Перед новым годом мне неожиданно предложили подменить преподавателя по химии в одном крутом лицее, и я согласился. Отработал полгода, вел два класса, практикум по органике в 10–м и семинары по неорганике в 11–м. И, черт возьми, мне понравилось.

Пару недель назад мне снова предложили преподавать, в другом хорошем лицее, который я сам заканчивал 10 лет назад. В программе углубленная химия, практикумы, все дела. Сейчас, в связи с введением новых образовательных стандартов, предполагается выполнение школьниками старших классов индивидуальных проектов, то есть, фактически, маленькой самостоятельной научной работы. Результаты работы потом докладываются на всяких конференциях/конкурсах для школьников. Классы у меня будут биологические и химические, сам я попутно сотрудник одного из московских химических НИИ, так что база для подобного рода развлечений есть.

Но у меня как–то слабо с фантазией. Подключать школьников к моей научной работе бессмысленно, она требует сложных синтетических навыков и работы с небезопасными веществами, также хотелось бы придумать что–то с уклоном в биологию/биохимию. Единственное на что хватает моей фантазии — это синтезировать небольшую серию не очень сложных веществ и померить их цитотоксичность на нескольких бактериях, или фермент какой–нибудь поингибировать. Но в этом нет чего–то такого красивого и завлекательного.

Короче говоря, мне нужны идеи, любые, пусть самые безумные, времени на раздумья почти два месяца, так что можно не торопиться. А также, я думаю здесь есть московские биологи/биохимики, если у вас появится желание поучаствовать в подобных проектах, буду рад обсудить.

GD Star Rating
loading...
Tagged with →  

78 Responses to Нужны идеи по химии

  1. Zv7:

    Можно попробовать повторить этот эксперимент. Синтез хлорурацила — это к органической химии, ускоренная эволюция — к биологии, а анализ получившихся изменений — снова к химии.

  2. KniP_rm:

    эксперимент красивый, спору нет но нужно учитывать фактический объем работ, который нужно выполнить и что они из себя представляют. Посмотрел сейчас SI к статье в Ang.Chem. Сварить хлорурацил — это не проблема (можно заодно сделать фторурацил и бромурацил), а вот с биологической частью я сам точно не справлюсь. У меня нет возможность работать с плазмидами и нет оборудования для анализа генома. Если на один–два–три LC/MS я еще договорюсь, то на большую серию экспериментов надо искать серьезное финансирование.

    И еще один момент, нужно учитывать что школьникам важно, чтобы работа была красивой и увлекательной в процессе выполнения. Большинство операций в этой работе будут представлять из себя довольно скучную рутину, требующую скрупулезности, тщательности и аккуратности, чего сложно добиться от школьника.

    У меня была идея, например, попробовать наплодить кошенили и выделить из нее кармин, а потом что–нибудь покрасить или колу приготовить, но я никогда с живыми объектами не работал и не знаю, можно ли ее достать. Или с GFP что–нибудь замутить, чтоб светилось красиво.

  3. Kay:

    недавно писали про колеблющие растворы, которые периодически цвет меняют. Забыл автора, увы. Но было красиво.

  4. KniP_rm:

    Это реакция Белоусова–Жаботинского и прочие колебательные реакции, их можно показать, правда они довольно капризные и не всегда получаются, но как навертеть вокруг них исследовательскую работу, не очень представляю. Кинетику померить и обсчитать, там довольно сложная для школьника математика, а больше ничего сходу в голову не приходит…

  5. Kay:

    да да, именно.

  6. Yksiu:

    Спиды пусть сварят!

  7. KniP_rm:

    ага, да, из крота, чтобы к биологии поближе

  8. Zv7:

    у нас один раз пришёл практикант на урок по органике, и синтезировал ароматизатор «дюшес» на лабораторном столе. Потом давал его всем понюхать, с тех пор я «дюшес» не пью.

  9. Zv7:

    А вот ещё задачка: проверить, при каком составе атмосферы могут выживать мушки–дрозофилы. Известно ведь, что состав атмосферы существенно колебался в разные эпохи, тут и давление и соотношение газов — это можно устроить в кабинете химии. Подняли уровень кислорода — что получилось? А углекислого газа добавить? А сероводорода, ну и так далее.

