Teme rada za probne znanstvene projekte i seminare o malim istraživanjima (mentor prof. dr. sc. Davor Juretić) 

Teme rada sa algoritmom SPLIT razvijenom u našem laboratoriju, tražit će nekoliko minuta poduke kod prof. Juretića ili kod njegovih asistentica i pretpostavljaju stalnu mogućnost pristupa Internetu preko umreženog računala. Kada se kongresni rad spominje kao mogući rezultat rada na određenoj temi to znači da se ta tema može iskoristiti i za magistarski rad kada se prilagodi potrebama poslijediplomskog studija iz didaktike prirodnih znanosti. Neke od predloženih tema rada mogu iskoristiti i moji studenti koji su slušali bioinformatiku ili bioenergetiku, a još se nisu odlučili za temu magistarskog rada. Moguća publikacija u inozemnom časopisu znači da tema rada ima potencijal da posluži i za rad na doktoratu. Za sve se teme rada podrazumijeva da ih studenti mogu slobodno izabrati u dogovoru sa prof. Juretićem, da će dobiti potrebne upute i podršku u literaturi i da bi ih trebali u najmanju ruku iskoristiti za seminar. Teme sam priredio 22.12.2003.

1) Proteinske adrese i njihovo prepoznavanje. Koliko to dobro rade razne verzije algoritma SPLIT? Koliko je to dobro u usporedbi sa specijaliziranim algoritmima? Ideje za poboljšavanje algoritma SPLIT? Metoda: Koristiti verzije 3.1, 3.5 i 4.0 WWW servera SPLIT na i Swiss-Prot bazu za anotirane proteinske sekvence. Naći ili napraviti bazu podataka proteina sa poznatim signalnim sekvencama (proteinskim adresama). Pronaći i koristiti WWW servere za predviđanje signalnih sekvenca. Napraviti objektivnu procjenu točnosti predviđanja signalnih sekvenca pomoću raznih metoda. Na osnovu argumenata prihvatiti ili odbaciti početnu ideju da se neka od verzija algoritma SPLIT može iskoristiti i za prepoznavanje signalnih sekvenca. Mogući rezultat: kongresni rad i rad u nekom domaćem časopisu. Ukoliko se značajno poboljšaju sposobnosti algoritma SPLIT u prepoznavanju signalnih sekvenca takav bi se rezultat mogao iskoristiti za publikaciju u znanstvenom časopisu međunarodne reputacije. No, takav cilj rada tražio bi programiranje u FORTRAN-u.

2) Ljestvice aminokiselinskih svojstava. Koristeći ključne riječi poput: amino acid properties, amino acid attributes, amino acid scale, pronaći u literaturi što veći broj publiciranih ljestvica od 20 brojeva za 20 prirodnih aminokiselina u razdoblju kroz zadnjih 5 godina. Koliko od tih ljestvica još nije uvršteno u algoritam SPLIT (kozultirati i Larisu Zoranić)? Od neuvrštenih ljestvica da li postoje neke kojima je korelacija manja od 0.9 sa ljestvicama uvrštenim u algoritam SPLIT? Obrazložiti zašto bi neke od pronađenih ljestvica trebalo ubaciti u algoritam SPLIT. Metoda: Pretraživanje literature pomoću računala koje ima pristup Internetu i ScienceDirect servisu. Proračuni korelacija. Mogući rezultat bio bi rad u kvalitetnom časopisu s inozemnom recenzijom, ako bi se nakon testiranja novih ljestvica u SPLIT-u pokazalo da je s njima moguće poboljšati rad toga algoritma.

3) Hidrofobne beta niti. Naći što više primjera topljivih proteina poznate 3D strukture i poznate sekundarne strukture u kojima algoritam SPLIT pogrešno identificira hidrofobne beta niti kao transmembranske uzvojnice. Da li pogrešna identifikacija ovisi o upotrebljenoj ljestvici aminokiselinskih svojstava? Sa kojom ljestvicom ima najviše, a sa kojom najmanje pogrešnih identifikacija? Koja ljestvica daje najbolji kompromis između što većeg smanjenja broja pogrešnih identifikacija beta niti i što manjeg smanjenja kvalitete predviđanja transmembranskih uzvojnica u membranskim proteinima poznate strukture? Ideje kako poboljšati algoritam SPLIT da bi bolje razlikovao membranske od topljivih proteina. Metoda: Koristiti lokalno instalirane verzije algoritma SPLIT i bazu podataka proteina poznate strukture (PDB). Rad u kvalitetnom inozemnom časopisu mogao bi biti moguć ako se ova tema dobro obradi u kombinaciji sa temom 2).

4) Sklonosne funkcije za nastanak transmembranske beta strukture. Metoda: Iskoristiti poznate strukture porina da bi se pomoću algoritma PREF konstruirale sklonosne funkcije za beta strukturu. Ubaciti te funkcije u posebnu verziju algoritma SPLIT i odgovoriti na pitanje koliko je ta verzija SPLIT-a u stanju da predviđa beta segmente iz primarne strukture proteina koji su pridruženi membrani. Potrebno: znanje programiranja u FORTRAN-u jeziku. Poželjno: Suradnja sa kolegom koji radi na zadatku 3) da bi se otkrilo da li nove sklonosne funkcije manje griješe u identificiranju hidrofobnih beta niti u topljivim proteinima kao transmembranskih alfa uzvojnica. Metoda: korištenje sekundarnih struktura porina i suradnja sa dr. Damirom Zucićem. Rad u kvalitetnom inozemnom časopisu mogao bi biti moguć ako se ova tema dobro obradi u kombinaciji sa temom 2) i 3).

