معلومة

كيف يمكن للمرء أن يحدد ما إذا كانت مادة كيميائية ستنظم فئة معينة من البروتينات؟

كيف يمكن للمرء أن يحدد ما إذا كانت مادة كيميائية ستنظم فئة معينة من البروتينات؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أحاول تحديد ما إذا كانت بعض المواد الكيميائية العضوية ستعمل على تنظيم فئات من البروتينات التي تمتلك نشاط ديسيلاز.

كيف سأقوم بهذه التجربة؟ أفترض أنني سأستخدم نوعًا من الفحص ولكني لست متأكدًا تمامًا من كيفية القيام بذلك.


تتمثل إحدى طرق فحص هذا في النظر إلى النسخة ككل قبل إدخال المادة الكيميائية وبعدها. سأستخدم ميكروأري أو الجيل التالي من تقنية تسلسل RNA-seq للنظر في مستوى التعبير لجميع الجينات بعد إدخال المادة الكيميائية ، وبعض التحكم الخامل وعدم التحكم في المعالجة.

بعد ذلك ، يمكنك حساب التغير النسبي في التعبير عن جميع الجينات ، تحت العلاج مقابل السيطرة. بعد ذلك ، يمكنك إجراء تخصيب لمصطلح GO للجينات التي تم تنظيمها بشكل كبير ، ومعرفة ما إذا كان مصطلح "deacylases" يُظهر إثراءًا كبيرًا في الجينات التي يتم تنظيمها تحت العلاج مقابل التحكم.


كيف يمكن للمرء أن يحدد ما إذا كانت مادة كيميائية ستنظم فئة معينة من البروتينات؟ - مادة الاحياء

البروتينات هي واحدة من أكثر الجزيئات العضوية وفرة في الأنظمة الحية ولديها مجموعة متنوعة من الوظائف لجميع الجزيئات الكبيرة. قد تكون البروتينات هيكلية أو تنظيمية أو مقلصة أو واقية قد تعمل في النقل أو التخزين أو الأغشية أو قد تكون سموم أو إنزيمات. قد تحتوي كل خلية في نظام حي على آلاف البروتينات ، ولكل منها وظيفة فريدة. تختلف هياكلها ، مثل وظائفها ، بشكل كبير. ومع ذلك ، فهي كلها بوليمرات أحماض أمينية، مرتبة في تسلسل خطي.


خيارات الوصول

احصل على حق الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو وصول كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


المعمل 19: استخدام العوامل الكيميائية للتحكم في الكائنات الدقيقة

التطهير هو القضاء على الكائنات الحية الدقيقة ، ولكن ليس بالضرورة الأبواغ الداخلية ، من الأجسام غير الحية أو الأسطح ، بينما إزالة التلوث هي معالجة جسم أو سطح غير حي لجعله آمنًا في التعامل معه.

أ. المصطلح مطهر يستخدم لعامل يستخدم لتطهير الأجسام أو الأسطح غير الحية ولكنه سامة بشكل عام لاستخدامها على الأنسجة البشرية.

ب. المصطلح مطهر يشير إلى العامل الذي يقتل أو يمنع نمو الميكروبات ولكنه آمن للاستخدام على الأنسجة البشرية.

ج. المصطلح المطهر يصف عاملًا يقلل من أعداد الميكروبات إلى مستوى آمن ، ولكن قد لا يقضي عليها.

لأن المطهرات والمطهرات غالبًا ما تعمل ببطء على بعض الفيروسات - مثل فيروسات التهاب الكبد ، والبكتيريا التي تحتوي على جدار الخلية الحمضي السريع مثل السل الفطري، وخاصة البكتيرية الأبواغ، من إنتاج الجنس عصية والجنس المطثية، هم عادة لا يمكن الاعتماد عليها في التعقيم - تدمير الكل اشكال الحياة.

هناك عدد من العوامل التي تؤثر على عمل مضادات الميكروبات للمطهرات والمطهرات ، بما في ذلك:

1. إن تركيز من العامل الكيميائي.

2. ال درجة الحرارة حيث يتم استخدام الوكيل. بشكل عام ، كلما انخفضت درجة الحرارة ، كلما استغرق التطهير أو إزالة التلوث وقتًا أطول.

3. ال أنواع الكائنات الحية الدقيقة هدية. منتجي Endospore مثل عصية محيط، المطثية الأنواع ، والبكتيريا سريعة الحمضية مثل السل الفطري يصعب القضاء عليها.

4. ال عدد الكائنات الحية الدقيقة هدية. كلما زاد عدد الكائنات الحية الدقيقة ، زادت صعوبة التطهير أو التطهير.

5. إن طبيعة المادة التي تحمل الكائنات الحية الدقيقة. تتداخل المواد العضوية مثل الأوساخ والفضلات مع بعض العوامل.

يتم الحصول على أفضل النتائج بشكل عام عند الأولي أعداد الميكروبات منخفضة ومتى السطح المراد تطهيره نظيف وخالية من المواد المسببة للتدخل.

هناك نوعان من مضادات الميكروبات الشائعة طرق العمل للمطهرات والمطهرات والمطهرات:

1. يجوز لهم ذلك إتلاف الدهون و / أو بروتينات الغشاء السيتوبلازمي شبه النافذ من الكائنات الحية الدقيقة مما أدى إلى تسرب المواد الخلوية اللازمة للحفاظ على الحياة.

2. يجوز لهم تفسد الإنزيمات الميكروبية والبروتينات الأخرى ، عادة عن طريق تعطيل روابط الهيدروجين وثاني كبريتيد التي تعطي البروتين شكله الوظيفي ثلاثي الأبعاد. هذه كتل التمثيل الغذائي.

عدد كبير من هذه العوامل الكيميائية شائعة الاستخدام. بعض المجموعات الأكثر شيوعًا مذكورة أدناه:

1. مشتقات الفينول والفينول

الفينول (5-10٪) كان أول مطهر شائع الاستخدام. ومع ذلك ، بسبب سميته ورائحته ، مشتقات الفينول (الفينولات) تستخدم الآن بشكل عام. الفينول الأكثر شيوعًا هو orthophenylphenol ، وهو العامل الموجود في O-syl & reg و Staphene & reg و Amphyl & reg. بيسفينول تحتوي على مجموعتين من الفينول وعادة ما تحتوي على الكلور كجزء من بنيتها. وهي تشمل سداسي كلوروفين وتريكلوسان. يتم دمج سداسي كلوروفين في محلول 3٪ مع المنظفات ويوجد في PhisoHex & reg. التريكلوسان مطهر شائع جدًا في الصابون المضاد للميكروبات والمنتجات الأخرى. بيجوانيدس تشمل الكلورهيكسادين والألكسيدين. محلول 4٪ من الكلورهيكسيدين في كحول الأيزوبروبيل مع المنظفات (Hibiclens & reg و Hibitane & reg) هو عامل شائع لغسل اليدين وفرك اليدين الجراحي. تقتل هذه العوامل معظم البكتيريا ، ومعظم الفطريات ، وبعض الفيروسات ، ولكنها عادة ما تكون غير فعالة ضد الأبواغ الداخلية. كلوروكسيلينول (4-chloro-3،5-dimethylphenol) هو مركب كيميائي واسع الطيف مضاد للميكروبات يستخدم للسيطرة على البكتيريا والطحالب والفطريات والفيروسات وغالبًا ما يستخدم في الصابون والمطهرات المضادة للميكروبات. يغير الفينول والفينولات نفاذية الأغشية ويغير طبيعة البروتينات. يغير البيسفينول والبيغوانيدات والكلوروكسيلينول نفاذية الغشاء.

2. الصابون والمنظفات

الصابون هي فقط مبيد للجراثيم بشكل معتدل. استخدامها يساعد في إزالة ميكانيكية من الكائنات الحية الدقيقة عن طريق تكسير الطبقة الدهنية على الجلد (الاستحلاب) وتقليل التوتر السطحي للماء بحيث ينتشر ويخترق بسهولة أكبر. تحتوي بعض أنواع صابون التجميل على مطهرات مضافة لزيادة نشاط مضادات الميكروبات.

منظفات قد يكون أنيوني أو كاتيوني. أنيوني (مشحون سلبيا) المنظفات، مثل مساحيق الغسيل ، تقوم بإزالة الكائنات الحية الدقيقة وغيرها من المواد ميكانيكيًا ولكنها ليست مبيدًا للميكروبات. كاتيوني (مشحون إيجابيا) المنظفات يغير نفاذية الغشاء ويغير طبيعة البروتينات. فهي فعالة ضد العديد من البكتيريا النباتية وبعض الفطريات وبعض الفيروسات. ومع ذلك ، فإن الأبواغ البكتيرية وبعض البكتيريا مثل السل الفطريو الزائفة الأنواع عادة ما تكون مقاومة. الصابون والمواد العضوية مثل الفضلات تعطلها أيضًا. تشمل المنظفات الكاتيونية مركبات الأمونيوم الرباعية مثل كلوريد البنزالكونيوم وزيفيران وريج وديابرين وروكال وسيبرين وفيميرول. يحتوي ليسول وريج المنزلي على ألكيل ثنائي ميثيل بنزيل كلوريد الأمونيوم والكحول.

3. كحول

70٪ حلول كحول الإيثيل أو الأيزوبروبيل فعالة في قتل البكتيريا النباتية والفيروسات المغلفة والفطريات. ومع ذلك ، فهي عادة ما تكون غير فعالة ضد الفيروسات الباطنية والفيروسات غير المغلفة. بمجرد أن يتبخروا ، سيتوقف نشاطهم القاتل. تفسد الكحوليات الأغشية والبروتينات وغالبًا ما يتم دمجها مع المطهرات الأخرى ، مثل اليود والزئبق والمنظفات الكاتيونية لزيادة الفعالية.

4. الأحماض والقلويات

الأحماض والقلويات يغير نفاذية الغشاء ويغير طبيعة البروتينات والجزيئات الأخرى. أملاح الأحماض العضوية، مثل بروبيونات الكالسيوم وسوربات البوتاسيوم وميثيل بارابين ، تستخدم عادة كمواد حافظة للأغذية. يستخدم حمض Undecylenic (Desenex & reg) لعلاج التهابات الجلد الجلدية. مثال على قلوي هو محلول (هيدروكسيد الصوديوم).

5. معادن ثقيلة

المعادن الثقيلة ، مثل الزئبق والفضة والنحاس ، تفسد طبيعة البروتينات. مركبات الزئبق (الزئبق ، ميثافين ، ميرثيولات) هي فقط جراثيم وليست فعالة ضد الأبواغ الداخلية. توضع نترات الفضة (1٪) أحيانًا في عيون الأطفال حديثي الولادة للوقاية من الإصابة بالمكورات البنية. تستخدم كبريتات النحاس لمكافحة الأمراض الفطرية للنباتات وهي أيضًا مبيد شائع للطحالب. يقتل كبريتيد السيلينيوم الفطريات وجراثيمها.

6. الكلور

يتفاعل غاز الكلور مع الماء ليشكل أيونات هيبوكلوريت، والتي بدورها تفسد طبيعة الإنزيمات الميكروبية. يستخدم الكلور في معالجة مياه الشرب وأحواض السباحة والصرف الصحي بالكلور. هيبوكلوريت الصوديوم هو العامل النشط في مواد التبييض المنزلية. تستخدم هيبوكلوريت الكالسيوم ، هيبوكلوريت الصوديوم ، والكلورامين (الكلور بالإضافة إلى الأمونيا) في تعقيم الأواني الزجاجية ، وأدوات الأكل ، ومعدات تصنيع الألبان والأغذية ، وأنظمة غسيل الكلى ، ومعالجة إمدادات المياه.

7. اليود واليودوفور

كما يفسد اليود البروتينات الميكروبية. تحتوي صبغة اليود على محلول بنسبة 2٪ من اليود ويوديد الصوديوم بنسبة 70٪ كحول. تستخدم محاليل اليود المائي التي تحتوي على 2٪ يود و 2.4٪ يوديد الصوديوم بشكل شائع كمطهر موضعي. اليود هو مزيج من اليود والبوليمر الخامل مثل البولي فينيل بيروليدون الذي يقلل من التوتر السطحي ويطلق اليود ببطء. يودوفورس أقل تهيجًا من اليود ولا تترك بقعًا وهي فعالة بشكل عام ضد البكتيريا النباتية ، السل الفطريوالفطريات وبعض الفيروسات وبعض الأبواغ. تشمل الأمثلة Wescodyne & reg و Ioprep & reg و Ioclide & reg و Betadine & reg و Isodine & reg.

