пятница, 5 сентября 2014 г.

Как найти изоэлектрическую точку белка?

Изоэлектрическая точка, как и молекулярная масса, является одной из важнейних характеристик белка или пептида. Под изоэлектрической точкой (pI) подразумевают значение pH среды, при котором суммарный электрический заряд на поверхности белковой частицы равен нулю. Как известно, в состав белков и пептидов входят аминокислоты, содержащие как группировки, способные в водной среде отдавать протоны с возникновением отрицательного заряда (анионогенные группы), так и группировки, способные присоединять протоны с появлением положительного заряда (катионогенные группы).  От соотношения тех и других зависит величина изоэлектрической точки. Если в составе белка (пептида) преобладают боковые радикалы, содержащие анионогенные группы, то его pI находится в кислой среде, где избыток протонов будет подавлять диссоциацию этих групп. Если в составе белка (пептида) преобладают боковые радикалы, содержащие катионогенные группы, то его pI находится в щелочной среде, так как протонирование этих групп будет затруднено при низкой концентрации ионов водорода в растворе. 
Наличие заряда на поверхности белковой частицы является (наряду с гидратной оболочкой) одним из факторов, удерживающих белок в водных растворах. В изоэлектрической точке растворимость белка в воде минимальна и он легко выпадает в осадок при воздействиях, снижающих гидратацию его молекул (при добавлении электролитов или водоотнимающих реагентов). Это можно использовать для избирательного осаждения белков из раствора с последующей очисткой их от низкомолекулярных примесей. Зная изоэлектрическую точку определённого белка, можно предсказать направление его движения в электрическом поле при известном значении pH среды. Я уже давно вывел следующее нехитрое правило: нужно из значения pI вычесть значение pH, при котором проводится электрофорез; если в результате получается отрицательное число, то заряд белка '-' и он будет двигаться к аноду, если получается положительное число – заряд белка '+' и он будет двигаться к катоду.
Экспериментально определить изоэлектрическую точку белка можно следующим образом. Готовят ряд пробирок, содержащих буферный раствор с различными значениями pH, добавляют в каждую раствор исследуемого белка, перемешивают и наблюдают за содержимым пробирок. pH пробирки с наибольшей мутностью соответствует изоэлектрической точке.  
Значение изоэлектрической точки можно также вычислить, используя специальные формулы, если известен аминокислотный состав белка или пептида. В настоящее время для подобных расчётов используются компьютерные программы. Так, например, на сайте «Практическая молекулярная биология» (http://molbiol.ru/) имеется раздел, на котором собрано большое количество программ, написанных на JavaScript. Эти программы позволяют автоматизировать многие расчёты, которые приходится производить в лабораторной практике. Среди них есть и программа «Анализ последовательности белка» (авторы – В.Клименков, А.Широкая, А.Авдей), позволяющая получить целый ряд параметров пептида или белка, исходя из его первичной структуры.

Посмотрим, как работает эта программа. В качестве примера можно взять биологически активный пептид ангиотензин II, обладающий мощным сосудосуживающим действием. Его первичная структура: Asp-Arg-Val-Tyr-Ile-His-Pro-Phe (Овчинников Ю.А. Биоорганическая химия. – М.: Просвещение, 1982, с.272). 
Сначала нужно перевести трёхбуквенные обозначения аминокислот пептида в однобуквенный код. Воспользуемся для этого другой программой на сайте MolBiol.ru. Полученную последовательность DRVYIHPF копируем в строку в программе «Анализ последовательности белка», нажимаем кнопку “Расчёт!” и в новом окне получаем следующую информацию:

Таким образом, изоэлектрическая точка ангиотензина II находится в слабощелочной среде,  и при нейтральном значении pH данный пептид будет заряжен положительно. Можете попытаться использовать эту программу для расчёта параметров других пептидов, первичная структура которых приведена в учебнике Овчинникова.

пятница, 29 августа 2014 г.

