آنگستروم (دهانه)

آنگستروم (دهانه) یک دهانه برخوردی در ماه‌ است.
دهانه‌های اقماری

این دهانه ۲ دهانه اقماری دارد.[۱]
Ångström     عرض جغرافیایی     طول جغرافیایی     قطر
A     ۳۰.۹° N     ۴۱.۱° W     ۶.۰ کیلومتر
B     ۳۱.۷° N     ۴۴.۱° W     ۶.۰ کیلومتر

آندرش یوناس انگستروم

آندرش یوناس اُنگستروم (به سوئدی: Anders Jonas Ångström) anˌdəʂ ˈjuːˌnas ˈɔŋˌstrøm (۱۳ اوت ۱۸۱۴, لوگدو, – ۲۱ ژوئن ۱۸۷۴) فیزیک‌دانی سوئدی بود که از وی به عنوان پدر طیف‌سنجی یاد می‌شود[۱]
افتخارات

    واحد آنگستروم معادل ‎۱۰-۱۰ متر به افتخار وی نام‌گذاری شده‌است.[۲]
    یک دهانه در ماه به آنگستروم به افتخار وی نام‌گذاری شده‌است.

آنگستروم

آنگستروم (به سوئدی: Ångström) یک یکای طول برابر با ۱۰- ۱۰ متر است. نماد این یکا حرف Å در زبان سوئدی است.

اگر چه این یکا در سطح جهانی استفاده می‌شود اما به طور رسمی جزو دستگاه بی‌المللی نیست و نزدیک‌ترین واحد دستگاه بین‌المللی بدان نانومتر است (۱۰ آنگستروم = ۱ نانومتر) و بیشتر از آنگستروم از نانومتر در متون علمی استفاده می‌شود[۱]. با این حال آنگستروم در بسیاری از متون علمی جهت اندازه‌گیری اندازهٔ اتم‌ها، مولکول‌ها، ساختارهای میکروسکوپیک زیستی و طول پیوندهای شیمیایی، فاصله اتم‌ها در کریستال‌ها، طول موج امواج الکترومغناطیسی و فاصله‌های بخش‌هایی از مدارهای مجتمع به کار می‌رود.

این یکا به افتخار آندرش یوناس اُنگستروم فیزیک دان سوئدی نامگذاری شده‌است.

آهن آلفا

آهن آلفا یکی از آلوتروپ‌های آهن است. این آلوتروپ از دمای ۲۷۳- درجه سانتیگراد تا ۹۱۰ درجه سانتیگراد پایدار است. این آلوتروپ دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است.

ثابت شبکهٔ آهن آلفای فرومغناطیس، ۲/۸۶ آنگستروم است.

دگرشکلی‌های آهن

آهن احتمالاً نمایش‌دهندهٔ بهترین نمونهٔ دگرشکلی در یک فلز است.
آهن دلتا

آهن دلتا یکی از آلوتروپ‌های آهن است که از دمای ۱۴۰۱ درجه سانتیگراد تا ۱۵۳۹ درجه سانتیگراد (نقطهٔ ذوب آهن) پایدار است.

آهن دلتا دارای ساختمان بلوری مکعبی مرکزپر (bcc) است. آهن دلتا دارای خاصیت پارامغناطیس بوده و ثابت شبکه‌ی آن بزرگ‌تر از آهن آلفا است.

ثابت شبکهٔ آهن دلتا، ‎۲/۹۳ آنگستروم است.

آهن

آهن با نماد شیمیایی Fe، نام یک عنصر شیمیایی با عدد اتمی ۲۶ و چگالی ۷٫۸۷۴g/cm۳ است که در نخستین دورهٔ فلزهای واسطه جای دارد. آهن از نظر جرمی، بزرگترین عنصر سازندهٔ زمین است. این عنصر مهم ترین سازندهٔ هستهٔ بیرونی و درونی زمین و چهارمین عنصر مهم در پوسته است. فراوانی آهن در سیاره‌های زمین‌سان مانند کرهٔ زمین، به دلیل همجوشی هسته‌ای در ستاره‌های بزرگ است.

در حدود ۱٬۴۰۰ پیش از میلاد، از مصنوعات آهنی در قلمرو هیتی‌ها در ارمنستان کنونی استفاده می‌شد که این به عنوان نخستین شواهد مصرف این عنصر است.[۱]

محتویات

    ۱ ویژگی‌ها
    ۲ خواص مکانیکی
    ۳ شکل مختلف
    ۴ پیدایش
    ۵ ایزوتوپ‌ها
    ۶ شیمی و ترکیبات
        ۶.۱ ترکیبات معدنی
        ۶.۲ ترکیبات آلی
    ۷ تاریخچه
    ۸ کانی‌ها
    ۹ وظایف آهن در بدن
    ۱۰ آلوتروپ‌های آهن
    ۱۱ جستارهای وابسته
    ۱۲ منابع

ویژگی‌ها

آهن دارای سطوح صاف و نقره‌ای براق مایل به رنگ خاکستری‌ست اما وقتی در هوا با اکسیژن ترکیب می‌شود به رنگ قرمز یا قهوه‌ای در می‌آید که به آنها اکسید درای ترکیبات آهن یا زنگ گفته می‌شود. کریستال‌های خالص آهن نرمه (نرم تر از آلمینیوم) و با اضافه کردن مقدار کمی ناخالصی مانند کربن مقدار قابل توجهی تقویت می‌شود. مقادیر مناسب و کمی (تا چند درصد) از فلزات دیگر و کربن، تولید فولاد می‌کند که می‌تواند ۱۰۰۰ بار سخت تر از آهن خالص باشد.

Fe۵۶ سنگین‌ترین ایزوتوپ پایدار (تولید شده توسط فرایند آلفا در نکلئوسنتز استلار) است که با عناصر سنگین‌تر از آهن و نیکل برای تشکیلشان به سوپر نوا احتیاج دارند. آهن فراوان‌ترین عنصر در غول‌های قرمز است، و فراوان‌ترین فلز در شهاب‌سنگ‌ها و در هستهٔ فلزی متراکم در سیاراتی مثل زمین است.

آهن خالص فلز است، اما به ندرت در این شکل روی سطح زمین یافت می‌شود زیرا در حضور اکسیژن و رطوبت یه آسانی اکسیده می‌شود. به منظور به دست آوردن فلز آهن، اکسیژن باید از سنگ معدن‌های طبیعی توسط کاهش شیمیایی حذف شود – به طور عمده از سنگ آهن از سنگ Fe2O۳ توسط کربن در درجه حرارت بالاست. خواص آهن را می‌توان با تولید آلیاژهایی از آن با استفاده از فلزات متنوع گوناگون (و بعضی غیر فلزها به ویژه کربن و سیلیکون) اصلاح نمود و فولادها را ایجاد کرد. هستهٔ اتم‌های آهن تقریباً دارای بالاترین انرژی‌های اتصال در هر نکلئون است و تنها ایزوتوپ Ni۶۲ دارای انرژی بیشتر از آن می‌باشد. هرچند فراوان‌ترین نوکلیدهای پایدار همان Fe۵۶ می‌باشد، این آهن از طریق همجوشی هسته‌ای در ستاره‌های شکل گرفته‌است و اگرچه اندکی انرژی کمتر نیز از طریق سنتز کردن نیکل ۶۲ نیز استخراج می‌گردد. شرایط در ستارگان برای ایجاد این فرایند مناسب نیست. توزیع عنصر آهن بر روی زمین بسیار بیشتر از نیکل است و احتمالاً در تولید عنصر از طریق سوپر نوا نیز همینطور است. آهن (آهن Fe+۲، یون فروس) عنصر ردیابی لازمی‌ست که تقریباً تمام موجودات زنده از آن استفاده می‌کنند. تنها استثناهای این موضوع چندین موجود زنده‌ای هستند که در محیط‌های فقیر از نظر آهن زندگی می‌کنند و به گونه‌ای تکامل یافته‌اند که عناصر گوناگونی را در فرایندهای متابولیکشان مورد استفاده قرار دهند مثل منگنز به جای آهن برای تجزیه و یا هموسیانین به جای هموگلوبین. آنزیم‌های حاوی آهن معمولاً دارای گروه‌های هموپروستاتیک هستند که در تجزیهٔ واکنش‌های اکسیداسیون در زیست‌شناسی و در انتقال تعدادی از گازهای حل شدنی شرکت می‌کنند.
خواص مکانیکی

خواص مکانیکی و آلیاژهای آن با استفاده از آزمون‌های گوناگون مانند آزمون برنیل و راکول یا آزمایش‌های مقاومت کششی ارزیابی می‌شود، نتایج این قسمت‌ها به گونه‌ای با یکدیگر سازگارند که قسمت‌های آهن اغلب برای مرتبط نمودن نتایج یک تست با تست دیگر به کار می‌رود. اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد که خواص مکانیکی آهن عمدتاً بستگی به خلوص دارد به گونه‌ای که خالص‌ترین کریستال‌های تک آهن که برای مقاصد تحقیقاتی تولید شده‌اند از آلومینیوم نرم ترند، افزودن تنها ۱۰ قسمت در میلیون کربن مقاومتش را دو برابر می‌کند. سختی نیز به سرعت با افزایش مقدار کربن تا ۰/۲٪ و اشباع شده تقریباً در ۰/۶٪ به سرعت افزایش می‌یابد. خالص‌ترین آهن تولید شدهٔ صنعتی (تقریباً ۹۹/۹۹٪ خلوص) دارای سختی ۲۰-۳۰ برنیل است.
شکل مختلف

آهن شاید بهترین مثال شناخته شده از دگروارگی در یک فلز باشد، سه فرم چند شکلی از آهن وجود دارد که به نام‌های α، ϒ و δ شناخته می‌شود.