  10. KniP_rm:

    дюшес — это, кажется, изоамилацетат, в нем нет ничего опасного. Вообще большая часть ароматических веществ и красителей получается синтетически, ванилин делают из лигнина при переработке древесины, красители пищевые тоже синтетические, какая разница выделять кармин из кошенили или сварить в колбе, он от этого кармином быть не перестанет.

  11. Sdova:

    Можно попробовать синтетическую биологию, плюсы — варианты почти не ограничены, минусы — сложно и дорого. Если интересно, можешь почитать про iGEM, это соревнования среди студенческих проектов, там за несколько лет накопилась весьма приличная база идей. E.coli с банановым запахом и всё такое.

  12. KniP_rm:

    надо почитать про это, если я правильно понимаю, то в тот период, когда мушки уже могли существовать состав атмосферы был точно окислительный, то есть более или менее близкий к нынешнему. Можно, конечно, потравить мушек сероводородом, но я сходу не вижу как связать это с составом атмосферы далеких исторических периодов и какой вывод можно будет сделать из такой работы. Но подумать на эту тему можно, спасибо.

  13. KniP_rm:

    Ого, это я сейчас погуглю, но в любом случае для такой работы понадобится энтузиаст с биофака, ХПС, из МолБиола или еще какого–нибудь института, я один это не потяну.

  14. Zv7:

    вот один из путей исследования: ограничение размера насекомых в зависимости от соотношения газов. Известно, что в далёком проще насекомые могли выживать при гораздо больших, нежели нынче, размерах именно за счёт другого состава атмосферы. А что будет с мушками если произойдут извержения вулканов там или если фотосинтезирующие растения куда–то денутся — куча вопросов ведь. Тараканы тоже показательны, но они многим противны.

  15. Zv7:

    ваниль из жёлтеньких таких цветочков делается ведь?

  16. KniP_rm:

    тараканы слишком медленно размножаются для подобных экспериментов, а про мушек я понял, посоветуюсь с биологами, как лучше эволюцией порулить))

  17. KniP_rm:

    раньше делали из цветочков, а сейчас (причем давно уже) из отходов деревообрабатывающего производства. Ванилин один из основных компонентов лигнина, биополимера, содержащегося в древесине, основного компонента бумаги. Видел не так давно статью о производстве ванилина из макулатуры.

  18. Sdova:

    да, там нужен кто–то, кто знает генетику и умеет клонировать. Но очень уж тема хороша, так что энтузиасту это будет очень и очень полезно.

  19. ььDoctor:

    ну вот можно устроить школьный опыт: делаем 10 ароматов для духов или еды.

  20. KiPhD:

    Попробуй подумать о синтезе коллоидных квантовых точек или CBD тонких плёнок каких–нибудь неядовитых полупровосников ZnS, InP, ну или квантовых «орешков» каких–нибудь эффектных типа Au в SiO2. Они очень эффектно потом люминесцируют. Для деталей есть хорошие книжки Гусева и Ремпеля.

  21. KniP_rm:

    в Дубне, кажется, сидит народ, который квантовыми точками занимается, сам я от этих нанотехнологий далек. Вообще это может быть интересно, но скорее физикам–материаловедам, чем химикам–биологам. Спасибо за идею.

  22. KniP_rm:

    если клонировать в эукариотах, а не в дрожжах каких–нибудь, то это в первую очередь стерильный бокс, куда толпу школьников никто не пустит. Таких комнат обычно она–две на институт и над ними трясутся. Под такое нужны не просто энтузиасты из студентов–аспирантов, а маститые сотрудники, которых школьниками сложно заинтересовать.

    Я все–таки пытаюсь найти что–то более или менее реальное в рамках химической лаборатории.

  23. KniP_rm:

    ььDoctor: для этого есть практикум по органике, там обычно есть синтез душистого вещества, типа того же аромата «Дюшеса», здесь сложно найти какую–то исследовательскую составляющую.

  24. Sdova:

    E.coli вроде не эукариоты, и работать с ними можно в обычной лаборатории, насколько я помню.

    Может, стоит попробовать сделать колориметрический сенсор? Что–нибудь вроде цветового датчика тяжёлых металлов. Да, кстати, серебряные и золотые наночастицы довольно легко получаются из соответствующих солей. Из них нормальные цветовые датчики выходят, те же тесты на беременность работают на золотых наночастицах.

