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

 

 

 

الكيمياء غير مختصة بدراسة الطبيعة

الكيميائي يمكنه دمج الذرات للحصول على مركبات ليست موجودة في الطبيعة وهذا عادى بالنسبة للكيمياء العضوية

كيمياء الكربون مركبات الكربون غير محدودة الإمكانيات
هذه الإمكانيات حفزت تطوير الكيمياء وتتابع تطبيقات غير المحدودة
الكيميائي تعود أن يصنع الأصباغ الأرخص والأحسن
النيتروجلسرين طور صناعة المتفجرات
الأدوية المختلفة انقذت أرواح كثيرة وأراحت الكثير من المعاناة
الفيتامينات الأحماض الأمينيه استخدمت كإضافات للطعام
حسنت غذائنا خصوصا في الدول النامية
البلاستيك جزء من حياتنا اليوميه
هو عبارة عن مواد مخلقه عضويه
المواد الكيمياويه للسيطرة على الكائنات الدقيقة والحشرات
كثيرا من تلك المواد لها تأثير مستمر ولها تأثير غير مقبول
وكل من الكيميائيين والبيولوجيين يحاولون تحسينها
تفاعلات التخليق كانت شرطا لهذا التطور
وطرق التخليق تطورت تطور كبير
مركبات البورون
هربرت براون
بروفسور في جامعة بردوه طور تفاعلات تحمل البورون
تحايل على المركبات الرئيسية المكونة من الكربون والهيدروجين والبورون
احد متفاعلات صوديوم بوروهيدريد والذي كان التفاعل
المختار لاحتوائه على مركبات الكربونيل
قدم براون ومعاونوه مركبات جديدة مركبات البورون العضوية حصل عليها من تفاعل ثنائي البورون مع اولفين
أصبح بفضل برون مركبات البورون العضوية من اهم المواد
العضوية المخلقة
يمكن استخدامه في الاختزال
إعادة ترتيب في التفاعلات الاضافيه
وفتح باب من إمكانية ربط مركبات الكربون ببعضها

تفاعل ويتج

ابتكر جورج ويتج طرقا للتخليق الكيميائي
وآليات للتفاعل الكيميائي
أهم ابتكاراته تفاعل إعادة الترتيب الذي يحمل اسمه تفاعل ويتنج
الفسفور العضوي برابطتين بين الفسفور والكربون مع مركبات الكربونيل
الأكسوجين لمركبات الكربونيل
تبدل مع الكربون المركب يصبح اولفين
هذه الطريقة لتكوين الاولفين فتحت الطريق لإمكانيات كثيرة
لتخليق مواد نشطه فيها كربون بروابط ثنائيه
على سبيل المثال فيتامين A يتم تخليقه صناعيا على نطاق تجارى
بطريقة تفاعل ويتنج

 

 

بيتر ميتشل حصل على الجائزة لإنجازه في مجال الكيمياء الحيوية
في مجال علم يشار إليه بعلم تحول الطاقة في الكائنات الحية
تحول - تبادل الطاقة في البناء الضوئي
بداخل ومابين الكائنات الحية
دراسة العمليات الكيميائية المسؤله عن إمداد الكائن الحي بالطاقة
كل الكائنات الحية تحتاج للطاقة لتعيش
تقوم بالعمل العضلي
خلال عمليات النمو - التكاثر
كل تلك الأنشطة تحتاج لطاقه
نعرف الآن كل خليه حيه قادرة بواسطة حوافز مناسبة
الحصول على الطاقة وتحويل هذه الطاقة إلى صوره كيميائيه
مناسبة وتحويلها لعمليات تحتاج إلى الطاقة
النباتات الخضراء وغيرها من الكائنات التي تخلق الطاقة من الضوء وهى مصدر الطاقة لكل الكائنات الحية
وتحول ثاني أكسيد الكربون والماء إلى مركبات عضويه
كل الكائنات الأخرى تعتمد على ماتحصل عليه من مواد عضويه
من بيئتها من خلال عمليه تسمى التنفس الخلوي
هذه المكونات تتأكسد بالأكسوجين الجوى إلى ثاني أكسيد الكربون

 

 

 

حاصل بيرجوجين على جائزة نوبل في الكيمياء

في مجال الديناميكا الحرارية

والذي يمثل مجال معقد في النظريات العلمية

وله جانب تطبيقي مهم

يرجع تاريخ الديناميكا الحرارية للقرن التاسع عشر

قبول النظرية الذرية عمل جون دالتون

الحرارة حركة أجزاء اصغر من مكونات المادة

اخترع المحرك البخاري

أوجد احتياجا ملحا لإيجاد العلاقة الرياضية بين

التفاعل بين الحرارة والعمل الديناميكي

كثيرا من العلماء تركوا بصماتهم

وات جول كلفن

وحدات قياس تحمل أسماء علماء

عمل رائد قام به هولمهولتر سيلزيوس جيمبس

طبق طرق احصائيه لتحرك الذرات والجزيئات

اوجد علم الديناميكا الحرارية الاحصائيه

مساهمة برجوجين تمثلت في نجاحه في إيجاد نظريه الديناميكا الحرارية غير الخطية في حالات بعيده عن الاتزان

في عمله هذا اكتشف ظاهره وتراكيب جديدة

وأنواع غير متوقعه بالكلية

نتيجة هذا الديناميكا الحرارية غير الخطية
الغير قابله للنقض ولها تطبيقات عديدة فى مجالات عديدة
بيرجوجين طبق النظرية وشرح كيف يمكن للأنظمة البيولوجيه
إن تطور من نظام عشوائي حتى لو استخدمت علاقات
القواعد الكلاسيكية للاتزان في الديناميكا الحرارية
مازالت تظهر الانظمه الخطية القريبة من الاتزان
تتطور والحالة من العشوائية والتي تستقر على الاضطراب
ولايمكن تفسير وجود تراكيب منتظمة
سمي بريجوجون هذه الانظمه بالانظمه المفتوحة لأنها تتكون
وتبقى بعمليات تبادل للطاقة بين النظام والبيئة المحيطة
وأنها تختفي لو توقف هذا التبادل
ربما يمكن اعتبارها تعيش فى حالة تعايش مع بيئتها
الطرق التي بها بيرجوجون استخدمها لدراسة ثبات الانظمه المفتوحة
له أهميه عظيمة يمكن دراسته مع معظم المشكلات
مثل مشكلة المرور في المدينة
استقرار مجتمعات الحشرات
تطور تراكب بيولوجيه منتظمة
نمو خلايا السرطان

 

وليم ليبسكومب حصل على الجائزة لاكتشافه تركيب البوران
وتوضيح الروابط الخاصة به
مركبات البورون مع الهيدروجين أشياء أخرى مثل حمض البوريك
البوراكس عدد كبير من مركبات البورون
وأشباهه من المركبات وقد درسها ليسكوب
فى ثمانينات القرن الماضي
كانت مركبات البورون تنشأ من انحلال سبائك البورون
مع غيره المعادن تنحل بالأحماض
فى عام 1912
الكيميائي الالمانى الفرد استوك
نجح في إنتاج بعض مركبات البورون النقية
تركيب وحالة الروابط لم تكن معلومة
حتى عام 1950ولكنها لم تكن تشكل مشكله
الدراسة التجريبية لمركبات البورون صعبه جدا
فهي مركبات غير ثابتة
ولابد من دراستها تحت درجة حرارة منخفضه
تركيبها- الروابط بين ذراتها مهم
لمعرفة تركيبهافهو مختلف عن الروابط بين ذرات الكربون
وجد ستولد مركبات البورون الموجودة في صورة
ذرتين بورون مع ست ذرات هيدروجين
وفى حاله أخرى 10 ذرات بورون وأربعين ذرة هيدروجين
شكل الجزئ وطبيعة الروابط والتي تحتفظ بالذرات بداخل الجزئ
أحد الجزيئات بقى في الظلام لسنوات

