العباقره هم عقول الأمم بهم تحيا أبيه راقيه يبدعون فى شتى مناحى الحياه

 

 

 

اكتشاف احد أهم العمليات الحيوية التي هي صميم الحياة

ترجمة الريبوسومات للمعلومات ألمخزنه على DNA

وإطلاقه للحياة

هناك جزء من DNA

يحوى مخططات كيف يبدو الإنسان والحيوان والبكتريا

خرائط الحياة تتحول إلى ماده حيه من خلال عمل الريبوسومات معتمده على المعلومات الموجودة في DNA

الريبوسومات
تنتج البروتين والذى ينظم كيمياء كل الكائنات الحية
كما أن الريبوسومات مهمة للحياة
هي أحد أهداف المضادات الحيوية

إدا يوناس

تجهيز عينه لدراسة الريبوسمات من كائنات دقيقه من البحر الميت حصلت على بلورات فيها ملايين من الريبوسومات
عندما تستطدم الأشعة ببلورة الريبوسومات تتفرق

تصنع ملايين النقاط على
شاشه حساسة
CCdetector بتحليل نمط النقاط يمكن للباحثين
تحديد موضع مئات الآلاف من الذرات فى الريبوسوم
نحتاج الزوايا بين تلك النقاط لإكمال الصوره

 

الريبوسوم مركب معقد
فى اجسامنا بلايين الخلايا
فى كل خليه آلاف الريبوسومات
الوحدات تتكون من rRNA
جزيئات من rRNA
تتكون من نيكلوتيدات وأحماض أمينيه
يتكون الريبوسوم من مئات الآلاف من الذرات
يربط الريبوسوم عشرة أحماض أمينيه فى كل ثانيه
توماس ستيتز

فى التفاعل الكيميائى
عرفنا ماهى الذرات المهمة
التى تدخل فى التفاعل الكيميائى

الريبوسومات

تصنع البروتينات
الهيموجلوبين الذي ينقل الأكسوجين
الأجسام المضادة في الجهاز المناعي
الهرمونات مثل الأنسولين
كولاجين الجلد
إنزيمات تكسر السكر
هناك عشرات الآلاف من البروتينات
ولكل منها أشكال ووظائف مختلفة
تبنى وتنظيم الحياة على مستوى كيميائي
فهم كيف يعمل الريبوسوم
من الداخل
هو فهم للحياة
كما يمكن تطبيق تلك المعلومات عمليا ؟

استحق الثلاثة نوبل الكيمياء 2009

 

 

 

 

 

قد يكون من المهم انتاج
واحده دون الأخرى
مع أنهما متشابهان لهما وظيفة مختلفة فى خلايانا

اليد اليمنى صوره لليد اليسرى
معظم المركبات لها صورتين
R Alanine
S Alanine
فى خلايانا نجد شكل وحيد من هذا الشكلين
مثال
• الانزيمات
• الاجسام المضادة
• الهرمونات
عند انتاج ALanineفى المعمل هناك خليط من كلا النوعيين
نصف R نصف S فى حالة التخليق غير المتماثل
نزيد أحد الأشكال على حساب الاخر

يتم ذلك بطريقه تحفيزية باستخدام
جزئ يسرع التفاعل
ولا يستهلك أثناء التفاعل
وهذا مافعله العلماء الثلاثة

لأن المركبات بداخل الخليه صور لبعضها البعض
المواد الدوائية لابد ان تكون صور لبعضها البعض هى الأخرى

كيف تعمل هذه الجزيئات

 
المواد المستخدمه كنقطه بداية ليست صور لبعضها البعض
الفكره جعل هذه المركبات صور لبعضها البعض باستخدام جزئئ محفز لإنتاج منتجات صور لبعضها البعض
افترضنا اننا نقارن هذا الجزئ باليد اليسرى عند السلام
ستتوافق اليد اليسرى مع اليسرى
لليد اليمنى شكل أخر
المحفز سيزيد من المنتج

عام 1968

وليم نولز
معدن rhodium يمكن استخدامه كعامل حفاز لهدرجه
إضافة ذرتين هيدروجين لذرات الكربون لها روابط مزدوجه
بدأ تخليق l dopa على نطاق تجارى

روى جينويورى

أدرك أهمية احتياجنا لمحفزات لها تطبيقات اوسع
ابتكر محفزRU-BINAP
استخدم فى انتاج الليفو فلوكساسين
بيرى شاربلس

عمل على تفاعلات الأكسدة للمواد التى هى صور لبعضها البعض
استخدم التيتانيوم كعامل محفز وأنتج أدوية مخفضه للضغط

حصل الثلاثة على نوبل الكيمياء 2001

 

البوليمرات تكون فى روابط متتالية مفرده وزوجيه

أبسط البوليمرات يتكون من بلمره الأستيلين

شيراكاوا كان يعمل فى السبعينات على بلمرة الأستيلين

يظهر فى صورة بدره سوداء
أحد الباحثين الزوار أخطأ بزيادة العمل الحفاز لألف مره
ظهرت طبقه تشبه الفضه فوق سطح السائل فى الأنبوب
تسائل الجميع هل يمكن لهذا المنتج الجديد أن يوصل الكهرباء
لم يوصل الكهرباء
ولكن حفز العلماء للبحث عن طريقه تجعله يوصل الكهرباء
تحدى الثلاثة أنفسهم

واصل الثلاثة معا البحث

حتى توصلوا لطريقه عبقرية
تعريض فيلم رقيق من البوليمرات لبخار اليود

زادت توصيلية الكهرباء الى عشره مليون مره

البولى إستيلين لم يكن عملى فى توصيل الكهرباء
استبدل بغيره من البوليمرات
• البولى بيرول
• البولى أنيلين
• البولى تيوفيين

التطبيقات

- إنتاج مواد مضادة للكهرباء الاستاتيكيه في أفلام الفوتوغرافيا
- في شاشات الكمبيوتر للوقاية من الاشعاعات المغناطيسية
- في الشبابيك التي تمنع أشعة الشمس
- شاشات التليفزيون الصغيرة
- فى الصمام الثنائي الضوئي
- الخلايا الشمسية
- التليفون المحمول
- عمل ترانزيستور صغير ومكونات أخرى
- ستزيد من سرعة الكمبيوتر وتقلل من حجمه
- قد يصبح في حجم الساعة

استحق الثلاثة جائزة نوبل الكيمياء  2000

 

عملة الطاقة المتداولة
كل الكائنات الحية بكتريا فطريات ديدان تماسيح إنسان

تستخدم (ATP) لتحول الطاقة
في الأصل الطاقة تأتى من الشمس
تلتقطها الشمس أثناء التمثيل الضوئي
وتحولها إلى طاقه كيميائيه في صورة ATP))
استخدام هذه الطاقة النباتات تنتج الكربوهيدرات والدهون والبروتينات التي يأكلها الإنسان
في الميتابوليزم الطعام يتكسر والطاقة تتحرر
لتستخدم في عمل (ATP)
تتحول الطاقة في صورة لأخرى نقارنها بعملة التداول المختلفة
واحده فقط هي المقبولة في وقت ما (ATP) عملة الطاقة المتداولة
ATP)) ادينوزين ثلاثي الفوسفات المكون من الادينوسين وثلاثة مجموعات من الفوسفات
إزالة مجموعه من الفوسفات من ATP)) تنتج ADP))
كل يوم يحول الفرد كميه من ATP)) تماثل وزنه
وحوالي تقريبا طن أثناء عمل يومي شاق

