«Современный учитель – современный урок»
статья по теме

  Педсовет  «Современный учитель – современный урок»

 Модернизация современного общества охватила все его стороны.

Изменения охватили и систему российского образования.

Внедрение федерального государственного образовательного стандарта (ФГОС) нового поколения, образовательная инициатива «Наша новая школа» требуют от учителя принципиально новых подходов к построению учебно-воспитательного процесса, осознания новой роли педагога в этом процессе.

На предыдущих педсоветах   уже говорили  о  важнейших проблемах современного образования.

НОВЫЕ ТРЕБОВАНИЯ К СОВРЕМЕННОМУ УЧИТЕЛЮ
(по результатам мониторинга специалистов    Психологической службы образования РФ)

1. Владение современными технологиями развивающего образования, определяющими новые параметры школы XXI в.
2. Приоритет антропоцентрического подхода  
   к процессу обучения и воспитания детей и молодежи, ориентированного на развитие креативной личности.
3. Способность «видеть» многообразие учащихся,
   учитывать в учебно-воспитательном процессе возрастные индивидуальные и личностные особенности различных контингентов детей (одаренных, девиантных и делинквентных детей, с ограниченными возможностями здоровья, с задержками в развитии
   и др.) и реагировать на их потребности.
4. Способность улучшать среду обучения, проектировать психологически комфортную образовательную среду.
5. Умение применять здоровьесберегающие технологии.
6. Способность сопровождать профессиональную карьеру молодого человека.

В системе этих требований формируется принципиально новый заказ общества и государства к уровню психолого-педагогической подготовки педагогических кадров,   оформляется  востребованность в психолого-педагогической подготовке учителя

Хочу остановиться на психолого – педагогических компетенциях, определяющих эффективность учебного процесса. Проанализировать вместе с вами практические исследования

Компете́нция (от лат. competere — соответствовать, подходить) — способность применять знания, умения, успешно действовать на основе практического опыта при решении задач общего рода, также в определенной широкой области. Компетенция – базовое качество индивидуума, включающее в себя совокупность взаимосвязанных качеств личности, необходимых для качественно – продуктивной деятельности.

Компетенция -совокупность взаимосвязанных базовых качеств личности, включающее в себя применение знаний, умений и навыков в качественно – продуктивной деятельности. 

Профессиональная компетенция — способность успешно действовать на основе практического опыта, умения и знаний при решении профессиональных задач;

Компетенция –  заданное социальное  требование, необходимое для продуктивной, эффективной деятельности.

 К психолого – педагогическим компетенциям, по которым можно определить эффективность современного  урока можно отнести:

Эмоциональные:

1. доброжелательность;
2.  эмпатия;
3.  стрессоустойчивость;
4. усталость/бодрость

Доброжелательность – положительный настрой учителя в отношении учеников, желание помочь  и повысить уровень успеваемости независимо от той позиции, которую занимает сам школьник.

Эмпатия – способность чувствовать других людей, сопереживать им.  В случае выраженности таких компетенций  как умение слушать,  сотрудничество, смена видов деятельности  можно предположить, когда обучающимся  интересен материал, а когда они скучают, когда готовы  или не готовы к  его усвоению, и вовремя сменить форму деятельности.

Стрессоустойчивость – устойчивость к эмоционально – стрессовым ситуациям. Настоящее мастерство преподавателя – удерживать нейтральную позицию в отношении любых провокаций, которые могут поступить от класса или отдельных учеников. Сами  ученики этого могут и не осознавать до конца. В любом  возрасте детям нужно эмоциональное отреагирование взрослых на их поведение(некая обратная связь в отношении их поступков. поведения). Задача взрослого – дать обратную связь. Но при это не погружаться в эмоциональную зависимость от ситуации.

Усталость/бодрость.

Во первых - выраженность эмоциональной активности. Во вторых, это  способность преподавателя контролировать это состояние .

Когнитивные

1. самосознание;
2. умение слушать.

Самосознание – способность рефлексировать и  управлять  своими и  эмоциями и поведением. От того, насколько выражена эта компетенция, зависит уровень познавательной активности, а также то, насколько он способен анализировать и оценивать свою деятельность…Признать свои ошибки трудно, а найти  возможные пути собственного преобразования – еще сложнее. В педагогической среде чаще принята догматическая позиция отношения к собственному  стилю ведения урока и к своим знаниям. Преподаватель же,  который  способный услышать и понять обратную связь,  постоянно растет и развивается.

Умение слушать - умение слушать и слышать других людей. Это умение позволяет получить информацию о мыслях и чувствах обучающихся, понять, каким образом трансформируется материал в их представлении, вовремя расставить нужные акценты и внести необходимые коррективы в его изложении.