5) Membranski proteini i genetske bolesti. Naći novije primjere membranskih proteina i genetskih bolesti koje nastaju zbog defekata u takvim proteinima. Izdvojiti točkaste mutacije unutar predviđenih transmembranskih uzvojnica ili blizu krajeva takvih uzvojnica. Što se najčešće mijenja (hidrofobnost, sklonost prema sekundarnoj strukturi, hidrofobni moment, elektrostatika, pokretnost) zbog takvih točkastih mutacija? Metoda: Proširiti tablicu u mom publiciranom članku u Zborniku PMF-a u Splitu iz 2003. Koristiti Swiss-Prot i algoritam SPLIT da se nađu točkaste mutacije unutar ili blizu TM uzvojnica. Koristiti numerički i grafički rezultat analize sa algoritmom SPLIT radi klasifikacije takvih točkastih mutacija s obzirom na njihov efekt (koristiti komercijalni program ORIGIN ili program SPLIT-FE koji je napravio student informatike PMF-a u Splitu Viktor Bojović). U pedagoškom dijelu rada istražiti koliko dobro srednjoškolci razumiju i povezuju pojmove točkasta mutacija, sekvenca proteina i genetska bolest, odnosno da li razumiju uzročno-posljedičnu vezu između zamjene jedne aminokiseline sa drugom na točno određenom mjestu primarne strukture proteina koji može imati 2000 aminokiselina i genetske bolesti koju je ta zamjena uzrokovala. Ovisno o zanimljivosti rezultata moguć kongresni rad ili rad u domaćem ili inozemnom časopisu. Ova tema rada ima i interdisciplinarni i pedagoški karakter.

6) Proteini nazvani prioni uzrokuju bolest ludih krava i neke teške neurodegenerativne bolesti kod ljudi sa smrtonosnim ishodom, međutim prioni imaju i normalnu povoljnu funkciju i u našem mozgu i u mozgu goveda. Istraživači su otkrili da su neke točkaste mutacije u primarnoj strukturi (sekvenci) priona odgovorne za razvitak tih bolesti, a da je zajednički molekularni mehanizam bolesti taj da dolazi do agregacije priona. Istražite gdje su u primarnoj strukturi razlike između priona goveda i ljudskog priona. Pretpostavite da te razlike mogu biti važne za agregaciju priona iz raznih vrsta jer normalno prioni iz iste vrste nisu podložni agregaciji. Pomoću algoritma SPLIT istražite da li te razlike pojačavaju ili slabe sposobnost za agregaciju ljudskog i kravljeg priona. Ako ste otkrili sumnjiva mjesta u primarnoj strukturi oba priona koja bi mogla voditi jačoj interakciji tih polipeptida istražite da li su ta mjesta u unutrašnjosti ili na površini tercijarne strukture priona (samo mjesta na površini mogu voditi jačoj agregaciji). Kod normalnih ljudskih i goveđih priona eventualno otkrivena sumnjiva mjesta očito nisu opasna, jer često jedemo govedinu bez ikakvih problema. No točkaste mutacije u goveđem prionu odgovorne za razvoj bolesti ludih krava mogu biti opasne. Istražite da li su te točkaste mutacije u prethodno otkrivenim sumnjivim mjestima ili izvan njih. Bez obzira gdje su te točkaste mutacije u goveđem prionu istražite da li one pojačavaju sposobnost agregacije tih priona sa ljudskim prionima kada se uzmu u obzir primarne strukture priona ili predviđene promjene u sekundarnoj strukturi ili očekivane promjene u tercijarnoj strukturi goveđih priona zbog tih mutacija. Da li su neke od opasnih točkastih mutacija u ljudskom prionu već same po sebi dovoljne da pojačaju sposobnost za agregaciju tih priona? Postulirajte molekularni mehanizam kako te mutacije to rade. Nakon svega što ste naučili u ovom istraživanju da li možete odgovoriti na pitanje ima li smisla izbaciti govedinu iz svog jelovnika. Provedite anketu da saznate da li neki ljudi to još i danas rade. Ovisno o temeljitosti ovog istraživanja rezultati će se moći publicirati ili kao kongresni rad ili kao rad u časopisu sa međunarodnom recenzijom. Ova tema rada ima i interdisciplinarnost u prirodnim znanostima i psihološko-pedagošku dimenziju. 

7) Proteini motori. Linearni i rotacioni motori-makromolekule su zapravo nanomotori. Kolika je efikasnost rada linearnih motora koji pokreću naše mišiće, a kolika je efikasnost rada ATP sintaze kao rotacionog motora? Metoda: Pronaći revijalne članke o proteinima-motorima u kojima se spominje efikasnost rada tih motora. Uočiti da postoje i različite procjene o efikasnosti rada i različite definicije efikasnosti rada i različiti modeli motora za koje se računa efikasnost rada. Izračunati efikasnost rada nanomotora bar na jednom primjeru (ponoviti proračun iz literature) i braniti tezu da je u tom slučaju dobar izbor i definicije efikasnosti i modela za rad motora. Metoda: Ponavljanje proračuna iz literature o efikasnosti rada biološkog motora i obrana izbora za model rada motora i za definiciju efikasnosti rada motora. Pedagoška dimenzija: istražite kod srednjoškolaca što je za njih nanotehnologija i da li itko među njima zna da je priroda razvila nanotehnologiju prije najmanje milijardu godina. Ako prihvate ideju o nanostrojevima koji se mogu sa užitkom pojesti da li razumiju da su to isti strojevi koji rade i za bakterije i za biljke i za ljude. Moguć kongresni rad ili rad u nekom zborniku ili domaćem časopisu. Ova interdisciplinarna tema ima i pedagošku dimenziju.

8) Efikasnost fotosinteze. Pronaći članke u kojima se spominje efikasnost fotosinteze. Uočiti da postoje i različite procjene o efikasnosti fotosinteze i različite definicije efikasnosti i različiti modeli fotosintetskih ciklusa za koje se računa efikasnost rada. Izabrati i detaljno reproducirati proračun o efikasnosti fotosinteze koji se čini najboljim. Metoda: Ponavljanje proračuna iz literature o efikasnosti fotosinteze i obrana izbora modela za simuliranje fotosinteze i za proračun efikasnosti. Moguć kongresni rad, te rad u nekom zborniku ili domaćem časopisu.