همانطور که آهن ذوب شده سرد می‌شود در دمای ۱۵۳۸ درجهٔ سانتی گراد به آلوتروپ δ کریستالیزه می‌شود که دارای یک ساختمان کریستالی مکعبی مرکزی‌ست، همانطور که بیشتر سرد می‌شود ساختمان بلوری یا کریستالی در دمای ۱۳۹۴ درجهٔ سانتی گراد به شکل مکعبی وجه مرکزی تغییر می‌یابد که به نام آهن ϒ یا استنیت شناخته می‌شود، در دمای ۹۱۲ درجهٔ سانتی گراد ساختمان بلوری یا کریستالی دوباره مکعبی بدنه مرکزی یا آهن α یا فریت می‌شود و در ۷۷۰ درجهٔ سانتی گراد (نقطهٔ کوری، TC) آهن مغناطیسی می‌شود، هنگامی که آهن از دمای کوری عبور می‌کند تغییری در ساختمان کریستالی وجود ندارد اما در ساختمان حوزه تغییری رخ می‌دهد (هر حوزه شامل اتم‌های آهن با یک اسپین الکترونیک خاص می‌باشد). در آهن غیر مغناطیسی شده همهٔ اسپین‌های الکترونیک اتم هادر یک حوزه در یک جهت قرار دارند هرچند در حوزهٔ مجاور آنها جهات متفاوت هستند و گوناگونی دارد و لذا یکدیگر را خنثی می‌کنند، در آهن مغناطیسی اسپین‌های الکترونیک همهٔ حوزه‌ها هم جهت شده‌اند لذا اثرات مغناطیسی حوزه‌های مجاور همدیگر را تقویت می‌کنند اگر چه هر حوزه، شامل بیلیون‌ها اتم است ولی آنها خیلی کوچک و در حدود ۱۰ میکرون می‌باشند. آهن وقتی با بعضی فلزات خاص دیگر و کربن مخلوط می‌شود تا فولاد را ایجاد نماید دارای بیشترین اهمیت خواهد بود، انواع مختلفی از فولاد وجود دارد که درای خواص متفاوتی می‌باشند و درک خواص آلوتروپ‌های آهن کلید ساخت فولادهایی با کیفیت خوب می‌باشد. آهن α یا همان فریت پایدارترین شکل آهن در دمای اتاق است. این آهن فلز نسبتاً نرمی‌ست که دارای مقدار کمی کرین (نه بیش از ۰/۰۲۱٪ از جرم در ۹۱۰ درجهٔ سانتی گراد) می‌باشد. در دماهای بالای ۹۱۲ درجهٔ سانتی گراد و تا ۱۴۰۰ درجهٔ سانتی گراد آهن α یک انتقال فاز از حالت مکعب بدن مرکزی به حالت مکعب وجه مرکزی یعنی آهن ϒ را که استانیت نیز نامیده می‌شود تجربه می‌کند. این آهن نیز نرم است اما می‌تواند مقدار بسیار بیشتری کربن (به میزان ۲/۴٪ جرمی در دمای ۱۱۴۶ درجهٔ سانتی گراد) داشته باشد، این شکل آهن در فولاد ضد زنگ که برای ساختن کارد و چنگال، تجهیزات بیمارستان‌ها و صنایع غذایی به کار می‌رود استفاده می‌شود.
پیدایش

آهن ششمین عنصر از لحاظ فراوانی در جهان است که در آخرین کنش نکلئوسنتز در ستاره‌های بزرگ از طریق سیلیکون فیوزینگ ایجاد می‌شود در حالی که آهن حدود ۵٪ از پوستهٔ زمین را تشکیل می‌دهد، اعتقاد بر این است که هستهٔ زمین در حد زیادی از یک آلیاژ آهن-نیکل تشکیل شده‌است که ۳۵٪ جرم کل زمین را تشکیل می‌دهد، بنابر این آهن فراوانترین عنصر روی زمین است ولی در پوستهٔ زمین چهارمین عنصر از لحاظ فراوانی می‌باشد. بیشتر آهن پوسته به شکل ترکیبی با اکسیژن به صورت سنگ‌های معدنی اکسید آهن مثل هماتیت و مگنتیت یافت می‌شود. حدود یکی از بیست شهاب سنگ تنها از مواد معدنی آهن-نیکل تائنیت (۳۵-۸۰٪ آهن) و کاماسیت (۹۰-۹۵٪ آهن) تشکیل شده‌اند. اگر چه تعاد اندکی از شهاب سنگ‌های آهنی بیشترین شکل آهن فلزی طبیعی در سطح زمین می‌باشند. تصور بر این است که رنگ قرمز سطح مریخ ناشی از رگولیت غنی اکسید آهن است.
ایزوتوپ‌ها
نوشتار اصلی: ایزوتوپ‌های آهن

آهن به طور طبیعی متشکل از ۴ ایزوتوپ: ۵/۸۴۸٪ رادیواکتیو Fe۵۴ (نیمه عمر بزرگتر از ۳/۱ × ۲۲ ۱۰سال)، ۹۱/۷۵۴٪ Fe۵۶ پایدار، ۲/۱۱۹٪ از Fe۵۷پایدار و ۰/۲۸۲٪ از Fe۵۸ پایدار می‌باشد. Fe۶۰ یک رادیونیوکلاید منقرض شده با نیمه عمر طولانی (۱/۵ میلیون سال) می‌باشد. بیشتر کارهای قبلی در اندازه‌گیری ترکیب ایزوتوپیک Fe بر تعیین انواع Fe۶۰ تولید شده از فرایندهای همراه با نکلئو سنتز (یعنی مطالعات شهاب سنگ) و تشکیل سنگ معدن متمرکز شده‌است. هرچند در دههٔ اخیر پیشرفت تکنولوژی طیف‌سنجی جرمی اجازهٔ تشخیص و ارزیابی تغییرات طبیعی در نسبت‌های ایزوتوپ‌های پایدار آهن را داده‌است. بیشتر این کار به وسیلهٔ انجمن‌های علوم زمین و سیاره‌ای انجام شده‌است، هرچند کاربردهای آن در سیستم‌های بیولوژیک و صنعتی در حال آغاز شدن می‌باشد. فراوان‌ترین ایزوتوپ آهن Fe۵۶ مورد توجه ویژهٔ دانشمندان هسته‌ای می‌باشد. تصور غلط رایج این است که این ایزوتوپ پایدارترین هسته ممکن است و لذا انجام شکافت یا همجوشی در Fe۵۶ و آزاد سازی انرژی از آن غیر ممکن است این مطلب درست نیست، چرا که هم Ni۶۲ و هم Fe۵۸ پایدار ترند و پایدارترین هسته می‌باشند. هرچند چون نیکل Ni۵۶ در واکنش‌های هسته‌ای سوپر نوا در فرایند α از هسته‌های سبکتر به گونه‌ای بسیار آسانتر تولید می‌شود، نیکل ۵۶ (ذرات آلفای ۱۴)آخرین نقطهٔ زنجیرهٔ همجوشی در ستاره‌های بسیار عظیم می‌باشد، و از آنجا که افزودن یک آلفای دیگر روی-۶۰ را تولید می‌کند که نیاز به مقدار بسیار بیشتری انرژی دارد. این نیکل ۵۶، که دارای نیمه عمر حدود ۶ سال است به مقدار زیاد در این ستاره‌ها ساخته می‌شود اما به زودی توسط دو انتشار پزیترون پی در پی در درون محصولات تاخیری سوپر نوا در ابر گاز باقی‌مانده از سوپر نوا به اولین رادیو اکتیو کبالت ۵۶، و سپس آهن ۵۶ پایدار متلاشی می‌شود. این هستهٔ اخیر بنابر این در همه جای دنیا در مقایسه با دیگر فلزات پایدار با وزن اتمی تقریباً مشابه دارای فراوانی بیشتریست. در فازهای شهاب سنگ‌های سمارکونا و چرونیکات ارتباطی بین غلظت Na۶۰، محصول دختر Fe۶۰، و فراوانی ایزوتوپ‌های آهن پایدار قابل مشاهده بود که نشان از وجود Fe۶۰ در زمان تشکیل منظومهٔ شمسی دارد. احتمالاً انرژی رها شده از فروپاشی آهن ۶۰ همراه با انرژی رها شده از فروپاشی رادیونیکلاید Al۲۶ در ذوب دوباره و افتراق سیارات بعد از تشکیل آن‌ها در ۴/۶ بیلیون سال پیش مشارکت داشته‌است. فراوانی Na۶۰ موجود در مواد فرا زمینی نیز ممکن است اطلاعات بیشتری نسبت به منشا منظومهٔ شمسی و تاریخ ابتدایی آن ارائه دهد. از میان ایزوتوپ‌های پایدار، تنها Fe۵۷ یک اسپین هسته‌ای (-۱/۲) دارد.
شیمی و ترکیبات
ترکیبات معدنی
Some canary-yellow powder sits, mostly in lumps, on a laboratory watch glass.
آهن(III) کلرید آبپوشیده که به فریک کلرید نیز معروف است.