 И к эмоциональному и когнитивному относится такая компетенция как вовлеченность в процесс.  Под ней понимается увлеченность самого учителя темой и процессом урока. Слишком высокий уровень вовлеченности может быть причиной чрезмерного увлечения процессом. Урок превращается в монолог без активного включения обучающихся. Низкий уровень вовлеченности указывает на невысокий уровень интереса к изучаемой теме. (монолог, диалог, полилог)

Активность класса определяется как общий  уровень активности класса и его вовлеченности в  процесс урока. Умение поддержать активность класса – обязательный навык преподавательской деятельности. Для поддержания активности необходима личная заинтересованность каждого  отдельно взятого ученика. Учитель должен уделять внимание всем обучающимся и не позволять хотя бы одному не получить ответа на свой вопрос.

Такая коммуникативная компетенция как поддержание активности класса, актуализируется благодаря целому ряду описанных компетенций, а также комплексными компетенциями: индивидуальная работа и групповая работа.

Среди форм организации коммуникации в качестве наиболее значимых-  избегание конфликтных ситуаций; сотрудничество; доминирование; смена видов деятельности; поддержка обучающихся.

Коммуникативные:

1. избегание конфликтных ситуаций;
2. сотрудничество;
3. доминирование;
4. смена видов деятельности;
5. поддержка обучающихся.

избегание конфликтных ситуаций;

сотрудничество

Способы взаимодействия преподавателя с группой  обучающихся: монолог, диалог, полилог

Монолог – выступление транслятора (преподавателя) перед группой. Подразумевается, что транслятор обладает абсолютным  знанием. Пример монолога – лекция  - чато встречающаяся форма передачи знаний от учителя к ученикам.

По примерным подсчетам, время эффективного восприятия материала – лекции 7 минут.

Диалог – совместное организованное обсуждение  рабочей темы группы вместе с транслятором – преподавателем.

Полилог – активное обсуждение рабочей темы внутри группы, когда преподаватель занимает позицию организатора, задающего нормы обсуждения, но сам непосредственного участия во внутригрупповой  дискуссии не принимает.

По описанным выше компетенциям выделено восемь основных типов преподавателей. В основу типологизации вошли три базовых фактора (С.Ю. Манухина)

Профессиональная позиция преподавателя – жесткая/гибкая.

При крайней жесткой позиции преподаватель не приемлет критики в свой адрес и в адрес обсуждаемого материала. Его знания – это догма. При гибкой – допускаются дискуссии, обсуждение, рассмотрение материала с различных точек зрения.

 Уровень вовлеченности или увлеченности преподавателя излагаемой темой – увлеченный/отстраненный.

Умение работать с запросами всего класса – умение держать весь класс, отвечать на запросы каждого и при этом не упускать линию всего урока.

Выделяют восемь основных типов преподавателей.

Тип 1. Жесткий. Вовлеченный. Избранно работающий.

Тип 2. Гибкий. Вовлеченный. Избранно работающий.

Тип 3. Жесткий. Отстраненный. Избранно работающий.

Тип 4.  Гибкий. Отстраненный. Избранно работающий.

Тип 5. Жесткий. Вовлеченный. Держащий класс.

Тип 6. Жесткий. Отстраненный. Держащий класс.

Тип 7. Гибкий. Вовлеченный. Держащий класс.

Тип 8. Гибкий. Отстраненный. Держащий класс.

Тип 8 и тип 4 – наименее эффективные.

Тип 1. Жесткий. Вовлеченный. Избранно работающий.

Высокая степень активности, увлеченность своей работой. При взаимодействии с учениками  занимает жесткую, доминирующую позицию . Приемлемый способ коммуникации – монолог. Обращается он обычно к «избранным» - к отличниками тем, кто внимательно слушает и подробно записывает все то, что излагает.  

Тип 2. Гибкий. Вовлеченный. Избранно работающий.

Более выражен уровень эмпатии.  Доброжелателен, активен. Увлечен своей деятельностью.  Но взаимодействует с теми, кто сам обращается  к нему и проявляет интерес к теме урока.

Тип 3. Жесткий. Отстраненный. Избранно работающий.

Работа с  ограниченным числом обучающихся. Проявляет жесткость в своих требованиях. Умеет управлять собой, умеет хорошо контролировать педагогический процесс,  обладает неплохими знаниями педагогических и психологических технологий, но не считает нужным их применять в отношении всех учеников. При коммуникации преподаватель чаще использует монолог.

Тип 5. Жесткий. Вовлеченный. Держащий класс.

Преподаватели этого типа эрудированны, отлично владеют материалом. Требовательны и непреклонны.  Искусно управляют классом, периодически меняют форму взаимодействия  с обучающимися. При коммуникации он старается обратиться к каждому и каждого включить в процесс урока. В тоже время старается выдерживать максимально нейтральную позицию по отношению ко всем. Такой преподаватель пользуется авторитетом, но требует  выполнять правила, нормы и договоренности. Он не склонен к конфликтным ситуациям, любые конфликты старается вовремя купировать. Про него говорят, что он строгий , но справедливый. На уроках он преимущественно использует такой способ коммуникации как монолог. Не боится потерять контроль над классом, обладает навыками диагностики и наблюдения. Диалог применяется в основном для прояснения непонятных вопросов.