9) Vjerojatna mjesta za inicijaciju savijanja u primarnoj strukturi membranskih proteina. Da li ima više takvih mjesta u citoplazmatskim petljama? Da li ih ima značajno više nego u ekstracitoplazmatskim petljama? Ako je tako što bi tome moglo biti uzrok? Metoda: Proširiti proračune iz našeg članka iz 1999 godine i na membranske proteine (D. Juretić, A. Jerončić i D. Zucić, Period. Biol. 101, 339-347 (1999)). Koristiti statističke metode za određivanje značajnosti rezultata. Tražiti eksperimentalne podatke o inicijaciji savijanja membranskih proteina. Dobro napravljen rad mogao bi se publicirati u kvalitetnom inozemnom časopisu.

10) Proteini prijenosnici u mitohondriji. U bioenergetici mitohondrija važni su prijenosnici malih molekula između mitohondrija i citoplazme. Takav je prijenosnik ATP molekula. Analizirajte strukturu tih integralnih membranskih proteina pomoću barem 10 raznih bioinformatičkih alata specijaliziranih za analizu strukture membranskih proteina. Da li postoje saznanja o kristalnoj strukturi takvih proteina? Što se misli u literaturi kakva je transmembranska struktura i topologija takvih proteina? Kako objasniti da prediktori transmembranskih uzvojnica redovito nalaze manje od šest transmembranskih uzvojnica koliko ih navodi Swiss-Prot banka podataka? Metoda: Kombinacija čitanja članaka, upotrebe WWW servera za predviđanje transmembranskih uzvojnica i razmišljanja o odgovorima na postavljena pitanja. Ovisno o tome koliko se duboko uđe u ovaj problem rad može biti ili kongresni ili u dobrom časopisu sa inozemnom recenzijom. 

11) Ubrzati verziju algoritma SPLIT koja služi za pretraživanje čitavog genoma bez da se smanji kvaliteta predviđanja transmembranske topologije membranskih proteina. Metoda: Upotrebiti genom gljivice kvasca kao standard. Koristiti posebnu lokalnu verziju algoritma SPLIT koja može odjednom analizirati desetak tisuća proteina. Kontrolirati kvalitetu predviđanja na standardnim datotekama membranskih i topljivih proteina. Potrebno: Znanje programiranja u FORTRAN-u u C programskom jeziku i u LINUX-u. Ako se postigne značajno ubrzanje bez pada kvalitete moguća je publikacija u kvalitetnom časopisu koji prima radove iz područja bioinformatike.

12) Korištenjem homologije poboljšati rad algoritma SPLIT. Korištenjem sličnosti proteinskih sekvenca redovito se značajno poboljšava rad prediktora sekundarne strukture proteina, pa bi to trebalo biti moguće i za algoritam SPLIT. Metoda: Prvi korak prema tom cilju je proučavanje kako su taj problem riješili drugi znanstvenici (proučavanje literature). Drugi korak je izbor metode korištenja homologije koja izgleda najbolja, odnosno najlakše se da primijeniti u algoritmu SPLIT. Treći korak je modificiranje lokalne verzije SPLIT-a tako da uzima u obzir i homologne sekvence zadanoj sekvenci. Nakon toga dolazi provjera da li se zaista na velikom broju membranskih proteina značajno poboljšava kvaliteta predviđanja. Može li se postići takvo poboljšanje bez da se program previše uspori? Potrebno: Znanje programiranja u FORTRAN-u. Povoljan rezultat ovog rada mogao bi rezultirati publikacijom u kvalitetnom inozemnom časopisu koji prima radove iz područja bioinformatike.

13) Peptidni antibiotici-teorija. Korištenjem algoritma SPLIT podijeliti bazu podataka peptidnih antibiotika u klase, tako da pripadnici iste klase imaju zajedničke karakteristike u primarnoj i predviđenoj sekundarnoj strukturi (recimo sličan profil hidrofobnosti ili hidrofobnih momenata uzduž sekvence kada se analizira sekundarna struktura). Uspostaviti korelaciju između strukture i funkcije antibiotika. Iskoristiti tu korelaciju da se predlože sekvence sa potencijalno još jačim antibiotskim djelovanjem. Metoda: Suradnja sa dr. Bonom Lučićem u Zagrebu radi uspostavljanja korelacije između strukture i funkcije antibiotika. Ispitivanje mogućnosti suradnje sa Plivom i sa Institutom za medicinska istraživanja u Splitu. Ako se ostvari suradnja sa eksperimentalcima koje zanima sinteza peptidnih antibiotika rad na ovoj temi mogao bi dovesti do otkrića novih tipova peptidnih antibiotika korisnih u medicini i do više publikacija u kvalitetnim inozemnim časopisima.

14) Peptidni antibiotici-eksperimenti. Mikrobiolozi imaju standardne postupke ispitivanja koliko je neki antibiotik efikasan na bakterijama određenog tipa. Ti se postupci mogu upotrebiti i za pronalaženje novih vrsta peptidnih antibiotika. Recimo za pljuvačku psa mnogi ljudi tvrde da ima antibiotsko djelovanje jer da rane brže zacijele ako ih pas liže. Ako je to tako, vjerojatno se radi o peptidnim antibioticima u pljuvački psa, i ta pljuvačka, čak i u razrijeđenom obliku trebala bi uništavati mikroorganizme. S druge strane ako prethodno tretirate pljuvačku sa proteazama (protenima koji cijepaju polipeptide), potencijalni antibiotici peptidi trebali bi biti uništeni kao i njihovo antibiotsko djelovanje. Istražite da li je već netko napravio takvo istraživanje. Predložite protokol kako bi ste ga vi napravili i kako bi ste izdvojili iz pljuvačke potencijalne peptidne antibiotike. Pedagoška dimenzija: napravite anketu među vama poznatim liječnicima koliko su im poznati peptidni antibiotici i koliko ih koriste u svojoj praksi (peptidni antibiotici poznati su već skoro 20 godina, ali više u znanstvenim nego liječničkim krugovima). Koliko su vjerodostojna svedočanstva bržeg izlječenja rana koje je pas lizao? Koliko srednjoškolci nakon nastave iz odgovarajućih područja biologije prema nastavnom planu razumiju razliku između peptida, polipeptida, proteina i bjelančeniva? Moguć seminar i kongresni rad. Ova tema rada ima i interdisciplinarni i pedagoški karakter.

