生きているシステムはオープンであると考えられています。コース「教育理論 - 現代の教師のための」授業の構成。レッスンの種類と種類。レッスン計画

第1章生命の性質と起源

1.1. 生物学の主題、課題、および方法

生物学（ギリシャ語のバイオ - 生命とロゴス - 知識、教育、科学） - 生物の科学。生きている自然の多様性は非常に大きいため、現代の生物学は互いに大きく異なる科学（生物科学）の複合体です。さらに、それぞれには独自の研究主題、方法、目標、目的があります。たとえば、ウイルス学 - ウイルスの科学、微生物学 - 微生物の科学、菌学 - 菌類の科学、植物学 (植物学) - 植物の科学、動物学 - 動物の科学、人類学 - 人間の科学、細胞学 -細胞の科学、組織学 - 組織に関する科学、解剖学 - 内部構造の科学、形態学 - 外部構造の科学、生理学 - 生物全体とその部分の生命活動の科学、遺伝学 - 科学生物の遺伝と変動性の法則、およびそれらを制御する方法、生態学 - 生物自体とその環境の間の関係の科学、進化論 - 生きた自然の歴史的発展の科学、古生物学 - 科学過去の地質時代における生命の発達、生化学 - 生物における化学物質とプロセスの科学。生物物理学 - 生物における物理的および物理化学的現象の科学、バイオテクノロジー - 人間にとって価値のある製品（アミノ酸、タンパク質、ビタミン、酵素）を生産するために生物とその個々の部分の使用を可能にする一連の工業的方法、抗生物質、ホルモンなど）など。

生物学は自然科学の複合体、つまり自然についての科学に属します。基礎科学（数学、物理学、化学）、自然（地質学、地理学、土壌科学）、社会（心理学、社会学）、応用（バイオテクノロジー、作物生産、自然保護）と密接に関連しています。

生物学の知識は食品産業、薬学、農業で使用されます。生物学は、医学、心理学、社会学などの科学の理論的基礎です。

生物学の成果は、社会と環境の関係、合理的な環境管理と保全、食料供給など、現代の地球規模の問題の解決に活用されるべきです。

生物学的研究方法:

観察と記述の方法（事実の収集と記述からなる）。
比較法（研究対象のオブジェクトの類似点と相違点を分析することからなる）。
歴史的方法（研究対象のオブジェクトの発展過程を研究する）。
実験的方法（与えられた条件下で自然現象を研究することができます）。
モデリング手法 (比較的単純なモデルを使用して複雑な自然現象を説明できるようにします)。
1.2. 生物の性質

国内科学者 M.V. ウォルケンシュタインは次の定義を提案しました。「地球上に存在する生物は、タンパク質や核酸などの生体高分子から構築された、開いた自己調節および自己再生システムである。」

しかし、「生命」の概念について一般に受け入れられている定義はありませんが、生物を無生物と区別する兆候（特性）を特定することは可能です。

1. 特定の化学組成。生物は無生物と同じ化学元素で構成されていますが、これらの元素の比率は異なります。生物の主な元素はC、O、N、Hです。

2.細胞構造。ウイルスを除くすべての生物は細胞構造を持っています。

3. 代謝とエネルギー依存。生物は開放系であり、外部環境からの物質とエネルギーの供給に依存しています。

4.自主規制。生物は、その化学組成の一定性と代謝プロセスの強度を維持する能力を持っています。

5.過敏性と精神機能。生物は過敏性、つまり特定の外部影響に対して特定の反応で反応する能力を示します。

6. 遺伝。生物は、情報媒体である DNA および RNA 分子を使用して、特徴や特性を世代から世代へと伝達することができます。

7.変動性。生物は新しい特性や特性を獲得することができます。

8. 自己複製（再生産）。生物は生殖することができ、自分自身の種類を再生産します。

9.個人の開発。個体発生とは、生物の誕生から死に至るまでの発達です。発展には成長が伴います。

10.進化的発展。系統発生とは、地球上の生命の起源から現在までの発展です。

11. リズム。生物は、その生息地の特徴に関連したリズミカルな活動（毎日、季節など）を示します。

12.誠実さと慎重さ。一方で、すべての生物は全体的であり、特定の方法で組織され、一般法則の対象となります。一方、あらゆる生物学的システムは、相互に接続されているものの、別々の要素で構成されています。

13. 階層。生体高分子（核酸、タンパク質）から始まり、生物圏全体に至るまで、すべての生物は一定の従属関係にあります。それほど複雑ではないレベルでの生物学的システムの機能により、より複雑なレベルの存在が可能になります（次の段落を参照）。

1.3. 生命のレベル自然組織

生物組織の階層的性質により、条件付きで多数のレベルに細分化することができます。生物の組織レベルは、生物の一般的な階層におけるある程度の複雑さの生物学的構造の機能的な場所です。次のレベルが区別されます。

1.分子（分子遺伝学）。このレベルでは、代謝やエネルギー変換、遺伝情報の伝達などの重要なプロセスが現れます。

2.携帯電話。細胞は、生物の基本的な構造および機能単位です。

3. 生地。組織は、構造的に類似した細胞、およびそれらに関連する細胞間物質の集合であり、特定の機能の実行によって結合されています。

4.オルガン。器官は、特定の機能を実行する多細胞生物の一部です。

5. オーガニック。生物は生命の真の運び手であり、そのすべての兆候によって特徴付けられます。現在、組織の細胞、組織、器官および生物レベルを含む、単一の「個体発生」レベルが区別されることがよくあります。

6. 集団の種。集団は、同じ種の個体の集合であり、別個の遺伝システムを形成し、比較的均質な生活条件を持つ空間に生息しています。種 - 個体群が交配して生殖能力のある子孫を形成し、地理的空間の特定の領域（エリア）を占めることができる集団のセット。

7.バイオセノティック。バイオセノーシスとは、特定の領域に生息する、組織の複雑さが異なるさまざまな種の生物の集合体です。非生物的な環境要因も考慮に入れると、生物地球消滅と言えます。

8.生物圏。生物圏は地球の殻であり、その構造と特性は、生物の現在または過去の活動によってある程度決定されます。生物圏は生物だけでなく非生物も含む生物不活性系であるため、生物の組織化の生物圏レベルは区別されないことが多いことに注意してください。

1.4. 生命の起源

生命の起源の問題や生命の本質の問題については、科学者の間で一致した見解はありません。生命の起源の問題を解決するにはいくつかのアプローチがあり、それらは密接に絡み合っています。それらは次のように分類できます。

1. イデア、精神が主要で物質が二次的であるという原則 (観念論的仮説)、または物質が主要で、イデア、精神が二次的である (唯物論的仮説)。

2.生命は常に存在し、今後も永遠に存在するという原則（定常状態仮説）、または生命は世界の発展のある段階で発生するという原則に従う。

3.原理によれば、生物は生物からのみ生じる（生物発生仮説）、または無生物から生物が自然発生する可能性がある（生物発生仮説）。

4.原理によれば、生命は地球上に誕生したか、宇宙から持ち込まれたか（パンスペルミア仮説）。

最も重要な仮説を考えてみましょう。

創造論。生命は創造主によって創造されました。創造主とは、神、観念、至高の精神、またはその他の者です。

定常状態仮説。宇宙そのものと同じように、生命は常に存在しており、これからも永遠に存在し続けるでしょう。なぜなら、始まりのないものには終わりがないからです。同時に、個々の物体や形成物（星、惑星、生物）の存在は、発生し、誕生し、消滅する時間に制限があります。現在、この仮説は主に歴史的な重要性を持っています。一般に受け入れられている宇宙形成理論は「ビッグバン理論」であり、それによると、宇宙は限られた時間しか存在せず、約150億年の間に一点から形成されたと考えられています。前。

パンスペルミア仮説。生命は宇宙から地球にもたらされ、地球上で生命に適した条件が発達した後、ここに根を下ろしました。宇宙で生命がどのように誕生したのかという問題の解決は、客観的には困難であるため、無期限に延期されてきた。それは創造主によって創造された可能性もあれば、永遠に存在する可能性もあれば、無生物から生じた可能性もあります。最近、科学者の間でこの仮説を支持する人が増えています。

生物発生の仮説（無生物から生物が自然に発生し、その後の生化学的進化）。生命は地球上で無生物から生まれました。

1924 年、A.I. オパーリンは、生物は化学進化、つまり分子の複雑な化学変化の結果として無生物から地球上に生じたと示唆しました。この出来事は、当時地球上に広まっていた状況によって好まれました。

1953 年、S. ミラーは実験室条件で無機化合物から多くの有機物質を取得しました。生体有機化合物（生物ではない）の形成のための無機経路の基本的な可能性が証明されました。

A.I. オパーリンは、有機物質は単純な無機化合物から原始海洋で生成できると信じていました。海洋中の有機物質の蓄積の結果、いわゆる「一次ブロス」が形成されました。その後、タンパク質と他の有機分子が結合してコアセルベートの液滴を形成し、これが細胞の原型として機能しました。コアセルベート液滴は自然選択を受けて進化しました。最初の生物は従属栄養性でした。「一次培養液」の蓄えがなくなると、独立栄養菌が発生しました。

なお、確率論の観点から見ると、構成部分がランダムに組み合わされた条件下で高度に複雑な生体分子が合成される確率は極めて低い。

と。生命と生物圏の起源と本質についてのベルナツキー。と。ヴェルナツキーは、生命の起源に関する彼の見解を次の論文で概説しました。

1. この宇宙には始まりがなかったので、私たちが観察している宇宙にも生命の始まりはありません。宇宙は永遠であり、常に生物発生を通じて伝えられてきたため、生命は永遠です。

2. 宇宙に永遠に内在する生命は、地球上に新たに出現し、その胚は常に外部からもたらされましたが、好機があった場合にのみ地球に定着しました。

3. 地球上には常に生命が存在していました。惑星の一生は、そこに住む生命の一生に過ぎません。生命は地質学的（惑星的に）永遠です。地球の年齢は不定です。

4. 人生は決してランダムなものではなく、別々のオアシスに群がっていたものではありません。それはあらゆる場所に分布し、生命体は常に生物圏の形で存在していました。

5. 最も古代の生命体である砕石は、生物圏のあらゆる機能を実行できます。これは、原核生物のみからなる生物圏が可能であることを意味します。おそらく彼女も昔はこんな感じだったのだろう。

6. 生物は不活性物質から生じることはできません。物質のこれら 2 つの状態の間には中間段階はありません。それどころか、生命の影響の結果として、地殻の進化が起こりました。

したがって、現在までのところ、生命の起源に関する既存の仮説には直接的な証拠がなく、現代科学もこの疑問に対する明確な答えを持っていないという事実を認識する必要があります。

