læringsmål
- beskriv bidrag kemi har gjort til medicin.
- beskriv måder kemi har bidraget til succes for det moderne landbrug.
- liste måder kemi har bidraget til udviklingen af materialer.
kemi i medicin
Hvordan har Kemi bidraget til medicin?
Diabetes mellitus er en sygdom, der er kendetegnet ved kroppens manglende evne til at bruge glukose (en bestanddel af bordsukker). Glukose er nødvendig for at give biokemisk energi til alle kroppens celler. Når kroppen ikke kan lave energi ved hjælp af glukose, begynder den at nedbryde fedt og protein for at give den nødvendige energi, hvilket til sidst fører til døden.
Diabetes er resultatet af, at bugspytkirtlen mister evnen til at fremstille insulin, et protein, der hjælper glukose ind i cellerne og bruges til biokemisk energi. Et vigtigt stykke af puslespillet omkring vores forståelse af diabetes kom, da Frederick Sanger, en britisk biokemiker, udførte eksperimenter, der gav ham strukturen af insulinmolekylet. Sanger brugte grundlæggende kemi teknikker og reaktioner og tog tolv år at fuldføre sin forskning. I dag kan automatiserede instrumenter baseret på hans tilgang udføre den samme analyse i løbet af få dage. Sanger blev tildelt Nobelprisen i kemi i 1958 for sin insulinforskning.
store bidrag til sundhedsvæsenet er lavet af kemi. Udviklingen af nye lægemidler indebærer kemisk analyse og syntese af nye forbindelser. Mange nyere tv-programmer reklamerer for det store antal nye lægemidler produceret af kemikere.
Figur 1. Lægemiddel til behandling af sygdom.
udviklingen af et nyt lægemiddel er lang og kompliceret. Kemien af sygdommen skal undersøges, samt hvordan stoffet påvirker menneskekroppen. Et lægemiddel kan fungere godt hos dyr, men ikke hos mennesker. Ud af hundrede stoffer, der ligner de hjælper med at behandle en sygdom, viser det sig kun en lille håndfuld at være både sikker og effektiv.
Kemi bidrager til fremstilling og anvendelse af materialer til kirurgi (suturer, kunstig hud og sterile materialer). Suturerne, der bruges i mange operationer i dag, behøver ikke fjernes, fordi simpelthen opløses i kroppen efter en periode. Udskiftning blodkar til hjerte og andre former for kirurgi er ofte lavet af kemikalier, der ikke reagerer med væv, så de vil ikke blive afvist af kroppen. Kunstig hud kan bruges til at erstatte menneskelig hud til forbrændingspatienter.
figur 2. Kirurgisk procedure.
klinisk laboratorietest bruger en bred vifte af kemiske teknikker og instrumentering til analyse. Klinisk laboratorietest giver os mulighed for at besvare ofte stillede spørgsmål som “er dit kolesterol for højt?”og” har du diabetes?”Nogle af laboratorietestene bruger enkle teknikker. Andre processer involverer komplekst udstyr og computeranalyse af dataene for at udføre målinger på et stort antal patientprøver.
figur 3. Blodprøver til laboratorietest.
laboratorietest er kommet til den lokale apotek eller købmand på grund af udviklingen inden for kemi. Du kan teste dit blodsukker ved hjælp af en simpel bærbar enhed, der kører en kemisk test på blodprøven og fortæller dig, hvor meget glukose der er til stede, så en diabetespatient kan regulere, hvor meget insulin der skal administreres (kemi bruges også til at producere insulin og engangssprøjten, der administrerer lægemidlet).
figur 4. Blodglukosetest enhed.
Resume
- Kemi finder mange anvendelser inden for sundhedsområdet.
- udvikling af lægemidler involverer mange komplicerede kemiske processer.
- Kemi bruges til at skabe materialer, der anvendes i kirurgi.
- meget laboratorietest er baseret på kemi teknikker.
Øv
Brug denne ressource til at besvare følgende spørgsmål:
http://www.scribd.com/doc/2187/Chemistry-and-medicines
- Hvad er et antibiotikum?
- Hvad gør et smertestillende middel?
- hvordan adskiller et antiseptisk middel sig fra et antibiotikum?
anmeldelse
- hvilket kemikalie mangler hos diabetespatienten?
- hvem opdagede strukturen af insulin?
- hvilke to ting skal undersøges for at udvikle et nyt lægemiddel?