ربما نعتقد أن الروابط مشابهه للروابط بين الكربون والهيدروجين
مثل مركبات الكربون في مركبات البترول السائلة غاز سائل
في هذه المركبات الرابطة تكون بين ذرتين متجاورتين فى الغالب فيهما زوج من الالكترونات
البورون ليست له عدد من الالكترونات مثل الكربون
الروابط لايمكن أن تكون مثل الكربون
الروابط بين ثلاث ذرات بالكترونيين
نموذج اقترحه ليبسكومب عام 1954
استطاع هو ومعاونوه تحديد التركيب الهندسي
لذرة لمركب البورون
مستخدما طريقة الاشعه السينية
أوضح أن الروابط من خلال نظريه حاسوبيه
استطاع أن يتوقع ثبات جزئ وتفاعلاته تحت ظروف مختلفة
وكان هذا فتحا في مجال كيمياء مركبات البورون
طبق هذه القاعد مع مركبات البورون وايوناته

 

 

دراسة آلية التفاعل الكيميائي
كيفية حدوثه
ما يحدث قريب الشبه برواية أول وأخر مشهد من مسرحيه درامية
كورن فورث
درس النظام البيولوجى للسكولين
المتكون من ستة ذرات كربون
هذا الهيدروكربون مهم لتكوين السيترويدات المهمة
فى مجالات عديدة تكون السكولين يكون في 14خطوه
وفى كل منهالابد أن يجد الإنزيم طريق سليم
هذا يعنى أن هناك 16384 طريق يسلكه الجزئ
أحدها فقط يؤدى لتكون السكولين
لو حدث خطأ في أول خطوه
سوف يؤدى ذلك إلى تكون مركب أخر
قد يكون مطاط أو غيره ولكن ليس السكولين
عمل كلا العالمين في مجالا لكيمياء الضوئية
حل المشاكل في لكيمياء الضوئية
تكون بتحديد الشكل الهندسي للجزئ
وتأثير ذلك على التفاعل الكيميائي
سلسله من التفاعلات تتعامل مع الحلقات متوسطة الحجم
جزيئات تحتوى على 8-11 ذرة كربون
هذه الذرات لا ترتبط مع بعضها فهي غير صلبه ولكن طريه
بعض من الذرات يمكن أن تقترب من بعضها
وتموت فى تفاعل غير معروف

بعض الباحثين يشير إلى تفاعل بين جزيئات متشابهة
بلفظ (chiral) والذي يعنى باليونانية اليد
الجزيئات غير متماثلة
ويمكن أن تتواجد في صورتين مختلفتين
كما تختلف اليد اليمنى عن ا ليسرى
والجزئ صغير لدرجه لا تلاحظه معها
ولكن تستطيع معرفة الكثير من المعلومات
بدراسة تفاعلات الجزيئات المتشابهة
دراسة الإنزيمات
تفاعلات الإنزيمات
وكيف أن الجزيئات تتركب مع بعضها هندسيا
بمجموعه من التجارب لعدد من الجزيئات الصغيرة
تم رسم خريطة للأجزاء النشطة من الإنزيم التي تدخل فى التفاعل
هذه النتيجة تأكدت لتجارب مستخدما طريقة الاشعه السينية
تخطيط الإنزيم لمعرفة الأماكن النشطة

 

الجزيئات العملاقة ومنها الجزيئات البيولوجيه مثل
السيليلوز
الأحماض النووية
كل مركبات البلاستيك المخلقة
الألياف المخلقة
الجزيئات العملاقة يشار إليها بجزيئات السلسلة
وتقارن بعقد الؤلؤ
تتركب من سلاسل طويلة عندما تضخم 100مليون مره
تظهر كأنها عقد لؤلؤى الحبات تمثل ذراته حبات هذا العقد
لابد أن يدرك الشخص أن السلسلة أطول من العقود التي نراها
لنحصل على سلسله من المواد لابد ان نصل كل العقود التى نراها لتصبح عقد واحد فهي أطول مما نتصور
أشكال السلاسل عندما تستطيل اوتلف وصف احصائى مهم
وصف فلوري هذه المشكلة كيف يمكن أن تغير شكل السلسلة
عندما تذاب سلسله من الجزيئات تذاب في مذيبات مختلفة
تتحلزن إلى درجات مختلفة
معتمده على قوى التجاذب والتنافر في المحلول الجيد
أو المذيب الجيد جزيئات السلسلة تأخذ شكل ملتوي
أوضح فلوري انه لو أخذت السلسلة شكلها في مذيب جيد
وبرد المحلول ستتحلزن السلسلة أكثر
حتى لا تسمح بتحلزن والتفاف أكثر
أمكن وضع ثابت اسماه ثابت فلوري
لجزيئات السلسة ويمكن بمقارنته بثابت الغاز

سلاسل البلاستيك

اكتشاف فلوري
ليس فقط درجة حرارة فلوري ولا ثابت فلوري
العلاقة بين آلية التفاعل و طول السلاسل عند إتمام عملية التخليق
ومساهمة في نظرية عمل البلورات
ومطاطية المطاط
له أهميه كبيرة في صناعة البلاستيك
العلاقة بين ارتباطات السلسلة
وشكل جزيئات السلسلة
وهذا مهم لمعرفة الجزيئات العملاقة البيولوجيه
جزيئات السلسلة المخلقة
سلاسل المطاط الصلبه

 

 

 

 

قدم فيشر وليكينسون مفهوم مركب السندوتش
الذرة المعدنية تملأ سندوتش من جزيئين مفرطحين عضويين
الكيمياء عبارة عن نظام علمى له تطبيقات عديدة
تبدأ بالتطبيقات البيولوجيه والطبية وتنتهي بالتطبيقات التكنولوجية
وسع فيشر ولينكسون مفهوم الكيمياء
بميلاد الكيمياء العضوية المعدنية
عام 1849 فرانكلاند في بريطانيا
كان أول مركب كيميائي بين الزنك والميثيل
أول مركب بين معدن وذرة كربون
بعضها غير معلوم بسبب المشكلات التي تحدثها
(لمركبات العضوية الزئبقية - العضوية الرصاصية)
المساعد إنزيم B12 يحتوى بداخله على كوبالت

 

 

 

مركبات السندوتش

المفهوم الرئيسي للكيمياء العضوية المعدني

مركب يحتوى على ذرة معدن بين ذرتين كربون

 

أول الأمثلة (فروسيين)
ذرة الحديد تتوسط جزيئات تسمى سيكلو بيتاديل
صنع فيشر العديد من المركبات التي تحمل المفهوم
منها الكروم مع جزيئات البنزين
جزيئات صغيره تستبدل الجزيئات المفرطحة على احد الجوانب
Coالجانب الآخر مجموعة ميثيل
التحضير الناجح للميثيل ومركبات الهيدروجين
ماهو السبب لثبات هذه المركبات
كيف أن هذه المواد تستخدم محفزات فى تفاعلات تشمل الهيدروجين
لا توجد مركبات طبيعية من نوع السندوتش
كلها من صنع الإنسان
هذا من صنع فيشر ولينكسون
ولها تطبيقات عديدة
لهذا الكشف تطبيقات في فهمنا لروابط الكربون
وفى تحفيز تفاعلات الهيدروكربونات غير المشبعة

