Bakteriální hmotnostní spektra

29.12.2006

Hmotnostní spektrometrie je velmi užitečná, citlivá analytická metoda, která umožňuje extrémně přesné vážení nabitých molekul na základě jejich rozdělení při pohybu v magnetickém poli. Nepřekvapí proto, že se vědci snaží rozšířit možnosti využití této metody stále k těžším a těžším molekulám. V současnosti se pomocí hmotností spektrometrie již běžně zkoumají i polymery, bílkoviny a jiné biologicky významné makromolekuly. Jde jen o to, částici předat vhodným způsobem elektrický náboj a dostat ji do plynné podoby. Metoda, kterou vyvinuli na americké Purdue University umožňuje využít hmotností spektrometrie pro rychlou identifikaci bakterií. Bombardují vzorek molekulami vody, které před dopadem rozloží a nabijí elektrickým polem. Ty pak z povrchu jednotlivých bakteriálních buněk uvolní nabité úlomky organických molekul, které analyzuje vlastní hmotnostní spektrometr. Jenže každého druhu bakterií unikne trochu odlišná sada iontů, což umožní jejich rychlou identifikaci. Příprava vzorků pro dosavadní metody zkoumání bakterií pomocí hmotnostní spektrometrie zabrala několik hodin, zatímco u nového způsobu to trvá pouze minuty, což umožní jeho využití i mimo zdi specializovaných laboratoří.

Hladina oceánů za posledních 434 000 let

28.12.2006

Vynikající záznam dřívějších hladin moří ve Lvím zálivu v západním Středomoří umožnil poměrně přesné stanovení hladin světových moří v minulých obdobích. Ukázalo se, že výrazné snížení hladiny (zřejmě spojené s tvorbou ledovců v glaciálních obdobích) nastávalo přibližně každých 100 000 let a dosahovalo hodnot od 90 do 150 m pod nynější hladinou. Bohužel se nedozvíme, zda nynější globální oteplování tyto výkyvy sníží, protože k dalšímu minimu by mělo dojít přibližně za 70 000 let.

Nanotrubice na skle

28.12.2006

S neobvyklým využitím uhlíkových nanotrubiček přišla Ivica Kolaric z Fraunhofer Technology Development Group TEG ve Stuttgartu. Připravuje z nich průhledný lak, který si ponechává jistou elektrickou vodivost. Můžeme s ním třeba natřít přední sklo automobilu. Je-li namrzlé, nemusíme z něj led pracně drhnout anebo delší dobu vytápět celou kabinu. Pustíme pouze elektrický proud do vrstvy laku. Protože není příliš dobrým vodičem, ohřeje se a rychle rozpustí námrazu. Obdobným způsobem jsme si navykli odstraňovat vlhkost či námrazu z okénka zadního, k tomu však potřebujeme zabudované odporové dráty. Jejich připevnění k přednímu sklu by však bylo na úkor bezpečnosti, protože by přece jen mohly odvádět pozornost řidiče. Nová technologie navíc usnadní i výrobu, protože je snažší celou plochu hotového skla prostě pokrýt vrstvou laku než k němu pečlivě připojovat jakoukoli strukturu.

Vodivá skla, tedy skla pokrytá vodivou vrstvou, známe sice již desítky let, doposud se však k tomu účelu používala vrstva oxidu cíničitého. Tu však je třeba speciálním postupem vypálit přímo na skle, což je mnohem složitější a tedy i nákladnější, než použít speciální lak.

„Odpadní” (junk) DNA je zodpovědná za naše člověčenství

22.12.2006

Nedávné studie lidského a šimpanzího genomu naznačují, že vysoká podobnost soustavy genů v obou organismech nevysvětluje, proč se člověk v tolika ohledech liší od svých příbuzných šimpanzů. Skupina amerických badatelů definovala 110 549 oblastí nekódující DNA, které jsou prakticky stejné u všech studovaných savců. Dále však definovala 992 oblastí, které jsou pro člověka typické – leží v blízkosti genů hrajících úlohu v činnosti mozku, zejména při tvorbě mezibuněčných spojů. Předpokládá se, že do hry je zahrnuta i regulační RNA: Závěry podporují i práce dalších laboratoří.