Аминокислотная "ромашка"

Индивидуальные свойства аминокислот, входящих в состав белков, определяются характером боковых радикалов, или R-групп, входящих в состав их молекулы. На физико-химических свойствах боковых радикалов основана современная классификация аминокислот, в соответствии с которой различают аминокислоты с полярными и неполярными радикалами. Неполярные радикалы представляют собой алифатические или ароматические углеводородные цепи с равномерным распределением электронной плотности. Неполярные радикалы не способны взаимодействовать с молекулами воды, и поэтому также называются гидрофобными. Зато они они легко взаимодействуют с другими такими же аминокислотными радикалами и молекулами неполярных растворителей. Полярные радикалы, наоборот, содержат функциональные группы, содержащие электроотрицательные атомы кислорода, азота, серы, что вызывает неравномерное распределение электронной плотности в радикале. В свою очередь, полярные радикалы в водной среде при pH 7.0 могут принимать анионную или катионную форму или оставаться электронейтральными. Все полярные радикалы способны образовывать водородные связи между собой, а также с молекулами воды и поэтому называются гидрофильными.
На рисунке представлено распределение боковых радикалов 20 белковых аминокислот по различным группам в зависимости от полярности и заряда. Аминокислоты соединены пептидными связями -CO-NH- в циклический полипептид, снаружи от остова которого показаны боковые радикалы, подобно лепесткам ромашки. 

Знание свойств боковых радикалов аминокислот позволяет предсказать растворимость пептидов в воде и органических растворителях, их поведение при электрофорезе и хроматографии, способность образовывать нековалентные связи, стабилизирующие пространственную структуру белков, а также объяснить природу взаимодействия активных центров белков с различными лигандами, которая лежит в основе функционирования любого белка. 

вторник, 12 августа 2014 г.

О готовности студентов медицинского вуза к использованию дистанционных технологий в обучении биохимии

Эта статья была опубликована в Материалах ежегодной научной Интернет-конференции "Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве", СПб.: Изд-во Лема, 2014. - С.116 - 118.


На кафедре биологической и общей химии ЯГМА в течение ряда лет функционирует онлайн-курс «Избранные вопросы биохимии», предназначенный для поддержки аудиторных занятий по биологической химии для студентов 2 курса лечебного, педиатрического, фармацевтического и стоматологического факультетов. В ходе обучения студенты изучают теоретический материал, для проверки усвоения которого проходят электронное тестирование по каждой теме курса и выполняют индивидуальные задания с целью закрепления полученных знаний. В 2011 году была запущена новая версия курса на базе СДО eFront (разработчик – Epignosis.Ltd), основанной на использовании технологий Web 2.0 [1].
На первой неделе курса студенты заполняют анкету «Представление участника электронного курса». Форма анкеты разработана с помощью сервиса «Диск Google» (http://www.google.com/drive/) и внедрена в начальную страницу курса. Целью анкетного опроса является исследование готовности студентов к использованию дистанционных образовательных технологий в изучении дисциплины, выяснение их отношения к возможности обучения с использованием социальных сервисов.
Опрос проводился в сентябре – октябре 2012 года, феврале – марте и сентябре – октябре 2013 года. В анкетировании приняли участие 132 студента всех факультетов, в том числе 27 юношей и 105 девушек. Большинство из них (59,8%) представляли лечебный факультет, 18,9% –  фармацевтический, 14,4% - педиатрический и 5,3% - стоматологический факультет. Более 80% студентов окончили среднюю школу в 2011 и 2012 годах.
Основная масса студентов (48,5%) оценивает свой уровень владения персональным компьютером как хороший, 34,8% - как средний и 16,7% - как отличный. Личный адрес электронной почты имеют 97% студентов.
Для выхода в Интернет наши студенты используют различные устройства (в опросе можно было указать несколько). Среди них в первую очередь следует назвать ноутбук с беспроводным модемом, который используют 81,8% студентов, затем следуют: персональный компьютер, подключенный к сети (27,3%), мобильный телефон (15,9%), смартфон или КПК (6,8%), другие устройства – 3,8%.
Все принявшие участие в опросе студенты пользуются материалами, полученными в Интернете, для подготовки к практическим занятиям: постоянно используют эти материалы 16,7% опрошенных, часто – 53,8% и иногда – 29,5%.
Из общедоступных социальных сетей студенты отдают предпочтение сетевому проекту «В Контакте» (94,7%); пользователями сети «Одноклассники» являются 23,5% студентов; имеют аккаунт в Facebook – 18,3%. Не состоят ни в одной из социальных сетей 4,5% студентов.
Наряду с общедоступными социальными сетями существуют также профессиональные медицинские сетевые сообщества, в некоторые из которых открыт доступ не только врачам, но и студентам-медикам. Из таких сообществ наибольшей популярностью пользуется «Медкампус» (http://www.medcampus.ru/), в котором зарегистрированы 41,7% студентов, принявших участие в опросе. Другим таким сообществом является сетевой проект «Мир Врача» (http://mirvracha.ru/portal/index), в котором состоят 3% студентов из числа опрошенных.  56,8% студентов не состоят ни в одной из медицинских социальных сетей.
Из социальных сервисов Web 2.0 в процессе обучения на первом месте находится Wikipedia (http://www.wikipedia.org/), которой пользуются три четверти опрошенных студентов, 17,4% студентов смотрят ролики на Youtube (http://www.youtube.com/), 11,4% студентов читают блоги преподавателей, 1,5% являются пользователями веб-сервиса Evernote (http://evernote.com/). Не используют ни один из перечисленных сервисов 21,2% студентов.
79 опрошенных студентов (59,8%) могут уделить занятиям в курсе от 2 до 4 часов в неделю. Менее 2 часов в неделю планируют работать с курсом 18,9% (25 студентов). Такое же количество студентов собирается заниматься от 4 до 10 часов в неделю.
Среди причин, побудивших записаться на электронный курс, студентами в  первую очередь были названы: «получить материал для подготовки к семинарам, практическим занятиям, экзамену»; «получить более глубокие знания»; «проверить свои знания», «повысить рейтинг». 