اشكال مختلفه من المركبات السندوتش

 

 

 

مفاتيح الحياة تسمى الإنزيمات لو أد منا عملا
أو شعرنا بالسعادة أو الألم هذا يحدث بفعل تفاعل انزيمى
الظاهرة الحياتية عبارة عن تفاعل كيميائي
تغيرات كيميائيه الإنزيمات حوافز
تسرع التفاعل الكيميائي دونما أن تتأثر

قدم برازيليوس هذا المفهوم

النسيج الحي له وظائف محفزه
ستانفورد مورو - وليم ستين
قاما بدراسات عن إنزيم الريبونيكلياز
جعلا من الممكن حل المشكلة
النشاط الانزيمى على المستوى الجزيئى
من وجهة نظر الكيميائيين الإنزيم عبارة عن بروتين
يتكون من عشرين حمض أميني
والتي ترتبط مع بعضها في سلسله طويلة
برغم أن هناك عشرين وحده بنائية
هناك آلاف الإنزيمات كلا منها له خصائصها
هذه الدرجة من الاختلاف أصبحت ممكنه بسبب عدد تتابع الأحماض الأمينيه في السلسلة التي يمكن أن تتغير عن بعضها
الريبونيكلياز كان أول إنزيم
يعرف تتابع الأحماض النووية فيه
هناك آلاف الإنزيمات كلها لها خصائص
هذا القدر الكبير من التنوع يصبح ممكن لأن العدد والتتابع
من الأحماض الأمينيه يمكن أن تتغير
كل كائن حي له خصائص نمط معين مميز من الأنزيمات
يمكنها أن تنسخ نفسها
والناتج عبارة عن نفس الأنزيمات
سؤال مهم عن مصادر المعلومات
التي لابد أن تمر من جيل إلى جيل لشكل نمط الإنزيمات
جزئ يحمل الخصائص الوراثيه
هذه الخصائص يعبر عنها بمادة DNA)) بتحديد ه لتتابع الأحماض الأمينيه لتكون جزئ بروتين معين
الأنزيم النشط لا يتكون وفقط من سلسله طويلة من الأحماض
الأمينيه ترتبط مع بعضها ولكن السلسلة تنطوي
تلتف على نفسها تعطى الجزئ تأخذ شكل كروي
ماهو مصدر المعلومات المسؤله عن هذا الألتواء أو التشكل
هذا ما أهتم به Anfinsen)) في سلسله من التجارب
المعلومات المهمه الضرورية - موروثة في التتابع
الخطى من الأحماض الأمينيه في سلسله من البيبتيدات
فلا يوجد معلومات ضرورية وراثية غير تلك الموجودة في (DNA)
مساهمة مورو - ستين
سؤال مهم الريبونيكلياز
قواعد النشاط المحفز - المادة الحفازه
المادة التي يعمل عليها الأنزيم
ترتبط مع الأنزيم بما يسمى مكانه النشط
المركز النشط الموضع النشط
في المعقد الذي يتكون هناك تفاعل يؤدى إلى أنشطه متغيره
تغير في نشاط المادة المتفاعلة
معلومات عن تركيب الإنزيم قليل الأهمية
في فهم التفاعل المفترض إذا لم يكن من الممكن إيجاد موضع نشط لتحديد المجموعات الكيميائية
مورو وستين
اكتشفوا كأساس مهم أن الموضع النشط
يحوى أحماض أمينيه لها درجه عالية من التفاعلية
مقارنة مع نفس الأحماض الأمينيه في شكلها الحر
هذا النشاط العالي له أهميه مباشره للنشاط المحفز للأنزيم
ولكن مورو وستين وجدا انه من الممكن أن نستخدم
حمضيين أمينيين معلمين في الموضع النشط
بتعديل كيميائي يمكننا من تحديد موضع هذه الأحماض الأمينيه الطويلة
بهذه الطريقة
من البحث استطاع مورو وستين
أن يقدما صورة تفصيلية عن الموضع النشط في الريبونيكلياز
بفترة تسبق قبل ظهور التركيب الثلاثي الأبعاد

 

هريزبرج ألمع علماء مقياس الطيف ومعهده في أوتاوا

معهد متميز في هذا المجال

يمكن لشخص ما أن يكون قائد في مجال بحثي معين
المعمل الذي لعب نفس الدور معمل كافانيش في كمبريدج
فى نهاية العشرينات
الأبحاث قاست كيف أن الجزيئات تمتص طاقة الضوء خارج نطاق طيف الضوء المرئي
في نطاق الضوء فوق البنفسجي والأشعة تحت الحمراء
حيث أن الطاقة تنحرف في صورة كوانتمات
هذه القياسات تظهر معلومات عن محتوى طاقة الجزيئات
من هذه المعلومات نحصل على حجمها /شكلها ووصف أخر
للمادة يعطى عن طريق ميكانيكا الكم
في الفترة من عام 1920- 1930
كانت من أخصب الفترات
أبحاث هريزبرج تماشت مع تطور ميكانيكا الكم
وتطورت مع تطور الجزيئات باستخدام مقياس الطيف
البعض يتساءل كيف يحصل فيزيائي مشهور
على جائز نوبل في الكيمياء
تفسير ذلك انه في خمسينات القرن
أتقن دراسة الجزيئات بمقياس الطيف
لدرجة أن الشخص يستطيع دراسة اعقد الانظمه
والتي تهمنا في دراسة الكيمياء

عمل هريزبرج الرائد في مجال أبحاث الشقوق الحرة

معلومات عن خصائصها لها أهميه خاصة

شرح كيف يسير التفاعل الكيميائي
ليحدث التفاعل الكيميائي الجزء الرئيسي انه لابد بطريقة ما
أن تتكسر الأجزاء لتكون جزء جديد
هذه الجزيئات البسيطة
لابد أن تتكسر لأجزاء لتكون جزء جديد
هذه الأجزاء تسمى شقوقا حره
هذه الجزيئات البسيطة يصعب دراستها بسبب قصر عمرها
فهي تشغل أجزاء من الثانية
فرصة تكرار مشاهدة ملاحظة تجاربه
عندما اكتشفت تقنية اسبكتروسكوب
أو مقياس الطيف قام هيرزبرج بدراسة 30 شق حر
من ضمنها مادتى الميثيل المثيلين المعروفتين في الكيمياء العضوية
من ضمن اكتشافاته ان الشقوق تغير من شكلها بزيادة الطاقة
الميثلين خطى في شكله الاصلى
يتحول إلى إشكال أخرى
صوراخرى إثناء زيادة الطاقة

 

 

 

 