8. الألدهيدات

الألدهيدات ، مثل الفورمالديهايد والغلوتارالدهيد ، تفسد طبيعة البروتينات الميكروبية. الفورمالين (37٪ محلول مائي من غاز الفورمالديهايد) نشط للغاية ويقتل معظم أشكال الحياة الميكروبية. يستخدم في التحنيط وحفظ العينات البيولوجية وإعداد اللقاحات. الجلوتارالدهيد القلوي (Cidex & reg) ، وحمض الجلوتارالدهيد (Sonacide & reg) ، ومحاليل الفينيتات glutaraldehyde (Sporocidin & reg) تقتل البكتيريا النباتية في 10-30 دقيقة وتقتل الإندوسبورات في حوالي 4 ساعات. تعرض لمدة 10 ساعات لمادة أ 2٪ جلوتارالدهيد يمكن استخدام المحلول لتعقيم المواد على البارد. أورثو- فثالالدهيد (OPA) هو الديالديهايد الذي يستخدم كمطهر عالي المستوى للأدوات الطبية.

9. بيروكسيجين

البيروكسيجين هي عوامل مؤكسدة تشمل بيروكسيد الهيدروجين وحمض البيروكسيتيك. بيروكسيد الهيدروجين يتحلل إلى ماء وأكسجين بواسطة إنزيم الكاتلاز في الخلايا البشرية وهو ليس مطهرًا جيدًا للجروح المفتوحة ولكنه مفيد لتطهير الأشياء غير الحية. التركيزات العالية من بيروكسيد الهيدروجين تطغى على الكاتلاز الموجود في الميكروبات. حمض البيروكسي هو مطهر يقتل الكائنات الحية الدقيقة عن طريق الأكسدة والاضطراب اللاحق للغشاء السيتوبلازمي. يستخدم على نطاق واسع في الرعاية الصحية وتجهيز الأغذية ومعالجة المياه.

10. غاز أكسيد الإيثيلين

أكسيد الإثيلين هي واحدة من المواد الكيميائية القليلة جدًا التي يمكن الاعتماد عليها تعقيم (بعد التعرض لمدة 4-12 ساعة). نظرًا لأنه مادة متفجرة ، يتم خلطها عادةً مع غازات خاملة مثل الفريون أو ثاني أكسيد الكربون. معززات كيميائية غازية، باستخدام أكسيد الإيثيلين ، يشيع استخدامها لتعقيم العناصر الحساسة للحرارة مثل المحاقن البلاستيكية ، وألواح بتري ، والمنسوجات ، والخيوط ، وصمامات القلب الاصطناعية ، وآلات القلب والرئة ، والمراتب. أكسيد الإيثيلين لديه قوة اختراق عالية جدا و يفسد البروتينات الميكروبية. الأبخرة سامة للجلد والعينين والأغشية المخاطية وهي أيضًا مسببة للسرطان. غاز آخر يستخدم كمعقم هو ثاني أكسيد الكلور الذي يفسد طبيعة البروتينات في البكتيريا النباتية ، الأبواغ البكتيرية ، الفيروسات ، والفطريات.

ب- تقييم المطهرات والمطهرات ، والمعقمون

من الممكن تقييم المطهرات والمطهرات والمطهرات باستخدام اختبارات في المختبر أو في الجسم الحي. ان في المختبرالاختبار هو واحد تحت ظروف مختبرية خاضعة للرقابة. ان في الجسم الحيالاختبار هو واحد يتم إجراؤه تحت الظروف الفعلية للاستخدام العادي.

مشترك في المختبر الاختبار هو مقارنة نشاط مضادات الميكروبات للعامل الجاري اختباره مع نشاط الفينول. تسمى القيمة الناتجة معامل الفينول ولها بعض القيمة في مقارنة قوة المطهرات في ظل الظروف القياسية. قد تكون معاملات الفينول مضللة ، ولكن كما ذكرنا سابقًا ، فإن معدل القتل يختلف اختلافًا كبيرًا مع الظروف التي يتم فيها استخدام العوامل الكيميائية. يؤثر تركيز العامل ، ودرجة الحرارة التي يتم استخدامه عندها ، وطول التعرض للعامل ، وعدد الكائنات الدقيقة الموجودة وأنواعها ، وطبيعة المادة التي تحتوي على الكائنات الحية الدقيقة ، على النشاط المضاد للميكروبات للمطهر. إذا تم تقييم المطهر لاحتمال استخدامه في معين في الجسم الحي الوضع ، يجب أن يكون يتم تقييمه في ظل نفس الظروف التي سيتم استخدامه فيها بالفعل.

ج- فعالية غسل اليدين

هناك فئتان من الكائنات الحية الدقيقة ، أو النباتات ، توجد عادة على اليدين. النباتات المقيمة هي الفلورا الطبيعية للجلد. نباتات عابرة هي الكائنات الحية الدقيقة التي تلتقطها مما كنت تتعامل معه. من الممارسات الروتينية غسل اليدين قبل وبعد فحص المريض والقيام بفرك جراحي صارم قبل الذهاب إلى غرفة العمليات. يتم ذلك من أجل إزالة النباتات العابرة التي يحتمل أن تكون ضارة ، وتقليل عدد النباتات المقيمة ، وتطهير الجلد.

التعقيم الفعلي لليدين غير ممكن لأن الكائنات الحية الدقيقة لا تعيش فقط على سطح الجلد ولكن أيضًا في طبقات الجلد العميقة ، في قنوات الغدد العرقية ، وحول بصيلات الشعر. هذه النباتات الطبيعية هي بشكل رئيسي المكورات العنقودية غير المسببة للأمراض (المختبر 15) والعصيات الخناقية.

د- عوامل المعالجة الكيميائية المضادة للميكروبات

العلاج الكيميائي المضاد للميكروبات هو استخدام المواد الكيميائية لتثبيط أو قتل الكائنات الحية الدقيقة في أو على المضيف. يعتمد العلاج الكيميائي على سمية انتقائية. هذا يعني أن الوكيل المستخدم يجب أن تمنع أو تقتل الكائنات الحية الدقيقة في السؤال دون الإضرار بالمضيف.

من أجل أن تكون سامة بشكل انتقائي ، يجب أن يتفاعل عامل العلاج الكيميائي مع بعض الوظائف الميكروبية أو البنية الميكروبية التي إما أنها غير موجودة أو تختلف اختلافًا جوهريًا عن تلك الموجودة في المضيف. على سبيل المثال ، في علاج الالتهابات التي تسببها البكتيريا بدائية النواة ، قد يمنع العامل تخليق الببتيدوغليكان أو يغير الريبوسومات البكتيرية (بدائية النواة). لا تحتوي الخلايا البشرية على ببتيدوغليكان وتمتلك ريبوسومات حقيقية النواة. لذلك ، يظهر الدواء تأثيرًا ضئيلًا ، إن وجد ، على المضيف (سمية انتقائية). من ناحية أخرى ، فإن الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة لها هياكل ووظائف أكثر ارتباطًا بتلك الموجودة في المضيف. ونتيجة لذلك ، فإن مجموعة متنوعة من العوامل الفعالة بشكل انتقائي ضد الكائنات الحية الدقيقة حقيقية النواة مثل الفطريات والبروتوزوان صغيرة مقارنة بالعدد المتاح ضد بدائيات النوى. ضع في اعتبارك أيضًا أن الفيروسات ليست خلايا ، وبالتالي تفتقر إلى الهياكل والوظائف التي تتغير بواسطة المضادات الحيوية ، لذا فإن المضادات الحيوية ليست فعالة ضد الفيروسات.

بناءً على أصلهم ، هناك فئتان عامتان من عوامل العلاج الكيميائي المضادة للميكروبات:

1. مضادات حيوية: المواد التي يتم إنتاجها كمنتجات استقلابية لكائن دقيق واحد والتي تثبط أو تقتل الكائنات الحية الدقيقة الأخرى.

2. كيماويات العلاج الكيميائي المضادة للميكروبات: المواد الكيميائية المصنعة في المختبر والتي يمكن استخدامها علاجيا على الكائنات الحية الدقيقة.

اليوم ، لا يزال التمييز بين الفئتين غير واضح ، حيث يتم تعديل العديد من المضادات الحيوية على نطاق واسع في المختبر (شبه اصطناعية) أو حتى تصنيعها دون مساعدة الكائنات الحية الدقيقة.

تم اكتشاف معظم المجموعات الرئيسية للمضادات الحيوية قبل عام 1955 ، وقد ظهرت معظم تطورات المضادات الحيوية منذ ذلك الحين عن طريق تعديل الأشكال القديمة. في الواقع ، أنتجت 3 مجموعات رئيسية فقط من الكائنات الحية الدقيقة مضادات حيوية مفيدة: الفطريات الشعاعية (بكتيريا التربة الخيطية المتفرعة مثل ستربتوميسيس) ، بكتيريا الجنس عصية، والقوالب الرمية بنسيليوم و السيفالوسبوريوم.

لإنتاج المضادات الحيوية ، يقوم المصنعون بتلقيح كميات كبيرة من الوسط بسلالات مختارة بعناية من الأنواع المناسبة من الكائنات الحية الدقيقة المنتجة للمضادات الحيوية. بعد الحضانة ، يتم استخلاص الدواء من الوسط وتنقيته. نشاطها موحد ويتم وضعه في شكل مناسب للإدارة.

بعض العوامل المضادة للميكروبات سيدال في العمل: هم قتل الكائنات الحية الدقيقة (على سبيل المثال ، البنسلين ، السيفالوسبورين ، الستربتومايسين ، النيوميسين). البعض الآخر ثابتة في العمل: أنها تمنع نمو الميكروبات طويلة بما يكفي لدفاعات الجسم لإزالة الكائنات الحية (على سبيل المثال ، التتراسيكلين ، الإريثروميسين ، السلفوناميدات).

تختلف العوامل المضادة للميكروبات أيضًا في طيفها. المخدرات يقال أنه فعال ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام طيف واسع (على سبيل المثال ، التتراسيكلين ، الستربتومايسين ، السيفالوسبورينات ، الأمبيسلين ، السلفوناميدات). وهي فعالة ضد البكتيريا موجبة الجرام فقط ، أو البكتيريا سالبة الجرام فقط ، أو أنواع قليلة فقط الطيف الضيق (على سبيل المثال ، البنسلين جي ، الاريثروميسين ، الكليندامايسين ، الجنتاميسين).

إذا كان الاختيار متاحًا ، فمن الأفضل استخدام طيف ضيق لأنه سيؤدي إلى تدمير أقل للنباتات الطبيعية للجسم. حقيقة، الاستخدام العشوائي من المضادات الحيوية واسعة الطيف يمكن أن يؤدي إلى عدوى بواسطة الكائنات الحية الدقيقة الانتهازية، مثل الكانديدا (عدوى الخميرة) و المطثية العسيرة (التهاب القولون التقرحي المرتبط بالمضادات الحيوية) ، عندما يتم تدمير فلورا الجسم الطبيعية. تشمل الأخطار الأخرى من الاستخدام العشوائي لعوامل العلاج الكيميائي المضادة للميكروبات سمية الدواء وردود الفعل التحسسية للدواء، و اختيار سلالات مقاومة من الكائنات الحية الدقيقة.

فيما يلي أمثلة على عوامل العلاج الكيميائي الشائعة الاستخدام بمضادات الميكروبات مرتبة وفقًا لها طريقة عمل:

1. العوامل المضادة للميكروبات التي تمنع تخليق الببتيدوغليكان. يؤدي تثبيط تخليق الببتيدوغليكان في البكتيريا التي تنقسم بنشاط إلى تحلل تناضحي. (يمكن العثور على قائمة بعوامل العلاج الكيميائي الشائعة المضادة للميكروبات المدرجة حسب الأسماء العامة والعلامات التجارية وترتيبها حسب طريقة عملها في الجدول 1.)

أ. البنسلينات (أنتجها القالب بنسيليوم)

هناك عدة فئات من البنسلين:

1. البنسلين الطبيعي فعالة للغاية ضد البكتيريا موجبة الجرام (وعدد قليل جدًا من البكتيريا سالبة الجرام) ولكن يتم تثبيطها بواسطة إنزيم البنسليناز البكتيري. الامثله تشمل البنسلين G و F و X و K و O و V..

2. البنسلينات شبه الاصطناعية فعالة ضد البكتيريا موجبة الجرام ولكن لا يتم تثبيطها بواسطة البنسليناز. الامثله تشمل ميثيسيلين وديكلوكساسيللين ونفسيلين.

3. البنسلينات شبه المصنعة واسعة الطيف فعالة ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام ولكن يتم تثبيطها بواسطة البنسليناز. الامثله تشمل الأمبيسلين ، كاربينيسيلين ، أوكساسيلين, أزلوسيلين ، ميزلوسيلين ، وبيبراسيلين.

4. البنسلينات شبه المصنعة واسعة الطيف مع مثبطات بيتا لاكتاماز مثل حمض الكلافولانيك والسولباكتام. على الرغم من أن حمض clavulanic و sulbactam ليس لهما تأثير مضاد للميكروبات من تلقاء نفسه ، إلا أنهما يثبطان البنسليناز وبالتالي حماية البنسلين من التحلل. الامثله تشمل أموكسيسيلين بالإضافة إلى حمض الكلافولانيك والتيكارسيلين بالإضافة إلى حمض الكلافولانيك والأمبيسيلين بالإضافة إلى سولباكتام.

