فردا هم تعطیل است!

باز هم خوشبختانه باید بگویم که تمام مدارس تهران فردا تعطیل هستند.

ماراتن ریاضی

تمرین ۱۰ ریاضی ص۱

تیز هوشان

 توجه خاص به استعدادهای درخشان به صورت تأسیس مدارس خاص برای تیزهوشان همواره در دستور کار دپارتمان های آموزشی تمام کشورها قرار داشته است.

بر اساس پژوهش های صورت گرفته در مرکز آموزش آکادمیک یورواجوکیشن،‌ وضعیت اقتصادی آموزش و پرورشِ کشورها، افزایش شمار دانش آموزان، رشد گسترده‌ی مدارس غیر دولتی و فقدان امکان تحصیل اقشار با درآمد متوسط در این مدارس و توجه همه جانبه به لزوم پیشرفت علمی و تکنولوژیکی در کشورها موجب شده است تا شیوه‌"جداسازی" دانش آموزان تیزهوش از دیگر دانش آموزان مورد توجه قرار گیرد.

مجموعه مطالعات انجام شده درباره آموزش و پرورش تیزهوشان در کشورهای اروپایی و آمریکا موید این مطلب است که برخلاف توصیه‌های سازمان یونسکو وابسته به سازمان ملل در مورد محیط های "فراگیر" برای آموزش، هیچ‌یک از کشورهای غربی و صنعتی در عمل از توجه خاص به تیزهوشان صرف نظر نکرده اند؛ بلکه برعکس، بر خلاف توصیه‌های تئوریک خود به دیگر کشورها، توجه خود به آموزش خاص برای تیزهوشان و استعدادهای برتر را در دستور کار خود قرار داده اند. به ویژه این توجه در ده سال اخیر به ویژه در اروپا کاملا چشمگیر بوده است. به طور مثال کانادا (هرچند شرایطش سخت است):

 مدارس نمونه یا تیزهوشان:در کاناداGifted Programرخی از مدارس کانادا اختصاص به دانش آموزان نمونه و تقریبا تیزهوش دارد، اما چون ظرفیت آنها محدود است، معمولا تبلیغات چندانی در زمینه نحوه ورود به آن مدارس یا دوره ها نمی شود و فقط والدینی که خود مایل هستند می توانند در جریان زمان و نحوه پذیرش ان مدارس قرار گیرند

.

 معمولا برخی از دانش آموزان به تشخیص معلم و مدیر، به یک روانشناس معرفی می شوند تا از آنان تست هوش بعمل آید و در صورت آوردن حد نصاب ، به مدارس نمونه معرفی می شوند. به عبارت دیگر شرط ثبت نام در مدارس تیزهوشان در کشور کانادا ، معدل نیست بلکه ،عملکرد آنان در تست هوش  و هوشبهر به دست آمده است .

 طبیعتا خیلی از دانش آموزان تیزهوش بر اثر عدم توجه مسئولین مدارس، سلیقه شخصی و حتی گاهی تفکرات برتری نژادی ، برای امتحان هوش معرفی نمی شوند .

 معمولا فرزندان معلمین و کارکنان آموزش و پرورش حتی بدون داشتن شرایط ویژه هم از شانس تحصیل در آن مدارس برخوردار می شوند. (یک سال به آن ها فرصت داده می شود و در صورتی که نتوانند هم پای بقیه دانش آموزان عمل کنند ، سال بعد از حضورشان در مدارس استعدادهای درخشان ممانعت به عمل می آید ) .

 در عین حال خانواده آنان می توانند با صرف حداقل 600 دلار، به هزینه شخصی خود ، و به کمک یک روانشناس خارج از مدرسه، از فرزند خود تست بعمل آورند و اگر حد نصاب لازم را آورد بدست به آموزش و پرورش معرفی نمایند.  

تنها حسن این روش برای ثبت نام ، عدم امکان دوپینگ کردن و آموزش های پیش از آزمون است . به عبارت دیگر ، فرد پذیرفته شده در مدارس استعدادهای درخشان ، توسط هوشبهر که یک عامل غیر قابل دوپینگ و تزریق است شناسایی و وارد این گونه مدارس می شود .

حالا در ایران:

نام مدرسه

علامه حلی از دانشمندان و علما شیعهٔ قرن هشتم هجری و متولد حله در عراق است و روایت شده که آنقدر تیزهوش بوده که در نه سالگی به مقام اجتهاد رسید. به دلیل تیزهوش بودن این عالم شیعه، نام وی را بر این مرکز آموزشی گذاشته‌اند. در هنگام نام‌گذاری این دبیرستان به نام او عدهٔ زیادی اعتراض کردند که چرا نام این دبیرستان باید نام یک عراقی باشد در صورتی که ایران عدهٔ زیادی تیزهوش و نابغه دارد اما جواد اژه‌ای ریاست وقت سمپاد گفته بود همان طور که علامه حلی از عراق به ایران مهاجرت کرد و توانست اندیشهٔ خود (شیعه) را در ایران گسترش دهد ما نیز امیدواریم که نخبگان ایران بتوانند اندیشه‌های ما را به جهان صادر کنند و نشان‌واره (لوگو) سمپاد هم بر همین اساس یعنی صدور اندیشه‌های جمهوری اسلامی به دیگر نقاط جهان طراحی شده‌است. این در جواب عده‌ای بود که این نشان‌واره و نامگذاری را به معنی صادر کردن تیزهوشان ایران به دیگر کشورها می‌دانستند یعنی همانطور که علامه حلی برای گسترش تشیع به ایران مهاجرت کرد نخبگان ایران هم باید برای صدور تفکرات جمهوری اسلامی به دیگر کشورها مهاجرت کنند در صورتی که منظور اژه‌ای این نبود.^[۳]

دربارهٔ مدرسه

بخش عمده‌ای از معلمان و سایر کادر آموزشی این دبیرستان را فارغ‌التحصیلان آن تشکیل می‌دهند.

در سال‌های گذشته تعدادی از دانش‌آموزان این دبیرستان موفقیت‌هایی در مسابقات علمی (مانند المپیادهای علمی کشوری یا جهانی) به‌دست آوردند. این دبیرستان یکی از مراکز نخبه‌پرور دانش آموزی در سطح کشور است. موفقیت‌های علمی و پژوهشی این دبیرستان بسیاری از دانش‌آموزان را مشتاق شرکت در آزمونهای ورودی این دبیرستان کرده‌است.

مدالهای کسب شده در المپیادهای علمی جهانی توسط این دبیرستان از 180 مدال فراتر رفته‌است.

افتخارات

برخی معتقدند دبیرستان علامه حلی تهران معتبرترین دبیرستان قارهٔ آسیا است^[۵]. معیار این اعتبار تعداد جوایز و افتخارات معتبر بین‌المللی است. این افتخارات عبارت‌اند از: کسب مدالهای المپیادهای جهانی ریاضی، فیزیک، شیمی، کامپیوتر، زیست‌شناسی و نجوم به اضافهٔ مسابقات جهانی روبوکاپ. دبیرستان علامه حلی تهران اولین دبیرستان شرکت کننده در مسابقات روبوکاپ جهانی بوده که موفق به کسب کاپ (مقام اول تا سوم) شده‌است. (رتبهٔ دوم در این خصوص متعلق به دبیرستان شهید اژه‌ای اصفهان است.) با این توضیح تعداد مدالهای المپیادهای جهانی دبیرستان علامه حلی تهران تا پاییز ۱۳۸۶ شامل ۱۱۸ مدال بوده‌است: ۳۴ طلا، ۵۱ نقره و ۳۳ برنز. تعداد کل مدالهای کسب شده توسط تیمهای المپیاد ایران تا این تاریخ (پاییز ۸۶) جمعاً ۲۸۳ مدال است که ۲۷۳ مدال آن توسط دانش‌آموزان سمپادی کسب شده.^[۶]

بر این اساس، حدود ۴۲ درصد کل مدالهای کشور، توسط دبیرستان علامه حلی تهران کسب شده در حالی که هیچ دبیرستانی در قارهٔ آسیا تا کنون موفق به کسب ۱۱۸ مدال المپیاد جهانی نشده‌است.