Тип 6. Жесткий. Отстраненный. Держащий класс.

Интереса к своему предмета не проявляет. Точно знает, что правильно и как следует преподавать, придерживается норм и правил. Требователен к их выполнению. Хорошо контролирует учебный процесс. Умеет выслушать, когда надо, обучающихся. Выдержан и уверен в себе, но на уроках этого преподавателя такого типа создается впечатление, что он сильно устал от жизни и делает одолжение, передавая знания .

Тип 7. Гибкий. Вовлеченный. Держащий класс.

По результатам  наблюдений, самый эффективный для достижения задач учебного процесса. Доля монолога составляет 52%, диалога -30%, полилога -18%. Преподавателя этого типа характеризует доброжелательность, выраженная способность к эмпатии, умение слушать и слышать других людей. Он способен держать себя в руках, активен, собран, сосредоточен в тоже время спокойно реагирует на эмоциональные проявления обучающихся, не боится конфликтных ситуаций, старается их использовать на благо учебному процессу. Проясняет непонятные моменты и для обсуждения  сложных ситуаций  затрачивает столько времени, сколько потребуется. При этом четко регламентирует время и наверстывает упущенный материал за счет применения разных форм взаимодействия с учениками. Такой преподаватель пользуется авторитетом. За счет увлеченности предметом часто заинтересовывает слушателей. Преподаватель данного типа имеет четкую цель профессиональной деятельности, представление о необходимости своей работы. При взаимодействии с обучающимися успевает обратить на каждого, получить обратную связь, вовремя скорректировать формы проведения урока.

Тип 4.  Гибкий. Отстраненный. Избранно работающий.

Тип 8. Гибкий. Отстраненный. Держащий класс.

Для преподавателей такого типа характерны доброжелательность, демонстративная бодрость и активность, готовность пойти на сотрудничество. Но из - за внутренней боязни неэффективной коммуникации, страха потерять контакт с людьми, внутреннего безразличия или просто неумения работать с коллективом все взаимодействие сводится к отвлеченному общению на любые темы,  основная задача – поддержка коммуникации.  Такой преподаватель не пойдет на конфликт, ученикам просто манипулировать (напр. Не писать кр. или получить оценку выше.)

Так преподаватель типа «Гибкий. Отстраненный. Избранно работающий» для взаимодействия выбирает от одного до пяти обучающихся, с которыми у него постоянная коммуникация (тактичные, вежливые дети).

В каждом из типов есть положительные и отрицательные моменты. Но если обобщить классификацию, можно проследить закономерность. Самым эффективным является 7 тип – преподаватель гибок в ведении урока, при этом увлечен им и может завладеть вниманием класса. в то же время такой преподаватель должен четко удерживать нить урока, осознавать и выдерживать цели, которые он перед собой ставит.

  Ключевой фигурой Новой школы и является учитель, на которого возлагается основная ответственность за качество и доступность образования.

   Новый учитель – это творческая, независимая, разносторонняя, культурная, нравственно и духовно развитая личность.

Также учитель новой школы должен  быть активным пользователем информационных технологий, свободно общаться в этом информационном пространстве.

 Человек, любящий свою работу и своих воспитанников. Это личность, близкая к идеалу, а не просто урокодатель.

Именно любовь к детям делает личность учителя уникальной и отличает эту профессию от остальных.

 Вот поэтому необходимо начать преобразование  школы с учителя (в частности с учителя начальных классов), т.к. переход на ФГОС  осуществляется именно в начальной школе.

Если учитель хочет быть нужным в 21 веке,  он должен перестроиться  на новые требования.

«Кто постигает новое, лелея старое, тот может быть учителем»  Конфуций.

Литература:

• материалы выступлений, статьи и презентации
• Всероссийских конференций разных лет ректора МГППУ Рубцова В.В., Кондакова  А.
• Манухина С.Ю. Оценка персонала образовательного учреждения. – М.: чистые пруды, 2010;
• school.edu.ru;
• nsportal.ru;
• http://ppt4web.ru/pedagogika/sovremennyjj-uchitel.html 

Тема: «Химия в биологии, медицине и в производстве лекарственных веществ»

Введение.....................................................................................................  1

Химия и медицина....................................................................................... 3

Использование знаний о нуклеиновых кислотах   в изучении      наследственных заболеваний........................................................................5

Физико –химическая биология......................................................................7

Химия и производство лекарственных веществ.........................................11

Заключение.....................................................................................................15

Литература .....................................................................................................16

Введение

Каждая из научных дисциплин по мере своего развития оказывает все большее и большее влияние на практическую деятельность человека. Невозможно представить себе прогресс цивилизации без понимания человеком законов механики, оптики, электромагнетизма. Без математической базы нельзя было бы ни передать технический опыт, ни спроектировать мало – мальски сложное изделие.

Время, в которое мы живем и действуем,  демонстрирует особое значение химической науки,  химических знаний для научно – технического прогресса, для успешного процветания землян. Химические процессы происходят и в земле, и в самом человеке, и в атмосфере, его окружающем.