  25. Strach:

    тут на блоге папа как–то рассказывал, как его дочь на практикуме по физике бумажные самолёты изучала, т.е. может предложить тоже такое по краю абсурдности?

  26. Aniahgan:

    Обычно практикумы по клонированию проводят на прокариотах, например на той же E.coli, а для нее супер–стерильность не нужна. Во многих институтах с ней работают в очень условно стерильных боксах, зачастую сделанных из картона.
    В нашей лаборатории рестрикция–элюирование из геля–лигирование и даже трансформация (внесение ДНК в химически компетентные клетки E.coli занимает 1–2 секунды) проводятся на столе. Единственная стадия, требующая стерильности — растирание протрансформированных клеток на чашку. Да и то, вспоминая свой практикум в МГУ, мы делали это на столах, около горелки.

    Как вариант, можно выделять из ген–модифицированных E.coli (например, E.coli, несущих какую–нибудь глюканазу) белки и тестировать из качественными и количественными химическими методами (определение белка с реагентом Бредфорд или количество редуцирующих сахаров по ДНС). Но это больше биохимическая работа, химии тут не очень много.

  27. KniP_rm:

    это не абсурд, это шедевр, очень красивый и увлекательный опыт, позволяющий показать методологию проведения эксперимента, оценить роль различных факторов и т.д. То есть я кроме шуток считаю ту работу идеалом того, что можно предложить школьнику в качестве исследовательской работы.

    Дело в том, что красивая и увлекательная «на бумаге» научная деятельность по факту довольно скучна и однообразна, требует аккуратности и повторения большого количества одинаковых действий. Это звучит красиво — клонирование, или полимеразно–цепная реакция, а по факту это довольно нудно. В качестве результата у вас цифра с прибора или график какой–нибудь.

    Школьники все–таки дети, их нужно пытаться очаровывать чем–то ярким, красивым, чтобы цвет меняло, светилось или там лапками шевелило. Если бросить ребенка сразу в кучу цифр, у него пропадет интерес. Поэтому такой вот эксперимент с аэродинамикой самолетика — это очень круто, здесь есть и научная составляющая и развлекательная.

    Для меня привычно, что весь результат моего труда в конечном итоге идет в канализацию, а истинная прелесь науки остается на спектрах и в описаниях эксперимента. Но ребенок научится видеть эту красоту чуть позже, в институте или даже после него. А пока ему нужно что–то красивое и интересное в бытовом понимании, чтобы не отбить интерес к науке.

  28. KniP_rm:

    а у вас не осталось каких–нибудь методичек в электронном виде по клонированию? Теорию–то я себе более или менее представляю, но руками никогда не делал, я все–таки синтетик, а не биохимик. В принципе у меня есть где спросить, но если, вдруг, под рукой, то был бы рад. Надо оценить насколько там чего трудоемко.

    Главное что нужно, какая–то яркая идея, чтобы было чем увлечь, и лучше несколько, чтобы можно было выбрать по степени реализуемости на практике. У меня есть предварительная договоренность с человеком из института молекулярной биологии, так что может там с клетками и поработаем. В моей лаборатории никакие клетки не выживут, а если я принесу е.колей на территорию школы, боюсь, мне по голове дадут очень сильно.

  29. Strach:

    ну так я за это, абсурд не в понимании школьника, а взрослого человека,
    школьник должен эксперементировать в своем школьном мире природы — вот я о чем!

  30. Suen:

    анализ иогуртов, кока–кол и тп гадости на токсичность.
    И актуально и биология.

  31. KniP_rm:

    А поподробнее, что за сенсоры, на чем работают, как выглядят? Коллоидное золото сделать можно, а вот как из него датчик собрать я вообще не представляю.

  32. Strach:

    кстати зря про канализацию, как показывает возраст, свой первый опыт — помнят всю свою жизнь!

  33. KniP_rm:

    а что вы имеете в виду под анализом на токсичность? Ну вот, например, у нас в соседней лабе определяют дикосины во всем подряд, в масле, в шпротах. Но это невероятно скучно, делаете пробу, закалываете в хромасс, ждете, выезжает хроматограмма. И так сто раз. Потом обсчитываете, строите графики.