第2章生物の化学組成

2.1. 元素組成

生物の化学組成は、原子と分子の 2 つの形式で表現できます。原子（元素）組成は、生物に含まれる元素の原子の比率を特徴づけます。分子（物質）組成は、物質の分子の比率を反映します。

生物を構成する要素は、その相対的な含有量に基づいて、通常、次の 3 つのグループに分類されます。

1. マクロ元素 - H、O、C、N (合計約 98%、塩基性とも呼ばれます)、Ca、Cl、K、S、P、Mg、Na、Fe (合計約 2%)。マクロ要素は、生物の構成割合の大部分を占めます。

2. 微量元素 - Mn、Co、Zn、Cu、B、I など。セル内のそれらの合計含有量は約 0.1% です。

3. 超微量元素 - Au、Hg、Se など。細胞内のそれらの含有量は非常に少量であり、それらのほとんどの生理学的役割は明らかにされていません。

生物の一部であり、同時に生物学的機能を果たす化学元素は、生物起源と呼ばれます。細胞内に微量しか含まれていないものであっても、何物にも代えられず、生命にとって絶対に必要なものです。

2.2. 分子構成

化学元素は、無機および有機物質のイオンおよび分子の形で細胞の一部です。細胞内の最も重要な無機物質は水と無機塩であり、最も重要な有機物質は炭水化物、脂質、タンパク質、核酸です。

2.2.1. 無機物質

2.2.1.1. 水

水はすべての生物の主要な構成要素です。その構造的特徴により、水分子は双極子の形をしており、それらの間に水素結合が形成されるというユニークな特性を持っています。ほとんどの生物の細胞内の平均水分含量は約 70% です。細胞内の水は、遊離型 (全細胞水の 95%) と結合型 (タンパク質に結合した 4 ～ 5%) の 2 つの形態で存在します。

水の働き:

1.水を溶媒として使用します。細胞内の多くの化学反応はイオン性であるため、水性環境でのみ発生します。水に溶ける物質を親水性（アルコール、糖、アルデヒド、アミノ酸）、溶けない物質を疎水性（脂肪酸、セルロース）といいます。

2.試薬として水を使用します。水は、重合反応、加水分解、光合成の過程など、多くの化学反応に関与しています。

3.トランスポート機能。体内に溶け込んだ物質の水分とともに全身を移動し、不要な物質を体外に排出します。

4.熱安定剤およびサーモスタットとしての水。この機能は、高い熱容量などの水の特性によるものです。環境内の大幅な温度変化が人体に及ぼす影響を和らげます。高い熱伝導率 - 本体の体積全体にわたって同じ温度を維持できます。高い蒸発熱 - 哺乳類の発汗や植物の蒸散時に体を冷やすために使用されます。

5.構造機能。細胞の細胞質には 60 ～ 95% の水分が含まれており、これが細胞の正常な形状を与えています。植物では、水は膨圧（小胞膜の弾力性）を維持しますが、一部の動物では水は静水圧骨格として機能します（クラゲ）。

2.2.1.2. ミネラル塩

細胞水溶液中の無機塩は、陽イオンと陰イオンに解離します。最も重要なカチオンは K+、Ca2+、Mg2+、Na+、NH4+ で、アニオンは Cl-、SO42-、HPO42-、H2PO4-、HCO3-、NO3- です。重要なのは濃度だけではなく、セル内の個々のイオンの比率も重要です。

ミネラルの働き:

1. 酸塩基バランスを維持する。哺乳類における最も重要な緩衝系は、リン酸塩と重炭酸塩です。リン酸緩衝系 (HPO42-、H2PO4-) は、細胞内液の pH を 6.9 ～ 7.4 の範囲に維持します。重炭酸系 (HCO3-、H2CO3) は、細胞外環境 (血漿) の pH を 7.4 に維持します。

2. 細胞膜電位の生成への参加。細胞内では、K+ イオンと大きな有機イオンが優勢であり、細胞周囲液ではより多くの Na+ イオンと Cl- イオンが存在します。その結果、細胞膜の外表面と内表面との間に電荷（電位）の差が形成されます。電位差により、神経や筋肉に沿って興奮を伝達することができます。

3. 酵素の活性化。 Ca2+、Mg2+などのイオンは、多くの酵素、ホルモン、ビタミンの活性化剤および成分です。

4.細胞内の浸透圧の生成。細胞内の塩イオンの濃度が高いと、細胞内への水が確実に流れ込み、膨圧が生成されます。

5.建設（構造）。窒素、リン、カルシウム、その他の無機物質の化合物は、有機分子（アミノ酸、タンパク質、核酸など）を合成するための建築材料の供給源として機能し、細胞や生物の多数の支持構造の一部です。。カルシウム塩とリン塩は動物の骨組織の一部です。

2.2.2. 有機物

生体高分子の概念。ポリマーは、リンクが比較的単純な物質であるモノマーである多重リンク鎖です。生体ポリマーは、生物の細胞およびその代謝産物の一部であるポリマーです。生体高分子は、タンパク質、核酸、多糖類です。

2.2.2.1. 炭水化物

炭水化物は、1 つまたは複数の単糖分子からなる有機化合物です。動物細胞の炭水化物含有量は 1 ～ 5% ですが、一部の植物細胞では 70% に達します。炭水化物には 3 つのグループがあります: 単糖類 (または単糖)、オリゴ糖 (2 ～ 10 個の単糖分子からなる)、多糖類 (10 個以上の糖分子からなる)。

単糖類は、多価アルコールのケトンまたはアルデヒド誘導体です。炭素原子の数に応じて、トリオース、テトロース、ペントース（リボース、デオキシリボース）、ヘキソース（グルコース、フルクトース）およびヘプトースが区別されます。糖は官能基に応じて、アルデヒド基（グルコース、リボース、デオキシリボース）を含むアルドースと、ケトン基（フルクトース）を含むケトースに分類されます。

自然界のオリゴ糖は、主に二糖類に代表され、2 つの単糖がグリコシド結合で結合したものです。最も一般的なのはマルトース、または麦芽糖で、2 つのグルコース分子から構成されます。乳糖は牛乳の一部であり、ガラクトースとグルコースから構成されます。スクロース、またはビートシュガー（グルコースとフルクトースを含む）。

多糖類。多糖類では、単糖 (グルコース、マンノース、ガラクトースなど) がグリコシド結合によって互いに接続されています。 1-4 個のグリコシド結合のみが存在する場合は、直鎖状の非分岐ポリマー (セルロース) が形成され、1-4 結合と 1-6 結合の両方が存在する場合は、ポリマーは分岐状になります (グリコーゲン)。

セルロースは、グルコース分子からなる直鎖状多糖類です。セルロースは植物の細胞壁の主成分です。デンプンとグリコーゲンはβ-グルコース残基の分岐ポリマーであり、それぞれ植物と動物におけるグルコース貯蔵の主な形態です。キチンは甲殻類や昆虫の外骨格（殻）を形成し、菌類の細胞壁に強度を与えます。

炭水化物の働き:

1.エネルギー。単糖（主にグルコース）を酸化することにより、体は必要なエネルギーの大部分を受け取ります。 1 g のグルコースが完全に分解されると、17.6 kJ のエネルギーが放出されます。

2.保管します。デンプンとグリコーゲンはグルコースの供給源として機能し、必要に応じてグルコースを放出します。

3. 建設（構造）。セルロースとキチンは、それぞれ植物と菌類の細胞壁に強度を与えます。リボースとデオキシリボースは核酸の一部です。

4. 受容体。細胞が互いに認識する機能は、細胞膜の一部である糖タンパク質によって提供されます。互いを認識する能力の喪失は、悪性腫瘍細胞の特徴です。

2.2.2.2. 脂質

脂質は、水にほとんど溶けない脂肪および脂肪に似た有機化合物です。さまざまな細胞におけるそれらの含有量は大きく異なります：植物の種子の細胞および動物の脂肪組織では2〜3％から50〜90％まで。化学的には、脂質は通常、脂肪酸と多数のアルコールのエステルです。これらは、中性脂肪、ワックス、リン脂質、ステロイドなどのいくつかのクラスに分類されます。

脂質の機能:

1.建設（構造）。リン脂質はタンパク質とともに生体膜の基礎です。コレステロールは動物の細胞膜の重要な成分です。

2. ホルモン（調節）。多くのホルモンは化学的にはステロイドです (テストステロン、プロゲステロン、コルチゾン)。

3.エネルギー。 1 gの脂肪酸が酸化されると、38 kJのエネルギーが放出され、同量のグルコースが分解される場合の2倍のATPが合成されます。

4.保管します。体のエネルギー貯蔵量のかなりの部分は脂肪の形で蓄えられます。また、脂肪は水の源としても機能します（脂肪1gが燃焼すると1.1gの水が生成されます）。これは、無料の水が不足している砂漠や北極の動物にとって特に貴重です。

5.保護。哺乳類では、皮下脂肪は断熱材として機能します。ワックスは植物、羽毛、羊毛、動物の毛の表皮を覆い、濡れから保護します。

6. 新陳代謝への参加。ビタミンDは、カルシウムとリンの代謝において重要な役割を果たします。

2.2.2.3. リス

タンパク質は、モノマーがアミノ酸である生物学的ヘテロポリマーです。

化学組成によれば、アミノ酸は、1つの炭素原子に結合した1つのカルボキシル基（-COOH）と1つのアミン基（-NH2）を含み、側鎖が結合した化合物です - ある種のラジカルR（これはこれです）それはアミノ酸にそのユニークな特性を与えます)。

タンパク質の形成に関与するアミノ酸はわずか 20 個です。それらは基本的または塩基性と呼ばれます: アラニン、メチオニン、バリン、プロリン、ロイシン、イソロイシン、トリプトファン、フェニルアラニン、アスパラギン、グルタミン、セリン、グリシン、チロシン、トレオニン、システイン、アルギニン、ヒスチジン、リジン、アスパラギン酸、およびグルタミン酸。一部のアミノ酸は動物や人間の体内では合成されず、植物性食品から供給する必要があります（必須アミノ酸と呼ばれます）。

アミノ酸は共有ペプチド結合によって互いに結合し、さまざまな長さのペプチドを形成します。ペプチド (アミド) 結合は、あるアミノ酸のカルボキシル基と別のアミノ酸のアミン基によって形成される共有結合です。タンパク質は、100 から数千のアミノ酸を含む高分子量のポリペプチドです。