- liste over to områder, hvor kemi har hjulpet kirurgiske patienter
- hvilken blodprøve kan køres ved hjælp af materiale købt fra din lokale apotek?
landbrug
Hvordan hjælper Kemi afgrødernes succes?
i foråret begynder mange mennesker at plante deres haver. De ser annoncer i kataloger eller handler havearbejde i en lokal butik for at få ideer. Det rigtige sted i haven er valgt, frø eller planter sættes i jorden, og derefter ventetiden. Uanset om det er en lille havehave eller en stor tusind hektar stor gård, bidrager Kemi meget til afgrødens succes.
afgrøder har brug for tre ting for god vækst: vand, næringsstoffer fra jorden og beskyttelse mod rovdyr som insekter. Kemi har ydet store bidrag på alle tre områder. Vandrensning bruger en række kemiske og fysiske teknikker til at fjerne salte og forurenende stoffer, der ville forurene jorden. Kemisk analyse af jord giver producenten mulighed for at se, hvilke næringsstoffer der mangler, så de kan tilsættes. I foråret, købmandsforretninger, isenkræmmere, og havearbejde Centre har høje stakke af poser, der indeholder gødning og ukrudtsdræbere, der beriger jorden og holde ned uønskede planter. Disse samme butikker giver også en række spray eller faste behandlinger for insekter, der ellers kan have en snack på planterne.
figur 5. Idaho hvedemark.
vandrensning
figur 6. Afsalinisering udstyr.
frisk vand er afgørende for gode afgrøder. I nogle områder af verden er der nok regn til at udføre denne opgave. I andre lokaliteter skal der leveres vand, så afgrøderne vokser. På verdensplan dækker kunstvanding omkring 18% af landbrugsjorden og producerer omkring 40% af afgrøderne. En vigtig kilde til renere vand i mange dele af verden leveres af afsaliniseringsprocessen .
havvand behandles for at fjerne salte, og det resulterende vand kan derefter bruges til kunstvanding uden at forurene jorden med materialer, der skader de voksende planter.
jord næringsstoffer
Figur 7. Man spreder kemikalier på jorden.
i mange områder af verden er jorden mangelfuld i essentielle næringsstoffer. Et antal mineraler som fosfor, kalium, calcium og magnesium er muligvis ikke til stede i store nok mængder til at forårsage god plantevækst. Kvælstof er ekstremt vigtigt for gode afgrøder.
jordanalyse er tilgængelig fra en række laboratorier. Lokale universitetsudvidelsestjenester kan give værdifuld information om jordens sammensætning og vil også komme med forslag til typer og mængder af nødvendige næringsstoffer. Gødning kan købes og tilsættes til jorden for at berige det og sikre bedre udbytte af afgrøder.
insektbekæmpelse
selvom afgrøden vokser godt, er der stadig mulighed for insekt-eller skadedyrsskader. Insektet eller skadedyret kan forbruge afgrøden eller kan beskadige det til det punkt, hvor det ikke vil vokse godt. Angreb af hærorme kan gøre store skader på majs og kornafgrøder. Bladlus og boll snudebiller er store rovdyr af bomuld afgrøder. Manglende kontrol med disse skadedyr vil resultere i omfattende afgrødeskader og økonomisk tab for landmanden.
en bred vifte af pesticider er blevet udviklet af kemikere og andre forskere til at håndtere alle disse skadedyr. Den grundlæggende tilgang er at få pesticidet til at forstyrre en eller anden biokemisk proces i skadedyret. Ideelt set vil pesticidet ikke påvirke andre levende organismer, men det er ikke altid tilfældet. Det er meget vigtigt at læse etiketterne og overholde alle forholdsregler ved brug af pesticider.
Resume
- plantenæringsstoffer er meget vigtige for god plantevækst.
- kemisk analyse af jord kan fortælle han landmand eller gartner, hvilke næringsstoffer der er behov for.
- kemikere har udviklet mange pesticider, der vil dræbe plante rovdyr som hærens orm og boll væv.
Øv
Brug denne ressource til at besvare følgende spørgsmål:
http://www.ncagr.gov/cyber/kidswrld/plant/nutrient.htm
- Hvad er et makronæringsstof?
- Hvad er et mikronæringsstof?
- Liste to eksempler på hver slags næringsstof
- Hvad gør hver enkelt af disse næringsstoffer for planten?
anmeldelse
- liste tre ting afgrøder har brug for god vækst.
- hvor meget af det vand, der bruges i landbruget, leveres af kunstvanding?
- hvilken brøkdel af afgrøder dyrkes ved vanding?
- hvorfor skal næringsstoffer tilsættes til jorden?