ب. السيفالوسبورينات (أنتجها القالب السيفالوسبوريوم)

السيفالوسبورينات فعالة ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام ومقاومة للبنسليناز (على الرغم من أن بعضها يمكن تثبيطه بواسطة إنزيمات بيتا لاكتاماز الأخرى المشابهة للبنسليناز). تم تطوير أربعة & quotgenerations & quot من السيفالوسبورينات على مر السنين في محاولة لمواجهة المقاومة البكتيرية.

1. الجيل الأول من السيفالوسبورينات تشمل سيفالوثين ، سيفابرين ، وسيفاليكسين.

2. يشمل الجيل الثاني من السيفالوسبورينات سيفاماندول ، سيفاكلور ، سيفازولين ، سيفوروكسيم ، سيفوكسيتين.

3. الجيل الثالث من السيفالوسبورينات سيفوتاكسيم ، سيفسولودين ، سيفيتاميت ، سيفيكسيم ، سيفترياكسون ، سيفوبيرازون ، سيفتازيدين ، وموكسالاكتام.

4. الجيل الرابع من السيفالوسبورينات تشمل سيفيبيم وسيفبيرومي.

ج. كاربابينيمات: يتكون الكاربابينيمات من مضاد حيوي واسع الطيف من بيتا لاكتام لتثبيط تخليق الببتيدوغليكان مع سيلاستاتين الصوديوم ، وهو عامل يمنع تحلل المضاد الحيوي في الكلى. الامثله تشمل: imipenem ، metropenem ، ertapenem ، و doripenem.

د. monobactems: monobactems مضاد حيوي واسع الطيف بيتا لاكتام مقاوم لبيتا لاكتاماز. مثال ازتريونام.

ه. كاربسيفيم: السيفالوسبورينات الاصطناعية. مثال لوراكاربف.

ه. جليكوببتيدات (تنتجها البكتيريا ستربتوميسيس): فانكومايسين و تيكوبلانين عبارة عن ببتيدات سكرية فعالة ضد البكتيريا إيجابية الجرام.

F. باسيتراسين (تنتجها البكتيريا عصية): يستخدم Bacitracin موضعياً ضد البكتيريا موجبة الجرام.

ح. فوسفوميسين (مونورول)

2. عدد قليل من عوامل العلاج الكيميائي المضادة للميكروبات تمنع التوليف الطبيعي لجدار الخلية الحمضي السريع من الجنس المتفطرة.

أ. INH(أيزونيازيد) يبدو أنه يمنع تخليق حمض الميكوليك ، وهو مكون رئيسي لجدار الخلية سريع الحمض في البكتيريا الفطرية.

ب. يتداخل الإيثامبوتول مع تخليق الغشاء الخارجي لجدران الخلايا المقاومة للحمض.

3. العوامل المضادة للميكروبات التي تغير الغشاء السيتوبلازمي. يؤدي تغيير الغشاء السيتوبلازمي للكائنات الدقيقة إلى تسرب المواد الخلوية. (يمكن العثور على قائمة بعوامل العلاج الكيميائي الشائعة المضادة للميكروبات المدرجة حسب الأسماء العامة والعلامات التجارية وترتيبها حسب طريقة عملها في الجدول 1.)

أ. يعمل البوليميكسين والكوليستين كمطهرات ويغيران نفاذية الغشاء في البكتيريا سالبة الجرام. لا يمكن أن تنتشر بشكل فعال من خلال طبقة الببتيدوغليكان السميكة في إيجابيات الجرام.

ب. دابتوميسين يعطل الغشاء الخلوي البكتيري وظيفتها من خلال الارتباط الواضح بالغشاء والتسبب في إزالة الاستقطاب السريع. هذا يؤدي إلى فقدان الغشاء المحتمل ويؤدي إلى تثبيط تخليق البروتين والحمض النووي والحمض النووي الريبي ، مما يؤدي إلى موت الخلايا البكتيرية.

ج. يثبط Pyrazinamide تخليق الأحماض الدهنية في أغشية السل الفطري.

د . الأمفوتريسين B، التي تنتجها البكتيريا ستربتوميسيس، يستخدم للالتهابات الفطرية الجهازية. يتداخل مع نفاذية الغشاء من خلال التفاعل مع الستيرولات الغشائية المسماة إرغوستيرول وتشكيل مسام في الغشاء مسببة التسرب الخلوي.

ه. نيستاتين، التي تنتجها البكتيريا ستربتوميسيس، يستخدم بشكل أساسي من أجل الكانديدا عدوى الخميرة. يتداخل مع نفاذية الغشاء من خلال التفاعل مع الستيرولات الغشائية التي تسمى ergosterols وتشكيل المسام في الغشاء مما يسبب التسرب الخلوي.

F. إيميدازول، التي تنتجها البكتيريا ستربتوميسيس، هي مضادات حيوية للفطريات تستخدم لعدوى الخميرة ، والتهابات الجلد ، والالتهابات الفطرية الجهازية. أنهم تتداخل مع تخليق ergosterol ، الستيرول في الأغشية السيتوبلازمية الفطرية ، مما يسبب التسرب الخلوي. الامثله تشمل كلوتريمازول وميكونازول وكيتوكونازول وإيتراكونازول وفلوكونازول.

4 . العوامل المضادة للميكروبات التي تثبط تخليق البروتين. (يمكن العثور على قائمة بعوامل العلاج الكيميائي الشائعة المضادة للميكروبات المدرجة حسب الأسماء العامة والعلامات التجارية وترتيبها حسب طريقة عملها في الجدول 1.)

تمنع هذه العوامل البكتيريا من تخليق البروتينات والإنزيمات الإنشائية.

أ. وكلاء ذلك النسخ الكتلي (منع تخليق mRNA من الحمض النووي).

ريفامبين أو ريفامبيسين: ريفادين ، ريفاتر مع أيزونيازيد وبيرازيناميد ، ريماكتان (تنتجه البكتيريا ستربتوميسيس). ريفاكسيمينز فعالة ضد بعض البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام و السل الفطري.

ب. وكلاء ذلك كتلة الترجمة (تغيير الريبوسومات البكتيرية لمنع تحويل الرنا المرسال إلى بروتينات).

1. إن أمينوغليكوزيدات (ستربتومايسين ، نيومايسين ، نيتيلميسين ، توبراميسين ، جنتاميسين ، أميكاسين ، إلخ.) يرتبط بشكل لا رجعة فيه بـ 16S rRNA في الوحدة الفرعية 30S من الريبوسومات البكتيرية تتداخل مع مرحلة ترجمة تخليق البروتين. على الرغم من أن الآلية الدقيقة للعمل لا تزال غير مؤكدة ، إلا أن هناك أدلة على أن البعض يمنع نقل الحمض النووي الريبي الببتيديل من الموقع A إلى الموقع P ، وبالتالي منع استطالة سلسلة البولي ببتيد. يبدو أيضًا أن بعض الأمينوغليكوزيدات تتداخل مع عملية التدقيق اللغوي التي تساعد في ضمان دقة الترجمة. من المحتمل أن تقلل المضادات الحيوية من معدل رفض الحمض الريبي النووي النقال (tRNAs) القريبة من الكودون. هذا يؤدي إلى سوء قراءة الكودونات أو الإنهاء المبكر لتخليق البروتين. قد تتداخل الأمينوغليكوزيدات أيضًا بشكل مباشر أو غير مباشر مع وظيفة الغشاء السيتوبلازمي البكتيري. بسبب سميتها ، يتم استخدام الأمينوغليكوزيدات بشكل عام فقط عندما لا تكون المضادات الحيوية الأخرى من الخط الأول فعالة.

2. ال التتراسيكلين (التتراسيكلين ، الدوكسيسيكلين ، ديميكلوسيكلين ، مينوسيكلين ، إلخ.) يرتبط بشكل عكسي بـ 16S rRNA في الوحدة الفرعية الريباسية 30S تتداخل مع مرحلة ترجمة البروتين المركب. إنهم يشوهون الريبوسوم بطريقة تجعل anticodons من الحمض الريبي النووي النقال المشحون (def) لا يمكن أن تتماشى بشكل صحيح مع أكواد الرنا المرسال الامثله تشمل تتراسيكلين ، مينوسكلين ، ودوكسيسيكلين، التي تنتجها البكتيريا ستربتوميسيس. فهي فعالة ضد مجموعة متنوعة من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام.

3. لينكومايسين وكليندامايسين، التي تنتجها البكتيريا ستربتوميسيس, يرتبط بشكل عكسي بـ 23S rRNA في الوحدة الفرعية الريبوزومية في الخمسينيات ويمنع تكوين رابطة الببتيد أثناء مرحلة الترجمة لتخليق البروتين. يستخدم معظمها ضد البكتيريا موجبة الجرام.

4. ال الماكروليدات (إريثروميسين ، أزيثروميسين ، كلاريثروميسين ، ديريثروميسين ، ترولينوميسين ، إلخ.) ربط بشكل عكسي بـ 23S rRNA في الوحدة الفرعية 50S من الريبوسومات البكتيرية التدخل في مرحلة ترجمة تخليق البروتين. يبدو أنهم أنايمنع استطالة البروتين عن طريق منع إنزيم peptidyltransferase من تكوين روابط ببتيدية بين الأحماض الأمينية. قد تمنع أيضًا نقل peptidyl tRNA من الموقع A إلى الموقع P حيث تلتصق سلسلة الببتيد الببتيدية على الريبوسوم وتخلق احتكاكًا وتحجب نفق الخروج للوحدة الفرعية الريبوسومية 50S. تستخدم الماكروليدات ضد البكتيريا موجبة الجرام وبعض البكتيريا سالبة الجرام.

5. إن أوكسازوليدينون (linezolid) ، بعد الدورة الأولى من تخليق البروتين ، يتداخل مع الترجمة في وقت ما قبل مرحلة البدء. يبدو أنهم ترتبط بالوحدة الفرعية الريبوسومية 50S و تتداخل مع ارتباطها بمجمع البدء.

6. ال الستربتوجرامين (synercid ، مزيج من quinupristin و dalfopristin) الارتباط بموقعين مختلفين على الرنا الريباسي 23S في الوحدة الفرعية الريبوسومية 50S و العمل بشكل تآزري لمنع مرحلة ترجمة تخليق البروتين. هناك تقارير تفيد بأن الستربتوجرامينز قد تمنع ارتباط الحمض النووي الريبي المشحون بالموقع A أو قد تمنع نفق خروج الببتيد للوحدة الفرعية الريبوزومية 50S.

5 . العوامل المضادة للميكروبات التي تتداخل مع تخليق الحمض النووي. (يمكن العثور على قائمة بعوامل العلاج الكيميائي الشائعة المضادة للميكروبات المدرجة حسب الأسماء العامة والعلامات التجارية وترتيبها حسب طريقة عملها في الجدول 1.)

أ الفلوروكينولونات (نورفلوكساسين ، لوميفلوكساسين ، فلوروكساسين ، سيبروفلوكساسين ، إينوكساسين ، تروفافلوكساسين ، جاتيفلوكساسين ، إلخ.) يعمل بواسطة تثبيط واحد أو أكثر من مجموعة إنزيمات تسمى توبويزوميراز (def)، والإنزيمات اللازمة للالتفاف الفائق ، والتكاثر ، وفصل الدنا البكتيري الدائري. على سبيل المثال، جريز الحمض النووي (توبويزوميراز II) يحفز الالتفاف السلبي للحمض النووي الدائري وجدت في البكتيريا. إنه أمر بالغ الأهمية في تكرار الحمض النووي البكتيري ، وإصلاح الحمض النووي ، ونسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ، وإعادة التركيب الجيني. توبويزوميراز الرابع، من ناحية أخرى ، هو تشارك في استرخاء الحمض النووي الدائرية فائقة الالتفاف، تمكين فصل كروموسومات الابنة المترابطة في نهاية تكرار الحمض النووي البكتيري.

ب. السلفوناميدات وتريميثوبريم (المواد الكيميائية الاصطناعية): Co-trimoxazole هو مزيج من sulfamethoxazole و trimethoprim. كلا هذين العقارين يمنعان الإنزيمات في مسار البكتيريا المطلوب لتخليق حمض تتراهيدروفوليك ، وهو عامل مساعد ضروري للبكتيريا لصنع قواعد النيوكليوتيدات مثل الثايمين والجوانين واليوراسيل والأدينين.

ج. ميترونيدازول هو دواء يتم تنشيطه عن طريق البروتينات الميكروبية الفلافودوكسين والفريدوكسين الموجودة في الميكرويروفيلك والبكتيريا اللاهوائية وبعض الأوالي. بمجرد تنشيطه ، يضع الميترونيدازول النكات في خيوط الحمض النووي الميكروبي.