タンパク質の組織化には 4 つのレベルがあります。

一次構造は、ポリペプチド鎖内のアミノ酸の配列です。これは、アミノ酸残基間の共有ペプチド結合により形成されます。一次構造は、特定のタンパク質をコードする DNA 分子のセクション内のヌクレオチドの配列によって決定されます。あらゆるタンパク質の一次構造は独特であり、その形状、特性、機能を決定します。

二次構造は、ポリペプチド鎖を折り畳んでヘリックス構造またはα構造にすることによって形成されます。それは、NH- 基の水素原子と CO- 基の酸素原子の間の水素結合によって維持されます。 -ヘリックスは、ポリペプチド鎖を等間隔で螺旋状にねじった結果として形成されます。球状の球形をしている球状タンパク質の特徴です。 -構造は3つのポリペプチド鎖が縦方向に配置されたものです。これは、細長い原線維の形状を有する原線維状タンパク質の特徴です。球状タンパク質のみが三次構造と四次構造を持っています。

三次構造は、ヘリックスがボール (小球、またはドメイン) に折りたたまれるときに形成されます。ドメインは、疎水性のコアと親水性の外層を備えた小球状の構造です。三次構造は、アミノ酸の R ラジカル間で形成される結合、イオン性、疎水性、分散相互作用、さらにはシステインラジカル間のジスルフィド (S-S) 結合の形成によって形成されます。

四次構造は、共有結合によって結合されていない 2 つ以上のポリペプチド鎖からなる複雑なタンパク質、および非タンパク質成分 (金属イオン、補酵素) を含むタンパク質の特徴です。四次構造は三次構造と同じ化学結合によって支えられています。

タンパク質の構造はアミノ酸の配列に依存しますが、タンパク質が存在する特定の条件によっても影響を受ける可能性があります。

タンパク質分子の構造組織が失われることを変性といいます。変性は可逆性または不可逆性の場合があります。可逆的な変性では、四次、三次、二次構造が破壊されますが、一次構造は保存されているため、通常の状態に戻るとタンパク質の再生、つまり正常な（ネイティブな）立体構造の復元が可能になります。

化学組成に基づいて、単純なタンパク質と複雑なタンパク質が区別されます。単純なタンパク質はアミノ酸のみで構成されます (線維状タンパク質、免疫グロブリン)。複合タンパク質には、タンパク質部分と非タンパク質部分、つまり補欠分子族が含まれます。リポタンパク質 (脂質を含む)、糖タンパク質 (炭水化物)、リンタンパク質 (1 つ以上のリン酸基)、金属タンパク質 (さまざまな金属)、核タンパク質 (核酸) があります。補欠分子族は通常、タンパク質がその生物学的機能を実行する上で重要な役割を果たします。

タンパク質の機能:

1.触媒（酵素）。すべての酵素はタンパク質です。酵素タンパク質は体内の化学反応を触媒します。

2. 建設（構造）。それはケラチン（爪、髪）、コラーゲン（腱）、エラスチン（靭帯）という線維状タンパク質によって行われます。

3. 輸送。多くのタンパク質は、さまざまな物質に付着して輸送することができます (ヘモグロビンは酸素を運びます)。

4. ホルモン（調節）。多くのホルモンはタンパク質物質です（インスリンは糖代謝を調節します）。

5.保護。血液免疫グロブリンは抗体です。フィブリンとトロンビンは血液凝固に関与します。

6. 収縮性（運動）。アクチンとミオシンはマイクロフィラメントを形成して筋肉の収縮を行い、チューブリンは微小管を形成します。

7. 受容体（シグナル）。膜に埋め込まれた一部のタンパク質は、環境からの「情報を認識」します。

8.エネルギー。 1gのタンパク質が分解されると、17.6kJのエネルギーが放出されます。

酵素。酵素タンパク質は体内の化学反応を触媒します。これらの反応は、エネルギー的な理由により、体内でまったく起こらないか、あまりにもゆっくりと起こります。

生化学的性質により、すべての酵素は高分子タンパク質物質であり、通常は四次構造をしています。すべての酵素には、タンパク質に加えて非タンパク質成分が含まれています。タンパク質部分はアポ酵素と呼ばれ、非タンパク質部分は補因子（単純な無機物質、たとえば Zn2+ の場合）または補酵素（コエンザイム）（有機化合物の場合）と呼ばれます。

酵素分子には活性中心があり、収着 (基質分子への酵素の結合を担当) と触媒 (触媒自体の発生を担当) の 2 つのセクションで構成されます。反応中、酵素は基質に結合し、その構成を逐次変化させ、最終的に反応生成物を生成する一連の中間分子を形成します。

酵素と無機触媒の違いは次のとおりです。

1. 1 つの酵素は 1 種類の反応のみを触媒します。

2.酵素活性はかなり狭い温度範囲（通常は35～45℃）に限定されます。

3.酵素は特定のpH値（ほとんどが弱アルカリ性環境）で活性化します。

2.2.2.4. 核酸

モノヌクレオチド。モノヌクレオチドは、1 つのプリン (アデニン - A、グアニン - G) またはピリミジン (シトシン - C、チミン - T、ウラシル - U) の窒素塩基、五炭糖 (リボースまたはデオキシリボース) および 1 ～ 3 つのリン酸残基で構成されます。

ポリヌクレオチド。核酸には DNA と RNA の 2 種類があります。核酸は、モノマーがヌクレオチドであるポリマーです。

DNA および RNA ヌクレオチドは次の成分で構成されています。

1. 窒素塩基 (DNA ではアデニン、グアニン、シトシン、チミン、RNA ではアデニン、グアニン、シトシン、ウラシル)。

2. ペントース糖 (DNA ではデオキシリボース、RNA ではリボース)。

3. リン酸の残留物。

DNA (デオキシリボ核酸) は、リン酸残基を介した共有結合によって互いに結合した 4 種類のモノマー (ヌクレオチド A、T、G、および C) からなる長鎖の分岐のないポリマーです。

DNA 分子は、らせん状にねじれた 2 本の鎖 (二重らせん) で構成されています。この場合、アデニンはチミンと 2 つの水素結合を形成し、グアニンはシトシンと 3 つの水素結合を形成します。これらの窒素含有塩基のペアは相補的と呼ばれます。 DNA 分子内では、それらは常に互いに反対側に位置します。 DNA 分子の鎖は反対方向を向いています。 DNA 分子の空間構造は、1953 年に D. ワトソンと F. クリックによって確立されました。

DNA 分子はタンパク質に結合することで染色体を形成します。染色体は、1 つの DNA 分子とタンパク質の複合体です。真核生物 (菌類、植物、動物) の DNA 分子は、直鎖状で開放端があり、タンパク質に結合して染色体を形成しています。原核生物 (細菌) では、DNA は環状に閉じており、タンパク質と結合しておらず、直線状の染色体を形成していません。

DNA の機能: 世代を超えた遺伝情報の保存、伝達、再生。 DNA は、どのタンパク質をどの量合成する必要があるかを決定します。

RNA（リボ核酸）には、デオキシリボースの代わりにリボース、チミンの代わりにウラシルが含まれています。 RNA には通常、DNA 鎖よりも短い鎖が 1 本しかありません。二本鎖 RNA は一部のウイルスに見られます。

RNA の種類:

情報 (マトリックス) RNA - mRNA (または mRNA)。開回路があります。タンパク質合成のテンプレートとして機能し、タンパク質の構造に関する情報を DNA 分子から細胞質内のリボソームに伝達します。

RNA - tRNA を転移します。合成されたタンパク質分子にアミノ酸を届けます。 tRNA 分子は 70 ～ 90 個のヌクレオチドで構成され、鎖内の相補的相互作用により、「クローバーの葉」の形の特徴的な二次構造を獲得します。

リボソーム RNA - rRNA。リボソームタンパク質と結合して、タンパク質合成が起こる細胞小器官であるリボソームを形成します。

細胞内では、全細胞RNAの約5%がmRNA、約10%がtRNA、約85%がrRNAとなっています。

RNA の機能: タンパク質生合成への参加。

DNAの自己複製。 DNA 分子には、他の分子には本来備わっていない能力、つまり 2 倍になる能力があります。 DNA 分子を倍増させるプロセスは複製と呼ばれます。複製は相補性の原理、つまりヌクレオチド A と T、G と C の間の水素結合の形成に基づいています。

このプロセスは DNA ポリメラーゼ酵素によって実行されます。それらの影響下で、DNA 分子の鎖は分子の小さなセグメントに分離されます。母分子の鎖上に娘鎖が完成します。その後、新しいセグメントが解かれ、レプリケーションサイクルが繰り返されます。

その結果、互いに、または親分子と何ら変わらない娘 DNA 分子が形成されます。細胞分裂中に、娘 DNA 分子が結果として生じた細胞に分配されます。このようにして情報は世代から世代へと受け継がれていくのです。

第3章セルの構造

細胞理論の基本原理:

1. 細胞はすべての生物の構造単位です。すべての生物は細胞から構成されています（ウイルスを除く）。

2. 細胞はすべての生物の機能単位です。細胞は、生命機能の複合体全体を示します。

3. 細胞はすべての生物の発達の単位です。新しい細胞は、元の (母) 細胞の分裂の結果としてのみ形成されます。

4. 細胞はすべての生物の遺伝単位です。細胞の染色体には、生物全体の発達に関する情報が含まれています。

5. すべての生物の細胞は、化学組成、構造、機能において類似しています。

3.1. 細胞組織の種類

生物の中で細胞構造を持たないのはウイルスだけです。他のすべての生物は細胞生命体で表されます。細胞組織には、原核生物と真核生物の 2 つのタイプがあります。原核生物には細菌や青緑色植物が含まれ、真核生物には植物、菌類、動物が含まれます。

原核細胞は比較的単純です。それらは核を持たず、細胞質内で DNA が位置する領域は核様体と呼ばれ、唯一の DNA 分子は環状でタンパク質と結合せず、細胞は真核生物よりも小さく、細胞壁には糖ペプチド - ムレインが含まれています。膜細胞小器官はなく、その機能は原形質膜の陥入によって行われ、リボソームは小さく、微小管がないため細胞質は動かず、繊毛と鞭毛は特殊な構造をしています。

真核細胞には核があり、その中に染色体、つまりタンパク質に結合した線状 DNA 分子が存在し、細胞質にはさまざまな膜細胞小器官が存在します。

植物細胞は、厚いセルロース細胞壁、色素体、および核を周縁部に移動させる大きな中心空胞の存在によって区別されます。高等植物の細胞中心には中心小体がありません。貯蔵炭水化物はデンプンです。

真菌細胞は、キチンを含む細胞壁、細胞質の中央液胞を持ち、色素体はありません。一部の真菌のみが細胞中心に中心小体を持っています。主な予備炭水化物はグリコーゲンです。