از سال ۶۴ (سال تاسیس) تا سال ۸۹ بیشترین تعداد پذیرفته‌شدگان در مرحلهٔ مقدماتی و مرحلهٔ دوم دورهٔ باشگاه دانش پژوهان جوان و انتخاب تیم المپیاد هر ۶ المپیاد متعلق به دبیرستان علامه‌حلی تهران است. رتبهٔ بعدی مشترکاً متعلق به فرزانگان تهران و شهید اژه‌ای اصفهان است. (در آمار فوق روبوکاپ و المپیاد ادبی شمارش نشده‌است)^[۷]

علاوه بر این دبیرستان علامه حلی با توجه به عناوین داخلی از جمله جشنواره خوارزمی، المپیادهای داخلی و رتبه‌های یک رقمی کنکور پرافتخارترین موسسهٔ آموزشی داخل کشور نیز هست.^[۸]

در روز سه شنبه هفدهم شهریور ماه 1394 ، در همایش تحول بنیادین آموزش و پرورش با حضور وزیر آموزش و پرورش دکتر فانی ، دبیرستان علامه حلی تهران به طور رسمی ، عنوان پرافتخارترین دبیرستان آسیا را دریافت کرد.

^{اما معظل بزرگ:}

ایران با توجه به وضعیت اقتصادی، اجتماعی و سیاسی ویژه‌ای که داشته، همواره جزو کشورهای پیشرو در خروج سرمایه‌های انسانی بوده است. ایران در کنار هند، چین، روسیه و ترکیه، از جمله مهمترین کریدورهای مهاجرت از کشورهای جنوب به شمال بوده است.

در سال 2010 کشورهای باربادوس، گویان و هائیتی بالاترین نرخ مهاجرت نیروی کار ماهر نسبت به کل جمعیت را داشته‌اند. در سوی مقابل، نسبت تعداد مهاجرین ماهرین به کل جمعیت در کشورهای عربستان، امریکا و ژاپن، پایین‌ترین رقم در میان کشورهای جهان بوده است. در این دوره زمانی، مهمترین کوریدور انتقال نخبگان و مخترین در جهان به ترتیب از کشورهای چین، هند و کانادا به سمت ایالات متحده امریکا بوده و در این دوره زمانی بیش از 107 هزار مبتکر و نخبه از این سه کشور به ایالات متحده مهاجرت نموده‌اند.

در همین دوره 1438 مبتکر و مبدع ایرانی نیز به امریکا مهاجرت نموده‌اند که پس از کشورهای چین، هند، کره جنوبی، ژاپن و استرالیا، بزرگترین کوچ مهاجرت نخبگان به این کشور در آسیا و اقیانوسیه بوده است. دردناکتر آنکه این تعداد در دوره زمانی 2000-1990 در حدود 233 نفر اعلام شده است.

بازار کار همگن

اولین نشانه‌های بد شگون مهاجرت مغزها، در بازار نیروی کار کشور انعکاس می‌یابد. خروج متخصصین و تحصیل‌کردگان، رفته رفته از سهم نیروی کار با کیفیت در بازار کار کاسته و سهم نیروی کار غیر ماهر در نیروی کار شاغل افزایش خواهد یافت.

بسیاری از مطالعات انجام گرفته، ارزش اقتصادی مغزهای از دست رفته برای کشورها را محاسبه و کشورهای بازنده در این رقابت را مشخص نموده‌اند. اما موضوعی که بسیاری از این مطالعات از آن غافل بوده‌اند، تاثیرگذاری این نخبگان بر فرایند تولید علم، ارزش آفرینی و بهبود تولید و فعالیت‌های اقتصاد بوده است. مهاجرت نیروی انسانی با استعداد، تنها از دست دادن نیروی کار ماهر برای کشورهای جهان سوم نیست، بلکه این آینده و فرآیند پیشرفت کشور است که با خروج هر متخصص به تاخیر می افتد.

 

سومین ستون این جدول، 10 کشور جهان را که بالاترین نرخ مهاجرت مبتکرین و مبدعین را داشته‌اند نشان می‌دهد. این نرخ نشان می‌دهد چند درصد مبتکرین و مبدعین هر کشور، در سایر کشورهای جهان حضور داشته و ابتکارات خود را در کشوری غیر از موطن اصلی خود به ثبت رسانده‌اند. هر چه این نرخ بالاتر باشد، تهی‌تر شدن کشور از نخبگان و افراد خلاق را نشان می‌دهد. همانگونه که مشاهده می‌شود تمامی 10 کشوری که در این رده‌بندی جای گرفته‌اند، کشورهای کمتر توسعه یافته و در حال توسعه می‌باشند.

متاسفانه ایران نیز در این رده‌بندی در جایگاه چهارم قرار گرفته و نرخ مهاجرت ایران نشان می‌دهد که در سال‌های 2000 تا 2010، بیش از 96 درصد ابداعات ایران، توسط ایرانیانی به ثبت رسیده است که در خارج از کشور حضور داشته‌اند. این نرخ یعنی محرومیت قطعی از منافع سرمایه‌های انسانی ارزشمندی که منابع کشور سال‌ها برای شکوفایی و بارور شدن آنها هزینه شده است.

قرار گرفتن در کنار کشورهای قحطی زده و جنگ زده، نشان می‌دهد که وضعیت نخبگان کشور، حال و روزی بهتر از کشورهای بحران زده نداشته است. چین علیرغم اینکه بالاترین تعداد مطلق در ارسال مهاجرین نخبه در جهان داشته، اما نرخ مهاجرت نخبگان در این کشورها کمتر از 17 درصد بوده و این موضوع نشان می‌دهد که بخش غالب مبدعین این کشور، در کشور خویش مشغول فعالیت بوده‌اند. این نرخ برای هند، 48 درصد، برای روسیه 25 درصد و برای اسرائیل 8 درصد بوده است.

بر خلاف ادعا‌هایی که فرار مغزها و نخبگان از کشور را مردود و از آن به عنوان گردش مغزها یاد می‌کنند، مشاهده می‌شود که گردش مغزها تنها مربوط به کشورهای توسعه یافته بوده و برخی از کشورها در این بازار به شدت زیان دیده و تنها نقش بازنده را ایفا نموده‌اند. بنابراین با نادیده گرفتن صورت مساله ای چنین مهم، نمی توان آثار منفی و تبعات غیرقابل جبران آن را به فراموشی سپرد.

البته باید به محدویت این آمارها نیز اشاره نمود. این نخبگان و مبدعین، تنها افرادی بوده‌اند که برای ثبت ایده و ابداع علمی خود به دنبال ثبت اختراع (پتنت) بوده‌اند. و صد البته نیازی به ذکر این موضوع نیست که فرایند توسعه و پیشرفت علمی کشورها را تنها نمی‌توان با استفاده از میزان پتنت‌ها سنجید. اما شکی نیست که این شاخص، علیرغم محدودیت‌های ذکر شده، یکی از مهمترین و پرکاربردترین معیارهایی که با استفاده از آن میزان دارایی های معنوی و فکر افراد و کشورها سنجیده می‌شود.