لمزيد من المعلومات حول المضادات الحيوية وكيفية عملها ، راجع كائنات التعلم التالية في دليل المحاضرة الخاص بك:

هـ- المقاومة الميكروبية لعوامل العلاج الكيميائي المضادة للميكروبات

من المشاكل الشائعة في العلاج الكيميائي بمضادات الميكروبات تطوير سلالات مقاومة من البكتيريا. تصبح معظم البكتيريا مقاومة للعوامل المضادة للميكروبات بواحدة أو أكثر من الآليات التالية:

1. إنتاج إنزيمات تثبط نشاط المضاد الحيوي، على سبيل المثال ، البنسليناز وغيرها من بيتا لاكتامازات.

2. تغيير الموقع المستهدف في البكتيريا لتقليل أو منع ارتباط المضاد الحيوي، على سبيل المثال ، إنتاج وحدة ريبوسومية متغيرة قليلاً لا تزال تعمل ولكن لا يمكن للدواء الارتباط بها.

3. تغيير الأغشية وأنظمة النقل لمنع دخول المضاد الحيوي إلى البكتيريا و / أو استخدام مضخة التدفق (def) لنقل المضاد الحيوي خارج البكتيريا.

4. تطوير مسار استقلابي بديل لتجاوز خطوة التمثيل الغذائي التي يتم حظرها بواسطة العامل المضاد للميكروبات، على سبيل المثال ، التغلب على الأدوية التي تشبه الركائز وربط الإنزيمات البكتيرية.

5. زيادة إنتاج إنزيم بكتيري معين، على سبيل المثال ، التغلب على الأدوية التي تشبه الركائز وربط الإنزيمات البكتيرية.

هذه التغيرات في البكتيريا تمكنها من مقاومة العامل المضاد للميكروبات تحدث بشكل طبيعي نتيجة للطفرة أو إعادة التركيب الجيني للحمض النووي في النواة ، أو نتيجة الحصول على البلازميدات من البكتيريا الأخرى. ثم التعرض للعامل المضاد للميكروبات يختار لهذه السلالات المقاومة من الكائن الحي.

يرجع انتشار مقاومة المضادات الحيوية في البكتيريا المسببة للأمراض إلى الانتقاء المباشر والاختيار غير المباشر. اختيار مباشر بالعودة الى اختيار مسببات الأمراض المقاومة للمضادات الحيوية في موقع الإصابة. اختيار غير مباشر هل اختيار النباتات الطبيعية المقاومة للمضادات الحيوية داخل الفرد في أي وقت يتم إعطاء مضاد حيوي. في وقت لاحق ، قد تنقل هذه الفلورات الطبيعية المقاومة جينات المقاومة إلى مسببات الأمراض التي تدخل الجسم. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تنتقل هذه النباتات الطبيعية المقاومة من شخص لآخر من خلال وسائل مثل الطريق البرازي الفموي أو من خلال إفرازات الجهاز التنفسي.

على سبيل المثال ، تمتلك العديد من البكتيريا سالبة الجرام R (المقاومة) البلازميدات التي لها جينات ترميز مقاومة المضادات الحيوية المتعددة من خلال الآليات المذكورة أعلاه ، وكذلك نقل ترميز الجينات لـ الجنس بيلوس. يمكن لمثل هذا الكائن الحي أن يتحد مع بكتيريا أخرى وينقل لهم بلازميد R. الإشريكية القولونية ، بروتيوس ، سيراتيا ، السالمونيلا ، الشيغيلا ، و الزائفة هي أمثلة للبكتيريا التي غالبًا ما تحتوي على بلازميدات R. بسبب مشكلة مقاومة المضادات الحيوية ، اختبار الحساسية للمضادات الحيوية يتم إجراؤه عادةً في المختبر السريري لتحديد عوامل العلاج الكيميائي المضادة للميكروبات التي من المرجح أن تكون فعالة في سلالة معينة من الكائنات الحية الدقيقة. هذا تمت مناقشته في القسم التالي.

لتوضيح كيف يمكن للبكتيريا الحساسة للمضادات الحيوية أن تلتقط البلازميدات الحاملة لترميز الجينات لمقاومة المضادات الحيوية ، في مختبر اليوم سوف نستخدم DNA البلازميد لتحويل الإشريكية القولونية حساسة للمضاد الحيوي الأمبيسيلين إلى واحد مقاوم للدواء.

ال بكتريا قولونية سيتم تقديم المزيد & quot؛ كفؤ & quot؛ لأخذ البلازميد DNA (pAMP) ، الذي يحتوي على ترميز جيني لمقاومة الأمبيسلين ، من خلال معالجتها بمحلول من كلوريد الكالسيوم ، وحضانة باردة ، وصدمة حرارية قصيرة. سيتم بعد ذلك طلاءها على نوعين من الوسائط: Lauria-Bertani agar (LB) و Lauria-Bertani agar بالأمبيسيلين (LB / amp). فقط بكتريا قولونية التي التقطت ترميز بلازميد لمقاومة الأمبيسلين ستكون قادرة على تكوين مستعمرات على أجار LB / amp.

لمزيد من المعلومات حول المقاومة الميكروبية للمضادات الحيوية ، راجع كائنات التعلم التالية في دليل المحاضرة الخاص بك:

و. اختبار التحمل للمضادات الحيوية

بالنسبة لبعض الكائنات الحية الدقيقة ، يمكن التنبؤ بالحساسية لعوامل العلاج الكيميائي. ومع ذلك ، بالنسبة للعديد من الكائنات الحية الدقيقة (الزائفة ، المكورات العنقودية الذهبية، والعصيات المعوية سالبة الجرام مثل الإشريكية القولونية ، السراتيا ، المتقلبة، وما إلى ذلك) لا توجد طريقة موثوقة للتنبؤ بالعامل المضاد للميكروبات سيكون فعالًا في حالة معينة. هذا صحيح بشكل خاص مع ظهور العديد من سلالات البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية. لهذا السبب ، غالبًا ما يكون اختبار الحساسية للمضادات الحيوية ضروريًا لتحديد العامل المضاد للميكروبات الذي يجب استخدامه ضد سلالة معينة من البكتيريا.

يمكن استخدام العديد من الاختبارات لإخبار الطبيب عن العامل المضاد للميكروبات الذي من المرجح أن يقاوم أحد مسببات الأمراض:

1. اختبارات تخفيف الأنبوب

في هذا الاختبار ، يتم تحضير سلسلة من أنابيب الاستنبات ، يحتوي كل منها على وسط سائل وتركيز مختلف لعامل العلاج الكيميائي. ثم يتم تلقيح الأنابيب بكائن الاختبار وتحضينها لمدة 16-20 ساعة عند 35 درجة مئوية. بعد الحضانة ، يتم فحص الأنابيب بحثًا عن التعكر (النمو). أقل تركيز لعامل العلاج الكيميائي القادر على منع نمو كائن الاختبار هو الحد الأدنى للتركيز المثبط (MIC).

الزراعة الفرعية للأنابيب التي لا تظهر أي عكارة في أنابيب تحتوي على وسيط ولكن لا يوجد عامل علاج كيميائي يمكن أن يحدد الحد الأدنى لتركيز مبيد الجراثيم (MBC). MBC هو أقل تركيز لعامل العلاج الكيميائي الذي ينتج عنه عدم نمو (تعكر) الثقافات الفرعية. ومع ذلك ، فإن هذه الاختبارات تستغرق وقتًا طويلاً ومكلفة.

2. اختبار انتشار أجار (اختبار باور كيربي)

إجراء شائع الاستخدام في المختبرات السريرية لتحديد مدى حساسية مضادات الميكروبات هو طريقة انتشار قرص باور كيربي. في هذا الاختبار ، تم ربط استجابة البكتيريا في المختبر للقرص المعياري المحتوي على مضاد حيوي بالاستجابة السريرية للمرضى الذين تناولوا هذا الدواء.

في تطوير هذه الطريقة ، تم استخدام قرص واحد عالي الفعالية لكل عامل علاج كيميائي تم اختياره. ارتبطت مناطق تثبيط النمو (انظر الشكل 1) المحيطة بكل نوع من الأقراص بالحد الأدنى من التركيزات المثبطة لكل عامل مضاد للميكروبات (كما هو محدد بواسطة اختبار تخفيف الأنبوب). ثم تمت مقارنة MIC لكل عامل بمستوى الدم الذي يتم الوصول إليه عادة في المريض بجرعة مناسبة. ثم تم تحديد فئات & quotResistant & quot & quot & quot المتوسطة & quot و & quot؛ الحساسة & quot.

فيما يلي الخطوات الأساسية لطريقة باور كيربي لاختبار الحساسية لمضادات الميكروبات. يهدف مخطط الإجراء هذا إلى استخدامه كعنصر مساعد لتعليم المختبر السريري. يتم تنظيم الإجراء والتحكم فيه بشكل كبير من قبل معهد المعايير السريرية والمخبرية (CLSI) ويجب أن يكون مصحوبًا ببرنامج ProGram صارم لضمان الجودة بما في ذلك الأداء من قبل موظفين معتمدين و / أو مرخصين عندما يتم الإبلاغ عن النتائج في البيئات السريرية.

أ. يحضر لقاح العكارة القياسية من بكتيريا الاختبار بحيث يتم وضع كثافة معينة من البكتيريا على اللوحة.

  • اختر 3-5 مستعمرات معزولة من البكتيريا التي يتم اختبارها.
  • إذا كان الكائن الحي المكورات العنقودية أو يكون شديد الحساسية وينمو بشكل غير متوقع في مرق مثل المكورات العقدية ، أو تعليق المستعمرات المالحة ، أو مرق مولر هينتون أو مرق الصويا تريبتيسيز. إذا كان الكائن الحي ينمو بسرعة في المرق ، ضع المستعمرات في مرق Mueller Hinton أو مرق الصويا trypticase واحتضن لمدة 2-8 ساعات.
  • قم بمطابقة عكارة التعليق أو المزرعة الاختبارية مع معيار مكفارلاند 0.5. (معايير مكفارلاند عبارة عن أنابيب تحتوي إما على جزيئات اللاتكس أو كبريتات الباريوم ويتم تعديلها وفقًا لعكارة قياسية.)
    • إذا كان المعلق البكتيري شديد التعكر ، أضف المزيد من المحلول الملحي أو المرق.
    • إذا كان التعليق البكتيري خفيفًا جدًا ، فاختر المزيد من المستعمرات وعلقها في المرق أو احتضانها لفترة أطول.

    ب. تلقيح صفيحة أجار مويلر-هينتون مقاس 150 مم مع اللقاح القياسي لتغطية سطح أجار بأكمله بالبكتيريا.

    • اغمس مسحة معقمة في الأنبوب القياسي السابق للبكتيريا التي يجري اختبارها ، ثم اعصر المسحة على الجدار الداخلي للأنبوب لإزالة السوائل الزائدة.
    • امسح اللوح بالكامل من أعلى إلى أسفل ، من الحافة إلى الحافة دون ترك أي فجوات.
    • قم بتدوير اللوحة 60 درجة تقريبًا وباستخدام نفس المسحة ، امسح اللوحة بأكملها مرة أخرى من أعلى إلى أسفل.
    • قم بتدوير اللوحة 60 درجة تقريبًا وباستخدام نفس المسحة ، وامسح اللوحة بأكملها من أعلى إلى أسفل مرة ثالثة.

    ج. مكان أقراص موحدة تحتوي على المضادات الحيوية على الطبق.

    د. احتضان لوحة أجار الجانب لأعلى. للبكتيريا غير سريعة التحضير ، احضنها في درجة حرارة 35 درجة مئوية لمدة 16-18 ساعة. بالنسبة للبكتيريا شديدة الحساسية ، اتبع معايير CLSI.

    ه. قم بقياس قطر الدائرة من أي نتيجة مناطق التثبيط بالمليمترات (مم) كما هو مبين في الشكل 2.

    F. حدد ما إذا كانت البكتيريا حساسة بشكل معتدل حساس أو متوسط ​​أو مقاوم لكل عامل مضاد للميكروبات باستخدام أ جدول موحد (ارى الجدول 2). (يمكن العثور على أحدث جداول الترجمة الفورية في مستند CLSI M100 الذي يتم تحديثه كل يناير.)

    • إذا كانت هناك منطقة مزدوجة للتثبيط ، فقم بقياس قطر المنطقة الأعمق.
    • إذا كانت هناك منطقة تحتوي على مستعمرات ، فقم بقياس قطر المنطقة الحرة للمستعمرة.
    • إذا كانت هناك منطقة مغطاة بالريش ، فقم بقياس قطر النقطة التي يوجد فيها فاصل واضح بين النمو وعدم النمو.
    • عند اختبار الاحتشاد المتقلبة الرائعة، تجاهل السباحة.
    • عند الاختبار المكورات العنقودية الذهبية، لا ينبغي تجاهل الضباب المحيط بأوكساسيلين. قياس قطر المنطقة الخالية من النمو أو الضباب.