動物細胞は通常、細胞壁が薄く、色素体を含まず、細胞中心は中心小体によって特徴付けられます。貯蔵炭水化物はグリコーゲンです。

3.2. 真核細胞の構造

すべてのセルは次の 3 つの主要な部分で構成されます。

1. 細胞膜は細胞を環境から制限します。

2. 細胞質は細胞の内部内容物を構成します。

3. 核（原核生物では核様体）。細胞の遺伝物質が含まれています。

3.2.1. 細胞膜

細胞膜の構造。細胞膜の基礎は原形質膜、つまり細胞の内部内容物を外部環境から制限する生体膜です。

すべての生体膜は脂質の二重層であり、その疎水性末端が内側を向き、親水性頭部が外側を向いています。タンパク質はさまざまな深さまで浸漬され、その一部は膜を貫通します。タンパク質は膜面内を移動できます。膜タンパク質はさまざまな機能を実行します。さまざまな分子の輸送。環境からの信号を受信して変換する。膜構造を維持します。膜の最も重要な特性は選択透過性です。

動物細胞の原形質膜の外側には、糖タンパク質と糖脂質からなる糖衣の層があり、シグナル伝達と受容体の機能を果たします。細胞を結合して組織にする際に重要な役割を果たします。植物細胞の原形質膜はセルロースでできた細胞壁で覆われています。壁の細孔は水と小分子の通過を可能にし、その剛性により細胞に機械的な支持と保護が提供されます。

細胞膜の機能。細胞膜は次の機能を実行します。細胞の形状を決定および維持します。機械的影響や有害な生物学的因子の侵入から細胞を保護します。セルの内部内容を区切ります。細胞と環境の間の代謝を調節し、細胞内組成の一定性を確保します。多くの分子シグナル（ホルモンなど）の認識を実行します。細胞間接触および細胞質のさまざまな種類の特定の突起（微絨毛、繊毛、鞭毛）の形成に関与します。

物質が細胞に浸透するメカニズム。細胞と環境の間では物質の交換が絶えず行われています。イオンと小分子は受動輸送または能動輸送によって膜を越えて輸送され、高分子と大きな粒子はエンドサイトーシスおよびエキソサイトーシスによって輸送されます。

受動輸送とは、エネルギーを消費せずに、単純な拡散、浸透、またはキャリアタンパク質の助けによる促進拡散によって行われる、濃度勾配に沿った物質の移動です。能動輸送 - キャリアタンパク質による濃度勾配に対する物質の移動は、エネルギー消費に関連しています。

エンドサイトーシスは、細胞膜の突起で物質を取り囲み、膜で囲まれた小胞を形成することによる物質の吸収です。エキソサイトーシスは、細胞膜の増殖物で細胞を取り囲み、膜で囲まれた小胞を形成することによって細胞から物質が放出されることです。固体および大きな粒子の吸収および放出は、それぞれ食作用および逆食作用と呼ばれ、液体または溶解粒子は飲作用および逆飲作用と呼ばれます。

3.2.2. 細胞質

細胞質は細胞の内部内容物であり、主要物質（硝子質）とそれに含まれるさまざまな細胞内構造（封入体および細胞小器官）で構成されています。

ヒアロプラズム (マトリックス) は無機物質と有機物質の水溶液であり、粘度を変化させることができ、常に動き続けます。

細胞の細胞質構造は、封入体と細胞小器官によって表されます。封入体は、顆粒 (デンプン、グリコーゲン、タンパク質) および液滴 (脂肪) の形をした細胞質の不安定な構造です。オルガネラは、ほとんどの細胞の永続的かつ必須の構成要素であり、特定の構造を持ち、重要な機能を実行します。

単膜細胞小器官: 小胞体、層状ゴルジ複合体、リソソーム。

小胞体 (ネットワーク) は、相互に接続された空洞、管、チャネルのシステムであり、1 層の膜によって細胞質から区切られ、細胞の細胞質を隔離された空間に分割しています。これは、多くの並行反応を分離するために必要です。小胞体には、粗面小胞体（表面にタンパク質が合成されるリボソームがある）と平滑小胞体（表面で脂質や糖質の合成が行われる）があります。

ゴルジ体（層状複合体）は、5～20個の平らな円盤状の膜空洞と、そこから織り出される微小気泡の積み重ねです。その機能は、そこに入る物質のさまざまな細胞内構造または細胞外への変換、蓄積、輸送です。ゴルジ体の膜はリソソームを形成することができます。

リソソームは、溶解酵素を含む膜小胞です。リソソームでは、エンドサイトーシスによって細胞に入る産物と、細胞の構成部分または細胞全体の両方が消化されます（自己消化）。一次リソソームと二次リソソームがあります。一次リソソームは、ゴルジ体の空洞から分離された微小気泡であり、単一の膜に囲まれ、一連の酵素を含んでいます。一次リソソームと消化される基質が融合した後、二次リソソームが形成されます（たとえば、原生動物の消化液胞）。

液胞は液体で満たされた膜嚢です。膜は液胞体と呼ばれ、内容物は細胞液と呼ばれます。細胞液には、貯蔵栄養素、色素溶液、老廃物、加水分解酵素が含まれている場合があります。液胞は、水と塩の代謝の調節、膨圧の生成、貯蔵物質の蓄積、代謝からの有毒化合物の除去に関与しています。

小胞体、ゴルジ複合体、リソソームおよび液胞は単一膜構造であり、細胞の単一膜系を形成します。

二重膜細胞小器官: ミトコンドリアと色素体。

真核細胞には、2 つの膜によって細胞質から隔離された細胞小器官もあります。これらはミトコンドリアと色素体です。彼らは独自の環状 DNA 分子、小さなリボソームを持ち、分裂することができます。これは、真核生物の起源に関する共生理論の出現の基礎となりました。この理論によると、過去にはミトコンドリアと色素体は独立した原核生物でしたが、後に他の細胞生物との内部共生に切り替わりました。

ミトコンドリアは、棒状、楕円形、または円形の細胞小器官です。ミトコンドリア (マトリックス) の内容物は、2 つの膜によって細胞質から制限されています。外側の滑らかな膜と、ひだ (クリステ) を形成する内側の膜です。 ATP分子はミトコンドリアで形成されます。

色素体は、内部に均一な物質 (間質) を備えた 2 つの膜で構成される殻に囲まれた細胞小器官です。色素体は、光合成真核生物の細胞にのみ特徴的です。色に応じて、葉緑体、色素体、白緑体が区別されます。

葉緑体は、光合成のプロセスが起こる緑色の色素体です。外膜は滑らかです。内部 - 平らな小胞 (チラコイド) のシステムを形成し、それらは積み重ね (グラナ) に集められます。チラコイド膜には、緑色色素、クロロフィル、カロテノイドが含まれています。色素体はカロテノイド色素を含む色素体であり、赤、黄色、オレンジ色を与えます。花や果物に明るい色を与えます。白血球は、色素を含まない無色の色素体です。植物の地下または色のない部分（根、根茎、塊茎）の細胞に含まれています。予備栄養素、主にデンプン、脂質、タンパク質を蓄積することができます。白緑体は葉緑体に変化することがあり (たとえば、ジャガイモ塊茎が開花するとき)、葉緑体は色緑体に変化することがあります (たとえば、果物が熟すとき)。

膜構造を持たない細胞小器官: リボソーム、マイクロフィラメント、微小管、細胞中心。

リボソームは、タンパク質と rRNA からなる球形の小さな細胞小器官です。リボソームは、大と小の 2 つのサブユニットで表されます。それらは細胞質内で遊離している場合もあれば、小胞体に結合している場合もあります。タンパク質の合成はリボソーム上で行われます。

微小管とマイクロフィラメントは収縮性タンパク質からなる糸状の構造であり、細胞の運動機能を担っています。微小管は長い中空の円筒のように見え、その壁はタンパク質、つまりチューブリンで構成されています。マイクロフィラメントは、アクチンとミオシンで構成されるさらに細くて長いフィラメント状の構造です。微小管とマイクロフィラメントは細胞の細胞質全体に浸透し、細胞骨格を形成し、サイクシス（細胞質流動）、細胞小器官の細胞内運動、紡錘体の形成などを引き起こします。特定の方法で組織化された微小管は、細胞中心の中心小体、基底小体、繊毛、および鞭毛を形成します。

細胞中心 (中心体) は通常、核の近くに位置し、互いに垂直に位置する 2 つの中心小体で構成されます。それぞれの中心小体は中空の円筒のように見え、その壁は9つの三つ組の微小管で形成されています。中心小体は紡錘体を形成することで細胞分裂において重要な役割を果たします。

鞭毛と繊毛は運動の細胞小器官であり、細胞の細胞質の独特な増殖物です。鞭毛または繊毛の骨格は円柱の形をしており、その周囲に9対の微小管があり、中央には2つの単一微小管があります。

3.2.3. 芯

ほとんどの細胞には 1 つの核がありますが、多核細胞も見つかります (多くの原生動物や脊椎動物の骨格筋)。一部の高度に特殊化した細胞は核を失います（哺乳類の赤血球や被子植物のふるい管細胞）。

コアは通常、球形または楕円形の形状をしています。核は、核膜と、クロマチン (染色体) および核小体を含む核質から構成されます。

核膜は 2 つの膜 (外側と内側) によって形成されます。核膜の穴は核孔と呼ばれます。それらを通じて、核と細胞質の間で物質の交換が起こります。

核質は核の内部内容物です。

クロマチンは、タンパク質に結合した、コイル状になっていない DNA 分子です。この形態では、DNA は非分裂細胞内に存在します。この場合、DNAの倍加（複製）やDNAに含まれる情報の実装が可能となります。染色体は、タンパク質と結合したらせん状の DNA 分子です。 DNA は細胞分裂の前にコイル状に巻かれ、分裂中に遺伝物質をより正確に分配します。中期段階では、各染色体は DNA 複製の結果である 2 つの染色分体で構成されます。染色分体は、一次収縮またはセントロメアの領域で互いに接続されています。セントロメアは染色体を 2 本のアームに分割します。一部の染色体には二次狭窄があります。

核小体は球状の構造であり、その機能は rRNA 合成です。

核の機能: 1.遺伝情報を保存し、分裂中にそれを娘細胞に伝達します。 2. 細胞活動の制御。

第4章代謝とエネルギー変換

4.1. 生物の栄養の種類

地球上に住むすべての生物は、外部からの物質とエネルギーの供給に依存する開放系です。物質とエネルギーを消費するプロセスは栄養と呼ばれます。化学物質は体を構築するために必要であり、エネルギーは生命プロセスを実行するために必要です。