دور النيكلوتيدات السكرية في تخليق الكربوهيدرات
تعرف الكربوهيدرات بأنها مجموعه من المواد الطبيعية
الموجودة في الطبيعة والتي تحتوى على سكريات ومستخلصات من السكر وجزيئات من السكر المعقدة سكريات عديدة
مثل النشا السيليلوز سكريات متعددة
جزئ السكريات المتعددة تتكون من عدد كبير من وحدات السكر
الكربوهيدرات لها أهميه بيولوجيه كبيرة
التفاعل الفريد الذي يبقى الحياة على الأرض الذي نسميه البناء الضوئي الذي تقوم به النباتات الخضراء
والذي منه تخرج ليس فقط الكربوهيدرات
ولكن كل المواد الأخرى
عموما في الأيض للكائنات الحية
التكسير البيولوجى للكربوهيدرات عموما يسمى حرقا
يمد الجزء الرئيسي من الطاقة والتي يحتاجها كل الكائنات الحية
للقيام بكل العمليات الحيوية
انه من المثير للدهشة أن الكربوهيدرات
وايضها كانت مثارا للبحث البيوكيميائى والطبي
عمل لحل هذه المشكلة للوار
قبل اكتشاف للوار كانت نظرتنا أحادية الجانب
العمليات الحيوية لتكسير الكربوهيدرات تسمى الحرق
كانت معلومة لسنوات عديدة
على مدار السنين عديد من الجوائز أعطيت في الكيمياء
وأعطيت في الفسيولوجي والطب لاكتشاف التفاعلات والتحفيز
معلوماتنا عن تفاعلات التخليق التي تحدث بداخل الكائن الحي
كانت مقطعه متغيره فكان ولابد من إعادة تجميع الفرضية
تفاعلات التخليق عمليه عكسية لعمليات تفاعلات التكسير
عمل لبلوار كان ثوره غير تفكيرنا في هذه المشكلة
عام 1949 نشر لبلوار أبحاثه
في بعض التفاعلات والتي يحدث فيها تحول نوع السكر
لنوع آخر تشارك فيه مواد غير معروفه ووجودها أساسي
عزل هذه المواد ووجد تركيبها الكيميائي من نوع مغاير
شق فيها سكري مرتبط بالنيكلوتيدات
لبلوار حدد تحول تفاعلات التحول
لا تحدث في نيكلوتيدات السكر لوضعها ببساطه
دعنا نقول أن الارتباط بالنيكلوتيدات يحدث التحفيز
الجزء السكري من الجزئ والذي يجعل التفاعل ممكنا
الاكتشاف لم يفسر بفاعل واحد
ولكن لبلوار وجد مفتاحا مكنه من اكتشاف عدد من التفاعلات
اكتشف أن مسار التفاعل به عدد من المسائل
التي تحتاج إلى حل
خلال 20 عاما استطاع أن يحل هذه المسائل
التقط الباحثين المفتاح من ليلوار وبدأوا عملا مكملا
وجد ليلوار بجانب النيكلوتيده الأولى التي تم اكتشافها
العديد من نفس النوع موجودة في الطبيعة
واكتشفها العديد من الباحثين الآخرين
اليوم مئات النيكلوتيدات تم اكتشافها وتم تحديدها
وهى شبيهه بالأولى التي تم اكتشافها
أثناء تحول سكر بسيط لآخر
أوضح ليلوار أن هذه التفاعلات تفاعلات التخليق
تفاعلات تحول الجزء السكري من الجزء السكر النيكلوتيدى
يتحول إلى جزئ مستقل والذي يزيد في الحجم
اكتشاف ليلوار أن جزئ عديد السكريات يتكون بنفس الطريقة
أول مثال :- الدور الرئيسي الذي يلعبه نيكلوتيدات السكر
في تخليق السكريات العديدة تخليق الجليكوجين من السكريات
صار واضحا إن تخليق السكريات العديدة ليس تكسير عكسي بيولوجى كما كان معلوما قديما
على العكس هناك آليات مختلفة مستقلة لعمليات التخليق والتكسير
قواعد أساسيه وضحت في مجموعه من البروتينات والنيكلوتيدات
والأحماض الأمينيه ولذلك أهميه في الفسيولوجي والطب

 

 

 

دور النيكلوتيدات السكرية في تخليق الكربوهيدرات
تعرف الكربوهيدرات بأنها مجموعه من المواد الطبيعية
الموجودة في الطبيعة والتي تحتوى على سكريات ومستخلصات من السكر وجزيئات من السكر المعقدة سكريات عديدة
مثل النشا السيليلوز سكريات متعددة
جزئ السكريات المتعددة تتكون من عدد كبير من وحدات السكر
الكربوهيدرات لها أهميه بيولوجيه كبيرة
التفاعل الفريد الذي يبقى الحياة على الأرض الذي نسميه البناء الضوئي الذي تقوم به النباتات الخضراء
والذي منه تخرج ليس فقط الكربوهيدرات
ولكن كل المواد الأخرى
عموما في الأيض للكائنات الحية
التكسير البيولوجى للكربوهيدرات عموما يسمى حرقا
يمد الجزء الرئيسي من الطاقة والتي يحتاجها كل الكائنات الحية
للقيام بكل العمليات الحيوية
انه من المثير للدهشة أن الكربوهيدرات
وايضها كانت مثارا للبحث البيوكيميائى والطبي
عمل لحل هذه المشكلة للوار
قبل اكتشاف للوار كانت نظرتنا أحادية الجانب
العمليات الحيوية لتكسير الكربوهيدرات تسمى الحرق
كانت معلومة لسنوات عديدة
على مدار السنين عديد من الجوائز أعطيت في الكيمياء
وأعطيت في الفسيولوجي والطب لاكتشاف التفاعلات والتحفيز
معلوماتنا عن تفاعلات التخليق التي تحدث بداخل الكائن الحي
كانت مقطعه متغيره فكان ولابد من إعادة تجميع الفرضية
تفاعلات التخليق عمليه عكسية لعمليات تفاعلات التكسير
عمل لبلوار كان ثوره غير تفكيرنا في هذه المشكلة
عام 1949 نشر لبلوار أبحاثه
في بعض التفاعلات والتي يحدث فيها تحول نوع السكر
لنوع آخر تشارك فيه مواد غير معروفه ووجودها أساسي
عزل هذه المواد ووجد تركيبها الكيميائي من نوع مغاير
شق فيها سكري مرتبط بالنيكلوتيدات
لبلوار حدد تحول تفاعلات التحول
لا تحدث في نيكلوتيدات السكر لوضعها ببساطه
دعنا نقول أن الارتباط بالنيكلوتيدات يحدث التحفيز
الجزء السكري من الجزئ والذي يجعل التفاعل ممكنا
الاكتشاف لم يفسر بفاعل واحد
ولكن لبلوار وجد مفتاحا مكنه من اكتشاف عدد من التفاعلات
اكتشف أن مسار التفاعل به عدد من المسائل
التي تحتاج إلى حل
خلال 20 عاما استطاع أن يحل هذه المسائل
التقط الباحثين المفتاح من لبلوار وبدأوا عملا مكملا
وجد لبلوار بجانب النيكلوتيده الأولى التي تم اكتشافها
العديد من نفس النوع موجودة في الطبيعة
واكتشفها العديد من الباحثين الآخرين
اليوم مئات النيكلوتيدات تم اكتشافها وتم تحديدها
وهى شبيهه بالأولى التي تم اكتشافها
أثناء تحول سكر بسيط لآخر
أوضح لبلوار أن هذه التفاعلات تفاعلات التخليق
تفاعلات تحول الجزء السكري من الجزء السكر النيكلوتيدى
يتحول إلى جزئ مستقل والذي يزيد في الحجم
اكتشاف لبلوار أن جزئ عديد السكريات يتكون بنفس الطريقة
أول مثال :- الدور الرئيسي الذي يلعبه نيكلوتيدات السكر
في تخليق السكريات العديدة تخليق الجليكوجين من السكريات
صار واضحا إن تخليق السكريات العديدة ليس تكسير عكسي بيولوجى كما كان معلوما قديما
على العكس هناك آليات مختلفة مستقلة لعمليات التخليق والتكسير
قواعد أساسيه وضحت في مجموعه من البروتينات والنيكلوتيدات
والأحماض الأمينيه ولذلك أهميه في الفسيولوجي والطب