15) Da li je proizvodnja entropije maksimalna ili minimalna prilikom fotosinteze? Kako u literaturi postoje članci koji zastupaju i jednu i drugu tezu potrebna je kritična analiza literature. Čitanje literature uvijek može biti izvor novih ideja za originalna istraživanja. Metoda: Koliko je to moguće ponoviti proračune koji vode do jednog ili drugog zaključka i odlučit se što nam izgleda prihvatljivije i što izgleda bolje usklađeno sa eksperimentima. Pedagoška dimenzija: entropija je jako važan pojam u svim prirodnim znanostima. Istražite koliko učenika povezuje taj pojam sa pojmom informacije, sa pojmom izmjene topline, sa pojmom uređenosti sustava i sa pojmom termodinamičkih procesa i stanja. Da li je ijednom srednjoškolcu jasno da je proizvodnja energije nemoguća, a da je proizvodnja entropije obavezna (izvan stanja termodinamičke ravnoteže za bilo koji klasični makroskopski sustav)? Rezultat ovog istraživanja može biti seminar i kongresni rad. Ova tema ima i interdisciplinarni i pedagoški karakter.

16) Koliko je gena važno u konstrukciji organa sluha i koji su sve njihovi pripadni proteini-produkti? Za koje je sve primjere uspostavljena veza između gena, proteina, defekta u proteinu (mutacije), i genetske bolesti koja izaziva gluhoću? Metoda: Lutanje po Internetu i po biološkim bankama podataka (OMIM) dok se ne nađu odgovori na postavljena pitanja. Pedagoška dimenzija: kao i svi drugi organi organ sluha nastao je u dugotrajnom procesu biološke evolucije i prirodne selekcije. Ključni geni i njihovi produkti proteini moraju surađivati da bi organ sluha nastao i radio kako treba. Organ sluha ima fantastičnu osjetljivost. Da li se zna u molekularnim detaljima kako se to postiže u suradnji tih proteina? Slučajne mutacije koje mijenjaju kritične strukture u tim proteinima mogu izazvati gluhoću. Istražite koliko je učenicima poznat pojam mutacije, razlog zašto mutacija može promijeniti strukturu proteina, zašto je ta promjena redovito štetna i razlozi zašto promjene u strukturi proteina mogu izazvati genetsku bolest. Da li učenici shvaćaju da mutacije mogu imati i rijetko povoljno djelovanje tijekom biološke evolucije? Što povećava broj mutacija, a što ih smanjuje? Ova tema ima i interdisciplinarni i pedagoški okvir. Moguć kongresni rad.

17) Koliko je gena važno u konstrukciji organa vida i koji su sve njihovi pripadni proteini-produkti? Za koje je sve primjere uspostavljena veza između gena, proteina, defekta u proteinu (mutacije), i genetske bolesti koja izaziva djelomičnu ili potpunu slijepoću? Metoda: Lutanje po Internetu i po biološkim bankama podataka (OMIM) dok se ne nađu odgovori na postavljena pitanja. Pedagoška dimenzija: kao i svi drugi organi organ vida nastao je u dugotrajnom procesu biološke evolucije i prirodne selekcije. Ključni geni i njihovi produkti proteini moraju surađivati da bi organ vida nastao i radio kako treba. Slučajne mutacije koje mijenjaju kritične strukture u tim proteinima mogu izazvati sljepoću. Istražite koliko je učenicima poznat pojam mutacije, razlog zašto mutacija može promijeniti strukturu proteina, zašto je ta promjena redovito štetna i razlozi zašto promjene u strukturi proteina mogu izazvati genetsku bolest. Da li učenici shvaćaju da mutacije mogu imati i rijetko povoljno djelovanje tijekom biološke evolucije? Što povećava broj mutacija, a što ih smanjuje? Da li učenici znaju na koji način organ vida postiže fantastičnu osjetljivost na svega nekoliko fotona. Ova tema ima i interdisciplinarni i pedagoški okvir. Moguć kongresni rad.

18) Korigirati algoritam SPLIT pomoću Compaq Visual Fortran tako da ideksi nikad ne izlaze izvan dozvoljenog područja. Metoda: Programiranje u FORTRAN-u. Provjera da li program nakon svih ispravki još dobro radi na 361 membranskih proteina (točnost predviđanja transmembranskih uzvojnica na tom skupu proteina ne smije biti manja od 94.5%). Ova tema rada više odgovara informatičarima. Rad kompliciranog programa kao što je SPLIT može dosta ovisiti o upotrebljenoj kombinaciji complier-linker i o upotrebljenim opcijama za optimizaciju. Rezultat rada može se prikazati kao kongresno priopćenje ili kao istraživački seminar.

19) Da li zakazuje dijalog između društvenih i prirodnih znanosti? Nabaviti nekoliko najnovijih riječnika i ispitati koliko u tim priručnicima nedostaje osnovnih pojmova iz moderne fizike, kemije i biologije (kemijski elementi, aminokiseline, ugrožene životinjske i biljne vrste....). Koliko su noviji pojmovi iz znanosti zastupljeni u našim riječnicima (bioinformatika, bioenergetika, nanotehnologija, internet). Koji je razlog da se u riječnicima radije unose pojmovi iz prirodnih znanosti koje prirodne znanosti ne vole (recimo bioenergija) nego pojam kao što je entropija koji je neophodan u prirodnim znanostima? Recimo, o čemu ovisi da li je pojam entropija, ili neki drugi stručni pojam, ušao u jedan opći riječnik (o broju obrađenih riječi, o jeziku na kojem je riječnik napisan, o tome da li se stručna riječ smatra stranom riječi za jezik na kojem je napisan riječnik, o tome koliko ima godina otkako je stručna riječ ušla u znanost, o tome da li postoji ista riječ koja se koristi za druge svrhe u svakodnevnom govoru...)? Provjeriti i kako je to riješeno u engleskim i italijanskim riječnicima. Što o tome misle učenici u gimnazijama? Da li bi barem najvažnije stručne pojmove, o kojima svakodnevno slušaju na nastavi, trebalo moći naći u općim riječnicima ili ne. Da li učenici smatraju da bi te stručne riječi trebale biti dio opće kulture, ili ne bi bilo nikakve štete da ih zaborave ćim završe gimnaziju? Ova tema ima i interdisciplinarni i pedagoški karakter. Seminar.