栄養の種類に基づいて、生物は独立栄養生物と従属栄養生物に分類されます。

独立栄養生物は、炭素源として二酸化炭素を使用する生物です (植物および一部の細菌)。言い換えれば、これらは無機物から有機物（二酸化炭素、水、無機塩）を作り出すことができる生物です。

エネルギー源に応じて、独立栄養生物は光栄養生物と化学栄養生物に分類されます。光栄養生物は、生合成に光エネルギーを使用する生物です (植物、シアノバクテリア)。化学栄養生物とは、無機化合物の酸化という化学反応のエネルギーを生合成に利用する生物です（化学栄養細菌：水素細菌、硝化細菌、鉄細菌、硫黄細菌など）。

従属栄養生物は、有機化合物 (動物、菌類、およびほとんどの細菌) を炭素源として使用する生物です。

食物の入手方法に応じて、従属栄養生物は貪食生物（ホロ動物）と浸透栄養生物に分けられます。貪食動物（ホロ動物）は固形の食物（動物）を飲み込み、浸透圧栄養動物は細胞壁（真菌、ほとんどの細菌）を介して溶液から有機物質を直接吸収します。

混合栄養生物は、無機物質から有機物質を合成することと、既製の有機化合物（食虫植物、ユーグレナ藻類部門の代表者など）を食べることの両方ができる生物です。

表 1 は、大規模な体系的な生物群の栄養の種類を示しています。

表1

大規模な体系的な生物群の栄養の種類

4.2. 代謝の概念

代謝は、生物体内で起こるすべての化学反応の全体です。代謝の重要性は、体に必要な物質を生成し、エネルギーを供給することです。代謝には、異化作用と同化作用という 2 つの要素があります。

異化（またはエネルギー代謝、または異化）は、より複雑な物質から単純な物質の形成につながる一連の化学反応です（ポリマーのモノマーへの加水分解と、モノマーの二酸化炭素、水、アンモニアの低分子量化合物への分解）およびその他の物質）。異化反応は通常、エネルギーの放出とともに起こります。

同化作用（または可塑性代謝、または同化）は異化作用の反対の概念であり、より単純なものから複雑な物質を合成するための一連の化学反応（光合成中の二酸化炭素と水からの炭水化物の形成、マトリックス合成反応）です。同化反応にはエネルギー消費が必要です。

プラスチックとエネルギー代謝のプロセスは密接に関連しています。すべての合成（同化）プロセスには、異化反応を通じて供給されるエネルギーが必要です。分解反応自体 (異化作用) は、同化プロセス中に合成される酵素の関与によってのみ発生します。

4.3. ATP と代謝におけるその役割

有機物の分解中に放出されるエネルギーは細胞によってすぐには使用されませんが、高エネルギー化合物の形、通常はアデノシン三リン酸 (ATP) の形で蓄えられます。

ATP (アデノシン三リン酸) は、高エネルギー結合によって相互接続されたアデニン、リボース、および 3 つのリン酸残基からなるモノヌクレオチドです。これらの結合はエネルギーを蓄え、結合が切れると放出されます。

ATP + H2O --> ADP + H3PO4 + Q1

ADP + H2O --> AMP + H3PO4 + Q2

AMP + H2O --> アデニン + リボース + H3PO4 + Q3、

ここで、ATP はアデノシン三リン酸です。 ADP - アデノシン二リン酸。 AMP - アデノシン一リン酸。 Q1 = Q2 = 30.6 kJ; Q3 = 13.8 kJ。

細胞内の ATP の供給は限られており、リン酸化のプロセスを通じて補充されます。リン酸化は、ADP へのリン酸残基の付加 (ADP + P ATP) です。 ATP 分子に蓄積されたエネルギーは、体内の同化反応 (生合成反応) で使用されます。 ATP 分子は、すべての生き物にとって普遍的なエネルギーの貯蔵庫および運搬体です。

4.4. エネルギー交換

生命に必要なエネルギーは、ほとんどの生物が有機物質の酸化過程、つまり異化反応の結果として得ています。燃料として機能する最も重要な化合物はグルコースです。

遊離酸素に関連して、生物は 3 つのグループに分類されます。

好気性菌（偏性好気性菌）は、酸素環境でのみ生存できる生物（動物、植物、一部の細菌および菌類）です。

嫌気性菌（偏性嫌気性菌）は、酸素環境では生存できない生物です（一部の細菌）。

通性型（通性嫌気性菌）は、酸素の存在下でも酸素なしでも生存できる生物です（一部の細菌や真菌）。

偏性好気性菌と通性嫌気性菌では、酸素の存在下で、異化は準備段階、無酸素段階、酸素の 3 段階で起こります。その結果、有機物は無機化合物に分解されます。偏性嫌気性菌と通性嫌気性菌では、酸素が不足すると、最初の 2 つの段階、つまり準備段階と無酸素段階で異化が起こります。その結果、依然としてエネルギーが豊富な中間有機化合物が形成されます。

異化の段階:

1. 最初の段階 - 準備 - は、複雑な有機化合物をより単純なものに酵素的に分解することで構成されます。タンパク質はアミノ酸に、脂肪はグリセロールと脂肪酸に、多糖類は単糖類に、核酸はヌクレオチドに分解されます。多細胞生物では、これは消化管で発生しますが、単細胞生物では加水分解酵素の影響下でリソソームで発生します。このプロセスで放出されるエネルギーは熱の形で放散されます。得られた有機化合物はさらに酸化を受けるか、細胞が独自の有機化合物を合成するために使用します。

2. 第 2 段階 - 不完全酸化 (無酸素) - は、有機物質のさらなる分解で構成され、酸素の関与なしに細胞の細胞質内で実行されます。

酸素を含まないグルコースの不完全な酸化は解糖と呼ばれます。 1 つのグルコース分子の解糖の結果として、2 つのピルビン酸 (PVA、ピルビン酸) CH3COCOOH、ATP、および水の分子が形成され、さらに水素原子が形成され、これらは NAD+ キャリア分子によって結合され、NADTH の形で貯蔵されます。

解糖系の全体式は次のとおりです。

C6H12O6 + 2 H3PO4 + 2 ADP + 2 NAD+ --> 2 C3H4O3 + 2 H2O + 2 ATP + 2 NADH。

環境中に酸素が存在しない場合、解糖生成物 (PVC および NADTH) はエチルアルコール - アルコール発酵 (酸素欠乏の酵母および植物細胞内) のいずれかに処理されます。

CH3COCOOH --> CO2 + CH3SON

CH3SON + 2 NADH --> C2H5OH + 2 NAD+、

または乳酸へ - 乳酸発酵（酸素不足の動物細胞内）

CH3COCOOH + 2 NADH C3H6O3 + 2 NAD+。

環境中に酸素が存在すると、解糖生成物はさらに分解されて最終生成物になります。

3. 第 3 段階 - 完全な酸化 (呼吸) - は、PVC の二酸化炭素と水への酸化で構成され、ミトコンドリア内で酸素が必ず関与します。

これは 3 つの段階で構成されます。

A）アセチル補酵素Aの形成。

B) クレブス回路におけるアセチル補酵素 A の酸化。

B) 電子伝達系における酸化的リン酸化。

A. 第 1 段階では、PVC は細胞質からミトコンドリアに移動し、そこでマトリックス酵素と相互作用して以下を形成します。1) 二酸化炭素。細胞から除去されます。 2) 水素原子。キャリア分子によってミトコンドリアの内膜に運ばれます。 3) アセチル補酵素 A (アセチル CoA)。

B. 第 2 段階では、アセチル補酵素 A がクレブス回路で酸化されます。クレブス回路 (トリカルボン酸回路、クエン酸回路) は、1 分子のアセチル CoA が次の反応を生成する一連の連続反応です: 1) 二酸化炭素 2 分子、2) ATP 分子、3) 移動した 4 対の水素原子分子 - トランスポーター - NAD および FAD へ。

したがって、解糖とクレブス回路の結果として、グルコース分子は CO2 に分解され、このプロセス中に放出されるエネルギーは 4ATP の合成に費やされ、10NADTH と 4FADTH2 に蓄積されます。

B. 第 3 段階では、NADTH および FADTH2 を持つ水素原子が分子状酸素 O2 によって酸化されて水が形成されます。 1 つの NADTH は 3 つの ATP を形成することができ、1 つの FADTH2 は 2 つの ATP を形成することができます。したがって、この場合に放出されるエネルギーは、別の 34 ATP の形で貯蔵されます。酸素の関与によるミトコンドリア内での ATP の形成は、酸化的リン酸化と呼ばれます。

したがって、細胞呼吸の過程におけるグルコースの分解に関する全体的な方程式は次の形式になります。

C6H12O6 + 6 O2 + 38 H3PO4 + 38 ADP --> 6 CO2 + 44 H2O + 38 ATP。

したがって、解糖中、細胞呼吸中に2つのATP分子が形成され、一般にグルコースの完全な酸化を伴う別の36 ATP - 38 ATPが形成されます。

4.5. プラスチック交換

4.5.1. 光合成

光合成は、光エネルギーを使用して無機化合物から有機化合物を合成することです。光合成の全体的な方程式は次のとおりです。

6 CO2 + 6 H2O --> C6H12O6 + 6 O2。

光合成は光合成色素の関与によって起こります。光合成色素は、太陽光のエネルギーを ATP の形の化学結合エネルギーに変換するという独特の特性を持っています。最も重要な色素はクロロフィルです。

光合成のプロセスは、明期と暗期の 2 つの段階で構成されます。

1.光合成の明期はグラナチラコイド膜内の光の中でのみ起こります。これらには、クロロフィルによる光量子の吸収、水の光分解、ATP 分子の形成が含まれます。

光量子 (hv) の影響下で、クロロフィルは電子を失い、励起状態になります。

Hv
chl --> chl* + e-。

これらの電子はキャリアによってチラコイド膜の外表面、つまりマトリックスに面してそこに蓄積されます。

同時に、チラコイド内では水の光分解、つまり光の影響下での分解が起こります。

Hv
2 H2O --> O2 +4 H+ + 4 e-。

生じた電子はキャリアによってクロロフィル分子に伝達され、クロロフィル分子を還元します。クロロフィル分子は安定した状態に戻ります。

水の光分解中に形成された水素プロトンはチラコイド内に蓄積し、H+ 貯蔵庫を形成します。その結果、チラコイド膜の内面は（H+ により）プラスに帯電し、外面は（e- により）マイナスに帯電します。逆に帯電した粒子が膜の両側に蓄積すると、電位差が増加します。電位差が臨界値に達すると、電場の力がプロトンを ATP シンセターゼチャネルに押し込み始めます。このプロセスで放出されるエネルギーは、ADP 分子のリン酸化に使用されます。光エネルギーの影響下での光合成中のATPの形成は、光リン酸化と呼ばれます。