آهن ترکیباتی را ایجاد می‌کند که عمدتاً در حالت‌های اکسیداسیون +۲ و +۳ هستند. به طور سنتی، ترکیبات آهن II فروس نامیده می‌شوند و ترکیبات آهن (III) فریک نامیده می‌شود. ترکیبات زیادی در هر یک از حالات اکسیداسیون وجود دارد که مثال‌هایی از آن شامل سولفات آهن (II) (FeSo4) و کلرید آهن (III) (FeCl3) می‌باشد. همچنین مثال‌های بیشماری از ترکیباتی که شامل اتم‌های آهن در هر دوی این حالات اکسیداسیون وجود دارد مانند مگنتیک و آبی پروسی. آنیون منفی فریت [Fe ۲۴] شامل یک مرکز آهن، (Vi)بالاترین حالت اکسیداسیون شناخته شدهٔ آن می‌باشد و مثلاً در فریت پتاسیم (کا دو اف ای اُ ۴) وجود دارد. ترکیبات آلی بی شماری (مثل پنتا کربنیل آهن) وجود دارند که دارای آهن زیرو ولنت (یا کمتر) هستند.
ترکیبات آلی
نوشتار(های) وابسته: شیمی آلی آهن
نیل فرنگی
تاریخچه

اولین آهن شکل گرفته که توسط بشر در دورهٔ پیش از تاریخ مصرف شد از شهاب سنگ‌ها آمده بود. ذوب آهن در کوره‌ها در هزارهٔ دوم پیش از میلاد شروع شد، آثار مکشوفه از آهن ذوب شده از ۱۲۰۰-۱۸۰۰ پیش از میلاد در هند و در مشرق از حدود ۱۵۰۰ پیش از میلاد بدست آمد (که گمان می‌رود ناشی از ذوب آهن در آناتولی یا قفقاز بوده‌است). چدن برای اولین بار در حدود ۵۵۰ پیش از میلاد در چین تولید شد اما در اروپا تا سال‌های قرون وسطا تولید نشد، در طول دوران قرون وسطا ابزاری در اروپا کشف شد که از آهن شکل یافته از چدن (pig Iron) با استفاده از ریخته گری زیور آلات تولید شده بودند، برای تمام این فرایندها از زغال چوب به عنوان سوخت استفاده شد. فولاد (که با کربن کمتر از pig Iron است اما آهن شکل یافته بیشتری دارد) اولین بار در دوران باستان تولید شد. روش‌های تازهٔ تولید آن به وسیلهٔ میله‌های کربنیزه کردن آهن در فرایند سیمانی کردن در قرن هفدهم بعد از میلاد ابداع شد. در انقلاب صنعتی روش‌های جدید تولید آهن بدون زغال چوب ابداع شد و این روش‌ها بعداً در تولید فولاد مورد استفاده قرار گرفتند. در اواخر دههٔ ۱۸۵۰، هنری بسمر فرایند جدیدی برای ساخت فولاد اختراع کرد که شامل دمیدن هوا از روی چدن مذاب برای تولید فولاد نرم بود. این فرایند و دیگر فرایندهای ابداع شده در قرن ۱۹ و بعد از آن منجر یه آن شد که دیگر آهن شکل یافته تولید نشود.
کانی‌ها

آهن در اغلب رسها، ماسه‌سنگها و گرانیت‌ها وجود دارد. در میان کانه‌های مهم آن می‌توان از هماتیت، مگنتیت، پیریت و کالکوپیریت را نام برد.
وظایف آهن در بدن

۱- انتقال o۲ در گلوبولهای قرمز
۲- تولید هموگلوبین خون
۳- مقاومت در برابر استرس و ناخوشی
۴- عملکرد صحیح آنزیمها
۵- تقویت سیستم ایمنی
آلوتروپ‌های آهن

    آهن آلفا (آهن بتا را نیز ببینید)
    آهن گاما
    آهن دلتا
    آهن اپسیلون

کربوهیدرات

کربوهیدرات‌ها (هیدرات‌های کربن یا مواد قندی) هیدرات‌های کربن از اتم‌های کربن، هیدروژن و اکسیژن تشکیل شده‌اند. کربوهیدرات‌ها در بدن بیشتر به عنوان مولکول‌های ذخیره‌کننده انرژی عمل می‌کنند، اما کاربردهای ساختاری و نقش در انتقال پیام و... نیز دارند. به سه دسته ساده و مرکب و پیچیده تقسیم می شود. ساده: مونوساکارید:سه کربنه ها(تریوز):PGAL چهار کربنه ها.(تتروز) پنج کربنه (پنتوز): ریبوز و ریبولوز(دیواکسی ریبوز)و شش کربنه (هگزوز):گلوکز ،فروکتوز و گالاکتوز. مرکب: دی ساکارید ها: ساکارز، مالتوز و لاکتوز. پیچیده: پلی ساکارید ها: سلولز، گلیکوژن و نشاسته. جالب است بدانید فروکتوز قند میوه، لاکتوز قند شیر است. گلیکوژن ساختاری شبیه به نشاسته دارد. گلیکوژن همان نشاسته جانوری است.

محتویات

    ۱ ساختار
        ۱.۱ مونوساکاریدها
        ۱.۲ اولیگوساکاریدها
        ۱.۳ دوقندی‌ها (دی ساکاریدها)
        ۱.۴ پلی‌ساکاریدها
    ۲ سوخت‌وساز کربوهیدرات‌ها
    ۳ کارکرد مواد قندی و نشاسته در بدن
    ۴ فعالیت نوری قندها
    ۵ قندها، تشکیل‌دهنده همی‌استالهای درون مولکولی
    ۶ گسستگی اکسایشی قندها
    ۷ انرژی‌زایی کربوهیدرات‌ها
    ۸ منابع

ساختار

کربوهیدرات‌های خالص شامل اتم‌های کربن، هیدروژن، و اکسیژن هستند با نسبت ملکولی ۱:۲:۱ که فرمول عمومی Cn(H۲O)n را تشکیل می‌دهند. با این وجود، خیلی از کربوهیدرات‌های مهم از این قانون مستثنی هستند (مثل دیوکسی‌ریبوز و گلیسرول که بدین ترتیب آنها را مستقیماً نمی‌توان کربوهیدرات خواند. با افزایش طول زنجیر، تعداد کربن‌های با مراکز فضایی افزایش می‌یابند و بدین ترتیب تعداد زیادی دیاسترومر امکانپذیر می‌شوند. قندها ترکیبات پلی هیدروکسی کربونیل اند، از این رو می‌توانند هِمی استال‌های حلقوی پایداری ایجاد کنند، بدین ترتیب ساختارهای اضافی و تنوع شیمیایی برای این ترکیبات پدید می‌آید. گاهی {...} همراه با حذف آب بدست می‌آیند. قندهای آلدئیدی بصورت آلدوزها طبقه بندی می‌شوند. آنهایی که عامل کتونی دارند، کتوز خوانده می‌شوند. بر اساس طول زنجیر، قندها، تریوز (۳ کربنی)، تتروز (۴ کربنی)، پنتوز (۵ کربنی)، هگزوز (۶ کربنی) و غیره نامیده می‌شوند. از اینرو، ۲ و ۳ - دی هیدروکسی پروپانول (گلیسرآلدئید) یک آلدوتریوز است. در حالی که ۱ و ۳ - دی هیدروکسی پروپانون یک کتوتریوز می‌باشد.
مونوساکاریدها

مونوساکاریدها ساده ترین کربوهیدرات‌ها هستند و مهم ترین آن ها هگزوزها (۶کربنی) و پنتوزها (۵کربنی) هستند.

    مهم ترین هگزوزها
    گلوکز

گلوکز، قند خون یا قند انگور (گلایکیس، در فرهنگ یونانی به معنی شیرین) که به دکستروز موسوم است، یک پنتاهیدروکسی هگزانال بوده، از اینرو در خانواده آلدوزهگزوزها جای دارد. گلوکز بصورت طبیعی در بسیاری از میوه‌ها و گیاهان با غلظتی در گستره ٪۰٫۰۸ تا ۰٫۱٪ در خون انسان وجود دارد.