    يعني المصطلح الوسيط عمومًا أن النتيجة غير حاسمة لتركيبة الدواء والكائن الحي. عادةً ما يتم تطبيق مصطلح حساس معتدل على تلك المواقف التي يمكن فيها استخدام دواء للعدوى في موقع معين من الجسم ، على سبيل المثال ، التهاب المثانة لأن الدواء يصبح شديد التركيز في البول.

    3. الاختبارات الآلية

    تم تطوير الاختبارات الآلية المحوسبة لاختبار الحساسية لمضادات الميكروبات. تقيس هذه الاختبارات التأثير المثبط للعوامل المضادة للميكروبات في وسط سائل باستخدام تشتت الضوء لتحديد نمو كائن الاختبار. يمكن الحصول على النتائج في غضون ساعات قليلة. غالبًا ما تستخدم المعامل التي تجري أعدادًا كبيرة جدًا من اختبارات الحساسية الأساليب الآلية ولكن المعدات باهظة الثمن.

    إجراءات المقاومة الميكروبية لعوامل العلاج الكيميائي للمضادات الميكروبية

    DNA البلازميد (pAMP) على الجليد ، محلول كلوريد الكالسيوم على الجليد ، 2 أنابيب استزراع معقمة ، 1 أنبوب مرق LB ، 2 طبق من أجار LB ، 2 طبق من أجار LB مع الأمبيسلين (LB / amp) ، ماصات نقل معقمة 1 مل ، حلقات تلقيح بلاستيكية معقمة ، قضيب زجاجي منحني ، قرص دوار ، كحول ، كوب من الثلج ، حمام مائي عند 42 درجة مئوية.

    ثقافة LB أجار الإشريكية القولونية

    إجراء المقاومة الميكروبية: برهنة

    1. قم بتسمية لوحة أجار LB واحدة & quot ؛ البكتيريا المحولة ، والتحكم الإيجابي & quot ؛ ولوحة أجار LB الأخرى & quot ؛ البكتيريا من النوع البري ، والتحكم الإيجابي. & quot

    قم بتسمية لوحة أجار LB / amp & quot

    2. قم بتسمية أحد أنابيب الثقافة المعقمة & quot (+) AMP & quot والأخرى & quot (-) AMP. & quot باستخدام ماصة نقل معقمة 1 مل ، أضف 250 ومايكرول من كلوريد الكالسيوم المثلج لكل أنبوب. ضع كلا الأنبوبين على الجليد.

    باستخدام حلقة تلقيح بلاستيكية معقمة ، نقل 1-2 مستعمرات كبيرة بكتريا قولونية في أنبوب AMP (+) واضغط بقوة على جدار الأنبوب لطرد جميع البكتيريا. قم على الفور بتعليق الخلايا عن طريق الماصات بشكل متكرر للداخل والخارج باستخدام ماصة نقل معقمة حتى لا تبقى أي كتل مرئية من البكتيريا. إعادة الأنبوب إلى الجليد.

    3. كرر الخطوة 3 هذه المرة باستخدام أنبوب AMP (-) والعودة إلى الجليد.

    4. باستخدام حلقة تلقيح بلاستيكية معقمة ، أضف حلقة واحدة من محلول pDNA (DNA plasmid) لأنبوب AMP (+) وحلقة لخلط الحمض النووي. العودة إلى الجليد.

    5. احتضان كلا الأنبوبين على الجليد لمدة 15 دقيقة.

    6. بعد 15 دقيقة ، & quotheat-shock & quot كلا الأنبوبين من البكتيريا عن طريق غمرهما في حمام مائي 42 درجة مئوية من أجل 90 ثانية. أعد كلا الأنبوبين إلى ثلج لمدة دقيقة أو أكثر.

    7. باستخدام ماصة نقل معقمة 1 مل ، أضف 250 وماكرول من مرق LB لكل أنبوب. اضغط على الأنابيب بأصابعك للخلط. ضع الأنابيب في رف أنبوب الاختبار في درجة حرارة الغرفة.

    8. باستخدام ماصة نقل معقمة 1 مل ، أضف 100 ميكرول من بكتريا قولونية تعليق من أنبوب AMP (-) على LB / أمبير لوحة أجار مكتوب عليها & quot؛ بكتيريا من النوع البري ، تحكم سلبي. & quot أضف 100 لتر أخرى من بكتريا قولونية من (-) أمبير الى رطل لوحة أجار مكتوب عليها & quot؛ بكتيريا من النوع البري ، تحكم إيجابي. & quot

    9. باستخدام قضيب زجاجي منحني مغموس في الكحول وملتهب ، انشر البكتيريا جيدًا على كل من صفيحي الأجار. تأكد من إعادة تسمية قضيب الزجاج بين الألواح.

    10. باستخدام ماصة نقل معقمة 1 مل ، أضف 100 ميكرول من بكتريا قولونية تعليق من أنبوب AMP (+) على رطل / أمبير لوحة أجار مكتوب عليها & quot؛ بكتيريا محولة ، تجربة. & quot أضف 100 لتر أخرى من بكتريا قولونية من (+) AMP الى رطل لوحة أجار مكتوب عليها & quot؛ بكتيريا متحولة ، تحكم إيجابي. & quot

    11. انشر على الفور كما في الخطوة 10.

    12. احتضان جميع الأطباق في مقلوبًا ومكدسًا في حامل لوحة بتري على رف حاضنة 37 درجة مئوية المطابقة لقسم المختبر الخاص بك حتى فترة المعمل التالية.

    يتم تلخيص الإجراء في الشكل 3.

    إجراء اختبار التحمل للمضادات الحيوية

    150 ملم ألواح أجار مولر-هينتون (3)
    مسحات معقمة (3)
    موزع قرص مضاد حيوي يحتوي على أقراص من المضادات الحيوية التي عادة ما تكون فعالة ضد البكتيريا موجبة الجرام ، وواحد يحتوي على أقراص من المضادات الحيوية التي عادة ما تكون فعالة ضد البكتيريا سالبة الجرام

    ثقافات Trypticase مرق الصويا من المكورات العنقودية الذهبية (غرام إيجابي)، المكورات المعوية البرازية (موجبة الجرام) ، و الزائفة الزنجارية (سالب الجرام)

    إجراء اختبار التحمل للمضادات الحيوية: يتم إجراؤها في مجموعات من 3

    فيما يلي الخطوات الأساسية لطريقة باور كيربي لاختبار الحساسية لمضادات الميكروبات. يهدف مخطط الإجراء هذا إلى استخدامه كعنصر مساعد لتعليمات مختبر الأحياء الدقيقة العامة. يتم تنظيم الإجراء والتحكم فيه بشكل كبير من قبل معهد المعايير السريرية والمخبرية (CLSI) ويجب أن يكون مصحوبًا ببرنامج ProGram صارم لضمان الجودة بما في ذلك الأداء من قبل موظفين معتمدين و / أو مرخصين عندما يتم الإبلاغ عن النتائج في البيئات السريرية.

    1. خذ 3 ألواح أجار مولر-هينتون. ضع علامة واحدة بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية، واحد E. faecalis، و واحد P. الزنجارية.

    2. باستخدام قلم تحديد الشمع ، قسّم كل لوحة إلى أثلاث لتوجيه خطك.

    3. تراجع أ مسحة معقمة في الأنبوب القياسي السابق لـ بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية. اعصر المسحة على الجدار الداخلي للأنبوب لإزالة السوائل الزائدة.

    4. خط المسحة عمودي على كل من الخطوط الثلاثة مرسومة على لوحة متداخلة الخطوط لضمان تغطية كاملة من كامل سطح أجار مع لقاح.

    5. كرر الخطوتين 3 و 4 ل E. faecalis و P. الزنجارية لوحات.

    6. باستخدام موزع قرص المضادات الحيوية المناسب ، ضعها أقراص موجبة الجرام تحتوي على مضاد حيوي على ألواح بكتريا المكورة العنقودية البرتقالية و E. faecalis أقراص تحتوي على مضاد حيوي سالبة الجرام على صفيحة P. الزنجارية.

    7. احتضان 3 لوحات مقلوبًا ومكدسًا على رف حاضنة 35 درجة مئوية المطابقة لقسم المختبر الخاص بك حتى فترة المعمل التالية.

    8. باستخدام مسطرة مترية ، قم بقياس قطر منطقة التثبيط حول كل قرص على كل لوحة بالملليمتر بوضع المسطرة أسفل اللوحة (الشكل 2).

    • إذا كانت هناك منطقة مزدوجة للتثبيط ، فقم بقياس قطر المنطقة الأعمق (انظر الشكل 4).
    • إذا كانت هناك منطقة تحتوي على مستعمرات ، فقم بقياس قطر المنطقة الحرة للمستعمرة (انظر الشكل 5).
    • إذا كانت هناك منطقة مغطاة بالريش ، فقم بقياس قطر النقطة التي يوجد فيها فاصل واضح بين النمو وعدم النمو (انظر الشكل 6).
    • عند الاختبار المكورات العنقودية الذهبية، لا ينبغي تجاهل الضباب المحيط بأوكساسيلين. قياس قطر المنطقة الخالية من النمو أو الضباب.

    9. تحديد ما إذا كان كل كائن حي حساسة أو متوسطة أو متوسطة أو مقاومة لكل عامل من عوامل العلاج الكيميائي باستخدام الجدول القياسي (الجدول 2) وسجل نتائجك.


    لمزيد من المعلومات حول الإبيجينوم:

    تقدم المعاهد الوطنية للصحة (NIH) مشروع NIH Roadmap Epigenomics ، الذي يوفر خرائط جينية لمجموعة متنوعة من الخلايا للبدء في تقييم العلاقة بين علم اللاجين والأمراض البشرية.

    تسمح مجموعة أدوات Epigenome البشرية من كلية بايلور للطب بمقارنة الإيبيجينومات للعديد من الأنواع وأنواع الخلايا.

    تجري الأبحاث الجارية مع الاتحاد الدولي للإبيجينوم البشري.

    توفر جامعة يوتا برنامجًا تعليميًا تفاعليًا حول علم التخلق.

    يقدم المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري ورقة حقائق عن علم الوراثة الوراثي.

    تتوفر العديد من الأدوات لفهم علم الوراثة الوراثي من خلال مشروع علم الوراثة الوراثي للصندوق المشترك للمعاهد الوطنية للصحة.


    شكر وتقدير

    نعترف ونشكر المرضى الذين قدموا العينات الأولية لهذا البحث. تبرع مختبر Q. Wang ومعهد بكين لعلم الجينوم والأكاديمية الصينية للعلوم بخطوط الخلايا MV-4-11 و OCI-AML2 و OCI-AML3 و Kasumi-1. تم توفير خلايا MOLT-4 بواسطة بنك الخلايا الجذعية ، الأكاديمية الصينية للعلوم. تم توفير خلايا NB4 بواسطة L. Wu ، جامعة جنوب كاليفورنيا. نحن نقدر لهم دعمهم لهذا العمل. نعترف بـ Q. Tao و Z. Yang و H. Yang و W. Lv و S. Zhu و C. Yang و X. Yang و Y. Su و J. Wang و Y. Zhang و C. Qian على مساعدتهم. تم دعم هذا العمل من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (أرقام 81573277 و 81622042 و 81773567) ، والمشروع الوطني الرئيسي العلمي والتكنولوجي الخاص بـ "تطوير أدوية جديدة مهمة" (رقم SQ2017ZX095003 و 2018ZX09711001) و "البرنامج الوطني للبحث وأمبير التطوير". الصين (رقم 2020YFE0202200).


    العنوان الحالي: قسم الاكتشاف المبكر ، كسيلينك ، ستراسبورغ ، فرنسا

    العنوان الحالي: قسم علم الوراثة ، كلية الطب بجامعة ييل ، نيو هافن ، كونيتيكت ، الولايات المتحدة الأمريكية

    الانتماءات

    قسم الخلية والبيولوجيا التطورية ، معهد ماكس بلانك للطب الحيوي الجزيئي ، مونستر ، ألمانيا

    كي-بيو كيم ، وجويونغ يون ، وجان إم برودر ، وبورامي شين ، ودونغ هان ، وغوانغمينغ وو ، وهانز آر شولر

    قسم البيولوجيا الجزيئية ، معهد ماكس بلانك للكيمياء الفيزيائية الحيوية ، غوتنغن ، ألمانيا

    جينمي تشوي وأمبير باتريك كرامر

    قسم بيولوجيا الخلايا الجذعية ، كلية الطب ، جامعة كونكوك ، سيول ، جمهورية كوريا

    مجموعة البيولوجيا الحاسوبية والطب الحيوي للأنظمة ، معهد البحوث الصحية Biodonostia ، سان سيباستيان ، إسبانيا

    IKERBASQUE ، مؤسسة الباسك للعلوم ، بلباو ، إسبانيا

    مختبر قوانغدونغ للطب التجديدي والصحة في قوانغدونغ ، قوانغتشو ، الصين

    كلية التكنولوجيا الحيوية والرعاية الصحية ، جامعة وويي ، جيانغمن ، الصين

    قسم تطوير القلب وإعادة تشكيله ، معهد ماكس بلانك لأبحاث القلب والرئة ، باد نوهايم ، ألمانيا

    كلية الطب ، جامعة مونستر ، مونستر ، ألمانيا

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    يمكنك أيضًا البحث عن هذا المؤلف في PubMed Google Scholar

    مساهمات

    ك. تصور الدراسة وأجرى التجارب وفسر البيانات وكتب المخطوطة. ج. و ب. ساهم في بناء البلازميد والنشاف الغربي. ساهم JB في الفرز الكيميائي. Jonghun K. و D.W.H. ساهم في التنميط النووي. M.J.A. ساهم في ميكروأري. فسر جوني ك. البيانات وكتب المخطوطة. غيغاواط. و D.H. في فحوصات الورم المسخي والكيميرا. جي سي و بي سي ساهم في ChIP-seq. هـ. أشرف على هذه الدراسة ، وقام بتفسير البيانات وكتابة المخطوطة.