Литература
1. Ершиков С.М. Использование СДО eFront для создания новой версии дистанционного курса «Избранные вопросы биохимии» //Новые образовательные стратегии в современном информационном пространстве: Сборник научных статей. – СПб.: Изд-во Политехнического университета, 2013. - С.221 – 226.http://fit-herzen-conf.ru/pdf/2012.pdf#page=221

воскресенье, 23 февраля 2014 г.

Мини-урок "Питание и здоровье" (из материалов научно-практической конференции)


История этого видеоролика такова. В июле 2013 года в Санкт-Петербурге ООО "Дистанционный репетитор" проводило 3-ю научно-практическую конференцию "Дистанционное обучение - взгляд из настоящего в будущее", в которой я принимал участие. В ходе одного из мастер-классов ведущая Светлана Александровна Павлова предложила участникам организоваться в группы и провести мини-урок на любую тему по своему предмету. Объединившись с преподавателями химии и биологии, быстро нашли общую тему и минут за 15 набросали план урока и иллюстрации к нему. Что из этого получилось - смотрите видео.
Возможно, по содержанию есть какие-то неточности - не судите строго. Импровизировать приходилось прямо на ходу. Впоследствии мне не удалось найти записи этого урока в видеоматериалах конференции, но сегодня неожиданно для себя получил от С.А.Павловой ссылку на указанный видеоролик, в связи с чем выражаю свою искреннюю благодарность.


воскресенье, 22 декабря 2013 г.

Подведём итоги!


