علوم و فناوری

اوقات خوشی را برای شما آرزو مندم

دید کلی

اساس شیمیایی بسیاری از واکنشها در موجودات زنده شناخته شده است. کشف ساختمان دو رشته‌ای دزاکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) ، جزئیات سنتز پروتئین از ژنها ، مشخص شدن ساختمان سه بعدی و مکانیسم فعالیت بسیاری از مولکولهای پروتئینی ، روشن شدن چرخه‌های مرکزی متابولیسم وابسته بهم و مکانیسمهای تبدیل انرژی و گسترش تکنولوژی Recombinant DNA (نوترکیبی DNA) از دستاوردهای برجسته بیوشیمی هستند. امروزه مشخص شده که الگو و اساس مولکولی باعث تنوع موجودات زنده شده است.

تمامی ارگانیسمها از باکتریها مانند اشرشیاکلی تا انسان ، از واحدهای ساختمانی یکسانی که به صورت ماکرومولکولها تجمع می‌یابند، تشکیل یافته‌اند. انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به ریبونوکلئیک اسید (RNA) و پروتئین در تمامی ارگانیسمها به صورت یکسان صورت می‌گیرد. آدنوزین تری فسفات (ATP) ، فرم عمومی انرژی در سیستمهای بیولوژیکی ، از راههای مشابهی در تمامی جانداران تولید می‌شود.

تاثیر بیوشیمی در کلینیک

مکانیسمهای مولکولی بسیاری از بیماریها ، از قبیل بیماری کم خونی و اختلالات ارثی متابولیسم ، مشخص شده است. اندازه گیری فعالیت آنزیمها در تشخیص کلینیکی ضروری می‌باشد. برای مثال ، سطح بعضی از آنزیمها در سرم نشانگر این است که آیا بیمار اخیرا سکته قلبی کرده است یا نه؟بررسی DNAدر تشخیص ناهنجاریهای ژنتیکی ، بیماریهای عفونی و سرطانها نقش مهمی ایفا می کند. سوشهای باکتریایی حاوی DNA نوترکیب که توسط مهندسی ژنتیک ایجاد شده است، امکان تولید پروتئینهایی مانند انسولین و هورمون رشد را فراهم کرده است. به علاوه ، بیوشیمی اساس علایم داروهای جدید خواهد بود. در کشاورزی نیز از تکنولوژی DNA نوترکیب برای تغییرات ژنتیکی روی ارگانیسمها استفاده می‌شود.

گسترش سریع علم و تکنولوژی بیوشیمی در سالهای اخیر ، محققین را قادر ساخته که به بسیاری از سوالات و اشکالات اساسی در مورد بیولوژی و علم پزشکی جواب بدهند. چگونه یک تخم حاصل از لقاح گامتهای نر و ماده به سلولهای عضلانی ، مغز و کبد تبدیل می‌شود؟ به چه صورت سلولها با همدیگر به صورت یک اندام پیچیده درمی‌آیند؟ چگونه رشد سلولها کنترل می‌شود؟ علت سرطان چیست؟ مکانیسم حافظه کدام است؟ اساس مولکولی اسکیزوفرنی چیست؟

مدلهای مولکولی ساختمان سه بعدی

وقتی ارتباط سه بعدی بیومولکولها و نقش بیولوژیکی آنها را بررسی می‌کنیم، سه نوع مدل اتمی برای نشان دادن ساختمان سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مدل فضا پرکن (Space _ Filling)

این نوع مدل ، خیلی واقع بینانه و مصطلح است. اندازه و موقعیت یک اتم در مدل فضا پرکن بوسیله خصوصیات باندها و شعاع پیوندهای واندروالسی مشخص می‌شود. رنگ مدلهای اتم طبق قرارداد مشخص می‌شود.

مدل گوی و میله (ball _ and _ Stick)

این مدل به اندازه مدل فضا پرکن ، دقیق و منطقی نیست. برای اینکه اتمها به صورت کروی نشان داده شده و شعاع آنها کوچکتر از شعاع واندروالسی است.