Современное человеческое общество живет и продолжает развиваться, активно используя достижения науки и техники, и практически немыслимо остановиться на этом пути или вернуться назад, отказавшись от использования знаний об окружающем мире, которыми человечество уже обладает. Накоплением этих знаний, поиском закономерностей в них и их применением на практике занимается наука. Человеку как объекту познания свойственно разделять и классифицировать предмет своего познания (вероятно, для простоты исследования) на множество категорий и групп; так и наука в свое время была поделена на несколько больших классов: естественные науки, точные науки, общественные науки, науки о человеке и пр. Каждый из этих классов делится, в свою очередь, на подклассы и т.д. и т.п.

Но среди этого многообразия наук есть науки "лидеры" и науки "отстающие". Одними из современных наук "лидеров" и являются биология и медицина.

"Вторая половина нашего столетия отмечена стремительным прогрессом биологических знаний и их приложений в разнообразных сферах жизни современного общества. В сущности, интерес человека к живой природе никогда не угасал, но лишь последние десятилетия позволили приблизиться к пониманию удивительных тайн жизнедеятельности и на этой основе сделать решительный шаг в использовании новейших биологических открытий."(вице-президент АН СССР Ю.А.Овчинников,1987)

Пятидесятые годы стали временем начала ренессанса биологии, которая "сумела заглянуть внутрь клетки и разобраться в молекулярных механизмах рождения ми развития организмов" [1].

Существует мнение, что XXI век станет веком биологии, а все остальные науки отойдут на второй план [3]. Сбылось предсказание великого физика современности Н.Бора, который в 50х годах неоднократно заявлял, что в ближайшем будущем наиболее интенсивное проникновение в тайны природы станет прерогативой не физики, а именно биологии [8]. Большая часть современной естественнонаучной литературы в той или иной мере посвящена исследованию именно живой природы. Биологическими проблемами занимаются сейчас десятки наук. Очень продуктивными оказываются и науки, связанные с претворением новейших биологических открытий в жизнь.

Химия и медицина

Можно без преувеличения сказать, что одной из таких отраслей приложения биологии многие из нас обязаны здоровьем и даже жизнью. Речь идет о медицине, которая в настоящие годы переходит не только к использованию лекарств нового поколения и применению в практике новых материалов, но к таким методам лечения, которые позволяют воздействовать на болезнь в самом ее начале, а то и до начала ! Это стало возможным в связи с исследованием молекулярных механизмов развития множества заболеваний и коррекцией нарушений не привычным методом введения в организм недостающих веществ, а путем воздействия на естественные процессы биорегуляции (с помощью специальных биорегуляторов или на генетическом уровне). Решение множества ключевых проблем современности, таких как производство продуктов питания, многих лекарств и других веществ связано с активным внедрением в жизнь биотехнологий.

Столь ощутимый прогресс биологии был бы невозможен без ее активного взаимодействия с другими науками. Но парадокс современного состояния науки состоит в том, что множество исследований оказывается "на стыке наук", для продуктивного решения проблемы приходится привлекать ученых различных специальностей; более того, многие ученые в настоящее время, в век узкой специализации, вынуждены овладевать смежными специальностями, и множество современных исследований с трудом можно отнести к какой-нибудь одной отрасли науки. При решении биологических проблем тесно переплетаются идеи и методы биологии, химии, физики, математики и других областей знания. Именно проблема взаимодействия химии с биологическими дисциплинами и их приложениями в медицине и будет нас интересовать.

Химики второй половины XX века очень активно занимались исследованиями живой природы. В пользу этого тезиса может свидетельствовать хотя бы тот факт, что из 39 Нобелевских премий по химии, врученных за последние 20 лет (19771996), 21 премия (больше половины! а ведь отраслей химии очень много) была получена за решение химико-биологических проблем.

Это и неудивительно, ведь живая клетка это настоящее царство больших и малых молекул, которые непрерывно взаимодействуют, образуются и распадаются... В организме человека реализуется около 100 000 процессов, причем каждый из них представляет собой совокупность различных химических превращений. В одной клетке организма может происходить примерно 2000 реакций [4,5]. Все эти процессы осуществляются при помощи сравнительно небольшого числа органических и неорганических соединений. Современная химия характеризуется переходом к изучению сложных элементорганических соединений, состоящих из неорганических и органических остатков. Неорганические части представлены водой и ионами различных металлов, галогенов и фосфора (в основном), органические части представлены белками, нуклеиновыми кислотами, углеводами, липидами и достаточно обширной группой низкомолекулярных биорегуляторов, таких как гормоны, витамины, антибиотики, простагландины, алкалоиды, регуляторы роста и т.д.