بول بوير /جون واكر

أوضحا كيف أن إنزيم (ATP synthese) يصنع ATP))
ATP synthase)) موجود في
الكلوربلاست- أغشية الميتوكوندريا
سيتوبلازم الميتوكوندريا

التغيير فى تركيز ايون الهيدروجين على طول الغشاء يجعل الغشاء ينتج إنزيم يخلق ATP synthase
آلية التغيير فى الالتصاق
باستخدام وسائل كيميائيه افترض بوير أن إنزيم ATPsynthase))
يشبه الاسطوانة تتكون من جزئيين ألفا وبيتا
وحده أخرى جاما موجودة في وسط الاسطوانة
تسبب تغيرات في تركيب البيتا عندما تتحرك تلف حول نفسها مائة لفه في الثانية - سمي هذا تركيب مفتوح
Beta o open
Beta L loose
Beta T tight
( Four stages in ATP synthesis)

أربع مراحل من التخليق يمر بها جزئ ادينوسين ثلاثي الفوسفات
جون ووكر
درس الإنزيم بالتفصيل بتقنية حيود الأشعة ا لسينيه
بعد تحويلها لجزئ بلورى

 

كيف يمكن تخليق ATP) ) وان الآلة الجزيئيه سليمة
(ATP synthase) يخلق ATP))
الإنزيم يتكون من (Fo) جزء يرتبط بالغشاء وجزء بارزF1))
الجزء البارز معروف بتفاصيله الدقيقة بينما Fo)) يتكون من ثلاثة أجزاء a,b,c))
عندما يمر أيون الهيدروجين من خلال الغشاء ومن قرص c))
القرص يميل للدوران أو يرغم على الدوران
الجزء جاما في F1)) يثبت ويلتف معه
أجزاء بيتا وألفا في جزء F1))
لا يمكنها الدوران لأنها مغلقه فى
وضع ثابت بالجزء B)) التي تلتصق بجزء الغشاء
الجزء جاما يعمل كأكس غير متسق البيتا تعود

سكو
أول من وصف طلمبة الأيون أو مضخة الايون

هناك انزيم يعطى نقل مباشر للأيونات خلال غشاء الخلية
والتي هي آلية في كل الخلايا
وجود العديد من مضخات الأيون
تركيب الأيونات بداخل الخليه يختلف عن تركيبه بداخل الخليه
عندما يستحث العصب يسير الى داخل الخلية
الجهد الكهربى يرتفع على طول الغشاء ويجعل النبض العصبى
يسير على طول العصب
تعود للحالة الطبيعية عندما يخرج أيون الصوديوم الموجب الى الخارج ويدخل أيون البوتاسيوم إلى داخل الخليه
جان سكو
اكتشف أن Na K ATpase إنزيم يحافظ على إتزان الصوديوم
والبوتاسيوم فى الخلايا
تركيز ايون الصوديوم الموجب ينخفض وايون البوتاسيوم يرتفع عن السائل المحيط
Na K ATPase لابد أن يعمل طوال الوقت في أجسامنا
لو أمكن توقيفه خلايانا ستنتفخ أوتنفجر ويمكن أن نفقد الوعي
قدر كبير من الطاقة نحتاجه لتعود مضخة الايون في الإنسان
الإنزيم يفتح الى الداخل ويعرض أماكن التصاقه للارتباط لثلاثة ايونات صوديوم

آلية العمل

عندما يرتبط الايونات بالجزء من ATP
ترتبط بالإنزيم و واحد ه من مجموعة الفوسفات تنتقل بغير انزيم
شكله يفتح للخارج وايونات الصوديوم تترك للخارج
ولان أماكن الالتصاق الخاصة بايونات البوتاسيوم تظهر وتتأهب لأخذ ايونات البوتاسيوم
عندما يدخل ايون البوتاسيوم إلى داخل الخلية الإنزيم يرجع لحالته الطبيعية ويصبح جاهز لنقل ايونات صوديوم جديدة
عند التصاق ايونات البوتاسيوم تلتصق بالغشاء
مجموعة الفوسفات تنطلق
مضخات الايونات والأدوية
مضخات الايونات تتأثر بالكيماويات

الديجيتالز
هناك نباتات تحتوى على مواد تمنع Na K ATpase))
والتي تؤدى إلى تراكم ايونات الصوديوم بداخل الخلايا
استخدام مواد كيمياويه تؤدى إلى تقوية عضلة القلب

استحق الثلاثة جائزة نوبل فى الكيمياء على جهودهم

 

الكيمياء يدخل فى تفسيرها الرياضيات
بحسابات نظريه يمكن التنبؤ بقدر من الظاهرة الكيميائية
جون بوبل /والتر كون

الذره تتكون من نواه والكترونات
حركة الالكترونات عبارة عن معاملات ميكانيكية
يمكن حلها
ويمكننا أن نشرح
• لماذا تلتصق الذرات مع بعضها
• ولماذا تبدو الجزيئات كما هي وماهى خصائصها
• وكيف تتفاعل مع بعضها
الوصف التفصيلي النظري لكل التفاعلات الكيميائية صار متوفرا
تحقيق ذلك لم يكن سهلا
المعادلات البسيطة منها أمكن حلها
تطبيق علم ميكانيكا الكم على الظاهرة الكيميائية تطور بسهوله
كان فى بدايات الستينات عندما بدأ العلماء فى استخدام الكمبيوتر
جون بوبل
كان من القلائل الذين أدركوا أهمية الكمبيوتر

خصائص مهمة مثل
• تركيب الجزئ
• طاقات الالتصاق للروابط الكيميائية
مهمة الكيميائي الذي تهمه تفاصيل الكيمياء الكميه
بويل قام بهذه المهمة
بابتكاره لمجموعه من المستحدثات
والتطويرات ابتكر وسيله جديدة يستخدم الجزيئات
ويحولها إلى خصائص يقبلها الكمبيوتر

هذا عبارة عن برنامج يسمى Gaussian يحتوى نموذج كيميائي نظري من خلال مجموعه من التقريبات يستخدمه عدد كبير من العلماء والهيئات

طريقة بوبل تحتاج لميكانيكا الكم
حيث أن الكميه الاساسيه تستخدم معادلة الموجه دالة الموجه
نحسب خصائص الموجه لجزء معين مربع دالة الموجه هو المهم
يعطى احتمالية وجود الجزئ في نقطه معينه في فراغ ووقت
الالكترونات تتحرك حول النواة
جون كون أوضح أن هناك تناظر
بين طاقة الكم وكثافة الالكترونات



وهى داله في متغيرات متناظرة ثلاثة وفقط
وأسهل بكثير من التعامل مع دالة الموجه
والتي تتعامل مع كل الالكترونات
أصبح من الممكن عمل معادلات
تستخدم التقدير الطاقة وكثافة الالكترونات
هذا المجال نسميه نظرية الكثافة الوظيفية
Density functional theory ))
استخدم كوسيلة حاسوبيه لتطبيقه في مجال الكيمياء
استخدم في آلية التفاعلات الكيميائية في الإنزيمات
عندما يتحول الماء لأكسوجين في التمثيل الضوئي

شرح للتفاعل الكيميائى
كيف أن الأوزون يتفاعل مع الهيدروكربون
لإنتاج شوارد حرة مضره

استحقا جائزة نوبل 1998  

 