    المؤلف المراسل


    6.2 الطاقة الكامنة والحركية والحرة والتفعيل

    في هذا القسم سوف تستكشف الأسئلة التالية:

    • ما هي "الطاقة"؟
    • ما الفرق بين الطاقة الحركية والطاقة الكامنة؟
    • ما هي الطاقة الحرة ، وكيف ترتبط الطاقة الحرة بالطاقة التنشيطية؟
    • ما هو الفرق بين ردود الفعل endergonic و exergonic؟

    اتصال لدورات AP ®

    على الرغم من أن الخلايا والكائنات الحية تتطلب طاقة مجانية للبقاء على قيد الحياة ، إلا أنها لا تستطيع توليد الطاقة تلقائيًا ، كما هو مذكور في قانون حفظ الطاقة. الطاقة متوفرة بأشكال مختلفة. على سبيل المثال ، تمتلك الأجسام المتحركة طاقة حركية ، بينما تمتلك الأشياء غير المتحركة طاقة كامنة. الطاقة الكيميائية في الجزيئات ، مثل الجلوكوز ، هي طاقة كامنة لأنه عندما تنكسر الروابط في التفاعلات الكيميائية ، يتم إطلاق الطاقة الحرة. الطاقة الحرة هي مقياس للطاقة المتوفرة للقيام بالعمل. تتغير الطاقة الحرة للنظام أثناء عمليات نقل الطاقة مثل التفاعلات الكيميائية ، ويشار إلى هذا التغيير باسم ΔG أو Gibbs free energy. يمكن أن تكون ΔG من التفاعل سالبة أو موجبة ، اعتمادًا على ما إذا كان التفاعل يطلق طاقة (طارد للطاقة) أو يتطلب مدخلات طاقة (endergonic). تتطلب جميع التفاعلات مدخلات من الطاقة تسمى طاقة التنشيط للوصول إلى الحالة الانتقالية التي ستستمر عندها. (في قسم آخر ، سوف نستكشف كيف تسرع الإنزيمات التفاعلات الكيميائية عن طريق خفض حواجز طاقة التنشيط.)

    المعلومات المقدمة والأمثلة الموضحة في القسم تدعم المفاهيم وأهداف التعلم الموضحة في الفكرة الكبيرة 2 من إطار منهج علم الأحياء AP ®. توفر أهداف التعلم المدرجة في إطار المنهج الدراسي أساسًا شفافًا لدورة AP ® Biology ، وتجربة معملية قائمة على الاستفسار ، وأنشطة تعليمية ، وأسئلة اختبار AP ®. يدمج هدف التعلم المحتوى المطلوب مع واحد أو أكثر من الممارسات العلمية السبعة.

    فكرة كبيرة 2 تستخدم النظم البيولوجية الطاقة المجانية ولبنات البناء الجزيئية للنمو والتكاثر والحفاظ على التوازن الديناميكي.
    الفهم الدائم 2 يتطلب نمو وتكاثر وصيانة الأنظمة الحية طاقة ومادّة حرة.
    المعرفة الأساسية 2-أ 1 تتطلب جميع الأنظمة الحية مدخلات ثابتة من الطاقة المجانية.
    ممارسة العلوم 6.2 يمكن للطالب بناء تفسيرات للظواهر بناءً على الأدلة المنتجة من خلال الممارسات العلمية.
    هدف التعلم 2.1 يستطيع الطالب شرح كيفية استخدام الأنظمة البيولوجية للطاقة المجانية بناءً على البيانات التجريبية التي تتطلب جميع الكائنات الحية مدخلات طاقة ثابتة للحفاظ على التنظيم والنمو والتكاثر.
    المعرفة الأساسية 2-أ 1 تتطلب جميع الأنظمة الحية مدخلات ثابتة من الطاقة المجانية.
    ممارسة العلوم 6.2 يمكن للطالب تبرير الادعاءات بالأدلة.
    هدف التعلم 2.2 يستطيع الطالب تبرير الادعاء العلمي بأن الطاقة الحرة مطلوبة للأنظمة الحية للحفاظ على التنظيم أو النمو أو التكاثر ، ولكن توجد استراتيجيات متعددة في أنظمة المعيشة المختلفة.

    تحتوي أسئلة تحدي ممارسة العلوم على أسئلة اختبار إضافية لهذا القسم والتي ستساعدك على التحضير لامتحان AP. تتناول هذه الأسئلة المعايير التالية:
    [APLO 2.5]

    تعرف الطاقة بأنها القدرة على القيام بالعمل. كما تعلمت ، توجد الطاقة بأشكال مختلفة. على سبيل المثال ، تعد الطاقة الكهربائية والطاقة الضوئية والطاقة الحرارية أنواعًا مختلفة من الطاقة. في حين أن هذه كلها أنواع مألوفة من الطاقة يمكن للمرء أن يراها أو يشعر بها ، إلا أن هناك نوعًا آخر من الطاقة أقل واقعية بكثير. ترتبط هذه الطاقة بشيء بسيط مثل كائن مثبت فوق الأرض. من أجل تقدير الطريقة التي تتدفق بها الطاقة داخل وخارج الأنظمة البيولوجية ، من المهم أن نفهم المزيد عن الأنواع المختلفة للطاقة الموجودة في العالم المادي.

    أنواع الطاقة

    عندما يتحرك جسم ما ، توجد طاقة مرتبطة بذلك الجسم. في مثال الطائرة أثناء الطيران ، هناك قدر كبير من الطاقة المرتبطة بحركة الطائرة. هذا لأن الأجسام المتحركة قادرة على إحداث تغيير أو القيام بعمل. فكر في كرة محطمة. حتى كرة التدمير البطيئة يمكن أن تسبب قدرًا كبيرًا من الضرر للأشياء الأخرى. ومع ذلك ، فإن كرة التدمير غير المتحركة غير قادرة على أداء العمل. الطاقة المرتبطة بالأجسام المتحركة تسمى الطاقة الحركية. الرصاصة المسرعة ، والشخص الذي يمشي ، والحركة السريعة للجزيئات في الهواء (التي تنتج الحرارة) ، والإشعاع الكهرومغناطيسي مثل الضوء كلها لها طاقة حركية.

    الآن ماذا لو رفعت نفس كرة التحطيم الثابتة طابقين فوق سيارة مزودة برافعة؟ إذا كانت كرة التحطيم المعلقة ثابتة ، فهل هناك طاقة مرتبطة بها؟ الجواب نعم. تمتلك كرة التدمير المعلقة طاقة مرتبطة بها تختلف اختلافًا جوهريًا عن الطاقة الحركية للأجسام المتحركة. ينتج هذا النوع من الطاقة من حقيقة أن هناك القدره من أجل كرة التدمير للقيام بعمل. إذا تم إصداره ، فإنه سيعمل بالفعل. لأن هذا النوع من الطاقة يشير إلى إمكانية القيام بعمل ، فإنه يسمى الطاقة الكامنة. تنقل الأجسام طاقتها بين الحركية والجهد بالطريقة التالية: عندما تتدلى الكرة المحطمة بلا حراك ، فإنها تمتلك صفرًا من الطاقة الحركية و 100 في المائة من الطاقة الكامنة. بمجرد إطلاقها ، تبدأ طاقتها الحركية في الزيادة لأنها تبني السرعة بسبب الجاذبية. في نفس الوقت ، عندما يقترب من الأرض ، فإنه يفقد الطاقة الكامنة. في مكان ما في منتصف الخريف ، تمتلك 50 بالمائة من الطاقة الحركية و 50 بالمائة من الطاقة الكامنة. قبل أن تصطدم الكرة بالأرض مباشرةً ، فقدت الكرة تقريبًا طاقتها الكامنة ولديها طاقة حركية شبه قصوى. تشمل الأمثلة الأخرى للطاقة الكامنة طاقة الماء الموجودة خلف السد (الشكل 6.6) ، أو شخص على وشك القفز بالمظلة من طائرة.

    لا ترتبط الطاقة الكامنة فقط بموقع المادة (مثل طفل يجلس على غصن شجرة) ، بل ترتبط أيضًا ببنية المادة. يحتوي الزنبرك الموجود على الأرض على طاقة كامنة إذا تم ضغطه وكذلك الشريط المطاطي المشدود. يعتمد وجود الخلايا الحية بشكل كبير على الطاقة الكامنة الهيكلية. على المستوى الكيميائي ، تمتلك الروابط التي تربط ذرات الجزيئات معًا طاقة وضع. تذكر أن المسارات الخلوية الابتنائية تتطلب طاقة لتصنيع الجزيئات المعقدة من الجزيئات الأبسط ، والمسارات التقويضية تطلق الطاقة عند تكسير الجزيئات المعقدة. حقيقة أن الطاقة يمكن إطلاقها من خلال انهيار روابط كيميائية معينة تعني أن هذه الروابط لديها طاقة كامنة. في الواقع ، هناك طاقة كامنة مخزنة داخل روابط جميع جزيئات الطعام التي نأكلها ، والتي يتم تسخيرها في النهاية للاستخدام. هذا لأن هذه الروابط يمكن أن تطلق الطاقة عند كسرها. يُطلق على نوع الطاقة الكامنة الموجودة داخل الروابط الكيميائية ، والتي يتم إطلاقها عندما تنكسر تلك الروابط ، الطاقة الكيميائية (الشكل 6.7). الطاقة الكيميائية هي المسؤولة عن تزويد الخلايا الحية بالطاقة من الغذاء. يتم إطلاق الطاقة عن طريق كسر الروابط الجزيئية داخل جزيئات الوقود.

    دعم المعلم

    ارسم أمثلة من صنف الطاقة الكامنة مقابل الطاقة الحركية.جهز العديد منها مسبقًا. إذا تم تقديم أمثلة قليلة فقط ، فاسأل الطلاب عن الفئة التي تنتمي إليها الأمثلة الخاصة بك. قم بتضمين أمثلة على الطاقة الكيميائية ، مثل تدفئة اليدين التي تعتمد على الإطلاق الكيميائي للحرارة والبنزين والبارود. أختم الطاقة الكيميائية في ATP ، مع التأكيد على أنها نوع من الطاقة الكامنة ، ودورها في التمثيل الغذائي.

    ارتباط بالتعلم

    قم بزيارة هذا الموقع وحدد "بندول بسيط" في القائمة (ضمن "Harmonic Motion") لمشاهدة الحركة المتغيرة (K) والطاقة الكامنة (U) للبندول أثناء الحركة.

    1. تزداد الطاقة الحركية عندما يتأرجح الطفل لأسفل ، تزداد الطاقة الكامنة عندما يتأرجح الطفل لأعلى.
    2. تقل الطاقة الحركية عندما يتأرجح الطفل لأسفل ، تقل الطاقة الكامنة عندما يتأرجح الطفل لأعلى.
    3. تزداد الطاقة الحركية عندما يتأرجح الطفل لأعلى ، تزداد الطاقة الكامنة عندما يتأرجح الطفل لأسفل.
    4. تزداد الطاقة الحركية عندما يتأرجح الطفل إلى أسفل ، تزداد الطاقة الكامنة عندما يتأرجح الطفل إلى أسفل.

    طاقة حرة

    بعد معرفة أن التفاعلات الكيميائية تطلق الطاقة عندما تنكسر روابط تخزين الطاقة ، فإن السؤال التالي المهم هو كيف يتم قياس الطاقة المرتبطة بالتفاعلات الكيميائية والتعبير عنها؟ كيف يمكن مقارنة الطاقة المنبعثة من تفاعل واحد بتفاعل آخر؟ يتم استخدام قياس الطاقة الحرة لتقدير عمليات نقل الطاقة هذه. تسمى الطاقة الحرة طاقة جيبس ​​الحرة (اختصارها بالحرف G) بعد يوشيا ويلارد جيبس ​​، العالم الذي طور القياس. تذكر أنه وفقًا للقانون الثاني للديناميكا الحرارية ، تتضمن جميع عمليات نقل الطاقة فقدان قدر من الطاقة في شكل غير قابل للاستخدام مثل الحرارة ، مما يؤدي إلى الانتروبيا. تشير طاقة جيبس ​​الحرة على وجه التحديد إلى الطاقة المرتبطة بالتفاعل الكيميائي المتاح بعد حساب الانتروبيا. بمعنى آخر ، طاقة جيبس ​​الحرة هي طاقة قابلة للاستخدام ، أو طاقة متاحة للقيام بالعمل.