جدول چگالی

منبع:http://ghanami.ir

ارشمیدس (مفهوم شناوری)

کشفی در حمام

روزی که او در حمامی عمومی به داخل خزینه پا نهاد و در آن نشست و حین این کار بالا آمدن آب خزینه را مشاهده کرده ، ناگهان فکری به مغزش خطور کرد. او بلافاصله لنگی را به دور خود پیچید و با این شکل و شمایل به سمت خانه روان شد و مرتب فریاد می‌زد یافتم، یافتم. او چه چیزی را یافته بود؟ پادشاه به او مأموریت داده بود راز جواهر ساز خیانتکار دربار را کشف و او را رسوا کند. شاه هیرون بر کار جواهر ساز شک کرده بود و چنین می‌پنداشت که او بخشی از طلایی را که برای ساختن تاج شاهی به وی داده بود برای خود برداشته و باقی آن را با فلز نقره که بسیار ارزانتر بود مخلوط کرده و تاج را ساخته است.

هر چند ارشمیدس می‌دانست که فلزات گوناگون وزن مخصوص متفاوت دارند، ولی او تا آن لحظه اینطور فکر می‌کرد که مجبور است تاج شاهی را ذوب کند، آنرا به صورت شمش طلا قالب ریزی کند تا بتواند وزن آن را با شمش طلای نابی به همان اندازه مقایسه کند. اما در این روش تاج شاهی از بین می‌رفت، پس او مجبور بود راه دیگری برای این کار بیابد. در آن روز که در خزینه حمام نشسته بود دید که آب خزینه بالاتر آمد و بلافاصله تشخیص داد که بدن او میزان معینی از آب را در خزینه حمام پس زده و جابجا کرده است.

حضرت نوح

داستان حضرت نوح(ع)

 

حضرت نوع یکی از پیامبران عظیم الشان الهی است که نام مبارکش 43 بار در قرآن مجید آمده است ونیز سوره ای به نام ایشان می باشد.وی اولین پیامبر اولوالعزم است که دارای شریعت وکتاب مستقل بوده ونیز اولین پیامبر بعد از ادریس می باشد.شغلش نجاری ومردی بلند قامت وتنومند بوده وصورتی گندم گون داشته است.مرکز بعثت ودعوتش در شامات وفلسطین وعراق بوده است.ایشان 2500 سال عمر کرد ومدت پیامبریش 950 سال بود و200 سال به دور از مردم به ساختن کشتی پرداخت ونیز 500 سال بعد از طوفان زندگی کرد.

در اواخر عمر جبرئیل بر او نازل شد وبه او اعلام کرد که مدت نبوت وعمرت به سر آمده وباید اسم اکبر وعلم نبوت را به پسرت سام واگذار نمائی وآن حضرت چنین کرد وپس از وصایای خود دعوت حق را لبیک گفت .قبر او در نجف ودر بالاسر حضرت علی(ع) می باشد. 

 

رسالت حضرت نوح(ع) 

نوح در850 سالگی به پیامبری مبعوث شد.مردم عصرش غرق در بت پرستی،خرافات وفساد بودند وآنقدردرعقاید خود لجوج بودند که حاضر بودند بمیرند اما دست ازعقایدشان بر ندارند.آنها دست فرزندان خود را گرفته وبه نزد نوح می بردند وبه آنها می گفتند که در صورت زنده ماندن پس از ما هرگز از این دیوانه پیروی نکنید.حضرت نوح آنها را نصیحت می کرد تا دست از بت پرستی وفساد بردارند اما آنها به ایشان توجهی نمی کردند وپیامبری او را انکار می کردند واو را دروغگو می خواندند.نوح در پاسخ آنها می گفت: اگر من دلیل روشنی از پروردگارم داشته باشم آیا باز هم انکارم می کنید؟ای قوم؛من برای این دعوت از شما اجر وپاداش نمی خواهم واجرم با خداست.نوح با دلسوزی آنها را نصیحت می کرد وبه چشم فرزند خود به آنها نگاه می کرد اما آنها بر عناد وکینه خود افزودند وگفتند با ما زیادی جر وبحث می کنی .اگر راست می گوئی عذابی بر ما نازل کن.

 

نوح از رفتار آنها به ستوه آمد واز خداوند یاری طلبید وشکایت قومش را به خدا کرد ؛چون در طول این مدت جز اندکی به او ایمان نیاوردند واو را به دیوانگی متهم می نمودند ومانع تبلیغ او می شدند .گاهی آنقدر او را می زدند که بیهوش روی زمین می افتاد و وقتی به هوش می آمد غسل می کرد وکار خود را دوباره شروع می کرد.او تمام تلاش خود را برای هدایت قومش گرفت اما چون کارش را بی نتیجه دید آنها را نفرین کرد وبه خداوند عرضه کرد:

هیچ یک از کافران را باقی نگذار ،زیرا بندگانت را گمراه ساخته وجز فرزندان بدکار وکافر  ازآنها به وجود نخواهد آمد.

 

ساختن کشتی نجات وسرانجام قوم تلخش

 

خداوند دعوت نوح را اجابت کرد واراده کرد قبل از نابودی قومش او وهمراها نش را نجات دهد.برای همین  دستور ساختن کشتی را صادر نمود.

اما قوم نوح از اینکه نوح آنها را رها کرده  وبه نجاری روآورده بود تعجب کرده واو را مسخره می کردند.اما نوح در جوابشان گفت که به زودی به عذاب الهی گرفتار خواهید شد وآن وقت ما شما را مسخره خواهیم کرد.پس از اتمام کار ساختن کشتی خداوند به او دستور داد به زبان سریانی از همه حیوانات دعوت به عمل آورد .نوح اینکار را کرد واز هر نوع جانوری یک جفت وارد کشتی کرد تا نسل آنان از بین نرود.همچنین او به دستور خداوند کلیه اعضای خانواده خود ونزدیکان ومومنین را به جز همسر وپسرش کنعان که از کافران بودند وارد کشتی نمود. 

 

سرگذشت دردناک فرزند نوح  

 

نوح به سراغ پسر خود آمد واز او خواست که ایمان آورده وبر کشتی سوار شود ولی او دعوت پدر را نپذیرفت و بر کفر خود اصرار نمود وبه پدر گفت :من برای نجات خود به بلندیها خواهم رفت .نصایح نوح در فرزندش اثر نکرد و تلاشش برای نجات او بی نتیجه ماند ودر نتیجه امواج خروشان او را به کام خود برد.

نوح با دیدن این منظره فریاد زد پروردگارا پسرم از خاندان من است ووعده تو در مورد نجات خاندانم حق است.اما خداوند در پاسخ گفت: او از اهل تو نیست وعمل ناصالحی است.پس آنچه را که از آن آگاه نیستی از من نخواه.

بدین ترتیب آب بالا آمد وکشتی به حرکت در آمد.آب از زمین جوشیدن گرفت و با آب آسمان پیوند خورد وهمه کافران را به کام خود فرو برد ونابود کرد.پس از هلاکت تمامی کافران به دستور خداوند زمین آبها را در خود فرو برد وکشتی بر کوه جودی پهلو گرفت.طبق برخی روایات کشتی در سرزمین موصل فرود آمد ونوح وهمراهان که حدود 80 نفر بودند در کنار کوه جودی خانه هایی ساخته و به زندگی خود ادامه دادند.بعدا نسل بشر نیز از همین 80 نفر ونیز سه تن از فرزندان نوح به نام سام-حام و یافث ادامه یافت.

