Подробное содержание

(по факту 2012–2013)

Занятие 1.

Эффективная наука – почему нужны вычисления (недостаточно измерять и наблюдать), как получаются вычисления и какой они дают результат (в связи с цитологией и физикой)

Эффективная наука – эффективность = результат/затраты (большой эффект при малых затратах)

Эффективное знание:

–врожденное (П) отдернуть руку от пламени (П) сжаться при опасности (неправильно: нужно расслабиться, тогда сразу же можно действовать) (П) многие инстинкты дезориентируют (нужна поведенческая математика)

–бытовое (приобретенное) (П) распознавание денежных купюр и аналогичных бумажных изделий

–научное (П) селен: яд, но рекламируют. Как такое может быть? (правда или ошибка, безответственность или преступление)

Тема – Se как яд (токсичность Se с. 28–30):

Харборн Дж. Введение в экологическую биохимию. –– М.: Мир, 1985.

Получилось на занятии: Введение в представления логическими схемами

начало:

Обозначения:

(О) – определение

(П) – пример

(Г) – гипотеза

(Д) – данные

(М) – метод

(И) – интересно

(К) – комментарий

логические вилки: полезный – неопасный;

на ком экспериментировать: на ком не жалко (это можно) – на ком жалко (это нужно), следствие (проблемы с экспериментами, на ком нужно + дорого): нужны теоретические (количественные) расчеты

Простейшая логическая связка – схема количественного сравнения = количественное наполнение вилок:

фактор 1, количественное выражение 1

фактор 2, количественное выражение 2

сравнение

(П) для селена: токсичность (фактор 1) в принципе можно выразить, но это нет смысла делать, пока неясно, что с фактором 2 (пользой в рекламе необходимости селена), задача рекламодателя – объяснить, зачем он нужен и в каких количествах

Чем хорош выбор яда:

–интересно потому, что опасно (для сравнения: глаза леопарда как опасного хищника по Дольнику)

–естественное ограничение на эксперименты

(!) рассматриваем реально сложные (и этим интересные) ситуации

Занятие 2.

Продолжение: схема количественного сравнения, материал – продолжение курса цитологии

Осваиваем справочные данные: длина макромолекул через вклад одного мономера а.о. (аминокислотного остатка) и аналогично п.н. (пары нуклеотидов) в общую длину молекулы в одномерной проекции

Какой тогда будет длина ДНК человека (6 10⁹ п.н.) и кишечной палочки (4,2 10⁶ п.н.)

(Д) характерный размер клетки: прокариотическая – 1 мкм, эукариотическая – 10 мкм

(Д) нано = 10^–9, микро = 10^–6

Д/з: оценить количество аминокислотных остатков в альфа-спирали, пронизывающей двуслойную фосфолипидную мембрану с «хвостами» длиной 17–22 групп CH₂ (CH₃ на конце), длина связи C–C 0,153 нм (с углами с.32 и подробнее с. 89 «Биофизика»).

Занятие 3-4.

Решение домашней задачи: длина с «хитрой» геометрией – угол 109^о, причем молекула неплоская (тетраэдр), при этом бывают двойные связи (с изломом), а еще есть полярная «голова»

Варианты: (Д) Макеев «Основы биологии», с. 30 (15–17 групп CH₂ /CH₃ на конце)

–найти данные для толщины мембраны, включающие «голову», тогда схема сравнения: эффект 1 (толщина мембраны) с выражением 1 = значение толщины

(П) в данном случае: взять значение толщины (L) из некоторого источника, а l_a.о. (вклад одного аминокислотного остатка) из справочных данных, затем решить уравнение L = n l_a.о., тогда n = L/l_a.о.

–определить длину в одномерной проекции (аналоговым способом – модель из пластилина в увеличенном виде, угол по транспортиру) на одну группу CH₂ (CH₃), считать в алгебраическом виде и получить оценку (тогда число а.о. примерно равно числу групп CH₂ (CH₃) в двух слоях)

Обсуждение: альфа-спираль – будет ли такой структура «пронизывающего» белка в «головной» (гидрофильной) части мембраны, как и в «хвостовой» (гидрофобной внутренней) или что нужно, чтобы была?

Иначе – универсальна ли структура белка (вроде бы ее образуют взаимодействия групп пептидной связи с. 90 «Биофизика» независимо от того, какие а.о. составляют полимер + не обсуждается внешнее окружение)?

Развитие: кератин и волос (Макеев, с. 45 и рис. 20 на с. 61)

Интересно обсудить оценку в связи с характерным размером белка

Продолжаем осваивать справочные данные: массы а.о. и п.н. (химические формулы всех нуклеотидов, с. 25 Макеев)

Средние массы п.н. и а.о. (с. 22 Макеев – подробнее: формулы аминокислот)

+ Интересно сравнение в связи с кодированием (ДНК – инструкция или чертеж, белок исполнение = готовое изделие). Как соотносятся масса инструкции и масса изделия?

Обсуждали линейные размеры, а не менее интересен объем. Как оценить долю объема ДНК? Клетка по весу, ДНК по весу (будут ли объемы соотносится также, учитывая состав молекул)

Занятие 5–6.

Обобщение (что учились делать и делали)