الشمس هي موتور الحياة
إشعاع الشمس هو مصدر الطاقة لكل الكائنات الحية
فقط بعض أشعة الشمس مضر الأشعة فوق البنفسجية
حياتنا نتيجة للتخليق الحادث من التمثيل الضوئي
تحويل ثاني أكسيد الكربون في الهواء إلى كتله حيوية وأكسوجين
في طبقات الجو استراتوسفير
تحول طاقة الشمس الأكسوجين إلى أوزون
أعلى تركيز للأوزون في منطقة 15-20 كم

هذه الطبقة تمتص أشعة الشمس فوق البنفسجية بكفاءة عالية
وتقلل من مشكلات الإشعاع على سطح الأرض
وهذا يجعل التمثيل الضوئي ممكن
هناك تغذيه مرتدة بين كيمياء طبقات الجو
لو اضطربت ستكون هناك عواقب وخيمة
هناك إسهامات للعلماء الثلاثة في كيمياء طبقات الجو

كيف يتكون الأوزون وكيف يتم انحلاله
كيف تتأثر هذه العمليات بوجود مواد كيميائيه في طبقات الجو

في عام 1970 بول كريتزون

أوضح أن أكسيد النيتروجين يتكون أثناء عمليات الحرق
يؤثر على معدل تآكل طبقات الأوزون في طبقة الاستراتوسفير
اقترح أن الغاز المضحك NO2)) الذي يتكون نتيجة عمليات ميكروبيولوجيه في الأرض لها نفس التأثير
درس تكون الأوزون في الطبقات السفلى الاستروسفير
الأوزون أحد مكونات الضباب الناتج من أشعة الشمس
على الملوثات الأخرى خصوصا الغازات الناتجة من العوادم
الناتجة وسائل المواصلات وغيرها من وسائل الحرق
بينما الأوزون في طبقة الأسترانوسفير ضروري لبقاء الحياة
فانه في طبقة تربوسفير سام ولو بكميات قليلة

عام 1974
ماريو مولينا وشيروود رولاند
مركبات الكلور تتكون بانحلال ضوئي كيميائي
لمركبات CFC)) الكلورفلوركربون
أو غاز الفريون

يستطيع هذا الغازان يحدث انحلالا لغاز الأوزون
الموجود في طبقة سترانوسفير
وقدموا تفسيرا لهذه العملية
أتضح أن
• الطائرات أسرع من الصوت
تخرج اكاسيد النتروجين فى طبقة سترانوسفير
• وسائل المواصلات التي تعمل بالوقود
تخرج اكاسيد النتروجين في الطبقات السفلى
• الفريون من الثلاجات ومن التكيفات
• ومن دوافع رزاز البخاخات المختلفة
ثقافة الرفاهية التي تؤدى إلى مزيد من الفلور في الجو
هذه الاكتشافات أدت إلى برتوكول تعاون دولي للمحافظة على طبقة الأوزون في مونتريال عام 1985
والذي ينظم إنتاج واستخدام مركبات CFCS))
أول مشاهدات تغيير في طبقة الأوزون
كانت فوق انتركتيكا عام 1985
جوزيف فارمان ومعاونوه
لاحظوا تآكل طبقة الأوزون في المنطقة القطبية

عندما تعود أشعة الشمس بعد ليله قطبيه
ثقب الأوزون لم يكن متوقع
تم تفسير وجوده بأبحاث سوزان سالمون والعلماء الثلاثة

استحقوا جائزة نوبل على جهودهم

 

لاحظ الفرق

الجرافيت
يتركب من ذرات كربون مستوية
في شبكه متصلة مستوية متراكبة على بعضها
بينما الما س

مركب من شبكات من عدد لانهائي من ثلاثيات
تسمى بوليمرات
•

الماس صلب شفاف نادر الجرافيت طرى أسود ثابت شائع

كل كربونه ملتصقة بأربع الكربون فى أركان اشكال سداسيه
وفى طبقات
ذرات أخريين

يلا العجب كلاهما من عنصر واحد الكربون

إذا هى ذره عجيبة جديرة بالاهتمام فما هى آخر أخبارها
هناك شكل جديد ولكنه غريب بعض الشئ
يشبه القبه السماويه وسموه باسم مهندس القباب السماويه
تقول الاخبار

اكتشاف وجود شكل ثابت جديد من مركبات الكربون مكونه
من 60 ذرة كربون
مرتبه في صدفه مغلقه سميت على اسم المعماري الامريكى الشهي بكمينسترفولر الذي عرض أول نموذج للقبه الجوديسيه في مونتريال فى قسم الولايات المتحدة عام 1967

ما حكاية هذه المركبات ومما تتركب

لفهم كيف تترتب الذرات في نموذج c60))

الكره الأوربيه لها 12 وجه خماسي و20 وجه سداسي الشكل بحيث لايلتقى مخمس مع مخمس أو شكل خماسى مع شكل خماسى
مركب متماثل له 60 جانب عند وضعنا لذرة الكربون فى كل ركن من الأركان الستين نستطيع أن ندرك كيف يبدو هذا المركب
مع انه اقل في الحجم 300 مليون مره من كرة القدم
كيف أمكن تحضير هذه المركبات
اكتشاف c60 صنع بأدوات معقده

تسليط شعاع من الليزر على سطح الكربون
ذرات الكربون المتحررة تخلط مع بخار الهليوم
بخر كميه صغيره من الكربون فى خمسه من المليون من الثانية
عندما تكثف الغاز فى غرفه مفرغه
يتمدد يبرد
تتكون تجمعات تحتوى على عدد مختلف من ذرات الكربون التي بها 60 ذره هي الأكثر وجودا

العديد من تلك المركبات لها نفس الثبات الذي للمركبات الفلورينيات
ويمكن أيضا إنتاج فلورينات بداخلها معدن بوتاسيوم أو سيزيوم

• تستخدم كموصلات فائقة علوم الكمبيوتر
• مواد عضويه جديدة الكيميائيين
• بوليمرات فى الصناعه
• يمكن استخدامه كعامل حفاز
• عمل أنابيب دقيقه تدخل فى صناعة الالكترونيات

تركيب المادة بالتفصيل لم يعرف إلا في عام 1990
الفيزيائي دونالد هوفمان وولف جانج
أنتجا جرام واحد من (c60) بطريقه بسيطة يمكن تكرارها

الكيميائيون يدرسون المركب ويستخدمونه
لماذا له كل هذه الاهميه بالنظر لمركبات الكربون الأخرى
دعونا نحلق فى الفضاء
• تفسير سلوك الكربون في النجوم العملاقة وفى السدم حولها
أعطت فرضيات أخرى لوجود الكربون في الوجود
وللجيولوجيين
• وجوده في تراكيب جيولوجية موجودة بكميات كبيرة في الأرض عما كنا نتوقع
حتى رماد النيران يحتوى على كميات صغيره من هذه المواد

استحق الباحثين الثلاثة نوبل الكيمياء 1996

بالنسبة للكيميائيين فهم التفاصيل التي تحدث ليتحول المركب
من المواد الأولية للمواد النهائية هذه آلية التفاعل الكيميائي
من الأهمية لجعل المنتجات أسهل وارخص في الحصول عليها
احد الكيميائيين يصف عدم فهم الآلية الكيميائية
بمشاهدة المشهد الأول والأخير من مسرحيه
لن تحدث المتعة كما انه لن نفهم التفاصيل
التفاعل به مواد وسيطة لها عمر قصير
أحد أهم هذه المركبات