Вот и закончились два месяца занятий в курсе "Куратор содержания-2". Пришло время отчитаться о том,  чему научился, какие новые методы и сервисы освоил. Курс был хорошо спланирован, тьюторы неизменно доброжелательны, работать было интересно, несмотря на хронический цейтнот (подготовка к аккредитации вуза и много чего другого). Поэтому, хоть и с опозданием, но добрался до заключительной недели. 
Тема курирования: использование информационных технологий в преподавании и научных исследованиях в области медицинской биохимии. 
Целевая аудитория: студенты медицинских и фармацевтических факультетов, изучающие биологическую химию, а также коллеги-преподаватели.
Итак, каковы же итоги? 
1. Сначала о потерях и неожиданных приобретениях. Пока шёл курс, закрылся сервис iGoogle. В течение двух лет он был стартовой странице в моём браузере, где аккумулировались ссылки на наиболее часто используемые ресурсы. Теперь его нет, но практически сразу нашлась адекватная замена - агрегатор Symbaloo (http://www.symbaloo.com/), с которым я познакомился при выполнении заданий 5-й недели. И это тоже результат курса! Кроме стартового вебмикса, содержащего ссылки на почтовые ящики, социальные сети и основные инструменты куратора содержания, создан ещё один для электронных библиотек и наукометрических сервисов. 
2. Мой аккаунт в твиттере:
https://twitter.com/ershikovsm
существует уже более двух лет, но работа в нём значительно оживилась в эти два месяца, и на сегодняшний день у меня 626 твитов, 55 читателей, 74 читаю я сам, 14 ретвитов, 10 упоминаний, 13 твитов помещены в избранное другими пользователями.
3. С помощью сервиса Paper.li создана ежедневная газета "Медицинская биохимия: обучение и преподавание". 
Именно этой газете я обязан многими ретвитами и упоминаниями в сообщениях твиттера, что говорит о том, что информация, размещённая там, является востребованной и интересна другим пользователям.
4. Зарегистрировался на сервисе Rebelmouse.com, создал персональную страницу eLearning in Medical Biochemistry , куда автоматически попадают мои твиты и ретвиты, а также сообщения в Facebook и LinkedIn: 
5. Завёл аккаунт на сервисе Scoop.it, создал два топика:
Первый - по своему направлению курирования: 
Потом стали накапливаться материалы по общим вопросам курирования содержания, которые были вынесены в отдельный топик:
6. Аккаунт на Netvibes у меня уже был, не было только публичной страницы, теперь она появилась:
На эту страницу были перенсены наиболее интересные источники информации с моих частных страниц.
7. Аккаунт в Pinterest у меня уже был, но этим сервисом я до недавних пор активно не пользовался. 
На сегодняшний день мною созданы в Pinterest четыре альбома: 
http://www.pinterest.com/ershikovsm/medical-biochemistry/ ("Медицинская биохимия"), 
http://www.pinterest.com/ershikovsm/medicine-and-elearning-with-humor/ ("Медицина и электронное обучение - с улыбкой"). 
http://www.pinterest.com/ershikovsm/content-curator/ ("Куратор содержания")
В дальнейшем эти альбомы будут пополняться новыми изображениями, а само число этих альбомов увеличиваться.
8. Продолжаю собирать ссылки на интересные ресурсы и делиться ими с коллегами в 3 группах на сервисе Diigo:
9. Транслирую найденные ссылки на своей странице в социальной сети Facebook:  
10. Все основные результаты работы в курсе представлены в 16сообщениях моего блога: 
Кроме того, хотелось бы отметить как очень важные и полезные материалы 2 - 4 недель курса по открытым образовательным ресурсам, электронным библиотекам, коллекциям журналов и книг в открытом доступе и по наукометрическим базам данных. Я очень многое получил в процессе выполнения заданий этих недель и надеюсь использовать эти знания в своей дальнейшей работе. Считаю также полезным опыт создания видеороликов в режиме онлайн (в настоящее время изучаю сервис Movenote, http://www.movenote.com/, отдельное спасибо за информацию К.Л.Бугайчуку!)
В заключение хотелось бы пожелать коллегам, прошедшим этот трудный и увлекательный курс до его завершения, успешно применять полученные знания и умения на новом поприще в качестве куратора контента, а нашим уважаемым тьюторам - новых творческих успехов в их нелёгком труде!

понедельник, 16 декабря 2013 г.