    فروکتوز

ایزومر کتوهگزوزی گلوکز، فروکتوز است. فروکتوز شیرین‌ترین قند طبیعی است (برخی از قندهای سنتزی شیرین‌ترند). فروکتوز نیز در بسیاری از میوه‌ها (فروکتوز در فرهنگ لاتین به معنی میوه) و در عسل وجود دارد.

    گالاکتوز

قند طبیعی مهم دیگر گالاکتوز است. این قند واحد ساختاری این قند ۶ کربنی می‌باشد. فرمول ساده یا تجربی برای همه قندها می‌باشد. این فرمول، هم ارز فرمول هیدرات کربن است. این یکی از دلایلی است که به این دسته از ترکیبات کربوهیدرات گفته می‌شود.

    مهم ترین پنتوز ها

ریبوز و دئوکسی ریبوز که در RNA و DNA شرکت دارند
اولیگوساکاریدها

اولیگوساکاریدها کربوهیدرات‌هایی تشکیل شده از ۱۰ الی ۱۲ کربن می‌باشند.
دوقندی‌ها (دی ساکاریدها)

دی‌ساکارید از تشکیل دو مونوساکارید از طریق تشکیل یک پل اتری (معمول استال) بدست می‌آید. آبکافت دی‌ساکاریدها، منوساکاریدها را دوباره بدست می‌دهد.

مهم ترین دی ساکاریدها عبارتند از:

لاکتوز+ گلوکز

سلوبیوز (واحد تشکیل دهنده سلولز) = گلوکز + گلوکز.[۱]
پلی‌ساکاریدها

تشکیل اتر بین یک منو و یک دی‌ساکارید یک تری‌ساکارید ایجاد می‌کند و تکرار این فرایند نهایتاً به تولید یک پلیمر طبیعی (پلی‌ساکارید) منجر می‌شود. چنین کربوهیدراتهای پلیمری، تشکیل‌دهنده اسکلت اصلی سلولز و نشاسته هستند. مهم‌ترین پلی‌ساکاریدها شامل:

    نشاسته یا آمیلون
    گلیکوژن
    سلولز
    پکتین

می‌باشند.

نشاسته کربوهیدرات ذخیره‌ای در گیاهان (سیب زمینی،، نان، برنج و...) است که از بهم پیوستن تک قندی‌ها به اشکال مختلف حاصل می‌شوند و در بدن پس از گوارش مالتوز تبدیل شده و سرانجام به تک‌قندی‌های گلوکز، فروکتوز و گالاکتوز در می‌آیند. این سه تک‌قندی جذب خون شده و پس از عبور از کبد به وسیله گردش خون در سرتاسر بدن پخش می‌گردد.
آمیلوز، پلیمر خطی گلوکز است

گلیکوژن تنها شکل ذخیره انرژی به صورت قند در بدن انسان است. مقدار ذخیره گلیکوژن در انسان ۳۵۰ گرم است. حدود ۱۰۰ یا ۱۰۸ گرم گلیکوژن در کبد است و بقیه در ماهیچه‌هاست. مقدار ذخیره گلیکوژن در بدن انسان به اندازه این است که نیازهای نصف روز انسان را تأمین می‌کند. بدین صورت که فردی گرسنه‌است و غذا نمی‌خورد، گلیکوژن کبدی، قند خون وی را تأمین می‌کند و گلیکوژن ماهیچه‌ها، نیازهای عضلانی را تأمین می‌کند. زمانی که گرسنگی دوم اتفاق می‌افتد، زمانی است که گلیکوژن کبدی تخلیه شده و گلیکوژن که تحت تأثیر زیمایه (آنزیم) فسفریلاز قرار می‌گیرد گلیکوژن کبدی است نه گلیکوژن ماهیچه.

سلولز نیز پلی‌ساکاریدی است که در گیاهان تولید می‌شود. تفاوت ساختمانی آن با نشاسته این است که در سلولز پیوندهای بتا ۱ به ۴ وجود دارد اما در روده پستانداران آنزیمی برای تجزیه آن وجود ندارد. در روده نشخوار کنندگان سلولز توسط آنزیم سلولاز که توسط باکتری‌های روده‌ای آنها تولید می‌شود تجزیه می‌شود.
سوخت‌وساز کربوهیدرات‌ها

کربوهیدرات‌ها به گلوکز تبدیل می‌شوند و گلوکز به دو طریق در بدن دگرگشت یا سوخت‌وساز (متابولیسم) هوازی می‌شود:

دگرگشت هوازی گلوکز: بدین صورت که ابتدا مولکول گلوکز می‌شکند و دو مولکول اسید پیرویک ایجاد می‌کند، اسد پیرویک دکربکسیله می‌شود و به مشتق استیل تبدیل می‌شود، مشتق استیل با کوآنزیم A ترکیب می‌شود و استیل کوآنزیم A را ایجاد می‌کند. استیل کوآنزیم A وارد چرخه کربس می‌شود و طی یک سلسله واکنش‌های پیاپی به آب، انرژی و CO۲ تبدیل می‌شود.

دگرگشت بی‌هوازی: زمانی که بدن در شرایط اضطراری قرار می‌گیرد متابولیسم بی هوازی رخ می‌دهد. مثلاً ورزشکاری که فعالیت سنگین انجام می‌دهد، قادر به تأمین کل انرژی مورد نیاز خود از طریق هوازی نیست، قسمتی از انرژی خود را از طریق بی هوازی تأمین می‌کند. یا در شرایطی که فرد در حالت خفگی قرار می‌گیرد (آب یا دود) بدن از طریق متابولیسم بی هوازی سعی در حفظ حیات می‌کند. بدین صورت که مولکول گلوکز می‌شکند، دو مولکول اسید پیروویک ایجاد می‌کند، هر مولکول اسید پیروویک احیاء می‌شود و اسید لاکتیک ایجاد می‌کند. علت اینکه اسید لاکتیک باعث گرفتگی ماهیچه یا خستگی ورزشکاران می‌شود، متابولیسم بی هوازی است. بنابراین در شرایط بی هوازی از متابولیسم گلوکز دو ATP (آدنوزین تری فسفات) و در شرایط هوازی از متابولیسم گلوکز سی و هشت ATP انرژی حاصل می‌شود. البته ممکن است تصور کنید هضم دگرگشت بی هوازی باعث تخریب انرژی می‌شود در صورتیکه اسید لاکتیک جمع شده در ماهیچه با جریان خون به کبد می‌رود و مجدداً تبدیل به گلیکوژن می‌شود و دوباره قند می‌سازد.

ساختار تمام کربوهیدرات‌ها یکسان نیست. کربوهیدرات های ساده که در چیپس، کلوچه و نان سفید وجود دارند به سادگی هضم می‌شوند اما کربوهیدرات‌های مرکب که در میوه‌ها و سبزی‌ها و نان جو و سایر حبوبات وجود دارند به سرعت هضم نشده و درصد سوخت آنها پایین است.[۲]
کارکرد مواد قندی و نشاسته در بدن

تولید گرما: نقش اصلی و عمده این مواد تولید انرژی در بدن است. تنظیم قند خون: بدن سالم بعد از جذب قندها به وسیله اعمالی که انجام می‌دهد، مقدار آن را تا حدودی ثابت نگه می‌دارد. ذخیره در بدن: مقدار اضافی مواد قندی و نشاسته‌ای در کبد و ماهیچه‌ها به میزان معینی ذخیره و بقیه به صورت چربی در بافت چربی ذخیره می‌گردد تا در صورت لزوم، بدن بتواند به عنوان منبع انرژی از آن استفاده نماید.
فعالیت نوری قندها

به استثنا ۱ و ۳ - دی‌هیدروکسی- پروپانون، همه قندهایی که تاکنون ذکر شده‌اند، حداقل حاوی یک مرکز فضایی‌اند. ساده‌ترین قند کایرال، ۳ و ۲ - دی‌هیدروکسی پروپانون (گلیسرآلدئید) با یک کربن نامتقارن است. فرم راست‌بر آن R است، به صورتی که در طرحهای فیشر مولکول نشان داده می‌شود، انانتیومر چپ‌بر آن، S می‌باشد.