Известно, что из множества химических элементов в состав живых организмов входят только некоторые элементы. Наиболее важными ионами металлов оказываются ионы натрия, калия, магния, кальция, цинка, меди, кобальта, марганца, железа и молибдена. Из неметаллоидов в живых системах практически всегда можно встретить атомы водорода, кислорода, азота, углерода, фосфора и серы в составе органических соединений и атомы галогенов и бора как в виде ионов, так и в составе органических частиц [4]. Отклонение в содержании большинства из этих элементов в живых организмах часто приводит к достаточно тяжелым нарушениям метаболизма.

Большая часть болезней обусловлена отклонением концентраций какого-либо вещества от нормы. Это связано с тем, что огромное число химических превращений внутри живой клетки происходит в несколько этапов, и многие вещества важны клетке не сами по себе, они являются лишь посредниками в цепи сложных реакций; но, если нарушается какое-то звено, то вся цепь в результате часто перестает выполнять свою передаточную функцию; останавливается нормальная работа клетки по синтезу необходимых веществ.

В поддержании нормальной жизнедеятельности организма очень велика роль органических молекул. Их можно разделить по принципам, заложенным в их конструкцию, на три группы : биологические макромолекулы (белки, нуклеиновые кислоты и их комплексы), олигомеры (нуклеотиды, липиды, пептиды и др.) и мономеры (гормоны, антибиотики, витамины и многие другие в-ва) [6].

Для химии особенно важно установление связи между строением вещества и его свойствами, в частности, биологическим действием. Для этого используется множество современных методов, входящих в арсенал физики, органической химии, математики и биологии.

Использование знаний о нуклеиновых кислотах в изучении наследственных заболеваний.

В медицине знания о нуклеиновых кислотах практически используются в трех направлениях. Во – первых, они помогают понять особенности возникновения и протекания и протекания заболеваний и патологических состояний, выяснить механизм жизнедеятельности организмов в норме. Во –вторых, с помощью изучения качественных и количественных изменений нуклеиновых кислот проводить диагностику некоторых заболеваний. В третьих - в последнее время на основе знаний о нуклеиновых кислотах разработаны новые способы лечения отдельных заболеваний.                           Знания о нуклеиновых кислотах дали возможность по – новому взглянуть на механизм наследственных болезней, которые были непонятны без теоретических исследований о передаче, хранении и реализации наследственной информации.

     Наследственные болезни – это заболевания, обусловленные хромосомными и генными мутациями. Наиболее типичными наследственными заболеваниями являются хромосомные болезни. Хромосомные болезни - форма патологии, обусловленные нарушением структуры хромосом в соматических клетках. Это связано либо с утратой, либо с избытком хромосомного материала. К наиболее часто встречающимся хромосомным заболеваниям относятся болезнь Дауна, синдром Шерешевского – Тернера и синдром Клайнфельтера. Болезнь Дауна описана еще в прошлом веке английским врачом Л. Дауном. Это форма врожденного слабоумия, сопровождающаяся физическим недоразвитием. Ж. Лежен в 1959 г. установил, что у людей с данной болезнью имеются три хромосомы  № 21. Это явление названо было трисомией. Повышать частоту врожденных патологий могут определенные внешние факторы. Это относится к мутагенам, которые могут проникать в организм с пищей или дыханием. Наиболее широко распространенными мутагенами являются химические соединения, входящие в состав табачного дыма.

С обнаружением в 1959 г. отклонений от нормального числа хромосом у больных наследственными болезнями появился новый раздел медицины – учение о хромосомных болезнях.

В 1925 г. отечественный клиницист Н. А. Шерешевский впервые описал хромосомную болезнь, сейчас известную как синдром Шерешевского – Тернера.

В 1942 г. американским врачом Г. лайнфельтером впервые была описана хромосомная болезнь, теперь известная как синдром Клайнфельтера.

В 1934 г. И.Флемингом впервые клинически было описано наследственное заболевание фенилкетонурия. И лишь спустя 19 лет установили, что эта болезнь связана с врожденной недостаточностью активности фермента фенилаланингидрогеназы. Сопровождалась она тяжелым сходом – умственным недоразвитием ребенка, возникавшим в первые 2-3 года жизни. Сейчас эта наследственная болезнь изучена достаточно хорошо и для ее предотвращения разработаны действенные способы диагностики и профилактики.

В 1949г. Л. Полинг установил, что причиной аномальности в структуре гемоглобина при серповидно – клеточной анемии является замещение в молекуле гемоглобина остатка глутаминовой кислоты кислоты на остаток валина. Эта замена является результатом генной мутации.

