kemia Ei-Pääaineille

kemia lääketieteessä

miten kemia on vaikuttanut lääketieteeseen?

Frederick Sangerin muotokuva, insuliinin löytäjä Diabetes mellitus on sairaus, jolle on ominaista elimistön kyvyttömyys käyttää glukoosia (pöytäsokerin komponentti). Glukoosia tarvitaan antamaan biokemiallista energiaa kaikille kehon soluille. Kun elimistö ei pysty tuottamaan energiaa glukoosin avulla, se alkaa hajottaa rasvaa ja proteiinia tarvittavan energian saamiseksi, mikä johtaa lopulta kuolemaan.

Diabetes johtuu siitä, että haima menettää kyvyn valmistaa insuliinia, proteiinia, joka auttaa glukoosia pääsemään soluihin ja jota käytetään biokemiallisena energiana. Keskeinen osa diabeteksen ymmärtämiseen liittyvää palapeliä syntyi, kun Brittiläinen biokemisti Frederick Sanger teki kokeita, jotka antoivat hänelle insuliinimolekyylin rakenteen. Sanger käytti kemian perustekniikoita ja reaktioita ja kesti kaksitoista vuotta saada tutkimuksensa valmiiksi. Nykyään hänen lähestymistapaansa perustuvat automatisoidut instrumentit voivat suorittaa saman analyysin muutamassa päivässä. Sanger sai Nobelin kemianpalkinnon vuonna 1958 insuliinitutkimuksestaan.

merkittäviä panostuksia terveydenhuoltoon on tehnyt kemia. Uusien lääkkeiden kehittäminen edellyttää uusien yhdisteiden kemiallista analysointia ja synteesiä. Monet viimeaikaiset televisio-ohjelmat mainostavat kemistien valmistamien uusien lääkkeiden suurta määrää.

kuva sairauden hoitoon käytetyistä lääkkeistä

Kuva 1. Lääke sairauden hoitoon.

uuden lääkkeen kehittäminen on pitkä ja monimutkainen. Taudin kemiaa on tutkittava, samoin kuin sitä, miten lääke vaikuttaa ihmiskehoon. Lääke voi toimia hyvin eläimillä, mutta ei ihmisillä. Sadasta lääkkeestä, jotka näyttävät auttavan sairauden hoidossa, vain pieni kourallinen osoittautuu sekä turvalliseksi että tehokkaaksi.

kemia edistää leikkausaineiden (ompeleet, keinoiho ja steriilit materiaalit) valmistusta ja käyttöä. Monissa leikkauksissa käytettyjä ompeleita ei nykyään tarvitse poistaa, koska ne yksinkertaisesti liukenevat kehossa jonkin ajan kuluttua. Korvaavat verisuonet sydän-ja muunlaisille leikkauksille tehdään usein kemikaaleista, jotka eivät reagoi kudosten kanssa, joten keho ei hylkää niitä. Keinoiholla voidaan korvata ihmisen ihoa palovammapotilaille.

leikkausta tekevät lääkärit

kuva 2. Kirurgisen.

kliinisessä laboratoriotestauksessa käytetään monenlaisia kemiallisia tekniikoita ja analyysivälineitä. Kliiniset laboratoriotestit antavat meille mahdollisuuden vastata yleisesti kysyttyihin kysymyksiin, kuten ” onko kolesterolisi korkea?”ja” onko sinulla diabetes?”Joissakin laboratoriokokeissa käytetään yksinkertaisia tekniikoita. Muihin prosesseihin liittyy monimutkaisia laitteita ja tietojen tietokoneanalyysiä, jotta voidaan suorittaa mittauksia suuresta määrästä potilasnäytteitä.

verinäytteet laboratoriokokeita varten

kuva 3. Verinäytteet laboratoriokokeita varten.

laboratoriokokeet ovat tulleet paikalliseen apteekkiin tai ruokakauppaan kemian kehityksen vuoksi. Voit testata verensokerisi yksinkertaisella kannettavalla laitteella, joka suorittaa kemiallisen testin verinäytteestä ja kertoo, kuinka paljon glukoosia on, jolloin diabeetikko voi säädellä, kuinka paljon insuliinia annetaan (kemiaa käytetään myös insuliinin tuottamiseen ja kertakäyttöiseen ruiskuun, joka annostelee lääkettä).

verensokerin testauslaitteet

Kuva 4. Verensokeritestauslaite.

