamzdelį, jis auga ir traukiasi,
00:17:14.09 ir vėl auga, kaip matote šiame mikrotubulų ilgio ir laiko grafike.
00:17:18.04 Tačiau GMPCPP mikrotubuliai augo tokiu pat greičiu kaip ir GTP-tubulinas,
00:17:23.04 bet jie niekada neperėjo prie mažėjimo.
00:17:26.20 Ir tai patvirtino senus stebėjimus su kitais nukleotidais
00:17:32.16 kad GTP hidrolizės vaidmuo mikrotubuliuose
00:17:36.07 yra destabilizuoti juos.
00:17:37.27 Jums nereikia GTP hidrolizės mikrotubulams augti,
00:17:40.11 bet jums reikia GTP hidrolizės, kad mikrovamzdeliai susitrauktų.
00:17:44.23 Taigi dabar, žinoma, mes gaminame savo sėklas naudojant GMPCPP, kuris yra stabilus.
00:17:53.01 Ir tokiu būdu turime tokį tyrimą su GMPCPP sėkla,
00:17:56.16 ir tubulinas, augantis iš tos stabilios sėklos galo.
00:18:01.22 Taigi, dabar turime savo tyrimą. Kaip mes analizuosime XMAP vaidmenį?
00:18:06.24 Norėdami tai padaryti, turite naudoti specialią mikroskopiją,
00:18:12.15, tai yra visiško vidinio atspindžio (TIRF) mikroskopija.
00:18:15.25 Ir Joe Howardo laboratorija sukūrė būdus, kaip tai padaryti, kad būtų galima pažvelgti
00:18:20.06 mikrovamzdelių dinamika naudojant visiško vidinio atspindžio mikroskopiją,
00:18:24.15 tai yra būdas tiesiog pažvelgti į molekules, kurios yra labai arti dengiamojo stiklelio paviršiaus.
00:18:30.16 Jei paimsite augantį mikrovamzdelį,
00:18:33.26 tada paimkite pažymėtą XMAP ir įdėkite į mėgintuvėlį,
00:18:39.05 XMAP elgesys yra labai įdomus. Tai procesas.
00:18:44.16 Arba jis naršo mikrotubulių gale.
00:18:47.08 Taigi, jei pažvelgsite į šią figūrą čia,
00:18:51.08 matote, kad XMAP mikrotubulo gale lieka su galu
00:18:55.18 augant. Jam patinka būti pliusais,
00:18:58.14 ir mėgsta pasilikti su jais jiems augant.
00:19:01.26 Taigi, galite pradėti klausti, kokios yra dinaminės savybės
00:19:09.19 XMAP mikrotubulių galuose
00:19:13.24 žiūrint į atskiras GFP-XMAP molekules.
00:19:16.19 Galite atlikti vienos molekulės metodus naudodami TIRF.
00:19:19.20 Ir jūs galite pradėti užduoti tokius klausimus kaip
00:19:21.03 mes žinome, kad XMAP yra atsakingas už greitą mikrotubulių augimą,
00:19:26.27 ir taip, kaip elgiasi atskiros XMAP molekulės
00:19:31.11 kai auga mikrovamzdeliai?
00:19:32.22 Jei atliksime tokį eksperimentą,
00:19:36.03 iš tikrųjų matote mikrotubulių galus jiems augant,
00:19:40.28 su GFP-XMAP, todėl kai naudojame šį tyrimą,
00:19:44.13 galime pažvelgti į GFP molekules, augančias mikrotubulių galuose.
00:19:49.19 Ir tada galime paklausti, kiek laiko išlieka atskiros molekulės
00:19:54.12 mikrotubulių galuose prieš atsiskyrimą?
00:19:56.15 Ir tai, ką mes atradome, buvo tai, kad vidutiniškai XMAP molekulė išlieka apie 4 sekundes
00:20:03.02 mikrotubulo gale, kurį sudaro apie 25 tubulino dimerai.
00:20:07.03 Taigi XMAP kažkokiu būdu lieka mikrotubulo gale,
00:20:10.25 ir tai padeda tubulinui patekti į mikrotubulo galą.
00:20:14.24 Ir kaip tai gali veikti? Kaip XMAP molekulė gali likti mikrotubulo gale
00:20:20.21 ir padėti tubulinui kauptis greičiau,
00:20:24.14 ko reikia, kad mikrovamzdeliai augtų greičiau?
00:20:26.27 Vienas iš įkalčių buvo tai, kad TOG domenai suriša tubuliną.
00:20:30.29 Prisiminkite, kad kalbėjimo pradžioje sakiau, kad XMAP
00:20:34.21 yra molekulė su daugybe skirtingų šių TOG pakartojimų.
00:20:37.16 Taigi Steve'o Harrisono laboratorija išsprendė TOG domeno struktūrą
00:20:42.09 ir sugebėjo parodyti, kad TOG domenai suriša tubuliną.
00:20:45.27 Ir, tiesą sakant, mes galėjome parodyti, kad XMAP vidutiniškai suriša vieną tubulino dimerį.
00:20:53.22 Taigi, tuomet galite paklausti, kaip yra XMAP, sėdint mikrotubulių galuose,
00:21:00.01 padeda šioms tubulino molekulėms patekti į mikrovamzdelių galus?
00:21:06.01 Vienas iš dalykų, į kuriuos atsižvelgėme, yra tai, kad XMAP veikia kaip fermentas,
00:21:11.09 katalizuoti tubulino molekulių pridėjimą prie mikrotubulo galo.
00:21:17.18 Ir turi įvykti du dalykai
00:21:20.03 jei fermentas veikia šiuo konkrečiu atveju.
00:21:24.08 jei XMAP veikia kaip fermentas.
00:21:25.17 Pirmas dalykas yra tai, kad jis taip pat turėtų sugebėti depolimerizuoti mikrovamzdelius
00:21:32.29 jei ten nėra tubulino.
00:21:34.25 Ir tai yra klasikinė visų fermentų, su kuriais dirbate, savybė.
00:21:38.23 Jie eina viena kryptimi, jei ten turi subbūsenos,