مدل اسکلتی (Skeletal)

ساده‌ترین مدل مورد استفاده است و تنها شبکه مولکولی را نشان می‌دهد و اتمها به وضوح نشان داده نمی‌شوند. این مدل ، برای نشان دادن ماکرومولکولهای بیولوژیکی از قبیل مولکولهای پروتئینی حاوی چندین هزار اتم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فضا

در نشان دادن ساختمان مولکولی ، بکار بردن مقیاس اهمیت زیادی دارد. واحد آنگستروم ()، بطور معمول برای اندازه‌گیری طول سطح اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال ، طول باند C _ C ، مساوی 1،54 آنگستروم می‌باشد. بیومولکولهای کوچک ، از قبیل کربوهیدراتها و اسیدهای آمینه ، بطور تیپیک ، طولشان چند آنگستروم است. ماکرومولکولهای بیولوژیکی ، از قبیل پروتئینها ، 10 برابر بزرگتر هستند. برای مثال ، پروتئین حمل کننده اکسیژن در گلبولهای قرمز یا هموگلوبین ، دارای قطر 65 آنگستروم است. ماکرومولکولهای چند واحدی 10 برابر بزرگتر می‌باشند. ماشینهای سنتز کننده پروتئین در سلولها یا ریبوزومها ، دارای 300 آنگستروم طول هستند. طول اکثر ویروسها در محدوده 100 تا 1000 آنگستروم است. سلولها بطور طبیعی 100 برابر بزرگتر هستند و در حدود میکرومتر (μm) می‌باشند. برای مثال قطر گلبولهای قرمز حدود 7μm است. میکروسکوپ نوری حداقل تا 2000 آنگستروم قابل استفاده است. مثلا میتوکندری را می‌توان با این میکروسکوپ مشاهده کرد. اما اطلاعات در مورد ساختمانهای بیولوژیکی از مولکولهای 1 تا آنگستروم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی X-ray بدست آمده است. مولکولهای حیات ثابت می‌باشند.

زمان لازم برای انجام واکنشهای بیوشیمیایی

راکسیونهای شیمیایی در سیستمهای بیولوژیکی به وسیله آنزیمها کاتالیز می‌شوند. آنزیمها سوبستراها را در مدت میلی ثانیه () به محصول تبدیل می‌کنند. سرعت بعضی از آنزیمها حتی سریعتر نیز می‌باشد، مثلا کوتاهتر از چند میکروثانیه (). بسیاری از تغییرات فضایی در ماکرومولکولهای بیولوژیکی به سرعت انجام می‌گیرد. برای مثال ، باز شدن دو رشته هلیکسی DNA از همدیگر که برای همانندسازی و رونویسی ضروری است، یک میکروثانیه طول می‌کشد. جابجایی یک واحد (Domain) از پروتئین با حفظ واحد دیگر ، تنها در چند نانوثانیه () اتفاق می‌افتد. بسیاری از پیوندهای غیر کووالان مابین گروههای مختلف ماکرومولکولی در عرض چند نانوثانیه تشکیل و شکسته می‌شوند. حتی واکنشهای خیلی سریع و غیر قابل اندازه گیری نیز وجود دارد. مشخص شده است که اولین واکنش در عمل دیدن ، تغییر در ساختمان ترکیبات جذب کننده فوتون به نام رودوپسین می‌باشد که در عرض اتفاق می‌افتد.

انرژی

ما بایستی تغییرات انرژی را به حوادث مولکولی ربط دهیم. منبع انرژی برای حیات ، خورشید است. برای مثال ، انرژی فوتون سبز ، حدود 57 کیلوکالری بر مول (Kcal/mol) بوده و ATP ، فرمول عمومی انرژی ، دارای انرژی قابل استفاده به اندازه 12 کیلوکالری بر مول می‌باشد. برعکس ، انرژی متوسط هر ارتعاش آزاد در یک مولکول ، خیلی کم و در حدود 0،6 کیلوکالری بر مول در 25 درجه سانتیگراد می‌باشد. این مقدار انرژی ، خیلی کمتر از آن است که برای تجزیه پیوندهای کووالانسی مورد نیاز است، (برای مثال 83Kcal/mol برای پیوند C _ C). بدین خاطر ، شبکه کووالانسی بیومولکولها در غیاب آنزیمها و انرژی پایدار می‌باشد. از طرف دیگر ، پیوندهای غیر کووالانسی در سیستمهای بیولوژیکی بطور تیپیک دارای چند کیلوکالری انرژی در هر مول می‌باشند. بنابراین انرژی حرارتی برای ساختن و شکستن آنها کافی است. یک واحد جایگزین در انرژی ، ژول می‌باشد که برابر 0،239 کالری است.