Yhteenveto

  1. kemia löytää monia sovelluksia terveydenhuollon alalla.
  2. lääkkeiden kehittämiseen liittyy monia monimutkaisia kemian prosesseja.
  3. kemiaa käytetään kirurgiassa käytettävien materiaalien luomiseen.
  4. suuri osa laboratoriokokeista perustuu kemian tekniikoihin.

Practice

käytä tätä resurssia vastataksesi seuraaviin kysymyksiin:

http://www.scribd.com/doc/2187/Chemistry-and-medicines

  1. mikä on antibiootti?
  2. mitä kipulääke tekee?
  3. miten antiseptinen aine eroaa antibiootista?

Review

  1. mitä kemikaalia diabetespotilaalta puuttuu?
  2. Kuka löysi insuliinin rakenteen?
  3. mitä kahta asiaa on tutkittava uuden lääkkeen kehittämiseksi?
  4. listaa kaksi aluetta, joilla kemia on auttanut leikkauspotilaita
  5. mikä verikoe voidaan tehdä paikallisesta apteekista ostetulla materiaalilla?

maatalous

miten kemia edesauttaa viljelykasvien menestymistä?

keväällä moni alkaa istuttaa puutarhaansa. He näkevät mainoksia kuvastoissa tai shoppailevat paikallisen kaupan puutarhaosastolla saadakseen ideoita. Oikea paikka puutarhassa valitaan, siemenet tai kasvit laitetaan maaperään, ja sitten odottaa. Olipa kyseessä pieni kotipuutarha tai suuri tuhannen hehtaarin maatila, kemia vaikuttaa suuresti sadon onnistumiseen.

 viljelijät käyttävät kemiaa tomaattien onnistuneeseen viljelyyn

viljelykasvit tarvitsevat kolme asiaa hyvään kasvuun: vettä, maaperän ravinteita ja suojaa saalistajilta, kuten hyönteisiltä. Kemialla on ollut suuri merkitys kaikilla kolmella osa-alueella. Vedenpuhdistuksessa käytetään useita kemiallisia ja fysikaalisia menetelmiä maaperän saastuttavien suolojen ja epäpuhtauksien poistamiseksi. Maaperän kemiallisen analyysin avulla viljelijä näkee, mitä ravinteita puuttuu, jotta niitä voidaan lisätä. Keväällä päivittäistavarakaupoissa, rautakaupoissa ja puutarhakeskuksissa on runsaasti lannoitteita ja rikkaruohomyrkkyjä sisältäviä säkkejä, jotka rikastuttavat maaperää ja pitävät ei-toivotut kasvit loitolla. Samoista kaupoista saa myös useita suihkeita tai kiinteitä hoitoja hyönteisille, jotka muuten saattaisivat saada välipalaa kasveihin.

Idahon vehnäpelto

kuva 5. Idahon vehnäpelto.

vedenpuhdistus

Suolanpoistolaitteet luovat makeaa vettä suolavedestä

kuva 6. Suolanpoistolaitteet.

makea vesi on välttämätöntä hyvälle sadolle. Joillakin alueilla maailmassa sataa riittävästi tämän tehtävän suorittamiseksi. Muilla paikkakunnilla on oltava vettä, jotta sato kasvaa. Maailmanlaajuisesti keinokastelu kattaa noin 18% viljelysmaasta ja tuottaa noin 40% sadosta. Suolanpoistoprosessi on tärkeä puhtaamman veden lähde monissa osissa maailmaa .