گر چه نامگذاری S و R برای نامیدن قندها کاملاً رضایت بخش است، اما سیستم نامگذاری قدیمی هنوز بکار گرفته می‌شود. این سیستم نامگذاری، قبل از تدوین پیکربندی مطلق قندها متداول بوده، همه قندها را به ۲ و ۳ - دی‌هیدروکسی پروپانال (گلیسرآلدئید) مرتبط می‌سازد. در این روش بجای استفاده از S و R از پیشوند D برای انانتیومر (+) وL برای انانتیومر (-) گلیسرآلدئید استفاده می‌شود.
قندها، تشکیل‌دهنده همی‌استالهای درون مولکولی

قندها ترکیبات هیدروکسی کربونیل‌اند و بایستی قادر به تشکیل درون مولکولی همی استال باشند. در واقع گلوکز و سایر هگزوزها و پنتوزها به صورت مخلوط در حال تعادل با ایزومرهای حلقوی همی‌استال خود هستند. در این مخلوط در حال تعادل، ایزومر حلقوی همی‌استال برتر است. در اصل هر یک از پنج گروه هیدروکسی می‌توانند به گروه کربونیل آلدئید افزوده شوند. اما گرچه حلقه‌های پنج ضلعی نیز شناخته شده هستند، حلقه‌های شش ضلعی معمولاً محصول برتر می‌باشند.
گسستگی اکسایشی قندها

واکنشگری که باعث شکستن پیوند C-C می‌شود، پریدیک اسید (HIO۴) است. این ترکیب دی‌الهای مجاور را اکسایش کرده، ترکیبات کربونیل ایجاد می‌شوند. از آنجا که اغلب قندها چندین دی‌ال مجاور دارند، اکسایش با HIO۴مخلوط پیچیده‌ای ایجاد می‌کند. مقدار کافی از اکسنده، زنجیر قند را بطور کامل به ترکیبات یک کربنی تبدیل می‌کند.

از این روش برای شناسایی ساختار قندها استفاده می‌شود. مثلاً از مجاورت گلوکز با ۵ اکی والان HIO۴، پنج اکی والان فرمی اسید و ۱ اکی والان فرمالدئید بدست می‌آیند. در اکسایش فروکتوز ایزومری نیز همان مقدار عامل اکسنده مصرف شده، اما محصولات، ۳ اکی والان اسید، ۲ اکی والان آلدئید و یک اکی والان دی‌اکسید هستند.
انرژی‌زایی کربوهیدرات‌ها

کربوهیدرات‌ها انرژی‌زا هستند و انجام اعمال حیاتی را تسهیل می‌نمایند، از اینرو از بهترین مواد تغذیه‌ای برای ورزشکارانند. مواد قندی و نشاسته‌ای یکی از مهم‌ترین و ارزانترین منابع انرژی در رژیم غذایی انسان بشمار می‌روند. قسمت مهمی از غذاهای مردم آسیا، آفریقا و بسیاری از نقاط جهان از مواد قندی و نشاسته‌ای تشکیل شده‌است. به علت ارزانی کربوهیدرات‌ها، اکثر مردم از آنها استفاده می‌کنند و ۴۰ تا ۵۰ درصد غذای روزانه را تشکیل می‌دهند. هنگامی که کربوهیدرات‌ها وارد بدن می‌شوند به انرژی تبدیل می‌گردند و مقدار اضافی آنها در بافتهای چربی ذخیره می‌شود. در همه نقاط دنیا یک ماده غذایی نشاسته‌ای، غذای اصلی مردم است. در بیش از ۵۰ درصد کشورهای دنیا برنج، گندم، ذرت، سیب زمینی و نان، را به عنوان غذای اصلی استفاده می‌کنند. مشتقات تک قندیها، سوریبتول است که از احیای گلوکز به دست می‌آید. ویژگی آن سرعت جذب خیلی کند است. بنابراین به طور کامل جذب نمی‌شود. سرعت کند جذب سوریبتول در چند زمینه مورد استفاده تغذیه‌ای قرار می‌گیرد: در افراد مبتلا به مرض قند که تمایل به خوردن مربا یا شربت شیرین دارند می‌توان از سوریبتول استفاده کرد. زیرا به علت جذب کند سوریبتول مقداری از این مواد وارد روده شده و توسط فلور روده تخمیر می‌شود و گاز ایجاد می‌کند. بنابراین فرد مبتلا به مرض قند می‌تواند دو قاشق مرباخوری سوربیتول بخورد و اگر مقدار زیادتری استفاده کند دچار نفخ می‌شود و اگر مقدار بیشتری استفاده کند دچار اسهال می‌شود. یکی از مشکلات افرادی که رژیم لاغری می‌گیرند، پائین آمدن قند خون و احساس گرسنگی است. بنابراین سوریبتول درست است که کربوهیدرات است اما به دلیل جذب کُند، مصرف مقدار کمی از آن می‌تواند قند خون را در حد طبیعی نگه دارد و یا در افرادی که در ذخیره‌سازی گلیکوژن کبدی مشکل دارند، می‌توان از این ویژگی بهره جست. مشتقات تک قندی به نام اینوزیتول، که یک هکزوز حلقوی است، معمولاً در سبوس غلات مثل نان به صورت ترکیب با شش مولکول اسید فسفوریک است که اصطلاحاً به آن اسید فیتیک می‌گویند. وقتی اسید فیتیک بدین صورت است، ارزش تغذیه‌ای ندارد زیرا قند و فسفر آن قابل استفاده نیست و در ضمن مانع جذب کلسیم و آهن غذا نیز می‌شود، اما اگر نانی مثل نان سنگک را تخمیر کنیم به وسیله خمیر ترش اسید فیتیک تجزیه می‌شود، قند و فسفر آن قابل استفاده می‌گردد و مانع از جذب کلسیم و فسفر هم نمی‌شود.

روش لکه شرقی

روش لکه شرقی یا (Eastern blotting) نام یک روش آزمایشگاهی در بیوشیمی است برای آنالیز پروتئین‌ها پس از پیرایش پسارونویسی این روش اغلب در مورد اپی توپهای کربوهیدراتها بکار می‌رود.

زیست‌شناسی مولکولی

زیست‌شناسی مولکولی، مطالعهٔ زیست‌شناسی در سطح مولکولی است. این حوزه دارای وجوه مشترکی با زیست‌شناسی، شیمی، و به طور خاص، با علم ژنتیک و بیوشیمی است. بحث عمده در زیست‌شناسی مولکولی استنباط برهم‌کنش بین سیستم‌های درون سلولی، من جمله، برهم‌کنش‌های RNA، ،DNA، و پروتئین‌سازی است. به‌علاوه، چگونگی تنظیم این برهم‌کنش‌ها مورد بررسی قرار می‌گیرد.

محتویات

    ۱ ارتباط با دیگر علوم زیستیِ در سطح مولکولی
    ۲ روش‌های آزمایشگاهی مورد استفاده در زیست‌شناسی مولکولی
    ۳ جستارهای وابسته
    ۴ منابع

ارتباط با دیگر علوم زیستیِ در سطح مولکولی

اگرچه، محققین در این حوزه از تکنیک‌های ذاتاٌ مختص به زیست‌شناسی مولکولی بهـره می‌برند، امروزه، این تکنیک‌ها را بطور روزافزونی با روشها وطرحهای علوم ژنتیک و بیوشیمی ترکیب می‌نمایند. از آنجا که هیچ مرز تعریف‌شده و مشخصی بین این مباحث وجود ندارد، آنچه که در ادامه می‌آید، تنها یک دیدگاه ازمیان الگوهای قابل تصور برای ارتباط بین مباحث فوق است.

    بیوشیمی مطالعهٔ مواد شیمیائی و فرایندهای حیاتی است که در موجودات زنده رخ می‌دهد. تمرکز تحقیقات بیوشیمی‌دان‌ها بر نقش، عملکرد، و ساختار مولکولهای زیستی است.

ارتباط این علم باداروسازی وشیمی الی به گونه ای گسترده است.
روش‌های آزمایشگاهی مورد استفاده در زیست‌شناسی مولکولی

    همتاسازی مولکولی
    استخراج دی‌ان‌ای از سلول‌
    استخراج آران‌ای از سلول‌
    استخراج پروتئین از سلول‌
    انتقال دی‌ان‌ای به داخل سلول (دی‌ان‌ای پلاسمیدی و یا اولیگونوکلئوتید)
    ساخت پلاسمید
    الکتروفورز
    واکنش زنجیره‌ای پلیمزار (تکثیر دی‌ان‌ای - پی‌سی‌آر)
    پی‌سی‌آر معکوس
    تست لوسیفراز
    روش لکه شرقی

انستیتو پاستور

انستیتو پاستور موسسه غیرانتفاعی و خصوصی فرانسوی است که برای پژوهش در زمینه‌های زیست‌شناسی و میکروارگانیسم‌ها و بیماری‌ها و واکسن‌ها از سال ۱۸۸۷ تشکیل شده است. این موسسه بنام بنیان‌گذار و نخستین رئیس آن لوئی پاستور نام گذاری شده است. تاکنون هشت‌تن از پژوهشگران این موسسه برنده جایزه نوبل پزشکی و زیست‌شناسی شده‌اند. در حال حاضر انستیتو پاستور در ۲۴ کشور، از جمله ایران، شعبه دارد.

انستیتو پاستور برای مدتی بیش از یک قرن در خط مقدم مبارزه با بیماری‌های عفونی قرار داشته است. این سازمان جهانی پژوهش‌های زیستی- پزشکی با مرکزیت پاریس، در سال ۱۹۸۳ اولین جایی بود که ویروس HIV جدا شد. در طی سالیان متمادی انستیتو پاستور باعث کشفیاتی پیشرو شده که علوم پزشکی را قادر به کنترل بیماری‌های خطرناکی مثل دیفتری، کزاز، سل، فلج اطفال، آنفلوآنزا، تب زرد و طاعون ساخته است. از سال ۱۹۰۸ تاکنون، ۸ نفر از دانشمندان انستیتو پاستور برنده جایزه نوبل فیزیولوژی و پزشکی شده‌اند که به عنوان آخرین نمونه در سال ۲۰۰۸ این جایزه به صورت مشترک به دو محقق این موسسه تعلق گرفته است.