20) Prešutna pretpostavka o GM hrani je da je takva hrana loša za ljude, odnosno da može izazvati neke zdravstvene probleme. Koliko je ta pretpostavka u skladu sa objavljenim retultatima znanstvenih istraživanja o tom problemu? Pedagoška dimenzija: da li početna prešutna pretpostavka postoji među srednjoškolcima ili ne, to jest da li dobar postotak anketiranih misli da je GM hrana opasna? Ako je to tako ispitati kako se formirala ta predrasuda, da li u razgovoru sa vršnjacima, sa roditeljima, sa nastavnicima, gledanjem televizije, slušanjem radija, čitanjem novina? Koliko učenici znaju da imaju mogućnost provjere informacija preko interneta? Koliko ih koristi te mogućnosti provjere? Da li znaju razlikovati znanstvene od ne-znanstvenih publikacija? Ako misle da su preuzeli informaciju iz znanstvenog članka, koliko im je važno da je taj članak imao kvalitetnu međunarodnu recenziju. Da li uopće znaju što je to recenzija i kako naći u kojim časopisima postoji kvalitetna recenzija? Ova tema ima interdisciplinarni i pedagoški karakter. Rezultat rada može biti seminar ili kongresno priopćenje.

21) Koje su fizikalne konstante najslabije određene i zašto? Navedite rang-listu pet takvih konstanti. Metoda: koristite internet adresu: http://pdg.lbl.gov/rpp/book/page1233.html. Moguć je seminar a i kongresni rad ako odgovor na pitanje zašto bude dovoljno detaljan.

22) Kada po noći snimate ljude sa blicom, oči im često dobiju crvenu boju na fotografiji u boji. Međutim, domaće životinje znaju dobiti plavu ili čak zelenu boju na takvim slikama. Napravite istraživanje o čemu ovisi boja očiju na takvim slikama. Da li to ovisi o upotrebljenom filmu, načinu snimanja, kvaliteti ili marki fotoaparata, vrsti životinje koju snimate, mladosti životinje, kutu pod kojim se pravi slika...? Pedagoška dimenzija: ovo je interdisciplinarna tema istraživanja koja nužno obuhvaća i fiziku i kemiju i biologiju. Ispitajte da li bi se mogla zadati učenicima gimnazije da ih prisili da povezuju znanja iz fizike, kemije i biologije. Metoda: prvo pročitajte mišljene eksperta o ovoj temi istraživanja na internet adresi: http://www.sciam/askexpert_question... Ova interdisciplinarna tema ima i pedagošku dimenziju. Seminar.

23) Dobro poznata zagonetka u biologiji je pitanje zašto žabe nestaju svuda po svijetu. Misli se da je za to kriva civilizacija, ali nije jasno na koji način, da li zbog smanjenja ozonskog sloja u stratosferi više UV zraka uništava osjetljivije punoglavce, ili pak unos neke nove kemikalije u biosferu uništava žabe, ili pak ljudi stalno uništavaju sve više i više močvarnih područja kakve žabe trebaju za razmnožavanje. Pronađite argumente za sve te tvrdnje (i još neke dodatne hipoteze ako postoje) i obrazložite svoje mišljenje zašto se to dešava. Ako vam je ova tema zanimljiva istražite da li žabe nestaju i u našoj domovini. Izaberite najbolju metodu za takvo istraživanje. Da li je to anketa starijih ljudi sa sela, ili je to anketa po restoranima koji serviraju žabe, ili je to pretraživanje literature, ili je to razgovor sa nekim našim biologom koji već sve zna o tom problemu? Pedagoška dimenzija: ispitajte u srednjim školama reakciju učenika na spoznaju da žabe nestaju vjerojatno zbog ljudskog djelovanja. Ako već znaju ili prihvaćaju tu spoznaju da li im je to uopće važno? Ako im je (nekima) važno koji razlog mogu navesti, zbog čega bi trebalo zaustaviti nestajanje žaba. Da li se mogu dosjetiti barem jednog dobrog razloga zašto bi se ljudi trebali brinuti da sačuvaju od istrebljenja što veći broj raznih žabljih vrsta? Kako bi ste im vi objasnili koji je najvažniji razlog da se borimo za opstanak što većeg broja raznih vrsta žaba? Ova tema rada ima i pedagošku dimenziju. Ovisno o ozbiljnosti sa kojom se rad napravi rezultat može biti samo seminar ili i seminar i kongresni rad.

24) Današnji status hipoteze Gea. Znanstveni dokazi u prilog i protiv te hipoteze koja tvrdi da se biosfera već milijardama godina ponaša kao da je živo biće, koje stalno prilagođava svoju okolinu (Zemlju, oceane, atmosferu) sebi da mu bude ugodna za život. Hipoteza Gea je plodonosna znanstvena hipoteza o kojoj se godišnje u svijetu publicira veći broj znanstvenih članaka. Ta nam hipoteza omogućava da shvatimo da se svi mi ljudi na Zemlji i sva naša industrija nalazimo u jednom golemom živom organizmu, koji stalno pročišćava atmosferu i oceane, regulira temperaturu i opskrbljuje nas sa plodnim tlom i pitkom vodom. Pedagoška dimenzija: ispitati (pomoću ankete) da li su srednjoškolci čuli za hipotezu Gea i što misle da ta hipoteza tvrdi, odnosno zašto bi to bila znanstvena hipoteza. Posebno istražiti da li su srednjoškolci svijesni da održivi razvoj ljudskog društva nije moguć ako civilizacija uništi besplatne prirodne servise stvaranja plodnog tla, regulacije temperature i pročišćavanja zraka, rijeka i oceana. Ispitati da li srednjoškolci razumiju da su ciljevi političara i ekonomista o globalnom rastu svjetske ekonomije za nekoliko postotaka godišnje u suprotnosti sa ciljevima održivog razvoja. Ova interdisciplinarna tema ima i pedagošku dimenziju. Seminar.