- hvordan virker pesticider?
materialer
hvordan påvirker Kemi det tøj, vi bærer?
kemiforskning er ofte fuld af overraskelser. En sådan overraskelse kom til Stephanie Kvolek fra DuPont chemical company. Hun arbejdede på en type materiale kendt som polymerer. Disse kemikalier havde eksisteret i et stykke tid og blev brugt til nye typer tekstiler. Kovolek var på udkig efter et stærkt og stift olieprodukt. Hun kom op med et materiale, der ikke lignede din gennemsnitlige polymer. Men hun spillede en fornemmelse og fik den lavet til tråde. Dette nye materiale havde stivhed omkring ni gange så stor som nogen af de kendte polymerer af tiden. Yderligere forskning og udvikling førte til produktion af Kevlar, et materiale, der nu er meget brugt i kropsarme (se figur ovenfor). Derudover har Kevlar fundet bred anvendelse i racersejl, bildæk, bremser og brandsikkert tøj, der bæres af brandmænd.
elektronik
figur 9. Lommeregner med flydende krystal display.
kemikere er involveret i design og produktion af nye materialer. Nogle af de materialer, som kemikere har hjulpet med at opdage eller udvikle i de senere år, inkluderer polymerer, keramik, klæbemidler, belægninger og flydende krystaller. Flydende krystaller anvendes i elektroniske skærme, som i Ure og regnemaskiner. Den siliciumbaserede computerchip har revolutioneret det moderne samfund, og kemikere har spillet en nøglerolle i deres design og fortsatte forbedring. Regnemaskinen vist nedenfor bruger både et flydende krystal display og chips inde i enheden.
superledere
mange kemikere arbejder i øjeblikket inden for superledningsevne. Superledere er materialer, der er i stand til at lede elektricitet med 100% effektivitet, hvilket betyder, at ingen energi går tabt under den elektriske transmission, som det sker med konventionelle ledende materialer som kobberkabel. Udfordringen er at designe materialer, der kan fungere som superledere ved normale temperaturer, i modsætning til kun at være i stand til at superføre ved meget lave temperaturer.
Beklædning
Figur 10. Nylon spatel.
fibrene, der komponerer materialerne til vores tøj, er enten naturlige eller menneskeskabte. Silke og bomuld ville være eksempler på naturlige fibre. Silke produceres af silkeormen, og bomuld dyrkes som en plante. Menneskeskabte stoffer omfatter nylon, orlon og en række andre polymerer. Disse materialer er fremstillet af carbonhydrider, der findes i olieprodukter. Syntetiske polymerer bruges også i sko, raingear og campingartikler. De syntetiske stoffer har tendens til at være lettere end de naturlige og kan behandles for at gøre dem mere vandafvisende og holdbare.
materialer, der oprindeligt blev udviklet som tekstiler, finder en lang række andre anvendelser. Nylon findes i en række plastikredskaber. Ved at drage fordel af dens styrke og lette vægt er nylon en komponent i reb, Fiskenet, telte og faldskærme.
Resume
- kemikere producerer materialer til elektronik, superledende, tekstil og andre applikationer.
Øv
brug nedenstående link til at besvare følgende spørgsmål:
http://library.thinkquest.org/C004179/nylon.htm
- hvem udviklede nylon?
- hvilket firma arbejdede han for?
- liste tre egenskaber af nylon.
anmeldelse
- hvem udviklede Kevlar?
- hvor anvendes flydende krystaller?
- Hvad er en superleder?
- hvad er syntetiske polymerer fremstillet af?
ordliste
- afsalinisering: en vigtig kilde til renere vand i mange dele af verden leveres af denne proces.
- diabetes mellitus: en sygdom præget af kroppens manglende evne til at bruge glukose (en bestanddel af bordsukker).
- insulin: Et protein, der hjælper glukose ind i cellerne og bruges til biokemisk energi.
- Kevlar: et materiale, der nu er meget brugt i kropsrustning. Også, har fundet bred anvendelse i racing sejl, bildæk, bremser, og brandhæmmende tøj båret af brandmænd.
- flydende krystal: bruges i elektroniske skærme, som i Ure og regnemaskiner.
- næringsstof: vitaminer og mineraler, der gør det muligt for en organisme at vokse.
- nylon: menneskeskabt stof. Materialet er fremstillet af carbonhydrider, der findes i olieprodukter. Det findes i en række plastikredskaber. Ved at drage fordel af dens styrke og lette vægt er nylon en komponent i reb, Fiskenet, telte og faldskærme.
- pesticid: kemikalier, der vil dræbe plante rovdyr. Udviklet til at bevare plantevækst uden indblanding af plante rovdyr.
- superleder: materialer, der er i stand til at lede elektricitet med 100% effektivitet, hvilket betyder, at ingen energi går tabt under den elektriske transmission, som det sker med konventionelle ledende materialer som kobberkabel.