محتویات

    ۱ تاریخچه
    ۲ ساختار و پشتیبانی
    ۳ بیمارستان پاستور
    ۴ موزه و آرامگاه پاستور
    ۵ وضعیت کنونی انستیتو پاستور
    ۶ مراکز پژوهشی
    ۷ مراکز آموزشی
    ۸ افتخارات
    ۹ پانویس
    ۱۰ پیوند به بیرون

تاریخچه

انستیتو پاستور در سال ۱۸۸۷ توسط لویی پاستور بنیان نهاده شد. این موسسه در ۴ ژوئن ۱۸۸۷ تاسیس شد و در ۱۴ نوامبر ۱۸۸۸ رسماً شروع به کار کرد. البته در ابتدا فقط یک مرکز مبارزه با هاری راه افتاد ولی پس از مدت کوتاهی مراجعات بیماران به آن تا حدی زیاد شد که این ساختمان پاسخگوی آن نبود. پاستور که از مدت‌ها قبل ایده تاسیس موسسه‌ای جامع را در سر داشت ولی از نظر جسمی دیگر توان این توسعه را نداشت، خرید و ساخت ساختمان‌های جدید را به دو دوست مورد اعتمادش، گرانشه و دوکلو واگذار کرد و انستیتو پاستور به این صورت راه‌اندازی شد.

پاستور دانشمندی بود که مطالعات اولیه‌اش در مورد تخمیر به پژوهش‌هایی پیشرو در زمینه میکروب‌شناسی منجر شد. پاستور کاشف روشی در استریلیزاسیون است که به افتخار او پاستوریزاسیون نامیده می‌شود. او روش‌های واکسیناسیون به منظور کنترل عفونت باکتریایی را تدوین کرد و همچنین واکسنی موثر برای هاری ساخت.

پاستور هم به پژوهش‌های پایه و هم به مطالعات کاربردی می‌پرداخت. به محض تاسیس انستیتو پاستور، دانشمندانی با تخصص‌های مختلف دور او جمع شدند. این موسسه در ابتدا دارای ۵ دپارتمان شد که مدیریت آنها به عهده این افراد بود: دو هم‌مدرسه‌ای پاستور در دانشسرای عالی(۱) (امیل دوکلو [Duclaux]، پژوهش‌های میکروبی عمومی؛ و شارل شمبرلن [Chamberland]، پژوهش‌های میکروبی با کاربرد بهداشتی)، یک زیست‌شناس (ایلیا ایلیچ مچنیکف [Mechnikov]، پژوهش‌های میکروبی مورفولوژیک) و دو پزشک (ژاک ژوزف گرانشه [Grancher]، هاری؛ و امیل رو [Roux]، پژوهش‌های میکروبی فنی). یک سال پس از افتتاح انستیتو پاستور، امیل رو اولین دوره آموزش میکروب‌شناسی جهان را در این مرکز آغاز کرد.
ساختار و پشتیبانی

انستیتو پاستور به عنوان یک سازمان خصوصی غیرانتفاعی توسط یک هیات مدیره مستقل اداره می‌شود که در حال حاضر ریاست آن را فرانسوا ایِره (Ailleret) بر عهده دارد. دبیرکل فعلی انستیتو پاستور خانم آلیس دوتری (Dautry) است.

انستیتو پاستور با جذب کمک‌های مالی از منابع مختلف و متعدد از خودمختاری خود محافظت کرده، استقلال دانشمندانش را تضمین می‌کند. این موسسه تا کنون بحران‌های مالی شدیدی را پشت سر گذاشته ولی خوشبختانه برای خروج از هیچ کدام از آنها استقلال علمی خود را به خطر نینداخته است. بعضی از منابع اعتبارات انستیتو پاستور اینها هستند: یارانه‌های دولت فرانسه، حق‌المشاوره‌ها، حق صدور انواع مجوز، درآمد حاصل از قراردادها، درآمدهای حاصل از فروش واکسن، سرم و آزمون‌های تشخیصی، و کمک‌های بخش خصوصی.
بیمارستان پاستور

بیمارستان پاستور در اولین سال قرن بیستم جلوی ساختمان اصلی موسسه ساخته شد و برای مدت‌ها توسط اعضا برای مشاهدات بالینی و آزمایش روش‌های درمانی ابداع‌شده توسط موسسه به کار می‌رفت. این بیمارستان از همان ابتدا فقط ۱۲۰ تخت داشت و هر بیمار در یک اتاق خصوصی کوچک و مناسب برای قرنطینه ساکن بود. بیمارستان در عوض یک پاویون بزرگ داشت که در حال حاضر دپارتمان بیوشیمی انستیتو پاستور را نیز در آن جا داده‌اند.
موزه و آرامگاه پاستور

موزه پاستور در بال جنوبی اولین و قدیمی‌ترین ساختمان این موسسه قرار گرفته و در ۱۹۳۶ افتتاح شده است. این آپارتمان، محل سکونت پاستور در ۷ سال آخر زندگی‌اش (۹۵-۱۸۸۸) بوده است. این موزه همچنین حاوی مجموعه‌ای از اشیای علمی نشان‌دهنده روش کار پاستور و نیز یک نمازخانه مخصوص تدفین به سبک بیزانسی است که پاستور را در آنجا به خاک سپرده‌اند.
وضعیت کنونی انستیتو پاستور

انستیتو پاستور در حال حاضر یکی از مراکز پژوهشی برتر دنیاست که ۱۰۰ واحد پژوهشی با نزدیک به ۲۷۰۰ کارمند از جمله ۵۰۰ دانشمند ثابت و ۶۰۰ دانشمند قراردادی دارد که سالانه از ۷۰ کشور دنیا بازدید می‌کنند. این موسسه همچنین شامل شبکه‌ای از ۲۸ موسسه رسیدگی به مشکلات طبی عمدتاً در کشورهای در حال توسعه است که همگی نام انستیتو پاستور را در کشور خود یدک می‌کشند. این ۲۸ مرکز (همگی در پایتخت کشورهای ذکرشده، مگر آن که شهر دیگری داخل پرانتز قید شده باشد) عبارتند از: الجزایر، جمهوری آفریقای مرکزی، بلژیک، برزیل (سائوپائولو)، کامبوج، سنگال، فرانسه (لیل)، گوادلوپ، گویان فرانسه، ویتنام، ایران، ساحل عاج، ماداگاسکار، مراکش (کازابلانکا)، کالدونیای جدید، روسیه (سن‌پترزبورگ)، تونس، یونان، اروگوئه، رومانی، نیجر، کامرون، کره جنوبی، چین (شانگهای)، آمریکا (نیویورک)، کانادا (مون‌رئال)، هنگ‌کنگ و هند (کونور).
مراکز پژوهشی

بر اساس اطلاعات پایگاه اینترنتی انستیتو پاستور، این موسسه در سال ۲۰۰۸ دارای ۱۰ دپارتمان پژوهشی اصلی به این شرح بوده است: زیست‌شناسی سلولی و عفونت، زیست‌شناسی تکاملی، ژنوم و ژنتیک، ایمنی‌شناسی، عفونت و همه‌گیرشناسی، میکروب‌شناسی، علوم عصبی، انگل‌شناسی و قارچ‌شناسی، شیمی و زیست‌شناسی ساختاری، و ویروس‌شناسی. همچنین دپارتمان‌هایی غیر پژوهشی در انستیتو پاستور وجود دارند که به موارد زیر اختصاص دارند: حفظ مدارک و بایگانی‌ها، حفظ کشت‌های قبلی میکروارگانیسم‌ها، انتشارات و کتابخانه.