25) Kolika je kinetička energija svih molekula zraka u dvorani u kojoj se sada nalazite? Da li je veća ili manja od limuzine teške dvije tone koja juri po autostradi brzinom od 150 km na sat? Metoda: započeti rad na ovoj temi koristeći internet adresu http://www.silicon.com/~aludwig/. Rad na ovoj temi može se proširiti istraživanjem zašto neka eksplozija, čija se energija prenosi samo preko molekula zraka, može biti tako razorna. Pedagoška dimenzija: predložiti kako se nastava iz akustike i zvučnih valova za srednjoškolce može napraviti zanimljivijom koristeći spoznaje do kojih dođite proučavajući ovu temu. Konzultirajte članak J. Clincha i K. Richardsa, How can the Internet be used to enhance the teaching of physics? Physics Education 37(2), 109-114 (2002). Ova tema ima i pedagošku primjenu. Seminar.

26) Zanimaju vas ljekovita svojstva neprerađenih prehrambenih proizvoda, pa ste naišli na jedan tekst na Internetu gdje se spominje riječ: ˝alliinase˝. Istražite sve što se može doznati o tome korištenjem pretraživača, PubMed-a i ScienceDirect-a. Pedagoška dimenzija: ako učenike u srednjoj školi stimuliramo da naprave neko malo istraživanje proces učenja će im biti lakši i zanimljiviji. Internet danas omogućava da se napravi istraživanje literature, odnosno na web-u prisutnih dokumenata o bilo kojoj temi koje se možemo sjetiti. Srednjoškolcima će naravno biti zanimljivije teme sa većim emocionalnim nabojem. Uloga nastavnika je da im pokaže kako i naizgled sasvim nezanimljeve i zagonetne teme mogu biti zanimljive i čak se mogu uklopiti u pedagoške pokušaje da se učenici više zainteresiraju za neke teme iz predviđenog plana nastave. Upotrebite svoju kreativnost da pokažete kako bi tema o alliinasi mogla biti korisna u tom cilju. Ova tema ima i pedagošku primjenu. Seminar.

27) Istražite da li je još upitno da pušenje povećava za 30 puta vjerojatnost oboljenja za neke vrste vrste rakova, ili pak postoje izvrsni znanstveni dokazi za tu tvrdnju? Postoje li znanstveni dokazi i za suprotnu tvrdnju da pušenje ne povećava značajno opasnost od raka? Da li u dimu cigareta postoje provjereno mutageni i kancirogeni kemijski spojevi? Koliko ih ima i koji su najopasniji? Kako bi ste iskoristili spoznaje do kojih dođete prilikom istraživanja na ovoj temi da utječete pedagoški na svoje učenike u srednjoj školi da se ostave pušenja ili ne prihvate pušenje? Spekulirajte o tome što je to u ljudskoj psihi što nas navodi da rado prihvaćamo stil ponašanja i navike koje nam kratkotrajno donose zadovoljsvo, a dugotrajno uništavaju naše zdravlje. Odgovorite na pitanje da li postoji uska veza između mutagenosti i kancerogenosti kemijskog spoja. Ako takva uska veza postoji, možete li navesti nekoliko primjera molekularnih mehanizama takve veze? Da li se ti primjeri mogu upotrebiti da oživite nastavne sadržaje o DNK, mutacijama i genima? Ova tema ima i pedagošku primjenu. Mogućnost kongresnog rada i seminara.

28) Da li je motor PAUT iz Splita najbolji motor sa unutrašnjim sagorijevanjem na svijetu? Koje parametre treba koristiti da se objektivno usporedi kvaliteta raznih motora prije nego što se ugrade u vozila? Da li možete iskoristiti motor PAUT da oživite pomoću tog primjera predviđenu srednjoškolsku nastavu o motorima sa unutrašnjim sagorijevanjem? Metoda: Proučite prvo podatke koji se mogu naći o motoru PAUT na internet adresi http://www.paut-motor.com. Mogućnost kongresnog rada i seminara. 

29) Više od 250000 amerikanaca pati od Charcot-Marie-Tooth bolesti. Možemo očekivati da i nekoliko tisuća Hrvata pati od te bolesti. Neki ljudi padnu u depresiju kada liječnici otkriju da je ta bolest njihov problem. Napišite kratki članak namijenjem tim ljudima, koji će im objasniti molekularne defekte koji izazivaju tu bolest, kliničku prognozu i mogućnosti normalnog života bez obzira na tu bolest. Metoda: Svi su podaci na Internetu i lako ih je iskopati, ali za naći vezu između molekularnih defekata i defektne funkcije relevantnog membranskog proteina treba pročitati neki znanstveni (najbolje revijalni) članak tako da ga prvo nađete uz pomoć PubMed i ScienceDirect servisa. Metoda: Istraživanje možete započeti na internet adresi http://www.hereditaryneuropathy.org/ . Seminar.

30) Zašto je nebo plavo? Metoda: za početak pogledajte Scientific American iz listopada 2003 na stranici 83. Dalje nađite detaljnija objašnjenja. Možete li iskoristiti spoznaje do kojih dođete istraživanjem ove teme da oživite srednjoškolsku nastavu o vidljivoj svjetlosti? Seminar.

31) Još 1996. godine David Jones (Deadalus) sugerirao je da bi se funkcionalna nuklearna magetska rezonancija mogla iskoristiti kao bolji detektor laži nego postojeći aparati, jer bi laž trebala aktivirati dodatne centre u mozgu osim onih koje aktivira istina. Nakon pregleda literature navedite argumente u prilog te tvrdnje i protiv nje. Postoje li etički i praktični problemi da se ta ideja ispita u eksperimentima? Metoda: prvo pogledajte Scientific American iz rujna 2003 na stranici 54. Dalje proučite principe nuklearne magnetske rezonancije i karakteristike funkcionalne nuklearne magnetske rezonancije. Mogućnost kongresnog rada i seminara.