کروموزوم

واژه کروموزم به مفهوم جسم رنگی ، که در سال 1888 بوسیله والدیر بکار گرفته شد. هم اکنون این واژه برای نامیدن رشته‌های رنگ‌پذیر و قابل مشاهده با میکروسکوپهای نوری بکار می‌رود که از همانندسازی و نیز بهم پیچیدگی و تابیدگی هر رشته کروماتین اینترفازی در سلولهای یوکاریوتی تا رسیدن به ضخامت 1000 تا 1400 نانومتر ایجاد می‌شود. در پروکاریوتها نیز ماده ژنتیکی اغلب به حالت یک کروموزوم متراکم می‌شود. در برخی باکتریها علاوه بر کروموزوم اصلی که اغلب ژنها را شامل می‌شود کروموزوم کوچک دیگری که بطور معمول آن را پلاسمید می‌نامند، قابل تشخیص است گر چه تعداد کمی از ژنها بر روی پلاسمید قرار دارند.

اما از آنجا که در بیشتر موارد ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیکها بر روی آن جایگزین شده‌اند، از نظر پایداری و بقای نسل باکتری اهمیت زیادی دارد. کروماتین در ساختمان کروموزوم به شکل لوپ دیده می‌شود. لوپها توسط پروتئینهای اتصالی به DNA که مناطق خاصی از DNA را تشخیص می‌دهند پابرجا می‌ماند. سپس مراحل پیچ خوردگی نهایتا نوارهایی را که در کروموزومهای متافازی دیده می‌شود ایجاد می‌کند. هر تیپ کروموزومی یک نوع نواربندی اختصاصی را در ارتباط با نوع رنگ آمیزی نشان می‌دهد. این رنگ آمیزیها منجر به مشخص شدن تعداد و خصوصیات کروموزومهای هر گونه از موجودات زنده می‌گردد. که این خصوصیات تعدادی و مورفولوژیک کروموزومها را کاریوتیپ می‌نامند.

مراحل تبدیل رشته کروماتین به کروموزوم

برای تبدیل یک رشته کروماتینی 10 تا 30 نانومتری به یک کروموزوم ، علاوه بر لزوم همانندسازی رشته کروماتین سطوح سازمان یافتگی‌ای را در نظر می‌گیرند که ضمن آن با دخالت H₃ ، H₁ و پروتئین‌های غیر هیستونی پیچیدگیها و تابیدگیهای رشته کروماتین افزایش می‌یابد، طول آن کم ، ضخامت و تراکمش زیاد می‌شود و به کروموزوم تبدیل می‌گردد. این سطوح سازمان یافتگی و اغلب به صورت رسیدن از رشته 10 تا 30 نانومتری به رشته 90 تا 100 نانومتری تشکیل رشته 30 تا 400 نانومتری و در مراحل بعد با افزایش پیچیدگیها و تابیدگیها ، ایجاد رشته 700 نانومتری و بالاخره تشکیل کروموزوم دارای دو کروماتید و با ضخامت تا 1400 نانومتر در نظر می‌گیرند.

اولین مرحله پیچیدگی و تراکم رشته کروماتین برای تبدیل به کروموزوم با فسفریلاسیون شدید هیستونهای H₃ ، H₁ همراه است. پس از رها شدن DNA از اکتامر هیستونی ، با دخالت آنزیمهای مسئول همانندسازی ، پیوندهای هیدروژنی بین دو زنجیره گسسته می‌شود، هر زنجیره مکممل خود را می‌سازد و به تدریج با ادامه همانندسازی ، دو مولکول DNA بوجود می‌آید که در هر مولکول یک زنجیره قدیمی و زنجیره دیگر نوساخت است. بخشهای مختلف این دو مولکول DNA که نظیر همدیگر هستند به تدریج که همانندسازیشان پایان می‌پذیرد، با اکتامرهای هیستونی که نیمی از آنها اکتامرهای والدی و نیمی جدید هستند ترکیب می‌شوند.

بعد از تشکیل ساختمان نوکلئوزومی ، دو رشته کروماتین 10 نانومتری و سپس رشته‌های 30 نانومتری ایجاد می‌شوند. هر رشته کروماتین 30 نانومتر سطوح سازمان یافتگی را می‌گذارند، با مجموعه‌ای از پروتئینهای غیر هیستونی زمینه‌ای یا اسکلتی آمیخته می‌شود و به یک کروماتید تبدیل می‌شود. مجموعه دو کروماتید نظیر هم که از محل سانترومر بهم متصل‌اند کروموزوم متافازی را ایجاد می‌کنند.

اجزای ساختمانی کروموزوم

در متافاز که کروموزومها سازمان یافتگی بیشتری دارند، برای هر کروموزوم بخشهای زیر در نظر گرفته می‌شود.

کروماتید

کروماتید بخشی از کروموزوم متافازی است که نیمی از سراسر طول کروموزوم را می‌سازد. دو کروماتید هر کروموزوم از ناحیه سانترومر بهم متصل‌اند. هر کروماتید از ابر پیچیدگیهای رشته کروماتین و آمیختگی آن با پروتئینهای غیر هیستونی اسکلتی یا زمینه‌ای بوجود آمده است. دو کروماتید هر کروموزوم متافازی را که در حکم تصویر آینه‌ای یکدیگر هستند، کروماتیدهای خواهر یا کروماتیدهای نظیر می‌نامند.

در پروفاز و گاهی در اینترفاز ، کروموزوم به صورت رشته‌های بسیار نازکی است که آنها را کرومونما می‌نامند این رشته‌ها مراحل مقدماتی تراکم کروماتید را نشان می‌دهند. کروماتید و کرومونما ، نامی برای مشخص کردن دو ساختمان یکسان اما با دو درجه سازمان یافتگی است. کرومومر نیز از تجمع ماده کروماتینی به صورت دانه‌های کروی ایجاد می‌شود.

سانترومر

محل اتصال دو کروماتید خواهر هر کروموزوم متافازی را سانترومر نامند. سانترومر بخش نازکی از کروموزوم که جایگاه آنرا فرورفتگی اولیه نیز می‌نامند. ناحیه سانترومر ناحیه بسیار هتروکروماتینی است و بویژه در بخشهای کناری خود دارای ژنها یا ترتیب‌های نوکلوتیدی تکراری است. این بخشهای هتروکروماتین با رنگهای بازی شدت رنگ می‌گیرند. هر کروموزوم علاوه بر سانترومر اصلی ممکن است دارای سانترومر یا سانترومرهای فرعی در محل فشردگیهای ثانویه باشد. فشردگیهای ثانویه با داشتن پیچیدگیهای کمتر از فشردگی اولیه قابل تشخیص‌اند.

کینه توکور

طرفین سانترمر هر کروموزوم را دو بخش پروتئینی پیاله مانند و متراکم به اسم کینه توکور می‌پوشاند. هر کینه توکور دارای سه بخش بیرونی و میانی و درونی است. در ساختمان هر بخش پروتئینهای رشته‌ای با تراکم متفاوتی قابل تشخیص هستند بخش بیرونی متراکم و بخش میانی کم تراکم است. بخش درونی بطور فشرده‌ای با سانترومر اتصال دارد. کینه توکورها از مراکز سازماندهی میکروتوبولها و رشته‌های دوک میتوزی هستند.