يسمى ايونات الكربون الموجب  carbocations

الذرات التي تحمل شحنه مجموعات من الذرات
معروفة في الكيمياء غير العضوية
كلنا يعرف الملح الذي يتكون
من ايونات الصوديوم أو كاتيونات الصوديوم
وايونات البوتاسيوم السالبة الشحنة
أو ما يعرف بالايونات والعكس في المركبات العضوية
التي تتكون من عنصري الهيدروجين والكربون
هناك ما يدل على أن ايونات الكربون الموجبة مواد وسيطة
في تفاعلات مشهورة في التخليق العضوي
لكن لها عمر قصير يصل إلى جزء على بليون من الثانية
نظرا لنشطها الزائد
وجودها أدركناها بدراستنا
• لمعدل التفاعل
• ومشاهدة الترتيب المكان الفراغي
بمجموعه من التجارب الذكية عثرنا على ايونات الكربون الموجبة
بتجارب أجراها جورج أولاه

حل المشكلة
ابتكر وسيله لإطالة عمر هذه المواد لتسهيل دراستها

وباستخدام مذيب خاص
والتي لا تتفاعل مع الكاتيونات لاحظ أن هذه المذيبات في درجة حرارة منخفضة يمكن تجهيز كارباكونات بمساعدة أحماض قويه 18 مرة قدر حمض كبريتيك 10

باستخدام مقياس الطيف spectroscope

التقنية يمكن اعتبارها توسيع لمدى رؤية الإنسان
تحليل الإنسان لمعرفة نتائج التجربة
لدراسة تركيبها وثباتها
بطريقة مقياس الطيف
عدة علماء استطاعوا تحديد تركيب
وتفاعلات أيونات الكربون الموجبه
تفاصيل دقيقه
أحدث اكتشافهما طفرة في دراسة اهذه المركبات
وجد أولاه مجموعتين
واحده ثلاثيه ايونات الكربونيوم الكربون محاط بثلاث ذرات
الأخرى ذرة الكربون محاطة بخمس ذرات
اثبت أن ذرة الكربون ممكن أن الحمض القوى يمكن ان يعطى بروتون زائد للهيدروكربونات المشعة وان هذه المركبات الخماسية يمكنها أن تتفاعل أكثر
وهذا أسهم في فهمنا لكيمياء الكربون
واستطعناأن نصنع الكانات لها رقم أوكتان اقل في الموتورات

استحق جورج أولاه جائزة نوبل الكيمياء 1994

 

في السبعينات مايكل سميث

ابتكر طريقه

لإحداث طفرات في جين بعينه ليس بطريقه عشوائية

ولكن في موضع محدد بطريقه متقدمه

تتلخص
• تخليق جزء من DNA
• إلصاقها بفيروس بكتيرى مادته الوراثية DNA
• عدوى البكتريا بالفيروس
• إنتاج البروتين بداخل البكتريا

بتحديد تتابع النيكلوتيدات في الجين
واستهداف مكان معين
• الطفرة أوجدت فرصا جديدة
لدراسة جزيئات البروتينات
• وكيف تعمل كعوامل حفازه
و كنواقل للإشارة عبرالأغشيه
• ماهى العوامل التي تجعلها تأخذ الشكل الفراغي ثلاثي الأبعاد
• وكيف تتفاعل مع جزيئات أخرى في الخلية
هذه البروتينات مهمة في البيوتكنولوجي وتصميم الأدوية
ابتكرنا أجساما مضادة جديدة والتي تستطيع أن تقتل خلايا السرطان
إنتاج نباتات غنية في الأحماض الأمينيه ألأساسيه

عزل وتضخيم حجم جين معين
واحد من أهم مشكلات تكنولوجيا DNA))
اخترع كيري ميلس (PCR)

أمكن باستخدام هذه الطريقة عزل في أنبوبه جزء من DNA))
مع خلفيه معروفه بمجموع الجينات الموجودة
في هذه العملية عدد النسخ من الجين المعين تتضاعف فى كل دوره
في ساعات قليلة يمكن عمل عشرين دوره لننتج مليون نسخه

تتضاعف الماده الوراثية لملايين المرات فى زمن قياسى

لهذه التقنية PCR))
تأثير على أبحاث البيولوجى الأساسية
تطبيقات PCR)) عديدة
• التعرف على تتابع الجين ورسم الخرائط الوراثية
• تشخيص الأمراض الوراثية
• تشخيص الأمراض الفيروسية والبكتيرية
• تصميم أدوية جديدة لها طبيعة بيولوجيه
• العلاج باستخدام الجينات
• فى الأدلة الجنائية
حساسة لدرجة استخدامها في الطب الشرعي على عينة الدم والشعر

استحقا جائزة نوبل عام1993

 

هناك قاعدة في مقياس الطيف يمكن تطبيقها لتفسير حركة الالكترونات بين الجزيئين
امتصاص وانبعاث الفوتون
حاجز الطاقة يشرح نقل الإلكترون البطئ بين أيونات الحديد الثنائية والثلاثية في محلول ملحي لتمكن ايونى الحديد من تبادل الالكترونات وهذا يزيد من الطاقة مؤقتا وفى نقطه ما الإلكترون يقفز بغير انتهاك وتجاوز لقاعدة انبعاث الفوتون
في عام 1956 نشر ماركس نموذج رياضي لهذا النوع من التفاعلات معتمدا على نظرية الفيزياء الكلاسيكية
وكان قادر على حساب حجم الحواجز الطاقة
معتمدا على كميات بسيطة
مثل إنبعاث شحنات الايون
مدد النظرية لتسع نقل الإلكترون بين أنواع مختلفة من الجزيئات
ابتكر تعبير رياضي بسيط المعادلة الرباعية
المعادلة من الدرجة الثانية
أدى ذلك إلى برامج تجريبية في كل مناحي الكيمياء
نظرية ماركس أدت إلى تفسير كثير من التفاعلات الكيميائية
منها
• التقاط طاقة الضوء في النباتات الخضراء
• تفاعلات نقل الالكترونات في التفاعلات الحيوية
• الاكسده العضوية وغير العضوية
• عمليات الاختزال تفاعلات الضوء كيمياويه
التي يحدث فيها نقل الإلكترون
المعادلة من الدرجة الثانية
تتنبأ بأن تفاعل نقل الإلكترون سيحدث بطيئا كلما كانت القوه المحركة للتفاعل بطيئة
هذه الظاهرة أخذت اسم المنطقة المقلوبة

بالنسبة للكيميائي الظاهرة عبارة عن حالة تزحلق على الجليد عندما يجد نفسه ينحرف يتزحلق ببطئ من على منحنى حاد التفاعلات الكيميائية الضوء البارد يمكن اعتبارها جزء من المنطقة المقلوبة التي تنبعث منها الضوء بغير حرارة

اهتم ماركس منذ عام 1950 بأبحاث نقل الإلكترون
وواصل جهوده النظريه والعملية لشرح الظاهرة

استحق على عمله جائزة نوبل عام1992

 

<!--[if !mso]> <mce:style><! v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} -->

<!--[endif] -->

تحديد تركيب جزئ فى محلول

دراسة تفاعل بين جزيئات مختلفة

 دراسة معدل التفاعل الكيميائى

هذه أحلام  يبيت يحلم بها الكيميائيون

وحاولوا مرارا وتكرارا وبطرق شتى تحقيقها

تقنية الرنين المغناطيسى سمحت لنا بالكثير

الأساس العلمى

عند وضع ماده فى مجال مغناطيسى  

بعض بروتونات النواه تعمل كإبر بوصله

تسمى مغازل نوويه تحدد حركتها فى مجال مغناطيسى

هذه الاتجاهات تتميز بمستويات من الطاقة

المغازل يمكن أن برها على الصعود بين المستويات لو تعرضت لموجات راديو من نفس التردد