    Токсичность на живых клетках? На каких? Если на человеческих, про это можно забыть, с эукариотами работать не получится, а для бактерий и грибов любая еда не токсична)))

    На мышах и крысах слишком дорого, да и травить животных, как–то это жестковато для школьников.

  34. Aniahgan:

    основная методичка — это методы с сайта molbiol.ru (//molbiol.ru/protocol/). Они могут немного модицифироваться в зависимости от условий лаборатории. Есть еще книга Маниатиса Т.И по молекулярному клонированию. Очень хорошая, хотя и старая (80–ого года выпуска).
    Основной и простой сценарий клонирования: Надо перенести ген а из плазмиды А в плазмиду Б.
    1. Рестрикция плазмиду А по рестрикционным сайтам, окружающим ген а ( рс1––а––рс2, рс1 и рс2 — рестрикционные сайты 1 и 2, соответственно)
    2. Рестрикция плазмиды Б по рестрикционным сайтам рс1 и рс2 (которые там должны быть).
    3. Электрофорез рестрицированной плазмиды А с геном а и рестрицированной плазмиды Б
    4. элюирование из геля гена а и порезанной плазмиды Б
    5. лигирование плазмиды Б и гена а
    6. трансформация лигазной смесью прокариотический клеток
    7. отбор трансформантов.
    8. Ву–а–ля

    Обычно для группы студентов мы стараемся использовать этот сценарий, и не использовать ПЦР для «вытягивания» нужного гена и навешивания рестрикционных сайтов (у нас есть отдельный практикум по ПЦР).

  35. Suen:

    ну что ты.
    либо чашки петре, либо куриные эмбрионы.
    а уж овоскоп найти сумеешь

  36. KiPhD:

    более чем с половиноной согласен. Но, как физик–материаловед, постоянно сталкиваюсь с органо–химическим или, даже, биологическим применением этих сравнительно простых технологий. Чем плохо растить конверсионных специалистов? ;–)

  37. Aniahgan:

    проблема клонирования в том, что оно иногда может не идти. Ну совсем. То лигаза сдохла, то фаза луны не та. Если у школьников ограниченное время, то надо будет проработать какие–нибудь запасные варианты.

    Вот сейчас подумалось: загонять в бактерии плазмиду с каким–нибудь флуоресцентным белком под своим промотером (RFP, GFP, как самые популярные), выделять белки и смотреть потом на свечение белков под микроскопом (можно и в клетках смотреть, даже интереснее). И наглядно, и дешево. Только химии тут еще меньше..

  38. KiPhD:

    Зачем лукаво мудрувствовать? Есть дрожжи. Живые. Мутируют охотно. Результат брожения анализировать легко. Культур — завались: от кожных до пивных. Тем для заданий вам хватит на «надцать» ваших контрактов. Сомнения?

  39. Sdova:

    слышал про поверхностный плазмонный резонанс? Это, фактически, причина, по которой коллоид золота окрашен в красный цвет. У золота и серебра резонансная частота лежит в видимом спектре, поэтому её сдвиг можно наблюдать невооружённым глазом. Эта частота зависит от размера, формы и материала частиц и диэлектрического показателя среды.

    Датчик получается, если функционализировать (или как там это по–русски) поверхность частиц чем–то, что будет цеплять желаемый реагент. Мы с коллегой делали датчик дендритных молекул на золотых частицах сферической формы, до этого народ фиксировал присутствие протеинов, а за нами девочка пыталась измерять уровень кортизола (неудачно). Могу скинуть отчёт по нашему проекту и протоколы.

  40. KniP_rm:

    Если на микроскоп пустят, то это может быть интересно. Про молбиол–то я и забыл, накачаю, буду читать. Химии тут и правда не много, но это не столь важно, все равно работу разбивать придется между несколькими детьми, химическую часть можно будет придумать, в конце концов, сварим флюорофор какой–нибудь, сравним спектры и т.д. Да, про проблемы клонирования я наслышан от коллег, особенно прошлым летом, в жару.