    كل تفاعل كيميائي ينطوي على تغيير في الطاقة الحرة ، يسمى دلتا G (∆G). يمكن حساب التغير في الطاقة الحرة لأي نظام يخضع لمثل هذا التغيير ، مثل تفاعل كيميائي. لحساب ∆G ، اطرح كمية الطاقة المفقودة في الانتروبيا (المشار إليها بـ ∆S) من إجمالي تغير الطاقة في النظام. هذا التغيير الكلي للطاقة في النظام يسمى المحتوى الحراري ويشار إليه على أنه ∆H. صيغة حساب ∆G هي كما يلي ، حيث يشير الرمز T إلى درجة الحرارة المطلقة بالكلفن (درجات مئوية + 273):

    يتم التعبير عن التغير القياسي في الطاقة الحرة لتفاعل كيميائي كمقدار من الطاقة لكل مول من منتج التفاعل (إما بالكيلو جول أو كيلو كالوري ، كيلو جول / مول أو كيلو كالوري / مول 1 كيلو جول = 0.239 كيلو كالوري) تحت درجة الحموضة القياسية ودرجة الحرارة والضغط شروط. تُحسب ظروف الأس الهيدروجيني ودرجة الحرارة والضغط القياسية عمومًا عند درجة الحموضة 7.0 في الأنظمة البيولوجية و 25 درجة مئوية و 100 كيلو باسكال (1 ضغط جوي) ، على التوالي. من المهم ملاحظة أن الظروف الخلوية تختلف اختلافًا كبيرًا عن هذه الشروط القياسية ، وبالتالي فإن قيم ∆G المحسوبة القياسية للتفاعلات البيولوجية ستكون مختلفة داخل الخلية.

    ردود الفعل Endergonic وردود الفعل Exergonic

    إذا تم إطلاق الطاقة أثناء تفاعل كيميائي ، فإن القيمة الناتجة من المعادلة أعلاه ستكون رقمًا سالبًا. بمعنى آخر ، التفاعلات التي تطلق الطاقة لها ∆G & lt 0. وتعني ∆G سالبة أيضًا أن منتجات التفاعل لها طاقة حرة أقل من المواد المتفاعلة ، لأنها تعطي بعض الطاقة الحرة أثناء التفاعل. ردود الفعل التي تحتوي على ∆G سالب وبالتالي تطلق طاقة حرة تسمى التفاعلات الخارجية. يفكر: السابقergonic تعني الطاقة السابقiting النظام. يشار إلى هذه التفاعلات أيضًا باسم ردود الفعل التلقائية ، لأنها يمكن أن تحدث دون إضافة طاقة إلى النظام. إن فهم التفاعلات الكيميائية العفوية وإطلاق الطاقة الحرة أمر مفيد للغاية لعلماء الأحياء ، لأنه يمكن تسخير هذه التفاعلات لأداء العمل داخل الخلية. يجب التمييز بين المصطلح تلقائي وفكرة التفاعل الكيميائي الذي يحدث على الفور. على عكس الاستخدام اليومي للمصطلح ، فإن التفاعل التلقائي ليس رد فعل يحدث فجأة أو بسرعة. صدأ الحديد هو مثال على التفاعل التلقائي الذي يحدث ببطء ، شيئًا فشيئًا ، بمرور الوقت.

    إذا كان التفاعل الكيميائي يتطلب إدخالًا للطاقة بدلاً من إطلاق طاقة ، فإن ∆G لهذا التفاعل سيكون قيمة موجبة. في هذه الحالة ، المنتجات لديها طاقة حرة أكثر من المواد المتفاعلة. وبالتالي ، يمكن اعتبار منتجات هذه التفاعلات بمثابة جزيئات لتخزين الطاقة. تسمى هذه التفاعلات الكيميائية تفاعلات endergonic وهي غير عفوية. لن يحدث تفاعل مائي من تلقاء نفسه بدون إضافة طاقة حرة.

    دعونا نعيد النظر في مثال تركيب وتفكك جزيء الطعام ، الجلوكوز. تذكر أن بناء الجزيئات المعقدة ، مثل السكريات ، من أبسط هو عملية بنائية وتتطلب طاقة. لذلك ، فإن التفاعلات الكيميائية التي تدخل في عمليات الابتنائية هي تفاعلات مفعمة بالحيوية. من ناحية أخرى ، فإن عملية التقويض المتمثلة في تحطيم السكر إلى جزيئات أبسط تطلق الطاقة في سلسلة من التفاعلات الخارجية. مثل مثال الصدأ أعلاه ، فإن تكسير السكر يتضمن تفاعلات عفوية ، لكن هذه التفاعلات لا تحدث على الفور. يوضح الشكل 6.8 بعض الأمثلة الأخرى للتفاعلات الباطنية والطاقة. ستوفر الأقسام اللاحقة مزيدًا من المعلومات حول ما هو مطلوب أيضًا لجعل ردود الفعل العفوية تحدث بشكل أكثر كفاءة.

    اتصال مرئي

    قم بتقييم كل من العمليات الموضحة من حيث العلاقة بين نوع التفاعل وما إذا كانت الطاقة مخزنة أو مطلقة. قرر لكل منهما ما إذا كانت العملية ذات طاقة داخلية أم مفرطة الطاقة ، وما إذا كانت كل من المحتوى الحراري والإنتروبيا تزيد أم تنقص.

    1. (أ) تحلل كومة السماد هو مسبب للشعور بالحيوية ، ويزيد المحتوى الحراري وينقص الانتروبيا. (ب) إن نمو الطفل من البويضة هو عملية مفعمة بالحيوية ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ويقل الانتروبيا. (ج) الفن الرملي الذي يتم تدميره يكون طاردًا للطاقة ، ولا يوجد أي تغيير في المحتوى الحراري وينخفض ​​الإنتروبيا. (د) إن تدحرج الكرة إلى أسفل المنحدر هو عملية مفرطة الطاقة ، وينخفض ​​المحتوى الحراري وينقص الكون.
    2. إن تحلل كومة السماد هو طاقة مفرطة ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ويقل الانتروبيا. (ب) إن نمو الطفل من البويضة هو عملية مفعمة بالحيوية ، حيث يزيد المحتوى الحراري وينقص الأنتروبيا. (ج) فن الرمل الذي يتم تدميره هو عبارة عن فن طارد للطاقة ، ويزيد المحتوى الحراري ويزيد الإنتروبيا. (د) إن تدحرج الكرة إلى أسفل المنحدر هو عملية مفاعلة للطاقة ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ويزيد الإنتروبيا.
    3. (أ) تحلل الكومبوست هو مسبب للطاقة ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ويقل الانتروبيا. (ب) إن نمو الطفل من البويضة هو عملية مفرطة الطاقة ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ويزداد الإنتروبيا. (ج) فن الرمل الذي يتم تدميره هو فن منشط للطاقة ، ويزيد المحتوى الحراري ويزيد الإنتروبيا. (د) إن الكرة التي تتدحرج إلى أسفل التل هي عملية مفرطة الطاقة ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ويقل الانتروبيا.
    4. (أ) تحلل السماد العضوي هو تحلل مرن ، ويزيد المحتوى الحراري ويزيد الإنتروبيا. (ب) إن نمو الطفل من البويضة هو عملية مفعمة بالحيوية ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ويقل الانتروبيا. (ج) الفن الرملي الذي يتم تدميره يكون طاردًا للطاقة ، ولا يوجد أي تغيير في المحتوى الحراري والنتروبيا. (د) الكرة التي تتدحرج إلى أسفل التل هي عملية مفرطة الطاقة ، وينخفض ​​المحتوى الحراري ولا يوجد تغيير في الإنتروبيا.

    مفهوم مهم في دراسة التمثيل الغذائي والطاقة هو مفهوم التوازن الكيميائي. معظم التفاعلات الكيميائية قابلة للعكس. يمكنهم المضي قدمًا في كلا الاتجاهين ، وإطلاق الطاقة في بيئتهم في اتجاه واحد ، وامتصاصها من البيئة في الاتجاه الآخر (الشكل 6.9). وينطبق الشيء نفسه على التفاعلات الكيميائية التي تدخل في عملية التمثيل الغذائي للخلية ، مثل تكسير البروتينات وتكوينها من وإلى الأحماض الأمينية الفردية ، على التوالي. ستخضع المفاعلات داخل نظام مغلق لتفاعلات كيميائية في كلا الاتجاهين حتى يتم الوصول إلى حالة التوازن. حالة التوازن هذه هي واحدة من أقل طاقة حرة ممكنة وحالة من الانتروبيا القصوى. يجب وضع الطاقة في النظام لدفع المواد المتفاعلة والمنتجات بعيدًا عن حالة التوازن. يجب إضافة المواد المتفاعلة أو المنتجات أو إزالتها أو تغييرها. إذا كانت الخلية عبارة عن نظام مغلق ، فإن تفاعلاتها الكيميائية ستصل إلى التوازن ، وتموت لأنه لن يكون هناك طاقة حرة كافية لأداء العمل المطلوب للحفاظ على الحياة. في الخلية الحية ، تتجه التفاعلات الكيميائية باستمرار نحو التوازن ، لكنها لا تصل إليه أبدًا. هذا لأن الخلية الحية هي نظام مفتوح. تدخل المواد وتخرج ، تعيد الخلية تدوير نواتج تفاعلات كيميائية معينة إلى تفاعلات أخرى ، ولا يتم الوصول إلى التوازن الكيميائي أبدًا. وبهذه الطريقة ، تكون الكائنات الحية في معركة شاقة تتطلب طاقة مستمرة ضد التوازن والانتروبيا. يأتي هذا الإمداد المستمر بالطاقة في النهاية من ضوء الشمس ، والذي يستخدم لإنتاج العناصر الغذائية في عملية التمثيل الضوئي.

    دعم المعلم

    يمكن أن يكون المفهوم أو الانتروبيا صعبًا. اطلب من الطلاب مسح الحي الذي يقيمون فيه بحثًا عن المنازل والسقائف وواجهات المحلات وأي مباني متدهورة بسبب نقص الصيانة. اطلب منهم أيضًا تحديد المنازل القديمة والمباني التي تتمتع بحالة جيدة ويتم صيانتها بنشاط.

    طاقة التفعيل

    هناك مفهوم آخر مهم يجب مراعاته فيما يتعلق بردود الفعل المبطنة للطاقة. حتى التفاعلات المفرطة الطاقة تتطلب قدرًا صغيرًا من مدخلات الطاقة للشروع في العمل قبل أن يتمكنوا من المضي قدمًا في خطوات إطلاق الطاقة. هذه التفاعلات لها إطلاق صافٍ للطاقة ، لكنها لا تزال تتطلب بعض الطاقة في البداية. هذه الكمية الصغيرة من مدخلات الطاقة اللازمة لحدوث جميع التفاعلات الكيميائية تسمى طاقة التنشيط (أو الطاقة الحرة للتنشيط) ويختصر Eأ (الشكل 6.10).

    لماذا يتطلب تفاعل ∆G السلبي المطلق للطاقة في الواقع بعض الطاقة للمضي قدمًا؟ يكمن السبب في الخطوات التي تحدث أثناء تفاعل كيميائي. أثناء التفاعلات الكيميائية ، تنكسر بعض الروابط الكيميائية وتتشكل روابط جديدة. على سبيل المثال ، عندما يتم تكسير جزيء الجلوكوز ، تنكسر الروابط بين ذرات الكربون في الجزيء. نظرًا لأن هذه روابط لتخزين الطاقة ، فإنها تطلق الطاقة عند كسرها. ومع ذلك ، لإدخالها في حالة تسمح بانكسار الروابط ، يجب أن يكون الجزيء ملتويًا إلى حد ما. مطلوب إدخال طاقة صغير لتحقيق هذه الحالة الملتوية. هذه الحالة الملتوية تسمى الحالة الانتقالية ، وهي حالة عالية الطاقة وغير مستقرة. لهذا السبب ، لا تدوم الجزيئات المتفاعلة وقتًا طويلاً في حالتها الانتقالية ، ولكنها تنتقل بسرعة كبيرة إلى الخطوات التالية للتفاعل الكيميائي. توضح مخططات الطاقة المجانية ملفات تعريف الطاقة لتفاعل معين. يحدد ما إذا كان التفاعل طاردًا للطاقة أو ماصًا للطاقة ما إذا كانت المنتجات في الرسم البياني ستكون موجودة في حالة طاقة أقل أو أعلى من كل من المواد المتفاعلة والنواتج. ومع ذلك ، وبغض النظر عن هذا الإجراء ، فإن الحالة الانتقالية للتفاعل توجد في حالة طاقة أعلى من المواد المتفاعلة ، وبالتالي ، فإن Eأ هو دائما ايجابي.