الكشف الذى غير وجه التاريخ

استخدام إرنست لموجات راديو قصيرة  

الإشارة قيست كداله وقت  فى النبضه

إدخال تحويل فوريه لتفسير تقنية النبضة

عمليه رياضيه تستخدم تحويل داله رياضيه بمتغير حقيقي

وذات قيم مركبه إلى داله أخرى من نفس الطراز

كثيرا ما يطلق على هذه الدالة لقب التمثيل

في نطاق التردد للدالة الاصليه

والأمر شبيه بتدوين الكورد الموسيقى بواسطة النغمات التي يتكون منها ذلك الكورد

عمليا فان التحويل يقوم بتحليل الدالة الاصليه إلى مركباتها من الدالة التوافقية المركبة وان تحويل فوريه ماهو إلا أحدى الأدوات الرياضية المتوفرة  ضمن تحليل فوريه الاصلى

قد يستخدم تحويل فوريه إما للإ شارة لعمليه نفسها أو إلى الدالة الناتجة عن التحويل

عمليه رياضيه تستخدم التحويل الدوال الرياضية من مجال الزمن إلى مجال التردد وهى مفيدة لتحليل الإشارات ومعرفة الترددات التي تتضمنها كما أن لها تطبيقات في حل المعادلات الرياضية التفاضلية واسم العملية مشتق من العالم الفرنسي فوريه

نفسر الموضوع بشئ يشابهه

نذكر ان مقياس الطيف قادر على الكشف عن الإشارات

من عينه تحمل بعض المواد

دعنا نتصور

 انك تريد اكتشاف إلى اى مدى يعمل البيانو بكفاءة

اختبار لكفاءة البيانو

الطريقة التقليدية قرع كل ذر بطريقه متتاليه وتسجيل الترددات

البيانو الحديث له 88 ذر

سيأخذ وقت ليتحرك على طولها كلها واحده بواحدة

دعنا نقل إننا سنحتاج إلى عشر دقائق اى 600 ثانيه

هناك طريق سريع للحصول على نفس النتيجة

مدد ذراعيك واقرع الأصابع جميعها في وقت واحد

مثل تأثير الصوت الناتج أصوات قويه ولكن تذكر كل النغمات موجودة في هذا الانفعال من البيانو

 ولكن كيف يمكن الحصول على نغمه من هذا الخليط نستطيع ذلك بالتحليل الرياضي

تحويل فوريه يستطيع الكمبيوتر إجراؤه في اقل من ثانيه

والخارج سوف يكون  ملاحظات وحيده

الطريقة الجديدة من تحويل فوريه لاختبار تون البيانو

تأخذ ست ثواني بدلا من  600 ثانيه

وهنا تحسين كبير في استغلال الوقت

بهذه الطريقة تستطيع اختبار 100بيانو فى نفس الوقت  بدلا من واحد بالطريقة القديمة

استغلال الوقت يمكن استخدام وسيله أخرى لزيادة الحساسية

ألان تستطيع ان تحسن من اكتشاف هذه الاشاره الضعيفة بقرع الأصابع لنفس البيانو

مائة مره كل 6 ثواني وتضيف النتيجة

وهذا سوف يحسن نسبة الاشاره للضوضاء بنسبة 10%

بالنسبة للعلماء  المتخصصين عند تحويل فوريه NMR))

 

قدم تحويل فوريه عام 1970

كان له أهميه كبيرة لتقنية الرنين المغناطيسي النووي

أصبح من الممكن دراسة الإشارات الضعيفة من كميه ضئيلة من المواد أو العناصر المهمة النادرة في الطبيعة التي لها انويه مغناطيسية مثل   C13       N15

المشكلة الكبرى لهذه التقنية NMR)) حساسيتها الضعيفه

ولكن هذا العيب تم التخلص منه

العلماء قاموا بدور كبير إدخال  أكثر من بعد ترددي اثنين أو ثلاثة

في البعدين البيانو الكيميائي

يقرع مع اختلاف نبضات لها أطوال مختلفة وفترات مختلفة

أمكن للكيميائيين استخلاص العديد من المؤشرات البارمترات

أمكن تحليل الأطياف الصعبة وتسهيل التحليل

NMR)) اى من الذرات في الجزئ مرتبط ارتباط قوى بالروابط الكيميائية واى من الذرات قريبات من بعضها في الفراغ

واى من الذرات تأخذ دورا في التبادل الكيميائي

تجارب عديدة أصبح من الممكن ابتكار

الرنين المغناطيسي متعدد الأبعاد

         استحق إرنست نوبل الكيمياء    1991

 

 

 

 

<!--<!--<!--

 

<!--

تخليق المواد العضوية

تحضير المركبات الكيميائية العضوية باستخدام مواد بسبطه

ورخيصة

أحد أهم شروط وجود الحضارة في هذا العصر الذي نعيشه

في نهاية 1820 كان غالب الظن ان المواد مثل السكر والخروع

هي مواد طبيعية لايمكن تخليقها

في عام 1828

الكيميائي الألماني فردريك فولر كسر هذه القاعدة

بتخليقه لليوريا من سيانات الأمونيوم

اليوم  المواد لأكثر تعقيدا تم تخليقها

والتي في شكلها ثلاثي الأبعاد تشبه الموجودة في الطبيعة تماما

هناك تصور بميزة وتفوق للمواد الطبيعية

مع أن فيتامين c  المخلق يشبه الطبيعي تماما

الكيمياء التخليقيه طورت الكيمياء العضوية

لنرى مواد تستخدم في

1.  الرسم

2.  و المواد الصيدلانية

3.  المبيدات الحشرية التي تزيد حاصلاتنا الزراعية

4.  صناعة البلاستيك المنسوجات

سؤال الكيميائي

 لماذا اختار مواد التفاعل ليحصل على النواتج

أمر غير مجدي يشبه سؤال بيكاسو عن لوحه رسمها

لماذا رسمها وهو ميت

   عملية تخطيط التخليق يمكن مقارنتها بلعبة الشطرنج

هناك 40 قطعه في كل جانب

ولكن المشكلة ممكن أن تكون اعقد هناك الآلاف من  الطرق المستخدمة في التخليق موصوفة فى تاريخ الكيمياء

كل لها إمكانياتها ومحاذيرها

أثناء التخليق طرق جديدة تظهر

والتي تعدل الاستراتيجية

في بدايات الستينات كورى أدخل مفهوم  التحليل بتكسير المركب لعناصره الرئيسية او تشريحه لأجزاء صغيره

ومعرفة الروابط الرئيسية التي تحتاج لتفكيك

بهذه الطريقة حصلنا على وحدات بنائيه جديدة

يمكن استخدامها فى عملية التخليق

وحدات البناء تم تحليلها بنفس الطريقة

إلى أن تم الحصول على مركبات بسيطة

والموصوف ترا كيبها في كتب الكيمياء والتي هي متاحة

يمكن استخدام الكمبيوتر في التحليل العكسي

Retro synthesis)      )

وهو القاعدة في هذا المجال

من خلال تحليل كورى الذكي

استطاع أن يخلق مائه من المواد العضوية الطبيعية

في عام 1978 خلق حمض الجيبرليك Gibberlic acid))

والذي ينتمي إلى شجره مهمة هرمونية ولها تركيب معقد

كورى خلق منه  جننجكلويد B

المادة الفعالة من شجرة جنيكو

تستخدم في الطب الصيني

أهم ماخلقه كورى

 البروستاجلاندين وما يشابهها

وهى مركبات غير ثابتة

مسؤله عن وظائف لها أهميه في التناسل وفى تجلط الدم

عمليات باثولجيه في الجهاز المناعي

والتي باكتشافها حصل( برجرستروم صامويل سون فيان)