00:21:42.09 bet jei nuimsite substratą, jie pakryps kita kryptimi.
00:21:45.05 Taigi, sintetiniai fermentai dažnai virsta skaidančiais fermentais
00:21:48.12 jei nuimsite substratą.
00:21:51.08 Ir tai turėtų būti tas pats mikrotubuliams.
00:21:53.14 Jei XMAP veikia kaip katalizatorius, jei pašalinsime tubuliną,
00:21:59.03 galima tikėtis, kad jis pradės depolimerizuoti mikrovamzdelius.
00:22:02.17 Ir būtent tai mes radome.
00:22:06.21 Jei pridėsite XMAP prie mikrotubulių, kai nėra tubulino,
00:22:09.11 tada mikrovamzdeliai pradeda trauktis,
00:22:13.11 ir pirmą kartą tai pastebėjo Mitchison laboratorija 2003 m.
00:22:17.25 Antras dalykas yra tai, kad kritinė augimo koncentracija neturėtų keistis.
00:22:25.15 Ir aš tai iškeliu, kad paaiškinčiau, ką turime omenyje sakydami kritinę koncentraciją
00:22:28.25 mikrotubulių augimas baigiasi, nes kartais girdite šį terminą,
00:22:33.16 ir kartais gana painu suprasti, ką tai reiškia.
00:22:36.26 Prisimenu, kai pirmą kartą apie tai išgirdau,
00:22:38.04 Turėjau daug problemų bandydamas suprasti, ką tai iš tikrųjų reiškia.
00:22:41.00 Ir būdas apie tai galvoti yra grįžti ir pažvelgti į mūsų mikrovamzdelius,
00:22:46.04 ir manote, kad tubulinas turi išjungimo ir įjungimo greitį.
00:22:50.19 Išjungimo greitis yra greitis, kuriuo tubulino molekulės išsiskiria,
00:22:56.12 ir įjungimo greitis yra tubulino molekulių judėjimo greitis.
00:22:58.27 Dabar, jei sumažinsite tubulino koncentraciją, sumažinsite įjungimo greitį,
00:23:04.17 kol galiausiai bus suderintas įjungimo ir išjungimo rodiklis,
00:23:08.00 ir tai iš esmės yra kritinė augimo koncentracija.
00:23:09.27 Tiesiog virš šios koncentracijos, dabar pradės augti mikrovamzdeliai.
00:23:15.07 Taigi, galime sugrįžti ir paklausti, koks XMAP poveikis kritinei koncentracijai,
00:23:22.05 nes katalizatoriaus atveju, jei padidinsite išjungimo rodiklį, padidinsite ir įjungimo rodiklį,
00:23:26.13 ir todėl kritinė koncentracija nepasikeis,
00:23:29.12 ir būtent tai mes čia radome.
00:23:30.24 Matote kritinę augimo koncentraciją,
00:23:33.05 matote tašką, kur jis viršija 0,
00:23:35.13 yra lygiai tas pats taškas.
00:23:37.08 Taigi, ką darome iš šių eksperimentų,
00:23:41.17 XMAP veikia kaip polimerazė, kaip fermentas.
00:23:44.25 Ir aš manau, kad pagrindinis eksperimentas, kurį atlikome norėdami tai parodyti, yra parodyti, jei atimsite tubuliną,
00:23:49.17 mikrovamzdeliai susitraukia. Jei pridėsite šiek tiek tubulino,
00:23:52.22 mikrovamzdeliai tiesiog pradeda augti, o jei pridėsime daugiau, jie pradeda augti dar greičiau.
00:23:57.09 Taigi, atrodo, kad mikrotubulų augimo ciklas yra moduliuojamas
00:24:00.02 pagal šio XMAP baltymo kiekį cikle.
00:24:04.12 Taigi, mes manome, kad XMAP veikia kaip polimerazė.
00:24:10.18 Ir aš perskaičiau jus į šią istoriją, norėdamas iliustruoti daugybę skirtingų dalykų.
00:24:15.29 Pradžioje aš jums parodžiau, kaip galime naudoti genetinius ekranus
00:24:19.10 suprasti bet kurios konkrečios sistemos sudėtingumą.
00:24:23.07 Bet tada pasineriau į šiek tiek detalesnę informaciją, kad pasakyčiau, kad kai tik gausite tą molekulę,
00:24:29.07 to neužtenka. Tada jums reikia iš tikrųjų eiti ir dirbti su mechanizmu
00:24:33.07 tai daro poveikį.
00:24:34.29 Ir štai koks mūsų visų tikslas, galiausiai,
00:24:37.16 pabandyti dirbti su mechanizmu
00:24:39.11 kuriais šie atskiri baltymai ir jų baltymų kompleksai
00:24:42.28 paveikti jų konkrečią veiklą.
00:24:48.01 Ir, jei prisimenate pradžioje,
00:24:49.11 Aš sakiau, kad mikrovamzdeliai yra šie labai įdomūs kompleksai
00:24:51.21 baltymų, kurie auga ir traukiasi ląstelėje.
00:24:55.18 Ir jūs galite pamatyti, kaip sąveikauja šie baltymų kompleksai
00:24:59.13 ir kiti baltymų kompleksai
00:25:01.02 moduliuoja kitą veiklą, kad įvyktų teisinga biologija.
00:25:06.17 Norėčiau padėkoti. paminėti du žmonės, kurie buvo pagrindiniai šiame darbe:
00:25:12.07 Yra Gary'is Brouhardas ir Jeffas Stearas,
00:25:14.03 kurie buvo šio konkretaus eksperimento pagrindas, ir manau, kad tai klasikinis komandinio darbo pavyzdys,
00:25:20.05 kur jiedu dirbo kartu, ir manau, kad tai labai svarbu prisiminti
00:25:23.11 kad šie sudėtingi eksperimentai
00:25:25.07 diskutavome apie XMAP ir mikrotubules
00:25:28.13 labai priklauso nuo tokio komandinio darbo,
00:25:31.14 žmonių, dirbančių kartu dėl bendro tikslo.