水素イオンはチラコイド膜の外表面に到達すると、そこで電子と出会い、原子状水素を形成し、水素キャリア分子 NADP (ニコチンアミドアデニンジヌクレオチドリン酸) に結合します。

2H+ + 4e- + NADP+ --> NADPH2。

したがって、光合成の明期には、水の分解による酸素の生成、ATP の合成、および NADPH2 の形での水素原子の生成という 3 つのプロセスが発生します。酸素は大気中に拡散し、ATP と NADPH2 は暗期 2 のプロセスに参加します。光合成の暗期は、明所と暗所の両方で葉緑体マトリックスで発生し、酸素から発生する CO2 の一連の連続的な変換を表します。カルビンサイクルの空気。暗相反応はATPのエネルギーを利用して行われます。カルビン回路では、CO2 が NADPH2 からの水素と結合してグルコースを形成します。

光合成の過程では、単糖類（グルコースなど）に加えて、アミノ酸、グリセロール、脂肪酸などの他の有機化合物のモノマーが合成されます。

4.5.2. 化学合成

化学合成（化学独立栄養）は、無機物質（硫黄、硫化水素、鉄、アンモニア、亜硝酸塩など）の酸化の化学エネルギーにより、無機物（CO2など）から有機化合物を合成するプロセスです。

化学合成を行うことができるのは、硝化細菌、水素細菌、鉄細菌、硫黄細菌などの化学合成細菌だけです。それらは、窒素、鉄、硫黄、その他の元素の化合物を酸化します。すべての化学合成生物は大気中の酸素を使用するため偏性好気性菌です。

酸化反応中に放出されるエネルギーは細菌によって ATP 分子の形で蓄えられ、光合成の暗期の反応と同様に進行する有機化合物の合成に使用されます。

4.5.3. タンパク質生合成

ほとんどすべての生物の遺伝情報は、DNA ヌクレオチド (RNA ウイルスの場合は RNA) の特定の配列の形式で保存されます。原核生物と多くのウイルスには、単一の DNA 分子の形で遺伝情報が含まれています。そのすべてのセクションは高分子をコード化しています。真核細胞では、遺伝物質は染色体を構成するいくつかの DNA 分子に分布しています。

遺伝子は、1 つの巨大分子、つまり mRNA (ポリペプチド)、rRNA、または tRNA の合成をコードする DNA 分子 (あまり一般的ではない RNA) の一部です。遺伝子が存在する染色体の領域は遺伝子座と呼ばれます。細胞核の遺伝子のセットは遺伝子型、一倍体染色体の遺伝子のセットはゲノム、核外 DNA (ミトコンドリア、色素体、細胞質) の遺伝子のセットはプラズモンです。

遺伝子に記録された情報がタンパク質合成によって実現されることを遺伝子発現（顕現）といいます。遺伝情報は DNA ヌクレオチドの特定の配列として保存され、タンパク質内のアミノ酸の配列として実装されます。 RNA は情報の仲介者および伝達者として機能します。つまり、遺伝情報の実装は次のように行われます。

DNA --> RNA --> タンパク質

このプロセスは次の 2 段階で実行されます。

1）転写。

2）ブロードキャスト。

転写は、DNA を鋳型として使用した RNA の合成です。その結果がmRNAです。転写プロセスには ATP の形で多量のエネルギーが必要で、RNA ポリメラーゼという酵素によって実行されます。

同時に、DNA 分子全体が転写されるのではなく、その個々のセグメントのみが転写されます。このようなセグメント（転写）は、プロモーター（RNA ポリメラーゼが結合して転写が始まる DNA のセクション）で始まり、ターミネーター（転写を終了するシグナルを含む DNA のセクション）で終わります。転写は、分子生物学の観点からは遺伝子です。

転写は、複製と同様、ヌクレオチドの窒素含有塩基が相補的に結合する能力に基づいています。転写中、DNA の二本鎖は切断され、RNA 合成は 1 本の DNA 鎖に沿って行われます。

翻訳プロセス中に、DNA ヌクレオチド配列が合成された mRNA 分子に転写され、タンパク質生合成のプロセスで鋳型として機能します。

翻訳は、mRNAを鋳型として使用するポリペプチド鎖の合成です。

3 種類の RNA はすべて翻訳に関与します。mRNA は情報マトリックスです。 tRNA はアミノ酸を伝達し、コドンを認識します。 rRNAはタンパク質とともにリボソームを形成し、リボソームはmRNA、tRNA、タンパク質を保持し、ポリペプチド鎖の合成を実行します。

mRNA は 1 つではなく、複数 (最大 80) のリボソームによって同時に翻訳されます。このようなリボソームのグループはポリソームと呼ばれます。ポリペプチド鎖に 1 つのアミノ酸が含まれるには、4 ATP のエネルギーが必要です。

DNAコード。タンパク質の構造に関する情報は、ヌクレオチドの配列の形で DNA に「書き込まれます」。転写の過程で、合成された mRNA 分子にコピーされ、タンパク質生合成の過程で鋳型として機能します。 DNA ヌクレオチド、つまり mRNA の特定の組み合わせは、タンパク質のポリペプチド鎖内の特定のアミノ酸に対応します。この対応関係は遺伝暗号と呼ばれます。 1 つのアミノ酸は、3 つのヌクレオチドが結合してトリプレット (コドン) になることによって決まります。ヌクレオチドには 4 種類あるため、3 つを組み合わせてトリプレットを作成すると、43 = 64 個のバリアントトリプレットが得られます (コードされるアミノ酸は 20 個だけです)。このうち 3 つは翻訳を停止する「停止コドン」で、残りの 61 はコーディングコドンです。異なるアミノ酸は、1 から 6 までの異なる数のトリプレットによってコードされます。

遺伝暗号の特性:

1. コードはトリプレットです。 1 つのアミノ酸は、核酸分子内の 3 つのヌクレオチド (トリプレット) によってコードされます。

2.コードはユニバーサルです。ウイルスから人間に至るまで、すべての生物は単一の遺伝暗号を使用します。

3. コードは明確 (具体的) です。コドンは 1 つのアミノ酸に対応します。

4. コードが冗長です。 1 つのアミノ酸は複数のトリプレットによってコードされます。

5.コードが重なっていないこと。 1 つのヌクレオチドが核酸鎖内の複数のコドンの一部になることはできません。

タンパク質合成の段階:

1. リボソームの小サブユニットはイニシエーターのmet-tRNAと結合し、次にmRNAと結合し、その後小サブユニットと大サブユニットからなるリボソーム全体が形成されます。

2. リボソームは mRNA に沿って移動し、成長するポリペプチド鎖に次のアミノ酸を追加するサイクルを複数回繰り返します。

3. リボソームが mRNA の 3 つの終止コドンの 1 つに到達すると、ポリペプチド鎖が解放されてリボソームから分離されます。リボソームのサブ粒子は解離して mRNA から分離され、次のポリペプチド鎖の合成に参加できます。

マトリックス合成反応。テンプレート合成反応には、DNA 自己複製、DNA 分子上の mRNA、tRNA、rRNA の形成、mRNA 上のタンパク質生合成が含まれます。これらすべての反応に共通しているのは、ある場合には DNA 分子が、別の場合には mRNA 分子が、その上に同一の分子が形成されるマトリックスとして機能するということです。マトリックス合成反応は、生物が自身の種類を複製する能力の基礎です。

http://sfedu.ru/lib1/chem/020101/m2_a_020101.htm

オプション I

科学的事実を収集し、それらを研究することからなる生物学の方法は、次のように呼ばれます。

A) モデリング B) 記述

B) 歴史的 D) 実験的

A) アリストテレス B) テオファストス

B) ヒポクラテス D) ガレノス

遺伝と変異のパターンを研究する科学は次のように呼ばれます。

A) 生態学 B) 遺伝学

4. 外部および内部の影響に選択的に反応する生物の特性は、次のように呼ばれます。

A) 自己複製 B) 代謝とエネルギー

B) 開放性 D) 過敏性

5. 生きた自然の進化という考えは、最初に次のように定式化されました。

A) B) C. ダーウィン

B) D) C. リンネ

6. 生命の細胞レベルには当てはまりません。

A) 大腸菌 B) ポレオシアのシロ植物

B) バクテリオファージ D) 結節細菌

7. 胃液の影響下でのタンパク質の分解プロセスは、生命組織のレベルで発生します。

A) 細胞 B) 分子

B) 生物 D) 集団

8. 物質の循環とエネルギーの流れは、生きた自然の組織レベルで発生します。

A) 生態系 B) 個体群と種

B) ビスフェレン D) 分子

9. 生命の細胞レベルには以下が含まれます。

A) 結核菌 B) ポリペプチド

10. 生体システムは次の理由からオープンであると考えられます。

A) 無生物システムと同じ化学元素から構築されている

B) 物質、エネルギー、情報を外部環境と交換する

B) 適応する能力がある

D) 再現可能

10年生のトピック「導入」に関する一般的なレッスンのテスト。

オプション II

一般的な生物学の研究:

A) 生命システムの発達の一般的なパターン

B) 動植物の構造の一般的特徴

C) 生物と無生物の自然の統一

D) 種の起源

2. 科学は遺伝的特徴の伝達パターンを研究しています。

A) 発生学 B) 進化論

B) ポロントロジー D) 遺伝学

3. 代謝能力、エネルギー、情報などの特性が現れる生命の組織化のレベル -

B) 生物 D) 細胞

4. 人生の最高レベルの組織化は次のとおりです。

A) 細胞 B) 集団種

B) 生物圏 D) 生物圏

5. 生物学の発展の初期段階では、科学研究の主な方法は次のとおりでした。

A) 実験 B) 顕微鏡検査

B) 比較歴史 D) オブジェクトの観察と説明

6. 動物には季節的な脱皮があるという事実が確立されました。

A) 実験的 B) 比較歴史的

B) 観察方法 D) モデル化方法

7. 種間の関係は、次のレベルで現れ始めます。

A) 生物地殻変動 B) 生物

B) 個体群と種 D) 生物圏

A) ルイ・パスツール B) C. ダーウィン

B) C. リンネ D)

9. 細胞理論の創始者:

A) G. メンデル B) T. シュワン

B) D) M. シュライダー

10. 正しい文を選択してください:

A) 複雑な分子から構築されるのは生命システムだけです

B) すべての生命システムは高度な組織化を持っています

C) 生物系は化学元素の構成において非生物系とは異なる

D) 無生物の自然界では、高度に複雑なシステム構成は存在しない

オプション I:

オプション II:

生物は、相互に接続された細胞、組織、器官、器官系から構成される統合的な生物学的システムです。各コンポーネントの構造は、それが実行する機能に対応しています。生体は、相互に接続された器官と組織からなる複雑なシステムです。また、生物は開放系です。オープンシステムは、外部環境と何かを交換することを特徴としています。これは物質、エネルギー、情報の交換です。そして、生物はこれらすべてを外の世界と交換します。
エネルギーは、ある形態（植物は太陽放射の形で、動物は有機化合物の化学結合の形）で生物に吸収され、別の形態（熱）で環境に放出されます。体は外部からエネルギーを受け取り、それを放出するため、開放系です。
従属栄養生物では、エネルギーは栄養の結果として（エネルギーが含まれる）物質とともに吸収されます。また、代謝（体内の新陳代謝）の過程では、物質によって分解されるものと合成されるものがあります。化学反応中、エネルギーは放出され（さまざまな生命プロセスに使用され）、エネルギーは吸収されます（必要な有機物質の合成に使用されます）。身体にとって不必要な物質や、その際に発生する熱エネルギー（利用できなくなったもの）が環境中に放出されます。
独立栄養生物（主に植物）は、一定範囲の光線をエネルギーとして吸収し、初期物質として水、二酸化炭素、各種無機塩、酸素を吸収します。植物はエネルギーとこれらのミネラルを使用して、光合成プロセスの結果として有機物質の一次合成を実行します。この場合、放射エネルギーは化学結合に蓄えられます。植物には排泄システムがありません。しかし、表面に物質を放出したり（ガス）、葉を落としたり（有害な有機物や無機物を除去したり）するなど、生物としての植物も開放系です。物質を放出したり吸収したりします。
生き物はそれぞれの特徴的な生息地で暮らしています。同時に、生き残るために、環境に適応し、その変化に対応し、食物を探し、脅威を回避しなければなりません。その結果、動物は進化の過程で、外部環境から情報を受け取り、処理して反応する、つまり環境に影響を与えるための特別な受容体、感覚器官、神経系を発達させてきました。したがって、生物は外部環境からの情報を交換していると言えます。つまり、身体はオープンな情報システムです。
植物は環境の影響にも反応します（たとえば、太陽の下では気孔を閉じたり、葉を光の方に向けたりします）。植物、原始動物、菌類では、制御は化学的手段（体液性）によってのみ行われます。神経系を持つ動物は、両方の自己調節方法（神経質な場合とホルモンの助けを借りた場合）を持っています。
単細胞生物も開放系です。彼らは物質を摂取して分泌し、外部の影響に反応します。しかし、彼らの身体システムでは、器官の機能は本質的に細胞小器官によって実行されます。

「公開授業の実施」－総合討論。教師の分析を補完するために必要です。レッスンプロジェクトに関する質問に対する教師の回答。先生による授業の分析。先生による授業プロジェクトのプレゼンテーション。なぜこのような準備作業が必要なのでしょうか? オープンレッスンを実施します。先生の最後のまとめ。出席者からの質問に対する先生の答え。

「公開読書レッスン」 - すでに 1037 年に、ヤロスラフ賢者によって図書館が古代ロシアに設立されました。現在 - 65位。現在、14歳のロシア国民のうちフィクション作品を読んでいる人はわずか40％だ。幸せな読書！ 20世紀半ばまで、我が国は世界で最も読書が多い国でした。ジム・コーベット - クマオンの人食い人種イワン・エフレモフ - オイクメンの端でミハイル・ブルガーコフ - 犬の心臓コンスタンチン・パウストフスキー - メシュチェラ側。

「公開英語レッスン」 - 子豚は動物について何でも知っていると自慢します。トム 7 走ったりジャンプしたりできます。写真を解読します。レッスンのテーマ：「魔法の森で」ピーターがアーティストを紹介するのを手伝ってください。

「オープンレッスン」 - 組織テストのメイン最終回想。レッスンのペースと時間に注意してください。何かを紹介すること、何かを始めること。必要な指導、デモンストレーション、配布資料および機器を決定します。授業のさまざまな段階での生徒の活動を考えてみましょう。

「オープンレッスン」 - オープンレッスンの目的。公開授業の効果を評価する。レッスン中の「ハイライト」。オープンレッスン - ... オープンレッスンの準備中です。公開レッスンを評価する基準。良い点先生の笑顔をほめる難しい問題を自主的に解決したときの喜び。レッスン中の「喜びの瞬間」。誰のため？

「公開読書授業２年生」～検証～行為（文書）を作成する。正しく読んでください。緑色のしゃっくりコーンコーン歯が流れ出ています歯が抜けています。言語聴覚士。陽気で親切、好奇心旺盛。自分自身で調べて！言葉の間違いを見つけてください。２年生の読書公開授業。ヴィクトル・ユゼフォヴィチ・ドラグンスキー（1913-1972）。物語の雰囲気を最もよく反映しているのはどの数字でしょうか?

講座「現代教師のための教育論」

コースカリキュラム

新聞番号	教材
	講義 No. 1. 教育的創造性のための普遍的なツールとしての教訓学
	講義その2 現代における生物教育の内容とその構成
	講義 No. 3. 指導方法とその詳細。テストNo.1（締切日：2004年11月15日）
	講義 No. 4. 生物学の授業における問題ベースの学習
	講義 No. 5. プロジェクト活動。テストその2（締切日：2004年12月15日）
	講義 No.6. 授業の構成と種類
	講義 No. 7. 生物学の授業における知的および道徳的発達
	講義 No. 8. 生物学の授業における科学の方法論的側面
最後の仕事は授業づくりです。最終作品は、教育機関からの証明書 (実施行為) を添えて、2005 年 2 月 28 日までに教育大学に送付する必要があります。

講義 No.6. 授業の構成と種類

レッスンの構成。レッスンの種類と種類。レッスン計画

この講義は、おそらくすべての教師が教育科学への入門の最初の日から知っていることをテーマとしています。そしてさらに以前、学校で勉強しているときに、私たち一人一人が教師の授業を直感的に評価することができました。興味深いか面白くないか、良いか悪いか、有意義か意味がないか、感情的か無関心か、効果的か非効果的かです。学童によって与えられるそのような授業評価は、実際には教訓的なカテゴリーに変換することができます。どの教師も、良い授業とはどうあるべきかを直感的に感じています。しかし、本当に良いレッスンを構築するには、直感だけでは十分ではありません。教師が成功するには、現代の理論的考え方と教育技術を使用する必要があります。

レッスンとは何ですか？レッスンの種類の最も一般的な分類の 1 つを紹介します。

1. 新しい教材の学習に関するレッスン。
2. 知識、スキル、能力の形成に関するレッスン。
3. 知識、スキル、能力の強化と開発に関するレッスン。
4. レッスンを復習します。
5. 知識テストのレッスン。
6. 知識、スキル、能力の応用に関するレッスン。
7. レッスンを繰り返し、一般化する。
8. 組み合わせレッスン。

多くの革新的な教師が独自のレッスン分類を提供しています。それで、L.V. マラーホワ氏は教訓を次のように分類している。

1. トピック全体に関するレビュー型のストーリー。
2. 生徒の質問と追加の説明のレッスン。
3. レッスン - 実践。
4. 教材の主要な要素を特定して習得することに焦点を当てたタスクカードを使用した一般的なレッスン。
5. 理論的資料の最終調査。
6. トピックに関する問題を解決します。

N.P.が開発したシステム。 Guzik には、次の種類のレッスンが含まれています。

1. 教師による教材の理論的分析のレッスン。
2. 与えられた計画とアルゴリズムに従って、生徒（グループに分かれて）がトピックを独立して分析するレッスン。
3. レッスン - セミナー。
4. ワークショップ。
5. 知識のモニタリングと評価に関するレッスン。

レッスンの種類や種類はかなりの数に分類されており、講師によってどれかを優先したり、それぞれ異なるものを受講したりすることができます。特定の種類のレッスンをどのような目的で実施しているのか、教材の学習をどのように組織しているのかを理解することが重要です。特定の授業で学ばなければならない内容の特徴を、生徒の能力や授業を組織する方法や形式と関連付けることも重要です。

D.K. の教科書を使用して、10 年生の「一般生物学への導入」というトピックに関する 2 つのバージョンの授業を分析して分類することをお勧めします。ベリャエワ、A.O. ルビンスキーなど。

レッスンオプション 1. レッスンの種類 – 新しい教材を学習するレッスン

授業計画と構成

1. 組織的な瞬間。
2. 材料の最初の導入。
3. トピックの要点に焦点を当てます。
4. 内容を暗記するためのモチベーションを作成します。
5. 暗記テクニックのデモンストレーション。
6. 繰り返しによる材料の一次強化。

この計画によれば、教師は「一般生物学」の概念を定義し、次に生命の主な性質を列挙し、そのトピックの最も難しい用語と概念的な要素を説明し、次に生命の組織化のレベルに進み、次のようなことを行います。それらの簡単な説明。最後に、生物学における研究方法とその重要性について話します。教材を提示する過程で、教師は基本的な暗記テクニックを示し、何を覚えるべきかに注意を向け、たとえばテスト課題の形式でテスト課題を与えます。

タスク (オプション 1)

1. 一般生物学を学ぶ主題は次のとおりです。

a) 身体の構造と機能。
b) 自然現象。
c) 生命システムの発達と機能のパターン。
d) 動植物の構造と機能。

2. 最も正しい文を選択してください:

a) 生命システムのみが複雑な分子から構築されます。
b) すべての生命システムは高度な組織化を持っています。
c) 生物系は化学元素の組成において非生物系とは異なります。
d) 無生物の自然界では、高度に複雑なシステム構成は存在しません。

3. 物質、エネルギー、情報を代謝する能力を示す生命システムの最下位レベルは次のとおりです。

a) 生物圏。
b) 分子;
c) 生物的。
d) セルラー。

4. 人生の最高レベルの組織化は次のとおりです。

a) 生物圏。
b) 生物地殻変動。
c) 集団特有の;
d) 生物的。

5. 生物学の発展の初期における主な科学的方法は次のとおりでした。

a) 実験的。
b) 顕微鏡検査。
c) 比較歴史的。
d) 物体を観察し記述する方法。

タスク (オプション 2)

正しいステートメントを選択してください。

1. すべての生物:

a) 同様に複雑なレベルの組織を持っている。
b) 代謝レベルが高い。
c) 環境に対して平等に反応する。
d) 遺伝情報を伝達するための同じメカニズムを持っています。

2. 生体システムは次の理由からオープンであると考えられます。

a) 無生物系と同じ化学元素から形成される。
b) 物質、エネルギー、情報を外部環境と交換する。
c) 適応する能力がある。
d) 繁殖することができる。

3. 種間の関係が現れ始めるレベルは次のように呼ばれます。

a) 生物地殻変動。
b) 集団固有。
c) 生物的。
d) 生物圏。

4. すべての生物学的システムに最も共通する特徴:

a) システム構造の複雑さ。
b) システム開発の各レベルで動作するパターン。
c) システムを構成する要素。
d) このシステムが持つ性質。

5. 最初の超生物レベルには以下が含まれます。

a) 細胞のコロニー。
b) 森林バイオセノーシス。
c) ウサギの個体数。
d) ホリネズミ。

この形式はこのタイプのレッスンに非常に適しています。学生は、トピックの一般的な考え方を部分的に理解し、基本的な用語を覚え、（すべてではないにせよ）課題の質問に答えることができるようになり、したがって、一般的な生物学の内容を確実に一次同化するという目標設定が達成されます。ほぼ達成されました。ただし、このトピックに関するそのようなレッスンがどれほど効果的であるかについて考えてみる価値はあります。トピックを部分的に理解し、いくつかの用語を記憶に定着させるよりも、別の構成を作成してより大きな結果を達成することは可能でしょうか?