على جائزة نوبل في الطب عام 1982

قام بتخليق العديد من مركبات البروستاجلاندين

بفضل كورى هذه المركبات متاحة للاستخدام

ليستطيع تخليق هذه المواد على نطاق تجارى كان لابد له من تخليق خمسين مركب كيميائي جديد

استخدم إنتاج جديدة من الكواشف العضوية المعدنية organometalic reagent

والتي أحدثت طفرة في مجالات عديدة

قدم عدد من الإنزيمات المهمة المؤثرة كمحفزات

والتي تعطى مركب له وجه واحد one mirror isomer

للناتج المطلوب فى انواع معينه

في تفاعلات التخليق

من خلال التحليل بتكسير المنتج

إدخال تفاعلات جديدة

تخليق مواد جديدة

إسهامات كورى حولت التخليق الكيميائي إلى علم

استحق كورى نوبل الكيمياءعلى جهوده

<!--<!--

<!--[if !mso]> <mce:style><! v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} -->

<!--[endif] -->

تساءل العلماء  

DNA -protein

أى من الجريئين وجد أولا

لا يعمل DNA إلا بإنزيمات عبارة عن بروتينات

البروتينات يمكن صناعتها بواسطة تعليمات من DNA

أيها أتى أولا

 البيضة أم الدجاجة

دلل ألتمان  أن الإنزيم RNAse

يحتاج ل RNA ليعمل

توماس ساك

اكتشف قدرة التحفيز الذاتية الموجودة في RNA

والقادرة على فصل الأجزاء غير المكودة فى الشريط

RNA غير الناضج إلى شريط ناضج

أوضحا أن RNA)) له القدرة على التحفيز
ويستطيع أن يعمل كإنزيم
اكتشاف أن RNA)) له خصائص تحفيزية
كان مبهر وقوبل باعتراض
ألتمان و ساك وجدا الوصلة
ربما جزئ RNA) ) آتى أولا
هذا الجزء له خصائص يحتاجها بواسطة الجزئ البيولوجى
يستطيع أن يكون الشفرة الوراثيه والإنزيم
في ذات الوقت وفى نفسه

استحقا نوبل 1989

 

 

 

<!--<!--<!--

 

يلعب الضوء دورا هاما في الحياة على الأرض وأشعتها المنبعثة من الشمس هو شرط لوجود الحياة على الأرض
في الأوراق تتحول طاقة الشمس إلى طاقه كيميائيه
وتستخدم كماده غذائية لا يستخدمها النبات وحسب بل تستخدمها
الحيوانات التي تأكل هذه الأوراق وأيضا نحن نأكل لحوم هذه الحيوانات ونشرب لبنها من خلال سلسله غذائية متصلة
الطاقة المستغلة في العمليات الحيوية تنطلق فيها الطاقة فى عمليات حرق الدهون والسكريات وذلك بفضل المواد الغذائية التي تستهلك
ويعاد تخليقها بالتمثيل الضوئي فى النباتات الخضراء
فى التمثيل الضوئي النباتات تستخدم طاقة الشمس
لتبنى مواد معقده التركيب من جزيئين
من ثاني أكسيد الكربون والماء مع إطلاق الأكسوجين
هناك حلقه وسلسله متصلة من التمثيل الضوئي
الالكترونات تسقط من مستوى أعلى إلى مستوى اقل
مثل التيار الكهربائي لاينتقل خلال أسلاك ولكن خلال بروتينات معقده دائما ما تحتوى على معادن مثل الحديد
الأساس العلمي لنقل الالكترونات بين المركبات المعدنية البسيطة
درسه هنرى تيوت الحاصل على نوبل 1983
أحد أهم أهداف الكيمياء الاستفادة من هذا الكشف لتفسير العمليات البيوكيميائيه المعقدة (البروتينات)
التي تتوسط تفاعلات نقل الإلكترون
تترتب في جزيئات كبيرة التي تلتصق بالأغشية البيولوجيه
في تفاعلات نقل الإلكترون تتحرر الطاقة
وهذه الطاقة تستخدم في عمل ATP))
الجزئ الاساسى لحفظ الطاقة بداخل الخلايا الحية
تكون ATP)) بداخل الخلايا الحية يحدث تبعا
الآلية اكتشفها بيتر ميتشل وحصل على نوبل 1978

لم يكن نستطيع تحضير بروتينات مرتبطة بالغشاء
في صوره تسمح بتحديد التفاصيل التركيبية الدقيقة
الثلاثية الأبعاد قبل عام 1984
حيث كان هناك صور باهته لبروتينات الغشاء
وهذه أخذناها من صور الميكروسكوب الالكتروني
الذي صنعه ارو نج كلج
الذي حصل على جائزة نوبل عام 1982
استطاع هارت ميت ميشيل تحضير بلورات
مركز تفاعل التمثيل الضوئي في البكتريا
بالتعاون بينه وبين ديزنهوبر روبرت هيمبر تحديد
تركيب التفاعل بالتفاصيل الدقيقة
تحديد التركيب مكنا من معرفة معظم التفاعلات الحيوية
مبنية على بروتينات ملتصقة بغشاء الخلية
اكتشفت أهمية هذه البروتينات
تباعا تفسير هذا الكشف
كيف تتم تفاعلات نقل الإلكترون لمسافات طويلة
على مقياس الجزئ في أجزاء صغيره من الثانية
هذا قد يجرئنا لنفكر في بناء ضوئي صناعي

استحقوا جائزة نوبل للكيمياء 1988

 

 

أحد شروط الحياة حدوث العمليات الحيوية
تحدث تلك العمليات
عندما تتعرف الجزيئات على بعضها
وتلتصق مع بعضها لتتفاعل الجزيئات
الجزيئات تكون معقدات
البروتينات في طعامنا
تلتصق مع بروتينات أخرى
تسمى إنزيمات التي تحفز وتسرع سير التفاعل
مركبات أخرى
تتعرف على الايونات مثل الصوديوم و البوتاسيوم
وتنقلها الى داخل أو خارج الخلية
دفاع الجسم ضد الغزاة
بتكوين أجسام مضادة
والتي تتعرف على الانتجينات
وتتوقف تأثيرها بتكوين مركبات غير ضاره
حياتنا كلها إدراكنا
محكوم بمواد تحمل الاشاره
تتعرف عليها خلايا مستقبلات
هذا التعرف البيولوجى خاص وانتقائي
لابد وان يتوافق الجزيئان كما يتوافق القفل ومفتاحه
القفل دائما عبارة عن جزئ معقد له وزن جزيئي عالي
(بروتين وحمض نووي )
الكيميائيون يتساءلون لفترة طويلة
كم حجم الجزئ البيولوجى الذي نحتاجه
غالبا لتحقيق الفائدة المرجوة
ماهو حجم الجزئ الذي نحتاجه فعليا لكي يحدث الغمد
حلم بتخليق الجزيئات البيولوجيه في المعمل
جزيئات لها نفس خصائص الإنزيمات

 

قفزه تمت نحو هذا الهدف
عندما استطاع تشارلز بدرسون في عام 1960
تخليق مركب حلقي يتكون من كربون وأكسوجين
في حلقه تتكون من 18-40ذرة