32) Postavimo tezu da je borba za zaštitu okoline usko povezana sa borbom za osnovna ljudska prava. Da li životi mučenika Chico Mendesa, Ken Siro-Wiwa i Yosephe Aloman podržavaju tu tezu? S druge strane da li množenje restriktivnih zakona radi zaštite okoline ograničava ljudska prava? Da li itko zastupa prava još nerođenih osoba koje nisu niti začete? Ima li smisla zastupati prava osoba koje još ne postoje, makar smo sigurni da će jednom postojati kao nečija djeca i unuci? Iznesite vlastito obrazloženo mišljenje. Možete li o ovoj temi (nakon što je proučite) napraviti anketu među srednjoškolcima? Metoda: proučite prvo članak na adresi http://about.wri.org/.Ova tema ima i psihološko-pedagošku dimenziju. Seminar.

33) Napravite istraživanje koliki je broj stranih znanstvenih časopisa po jednom znanstvenom radniku (s doktoratom) u raznim znanstveno-nastavnim institucijama. Koliki su ti brojevi kada se uzmu u obzir samo SCI časopisi? Koje institucije imaju, a koje još nemaju pristup poslužiteljima poput ScienceDirect? Usporedba Split-Zagreb, Split-Rijeka, Split-Trst, Split-Ljubljana, ... Seminar.

34) Važan pokazatelj kvalitete znanstvenog rada je i citiranost tog rada u znanstvenim publikacijama. Zamolite što veći broj nastavnika da vam poklone kopiju svog najboljeg rada i istražite citiranost tog rada. Ako uspijete skupiti dovoljan broj podataka istražite slijedeće: Da li postoji korelacija između broja citata najboljeg rada i ukupnog broja znanstvenih radova? Da li postoji korelacija između broja citata najboljeg rada i ukupnog broja suradnika-koautora na svim radovima? Da li postoji korelacija između citiranosti časopisa (impact factor) i citiranosti najboljeg rada (određenog znanstvenika) u tom časopisu? Metoda: iskoristite servis knjžnice Instituta Ruđer Bošković na internet adresi http://knjižnica.irb.hr/wos/. Ako ne možete skupiti dovoljno radova - poklona iskoristite podatke koji već postoje u bibliografiji radova hrvatskih znanstvenika, također servis koji omogućuje knjižnica IRB-a. Da li su ti podaci dovoljni za starije radove? Konzultirajte sveučilišne biblioteke da bi ustanovili na koji se način otkriva rad sa najvećim brojem citata kada se uzmu u obzir svi radovi danog autora. Nakon što ste sakupili dovoljan broj potrebnih podataka iskoristite neki program za proračun korelacija. Kako možemo biti sigurni da su korelacije dovoljno visoke i da ukazuju na stvarnu povezanost dvaju skupa podataka? Koja je korelacija najbolja i zašto? Moguća tema za kongresni rad i seminar.

35) Jedna od najvažnijih spoznaja u znanosti je da je sve oko nas (pa i mi sami) nastalo u dugotrajnom procesu evolucije. Kroz zadnjih stotinjak godina ljudi sve više utječu na evoluciju biosfere. Razgovarajte sa starijim ljudima dobrog pamćenja koje priroda zanima i pokušajte saznati koje se biljne i životinjske vrste više ne mogu naći na određenom području. Istražite da li su našim ili stranim biolozima poznati ti podaci. Pedagoška dimenzija: raznolikost živih vrsta jedno je od najvažnijih nacionalnih bogatstava države. Hrvatska je pri vrhu evropskih država po toj raznolikosti, no svjedoci smo kako je sve više rijetkih vrsta ugroženo zbog nebrige, namjernih požara, namjernih trovanja i ubijanja i loše smišljenih graditeljskih pothvata. Istražite koliko se u obaveznoj nastavi iz biologije u srednjim školama pridaje pažnje toj temi. Ova tema ima i pedagošku dimenziju. Moguća tema za kongresni rad i seminar za zaljubljenike u prirodu.

36) U Americi dentisti tvrde da je optimalna koncentracija fluora u pitkoj vodi 0.7 do 1.2 dijela po milijun (ppm). Vjeruje se da fluor povoljno djeluje na zube, pa su ga zato znali dodavati vodi za piće ili su ga čak davali djeci da ga gutaju u obliku tableta. Istražite da li takva praksa postoji i danas. Istražite moguće mehanizne povoljnog i nepovoljnog djelovanja fluora. Kakav način upotrebe fluora bi ste preporučili za svoju djecu? Kolika je koncentracija fluora u vodi koju svakodnevno pijete? Postoji li optimalna koncentracija fluora? Da li naš organizam i sam koristi fluor za neku biološku svrhu? Seminar.

37) Novi Institut za istraživanje života u Splitu uređuje se tako da bude pristupaćan i najtežim invalidima. Pristupaćnost će omogućiti rukohvati na svakom stepeništu, lift i rampe za ulaz invalida u kolicima. Istražite da li je takva pristupaćnost izuzetak ili pravilo kod najvažnijih javnih zgrada u Splitu. Postoje li fakulteti ili drugi znanstveni instituti u Splitu koji nisu pristupaćni u invalidskim kolicima ili osobama koje moraju koristiti rukohvat na stepenicama? Postoje li škole koje nisu pristupaćne teže pokretnoj djeci normalne inteligencije? Da li je normalna praksa u našoj državi da se barem nove javne zgrade grade tako da budu pristupaćne i invalidnim osobama? Pronađite u literaturi ili na Internetu kako se takvi problemi rješavaju u zajednici evropskih država u koju želimo ući. Ova tema rada ima i pedagošku dimenziju. Metoda: Udruga osoba s invaliditetom u Splitu (tel. 021-314314) ima već dio potrebnih podataka, pa ih možete zamoliti da vam pomognu u ovom istraživanju. Ova tema ima i pedagošku dimenziju. Seminar.