    Я думал про GFP, но основная проблема в том, зачем? Я хотел бы избежать практикумовского подхода. Задача практикума познакомить студентов с методами в той или иной области, а школьникам нужно показать что такое научная работа методологически. То есть должна быть цель, загадка, исследовательская программа и результат. Делать ПЦР или гонять белок по гелю их научат, если они выберут для себя соответствующую специальность, а вот правильно ставить и решать задачи почти нигде не учат.

    Пусть работа будет не очень привязана к актуальной науке, пусть методы не самые современные, главное чтобы подход был правильный. Я вот вел практикум по органике, с одной стороны он всем нравится, с другой в голове от него остается мало, потому что идет просто исполнение кем–то придуманной программы. Получили красненький порошок и забыли. А когда через месяц сдаем, уже и не помним какую реакцию делали.

    Я боюсь, что если сделать просто клонирование чего бы то ни было, без какой–то цели и идеи, от него только и останется воспоминаний, что от зелененького пятнышка в микроскопе, да беготни между приборами.

    Хочется совместить невозможное, с одной стороны, дать человеку радость открытия, пусть маленького, но самого настоящего. С другой, не сильно рисковать, чтобы не было провала. Это сложно, я же который день голову ломаю, но мы ж все–таки ученые, должны чего–то придумать.

    Еще я подумываю об историческом аспекте, может быть воспроизведении каких–то исторических опытов. Может быть эксперимента Миллера с некоторым варьированием условий или что–то типа того.

  41. Sdova:

    а выглядит это примерно так

    image

  42. Nruths:

    в принципе, все ок, но тот факт, что я еще в девятом классе делал олимпиадную работу по измерению влияния веществ на колонии дрожжей, ставит под сомнение оригинальность идеи. С другой стороны, увлекательно, насколько помню.

  43. KniP_rm:

    слово «овоскоп» мне практически ни о чем не говорит, не представляю что можно делать с куриными эмбрионами.

  44. Sdova:

    не так давно выделили геном, который отвечает за нуклеацию железа и серебра, можно его подцепить к GFP и смотреть, как клетка собирает металлические кластеры

  45. KniP_rm:

    никогда с дрожжами не работал, только читал. Сделать ферментатор, чтобы он какой–нибудь субстрат преобразовывал? Энантиоселективный синтез? Можно подробнее и конкретнее? Где брать дрожжи, нужно ли их мутировать, что именно ими делать.

  46. Sdova:

    лучше уж растить грибы или водоросли, как в книжке Спираль

  47. KniP_rm:

    ну это первое что мне в голову пришло, химики сделают серию соединений, а биологи потестят их на фунгицидную и антибактериальную активность, против тех же E. coli, C. albicans на агаровых дисках или еще как–то. Но мне кажется, что это скучновато.

  48. Sdova:

    подумай, может какие–нибудь экологические задачи получится решить? Детектирование тяжёлых металлов стандартными и не очень методами, очистка воды и тд.

  49. Suen:

    дрожжи — плохой вариант, ибо грибы, а грибы, как известно, плохо реагируют на факторы внешней среды.
    Куриные эмбрионы, чашка петре и матрасы с клетками — твой выбор.
    Ну, а ух чем именно травить беззащитных животных — твоё.
    Так как дети, то фанта, доместос и супер–клей.

  50. KniP_rm:

    я боюсь, что это вполне серьезная научная работа для хорошей лаборатории, даже если представить, что это геном можно достать, на такой работе можно диссер сделать, как мне кажется.

  51. KniP_rm:

    это может быть интересно, но для этого нужно найти аналитиков, которые согласятся возиться с детьми. Такие задачи требуют специфического аналитического оборудования, которого у меня лично нет. Но в экологическую сторону я тоже думаю, да.

  52. Suen:

    коробка с лампочкой и дыркой для света, на нее кладешь яйцо и видишь эмбриона.

  53. KniP_rm:

    Слушайте, а с магнитными жидкостями никто дела не имел? Можно их сделать, применить где–нибудь, а то на видео это выглядит красиво.

  54. KiPhD:

    мы же школьников занимать собираемся. Оставьте Нообелвки себе! :–D

  55. Sdova:

    у нас был план проекта с E.coli, мы хотели внедрить в геном последовательность, которая бы генерила тот самый протеин, который цепляет железо, плюс GFP, и наблюдать живой компас под флюоресцентным микроскопом, но это опять слишком сложно.