أحد أهم خصائص الكيميائية
أحد شروط البقاء على قيد الحياة على الأرض
قدرة ذرات الكربون على الارتباط مع بعضها
لمدى بعيد تكون سلاسل متفرعة وأيضا حلقات
وشبكات عدد مركبات الكربون كثيرة جدا
تصل إلى ملايين ويضاف إليها كل يوم
من الملاحظ أن عدد من المواد المختلفة
نحتاجها لبناء الكائن الحي وجعله يعمل
تركيب مركبات الكربون تسمى مركبات عضويه
تحكمها قواعد بسيطة
لنصف جزئ عضوي
أولا لدينا تركيبه والذي له أساس يمثل القاعدة والأساس
ثانيا ننظر إلى شكله وترتيبه من حيث يسار أو يمين
مركب يسار أو مركب يمين
في حالة الأشياء غير المتماثلة مثل الأحذية أو القفازات
لابد أن يتواجد في صورة يسار أو يمين
في الجزيئات غير المتماثلة والذي نسميه التوافق
المماثلة الجزئ في الغالب ليس طلبا جامدا
له قدر من المرونة أو ربما نطلق عليه المطاطية
مسافات معينه وزوايا غير محدده
السلسلة لاتنقطع ربما تلتوي تلتف بطرق مختلفة
في المركبات الحلقية المطاطية قليلة
تتحكم فيها الحلقات الصغيرة تتكون من ثلاثة أو أربعه أو خمسة
ذرات أكثر صلابة أكثر استواء
المركب ذو الذرات الستة يسمح بدرجه من درجات الليونة
الحلقات الكبيرة يمكن أن تكون أكثر مطاطية
المركبات الأعقد والمتشعبة تكون أكثر صلابة
الحلقات تحرك أو توقف بعضها بعضا
التوافق التركيب الفراغي هو الشكل الذي يظهر عليه الجزئ
مستخدما الليونة المرونة يمكن القول أن تحليل الشكل الفراغي
يمكن القول أن تحليل الشكل الفراغي التوافق يتعامل مع الطريقة
للجزيئات المطاطية المرنة
يمكن أن يقال أن الجزيئات يمكنها أن ترتب نفسها
في موضع هو الأوفق لها سوف تتجنب الازدحام
أو الشد ولابد أن نذكر أن بعضا فيها مجموعه منها سوف تجذب بعضها بعضا أو تدفع بعضها بعضا
عدد كبير من الأشكال الفراغية ممكنه
ولكن بعضها أكثر ثباتا من بعض وهى المفضلة أكثر
مركب مكون من ستة ذرات يمكن أن يكون له شكليين فراغيين
أحدهما شكل الكرسي والأخر شكل المركب
واللذان يتغيران في درجة حرارة الغرفة
أحد هذان الشكلان موجود أكثر بنسبه تصل إلى 99%
هاسال قام بأبحاث على هذه المنظومة وأثبت كيف
أن المجموعات الثقيلة ترتبط بذرات الكربون
تأخذ وضعها بالنسبة للحلقة وبالنسبة لبعضها البعض
الشكل الفراغي له أهميه خاصة في طريقة التفاعل للجزيئات
المجموعة الفعالة يمكن الوصول إليها بسهوله
ويمكن أن يوقف تأثيرها بفعل المجموعات الأخرى
معلومات عن الشكل الفراغي له أهميه خاصة
يشرح ويتوقع طريقة التفاعل أسلوب التفاعل لجزئ بعينه
انه شئ جيد لمعرفة لو أن تجربة لها فرصة النجاح
الهندسة الفراغية علم صعب
عمل هيسل على الكربون سداسي الذرات
أوجد علم الكيمياء الديناميكيه الفراغية
بارتون فتح باب لدراسة المركبات الحلقية
الأكثر تعقيدا والتي تلعب دورا هاما
في كيمياء الحياة
نذكر حلقات الاسترويدات الموجودة في حمض الصفراء
جليكوسيدات الديجيتالز الكولسترول الصابونيين

 

العلاقات المتبادلة
والمرتبطة بتفاعلات الديناميكا الحرارية غير المنعكسة
ربما نعتبر هذا الكشف مرتبط بالمجال النظري
بينما بنظره فاحصه نجد أن ما اكتشفه أون ساجر
قانون طبيعي

مدى وأهمية هذا يتجلى في وجود علاقة حقيقية
تربط بين الفيزياء والكيمياء
وهناك ما يثبت ذلك تاريخيا
أوضح انساجر اكتشافه عام 1929 في لقاء في كوبنهاجن
ونشر عام 1931 في جزئيين في جورنال الفيزياء
بعنوان العلاقات المتبادلة في العمليات غير المنعكسة
لم يزد البحث عن 15صفحه لا يمكن لهذا البحث القصير أن
يحصل على جائزة نوبل ولكنه حصل وكان أصغر بحث يحصل على الجائزة مما يدل على انساجر سبق عصره
لم تشتهر هذه الأبحاث ألا بعد الحرب العالمية الثانية
هذه الاكتشافات أسهمت في مجالات عديدة
ليس وفقط الفيزياء والكيمياء ولكن البيولوجى والتكنولوجي
الاهميه العظيمة الكبيرة للديناميكا الحرارية غير الانعكاسية
عندما ندرك أن معظم العمليات المعروفة غير انعكاسيه
وأنها لا يمكن أن ترجع فيها النواتج لمتفاعلات
توصيل الحرارة من جسم حار لجسم بارد
الخلط أو الانتشار
عند إذابة قالب سكر في كأس ساخن من الشاي
هذه العملية تحث تلقائيا
محاولات للتعامل مع هذه العمليات بقوانين الديناميكا الحرارية
أعطت نجاحا محدودا
لم تكن مناسبة لعلاج عمليات ديناميكية
ولكنها وسيله كاملة لدراسة حالات احصائيه وتوازن كيميائي
تقدم هذا العلم في القرن التاسع عشر وأوائل العشرين
قوانين الديناميكا الحرارية تطورت شيئا فشيئا
وأصبحت علما فهي قوانين نعرفها
قانون الأول بقاء الطاقة
الثاني والثالث يهتمان بالفقد في الطاقة
الحركة العشوائية للجزيئات بوسائل أحصائيه
كانت مهمة للديناميكا الحرارية
جيب ارتبط اسمه باونساجر كأحد أساتذته
يمكن القول بأن عمل اونساجر على العلاقات المتبادلة
أضاف قانون جديد وأصبح من الممكن
دراسة العمليات غير الانعكاسية فى الديناميكا الحرارية
عند ازابة السكر في الشاي انه نقل للسكر والحرارة
أثناء عملية الأذابه التي هي العملية المهمة
عندما تحدث تلك العمليات تؤثر على بعضها البعض
اختلاف الحرارة في صورة سريان للحرارة وفقط
ولكن أيضا حركه للجزيئات
مساهمة اونساجر الكبرى انه استطاع ان يثبت انه لو تم كتابة المعادلات التي تحكم معادلات السريان بصوره صحيحة
هذه العلاقات المتبادلة
تجعل من الممكن الوصف النظري للعمليات غير الانعكاسية
إثبات العلاقات المتبادلة كان عبقريا
اونساجر بدأ بحسابات خاصة بتقلبات النظام
معتمدا على قوانين الحركة البسيطة
التي تتشابه بالمقارنة مع الوقت
قدم الفرضية المستقلة
استعادة الاتزان من الاضطراب والتقلبات
يتم عن طريق معادلات النقل التي سبق اكتشافها
عن طريق دمجه لمفاهيم يلاحظها بالعين و الميكروسكوب
التحليل الرياضي - حصل على علاقات