شكلها يشبه التاج الملكي سماها الايثيرات الملكية
لها خصائص معينه وغير متوقعه
تكون روابط قويه مع ايونات المعادن القلوية
الليثيوم - السيزيوم
الليثيوم هو الأصغر - السيزيوم هو الأكبر
اعتمادا على حجم التاج المخلق البوتاسيوم يمكنه أن يتداخل مع السيزيوم كبير الحجم على أن يكون محصور في تركيب معين
التطورات في تخليق العضوي أثناء العقد الأخير
استكمالا للمشوار قام جين مارى لين

بتحضير مركب لقى ثنائى من الإيثير التاج
والذى يسمى cryptands
و الذى يظهر إنتقائيه عند تكوين المركبات
عند تكوينها لمركبات تترك شقوقا - كهوف يمكن ان تلتصق بها مركبات ذات وزن جزيئى صغير لها خصائص هندسيه مختلفة

كرام

 

استخدام تقنيات هندسة التخليق العضوى وبحسابات ميكانيكا الجزيئات
حضر مركب مستضيف له قدره 420 الف مره

لارتباط بالصوديوم عن الليثيوم

استطاع العلماء تصميم جزيئات معقده تحتوى على ثقوب وشقوق
تستقبل تحتضن عناصر عضويه أو غير عضويه
جزيئات مخلقه تستطيع أن تربط عناصر سالبه وعناصر متعادلة
حتى الجزيئات التي تفرق بين المركب وشبيهه تم تخليقها
أمكن تخليق جزيئات تشبه الإنزيمات في تأثيرها
وتحفز العديد من التفاعلات الكيميائية
مركبات عضويه أخرى جهزت خصيصا لتمرر الايونات عبر الأغشية البيولوجيه

التطبيقات
1. ساعدنا على فهم نقل الايونات
خلال الأغشية
2. نزع المواد السامة مثل الكادميوم
والرصاص تنظيف البيئه
3. فصل العناصر المشعه لنفس العنصر
وكانت النقله النوعيه عند تخليق جزئ مضيف للأستيل كوليين
سماها كرام كيمياء المضيف والضيف
لين سماها كيمياء الجزيئات العملاقه
سميت
بكيمياء المستقبل
كيمياء الأكثر من جزئ ( فوق جزئ)

إستحقوا جائزة نوبل

 

 

 

لابد للكيميائي

أن يعرف التركيب الأساسي للجزيئات

والتي تسهم فى التفاعل الكيميائي

الجزيئات بتركيبها وخصائصها الموجودة يمكن إنتاجها

الآليات الجزيئيه عرفت للعديد من التفاعلات

استفادت الكيمياء من جهود
هوبتمان عالم الرياضيات
وكارل عالم الفيزياء
تعاونا ليسهما في هذا العلم
تحديد تركيب الجزئ
التركيب يعنى التركيب الهندسي
للذرات
والمسافة بين روابط الذرات
أهم طريقه علم بلوريات الاشعه السينية
دراسة البلورات بالاشعه السينية
في هذه الدر اسه
ترتطم الاشعه السينية بالبلورة
الاشعه تنتشر في اتجاهات وقوة الاضاءه يقاس لكل
انتشار الاشعه السينية
أول من قام بهذه التجربة ماكس فون لوى
الذي حصل على نوبل الفيزياء 1914
براجس الأب والابن
حددا تركيب مركبات كيميائيه بسبطه
وحصلا على نوبل الفيزياء 1915

هوبتمان وكارل

نشرا أبحاث عام 1956
وجدا فيها طريقه لحل مشكلة فقد المعلومات
كثافة الإلكترون لايمكن أن تكون سالبه
إما أن تكون هناك الكترونات أولا عدد النتائج كبيرة لدرجة تسمح بإجراء تحليل إحصائى استخدام الكمبيوتر أسهم في تطبيق الطريقة
استحقا جائزة نوبل الكيمياء 1985

 

التفاعل الكيميائي الذي يحدث فى الكائنات الحية لا يحدث تلقائيا
ولكن يحتاج لحوافز وهذه الحوافز بروتينات تتكون من سلاسل من البيبتيدات (عدد من الهرمونات) التى هى مواد منظمه لعمليات الحياة المختلفة هناك عشرين حمض امينى تكون سلاسل البيبتيدات
ولان السلسلة ممكن أن تكون طويلة التغيرات الممكنة لا محدودة
المساهمين فى هذا المجال
سانجر الذي حصل على نوبل عام 1958
ستانفورد موور
وليم ستاين الحاصل على نوبل 1972
بيرادمان السويدي الذي طريقته فى الانحلال البيبتيدى المنظم تستخدم على نطاق واسع
التخليق الكيميائي للبيبتيدات فكره ابتكرها إميل فيشر الذي حصل على نوبل 1902
والتي يعبر عنها ببساطه ارتباط حمضيين امينيين بعد تحويرهما
ليعطوا بيبتيد وإضافة ثالث لتستطيل السلسلة
القاعدة بسيطة لكن التطبيق صعب
حيث انه لابد من فصل النواتج الثانوية عن المواد البادئة للتفاعل
وهذا يؤدى إلى فاقد فى النواتج
فيجنويد خلق هرمون بيبتيدى الاوكسى توسين
وحصل بعدها على نوبل عام 1955لعمل تخليق مماثل لبيبتيد
من 100 حمض امينى وهى عمليه صعبه جدا
عمليه تشبه صعود جبل الهيمالايا مع حمل عدد من الامتعه الثقيلة
مرى فيلد
فى أثناء الستينات بتطويره لطريقة تخليق البيبتيدات على سطح بيئة صلبه وسط صلب
الصق الحمض الامينى الأول بوليمر غير ذائب بماده بلاستيكية
فى صورة كرات صغيره
بالتبعية الأحماض الامينيه توالى إضافتها
سلسلة البيبتيدات خلقت واستخلصت من البوليمر
بتلك الطريقة تم تخليق العديد من البروتينات والهرمونات
احد المواد المخلقة الريبونيكلياز الذي يحتوى على 124
حمض امينى
طريقة التخليق تتضمن العديد من الخطوات
باستخدام سطح صلب أمكن تخليق النيكلوتيدات
والتي استخدمت فيه جهاز مبرمج يعمل اوتوماتيكيا لإنتاج الجزئ المطلوب

 

 

<!--[if !mso]> <mce:style><! v\:* {behavior:url(#default#VML);} o\:* {behavior:url(#default#VML);} w\:* {behavior:url(#default#VML);} .shape {behavior:url(#default#VML);} -->

<!--[endif] -->

 

ابتكر طريقه للتعرف على تركيب الجزيئات الكبيرة والتي لا يمكن تحديد تركيبها باستخدام حيود الأشعة السينية

التقنية التي ابتكرها تعتمد على الميكروسكوب الالكتروني

مع أساسيات طريقة الحيود

استخدم الميكروسكوب الالكتروني كثيرا لتحديد تركيب الخلية

درجة الدقة محدودة نظرا لغياب الوضوح عند تصوير الخلية

اثبت كلوج أن الصورة المأخوذة بالميكروسكوب الالكتروني  مع عدم وضوحها تحتوى على عدد كبير من المعلومات التركيبية والتي يمكن الحصول عليها فقط بطرق الحساب الرياضية

بهذه التقنية 

ومزجها مع غيرها من طرق تحديد التراكيب الكيميائية

بحث كلوج

 الفيروسات

كروماتين أنويه الخلايا

والتي فيها تتجمع جزيئات معقده بداخل أنويه الخلايا

  بصوره تلقائية

بحث تركيب الكروماتين

أعطى تفسيرا لضبط التركيب لقراءة الرسالة الوراثيه التي يحملها DNA)