تلومر

این اصطلاح برای بخشهای انتهایی کروماتید بکار گرفته می‌شود. تلومرها دارای ویژگیهای سلول شناسی خاصی هستند. در مگس سرکه ترتیب‌های DNAای تلومری که در انتهای همه کروموزومها وجود دارد جدا سازی و بررسی شده است. تلومرها انتهاهای مولکولهای طویل و خطی DNAای هستند که در هر کروماتید وجود دارد. از سوی دیگر وقتی کروموزومها بوسیله عواملی مثل پرتوهای X یا اثر آلکالوئیدها شکسته شوند، انتهاهای آزاد بدون تلومر آنها چسبنده می‌شود و با سایر کروموزومها ادغام می‌شود. علاوه بر نقشی که تلومرها در پایداری کروموزومها دارند، در برخی گونه‌ها به حالت مهیا و بعضی بین دو کروموزوم عمل کرده و نوک به نوک اتصال موقتی پیدا می‌کنند.

فرورفتگی ثانویه

یکی دیگر از ویژگیهای ریخت شناسی کروموزومها هستند که از نظر موقعیت و فواصلشان بر حسب گونه‌ها جای ثابتی دارند. وجود آنها از نظر تشخیص کروموزومها بویژه در یک مجموعه کروموزومی مفید است فرورفتگیهای ثانویه به دلیل عدم ایجاد انحرافهای زاویه‌دار در قطعات کروموزومی از فرورفتگیهای اولیه شناخته می‌شوند.

سازمان دهندگان هستکی

این نواحی فرورفتگیهای ثانویه‌ای هستند که دارای ژنهای رمزدار کننده RNAهای ریبوزومی جز rRNA5S می‌باشند و در تشکیل هستک دخالت دارند. پدیدار شدن فرورفتگی ثانویه به دلیل رونویسی بسیار فعال ژنهای rRNAای است که آنها را از فرورفتگی‌های اولیه مشخص می‌سازد. در انسان سازمان دهندگان هستکی در فرورفتگیهای ثانویه کروموزومهای 13 و 14 و 15 و 21 و22 قرار دارند که همه از کروموزمهای آکروسانتریک و دارای ماهواره هستند.

ماهواره

جسم کوچکی کروی است که از بقیه کروموزوم بوسیله یک فرورفتگی ثانویه جدا می‌شود. ماهواره و فرورفتگی ثانویه از نظر شکل و بزرگی برای هر کروموزوم ویژه ، ثابت هستند. ماهواره‌های کروموزومی بخشهایی از کروموزوم از دیدگاه ریخت شناسی هستند و نبایستی آنها را با ماهواره‌های DNAای که دارای ترتیب‌های DNAای بسیار تکراری می‌باشند اشتباه کرد.

انواع کروموزمها از نظر تعداد سانترومر

کروموزومها را از نظر تعداد سانترومرهایشان به کروموزمهای یک سانترومری ، دو سانترومری و چند سانترومری تقسیم می‌کنند وقتی تحت تاثیر عواملی مثل پرتوهای X کروموزمها خرد شوند و قطعاتشان ادغام شود، کروموزومهای به اصطلاح بدون سانترومر ایجاد می‌کنند. این کروموزومها هنگام تقسیم سلولی رفتار عادی مثل سایر کروموزومها را ندارند.

انواع کروموزوم از نظر محل سانترومر

• کروموزمهای تلوسانتریک: سانترومر در یکی از دو انتهای کروموزومها قرار گرفته است.
  
  
• کروموزومهای آکروسانتریک: سانترومر آنها نزدیک به یکی از دو انتهای کروموزوم قرار گرفته در نتیجه یکی از بازوها نسبتا به دیگری بسیار کوچک است از قطعات کروموزومی از محل قرار گرفتن سانترومر از بازوهای کروموزومی می‌نامند.
  
  
• کروموزمهای متاسانتریک: سانترومر آنها در وسط کروموزوم قرار گرفته و در نتیجه بازوهای کروموزم هم اندازه هستند اکثر کروموزمها دارای یک سانترومر هستند. برخی گونه‌ها سانترومرهای بخش شده‌ای دارند در رشته‌های دوکی به تمامی طول کروموزوم متصلند این کروموزومها را هولوسانتریک گویند.

منبع:http://daneshnameh.roshd.ir

آیروژل

عایق های ایروژل

 

 

ایروژل ماده ای فوق سبک (Ultra-light) متخللی است که از ژل سیلیکا ساخته می شود به طوری که در ساختار آن قسمت مایع ژل از آن خارج شده و گاز جایگزین آن می شود. در نتیجه جامدی متخلل و بسیار سبک بدست می آید که با وزن بسیار کمی که دارد، اما به دلیل ساختار دندانه فرکتالی، مقاومت مکانیکی بسیار بالای از خود نشان می دهد. برای داشتن تصویری بهتر از سبکی ایروژل، به عنوان مثال، اگر ماکتی از انسانی به جرم 84 کیلوگرم کاملا از جنس ایروژل بسازیم، ماکت تنها 17 گرم وزن خواهد داشت! در تصویر زیر، یک آجر دو کیلوگرمی برروی یک بلوک ایروژلی 2 گرمی قرار داده شده است.

 

 

به دلیل ساختار سوپرمتخلخل ایروژل، حالت آن شفاف (Transparent) است به طوری که می توان از یک طرف آن، طرف دیگر را دید. به همین دلیل، به ایروژل، دود منجمد شده (Frozen Smoke) یا هوای جامد (Solid Air) نیز میگویند. رنگ آبی بسیار کم رنگ ایروژل، به دلیل پراکنش فرکانس های پایین نور مرئی است که از بلوک ایروژل میگذرد.

برخلاف اسم ایروژل، ایروژل کاملا جامد است و حالت ژل گونه ندارد. به دلیل ساختار فوق متخلل و گاز محبوس شده درون آن، ایروژل ماده ای ایده آل برای عایق کاری محسوب می شود و عمده کاربری ایروژل های تجاری نیز، در عایق کاری حرارتی است. ضریب انتقال حرارت بسیار کم، سبکی فوق العاده، حالت شفاف و نسبت خواص مکانیکی به چگالی عالی، ایروژل را برای بسیاری از کاربردهای عایقکاری، عایقی بی نظیر معرفی می کند. در تصویر زیر، یک شاخه گل برروی بلوکی از ایروژل قرار داده شده و برروی شعله حرارت می بیند. ضریب انتقال حرارت ایروژل بقدر پایین است که گل هیچ آسیبی نمی بیند.

 

 

تولید ایروژل رولی از سال 2000 آغاز شد. ایروژل رولی، کامپوزیتی است از ایروژل سیلیکا و الیاف تقویت کننده. ایروژل رولی بسته به نوع و مقدار الیاف تقویت کننده، ماتریس ایروژل سیلیکا و مواد افزودنی دیگر، خواص مکانیکی و حرارتی مختلفی دارد.

 

 

 

به دلیل اینکه فاز مایع از درون ایروژل به روش Super-critical Drying خارج شده است، ایروژل ماده ای بسیار خشک است و توانایی جذب رطوبت بالایی دارد. این قابلیت، ایروژل را برای کاربری های دیگر غیر از عایق کاری، مانند صنایع شیمیایی یا گردگیرها، مناسب می سازد.

 

کاربری ایروژل

-          ایروژل شفاف، عایقی ایده آل برای عایق کاری شیشه های پنجره به شمار می آید. اگر ایروژل در شرایط خلاء ساخته شود، ساختار آن به مراتب منظم تر بوده و رنگ آبی آن به میزان قابل توجهی کمتر می شود.

-          عایق های رولی ایروژل که به صورت کامپوزیتی از ایروژل سیلیکا و الیاف تقویت کننده هستند، از سال 2000 به صورت تجاری ساخته شده و در عایقکاری استفاده می شوند.