سماها علاقات اونساجر المتبادله

 

• دراسة الانحلال الالكتروليتى بدأ عام 1880
• بدأه ارنيش من الممكن أن تدرس سرعة التفاعل
• عند الاتزان عندما يحدث هذا الاتزان
• عدد كبير من التفاعلات السريعة
• يمكن دراستها كل أنواع الجزيئات
• فقط درجها من الأبسط للأعقد
• الجزيئات التي يمكن أن يعمل عليها البيوكيميائى
• الطرق مختلفة الوسائل المستخدمة فى التسجيل التفاعلات واحده

إحداث اضطراب مفاجئ في نظام متزن
إذا امتص الجزئ ضوء يمكنه أن يتفاعل بسرعة
يفعل ذلك بصوره سريعة جدا بحيث أن عدد قليل جدا من الجزيئات المحفزة يمكن أن يتواجد في اى وقت
حتى تعرف مكانها باى من طرق التحليل
نوريش عام 1920
درس مسارات التفاعل وكان احد البارزين في هذا المجال
بوتر عام 1940 استخدم لمبة الفلاش النوع الذي يستخدمه مصوروا الفوتوغرافيا الفارق الوحيد أنها أقوى منها آلاف المرات
تركيب هذه اللمبة
يفوق مجموع استهلاك مدينه حوالي 600000 كيلووات
تأثيرها يحدث واحد على مليون من الثانية
المواد في الانبوبه التي تتعرض لهذا الضوء
تتحول إلى صوره نشطه
أو تتكسر لتتحول إلى ذرات أو مجموعه عالية التفاعل يمكننا دراستها بمقياس الطيف
كما أنها تتفاعل بسرعة لابد أن يحدث ذلك بسرعة
بفضل المعدات الالكترونية يمكن تسجيل هذه العمليات
طريقة نوريش- بورتر
جعلتهم قادرين على دراسة تفاعلات كثيرة والتي توقعا حدوثها
دراسة جزيئات قصيرة العمر عالية الطاقة وخصائصها الكيميائية
كان حلم صعب بل مستحيل
تحليل الفلاش الضوئي ------- نوريش و بورتر
أوضحت تغيرات كبيرة في سلوك الجزيئات
على العكس آيجن عالج المشكلة بشكل آخر
عام 1953 - درسا امتصاص الصوت في محلول ملح
الجزء النظري يظهر كيف يمكن استغلال الامتصاص فى تقدير سرعة التفاعلات الكيميائية السريعة التي تحدث في المحلول
محلول كبريتات المغنسيوم الكبريتات جزيئات من أملاح غير منحله
التوازن يحدث بعد واحد من مائة ألف من الثانية 1/100000 من الثانية هذا يحدث لان الصوت الذي يتذبذب مائة ألف مره في الثانية يمتصه المحلول
آيجن ابتكر العديد من الطرق محلول حمض الخليك يتعرض إلى نبض كهربي - عدد اكبر من تلك الموجودة في المحلول المائي
هذا يحدث في مده من الوقت عندما يقفل النبض الكهربي
المحلول يعود إلى اتزانه يأخذ بعض الوقت
والاسترخاء يمكن تسجيله
التيار الصادم يمكنه أن يرفع درجة حرارة المحلول عدة درجات
عندما تتغير الحرارة ويتكون استقرار للتوازن يمكن تسجيله
آيجن ابتكر وسائل أخرى لبدأ التفاعل السريع في محلول في الاتزان

 

 

 

تفسير الرابطة الكيميائية شغل تفكير الفيزيائيين والكيميائيين
لابد من تفسير كيف أن الذرات ترتبط لتكون جزيئات
لابد من فهم أعمق لتركيب الذرة
نيلز بور قدم نموذج للذرة
فهي تتكون من نواه والكترونات تدور فى مدارات
القريبة من النواة قوية الارتباط
والبعيدة عن النواة ضعيفة الارتباط
في عام 1925
أساسيات نظرية بور طبقت على الجزيئات
ولكن الاختلاف أن مدارات الالكترونية
لابد أن تحتوى على العديد من الذرات انوية الذرات
الحركات الألكترونيه تمتد على الجزئ ككل
وصفه موليكن مستخدما مفهوم نظري
سماه الاوربيتال الجزئي
بعض ظهور مفهوم ميكانيكا الكم
هذه الأفكار أعيد صياغتها وتطورت
قام بذلك هوند وموليكيين
طريقة الاوربيتال الجزيئى أعطى مفهوم جديد
فهم جديد لطبيعة الروابط الكيميائية
أفكار بدأت بفرضية من وجهة نظر الكيمياء
الروابط الكيميائية تعتمد على تفاعل ذرات كاملة
يبدأ التفاعل تفاعل بين انوية الذرات
تفاعل ميكانيكا الكم الخاصة بكل انوية الذرات
وكل مكونات الجزئ هذا أوضح العديد من الخصائص
الجزيئيه والتفاعلات هذه النظرية أسهمت

في فهمنا للروابط الكيميائية والتركيب الالكتروني للجزيئات
في الارتباطات العديدة نحتاج لصوره كليه كميه
نستطيع فيها مقارنة نتائج التجارب
القياسات الكميه كانت متاحة بعد اكتشاف الكمبيوتر
موليكان أدرك أهمية استخدام الكمبيوتر
لتطبيق طريقة الاوربتال الجزئي على لغة الكمبيوتر
لأسباب عديدة أنها مشكله رقميه
استطاع معمل موليكن ا ن يستخدم الكمبيوتر
لتحديد خصائص الجزيئات للجزيئات الصغيرة بدقه عاليه
القيم النظرية تختلف باختلافات مئوية بسيطة
من هذه النتائج المهمة
تحصلنا على معلومات عن الروابط الكيميائية
أصبح لدينا وسيله ندرس بها الجزيئات الصغيرة
على سبيل المثال
المتفاعلات الوسيطة الموجودة فى تفاعلات الجزيئات
استطاع موليكن ان يستخدم طريقه لمزج المعلومات التى يوفرها الكمبيوتر من الجزيئات الصغيرة
هذا النوع من الحسابات يستخدم لتفسير القياسات
بطريقة الجزيئات الصغيرة التي لا يمكن إجراء التجارب عليها
مثل المواد المهمة في العمليات الحية
في هذه الحالة لا يمكن مقارنة النتائج النظرية بالقياسات
ولكن يمكنها اقتراح أنواع جديدة من التجارب

 

أهم ماتطمح إليه الكيمياء العضوية أن نفهم العمليات البيولوجيه المهمة من خلال فهم العمليات البيولوجيه

عن طريق اكتشاف كيف تتكون المواد الطبيعية

من مكوناتها الرئيسية

تكون الأجزاء الصناعية من المواد الطبيعية من مكوناتها

وحدات بنائها الرئيسية تحتاج لتجربه وخطأ عدة مرات

كلما تعقد المركب كلما زادت عدد هذه التجارب

روبرت ويدوارد استطاع أن يرفع مستوى طموحنا

فيما يمكن أن نصنعه فى هذا المجال

بتحضيره عدد من المواد الطبيعية المعقدة

أهم ما يميز إنجازه اختياره للمواد التى بدأ بها

اختياره للتفاعلات الكيميائية الصحيحة التى يمكن ان تربط

هذه الوحدات أو المكونات مع بعضها

استغلال الوسائل الكيميائية التحليلية

من فروع الكيمياء الأخرى ليعرف

أن تركيباته تسير في مسار صحيح

ذهب لأبعد من ذلك أن رسم مكان كل ذره

وكل مجموعه في الشكل الفراغي ثلاثي الأبعاد

حضر ويدوارد الكينين الذي استخدم في علاج الملا ريا

الكلسترول - الكورتيزون

الاستركنين السم المشهور

الريسربين المهدئ

الكلوروفيل

ألقى الضوء على تركيب البنسلين والتتراسيكلين

 