同じトピック、同じ教材を使用して、異なるロジックを使用してレッスンを行ってみましょう。その主な目標は、学生が利用可能なツールを使用して新しい内容を自主的に学習する動機を生み出すことです。設定した目標に合わせて、授業計画やそのロジックも変化し、生徒にとっては思いがけない新しいテクニックも使われます。

レッスンオプション 2. レッスンの種類 – 新しい教材を学習するレッスン

授業概要

1. 問題の記述: 一般的な生物学は、以前に研究された科学とどのように異なりますか?
2. 生徒に、2 つのバージョンのテスト課題を注意深く読んでもらいます。
3. 質問に対する答えを簡潔にまとめてみましょう。レッスンは何についてですか? (この課題はレッスンのこの時点では完了しません。)
4. 生徒が難しい場合は、課題で正解を探すべきではないことを説明します。彼らの目標は、議論の主題を見つけ出し、その主題の主要なアイデアと問題点を特定しようとすることです。検索結果について話し合う。
5. 10 ～ 15 分間の共同作業の後、子供たちに課題の質問に対する正しい答えを与え、前に提示された質問に対する書面 (または口頭) の回答を求めます。
6. いくつかの答えの選択肢を聞いた後、その論理に注目してください。テスト課題の問題は教科書の内容の提示の論理に従って構成されておらず、生徒は課題に対する正解を列挙することで自然に答えを組み立てます。
7. この課題に関する会話中に明らかになる、教材の内容の論理に従って答えを組み立てるように依頼します。
8. 生徒は答えを修正し、「一般生物学は何を研究しますか?」というテーマで作文を書きます。
9. 課題が完了したら、教科書を使った作業が始まります。生徒が書いたテキストと教科書のテキストが比較されます。これらのテキストの類似点を発見することで、学童は真の成功状態を体験します。
10. トピックの主な内容要素についての議論：「生物学的システム」の概念、生命組織の特性とレベル、研究方法。
11. 授業の問題の解決策: 一般生物学は、さまざまなレベルでの生命システムの機能と発達のパターンを研究します。植物学、動物学、解剖学は、主に生物レベル、一部は超生物レベルを研究する、より専門的な科学です。

このようにレッスンを構築する利点は何ですか? これまでの講義で述べたことを考慮すると、答えは明らかです。教材の同化の組織化です。指導方法において。結局のところ、レッスンの最初のバージョンで生徒の活動が認知 (一次的認知) と生殖 (運動) の 2 種類のみであった場合、2 番目のオプションでも創造的な活動が活性化され、すぐにコースの最初のレッスンで、積極的なモチベーションを持って。なじみのないテキストを目的を持って分析し、必要な概念的装置を選択し、選択した概念とフレーズを組み合わせて一貫したテキストを作成するには、創造的な能力の発揮が必要ではないでしょうか? さらに、各生徒の学習行動には、次のような内省が伴います。私が選んだことは質問への答えと何か関係がありますか? 私の答えは教科書の本文と一致するでしょうか？したがって、この形式の教材の提示は、教材に取り組む動機を生み出します。

レッスンの結果は、自分自身の検索の産物です。つまり、書かれたまたは口頭で書かれたテキスト、よく理解され習得された資料、新しい概念を最初に操作するための獲得された能力です。

1 つのトピックに関するレッスンの与えられた例は両極的です。資料を提示し、学習を組織するための他のオプションもあります。レッスンの内容や構成は変更できます。「システム」の概念を明らかにすることからトピックを開始し、世界の全体像を示し、生物システムと非生物システムを比較するなどできます。重要なことは内容だけではなく、教師と生徒の活動がどのように組織されるか、そして提案された内容の一部が確実に自分の所有物となるように生徒が何をするかということです。人格。さらに、高校生それぞれに自分のパートを「割り当てる」ことができ、それが教育の一部となります。しかしその一方で、クラスのほぼすべての生徒が内容の不変部分を学び、すべての生徒が認知、生殖、創造といったあらゆるレベルの同化に取り組みます。

レッスンの分類に戻りましょう。 A.V.の本の中でクレバ「一般的な生物学。レッスンプランニング」では、4種類のレッスンとその数種類をご用意しております。著者が提案するレッスンの種類は、講義の冒頭に示されたリストに含まれています。しかし、授業の種類、あるいはむしろ教育活動を組織する形式を示すことは理にかなっていますが、それらの多くは講義番号 1 の学習プロセスの統合スキームに含まれています。ここにそのリストを示します。

1. レッスンの振り返り。
2. レッスン - 「旅行」。
3. レッスンの判断。
4. レッスンゲーム。
5. レッスンラウンドテーブル。
6.総合レッスン。
7. ディスカッションレッスン。
8. レッスンカンファレンス。
9. 授業研究。
10. レッスン・遠足。

特定の形式の授業を計画するときは、同じ質問をする必要があります。生徒の活動はどのように組織されるのでしょうか? 一例は、パフォーマンス形式の体験レッスンです。これは子供たちに大きな印象を与える興味深い授業形式です。しかし、そのようなレッスンの後しばらくして、学んだテーマについて学童に質問すると、彼らの一部、さらにはパフォーマンスの参加者でさえも、答えが望ましくないことが多く残っていることに気づくでしょう。この場合、自分で戯曲を書き、演出したことが正しかったかどうかを考えてみる価値はありますか? おそらくこのアイデアでみんなを困惑させる必要があったのではないでしょうか？そして、テキストの品質のためではありますが（まったく必要ではありませんが）、興奮、創造的な教育、そして単に子供たちの参加を実行するだけではなく、いくつかの効果を達成することが可能です。そして、聴衆は単なる観客ではなく、デザイナー、ミュージシャン、そして同時に興味を持った学生であることが判明する可能性があります。さまざまな種類のアイデアや発見のためのスペースがたくさんあります。重要なのは、魅力的な形式が知識を傷つけないこと、そしてプロセスへの参加者の受動性が外部デザインの背後に隠されていないことだけです。

近年、さまざまな教育技術が開発されています（たとえば、G.K. Selevkoの本「現代の教育技術」を読んでください）。テクノロジーの概念的な基礎とその方法論的特徴に慣れることで、教師は同じ内容をさまざまな方法やテクニックで確実に吸収できるようになります。たとえば、「人間」コースのトピック「呼吸」は、内容を説明し強化するという従来の方法で教えることができます。そして、協力教育学の文脈では、このテーマは、事前に文献を研究し、可能なモデルについて議論した上で、さまざまな呼吸モデルを共同で構築することで展開し始めることができます。 V.F.の技術を使用シャタロフ、サポートノートなどを使用できます。個人とグループの両方の形式の作業、ロールプレイングゲーム、ビジネスゲームを使用でき、表、映画、デモンストレーションなどのさまざまな種類の視覚補助を使用できます。これらすべては、教師が授業のほぼすべての瞬間で生徒の活動を予測した場合にのみ、一定の効果を発揮します。したがって、レッスンを計画するときは、次の点を考慮する必要があります。

1. レッスンのトピックの認知的重要性は何ですか?
2. このレッスンではどのような種類のアクティビティを想定して計画できますか? 生徒は授業の各瞬間に何をするでしょうか?
3. このレッスンはレッスンシステム内でどのような位置にありますか?
4. このトピックを習得するために、生徒の既存の知識とスキルをどのように更新できますか?
5. このレッスントピックで使用できる追加の情報源は何ですか。また、これをレッスン中に行う必要があるかどうか。
6. 技術教材はどのように使用されますか? 必要な場合以外は使用する必要はありません。
7. 統合、独立した検索および制御 (自己制御) のために提供するタスクの種類と複雑さのレベルは何ですか?

この講義および他の講義で提供されるレッスンの断片には、講義のこの部分で説明されている規定が含まれています。したがって、「モノハイブリッド交差点」の授業を計画するときは、その理論的、指標的、評価的重要性を理解する必要があります。このレッスンと前のレッスン (「複製」セクション) および後続のトピック (「進化」、「選択」) との接続を提供することが重要です。このレッスンのテーマには、生殖方法と、問題ベースの学習方法 (問題の提示、ヒューリスティックな会話) の両方によって、材料の同化を組織化する可能性が含まれていることは明らかです。既存の知識の更新は、「有糸分裂」と「減数分裂」というトピックに関する質問、テスト課題、および問題解決システムの形式で書面または口頭で行うことができます。映画の一部や同じ聖書本文を追加の情報源として使用できます。このトピックに関する最初のレッスンとしてはこれで十分です。このレッスンのその他の教材には、動的モデル、テーブル、コンピューターモデルがあります。このレッスンで生徒に提供されるタスクは、再現が必要な単純なものもあれば、非常に複雑なものもあります。たとえば、特定の特性の継承の可能性についてさまざまなオプションを計算する必要があるタスクを提案できます。それはすべて、教師がどのような種類の教材を持っているかによって異なります。もちろん、そのようなアクティビティにどれくらいの時間がかかるかを計算することが重要です。 1 回のレッスンでは内容を完全に学習できない場合があります。これは、2つのレッスンを行う必要があり、カリキュラムからの逸脱を恐れるべきではないことを意味します。知識やスキルの中には、カリキュラムで提供されている以上に形成し発展させるのに時間がかかるものがあります。費やした時間は将来必ず報われるため、これを恐れる必要はありません。