علاوه بر جداسازی ویروس‌های 1-HIV و 2-HIV پژوهشگران انستیتو پاستور در سال‌های اخیر به این موفقیت‌ها نیز دست یافته‌اند: تولید آزمونی برای شناسایی زودهنگام سرطان کولون، تولید واکسن هپاتیت B به روش مهندسی ژنتیک، و یک آزمون تشخیصی سریع برای ردیابی هلیکوباکتر پیلوری. سایر پژوهش‌های در حال انجام عبارتند از: مطالعه در مورد سرطان با بررسی اختصاصی نقش انکوژن‌ها، شناسایی نشانگرهای توموری به منظور تولید روش‌های تشخیصی و درمانی جدید، مطالعه روی ویروس‌های پاپیلومای انسانی و نقش آنها در ایجاد سرطان‌های سرویکس، و تولید واکسن علیه بسیاری از بیماری‌ها از جمله ایدز، مالاریا، تب دانگ و شیگلا. در حال حاضر یکی از شاخه‌های عمده پژوهشی انستیتو پاستور، تعیین توالی کامل ژنوم چند ارگانیسم دارای اهمیت پزشکی با امید کشف روش‌های درمانی تازه است. انستیتو پاستور در پروژه‌های تعیین توالی ژنوم ساکارومایسس سرویشیا (۱۹۹۶)، باسیلوس سوبتیلیس (۱۹۹۷) و مایکوباکتریوم توبرکولوزیس (۱۹۹۸) نقش داشته است.
مراکز آموزشی

انستیتو پاستور از بدو تاسیس خود همواره محل گردهمایی دانشمندانی از رشته‌های مختلف برای کسب تحصیلات تکمیلی بوده است. امروزه تقریباً ۳۰۰ دانشجو در مقطع کارشناسی تا دکترا و ۵۰۰ دانشجو در مقاطع بالاتر از دکترا از نزدیک به ۴۰ کشور مختلف در برنامه‌های مطالعاتی انستیتو پاستور شرکت دارند. این افراد دانشجویانی از شاخه‌های پزشکی، شیمی، داروسازی، دامپزشکی و سایر رشته‌ها را شامل می‌شوند.

مرکز مرجع همه‌گیرشناختی

سویه‌های باکتری‌ها و ویروس‌ها از بسیاری از کشورهای مختلف برای شناسایی به آزمایشگاه مرجع این موسسه فرستاده می‌شوند. علاوه بر حفظ این منابع حیاتی همه‌گیرشناختی، انستیتو پاستور به عنوان مشاور دولت فرانسه و سازمان جهانی بهداشت (WHO) سازمان ملل متحد عمل می‌کند. دانشمندان انستیتو پاستور همچنین به پایش همه‌گیری‌ها و کنترل موارد شیوع ناگهانی بیماری‌های عفونی در سراسر جهان کمک می‌کنند. این فعالیت‌ها باعث ایجاد همکاری نزدیک بین این موسسه و مرکز کنترل و پیشگیری از بیماری‌ها (CDC) ایالات متحده شده است.

تولید واکسن و ابزارهای تشخیصی

تولید و بازاریابی آزمون‌های تشخیصی تولیدشده در آزمایشگاه‌های موسسه بر عهده شرکت سانوفی دیاگنوستیکس پاستور(۱) (یک شرکت وابسته به شرکت داروسازی فرانسوی سانوفی) و تولید و بازاریابی واکسن‌ها بر عهده شرکت سرم‌ها و واکسن‌های پاستور(۲) است.
افتخارات

دستاوردهای علمی متعددی در انستیتو پاستور توسط جانشینان پاستور به دست آمده که برخی از مهم‌ترین‌هایشان عبارتند از:

امیل رو و الکساندر یرسین (Yersin) مکانیسم عمل کورینه‌باکتریوم دیفتریه و چگونگی درمان دیفتری به وسیله آنتی‌توکسین‌ها را کشف کردند. الکساندر یرسین در ۱۸۹۴ یرسینیا پستیس، عامل طاعون خیارکی، را کشف کرد. پل لویی سیمون (Simond) در ۱۸۹۸ نقش کنه‌ها را در انتقال طاعون کشف کرد.

آلبرت کالمت (Calmette) و کامیل گِرَن (Guerin) طریقه کشت مایکوباکتریوم توبرکولوزیس و نوع ضعیف‌تر آن باسیل کالمت- گرن (BCG) را کشف و بر این اساس در ۱۹۲۱ اولین واکسن موثر علیه سل را در انستیتو پاستور شهر لیل تولید کردند. کالمت سال‌ها مدیر اولین شعبه انستیتو پاستور در خارج از پاریس (لیل) و موسس اولین شعبه موسسه در خارج از فرانسه (سایگون) بود و پژوهش‌های مشهوری درباره سرم‌های ضد مارگزیدگی و عفونت کرم قلابدار انجام داد.

آلفونس لاوران (Laveran) جایزه نوبل ۱۹۰۷ را به دلیل پژوهش‌هایش درباره نقش آغازیان در ایجاد بیماری انسانی (خصوصاً مالاریا) دریافت کرد.

ایلیا ایلیچ (الی) مچنیکف به خاطر کشف دستگاه ایمنی بدن، اصول ایمنی‌زایی و نظریه فاگوسیتوز در سال ۱۹۰۸ جایزه نوبل برد.

کنستانتین لوادیتی (Levaditi) و کارل لندشتاینر (Landsteiner) در ۱۹۱۰ کشف کردند که فلج اطفال ناشی از یک ویروس است.

فلیکس درل (d’Herelle) در ۱۹۱۷ باکتریوفاژ را کشف کرد.

ژول بورده (Bordet، باکتری بوردتلا به افتخار او نامگذاری شده) جایزه نوبل ۱۹۱۹ را به خاطر کشفیاتش در مورد ایمنی به خصوص کاربرد آنتی‌بادی‌ها و مکانیسم عمل کمپلمان گرفت.

شارل نیکول (Nicolle) جایزه نوبل ۱۹۲۸ را به خاطر کشف طریقه انتقال تیفوس، خصوصاً نقش شپش‌ها در این مورد دریافت کرد (البته عامل بیماری یعنی ریکتزیا پرووازکی را بعدها دو دانشمند دیگر از خارج انستیتو پاستور به نام‌های ریکتز و پرووازکی کشف کردند).

آندره شامتومس (Chantemesse) و فرنالد ویدال (Widal) واکسنی را علیه حصبه تولید کردند.

ژان لگره (Laigret) در ۱۹۳۲ اولین واکسن تب زرد را ساخت.

آندره لووف (Lwoff) در ۱۹۵۱ وجود پروویروس‌ها را اثبات کرد.

پیر لِپَن (Lepine) در ۱۹۵۴ یکی از اولین واکسن‌ها را علیه فلج اطفال ساخت.

دانیل بووه (Bovet) در ۱۹۵۷ نوبل شیمی را به خاطر کشفیاتش در زمینه آنتی‌هیستامین‌ها و ترکیبات صناعی کورار دریافت کرد.

ژاک مونو (Monod، رئیس آینده انستیتو پاستور)، فرانسوا ژاکوب و آندره لووف نوبل پزشکی ۱۹۶۵ را به خاطر کشفیاتشان در زمینه تکثیر ویروس‌ها بردند.

ژان پیر شانگو (Changeux) در ۱۹۷۰ نخستین گیرنده یک ناقل عصبی (گیرنده استیل کولین) را شناسایی کرد.

پیر تیویه (Tiollais) در ۱۹۸۵ نخستین واکسن انسانی تولیدشده از سلول‌های حیوانی به روش مهندسی ژنتیک را (علیه هپاتیت B) ساخت.

لوک مونتانیه و فرانسوا باره- سینوسی و همکاران دو نوع ویروس HIV مولد ایدز را در سال‌های ۱۹۸۳ و ۱۹۸۵ کشف کردند و برنده جایزه نوبل ۲۰۰۸ شدند.

معروف است که بزرگ‌ترین اشتباه تاریخی انستیتو پاستور بی‌توجهی به توصیه ارنست دوشن برای استفاده از قارچ پنی‌سیلیوم گلوکوم برای درمان عفونت‌ها در سال ۱۸۹۷ بوده است. بهره‌برداری زودتر از این کشف می‌توانست به نجات میلیون‌ها نفر در جنگ جهانی اول منجر شود. تاکید پژوهشگران انستیتو پاستور ابتدا روی طب پیشگیرانه و تولید آنتی‌توکسین و واکسن بود، اما بعد از جنگ جهانی دوم به خصوص روی زیست‌شناسی مولکولی متمرکز شدند.

زیست‌فناوری

واژهٔ زیست‌فناوری[۱] (به انگلیسی: Biotechnology) (بیوتکنولوژی) نخستین بار در سال ۱۹۱۹ از سوی کارل ارکی (Karl Ereky) به مفهوم کاربرد دانش های پزشکی و زیستی و اثر مقابل آن در فناوری‌های ساخت بشر به کار برده شد. به طور کلی هر گونه کنش هوشمندانه بشر در آفرینش، بهبود و عرضه فراورده‌های گوناگون با استفاده از جانداران، به ویژه از طریق دستکاری آن‌ها در سطح مولکولی در حیطه این مهم‌ترین، پاک‌ترین و اقتصادی‌ترین فناوری سده حاضر، زیست‌فناوری، قرار می‌گیرد.[۲]

نام این دانش از این رو در ایران با نام "بیوتکنولوژی" شناخته میشود که این نامگذاری در تقریباً تمام کشورهای جهان با همین نام شناخته میشود.