 

مدام هودجكن قامت بتحديد عدد من التراكيب
لمواد لها أهميه بيوكيميائيه طبية
ولكن أثنين من هذه المواد لهما أهميه خاصة
البنسلين- فيتامين B12
اختبار البنسلين طبيا بدأ مع بداية الحرب العالمية الثانية
وخصائصه جعلت من الضروري إنتاجه على نطاق واسع
كثير من الكيميائيين وعلماء الأشعة السينية وضعوا فى خدمة هذا المشروع في انجلترا والولايات المتحدة
وكانت هودجكين أحد أهم العلماء فى هذا المجال
كانت جهودها المتواصلة سببا في الوصول للحل
بعد أربع سنوات من العمل الشاق
وكان عملا مشتركا بين علماء الفيزياء والكيمياء
عدد من طرق علم الأشعة السينية البلوري
تحديد هودجكن لتركيب البنسلين يحمل مهارة فريدة
حيث أن الجزئ لم يكن كبير جدا
ولكنه يحمل خصائص غير معلومة
ما يعنى أن الخصائص الكيميائية لا تعطى دليلا كافيا

في عام 1948
هودجكن بدأت محاولاتها لمعرفة تركيب فيتامين B12
و(الذي يمكن تخليقه بالبكتريا والفطريات )
والذي يلعب دورا في الحيوانات المجترة
التي تحتاج هذا الفيتامين بكميات كبيرة
إنتاج الإنسان لهذا الفيتامين بسيط
فلابد أن يحصل عليه في غذائه
و بكميات مناسبة
غياب فيتامين B12 في الغذاء
أو صعوبة امتصاصه من جدار الأمعاء
يؤدى إلى الأنيميا الخبيثة
الأعراض تختفي بحقن فيتامين B12
إذا لنعالج هذه القضية
لابد من معرفة تركيب فيتامين B12 بالتفصيل
في عام 1956 استطاعت هودجكن
أن تحدد تركيب فيتامين (B12)
قبلها كان مستحيل ذلك
وهذه النتيجة حسبت كإنجاز لتقنية علم الاشعه السينية البلوري
أمكن معرفة دور فيتامين B12 في الأيض
كذلك أمكن تخليقه كيميائيا

 

 

 

تملأ منتجات البلاستيك حياتنا والفضل يرجع لعلماء

الحاصلين على نوبل الكيمياء 1963

لجعلهم البلاستيك ماده مصنعه

ابتكروا طريقه لجعل البلاستيك أرخص وأقوى وأكثر جوده

البلاستيك مصنوع من بليمرات شديدة الارتباط

بسلاسل طويلة تتكون بارتباط وحدات صغيره من طرف لطرف

الطرق البدائية للصق هذه الوحدات المفردة

كان يعيبها وجود تفرعات بها مواد كيميائيه مثل حبال متفرقة

كارل زنجلر اختبر عامل حفاز جديد يجعل السلاسل اقرب للمثالية

عندما اكتشف مصادفة أن المركبات التي تحتوى على الألمونيوم

والكربون في وجود كميات قليلة من معدن متحول يمكنها أن تقوم بالمطلوب

اختبر زنجلر عديد من المواد

حتى توصل إلى كيماويات أحاديه

وحدات مفرده من الايثلين لتكون بولي ايثلين

أو وحدات عديدة من الايثلين

والتي هي أطول ولها تفريعات أقل

ويحدث هذا في درجات حرارة اقل وضغوط اقل

وهذا يعتبر تطور عن طريق آخر

جلوبو ناتا طور عامل حفاز
لدمج وحدات المفردة مع بعضها
على سبيل المثال ارتباط كيميائي
له تفرعات في اتجاهات عديدة
مما يمنع ويجعل من الصعب أن ترتبط هذه السلاسل
في بوليمرات تتراكم مع بعضها
ناتا حل هذه المشكلة بأن صمم اختلاف أو تدرج في العامل الحفاز
والذي منه البوليمر النامي يتشكل بطريقه
تقبل الارتباط الطولي في اتجاه معين
بفضل زنجلر وناتا
شهد البلاستيك تطور كبير
شاهدنا الكثير من منتجات البلاستيك
الألياف من الملابس
إلى زجاجات البلاستيك
ولأول مره استطاع كيميائي تخليق ما يحاكى الطبيعة
الشق المصنع من المطاط

 

 

كالفين أمضى سنوات عديدة لدراسة تفاعلات البناء الضوئي

(ثاني أكسيد الكربون) ويخرج منها نواتج التفاعل

أو بمعنى أصح مسار الكربون فى البناء الضوئى

وجود طرق تجريبية جديدة

سمحت للباحثين فى هذا المجال

اثنين من هذه الطرق تعليم الجزيئات بالنظائر المشعة

والتي ابتكرها دى هيرس

وطريقة الكروماتوغرافيا التي ابتكرها مارتان وسينج

والتي تسمح بفصل كميات ضئيلة من المركبات في مخلوط منها

بطريقة مبتكره عبقرية دمج بين الطريقتين

وطرق أخرى كالفين نجح في تتبع مسار الكربون من ثاني أكسيد الكربون والتي امتصها النبات لكي يحولها إلى منتج نهائي

الكربون المشع النظير  C14 معروف في ارتباطات أخرى

 لعب دور مهم في أبحاث كلفن

كل تجاربه أجراها على طحالب خضراء ميكروسكوبيه

(كلوريلا بيرلوبدوزا )

ولكن التجارب التي أجريت على النباتات الراقية

تمثيل ثاني أكسيد واحد في كل النباتات

السؤال الذي حير العلماء

ماهو المنتج الأولى لعملية التمثيل والذي يحدث أولا

والذي تأخذه النباتات

أوضح أن التفاعل الأولى ليس كما هو معروف مسبقا

اختزال ثاني أكسيد الكربون كما هو

ولكن تثبيت ثاني أكسيد الكربون

إلى ماده تسمى مستقبل ثاني أكسيد الكربون

Carbon dioxide acceptor

موجود في النباتات كلفن أصبح قادر على التعرف على الناتج المتكون

في هذا التفاعل المثبت هو عضويه تعرف

Phosphoglyceric acid

(حمض الفوسفو جلسرين)

هذا الكشف كان مهما لما سيتبعه من كشوف
الناتج الأولى للتمثيل عرف انه مركب معروف
منذ بدأ البحث هو ناتج وسيط للانحلال البيولوجى
للكربوهيدرات وليس مركب مجهول
حمض الفوسفو جلسرين عرف بأنه الناتج من انحلال السكر منذ عام 1929 رانز نيلسون في استكهولم
تحديد كالفين لحمض الفوسفوريك أدى إلى معرفة العلاقة
بين البناء الضوئي وأيض الكربوهيدرات عموما
أبحاث كالفين خططت المسار
بين الناتج النهائي ------ والناتج الأولى
وهى الكربوهيدرات العديدة والتي تعتبر اختزال لحمض الفوسفوجلسرين لمستوى الكربوهيدرات
لابد أن يقدم النبات العامل المختزل
المنتج الغنى بالطاقة والفوسفات
لكي ينتج النبات هذا العامل
يحتاج النبات أن يستخدم طاقة الضوء
هذا يعنى أن طاقة الضوء لا تستخدم مباشرة
طاقة الضوء تستخدم في إعادة تجديد العوامل المساعدة
التي تستهلك في تفاعلات التمثيل

