Photo Credit: Emory University
ترجمه من الانكليزية الى الاسبانية: Nicolas Pérez
ترجمه من الاسبانية الى العربية: فينيق .. خصيصا لمنتدى الملحدين العرب + الحاد اسباني عربي / لغاية ثقافية غير تجارية
وجد علماء عبر دراستين جديدتين محققتان في جامعة Emory بأنّ الببتيدات البسيطة يمكن تنظيمها في أغشية ثنائية الطبقة. هذا الاكتشاف يوحي بالعثور على " حلقة مفقودة " بين جرد للمواد الكيميائية في الارض عند بداية ظهورها و الاطار التنظيمي الاساسي الضروري للحياة.
يقول Childers Seth طالب الدراسات العليا في الكيمياء:" لقد اثبتنا بأنه بامكان الببتيدات تشكيل نمط من الاغشية الضرورية لخلق تنظيم على نطاق واسع ", ويتابع قائلاً:" ما يكون ممتعاً في الامر أن تلك الاغشية المكونة من الببتيدات, يمكنها امتلاك القدرة على العمل بصيغ معقدة, كواحد من البروتينات ".
النتيجة كانت منشورة حديثاً في Angwandte Chemie
في الدراسة الثانية, التقط الباحثين صور للبتيدات عندما تجمّعت في بُنى سائلة كروية, فتشكلت في اغشية ثنائية الطبقة. هذه النتائج تمّ نشرها من فترة قريبة في جريدة the American Chemical Society.
يقول زميل ما بعد الدكتوراه في علم الاعصاب Yan Liang بجامعة Emory:" لأجل تشكيل نواة, هذه النواة ستتحول الى رقائق لاجل النمو, الببتيدات أولاً تصدّ الماء ". يتابع كلامه, قائلاً:" بعد تشكيل الببتيدات للرقائق, سيكون بامكاننا رؤية كيفية تجمعّها اعتباراً من الاطراف الخارجيّة ".
فاضافة لتوفير معلومات حول اصل الحياة, يمكن للنتائج أن تسلّط الضوء على البروتينات المتصلة بمرض الزهايمر, السكري من النوع 2, وعشرات الامراض الخطيرة الاخرى.
المختص بالكيمياء والمساعد في تحقيق كلا الدراستين David Lynn يقول:" هذا يشكّل عوناً هائلاً على فهمنا للتجمعات البنيوية الكبيرة للجزيئات ". يتابع قوله:" اثبتنا بأنّ الببتيدات تستطيع الانتظام كاغشية ثنائية الطبقة, ولقد حصلنا على أول صورة في زمن حقيقي لعملية تشكيل ذاتي. في الواقع يمكننا في زمن حقيقي رؤية كيفية خلق هذه الآليات المتناهية في الصغر** لنفسها ذاتها ".
القدرة على تنظيم العناصر باقسامها وفي سطوحها, تشكّل القاعده في علم الاحياء. من الدهون الفوسفورية ثنائية الطبقة للاغشية الخليوية, إلى حلزونات DNA المليئة بالمعلومة, المصفوفات التي تشكّل ذاتها تحدّد فن عمارة الحياة.
لكن حتى لو كانت تشكّل الدهون الفوسفورية والDNA, جزيئات معقدة, فالببتيدات تكون متشكلة من حموض امينية بسيطة متوافقة بذلك مع البروتينات. أثبتت تجربة Miller-Urey*** في العام 1953, بأنّ الاحماض الامينية قد أمكن وجودها في الارض المبكرة, فاتحاً الباب لمحاولة الاستفهام: فيما لو أنّ الببتيدات قد امكنها تشكيل نظام جزيئي متفوق { Supramolecular بالانكليزية }.
لاجل دراسة كيفيّة تنظيم البنية المجوفة والانبوبيّة للببتيدات, استخدم الباحثون مناهج متخصصة في الرنين المغناطيسي النووي { RMN }**** في الحالة الصلبة, تمّ تطويرها بجامعة Emory خلال العقدالاخير. حدّدوا طرف بسلاسل الببتيدات مع لصيقة من RMN, بعدئذ, سمحوا لها بالتجمّع لرؤية فيما لو
انّ الاطراف قد تفاعلت. كانت النتيجة عبارة عن غشاء ثنائي الطبقة, بوجه داخلي ووجه خارجي, وطبقة اضافيّة داخليّة للتمثّل وظائفياً.