زیست فناوری از جمله واژه‌های پر سرو صدای سال‌های اخیر است.این واژه را درست یا نادرست به مفهوم همه چیز برای مردم به کار می‌برند. بیوتکنولوژی را در یک تعریف کلی به کارگیری اندامگان یا ارگانیسم یا فرایندهای زیستی در صنایع تولیدی یا خدماتی دانسته‌اند. تعریف ساده این پدیده نوین عبارت است از دانشی که کاربرد یکپارچه زیست‌شیمی، میکروب‌شناسی و فناوری‌های تولید را در سامانه‌های زیستی به دلیل استفاده‌ای که در سرشت بین رشته‌ای علوم دارند مطالعه می‌کنند. در تعریف دیگر بیوتکنولوژی را چنین تشریح کرده‌اند:

فنونی که از موجودات زنده برای ساخت یا تغییر محصولات، ارتقا کیفی گیاهان یا حیوانات و تغییر صفات میکروارگانیسم‎ها برای کاربردهای ویژه استفاده می‌کند. بیوتکنولوژی به لحاظ ویژگی‌های ذاتی خود دانشی بین رشته‌ای است. کاربرد این گونه دانش‌ها در مواردی است که ترکیب ایده‌های حاصل در طی همکاری چند رشته به تبلور قلمرویی با نظام جدید می‌انجامد و زمینه‌ها و روش‌شناسی خاص خود را دارد و در نهایت حاصل برهم‌کنش بخش‌های گوناگون زیست‌شناسی و مهندسی است. زیست‌فناوری در اصل هسته‌ای مرکزی و دارای دو جزء است: یک جزء آن در پی دستیابی به بهترین کاتالیزور برای یک فرایند یا عملکرد ویژه‌است و جزء دیگر سامانه یا واکنشگری است که کاتالیزورها در آن عمل می‌کنند.

محتویات

    ۱ پیدایش زیست‌فناوری
    ۲ کاربردهای سنتی زیست‌فناوری
    ۳ فراورده‌های زیست‌فناوری
    ۴ پیشینهٔ زیست‌فناوری در ایران
    ۵ پیوند به بیرون
    ۶ منابع

پیدایش زیست‌فناوری

سابقه به‌کارگیری میکروارگانیسم‎ها برای تولید مواد خوراکی مانند سرکه، ماست و پنیر به بیش از ۸ هزار سال پیش برمی‌گردد. نقش میکروارگانیسم‌ها در تولید الکل و سرکه در سده پیش زمانی کشف شد که گروهی از بازرگانان فرانسوی در جستجوی روشی بودند تا از ترش شدن شراب و آبجو هنگام جابه‌جایی آن‌ها با کشتی به نقاط دور جلوگیری کنند. آنان از لویی پاستور درخواست کمک کردند. لویی پاستور پی برد که مخمرها در خلا قند را به الکل تبدیل می‌کنند. این فرایند بی‌هوازی تخمیر نام دارد. و نیز دریافت که ترشیدگی و آلودگی بر اثر فعالیت دسته باکتری اسید استیک که الکل را به سرکه تبدیل می‌کند روی می‌دهد.
کاربردهای سنتی زیست‌فناوری
Monoclonal antibodies4.jpg

کاربردهای سنتی بیوتکنولوژی شامل اصلاح نباتات و دام، تهیه نان، ماست و پنیر بوده‌است و پس از آن تولید پادزیست‌ها (آنتی بیوتیک‌ها)، انسولین انسانی و اینترفرون علوم آزمایشگاهی و هم‌اکنون با پیدایش فناوری DNA نوترکیب، دستکاری ژن‌ها و انتقال ژن از یک موجود زنده به دیگری یا به عبارت دیگر مهندسی ژنتیک، ظرفیت بهره‌گیری از این فناوری به گونه فزاینده‌ای افزایش یافته‌است.

در حال حاضر با توجه به افزایش بی رویه جمعیت و نیاز به تأمین مواد غذایی این جمعیت رو به تزاید، بیوتکنولوژی کشاورزی مورد توجه ویژه‌است و محصولات تراریخته گوناگون پرمحصول و مقاوم کشاورزی مانند ذرت، برنج، سویا، گوجه فرنگی، گندم تولید و به‌کارگیری تکنیک‌های نوین بیوتکنولوژی در افزایش تولید شیر و گوشت دام موثر واقع شده‌اند. تراریزش برنج چندسالی است که در ایران آغاز شده است ولی به دلیل سرسخت بودن برنج به تراریزش که خود از دشوار بودن کشت بافت آن ناشی می شود، این رویکرد متوقف شده است و به بسیاری از ارقام برنج بومی ایرانی تعمیم نیافته است. اگرچه تلاش های اندکی به منظور کشت بافت برخی از ارقام برنج بومی ایرانی صورت پذیرفته است، این مهم مستلزم تلاش بیشتر محققین در این زمینه می باشد.[۳]

تامین سلامت و بهداشت جمعیت بیش از شش میلیاردی ساکنان کره زمین از طریق تولید داروهای نوترکیب و واکسن‌ها، دستیابی به روش‌های درمان کم‌هزینه بیماری‌ها و یافتن درمان بیماری‌های بدون درمان و تشخیص سریع‌تر و مؤثرتر بیماری‌های گوناگون از جمله بیماری‌های ژنتیکی از وظایف بیوتکنولوژی پزشکی است.

همچنین رویکرد جدید به محیط زیست در قرن حاضر و در نظر گرفتن آن به عنوان یک جزء از سرمایه ملی کشورها و لزوم حفظ آن با به‌کارگیری بیوتکنولوژی از مهم‌ترین دغدغه‌های بشر در سده حاضر است. حذف مؤثر آلاینده‌های محیطی خطرناک از محیط زیست با استفاده از میکروارگانیسم‌های پالایشگر آلودگی و استفاده از فنون نگهداری ذخایر ژنتیکی کشور از جمله کاربردهای بیوتکنولوژی در زمینه محیط زیست است. کاربردهای بیوتکنولوژی در صنعت که به تولید محصولات با صرف هزینه و انرژی کمتر، ضایعات اندک می‌انجامد و از همه مهم‌تر، کمترین اثر سوء بر محیط زیست را برجا می‌گذارد، باعث شد که از این فناوری به عنوان یکی از پاکترین بخش‌های صنعت یاد شود. بیوتکنولوژی همچنین تولید محصولاتی که قبلأ از روش‌های دیگر امکان تولید آن وجود نداشته یا بسیار سخت و دشوار بوده‌است، ممکن ساخته‌است.
فراورده‌های زیست‌فناوری

فراورده‌های بدست آمده از صنعت زیست‌فناوری در دنیا فراوان بوده و در کشور ایران تا به امسال (۱۳۸۶) به کمتر از ۲۰ عدد محدود می‌شود.

۱- اینترفرون بتا-۱ای با نام‌های تجاری سینووکس Cinnovex و رسیژن ReciGen

۲- اینترفرون گاما با نام تجاری گاما ایمونکس

۳- آنزیمهای بیولوژی مولکولی مانند تک دی ان ای پلی مراز

۴- کیت‌های تشخیص مولکولی بیماریها

۵- کیت‌های الایزا مانند کیت الایزای تشخیص ایدز

۶- واکسن‌های نسل جدید مانند واکسن هپاتیت ب

۷- داروهای جدید که در شرف ورود به بازار داخلی هستند مانند اینترفرون آلفا و استرپتوکیناز و اریتروپوئتین و اینترفرون بتا یک بی

٨- داروهای جدید که وارد بازار داخلی شدند مانند آنژی پارس (Angipars)

9- هورمون محرک تخمکزایی (FSH)با نام سینال-اف و پاراتیروئید همورمون (PTH)با نام سینوپار و همچنین PEG-GCSF با نام پگاژن
پیشینهٔ زیست‌فناوری در ایران

حدود ۳۰ سال از عمر این فناوری جدید می‌گذرد و ایران نیز سرمایه گذاری‌هایی را برای تربیت نیروی انسانی و ایجاد چند مرکز تحقیقاتی آغاز کرده‌است. مؤسسه تحقیقات واکسن و سرم‌سازی رازی و انستیتو پاستور از موسسات قدیمی ایران هستند که در زمینه تولید سرم و واکسن از زیست‌فناوری استفاده می‌کنند. اما اولین مرکز تخصصی بیوتکنولوژی دو دهه پیش در سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران شکل گرفت. بعد از آن مرکز ملی تحقیقات مهندسی ژنتیک و مؤسسات تحقیقاتی دیگر در بخش‌های مختلف به خصوص دانشگاهها فعالتر شدند. در دههٔ ۷۰ گروهی از سوی وزارتخانه‌های علوم، جهاد کشاورزی و بهداشت و درمان به خارج اعزام شدند و با بازگشت این گروه، فعالیت‌های تحقیقاتی رونق گرفت. در سال ۱۳۷۹ گروه بیوتکنولوژی به درخواست متخصصان و به دستور محمد خاتمی، رئیس جمهور وقت، در وزارت علوم تشکیل شد و برنامهٔ ملی بیوتکنولوژی نتایج فعالیت این گروه‌است. شرکت سیناژن اولین و بزرگترین شرکت خصوصی بیوتکنولوژی در ایران است که از سال 1373 فعالیت خود را آغاز نموده است و تا سال 1392 بیش از 8 فراورده دارویی نوترکیب را وارد بازار نموده است.