  تفيد هذه الدراسة فى معرفة وفهم طبيعة السرطان

عملية ضبط نمو وانقسام الخلايا بالمادة  الوراثية

استحق على عمله جائزة نوبل فى الكيمياء  1982

 

<!--<!--<!--

 

<!--

<!--<!-- درس العلماء نظرية التفاعل الكيميائي
هذا التفاعل يملأ حياتنا
كلنا يبدأ تفاعل الكيميائي
بضغطه على كونتاكت السيارة
أو مفتاح البوتاجاز
وهذا جزء من عدد لا نهائي من التفاعلات التي تبدأها بمجرد التنفس --- مركبات جديدة تتكون
من الممكن تصميمها ولكن
لابد من معرفة تفاصيل تركيبها على المستوى الدقيق
نجد القوانين التحول على المستوى الدقيق
الجزيئات تتكون من ذرات ترتبط مع بعضها بالكترونات
الانويه الذرية والالكترونات ليست فى صوره استقرار
ولكنها في حالة حركه دائبة مسارات الحركة للإلكترونات
تسمى الاوربتالات أشكال هذه الاوربتالات تحدد روابط بين الذرات
في تفاعلات الجزيئات ترتطم مع بعضها
أثناء الارتطام تتأثر الالكترونات بالانويه الجديدة وتتغير الاوربتالات بعض الروابط يتكسر وتتكون روابط وجزيئات جديدة
هذا ما يحدث أثناء الارتطام
وهذا تتابع الأحداث أثناء الارتطام
أحد العوامل الحاكمة هي الطاقة
الجزيئات الجديدة موجودة عند مستوى طاقه منخفض
عن الأساس الجزيئات التي تبدأ التفاعل
أحيانا التغيرات ستحدث من غير صعوبة
والتفاعل عبارة عن تزحلق على منعطف طاقه
ولكن فى الواقع قد تكون هناك عوائق لابد من تجاوزها
من المهم الضرورى الارتقاء قبل التزحلق

المشكله أن تجد المستوى الأدنى من المسار على الحاجز
الحراري لابد من معرفة المزيد عن
• المواد المتفاعلة
• والنواتج
• الطاقة فى البداية
• والطاقة فى النهاية
علماء ساعدونا على معرفة المسار
الحواجز تعتمد على حقيقة أن الاوربتالات الإلكترونية
لابد أن تتحول
ألان هناك عدد كبير من الإلكترونات فى كل جزئ
فى الخمسينات فوكايا اكتشف أن قليل من الكترونات
والتي تملك أعلى طاقه هي التي تشترك في التفاعل
وتكون الأوربتالات الحدودية أسماها الأوربتالات الحدودية
كان معروف لفترة أن ذرة الهيدروجين
في مواضع عديدة في جزئ النفثالين تتفاعل بطريقه مغايره
و هذه كانت أحد فوازير الكيمياء
التفسير جاء من نظرية فوكايا
كثير من الجزيئات ليست له اشباه فى الكيمياء الضوئية
لذا الجزئ وشبيهه له تأثير مختلف تماما
كما أن اليد اليمنى لها وظيفة مغايره لليد اليسرى
نهاية أطراف الأصابع فى اليمنى تشابه اليسرى
ولكن ليس غيرها في أفراد مختلفين
فى الغالب التفاعل الكيميائي يعطى نواتج خليطه من الأشباه الكيميائيه
ضوئيا لجزيئات اليمنى واليسرى
ولكن أجسامنا قد تنتج نوع واحد من الجزيئات
لتحضير الفيتامينات والادويه للتفاعل مع الجسم
لابد من استخدام طرق تنتج نوع واحد من الجزيئات
إما جزيئات يمين إما جزيئات يسار
هذه الطرق أثبتت التجارب والنظريات
بتطبيق النظرية بتجربة
مشكلة تخليق فيتامين B12 هوفمان اكتشف انه ليس وفقط الطاقة أيضا طاقة الاوربتالات تؤثر على التفاعلية
واصل هوفمان نظرية تماثل الاوربتالات
ابتكر وسائل تطبيقيه لتخليق مواد لها خصائص معينه
فوكايا اظهر نظرية الأوربتالات الحدودية

 

 

 

 

ابتكار طرق لرسم خرائط بتفاصيل دقيقه لتركيب ووظيفة DNA
الحمض النووي ---- البروتينات----- الإنزيمات
تتركب من جزيئات عملاقه والتي تتركب من جزيئات أصغر
والتي تعمل كجزيئات كوحدات بنائية ترتبط لتشكل سلاسل طويلة
السلاسل طويلة --- الوحدات تسمى نيكلوتيدات
الإنزيمات عبارة عن بروتينات
الوحدات البنائيه لمادة DNA تسمى نيكلوتيدات
بينما الوحدات البنائيه من البروتينات هي الأحماض الأمينيه
DNA يرسل رسائله الوراثيه بتتابع وحدات بنائية يحدد بها تتابع الأحماض الأمينيه في الإنزيم
ولكن الخلايا المختلفة تختلف في آلياتها الكيميائية
وهناك أجزاء من جزئ DNA تنظم كمية هذه الرسائل
التي يمكن التعبير عنها
في الكائنات الراقية يوجد مناطق غير عامله في الكرموسوم
زاد العلماء من معرفتنا ب DNA)) فهو الحامل للمادة الوراثيه
كيف يحكم تنظيم الاله الكيميائية في الخلية
برج كان أول باحث يبنى محور لجزئ DNA))
كرموسوم من فيروس مرتبط مع كرموسوم بكتيري
عمله الرائد أدى إلى ظهور تقنيه جديدة تسمى الهندسة الوراثيه
أو تداول الجين والتي لها تطبيقات عديدة
إنتاج هرمونات بشريه بمساعدة البكتريا
قام برج بتجربة باستخدام فيروس من فيروسات الرئيسيات
يسمى sv40 فيروس يحمل جزئ من (DNA)
أحيانا RNA وحمض نووي آخر
يحدث المرض بحقن ماده وراثية في الخلية
وبذلك يحدث اضطراب في آلياتها الكيميائية
بما أن جزئ DNA من فيروس صغير فهو ممتاز لعملية الدراسة والبحث عن العلاقة بين التركيب والوظيفة البيولوجيه
لمادة ال DNA
جلبرت - سانجر منفصلان طورا طريقتين لتحديد التتابع للنيكلوتيدات في جزئ DNA
من ضمن التطبيقات طريقة تحديد التتابع
جلبرت بحث تركيب هذه الأجزاء من الكرموسوم البكتيري
الذي يحكم نسخ الرسالة الوراثيه
سانجر له الفضل في تحديد أول تتابع كامل لDNA
حدد تتابع (5375) وحده بنائية ل DNA
لفيروس بكتيري اسمه phi-x 174
طريقة سانجر تستخدم لتحديد تتابع DNA في الإنسان
والتي أدت لاكتشاف أن الشفرة الوراثيه
ليست واحده في كل الكائنات الحية
البحث في تتابع طرق جلبرت سانجر معا
مع تقنية تحوير DNA وسائل ممتازة
لبحث تركيب ووظيفة المادة الوراثيه
أبحاث العلماء الثلاثة أعطتنا نظره تفصيلية
عن القواعد الكيميائييه للآلة الوراثيه في الكائن الحي
تطبيق تقنيات مهمة و تمكنا من فهم آلية حدوث السرطان
الذي هو اضطراب في انقسام المادة الوراثيه