ارتباطات قابل بازگشت بیومولکولها

ارتباطات قابل برگشت بیومولکولها از سه نوع پیوند غیر کووالانسی تشکیل شده است. ارتباطات قابل برگشت مولکولی ، مرکز تحرک و جنبش موجود زنده است. نیروهای ضعیف و غیر کووالان نقش کلیدی در رونویسی DNA ، تشکیل ساختمان سه بعدی پروتئینها ، تشخیص اختصاصی سوبستراها بوسیله آنزیمها و کشف مولکولهای سیگنال ایفا می‌کنند. به علاوه ، اکثر مولکولهای بیولوژیکی و پروسه‌های درون مولکولی ، بستگی به پیوندهای غیر کووالانی همانند پیوندهای کووالانی دارند. سه پیوند اصلی غیر کووالان عبارت است از: پیوندهای الکترواستاتیک ، پیوندهای هیدروژنی و پیوندهای واندروالسی آنها از نظر ژئومتری ، قدرت و اختصاصی بودن با هم تفاوت دارند. علاوه از آن ، این پیوندها به مقدار زیادی از طرق مختلف در محلولها تحت تاثیر قرار می‌گیرند.

نوشته شده توسط لاک پشت در 11:13 |  لینک ثابت   • 

 

چه حشره خوش طعميست !

در باره لاک که از آن ميدانيد در لاک و الکل استفاده ميشود ميخواهيد بيشتر بدانيد ؟ اين لاک همان shellac انگليسي است . پوست سخت حشره ايست که در هندوستان و کشور هاي ديگر آنرا پرورش ميدهند و خواهان بسياري دارد . خيلي از ساخته هاي چوبي با اين ماده پوشانده ميشود . به خود حشره لاک و پوست سخت آنرا در انگليسي shellac ميگويند که ميشود shel+lac يا به فارسي صدف يا پوست لاک. اين پوست خشک را جمع آوري ميکنند و يکي از صادرات کشور هند را شامل ميشود .

اما بشنويد استفاده خوراکي آنرا :
اين پوست در الکل اتيليک يا اتانل حل ميشود و وقتي به چوب يا ماده خوراکي پاشيده شود الکل موجود در آن فورا متصاعد شده و پوسته نازکي از آن روي چوب يا ماده خوراکي ميگذارد . شيريني هاي داراي شکر زياد مثل آب نبات و M&Ms
که سابق در ايران به آن شکومارس ميگفتيم (نام امروزش را نميدانم) و انواع آدامس ها و بسياري ديگر از شيرينيجات براي اينکه رطوبت هوا به شکر نرسد و آنرا چسبناک و بد نما نکند آنرا با مقدار خيلي کمي از شلاک ميپوشانند - اگر آدامس هايي که با خيال راحت در جيبتان ميگذاريد آنرا نداشت شايد رغبت نميکرديد از بسته قبلا باز شدهء آن مجددا استفاده کنيد. پاشيدن اين ماده روي چوب رنگ طبيعي چوب را نمايان ميسازد و آنرا درخشان ميکند و با فرسوده شدن لاک و الکل ديگر زيبايي چوب را نميبينيد مگر اينکه مجددا آنرا لاک و الکل کنيد . خيلي از فراورده هايي که از کشور هند ميايد با اين ماده پوشيده شده و در بعضي اوقات مقدار زيادي از آنرا روي اشيايي مانند سبد بافته شده براي براق کردنش ممکن است ببينيد . اين ماده دهها مورد استفاده دارد و با رجوع به سايت هاي زير درباره اش ميتوانيد بيشتر فرا بگيريد و اگر علاقمند پيدا شد و راه صنعتگران هم به اينجا باز شد ميتوان در باره اش بيشتر گفتگو کرد. در ايران هم بيشک کساني هستند که از آن استفاده ميکنند اما ممکن است ندانند که اين ماده قهوه اي رنگ منشا جانوري دارد.
 