-          قابلیت جذب رطوبت ایروژل، باعث می شود از ایروژل به عنوان کاتالیزور یا ناقل کاتالیزور در فرآیندهای شیمیایی استفاده شود.

-          از ایروژل دانه ای به عنوان عایق فله ای استفاده می شود و معمولا در عایق کاری نورگیرها و شیشه های سقفی از آن استفاده می گردد.

-          استفاده در عایق کاری فضاپیماها توسط NASA

-          به دلیل وزن بسیار کم، از ایروژل در عایقکاری لباس غواصی استفاده می شود.

-          کاربری های متنوع در فیزیک ذرات، اخترشناسی و فضانوردی

-          استفاده به عنوان ناقل دارو در طب چراکه ایروژل از لحاظ بیولوژیکی هیچ خطری ندارد. دارو جذب ساختار سوپرمتخلل ایروژل شده و به مرور در بدن آزاد می شود. با کنترل ساختار ایروژل می توان نرخ آزادشدن دارو را کنترل نمود.

-          از ایروژل به عنوان جذب کننده آلودگی های فلزات سنگین چون جیوه، قلع و کادمیوم، از آب استفاده می شود.

 

ایمنی

ایمنی در ایروژل بیشتر تابعی از ترکیب جامدی است که از آن ایروژل ساخته می شود. تریبات کربن و آلومینیوم می تواند برای سلامتی خطرناک باشد. اما ایروژل ساخته شده از سیلیکا، خطر شیمیایی برای بدن ندارد. همچنین، ساختار ایروژل، باعث می شود که ایروژل جاذب قوی رطوبت شود و در صورت تماس مستقیم با پوست، می تواند باعث خشکی پوشت شود. بنابراین، توصیه اکید می شود که در جابه جایی ایروژل با دست، از دستکش ایمین استفاده شود. تماس ایروژل برای چشن نیز خطرناک است و باعث خشکی چشم می شود. 

منبع:http://www.irima.ir

ویدیو معرفی ایروژل (انگلیسی) : 

مدت زمان: 2 دقیقه 14 ثانیه 

ویدیو تولید ایروژل در ایران :

مدت زمان: 1 دقیقه 34 ثانیه 

چگونه ماده وراثتی کشف شد!!

فردریک میشر (۱۸۹۵-۱۸۴۴) به سفارش پدرش وارد دانشکده‌ی پزشکی شد، اما به علت دشواری در شنیدن، نمی‌توانست با بیماران به خوبی ارتباط برقرار کند. از این رو تصمیم گرفت، وارد عرصه‌ی پژوهش‌های پزشکی شود. وی در سال ۱۸۶۸ پژوهش‌های خود را زیر نظر فلیکس هوپ سیلر۶ در دانشکده‌ی علوم طبیعی دانشگاه  توبینگن آلمان آغاز کرد. در آن آزمایشگاه، هنگامی که هنوز بسیاری از دانشمندان در مفهوم «سلول» شک داشتند، برخی از مولکول‌‌‌های سازنده‌ی سلول‌ها استخراج شده بودند و پژوهش در زمینه‌ی شیمی بافت‌ها ادامه داشت.

 بررسی شیمیایی سلول‌های سفید خون، به عنوان موضوع پژوهش‌های مایشر برگزیده شد. استخراج این سلول‌ها از گره‌های لنفاوی بسیار دشوار بود، اما در زخم‌های چرک مقدار زیادی از آن‌ها یافت می‌شود. از این رو، مایشر باندهای آلوده را از بیمارستان محلی جمع‌آوری و با کمک محلولی از نمک، گلبول‌های سفید را از آن‌ها جدا می کرد. مایشر در جریان یکی از آزمایش‌هایش، گلبول‌های سفید را تحت تأثیر عصاره‌ی معده‌ی خوک قرار داد. در آن زمان، دانشمندان می‌دانستند این عصاره ، آنزیمی دارد که باعث هضم پروتئین‌ها می‌شود. امروزه آن‌ آنزیم را با نام پپسین می‌شناسیم. وی چگونگی اثر عصاره را بر این سلول‌ها، به دقت زیر میکروسکوپ پی‌ گیری کرد. وقتی عصاره‌ی معده ، پروتئین‌های سفید خون را تخریب کرد، او مشاهده کرد که ساختار این سلول‌‌ها از هم پاشید، اما هسته‌ی آن‌ها تا حدود زیادی سالم باقی ماند. به این ترتیب، او هسته‌ی سلول‌ها را از سیتوپلاسم جدا کرد.

در گام بعدی، هسته‌ها را تحت تأثیر هیدروکسید سدیم قرار داد. افزودن این محلول قلیایی به ظرف حاوی هسته‌ها، باعث تشکیل رسوب سفید رنگی شد که تجزیه‌ی شیمیایی آن نشان داد، کربن، هیدروژن، اکسیژن، نیتروژن و درصد زیادی فسفر، عنصر های سازنده‌ی آن هستند. پایداری در برابر عمل پپسین، چگونگی واکنش آن به حلال‌های متفاوت و درصد فسفر بالا باعث شد که مایشر پیشنهاد کند، ماده غیر پروتئینی جدیدی را کشف کرده است. وی این ماده را نوکلئین به معنای «در هسته» نامید.

 میشر آزمایش‌های مشابهی را روی اسپرم ماهی آزاد انجام داد. به طور کلی، هسته در همه‌ی اسپرم‌ها حجم زیادی از سلول‌ را به خود اختصاص می‌دهد. در اسپرم ماهی آزاد نیز بیش از ۹۰ درصد حجم سلول، از هسته است. تلاش شبانه‌روزی این پژوهشگر پرکار به استخراج نوکلئین از اسپرم ماهی آزاد و اسپرم گونه‌های دیگر منجر شد. بررسی شیمیایی نوکلئین استخراج شده از آن منابع، نتیجه‌ی پیشین را تأئید کرد. مایشر به‌راستی ماده‌ی جدیدی کشف کرده بود که به نظر می‌رسید، در هسته‌ی همه‌ی سلول‌ها وجود دارد. آیا این ماده نمی‌توانست ماده‌ی ژنتیک باشد؟

 اگر نوکلئین ماده‌ی ژنتیک باشد، باید مقدار آن در همه‌ی سلول‌های پیکری یکسان و در سلول‌های جنسی نصف سلول‌های پیکری باشد. مایشر برای بررسی این فرضیه چند سال تلاش کرد و توانست مقدار نوکلئین را در هسته‌ی سلول‌های پیکری و جنسی تعیین کرد. اما یک روی‌داد ناشی از بدشانسی باعث شد، او به اشتباه نوعی پروتئین را به عنوان ماده‌ی ژنتیک معرفی کند.

 میشر درصد فسفر بالا را معیار شناسایی نوکلئین قرار داده بود. در سیتوپلاسم سلول تخمک، پروتئینی به نام فسویتین۷ وجود دارد که بر خلاف دیگر پروتئین‌ها، مقدار زیادی فسفر دارد. این پروتئین که در آن زمان کشف نشده بود، باعث شد مایشر مقدار نوکلئین موجود در تخمک را به درستی محاسبه نکند. از این رو، نتیجه گرفته که مقدار نوکلئین سلول تخمک و سلول اسپرم با هم برابر نیستند و بنابراین چنین مولکولی نمی‌تواند نقش ماد ه‌ی ژنتیک را بازی کند.