قال Childers:" اغشية الببتيدات تحقق تعقيد الاغشية الخليوية عبر نظام محلي للانزيمات ", تابع كلامه, قائلاً:" نفهم الآن بأن اغشية الببتيدات تنتظم بمستوى محلي كالبروتين, نرغب بالبحث حول امكانية عملهم كبروتين ".
يكون الهدف هو توجيه الجزيئات لتعمل كمحفزات وخلق بُنى أكثر تعقيداً. يقول Childers :" يسرنا فهم كيفية بناء شيء اعتباراً من الصفر ", يتابع قائلاً:" كيف يمكننا أخذ ذرات وتصنيع جزيئات؟, كيف يمكننا امتلاك جزيئات يمكنها الالتصاق { التجمّع } لخلق آليات متناهية في الصغر تقوم بانجاز مهام نوعيّة؟
هوامش
* الببتيد أو الهَضْمِيد (بالإنجليزية: Peptide) هو سلسلة أحماض أمينية. الرابطة الببتيدية هي رابطة كيميائية تنشأ بين الأحماض الأمينية لتكوين البروتينات المختلفة وهي من الروابط القوية في البناء البروتيني.
العديد من البروتينات تشكل الانزيمات أَو وحدات بروتينية تدخل في تركيب الإنزيماتِ. كما يقوم البروتين بأدوار أخرى هيكليةِ أَو ميكانيكيةِ، مثل تشكيل الدعامات والمفاصل ضمن الهيكل الخلوي. تلعب البروتينات مهام حيوية أخرى فهي عضو مهم في الإستجابة المناعية وفي تخزين ونقل الجزيئات الحيوية كما تشكل مصدرا للحموض الأمينية بالنسبة للكائنات التي لا تستطيع تشكيل هذه الحموض الأمينية بنفسها.
الاحماض الامينيه هي "لبنات البناء" الرئيسية لبناء البروتين والببتيد في الجسم. يمكن ملاحظتها بسهولة بعد هضم البروتين. ثمانيه أساسية مهمة جدا (لا يمكن للجسم البشري أن يصنعها بنفسه) والباقي غير أساسية (يمكن صنعها داخل الجسم البشري، بشرط التغذية السليمة). بالرغم من قدرة الجسم على تصنيع الأحماض غير الأساسية، إلا أنه وفي بعض الأحيان يتوجب أخذ مكملات للأحماض غير الأساسية لضمان توفر الكميه المثلى في الجسم. البعض يضيف قسما ثالثا هو شبه-أساسية، حيث يقوم الجسم بتصنيع هذه الأحماض ولكن بكميات محدودة.
يتكون كل حمض أميني من ذرة كربون مركزية تسمي " الفا كربون " يتصل بها :
مجموعة هيدروكسيل COOH
مجموعة امينو NH2
ذرة هيدروجين H
سلسلة الألكيل R و تختلف بإختلاف كل حمض , مفرقة بين الأحماض و محددة لخواصها و تصنيفها
وتنشأ الرابطة الببتيدية من اتحاد حمضين أمينيين بكل من NH2 للحمض الأول مع COOH للحمض الثاني و يتم نزع جزئ ماء نتيجة الإتحاد مكوناً رابطة ببتيدية C(=O)NH .. و يعتبر هذا التفاعل نازعا للماء dehydration reaction
و بتكرار ذلك التفاعل بإضافة العديد من مختلف الأحماض الأمينية , تتكون سلسة من الأحماض الأمينية تربطها الروابط الببتيدية ... و هذا هو البناء الأولي و التركيب البدائي للبروتين
يتم كسر الرابطة عن طريق إضافة الماء باعثة حرارة ... اما في داخل الكائنات الحية فتحتاج هذة المسألة إلى إنزيمات هاضمة توجد في الجهاز الهضمي .. كل إنزيم متخصص في كسر روابط معينة في السلسلة .
** التقانة النانوية (بالإنجليزية: Nanotechnology) أو تقانة الصغائر هي دراسة ابتكار تقنيات ووسائل جديدة تقاس أبعادها بالنانومتر وهو جزء من الألف من الميكرومتر أي جزء من المليون من الميليمتر. عادة تتعامل التقانة النانوية مع قياسات بين 0.1 إلى 100 نانومتر أي تتعامل مع تجمعات ذرية تتراوح بين خمس ذرات إلى ألف ذرة. وهي أبعاد أقل كثيرا من أبعاد البكتيريا والخلية الحية. ولكنها حتى الأن لا تختص بعلم الأحياء بل تهتم بخواص المواد.