Физико –химическая биология

В современной науке на границе химии и биологии возникло множество новых наук, которые отличаются используемыми методами, целями и объектами изучения. Все эти науки принято объединять под термином "физико-химическая биология". К этому направлению относят:

а) химию природных соединений (биоорганическая и бионеорганическая химия bioorganic chemistry and inorganic biochemistry соответственно);

б) биохимию;

в) биофизику;

г) молекулярную биологию;

д) молекулярную генетику;

е) фармакологию и молекулярную фармакологию

и множество смежных дисциплин [1,8]. В большей части современных биологических исследований активно используются химические и физико-химические методы. Прогресс в таких разделах биологии, как цитология, иммунология и гистология, был напрямую связан с развитием химических методов выделения и анализа веществ. Даже такая классическая "чисто биологическая" наука, как физиология, все более активно использует достижения химии и биохимии. В США Национальные Институты Здоровья (National Instituts of Health USA) в настоящее время финансируют направления медицинской науки, связанные с чисто физиологическими исследованиями, гораздо меньше, чем биохимические, считая физиологию "неперспективной и отжившей свое" наукой. Возникают такие , кажущиеся на первый взгляд экзотическими науки, как молекулярная физиология, молекулярная эпидемиология и др. Появились новые виды медико-биологических анализов, в частности, иммуноферментный анализ, с помощью которого удается определять наличие таких болезней, как СПИД и гепатит; применение новых методов химии и повышение чувствительности старых методов позволяет теперь определять множество важных веществ не нарушая целостности кожного покрова пациента, по капле слюны, пота или другой биологической жидкости.

Итак, чем же занимаются все вышеперечисленные науки, являющиеся различными ветвями физико-химической биологии?

Основой химии природных соединений явилась традиционная органическая химия, которая первоначально рассматривалась как химия веществ, встречающихся в живой природе. Современная же органическая химия занимается всеми соединениями, имеющими углеродные (или замещенные гетероаналогами углерода) цепочки, а биоорганическая химия, исследующая природные соединения, выделилась в отдельную отрасль науки. Химия природных соединений возникла в середине XIX века, когда были синтезированы некоторые жиры, сахара и аминокислоты (это связано с работами М.Бертло, Ф.Велера, А.Бутлерова, Ф.Кекуле и др.). Первые подобные белкам полипептиды были созданы в начале нашего века, тогда же Э.Фишер вместе с другими исследователями внес свой вклад в исследование сахаров. Развитие исследований по химии природных веществ продолжалось нарастающими темпами вплоть до середины XX века. Вслед за алкалоидами, терпенами и витаминами эта наука стала изучать стероиды, ростовые вещества, антибиотики, простагландины и другие низкомолекулярные биорегуляторы. Наряду с ними химия природных соединений изучает биополимеры и биоолигомеры (нуклеиновые кислоты, белки, нуклеопротеиды, гликопротеины, липопротеины, гликолипиды и др.). Основной арсенал методов исследования составляют методы органической химии, однако для решения структурно-функциональных задач активно привлекаются и разнообразные физические, физико-химические, математические и биологические методы. Основными задачами, решаемыми химией природных соединений, являются :

а) выделение в индивидуальном состоянии изучаемых соединений с помощью кристаллизации, перегонки, различных видов хроматографии, электрофореза, ультрафильтрации, ультрацентрифугирования, противоточного распределения и т.п.;

б) установление структуры, включая пространственное строение, на основе подходов органической и физической органической химии с применением масс-спектроскопии, различных видов оптической спектроскопии (ИК, УФ, лазерной и др.), рентгеноструктурного анализа, ядерного магнитного резонанса, электронного парамагнитного резонанса, дисперсии оптического вращения и кругового дихроизма, методов быстрой кинетики и др.;

в) химический синтез и химическая модификация изучаемых соединений, включая полный синтез, синтез аналогов и производных, с целью подтверждения структуры, выяснения связи строения и биологической функции, получения препаратов, ценных для практического использования;

г) биологическое тестирование полученных соединений in vitro и in vivo.

Крупнейшими достижениями химии природных соединений явились расшифровка строения и синтез биологически важных алкалоидов, стероидов и витаминов, полный химический синтез некоторых пептидов, простагландинов, пенициллинов, витаминов, хлорофилла и др. соединений; установлены структуры множества белков, нуклеотидные последовательности множества генов и т.д. и т.п.

Появление науки биохимии обычно связывают с открытием явления ферментативного катализа и самих биологических катализаторов ферментов, первые из которых были идентифицированы и выделены в кристаллическом состоянии в 20х годах нашего столетия. Биохимия изучает химические процессы, происходящие непосредственно в живых организмах и использует химические методы в исследовании биологических процессов. Крупнейшими событиями в биохимии явились установление центральной роли АТФ в энергетическом обмене, выяснение химических механизмов фотосинтеза, дыхания и мышечного сокращения, открытие трансаминирования, установление механизма транспорта веществ через биологические мембраны и т.п.

Молекулярная биология возникла в начале 50х годов, когда Дж.Уотсон и Ф.Крик расшифровали структуру ДНК, что позволило начать изучение путей хранения и реализации наследственной информации. Крупнейшие достижения молекулярной биологии открытие генетического кода, механизма биосинтеза белков в рибосомах, основы функционирования переносчика кислорода гемоглобина.