merivesi käsitellään suolojen poistamiseksi, minkä jälkeen syntyvää vettä voidaan käyttää kasteluun saastuttamatta maata kasvustoja vahingoittavilla aineilla.

maaperän ravinteet

ihminen levittää kemikaaleja maaperään

Kuva 7. Ihminen levittää kemikaaleja maaperään.

monilla alueilla maailmassa maaperä on puutteellinen välttämättömistä ravinteista. Joitakin mineraaleja, kuten fosforia, kaliumia, kalsiumia ja magnesiumia, ei ehkä ole tarpeeksi suuria määriä, jotta kasvien hyvä kasvu olisi mahdollista. Typpi on erittäin tärkeää hyvän sadon kannalta.

maa-ainesanalyysiä on saatavilla useista eri laboratorioista. Paikalliset korkeakoulujen jatkopalvelut voivat antaa arvokasta tietoa maaperän koostumuksesta ja tehdä myös ehdotuksia tarvittavien ravinteiden tyypeistä ja määristä. Lannoitteita voidaan ostaa ja lisätä maaperään rikastuttamaan sitä ja varmistamaan parempi sato viljelykasvien.

hyönteistorjunta

vaikka sato kasvaisi hyvin, on hyönteis-tai tuholaistuhojen mahdollisuus silti olemassa. Hyönteinen tai tuholainen voi kuluttaa sadon tai vahingoittaa sitä siinä määrin, että se ei kasva hyvin. Armywormien tartunnat voivat tehdä suuria tuhoja maissi-ja viljasadoille. Kirvat ja kärsäkkäät ovat puuvillakasvien suurpetoja. Jos näitä tuholaisia ei saada kuriin, seurauksena on laajoja satovahinkoja ja viljelijälle taloudellisia menetyksiä.

kemistit ja muut tutkijat ovat kehittäneet laajan valikoiman torjunta-aineita kaikkien näiden tuholaisten torjumiseksi. Peruslähestymistapa on, että torjunta-aine häiritsee tuholaisessa jotakin biokemiallista prosessia. Ihannetapauksessa torjunta-aine ei vaikuta muihin eläviin organismeihin, mutta näin ei aina ole. On erittäin tärkeää lukea pakkausmerkinnät ja noudattaa kaikkia varotoimia käytettäessä torjunta-aineita.

Yhteenveto

  • kasviravinteet ovat erittäin tärkeitä kasvien hyvän kasvun kannalta.
  • maaperän kemiallinen analyysi voi kertoa viljelijälle tai puutarhurille, mitä ravinteita tarvitaan.
  • kemistit ovat kehittäneet monia torjunta-aineita, jotka tappavat kasvipetoja, kuten armeijamadon ja bollinkärsäkän.

Practice

käytä tätä resurssia vastataksesi seuraaviin kysymyksiin:

http://www.ncagr.gov/cyber/kidswrld/plant/nutrient.htm

  1. mikä on makroravintoaine?
  2. mikä on hivenaine?
  3. Luettele kaksi esimerkkiä kustakin ravintoaineesta
  4. mitä kukin näistä ravintoaineista tekee kasville?

katsaus

  1. listaa kolme asiaa, joita viljelykasvit tarvitsevat hyvään kasvuun.
  2. kuinka suuri osa maataloudessa käytettävästä vedestä saadaan kastelemalla?
  3. mitä osaa viljellään kasteluviljelmillä?
  4. miksi maaperään pitää lisätä ravinteita?
  5. miten torjunta-aineet vaikuttavat?

Materiaalit

miten kemia vaikuttaa pukeutumiseemme?