    ارتباط بالتعلم

    شاهد رسمًا متحركًا للانتقال من الطاقة المجانية إلى حالة الانتقال في هذا الموقع.

    1. الحالات الانتقالية مستقرة لأن الجزيئات لديها بنية جزيئية استرخاء مع طاقة منخفضة.
    2. الحالات الانتقالية غير مستقرة لأن الجزيئات لها بنية جزيئية متوترة بطاقة عالية.
    3. الحالات الانتقالية غير مستقرة لأن الجزيئات لها بنية جزيئية مسترخية ذات طاقة عالية.
    4. الحالات الانتقالية مستقرة لأن الجزيئات لها بنية جزيئية متوترة بطاقة منخفضة.

    من أين تأتي طاقة التنشيط التي تتطلبها المواد الكيميائية المتفاعلة؟ عادةً ما يكون مصدر طاقة التنشيط اللازمة لدفع التفاعلات إلى الأمام هو الطاقة الحرارية من البيئة المحيطة. تعمل الطاقة الحرارية (طاقة الرابطة الكلية للمواد المتفاعلة أو المنتجات في تفاعل كيميائي) على تسريع حركة الجزيئات ، وزيادة التردد والقوة التي تصطدم بها ، كما أنها تحرك الذرات والروابط داخل الجزيء قليلاً ، مما يساعدها على الوصول إلى حالتها الانتقالية. لهذا السبب ، فإن تسخين النظام سيؤدي إلى تفاعل المواد الكيميائية داخل هذا النظام بشكل متكرر. زيادة الضغط على النظام له نفس التأثير. بمجرد أن تمتص المواد المتفاعلة طاقة حرارية كافية من محيطها للوصول إلى حالة الانتقال ، سيستمر التفاعل.

    تحدد طاقة التنشيط لتفاعل معين المعدل الذي سيستمر به. كلما زادت طاقة التنشيط ، كان التفاعل الكيميائي أبطأ. يوضح مثال صدأ الحديد تفاعلًا بطيئًا بطبيعته. يحدث هذا التفاعل ببطء بمرور الوقت بسبب ارتفاع مستوى Eأ. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حرق العديد من أنواع الوقود ، وهو شديد الطاقة ، سيحدث بمعدل ضئيل ما لم يتم التغلب على طاقة التنشيط الخاصة بها بالحرارة الكافية من الشرارة. بمجرد أن تبدأ في الاحتراق ، تطلق التفاعلات الكيميائية حرارة كافية لمواصلة عملية الاحتراق ، مما يوفر طاقة التنشيط لجزيئات الوقود المحيطة. مثل هذه التفاعلات خارج الخلايا ، تكون طاقة التنشيط لمعظم التفاعلات الخلوية عالية جدًا بحيث لا يمكن للطاقة الحرارية التغلب عليها بمعدلات فعالة. بعبارة أخرى ، من أجل حدوث تفاعلات خلوية مهمة بمعدلات ملحوظة (عدد التفاعلات لكل وحدة زمنية) ، يجب خفض طاقات التنشيط (الشكل 6.10) ويشار إلى هذا باسم التحفيز. هذا شيء جيد للغاية فيما يتعلق بالخلايا الحية. تخزن الجزيئات الكبيرة المهمة ، مثل البروتينات ، والحمض النووي الريبي ، والحمض النووي الريبي طاقة كبيرة ، كما أن تفككها يكون طاردًا للطاقة. إذا وفرت درجات الحرارة الخلوية وحدها طاقة حرارية كافية لهذه التفاعلات الطاقية للتغلب على حواجز التنشيط ، فإن المكونات الأساسية للخلية سوف تتفكك.

    دعم المعلم

    اشرح بوضوح أهمية طاقة التنشيط اللازمة للتفاعلات الكيميائية ، حتى مع التفاعلات المطلقة للطاقة. استخدم رقم التفاعلات المطلقة للطاقة مع دلتا G أقل من الصفر لإظهار أنه على الرغم من أن التغيير في الطاقة سلبي ، فلا تزال هناك حاجة إلى طاقة التنشيط. قم بتضمين أمثلة للطرق التي تقلل بها الإنزيمات من طاقة التنشيط المطلوبة. التأكيد على أن هذه هي الطريقة التي "تسرع" الإنزيمات التفاعلات بها ، فهي تسهل حدوث التفاعلات.


    تسريع التفاعلات: المحفزات البيولوجية مقابل المحفزات الكيميائية

    تسير معظم التفاعلات الكيميائية ببطء شديد في درجة حرارة الغرفة. هذه أخبار جيدة في معظم الأوقات ، وإلا فإن أجزاء عشوائية من البيئة ستنفجر على فترات منتظمة ، لكنها أخبار سيئة للعمليات الصناعية التي تحتاج إلى حدوث تفاعلات.

    تسير معظم التفاعلات الكيميائية ببطء شديد في درجة حرارة الغرفة. هذه أخبار جيدة في معظم الأوقات ، وإلا فإن أجزاء عشوائية من البيئة ستنفجر على فترات منتظمة ، لكنها أخبار سيئة للعمليات الصناعية التي تحتاج إلى حدوث تفاعلات. من أجل تسريعها ، يتم استخدام المحفزات. المحفز هو أي مادة تسرع التفاعل دون أن تشارك فيه ، لذا في نهاية التفاعل يكون لديك نفس الكمية من المحفز التي بدأت بها.

    غالبًا ما تكون المحفزات الصناعية عبارة عن معادن ، حيث تحتوي معظم المعادن على عدد كبير من الإلكترونات المتعجرفة قليلاً حول مدى قربها من الذرة المركزية التي يجب أن تكون عليها. يسمح هذا للمعادن باستخدام هذه الإلكترونات للمساعدة في التفاعلات قبل المطالبة بإعادتها بمجرد انتهاء التفاعل. ومن الأمثلة على ذلك المحفزات القائمة على الحديد المستخدمة في صنع الأمونيا (عملية هابر بوش) ومحفزات النيكل المستخدمة في صنع الدهون المشبعة.

    تعمل المحفزات البيولوجية على مبدأ مختلف تمامًا. فبدلاً من أن تكون معادن ذات إلكترونات سريعة وفضفاضة ، فإن المحفزات البيولوجية عبارة عن جزيئات معقدة كبيرة تسمى الإنزيمات ، والتي تحتوي على جيوب محددة لتلائم المواد المتفاعلة. بمجرد أن يتم حصرهم داخل الإنزيم يساعد التفاعل ، إما عن طريق تكوين روابط مؤقتة مع المواد المتفاعلة لمساعدتهم على التوافق معًا ، أو ببساطة عن طريق الإمساك بهم بالقرب من بعضهم البعض للتفاعل فعليًا وتشكيل المنتج.

    تم العثور على معظم الإنزيمات داخل أشكال الحياة العضوية ، مما يعني أنها لا تحتاج إلى درجات حرارة عالية لتعمل بينما تميل المحفزات المعدنية إلى القليل من الطاقة لبدء العمل. في الواقع ، ستتلف الإنزيمات ، أو تنكسر ، إذا تم تسخينها بدرجة أكبر من درجة الحرارة المثلى (لمعظم حوالي 40 درجة ، على الرغم من أن بعض الإنزيمات البكتيرية يمكن أن تعمل عند 100 درجة). في بعض الحالات ، كما هو الحال في مساحيق الغسيل البيولوجية ، يمكن أن يكون هذا مفيدًا للغاية لأنه يعني أن هناك حاجة إلى طاقة أقل للتفاعل ويمكن غسل الملابس في درجات حرارة منخفضة. ومع ذلك ، في بعض العمليات الصناعية ، هناك حاجة إلى درجات حرارة عالية لزيادة معدل التفاعل ، لذا فإن تبريد كل شيء إلى 40 درجة غير عملي.

    نقطة أخرى مهمة حول الإنزيمات هي أنها على عكس المحفزات المعدنية محددة بشكل لا يصدق. مع احتواء المواد المتفاعلة في الجيوب داخل الإنزيم ، يمكن لكل إنزيم أن يلائم فقط الجزيئات التي من المفترض أن تكون محفزة. وبما أن الإنزيمات عبارة عن جزيئات كبيرة ومعقدة ، فليس من السهل تصميمها لتناسب المواد المتفاعلة التي تحتاجها. مرة أخرى ، هذا جيد بالنسبة لمساحيق الغسيل البيولوجية ، حيث يوجد الكثير من الإنزيمات التي تطورت لتحطيم بقع البيض ، وبقع الدم ، وتشكيل فقاعات صغيرة غريبة على الجاكيتات. بالنسبة للعمليات الكيميائية ، قد يكون الأمر أكثر صعوبة بعض الشيء - لم تتطور العديد من الكائنات الحية لإزالة الغازات السامة من البنزين ، أو تصنيع ثاني أكسيد الكبريت.

    هناك بعض الأعمال التي يتم القيام بها لتصميم الإنزيمات لأغراض محددة ، ونأمل أن تزيد من عدد التفاعلات التي يمكن تحفيزها بالوسائل البيولوجية. إنها ليست أسهل وظيفة في العالم ، لأن الإنزيمات تتكون من سلاسل بروتينية ضخمة مطوية بطرق غريبة ومثيرة للاهتمام ، ويمكن أن يكون لتعديل جزء منها تداعيات غير متوقعة على الجزيء بأكمله. إنه مجال بحث مثير للاهتمام ، مع ما يترتب على ذلك من آثار على البحوث الصناعية والطبية وكذلك الأكاديمية.

    الآراء المعبر عنها هي آراء المؤلف (المؤلفين) وليست بالضرورة آراء Scientific American.

    عن المؤلفين)

    عالم الكيمياء الحيوية مع حب علم الأحياء الدقيقة ، يستمتع مختبر الجرذ باستكشاف البكتيريا والقراءة عنها والكتابة عنها. بعد أن تمكنت أخيرًا من إبعاد نفسها عن الجامعة ، تعمل الآن في شركة صغيرة في كامبريدج حيث تحول البيانات إلى كلمات يمكن التحكم فيها ورسوم بيانية رائعة.


    تفاعلات اليوريا العطرية في علم الأحياء

    التفاعلات غير التساهمية هي المحددات الرئيسية في كل من العمليات الكيميائية والبيولوجية. من بين هذه العمليات ، تلعب التفاعلات الكارهة للماء دورًا بارزًا في طي البروتينات ، والأحماض النووية ، وتكوين الأغشية ، والتعرف على البروتينات الرابطة ، وما إلى ذلك. على الرغم من أن هذا التفاعل يتم من خلال المذيب المائي ، فإن استقرار الجزيئات الحيوية المذكورة أعلاه يمكن أن يكون عاليًا حساسة لأي اضطرابات خارجية صغيرة ، مثل درجة الحرارة ، والضغط ، ودرجة الحموضة ، أو حتى المذيبات المضافة ، مثل اليوريا - جزيء عضوي صغير قابل للذوبان للغاية تستخدمه الكائنات الحية المختلفة لتنظيم الضغط الاسموزي. يوجد عدد كبير من الدراسات التفصيلية التي تغطي كل من الأنظمة التجريبية والنظرية ، لفهم كيفية تعديل اليوريا لاستقرار الجزيئات البيولوجية الكبيرة.بينما كان التجريبيون يركزون في المقام الأول على الجوانب الديناميكية الحرارية والحركية ، فإن النمذجة النظرية تتضمن في الغالب المعلومات الميكانيكية على المستوى الجزيئي ، وحساب التفاصيل الذرية التي تطبق نهج مجال القوة على التفاصيل الإلكترونية عالية المستوى باستخدام أساليب ميكانيكا الكم. تركز المراجعة بشكل أساسي على الأمثلة ذات الصلة البيولوجية ، مثل (1) يتكشف البروتين بمساعدة اليوريا ، (2) تتكشف الحمض النووي الريبي بمساعدة اليوريا ، (3) تفاعل آفة اليوريا داخل الحمض النووي التالف ، (4) توصيل اليوريا عبر بروتينات الغشاء ، و (5) تفاعلات بروتين - ليجند تلك التي تتناول صراحة حيوية التفاعلات الكارهة للماء التي تتضمن حصريًا الجزء العطري لليوريا.

    هذه معاينة لمحتوى الاشتراك ، والوصول عبر مؤسستك.


    شاهد الفيديو: التخلص من مشكلة عدم معرفة المستوى البنائي للبروتين الى الابد باذن الله #بالقرآننحيا (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Nikogal

    ما هي الكلمات ... سوبر ، عبارة رائعة

  2. Burhan

    ما هي الكلمات ... فكر عظيم ورائع

  3. Mazulabar

    البديل الآخر ممكن أيضا

  4. Ashlan

    في رأيي ، تمت مناقشة هذا بالفعل.

  5. Shayten

    حسنًا ، اللعنة ، هذا هراء



اكتب رسالة