 میشر پس از سال‌ها تلاش، در اثر سل جان باخت. دو عامل را دلیل ابتلای او به این بیماری می‌دانند: تماس با چرک باندهای بیماران و فعالیت شبانه‌روزی در اتاق سردی که برای استخراج نوکلئین لازم بود. در هر صورت، وی جان خویش را بر سر شناخت نوکلئین گذاشت.(نامش زنده و یادش گرامی باد)

فوبوس لون (۱۹۴۰-۱۸۶۹) فراگیری پزشکی را در روسیه آغاز کرد، اما به سبب کار در آزمایشگاه شیمی آلی، به زیست‌شیمی ( بیوشیمی ) علاقه‌ مند شد. در سال ۱۸۲۹ آموزش پزشکی را در نیویورک به پایان رساند و با بزرگان شیمی از جمله آلبرت کوسل۸ و امیل فیشر۹ آشنا شد که در زمینه‌ی اسید نوکلئیک و پروتئین کار می‌ ‌کردند. او در نتیجه‌ی پژوهش‌های فراوان ، بیش از ۷۰۰ مقاله درباره‌ی ساختمان شیمیایی مولکول‌های زنده منتشر کرد، اما شهرت او بیش‌تر به سبب طرح تترانوکلئوتیدی است.

 لون براساس پژوهش‌های خود و پژوهش‌ گران پیشین به این نتیجه رسید که نوکلئوتیدها واحد ساختمانی اسیدهای نوکلئیک هستند و اسید نوکلئیکی که مایشر کشف کرده بود، از نوع داکسی ریبونوکلئیک (DNA) است. هر نوکلئوتید از یک نوع باز آلی، یک قند پنج‌ کربنه و یک گروه فسفات تشکیل شده که در شرایط طبیعی به صورت یونیزه و دارای بار منفی است. به علاوه او دریافت، نوکلئو تیدها از راه اتصال فسفودی استری به هم پیوند می‌شوند.

 لون براساس آزمایش‌های خود به این نتیجه‌ی نادرست دست یافت که اندازه‌ی چهار باز A ، T ، C و G ، در DNA برابر است. از این رو، طرح تترانوکلئوتیدی را به عنوان ساختمان شیمیایی DNA پیشنهاد کرد. براساس این طرح، DNA مولکول درازی است که از تکرار یک واحد تترانوکلئوتیدی (چهار نوکلئوتیدی) تشکیل شده است؛ یعنی، به صورت زیر:

  AGTC-AGTC-AGTC-AGTC … )_n …)

 روشن است که چنین مولکول یکنواختی نمی‌توند اطلاعات وراثتی گوناگون جاندارن را در خود اندوخته کند. به این ترتیب، طرح تترانوکلئوتیدی لون از این باور پشتیبانی کرد که با وجود حضور DNA در کروموزوم‌ها، این مولکول نمی‌تواند ماده‌ی وراثتی باشد. البته، این اشتباه نباید نقشی را که لون در شناخت ساختمان شیمیایی DNA داشته است، از یاد ببرد.

اروین چارگاف

اروین چارگاف (۱۹۹۲-۱۹۲۹) در زمینه‌ی شیمی، پژوهش‌های گسترده‌ای انجام داده، اما بیش تر به خاطر به دست آوردن نسبت بازهای آلی در DNA مشهور است. وی و همکارانش به مدت هفت سال با روش کروماتوگرافی کاغذی، نسبت بازهای آلی DNA را در جاندارن گوناگون و سلول‌های پیکری یک جاندار تعیین کردند و نتیجه گرفتند، مقدار بازها در DNA گونه‌های مختلف جانداران متفاوت است و با تغییر رژیم غذایی، تغییر شرایط محیطی یا افزایش سن جاندار، تغییر نمی‌کند. اما در تمام نمونه‌ها، مقدار A با مقدار T و مقدار C با مقدار G برابر است.

 آزمایش‌های چارگاف نشان داد، نظریه‌ی تترانوکلئوتیدی لون درست نیست. نتیجه‌ی این آزمایش‌‌ها، در روش ساختن ساختمان مولکولی DNA و چگونگی اندوخته شدن اطلاعات در آن، نقش مهمی داشتند. به هر حال، خود او نتوانست از آن‌ها در این زمینه بهره گیرد.

لینوس پاولینگ

روش پراش پرتوی ایکس نخستین بار برای مطالعه‌ی بلور نمک طعام استفاده شد. شیمی‌دان بزرگ لینوس پاولینگ، یکی از نخستین کسانی بود که با بهره‌گیری از این روش تلاش کرد، ساختمان سه بعدی پروتئین‌ها را روشن کند. وی در مجموعه مقاله‌هایی که در سال‌های ۱۹۵۰ و ۱۹۵۱ انتشار داد، مارپیچ آلفا را مهم‌ ترین رکن ساختمان سه بعدی پروتئین‌ها معرفی کرد.

 پاولینگ برای DNA نیز طرحی پیشنهاد کرد. در طرح او، DNA از سه رشته‌ی مارپیچ تشکیل شده بود که بازهای آلی آن در بیرون و ستون‌های قند فسفات در درون مولکول قرار داشتند. به علاوه، در طرح او گروه‌های فسفات به حالت یونیزه و دارای بار منفی نبودند و رشته‌ها از راه پیوندهای هیدروژنی با هم ارتباط داشتند که بین گروه‌های فسفات برقرار شده بودند.

 براساس آن‌چه که از شیمی DNA می‌دانیم، گروه‌های فسفات همیشه به حالت یونیزه و دارای بار منفی‌‌ هستند و این معما همچنان باقی است که پاولینگ (برند ه‌ی نوبل شیمی) چگونه چنین اشتباهی مرتکب شده است؟ باوجود این، همان طور که در ادامه می‌آید، شیوه‌ی پژوهشی او تأثیر مهمی بر فعالیت های واستون و کریک داشت.

روزالین فرانکلین

روزالین فرانکلین (۱۹۵۸-۱۹۲۰) در سال ۱۹۵۱ به همراه یکی از دانشجویان به نام رایموند گوسلینگ۱۰، مجموعه‌ای از تصویرهای پراش پرتوی ایکس با کیفیت بالا، از بلور DNA تهیه کرد. او با استفاده از این تصویرها تو انست، ابعاد DNA را محاسبه کند و به درستی نتیجه گرفت که گروه‌های فسفات در بیرون مولکول DNA قرار دارند. به علاوه تشخیص داد، DNA به دو شکل A و B وجود دارد و شکل راستین DNA ، همان شکل B است. تصویری که او از بلور شکل B تهیه کرد، در روشن شدن ساختمان سه بعدی DNA نقش به سزایی داشت. آن تصویر را موریس ویکلینز (با اجازه یا بدون اجازه‌ی فرانکلین) در اختیار واستون و کریک قرار داده بود.(واتسون در کتاب خود، که با نام مارپیچ مضاعف در ایران منتشر شده است، به این حقیقت اشاره کرده است.)

فرانکلین در سال ۱۹۵۸ در اثر سرطان درگذشت. به نظر می‌رسد، کار بیش از اندازه با پرتو ایکس در ابتلای او به سرطان مؤثر بوده است.