التفاعل الرئيسي في التمثيل هو تثبيت ثاني أكسيد الكربون
لمستقبل والذي حدد طبيعته كالفين
وعلى غير المتوقع وجد هذا المستقبل
أحد مشتقات سكر الريبولوز
عندما يثبت ثاني أكسيد الكربون لمشتق الريبولوز
يتكون حمض الفوسفوجلسرين
لان المستقبل يستهلك أثناء تفاعل التثبيت
لابد من إعادة تكوينه من منتجات التمثيل
أوضح كالفين هذه الآليه المعقدة لإعادة البناء
مابين المنتج الأولى والمستقبل هناك مالا يقل عن عشرة مواد وسيطة والتفاعلات بين هذه المنتجات تحفزها أحد عشر إنزيما وهذا يعتبر من أهم التفاعلات في كوكبنا

 

فانتهووف أستاذ جامعة برلين
أبحاثه في مجال النظرية الذرية الجزيئيه
حقق أعظم اكتشافات في مجال الكيمياء منذ عصر دالتون
فانت هوف افترض أن ذرات العناصر لها نقاط ارتباط في الفراغ
هذه الفرضية هي التي أدت إلى نظرية
افتراض عدم انتظام ذرات الكربون
أدت إلى ظهور الكيمياء الفراغية أو الضوئية
أبدع فانت هوف في مجال النظرية الجزيئيه
قانون أفوجادرو
عدد جزيئات الغاز في حجم ما هو نفسه لجميع الغازات
عند نفس الضغط ونفس الحرارة
ليس وفقط في الحالة الغازية أيضا في الحالة السائلة
ضغط هذه الجزيئات يعرف بالضغط الاسموزى
يأخذ فى الاعتبار بنفس الطريقة التي نهتم بها بجزيئات الغاز
أثبت أن ضغط الغاز والضغط الاسموزى الاثنين واحد متماثلان للجزيئات نفسها
في مرحله الطور الغازي وأيضا في السوائل متماثلان تماما
وجد أن مفهوم الجزئ في الكيمياء وجد انه عام
ومعروف لدرجه كبيرة
اكتشف كيف يمكن التعبير عن الاتزان في التفاعلات
والقوى المحركة الكهربية التي يمكن أن يحدثها التفاعل
وشرح كيف يمكن أن يحدث التحول
بين الحالات المختلفة للعناصر
كيف تتكون الأملاح المزدوجة
بتطبيق هذه القواعد البسيطة
التي استعارها من الميكانيكا ومن الديناميكا الحرارية
أصبح فانت هووف من مؤسسي علم الديناميكا الحرارية
وأبحاثه أصبحت عامل من عامل تطور الكيمياء الفيزيائية
اكتشافاته فى مجال الكيمياء الكهربية ونظرية التفاعل الكيميائي فتحت باب لأبحاث علميه في مجال حالة المادة فى المحاليل
كان لهذه الأبحاث أهميه خاصة حيث أن التفاعلات الكيميائية الحيوية
وعمليات الأيض تحدث في المحاليل

طريقة لتقدير عمر المواد البيولوجيه التي من أصل بيولوجى
باستخدام كربون 14 كطريقه لتقدير الوقت
هذه الطريقة صارت متبعه في
علم الآثار
الجيولوجي
فيزياء الأرض
كربون 14 نوع من الكربون بوزن جزيئي 14
موجود في ثاني أكسيد الكربون الجوى
يتكون في طبقات الجو بفعل الإشعاع الكوني
الآتي من الفضاء الخارجي تكون
له طاقه كبيرة في وقت تكونه
يتأكسد سريعا إلى ثاني أكسيد الكربون
والذي يوزع نفسه في الجو نسبته ضئيلة جدا
حوالي جزء من المليون يعنى ذره في مليون ذره كربون
هناك ذره واحده وزنها الجزيئى 14
هذه النسبة يمكن تقديرها لكربون 14 الذي هو نظير مشع
يعبر عن نفسه بإطلاقه للإشعاع ويتحول إلى نيتروجين
بإطلاقه إلكترون والذي يمكن قياسه بأجهزة حساسة
الانحلال يتم يبطئ يحتاج إلى 5600 عام
يحتاج إلى 5600 سنه لتتحول
نصف هذه الذرات إلى لنتروجين
بعد مرور 5600 عام تتحول إلى الربع
بعد مرور 5600 عام تتحول إلى الثمن
لو أن شدة الإشعاع الكوني ثابت خلال العشرة آلاف سنه الماضية
إذا يصبح متوسط عمر الكربون 14-18الف سنه
سوف تكون كافيه تكوين حاله ثانيه من تركيز هذا النظير المشع
ليس وفقط في الجو ولكن فى الماء والنطاق البيولوجى كله والمحيط الحيوي كله
ثاني أكسيد الكربون النشط وغير النشط يذوب بنسبه ثابتة في الماء البحار والبحيرات ويتحول إلى كوبونات و بيكربونات
وتستخدمه الأشجار وبصوره نهائيه تأكله الحيوانات التي تعيش على النباتات
النسبة بين الكربون النشط وغير النشط في كل الكائنات الحية
يمثل نسبة وجودها في الهواء
عندما يموت الكائن الحي تبادل الكربون يتوقف مع محيطه
ذرات الكربون تتناقص بمعدل ثابت
يمكن قياس بقية النشاط لتحديد الوقت الذي مضى منذ الموت
لو حدث ذلك في مدة تتراوح بين (500- 30000) سنه
هذه النظرية نشرها ليبي عام 1947
بمهارته في إجراء التجارب لم يتعب في إثبات صحة نظريته
المواد البيولوجيه الميتة
مثل الأخشاب المواد النباتية زيوت في البحار
تظهر نشاط يمكن حسابه من معلومات إنتاج كربون 14
في الجو ومعدل انحلاله
مواد الحفريات المتحجرات مثل البترول أصبحت تماما غير نشطه
ولكنها أتت من كائنات حيه عاشت منذ ملايين السنين
بفضل تجارب ليبي على المواد قليلة النشاط
نجح في تحسين القدرة على القياس
عملية تقديره للتركيز أصبحت غير ضرورية
الطريقة استخدمت مع أشياء أخرى
الصور المصرية في المقابر المصرين
التي وجدت قبل 5000 سنه
وغيرها في عهد البطالمة 2000عام قبل الميلاد

اختبر ليبي طريقته
بتحديد عمر لب الأشجار الضخمة الخشب الأحمر
التي يمكن تقدير عمرها بعد عدد الحلقات التي تضاف سنويا
حيث يضاف كل سنه حلقه
النتائج المتحصل عليها من المجموعات الضابطه لم تبقى شك
في مدى دقة الطريقة
استخدم الطريقة علماء الآثار
علماء المصريات حصلوا على تأريخ يصل
إلى ألفين سنه قبل أول سلاله ملكيه
والتي بدأت 3400 قبل الميلاد
وقد ثبت أن الفترة الجليدية في مناطق الشمالية من
أمريكا الشمالية وأوروبا
كانت في نفس الوقت واستمرت 11000سنه
وجدت كهوف في فرنسا عمرها 15000سنه
فىالعراق ما يثبت أن الناس
عاشوا فيها من 25000سنه
هذه التقديرات التي ألقت الضوء على وجود الإنسان قبل التاريخ استخدمت الطريقة في قياس تحول مياه البحار والمحيطات
حلت مشكلة دوران المياه في البحار