نوشته شده توسط لاک پشت در 10:11 |  لینک ثابت   • 

پاسخ به ضرر گاز فرئون 
 

لايه ازن در استراتوسفر زمين که انسان را از خطرات ناشي از تابش تشعشات فرابنفش خورشيد مصون مي دارد، بوسيله مواد شيميايي ساخته دست بشر سريعتر از آنچه که دانشمندان پيش بيني کرده است، در حال نابودي است . بنابراين ، خطر در انتظار آيندة‌ بشر نيست بلکه هم اکنون در حال وقوع است . پژوهشهاي انجام شده در اتمسفر ،‌وجود غلظت هاي بسيار زيادي از منواکسيد کربن (CLO) را تاييد کرده است .

اين ماده شيميايي يک محصول فرعي کلروفلوئوروکربن ها ( فرئونها= CFCS ) است که مهمترين عامل تخريب ازن شناخته شده است فرئونها در يخچالها ،‌دستگاههاي تهويه هوا ، به عنوان حلالهاي تميز کننده در کارخانجات و به عنوان مواد پف کننده در توليد نوعي اسنفنج پلاستيکي به کار مي روند . بعد از تأييد سوراخ لايه ازن درسر تا سر قطب جنوب ( در سال 1985 ) بسياري از کشورها به توافق رسيدند که اقداماتي در اين مورد انجام دهند. به همين منظور ،‌ در سال 1987 پروتکل مونترال به تصويب بيش از 70 کشور جهان رسيد که هدف آن کاهش 50 درصد توليد فرئون تا سال 1999 بود . برخي از کشورها بر قطع کامل توليد فرئون مصمم شدند. گاز حيات بخشي (ازن )‌که از بين ميرود ،‌ شکلي از اکسيژن است که مولکولهاي آن به جاي دو اتم معمولي داراي سه اتم اکسيژن است ،‌اين ساختمان ساده ازن قادر است اشعه ماوراي بنفش را جذب کرده و اثرات منفي آن بر روي انسان را زايل سازد، اين اشعه علاوه بر تاثير بر عدسي‌هاي چشم،‌ موجب تغيير در DNA و نهايتاً سرطانهاي پوستي ميشود . ثابت شده است که به ازاي 10 درصد کاهش در ازن موجود ‌،26 درصد به سرطانهاي پوستي افزوده ميشود .

گفته ميشود با تخريب لايه ازن ،‌ تغيير آب و هوايي در کرده زمين اجتناب ناپذير است . آنچه که دانشمندان را به وحشت انداخته است ،‌اين حقيقت است که فرئونها تا دهها سال پس از ورود به فضا، در اتمسفر باقي مي مانند ، لذا اگر امروز توليد فرئونها متوقف گردد، ميزان کلراستراتوسفر همچنان در حال افزايش خواهد بود و حداقل تا يک قرن به مقدار طبيعي برنخواهد گشت. اگر لحظه اي به ميليونها يخچال و تهويه هوا ،‌کوهي از اسفنج ، بالش ولايي مبلمان و تارو پود قالي ،‌رودخانه اي از حلالهاي صنعتي و مواد پاک کننده که همگي حاوي ماده خنک کننده فرئون هستند ،‌ فکر کنيد مطمئناً عمق فاجعه را بيشتر حس خواهيد کرد. اما آنچه که بنظر ميرسد اين است که کشورهاي صنعتي و توليد کننده فرئونها بايد به فکر ابداع سيستم هاي بازيابي مجدد مواد مورد استفاده کنوني باشند و هزينه زيادي را در اين مورد متقبل شوند . البته بايد خاطر نشان کرد که مصرف فرئون ها در کشورهاي عضو پروتکل مونترال به شدت کاهش يافته است .