Širdis yra labai svarbus organas, kuris yra maždaug kumščio dydžio. Jo užduotis yra pumpuoti kraują per visą mūsų kūną. Jis yra tarp mūsų plaučių ir yra apsaugotas mūsų šonkaulių narvelio. Svarbu, kad visos mūsų kūno dalys gautų kraują, nes kraujas perneša deguonį, o mūsų kūno ląstelėms reikia deguonies, kad jos išliktų gyvos.

Nuostabus dalykas širdyje yra tai, kad ji veikia pati. Tai vadinama nevalingas - kai mums nereikia apie tai galvoti, kad tai veiktų.

Širdis turi keturias kameras, dvi viršuje vadinamos prieširdžiai ir du apačioje vadinami skilveliai.


Kraujas išpumpuojamas iš širdies arterijų ir nuneštas į likusį kūną. Šiame kraujyje gausu deguonies ir jis atrodo raudonas. Kraujas iš širdies išpumpuojamas esant dideliam slėgiui, todėl arterijos turi turėti storas sieneles, kad jos nesutrūktų. Tada kraujas iš kūno grąžinamas į širdį venos. Šiame kraujyje nėra daug deguonies, todėl venos atrodo melsvos.


Sveika širdis

Jei mūsų širdis neveikia tinkamai, mūsų kūnui bus sunku gauti viską, ko jam reikia. Svarbu, kad širdis būtų stipri ir sveika. Sveikas maistas ir kasdienė mankšta yra naudinga širdžiai. Nesveika mityba ir judėjimo trūkumas kenkia širdžiai. Cigarečių rūkymas yra pagrindinis širdies ligų rizikos veiksnys.


Žiūrėti video įrašą: Daugiokomponentiniai peptidu beoreguliatoriai My Real Way (Spalio Mėn 2022).