و هذا التحديد بالقياس يقابله اتساع في طبيعة المواد المستخدمة. فالتقانة النانوية تتعامل مع أي ظواهر أو بنايات على المستوى النانوي الصغير. مثل هذه الظواهر النانوية يمكن أن تتضمن تقييد كمومي quantum confinement التي تؤدي إلى ظواهر كهرومغناطيسية وبصرية جديدة للمادة التي يبلغ حجمها بين بين حجم الجزيئ وحجم المادة الصلبة المرئي. تتضمن الظواهر النانوية أيضا تأثير جيبس-تومسون - وهو انخفاض درجة انصهار مادة ما عندما يصبح قياسها نانويا، اما عن البنايات النانوية فأهمها الأنابيب النانوية الكربونية.
يستخدم بعض الكتاب الصحفيين أحيانا مصطلح (تقنية الصغائر للتعبير عن النانونية) رغم عدم دقته، فهو لا يحدد مجاله في التقانة النانوية أو الميكرونية إضافة إلى التباس كلمة صغائر مع جسيم أو الدقائق Particles.
العلوم النانوية والتقنية النانوية إحدى مجالات علوم المواد واتصالات هذه العلوم مع الفيزياء، الهندسة الميكانيكية والهندسة الحيوية والهندسة الكيميائية تشكل تفرعات واختصاصات فرعية متعددة ضمن هذه العلوم وجميعها يتعلق ببحث خواص المادة على هذا المستوى الصغير.
وكما جاء في مقال في جريدة (الحياة اللندنية) للكاتب (أحمد مغربي) تعرّف التقنية النانوية بأنها تطبيق علمي يتولى إنتاج الأشياء عبر تجميعها على المستوي الصغير من مكوناتها الأساسية، مثل ذرة والجزيئات. وما دامت كل المواد المكونة من ذرات مرتصفة وفق تركيب معين، فإننا نستطيع أن نستبدل ذرة عنصر ونرصف بدلها ذرة لعنصر آخر، وهكذا نستطيع صنع شيء جديد ومن أي شيء تقريبا. وأحيانا تفاجئنا تلك المواد بخصائص جديدة لم نكن نعرفها من قبل، مما يفتح مجالات جديدة لاستخدامها وتسخيرها لفائدة الإنسان، كما حدث قبل ذلك باكتشاف الترانزيستور.
وتكمن صعوبة التقنية النانوية في مدى إمكانية السيطرة على الذرات بعد تجزئة الموادالمتكونة منها. فهي تحتاج بالتالي إلى أجهزة دقيقة جدا من جهة حجمها ومقاييسها وطرق رؤية الجزيئات تحت الفحص. كما أن صعوبة التوصل إلى قياس دقيق عند الوصول إلى مستوى الذرة يعد صعوبة أخرى تواجه هذا العلم الجديد الناشئ.
*** تجربة ميلر-يوري (أو يوري-ميلر) هي إحدى التجارب التي تحاكي الشروط الافتراضية التي وجدت على الأرض المبكرة early Earth ويتم فحصها للتحقق من حصول التطور الكيميائي chemical evolution. تحاول الفرضية بكل أساسي اختبار فرضية اوبارين وهالدان بأن شروط الأرض البدئية هي التي اعطت الأفضلية للتفاعلات الكيميائية التي أدت لتخليق المركبات العضوية من السوابق اللاعضوية. تعتبر هذه التجربة إحدى التجارب الكلاسيكية الأساسية في دراسة أصل الحياة، أجريت في عام 1953 من قبل ميلر وهارولد سي. يوري في جامعة شيكاغو.
**** الرنين النووي المغناطيسي Nuclear magnetic resonance أو اختصارا (إن.إم.آر NMR) هي إحدى الظواهر الفيزيائية التي تعتمد على الخواص المغناطيسية الميكانيكية الكمومية لنواة الذرة. الرنين النووي المغناطيسي أيضا يستخدم للدلالة على مجموعة منهجيات وتقنيات علمية تستخدم هذه الظاهرة لدراسة الجزيئات من بنية وتشكيل فراغي.
تعتد الظاهرة أساسا على ان جميع النوى الذرية التي تملك عددا فرديا من البروتونات أو النيوترونات يكون لها عزم مغناطيسي أصلي intrinsic وعزم زاوي angular momentum. أكثر النوى التي تستخدم في هذه التقنيات هي هيدروجين-1 أكثر نظائر الهدروجين توافرا في الطبيعة إضافة إلى نظائرالكربون-13 نظير الكربون الطبيعي. نظائر عناصر أخرى يمكن أن تستخدم لكن استخداماتها تبقى أقل.
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق
ملحوظة: يمكن لأعضاء المدونة فقط إرسال تعليق.