جمهوري اسلامي ايران در سال 1990 (1369)‌ به عضويت کنواسيون وين در آمده و يکي از اعضاي امضا کننده پروتکل مونترال ميباشد لذا از حدود 12 سال پيش اجراي مفاد اين پروتکل در کشور ما لازم‌الاجرا بوده است . (1)

قوانين (راهکارهاي )‌ ملي و بين المللي مربوط به حفاظت از محيط زيست
بنا به اهميت موضوع حفاظت از محيط زيست ، اصل 50 قانون اساسي جمهوري اسلامي ايران و برنامه هاي توسعه همگي تاکيد بر جلوگيري از اختلالات زيست محيطي شهري و روستايي دارند (8)‌ . علاوه بر آن ، قانون حفاظت و بهسازي محيط زيست (مصوب 28/3/1353 و اصلاحيه 24/8/1371)‌در 21 ماده و چندين تبصره، ‌راهکارهايي را براي کنترل محيط و جلوگيري از تخريب آن ارائه داده است و اين مهم را از وظايف سازمان حفاظت محيط زيست دانسته است . اين قانون در ماده نهم تاکيد دارد براين که « اقدام به هر عملي که موجبات آلودگي محيط زيست »‌ را فراهم نمايد ممنوع است . منظور از آلوده ساختن محيط زيست عبارتست از پخش يا آميختن مواد خارجي به آب يا هوا يا زمين به ميزاني که زيان آور به حال انسان يا ساير موجودات زنده و يا گياهان و ... مي باشد .

آنچه که در اين قانون ( ماده 15 ) پيش بيني شده ، اين است که مامورين سازمان حفاظت محيط زيست ضابطين دادگستري محسوب ميشوند، که نشاندهندة اهميت موضوع است (2) .

تشديد مشکلات زيست محيطي از سال 1970 ميلادي ،‌متخصصين سازمان ملل متحد را وادار کرد که فعاليت گسترده اي را با ابعاد سياسي ، فرهنگي ،‌اقتصادي ،‌اجتماعي و فني انجام دهند ،‌ بطوريکه ابتدا در سال 1972 کنفرانسي با عنوان « انسان و محيط زيست » در استکهلم سوئد و بعد در سال 1992 در ريودوژانيرو برزيل با عنوان « سران زمين » برپا گرديد . اولين اصل بيانيه ريو چنين بود :‌ « انسان محور اصلي توسعه پايدار و شايسته برخورداري از زندگي سالم ،‌پربار و هماهنگ با طبيعت است »‌ و اصل 25 اين بيانيه به صراحت چنين مي گويد : « صلح ،‌توسعه و حفاظت از محيط زيست لازم و ملزوم يکديگرند ( 7)‌ . در راستاي کمک به حفظ محيط زيست کنوانسيون هاي متعدد بين المللي از جمله کنوانسيون وين در مورد حفاظت از لايه ازن ،‌ کنوانسيون تغييرات آب و هوا و کنوانسيون بين المللي آمادگي ، مقابله همکاري در برابر آلودگي نفتي . ... به اعضاي اکثر ممالک دنيا رسيده است که تقريباً در تمامي آنها جمهوري اسلامي ايران عضويت دارد (9) . با همه اين ضوابط بين المللي و تلاشهاي دفتر برنامه ريزي محيط زيست ملل متحد (UNEP) ،‌جهان نه تنها قادر به کاهش اثرات مخرب انساني بر محيط زيست در چند سال گذشته نبوده است بلکه مسائل حاد جديدي مانند آلودگي شديد جو ،‌ کاهش تنوع زيستي ،‌تخريب لايه ازن ،‌پديده گلخانه اي گرم شدن کره زمين و بروز تغييرات جدي در سيستم هاي اقليمي نيز به مشکلات پيشين افزوده شده است .
 

 

 

نوشته شده توسط لاک پشت در 10:10 |  لینک ثابت   •