Предварительные итоги, или План отчёта по работе в курсе

Итак, подходит к своему завершению курс "Куратор содержания - 2", и настала пора подводить предварительные итоги. Предлагаю вниманию тьюторов и коллег план отчёта о работе, проделанной в течение двух месяцев и перспективах развития на ближайшее будущее. За основу данного плана, как и у большинства участников курса, был взят алгоритм работы куратора содержания, предложенный тьюторами.
Как уже сообщалось, выбранным мною направлением курирования является использование информационных технологий в преподавании и научных исследованиях в области медицинской биохимии. Целевой аудиторией являются студенты 2 курса медицинских и фармацевтических факультетов, изучающие биологическую химию, а также коллеги-преподаватели. Цели курирования включают, во-первых, продвижение передовых технологий в образовательный и научно-исследовательский процесс в медицинском вузе (профессиональная цель) и, во-вторых, повышение собственной квалификации, самосовершенствование (личностная цель).
1. Выбранное направление курирования ("ниша") не является слишком широким, вместе с тем это одно из ключевых направлений, определяющих развитие медицинской (и не только) науки на ближайшее будущее.
2. Источники информации - биохимические научные издания ("The Biochemist", "Journal of Biological Chemistry", "Biochemical Journal", "Molecular Cell" и др.), научно-педагогические журналы по биомедицинским наукам (Med. Educ. Online, BMC Medical Education), открытые образовательные ресурсы, а также новостные сайты, блоги, RSS-каналы, сообщения в Твиттере и Фейсбуке, специализированные социальные сети (Доктор на работе http://www.doktornarabote.ru/, Медтусовка http://medtusovka.ru/ и другие). 
3. Основные инструменты поиска и слежения - Твиттер (https://twitter.com/ershikovsm), Paper.li (http://paper.li/ershikovsm/1382900777), Netvibes (http://www.netvibes.com/ershikovsm).
4. Персональная сеть - формируется уже на протяжении нескольких лет, включает многочисленные контакты в общедоступных и специализированных социальных сетях, большой набор средств сбора и хранения данных (см. пост "Моя персональная учебная среда", http://ershikovsm.blogspot.ru/2013/12/blog-post.html). К сожалению, среди активных участников настоящего курса я не нашёл специалистов, работающих в области медицинского образования, которые могли бы выступить в качестве экспертов, но поиск будет продолжен в других сообществах.
5. Агрегация всех каналов в один поток - с этой целью использован агрегатор Symbaloo (http://www.symbaloo.com/profile/ershikovsm).
6. Фильтры для входящих каналов - прежде всего мой личный опыт и знания, для сообщений Твиттера немалое значение имеет Klout-индекс автора, для статей из научных журналов - импакт-фактор, наукометрические индексы авторов публикаций.
7. Выбор материалов для публикации - по основным критериям: актуальность, новизна, практическая значимость.
8. Проверка источников каждой статьи и автора - важно, чтобы данные изложенные в сообщении, подтверждались независимыми авторами. Найдя интересную информацию в новостных лентах или социальных сетях, пытаюсь найти подтверждение в публикациях научных журналов или блогах известных учёных. 
Последующие приёмы работы куратора содержания постараюсь рассмотреть на примере ведения своего блога (http://ershikovsm.blogspot.ru/).
9. Редактирование материалов - сокращение, адаптация текста (без ущерба для содержания), добавление иллюстративного материала.
10. Обеспечение контекста - для облегчения поиска материалов, близких по тематике, используются ключевые слова, тэги.
11. Собственный взгляд - при изложении материалов стараюсь соблюдать максимум объективности, пытаюсь взглянуть на объект с различных сторон. 
12. Название материалов - стараюсь давать материалам броские названия, но без искажения смысла излагаемого источника.
13. Ссылки на источники - считаю очень важным при использовании сторонних материалов указывать источник, откуда они были взяты, соблюдать авторские права.  
14. Удобная подача информации для читателей - обеспечивается настройками блога.
15. Классификация и архивирование новостной ленты. Удобная панель навигации справа позволяет лучше ориентироваться в сообщениях блога, легко перемещаться от одного к другому. 
16. Периодическое обновление контента. На примере своего блога - стараюсь обновлять информацию как минимум еженедельно. Если нет движения в блоге, это способствует снижению интереса и оттоку читателей.
17. Рассказывать о своей миссии. Читателю небезразлична личность автора блога - не считаю нужным скрывать информацию о себе, своих установках и предпочтениях.
18. Распространение и синдикация по соответствующим каналам. Информация о новом контенте появляется в Твиттере, Фейсбуке, что способствует привлечению дополнительного количества пользователей.
19. Обратная связь. В моём блоге зарегистрировано 15 постоянных читателей, но, к сожалению, я получаю очень мало комментариев на мои сообщения. Моя активность в Твиттере и Фейсбуке находит гораздо больший отклик. 
20. Отслеживание посещений. На основании статистики посещаемости отдельных сообщений сайта можно выявлять тенденции и предпочтения пользователей. Например, в моём блоге наибольшей популярностью пользуются сообщения, посвящённые работе с медицинскими социальными сетями и тестовому контролю знаний студентов-медиков.
21. Совершенствование и улучшение. Проанализировав свою работу в течение двух прошедших месяцев, хочу отметить, что за этот период узнал много нового и получил навыки работы с источниками информации (прежде всего с ООР, электронными библиотеками и наукометрическими базами данных). Вместе с тем считаю необходимым больше уделять внимание взаимодействию с коллегами, более активно приглашать читателей моего блога к обсуждению излагаемых вопросов.
P.S. В ходе подготовки данного сообщения нашел блог, посвящённый проблемам курирования контента http://elcontentcurator.com/, который ведёт испанский исследователь Victor Vidal Valera Jimenez (картинки оттуда). С содержанием этого блога не помешало бы познакомится более детально (как говорится, Google Translate в помощь!)