38) Poticaj za istraživanje možemo dobiti i čitajući neki roman. Tako se u romanu `Heart of the Comet` Davida Brina i Gregory Benforda spominje scena u kojoj se glavni junak probija kroz ledene hodnike do samog središta kometa Halley i tada doživljava bestežinsko stanje. Istražite koliko je ta slika realna, odnosno koliko je u skladu sa sadašnjim znanstvenim spoznajama. Seminar. 

39) Mnoge učenike privlači fizika kroz astronomiju. Njima možete iznijeti dobre razloge zašto smo morali odustati od geocentrične slike svijeta. Međutim, još uvijek je moguće da je naš planetarni sustav po nečemu jedinstven u našoj galaksiji, jer se upravu u njemu razvio inteligentni život. Naime, počevši od Enrika Fermija, mnogi znanstvenici misle da bi "mali zeleni" već stigli do nas da postoje u galaksiji, dakle moguće je da smo mi jedina inteligentna vrsta u našoj galaksiji. Istražite u ćemu bi mogla biti jedinstvenost našeg planetarnog sustava da je bio posebno pogodan za razvoj viših živih bića. Da li je naše Sunce mnogo bogatije težim elementima (metalima) od sličnih zvijezda na sličnoj udaljenosti od centra galaksije? Da li je sudar proto-Zemlje sa planetom veličine Marsa, kada je nastao Mjesec, stvorio vrlo neobičan binarni sustav Zemlja-Mjesec, koji je pogodovao nastanku života na Zemlji? Da li je život mogao prvo nastati na Marsu pa se preseliti na Zemlju? Kako je moguće da je kroz 4 milijarde godina srednja temperatura na Zemlji uvijek bila oko ugodnih 20C, kada znamo da je pred 4 milijarde godina Sunce zračilo 30% manje energije nego danas? Ispitajte kako se misterija nastanka života i pojave inteligencije tretira u srednjoškolskim udžbenicima. Da li se još uvijek prodaje slika da je sve to bilo vjerojatno i proračunljivo? Što učenici misle o tome (anketa)? Da li misle da smo posebni, jedini i neponovljivi po bogatstvu života u našoj galaksiji ili pak prevladava naivna slika Zvjezdane flote sa televizije da nam galaksija vrvi bićima sličnog izgleda i inteligencije našoj, kojima je samo lice deformirano na različite načine. Ova interdisciplinarna tema ima i pedagošku dimenziju. Moguća tema za kongresni rad i za seminar.

40) Stopa prirasta stanovništva u Hrvatskoj je negativna, jer je prosjek djece po jednoj porodici svega 1.34. No u svijetu, prognoze su da će se broj stanovnika udvostručiti i dostići skoro 10 milijardi, prije nego što se poćne smanjivati u idućim stoljećima. Istražite koliko dugo Zemlja može podnijeti 10 milijardi ljudi, koji svi žele imati sadašnji evropski, japanski, ili američki standard. Tema ima i pedagošku dimenziju. Moguća tema za kongresni rad i seminar.

41) Istražite zašto je tehnologija mikrozalijevanja (microirrigation, low-cost drip irrigation) najefikasnija i najjeftinija za siromašnije zemlje. Da li se može koristiti na našim poljoprivrednim površinama? Da li se već koristi? Istražite koji bi mogli biti razlozi da se u Hrvatskoj navodnjava vrlo mali postotak poljoprivrednih površina? Zbog čega država radije daje odštetu farmerima koje pogode suše, nego što ulaže u širenje površina koje se navodnjavaju na što jeftinje načine? Seminar.

42) Postavite provjerljivu teoriju o tome zašto nijedan hodajući dinosaur nije preživio udar asteroida u Zemlju prije 65 miliona godina. Metoda: konzultirajte Scientific American prosinac 2003, stranica 70. Ovo je interdisciplinarna tema koja ima i pedagošku dimenziju. Seminar.

43) Darwinovo veliko dostignuće u znanosti bilo je to što je otkrio proces prirodne selekcije i evolucije vrsta. Taj proces vodi poboljšanoj prilagodbi vrsta njihovoj okolini i omogućuje razvitak visoko specijaliziranih organa za vid, njuh, sluh, miris, za interpretaciju vanjskih podataka, za brze reakcije, i tako dalje. Moderna medicina i civilizacija su jednim dijelom isključili ljude iz procesa prirodne selekcije i smatraju da je to jedno vrlo pozitivno i humano civilizacijsko dostignuće. Navedite argumente u prilog i argumente protiv humanosti što većeg isključenja ljudi iz procesa prirodne selekcije. Seminar.

44) U dogovoru sa nastavnikom izaberite jedan od kućnih eksperimenata Briana Carusella i iskoristite ga (nakon demostracije) da diskutirate fiziku/kemiju/biologiju procesa/događaja koji ste demostrirali. Metoda: Pogledajte opis tih eksperimenata na adresi: http://home.houston.rr.com/molerat/index.htm. Predložite kako bi se izabrani eksperiment mogao uklopiti u srednjoškolsku nastavu iz prirodnih znanosti. Ova tema ima i pedagošku dimenziju. Seminar.

45) U dogovoru sa nastavnikom izaberite za izradu jedan od eksperimenata čiji opis možete naći na adresi: http://scitoys.com/. Prilagodite uputstva za izradu eksperimenta našim mogućnostima nabave potrebnih materijala i sve izrazite u SI jedinicama. Izvedite demostraciju i diskutirajte fiziku/kemiju/biologiju eksperimenta koji ste demostrirali (recimo objasnite zašto magnet lebdi na sobnoj temperaturi u udgovarajućem eksperimentu). Predložite kako bi se izabrani eksperiment mogao uklopiti u srednjoškolsku nastavu fizike. Ova tema ima i pedagošku dimenziju. Seminar. 

46) Čuvari plaže (lifeguard) u Australiji imaju uvijek pri ruci bocu sa kvasinom (octom). Postavite hipotezu što kvasina radi kada je čuvar plaže pravilno upotrebi. Postavite nadalje hipotezu koji bi mogao biti molekularni mehanizam djelovanja kvasine pri pravilnoj upotrebi. Metoda: traženje potrebnih podataka na internetu. Seminar.

« home