Следующим шагом на этом пути явилось возникновение молекулярной генетики, которая изучает механизмы работы единиц наследственной информации генов, на молекулярном уровне. Одной из актуальнейших проблем молекулярной генетики является установление путей регуляции экспрессии генов перевод гена из активного состояния в неактивное и обратно; регуляция процессов транскрипции и трансляции. Практическим приложением молекулярной генетики явилась разработка методов генной инженерии и генотерапии, которые позволяют модифицировать наследственную информацию, хранящуюся в живой клетке, таким образом, что необходимые вещества будут синтезироваться внутри самой клетки, что позволяет получать биотехнологическим путем множество ценных соединений, а также нормализовать баланс веществ, нарушившийся во время болезни. Суть генной инженерии рассечение молекулы ДНК на отдельные фрагменты, что достигается с помощью ферментов и химических реагентов, с последующим соединением; эта операция производится с целью вставки в эволюционно отлаженную цепь нуклеотидов нового фрагмента гена, отвечающего за синтез нужного нам вещества, вместе с так называемыми регуляторами участками ДНК, обеспечивающими активность "своего" гена. Уже сейчас с помощью генной инженерии получают многие лекарственные препараты, преимущественно белковой природы : инсулин, интерферон, соматотропин и др. [2,3]. 11

Фармакология - это наука о лекарственных средствах, действии различных химических соединений на живые организмы, о способах введения лекарств в организмы и о взаимодействии лекарств между собой. Молекулярная фармакология изучает поведение молекул лекарственных веществ внутри клетки, транспорт этих молекул через мембраны и т.д. Человек начал применять лекарственные вещества очень давно, несколько тысяч лет назад. Древняя медицина практически полностью основывалась на лекарственных растениях, и этот подход сохранил свою привлекательность о наших дней. Множество современных лекарственных препаратов содержат вещества растительного происхождения или химически синтезированные соединения, идентичные тем, которые можно обнаружить в лекарственных растениях. Один из самых ранних из дошедших до нас трактат о эры.

Химия и производство лекарственных веществ.

Зачатки химии лекарственных веществ появляются в период господства алхимии. Современная химиотерапия ведет свой отсчет с начала XX века от трудов П.Эрлиха по противомалярийным средствам и производным мышьяковой кислоты. В настоящее время синтезированы десятки и сотни тысяч лекарственных веществ, и их поиск продолжается. Но число активно применяемых лекарств, конечно, значительно меньше. Не все вещества, синтезированные в качестве потенциального нового лекарственного вещества, находят свое применение на практике. Многие широко использовавшиеся ранее лекарства вытесняются из сферы применения из-за того, что появляются более эффективные аналоги, которые воздействуют на причину болезни гораздо селективнее, имеют меньше противопоказаний и побочных эффектов. В 1995 году к применению в России было разрешено свыше 3 тысяч наименований лекарственных препаратов, содержащих около 2 тысяч разнообразных химических веществ синтетического происхождения[12,13]. Одним из крупных успехов фармакологии второй половины нашего века явилось создание и внедрение в практику антибиотиков широкого спектра действия: сульфамидных препаратов, витаминов, средств, влияющих на деятельность центральной нервной системы транквилизаторов, нейролептиков, психотомиметиков и др. Многие из этих лекарств были открыты и впервые применены в нашей стране (фторофур, феназепам, циклодол, витаминные препараты и мн.др.)

В настоящее время в мире существует множество научных центров, ведущих разнообразные химико-биологические исследования. Странами-лидерами в этой области являются США, европейские страны: Англия, Франция, Германия, Швеция, Дания, Россия и др. В нашей стране существует множество научных центров, расположенных в Москве и Подмосковье (Пущино, Обнинск, Черноголовка), Петербурге, Новосибирске, Красноярске, Владивостоке...Хотя, справедливости ради, надо заметить, что и в этой области (как и во всей российской науке в целом) наблюдается некоторый "упадок", связанный как с недостатком финансирования и общим экономическим кризисом в РФ, так и с проблемой brain-drain /"утечки мозгов"/ в более экономически благоприятные страны. Однако многие исследовательские институты Академии Наук России, Российской Академии Медицинских наук, Российской Академии Сельскохозяйственных Наук, Министерства Здравоохранения и Медицинской Промышленности продолжают научные изыскания (пока еще...), хотя и не на полную мощь. Одни из ведущих центров по стране Институт биоорганической химии им.М.А.Шемякина и Ю.А.Овчинникова, Институт молекулярной биологии им.В.А.Энгельгардта, Институт органического синтеза им.Н.Д.Зелинского, Институт физикохимической биологии МГУ им.Белозерского и др. В СанктПетербурге можно отметить Институт Цитологии РАН, химический и биологические ф-ты Гос. Университета, Институт экспериментальной медицины РАМН, Институт онкологии РАМН им. Петрова, Институт особо чистых биопрепаратов МЗиМП и т.п.