واستون و کریک

در روزهای پایانی سال ۱۹۵۱، جیمز واتسون (زیست‌شناس) و فرانسیس کریک (فیزیکدان) با هدف تعیین ساختمان مولکولی DNA ، همکاری خویش را آغاز کردند. آنان می‌دانستند، مولکول DNA از تعداد زیادی نوکلئوتید تشکیل شده است که به صورت خطی و با کمک اتصال‌های فسفودی استری کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. از سوی دیگر، در همین سال، پاولینگ مارپیچ آلفا را به عنوان مهم‌ترین رکن ساختمان سه بعدی پروتئین‌ها معرف کرده بود. از این رو، نخستین طرح فرضی برای DNA ، در ذهن این زوج علمی شکل گرفت:

 ۱٫ DNA رشته‌ای دراز و مارپیچی شکل از واحدهایی به نام نوکلئوتید است. در این رشته، ستون قند فسفات بسیار منظم و ترتیب بازها بسیار نامنظم است.

 وقتی آنان طرح فرضی خود را با ویلکینز در میان گذاشتند، با این پاسخ روبه‌رو شدند که برای اساس تصویرهای پراش پرتوی ایکس، قطر مولکول DNA بیش از آن است که وجود تنها یک رشته پلی‌نوکلئوتیدی آن را توجیه کند. از این رو، کریک پیشنهاد تازه‌ای را مطرح کرد:

۲٫ مولکول DNA از چند رشته‌ی پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است که به دور یکدیگر پیچ خورده‌اند.

 آیا DNA مولکولی دو رشته‌ای، سه رشته‌ای یا چهار رشته‌ای است؟ ارتباط این رشته‌ها با یکدیگر چگونه است؟ آیا به راستی مولکول DNA ساختمان مارپیچی دارد؟ پاسخ این پرسش‌ها با اطلاعات کمی که در اختیار واتسون و کریک بود، به دست نمی‌آمد. از این رو، از ویلکینز خواستند با آنان همکاری کند و تصویر پراش پرتوی ایکس بلور DNA را در اختیارشان قرار دهد. آنان با در دست داشتن تصویر پراش پرتوی ایکس DNA ، تصمیم گرفتند همانند دیگر دانشمندانی که به مطالعه‌ی بلور مولکول‌ها می‌پرداختند، با استفاده از سیم و تکه‌های حلب، طرح فرضی DNA را بسازند.

 تفسیر تصویرهای پراش بلورها، به محاسبه‌ی پیچیده‌ای نیاز دارد. در آن زمان، هنوز رایانه وارد آزمایشگاه‌های بلورشناسی نشده بود. از این رو، بلورشناسان با توجه به اطلاعات اندکی که از تصویرهای پراش پرتو ایکس به دست می‌آوردند، طرح‌های فرضی مولکول‌‌ها را می‌ساختند. سپس با انجام محاسبه‌هایی ، الگوی پراش فرضی این طرح‌های ساختگی را تعیین می‌کردند. سرانجام، پراش فرضی با پراش بلور مقایسه و ساختمان سه بعدی مولکول مورد نظر پیش‌بینی می‌شد. برای مثال، وجود تقارن و نظم در تصویر پراش بلور، نشان دهنده‌ی نظم و تکرار واحدهای سازنده‌ی مولکول‌های بلور است. بنابراین، طرح ساخته شده باید دارای نظم و واحدهای تکرار شونده باشد.

 واتسون و کریک با فرض این که ستون قند فسفات در مرکز و بازهای حلقوی در بیرون مولکول DNA قرار دارند، به ساختن نخستین طرح برای DNA مشغول شوند. براساس این طرح :

 ۳٫ DNA از دو رشته‌ی پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است. این رشته‌ها با پل‌های نمکی به هم مربوط می‌شوند که در آن‌ها کاتیون‌های دو ظرفیتی مانند +Mg2 و گروه‌های فسفات دارای بار منفی، شرکت دارند.

 پس از پایان کار، آنان از ویلکینز و فرانکلین دعوت کردند، طرحشان را بررسی کنند. وقتی آنان مسأله‌ی یون‌های +Mg2 را مطرح کردند که دو رشته را کنار یکدیگر نگه می‌دارند، با اعتراض شدید فرانکلین روبه‌رو شدند. فرانکلین پافشاری کرد که یون‌های +Mg2 را پوسته‌هایی از مولکول‌های آب دربرمی‌گیرند و بسیار دور است میخ محکمی برای نگه‌داشتن ساختمان DNA باشند. نظر او این بود که ستون قند و فسفات در بیرون قرار دارد. به این ترتیب، مولکول‌های آب، طرح دو رشته‌ای واتسون و کریک را فروریختند.

 مدت‌ها از این ماجرا گذشت ، بدون آن که واتسون و کریک به موفقیت چشمگیری دست پیدا کنند. تا این که با خبر شدند، پاولینگ برای ساختمان سه بعدی DNA ، طرحی پیشنهاد کرده است. اما همان طور که گفته شد، طرح مارپیچ سه رشته‌ای پاولینگ از نظر شیمیایی نادرست بود.

 مدتی بعد، در دیداری که این زوج علمی با ویکلینز داشتند، با تصویر تازه‌ای از بلور DNA روبه‌رو شدند که از تصویرهای پیشین ساده‌تر بود. آن تصویر را که مربوط به شکل B بود، فرانکلین تهیه کرده بود. ویلکینز به آنان گفت، آن تصویر از بلوری تهیه شد ه که مقدار زیادی آب داشته است و تصویر پیشین که آن دو روی آن کار می‌کرده‌اند، از مولکولی بوده که آب خود را از دست داده بوده است. کریک به کمک ویلکینز آن تصویر را با معادله‌های ریاضی بررسی کرد تا اطلاعات زیر به دست آمد:

 ۱) تصویر پراش بسیار منظم است. بنابراین، ساختمان مولکولی DNA باید بسیار منظم و قطر آن در همه‌ی مولکول ثابت باشد.

۲) نقش ضربدری که در تصویر مشا هده می‌شود، از مارپیچ بودن مولکول DNA حکایت می‌کند و زاویه‌ی بین بازوی ضربدر و خط افق، با زاویه‌ی پیچش DNA برابر است.

۳) در تصویر پراش، نقطه‌هایی که فاصله‌ی زیادی از هم دارند، در واقع فاصله‌ی اندکی از یکدیگر دارند و برعکس. با در نظر گرفتن این قاعده که معادله‌های پیچیده‌ی ریاضی آن را تأ یید می‌کنند، فاصله‌ی بین مرکز و محیط تصویر پراش، حدود ۳۴ انگستروم و فاصله‌ی بین هر ردیف از نقطه‌های سیاه با ردیف بعدی، حدود ۳۴ انگستروم محاسبه می‌شود. بنابراین، فاصله‌ی هر جفت باز با جفت باز دیگر، حدود ۴/۳ انگستروم و فاصله‌ی عمودی یک دور کامل مارپیچ DNA ، حدود ۳۴ انگستروم خواهد بود. در این صورت، در هر دور مارپیچ DNA ، حدود ۱۰ جفت باز آلی جای می‌گیرد.

سرانجام، واتسون و کریک با درنظر گرفتن این اطلاعات و نتیجه‌ی آزمایش‌های چارگاف، توانستند به بزرگ‌ترین کشف زیست‌شناسی مولکولی دست یابند و به همراه ویلکینز، جایز ه‌ی نوبل ۱۹۶۲ را از آن خود کنند.

در این میان جای روزالین فرانکلین بسیار خالی بود.

سخن پایانی

 کشف مارپیچ دوتایی، نمونه‌ی خوبی از نقش و تأثیر دانشمندان رشته‌های گوناگون علوم، در حل یک مسأله است. بدون شناختن ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی DNA ، زیست‌شناسان هرگز نمی‌توانستند به این کشف مهم دست پیدا کنند. جالب این که، در این کشف نقش شیمیدانان و فیزیکدانان، از زیست‌شناسان پررنگ‌تر بود.

فردریک میشر