суббота, 14 декабря 2013 г.

В поисках драгоценных жемчужин

Есть у композитора Жоржа Бизе ранняя опера под названием "Искатели жемчуга". Мне кажется, что работа куратора контента чем-то сродни работе искателей жемчуга, хотя и не столь опасная: погружение в мутные глубины океана, добывание раковин, из которых потом извлекаются драгоценные жемчужины, напоминает блуждание в бескрайних просторах Интернета, сбор и фильтрацию материала, в результате чего появляется продукт, востребованный большим количеством пользователей.
Почему это вдруг я сегодня заговорил о поиске жемчуга? А вот почему. Знакомьтесь: Pearltrees (http://www.pearltrees.com/) - очередной инструмент для работы куратора содержания!
Это сервис, предназначенный для сбора и упорядочивания необходимого Интернет-контента и обмена им с другими пользователями. Интересные веб-страницы называются здесь "жемчужинами" ("pearls"), а их тематические коллекции - "жемчужными деревьями" ("pearltrees") - отсюда и название сервиса. Регистрация на сервисе не представляет сложности - используется существующий аккаунт в Твиттере или Фейсбуке.
Чем может быть интересен сервис Pearltrees для куратора контента?
Во-первых, им можно пользоваться как менеджером закладок. Сервис сохраняет адреса найденных страниц, даёт возможность сопровождать их кратким комментарием, объединять их в тематические каталоги или "жемчужные деревья", перемещать, дублировать, удалять. Закладки могут быть также импортированы из популярных браузеров (Chrome, Firefox, IE, Safari) или менеджеров закладок (Pocket, Diigo, Delicious и др.). Каждая ссылка сопровождается миниатюрным изображением соответствующего Интернет-ресурса. 
Во-вторых, кроме адресов веб-страниц, можно сохранять и изображения, точно также группируя их по тематике, что частично дублирует функцию Pinterest. 
В-третьих, каждый пользователь может бесплатно загрузить на сервис файлы любого формата (текст, графика, видео, аудио) общим размером до 250 Мб (платные аккаунты позволяют загрузить до 100 Гб), что делает Pearltrees хорошей заменой Dropbox и других облачных хранилищ.
В-четвёртых, все эти файлы и коллекции могут быть доступны для совместного использования. С помощью поисковой строки можно найти среди пользователей Pearltrees друзей по интересам и обмениваться с ними отдельными "жемчужинами" или целыми ветками. Пользователи, имеющие по крайней мере одну общую "жемчужину", имеют возможность обмениваться личными сообщениями. Функция "Team" ("Команда") позволяет создавать группы (два человека и более) для коллективной работы над проектами. Ссылки на файлы или веб-страницы могут быть опубликованы в Твиттере или Фейсбуке, а также пересланы по электронной почте.
К неудобствам работы с Pearltrees можно отнести отсутствие русскоязычного интерфейса (поддерживаются пока только английский и французский языки), что, по-видимому, может ограничивать пользовательскую аудиторию сервиса.
В процессе знакомства с работой сервиса был создан аккаунт medbiochemist, в котором размещено 5 "деревьев", содержащих в общей сложности 22 ссылки на образовательные ресурсы по медицинской биохимии (курсы, блоги, руководства, тьюториалы, коллекции анимационных роликов). 


С помощью поисковой строки был найден коллега по профессии, с которым была попытка установить связь.