Основными проблемами, решаемыми в последние годы физико-химической биологией, являются синтез белков и нуклеиновых кислот, установление нуклеотидной последовательности генома многих организмов (в том числе определение полной нуклеотидной последовательности генома человека), направленный транспорт веществ через биологические мембраны; разработка новых лекарств, новых материалов для медицинского использования, например, для биопротезирования. Особое внимание уделяется разработке биотехнологий, которые часто бывают более экономически выгодны, эффективны, чем традиционные "технические", не говоря уже об их экологической чистоте. Ведутся активные работы по клонированию растений и животных, а также по получению отдельных органов вне организма. Особо примечателен недавний успех швейцарских ученых ( первые сообщения в печати появились в конце февраля 1997 г.), получивших путем клонирования сельскохозяйственное животное овцу, которая была выращена из клетки вымени матери-овцы; дочерняя генетическая копия была названа Долли [11]. Это свидетельствует о том, что клонирование из сферы чисто научных экспериментов переходит в сферу практики. Необходимо упомянуть и о лечении заболеваний новым методом генотерапии изменением наследственности. Лечебный эффект достигается путем переноса "исправленного" гена либо с помощью ретровируса, либо внедрением липосом, содержащих генетические конструкции. Генотерапевтические методы только зарождаются, но именно с их помощью уже была вылечена маленькая девочка, больная муковисцидозом; особо перспективно применение генотерапии в лечении болезней, передающихся по наследству или возникающих под действием вирусов. Вероятно, с привлечением именно этих методов будут побеждены СПИД, рак, грипп и множество других, менее распространенных болезней.

Кроме того, постоянно исследуются механизмы превращений химических веществ в организмах и на основе полученных знаний ведется непрекращающийся поиск лекарственных веществ. Большое количество разнообразных лекарственных веществ в настоящее время получают либо биотехнологически (интерферон, инсулин, интерлейкин, рефнолин, соматоген, антибиотики, лекарственные вакцины и пр.), используя микроорганизмы (многие из которых являются продуктом генной инженерии), либо путем ставшего почти традиционным химического синтеза, либо с помощью физико-химических методов выделения из природного сырья (частей растений и животных).

Другой биологической задачей химии является поиск новых материалов, способных заменить живую ткань, необходимых при протезировании. Химия подарила врачам сотни разнообразных вариантов новых материалов.

Кроме множества лекарств, в повседневной жизни люди сталкиваются с достижениями физико-химической биологии в различных сферах своей профессиональной деятельности и в быту. Появляются новые продукты питания или совершенствуются технологии сохранения уже известных продуктов. Производятся новые косметические препараты, позволяющие человеку быть здоровым и красивым, защищающие его от неблагоприятного воздействия окружающей среды. В технике находят применение различные биодобавки ко многим продуктам оргсинтеза. В сельском хозяйстве применяются вещества, способные повысить урожаи (стимуляторы роста, гербициды и др.) или отпугнуть вредителей (феромоны, гормоны насекомых), излечить от болезней растения и животных и многие другие.

Заключение

Все эти вышеперечисленные успехи были достигнуты с применением знаний и методов современной химии. В современной биологи и медицине химии принадлежит одна из ведущих ролей, и значение химической науки будет только возрастать. "Стык наук" химии и биологии оказался на редкость плодотворным.

Почти вся практическая деятельность людей связана с применением материи как вещества. Поэтому химичекое знание необходимо во всех областях науки и технологии. Вполне можно говорить и о химическом аспекте многих наук, особенно естественных. На самом деле химия является системообразующим фактором современного общества. Существование человечества в наши дни немыслимо без химии и разнообразных продуктов и материалов, которые могут быть получены только при помощи химических технологий.

Литература

1. Ю.А.Овчинников. Биоорганическая химия. М.:Просвещение,1987

2. А.М.Радецкий. Органическая химия и медицина.//Химия в школе(1995), N3:4043

3. Ю.А.Овчинников. Химия жизни (Избранные труды). М.:Наука,1990

4. К.А.Макаров. Химия и медицина. М.:Просвещение,1981

5. В.Ф.Крамаренко. Токсикологическая химия. Киев: Вища школа, 1989

6. А.Е.Браунштейн. На стыке химии и биологии. М.:Наука,1987

7. Г.Б.Шульпин. Химия для всех. М.:Знание, 1987

8. Г.В.Никифорович. Лекарства по подсказке. Минск:Вышейшая школа,1990.

9. Л.Ю.Федорова. Рассказы о ядах, противоядиях, лекарствах и ученых. М.:Знание,1983.

10. Биология и медицина: философские и социальные проблемы взаимодействия. //Сб. трудов. М.:Наука,1985

11. I.Wilmut, A.E.Schnieke, J.McWhir, A.J.Kind & K.H.S.Campbell. Viable offspring derived from fetal and adult mammalian cells (Letter to Nature) //Nature(1997), v.385, No6619, pp.810-819

12. Лекарственные препараты зарубежных фирм в России: справочник. М.:АстраФармСервис,1993

13. М.Д.Машковский. Лекарственные средства: справочник.В 2х т. Изд 13, перераб. М.:Медицина,1995

14. Шерстнев М.П., Комаров О.С. Химия и биология нуклеиновых кислот: М.:Просвещение, 1990.