Kevlar vest, joka on luotu käyttämällä kemiaakemian tutkimus on usein täynnä yllätyksiä. Yksi tällainen yllätys tuli Stephanie Kwolekille DuPont chemical Companysta. Hän työskenteli polymeerien parissa. Nämä kemikaalit olivat olleet olemassa jo jonkin aikaa, ja niitä käytettiin uudentyyppisiin tekstiileihin. Kwolek etsi vahvaa ja jäykkää öljytuotetta. Hän keksi materiaalin, joka ei näyttänyt tavalliselta polymeeriltä. Mutta hän esitti aavistuksen ja teetti siitä langat. Tämän uuden materiaalin jäykkyys oli noin yhdeksän kertaa suurempi kuin minkään ajan tunnetun polymeerin. Lisätutkimukset ja kehitystyö johtivat kevlarin valmistamiseen, jota nykyään käytetään yleisesti luotiliiveissä (KS.kuva yllä). Lisäksi Kevlar on löytänyt laajan sovellutuksen kilpapurjeissa, autonrenkaissa, jarruissa ja palomiesten käyttämissä palonkestävissä vaatteissa.

Elektroniikka

laskin, jossa nestekidenäyttö

Kuva 9. Laskin nestekidenäytöllä.

kemistit osallistuvat uusien materiaalien suunnitteluun ja tuotantoon. Kemistit ovat viime vuosina auttaneet löytämään tai kehittämään muun muassa polymeerejä, keramiikkaa, liimoja, pinnoitteita ja nestekiteitä. Nestekiteitä käytetään elektronisissa näytöissä, kuten kelloissa ja laskimissa. Piipohjainen tietokonesiru on mullistanut modernin yhteiskunnan ja kemistit ovat olleet avainasemassa niiden suunnittelussa ja jatkuvassa parantamisessa. Alla näkyvä laskin käyttää sekä nestekidenäyttöä että laitteen sisällä olevia siruja.

suprajohteet

monet kemistit työskentelevät tällä hetkellä suprajohtavuuden alalla. Suprajohteet ovat materiaaleja, jotka pystyvät johtamaan sähköä 100% hyötysuhteella, mikä tarkoittaa, että sähkönsiirron aikana ei menetetä energiaa, kuten tapahtuu tavanomaisilla johtavilla materiaaleilla, kuten kuparikaapelilla. Haasteena on suunnitella materiaaleja, jotka voivat toimia suprajohteina normaaleissa lämpötiloissa sen sijaan, että ne pystyisivät suprajohtamaan vain hyvin matalissa lämpötiloissa.

vaatteet

 nailonlastu

Kuva 10. Nylonlastalla.

vaatteidemme materiaalit muodostavat kuidut ovat joko luonnollisia tai ihmisen tekemiä. Silkki ja puuvilla olisivat esimerkkejä luonnonkuiduista. Silkkiäistoukka tuottaa silkkiä ja kasvina kasvatetaan puuvillaa. Ihmisen valmistamia kankaita ovat nailon, orlon ja joukko muita polymeerejä. Nämä materiaalit on valmistettu öljytuotteissa olevista hiilivedyistä. Synteettisiä polymeerejä käytetään myös kengissä, raingeareissa ja retkeilyesineissä. Synteettiset kankaat ovat yleensä kevyempiä kuin luonnolliset, ja niitä voidaan käsitellä, jotta ne kestävät paremmin vettä ja kestävät.

alun perin tekstiileiksi kehitetyille materiaaleille löytyy monenlaisia muitakin käyttötarkoituksia. Nailonia on useissa muovisissa astioissa. Nailonia käytetään köysien, kalaverkkojen, telttojen ja laskuvarjojen osana.

Summary

  • kemistit valmistavat materiaaleja elektroniikkaan, suprajohtamiseen, tekstiileihin ja muihin sovelluksiin.

Practice

käytä alla olevaa linkkiä vastataksesi seuraaviin kysymyksiin:

http://library.thinkquest.org/C004179/nylon.htm

  1. kuka kehitti nailonin?
  2. missä yrityksessä hän työskenteli?
  3. listaa nailonin kolme ominaisuutta.

arvostelu

  1. kuka kehitti kevlarin?
  2. missä nestekiteitä käytetään?
  3. mikä on suprajohde?
  4. mistä synteettisiä polymeerejä valmistetaan?

