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.
loading...
Можно попробовать повторить этот эксперимент. Синтез хлорурацила — это к органической химии, ускоренная эволюция — к биологии, а анализ получившихся изменений — снова к химии.
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.
недавно писали про колеблющие растворы, которые периодически цвет меняют. Забыл автора, увы. Но было красиво.
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…
да да, именно.
Спиды пусть сварят!
ага, да, из крота, чтобы к биологии поближе
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
ваниль из жёлтеньких таких цветочков делается ведь?
тараканы слишком медленно размножаются для подобных экспериментов, а про мушек я понял, посоветуюсь с биологами, как лучше эволюцией порулить))
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.
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.
ну вот можно устроить школьный опыт: делаем 10 ароматов для духов или еды.
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.
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.
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.
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.
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.
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?
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.
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.
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.
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!
анализ иогуртов, кока–кол и тп гадости на токсичность.
И актуально и биология.
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.
кстати зря про канализацию, как показывает возраст, свой первый опыт — помнят всю свою жизнь!
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.
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).
ну что ты.
либо чашки петре, либо куриные эмбрионы.
а уж овоскоп найти сумеешь
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? ;–)
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..
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?
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.
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.
а выглядит это примерно так
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.
слово «овоскоп» мне практически ни о чем не говорит, не представляю что можно делать с куриными эмбрионами.
не так давно выделили геном, который отвечает за нуклеацию железа и серебра, можно его подцепить к GFP и смотреть, как клетка собирает металлические кластеры
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.
лучше уж растить грибы или водоросли, как в книжке Спираль
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.
подумай, может какие–нибудь экологические задачи получится решить? Детектирование тяжёлых металлов стандартными и не очень методами, очистка воды и тд.
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.
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.
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.
коробка с лампочкой и дыркой для света, на нее кладешь яйцо и видишь эмбриона.
Слушайте, а с магнитными жидкостями никто дела не имел? Можно их сделать, применить где–нибудь, а то на видео это выглядит красиво.
мы же школьников занимать собираемся. Оставьте Нообелвки себе! :–D
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.
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. :–)
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.
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.
почитейте классиков. Проверить спорные вопросы и повторить эффектные опыты — замечательная задача для детей.
Имя, брат, имя, классиков много, а я один!
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.
Может самогон сделать?
дрожжи — это тоже эукариоты
охрененно, я про SPF слышала, но думала что это работает только в очень дорогих девайсах (biacore, ага). Можно мне на bakulina@gmail.com?
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.
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.
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?
а можно ссылку на статьи или методики? А где берут эмбрионы, реально ли их культивировать в условиях школы?
лови!
самогон то — легко, а вот водовку правильную — запаришься.
Лучше био–флору пупков исследовать.
В случае жидкой еды пробу просто титруют, про твердую — не знаю, может блендером измельчают.
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).
биофлору чего угодно можно исследовать, но это биолога надо. Я вот, например, могу только восхищаться картинками под микроскопом, а определять видовую принадлежность — не могу.
делов то! Заразить объект изветной флорой и записывать развитие эксперимента. А будет мутация — получим «свежий подход» и «элемент новизны».
тем не менее, для этого надо уметь описывать то, что видно под микроскопом.
Можно в металлический сосуд Дьюара вместо вакуума насыпать опилки и залить жидким кислородом. Получится кумулятивный заряд из оксиликвита. Я хочу на это посмотреть :–)
А ты не пробовал посмотреть что буржуи на данный счёт творят?
вы лудше пасматрите на звкзды и на фориулы и найдите сходсква там все тоже самое но по сложнее