  56. KiPhD:

    Коллега, я с дрожжами сталкивался только как потребитель или пострадавший. По образованию, я — полупроводящий–технолог. Если вы пороетесь в анналах, уверен: для ваших школяров дрожжи будут неиссякаемым источником. Их только 1500 видов. Не говоря уже о мухах–дрозофилах. :–)

  57. KniP_rm:

    живой компас — это красиво, а также эти клетки могли бы как–то выстраиваться в колонии вдоль магнитных линий, если их в магнитное поле поместить. Клевая идея, но это, конечно, не школьный уровень.

  58. KniP_rm:

    да я знаю, что их много, интересного вообще много, но вот как из бесконечного количества интересных фактов сформулировать исследовательскую задачу с ограниченными ресурсами по исполнению — вот в чем вопрос.

  59. KiPhD:

    почитейте классиков. Проверить спорные вопросы и повторить эффектные опыты — замечательная задача для детей.

  60. KniP_rm:

    Имя, брат, имя, классиков много, а я один!

  61. KiPhD:

    я рад тебе помочь, но, видит Бог, не сведущь я в биохимии на твоём уровне. Если надо что о квантовом барьере, pn–преходе или о квазичастицах — милости просим. А по доржжам, да мухам–дрозофилам, уж будь добр — дерзай сам. А я порадуюсь твоим свершениям.

  62. Eid_tsum:

    Может самогон сделать?

  63. Ajtsanen:

    дрожжи — это тоже эукариоты

  64. Ajtsanen:

    охрененно, я про SPF слышала, но думала что это работает только в очень дорогих девайсах (biacore, ага). Можно мне на bakulina@gmail.com?

  65. Ajtsanen:

    можно анализировать на антибиотики, это просто и безопасно: надо только молочнокислые бактерии и вещество, которое меняет цвет при изменении pH. Чем больше подкисление, тем живее бактерии.
    И работа довольно актуальна, лишние антибиотики вредны, а многие производители их не жалеют.

  66. Ajtsanen:

    кстати, токсичность можно на рыбках смотреть — и не так жалко, и интересно. И почти так (на рыбкиных эмбрионах) делают на практике по одной из методик.

  67. KniP_rm:

    анализировать еду на антибиотики? А как пробу делать, какие индикаторы, с чем лучше сравнивать, какие добавляют антибиотики, можно ли как–то определить тип? есть какие–то протоколы готовые?

  68. KniP_rm:

    а можно ссылку на статьи или методики? А где берут эмбрионы, реально ли их культивировать в условиях школы?

  69. KiPhD:

    самогон то — легко, а вот водовку правильную — запаришься.
    Лучше био–флору пупков исследовать.

  70. Ajtsanen:

    В случае жидкой еды пробу просто титруют, про твердую — не знаю, может блендером измельчают.

  71. Ajtsanen:

    о, оказалось и на самих рыбках тоже стандартная методика, а на эмбрионах — потом придумали.
    Эмбрионы берут из икры, а икру рыбки мечут сами, как–то так.
    У меня неожиданно нашлась книжка Lieschke G.J., Oates A.C., Kawakami K. (eds.) Zebrafish. Methods and Protocols (Humana Press, 2009).

  72. Ajtsanen:

    биофлору чего угодно можно исследовать, но это биолога надо. Я вот, например, могу только восхищаться картинками под микроскопом, а определять видовую принадлежность — не могу.

  73. KiPhD:

    делов то! Заразить объект изветной флорой и записывать развитие эксперимента. А будет мутация — получим «свежий подход» и «элемент новизны».

  74. Ajtsanen:

    тем не менее, для этого надо уметь описывать то, что видно под микроскопом.

  75. Grov:

    Можно в металлический сосуд Дьюара вместо вакуума насыпать опилки и залить жидким кислородом. Получится кумулятивный заряд из оксиликвита. Я хочу на это посмотреть :–)

  76. Niun:

    А ты не пробовал посмотреть что буржуи на данный счёт творят?

  77. Радик:

    вы лудше пасматрите на звкзды и на фориулы и найдите сходсква там все тоже самое но по сложнее

Добавить комментарий