Sanasto

  • suolanpoisto: tämän prosessin ansiosta saadaan paljon puhtaampaa vettä monissa osissa maailmaa.
  • diabetes mellitus: sairaus, jolle on ominaista elimistön kyvyttömyys käyttää glukoosia (pöytäsokerin komponentti).
  • insuliini: Proteiini, joka auttaa glukoosia pääsemään soluihin ja käyttää biokemiallista energiaa.
  • Kevlar: nykyään laajalti käytetty materiaali luotiliiveissä. Myös, on löytänyt laajan sovelluksen kilpa purjeet, auton renkaat, jarrut, ja palonkestävä vaatteet kuluneet palomiehiä.
  • nestekide: käytetään elektronisissa näytöissä, kuten kelloissa ja laskimissa.
  • ravintoaine: vitamiinit ja kivennäisaineet, jotka mahdollistavat eliön kasvun.
  • nailon: ihmisen valmistamaa kangasta. Materiaali on valmistettu öljytuotteiden sisältämistä hiilivedyistä. Sitä esiintyy useissa muovisissa astioissa. Nailonia käytetään köysien, kalaverkkojen, telttojen ja laskuvarjojen osana.
  • pesticide: Chemicals that will Killing plant predators. Kehitetty säilyttämään kasvien kasvua ilman kasvien petoeläinten häiriöitä.
  • suprajohde: materiaalit, jotka kykenevät johtamaan sähköä 100%: n hyötysuhteella, mikä tarkoittaa, että energiaa ei häviä sähkönsiirron aikana, kuten tapahtuu tavanomaisten johtavien materiaalien, kuten kuparikaapelin, kanssa.
  1. Mass Communication Specialist 2nd Class Aaron Burden, U. S. Navy. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_090422-N-7130B-318_A_fireball_erupts_as_dynamite_and_TNT_are_used_to_clear_boulders.jpg .
  2. Nasan luvalla. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Apollo_15_launch.jpg .
  3. Toshinori Baba. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Honda_EV_02.JPG .
  4. National Institutes of Health.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Frederick_Sanger2.jpg .
  5. a3. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Homeopathic_medicine.jpg .
  6. Mass Communication Specialist 3rd Class Matthew Jackson, U. S. Navy.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Orif_surgery.jpg .
  7. valokuvaajan perämies 3. luokan Jeremy L. Grisham, Yhdysvaltain laivasto.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_060105-N-8154G-010_A_hospital_corpsman_with_the_Blood_Donor_Team_from_Portsmouth_Naval_Hospital_takes_samples_of_blood_from_a_donor_for_testing.jpg .
  8. Christopher Tidy (Wikipedia: Christdy).http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Glucose_meters.jpg .
  9. Herra Stahlhoefer. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Tomate_252.jpg .
  10. Yhdysvaltain maatalousministeriön luvalla.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wheat_harvest.jpg .
  11. Lance Cpl. Willard J. Lathrop, Yhdysvaltain merijalkaväki.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:US_Navy_060220-M-2061L-060_Hygiene_Equipment_Specialist,_Cpl._Xzavia_Granger_assigned_to_the_31st_marine_expeditionary_unit_%28MEU%29_Service_Support_Group_31,_prepares_a_chlorine_solution.jpg .
  12. CDC/Dawn Arlotta.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Man_applying_fertilizer.jpg .
  13. John Curtis. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Curtis_potato_pests.jpg .
  14. kersantti Ethan E. Rocke, Yhdysvaltain merijalkaväki.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ModularTacticalVest.jpg .
  15. Nom (Käyttäjä:Cjp24/Wikimedia Commons).http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Sanyo_CZ_8127.jpg .
  16. Käyttäjä: Vanischenu / Wikimedia Commons.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Nylon_spatula.jpg .

Vastaa

Sähköpostiosoitettasi ei julkaista.