Elektronová kamera

21.12.2006

Fyzikům z Caltechu se podařilo sestrojit elektronový mikroskop, který jim umožňuje sledovat změny uspořádání atomů prakticky v reálném čase. Zařízení je založené na extrémně přesné koordinaci femtosekundových elektronových pulsů s laserovým zábleskem. Ten na zlomek sekundy ohřeje vzorek na požadovanou teplotu a elektrony zaznamenají jeho vzhled. Tento postup jim umožnil sledovat změny povrchu oxidu vanadičného po dobu několika pikosekund. Velké problémy představuje koordinace obou pulsů, protože laserový paprsek letí rychlostí světla, zatímco elektrony se pohybují výrazně pomaleji.

Toxiny jedovatých pavouků způsobují bolest přes kapsaicinové receptory

20.12.2006

Zatímco jedovaté složky sekretů pavouků, štírů, hadů a různých mořských měkkýšů byly důkladně studovány, doprovodné bolestivé účinky zůstávaly stranou zájmu fyziologů i biochemiků. Nyní zjistili vědci z různých amerických univerzit, že kousnutí jedovatou americkou tarantulí díky obsahu speciálního cysteinového uzlu excituje kapsaicinový receptor (nazvaný podle pálivého principu pálivé papriky) a ten vyvolává nejen pocit pálení, ale i bolest. Zdá se tedy, že kapsaicinové receptory-kanály u živočichů i rostlin hrají roli v obraně proti predátorům.

Magnetické pole místo odstředivky

19.12.2006

Nový způsob oddělení červených a bílých krvinek z krevní plasmy navrhují američtí fyzikové z University of Buffalo. Bílé krvinky se totiž v magnetickém poli pohybují opačným směrem než červené krvinky bez zachyceného kyslíku. Vzhledem k tomu, že pro přípravu různých krevních produktů využíváme krve, která byla odebrána ze žíly a nikoliv z tepny, nepředstavuje toto omezení zásadní problém. Doposud se k oddělení krevní plasmy a buněk z ní využívá centrifugace. Nová metoda by mohla být výrazně jednodušší.

Vodík ze slunečního záření

18.12.2006

Tým Michaela Gaetzela z Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne přišel se zajímavou myšlenkou, a to spojit přímo výrobu vodíku se solárním článkem v jediném zařízení. Připravili tenkou vrstvu z oxidů železa, kterou dopovali křemíkem a kobaltem. Tato látka přímo využívá energie ze zachyceného záření ke štěpení vody.

Nejhorší tepelný vodič

15.12.2006

Vědci z University of Oregon zjistili, že selenid wolframičitý WSe2 může mít neobyčejně nízkou tepelnou vodivost, což znamená, že je vynikajícím tepelným izolátorem. Konkrétně vykazuje tuto vlastnost, pokud jeho strukturu tvoří navzájem neuspořádané drobné destičky. Zřejmě se mřížkové vibrace, které přenášejí tepelnou energii, nedokáží v takové struktuře snadno pohybovat. Narušíme-li vrstevnatou strukturu selenidu wolframičitého třeba silnou dávkou záření, jeho tepelná vodivost vzroste.

Užitečný prach v Amazonii

14.12.2006
jezero Mega-Čad (K.A. Hudson-Edwards et al., Chemical Geology Volume 384, 25 September 2014, Pages 16–26, CC BY) spolu s lokalizací na africkém kontinentu. Čísla na okraji udávají severní šířku a východní délku.

Každý rok se ze Sahary přenesou atmosférou do amazonských pralesů miliony tun prachu a písku, které přispívají k úrodnosti této oblasti. Izraelští vědci nyní stanovili, že většina materiálu pochází ze severního Čadu z nížiny Bodélé o ploše necelých 45 000 km2.

28.9.2014 : Prach z prolákliny Bodélé je dobré hnojivo, protože obsahuje velké množství minerálu apatitu, chemicky fosforečnanu vápenatého Ca3(PO4)2. Jak zjistila Caroline L. Peacock z University of Leeds se svými kolegy, vznikl tam z fosilizovaných kostí ryb, které kdysi žili v rozsáhlém jezeře, jež pokrývalo celou oblast od prolákliny Bodélé až ke 400 km vzdálenému Čadskému jezeru. Vědci ho nazývají Mega-Čadským a vyschlo asi před 10.000 lety. Jeho náčrtek vidíme na obrázku (K.A. Hudson-Edwards et al., Chemical Geology Volume 384, 25 September 2014, Pages 16–26, CC BY) spolu s lokalizací na africkém kontinentu. Čísla na okraji udávají severní šířku a východní délku.

Optické bílkoviny

13.12.2006

Kůže chobotnice, palmárů a sépií obsahuje bílkoviny s velmi zajímavým optickými vlastnostmi, které jim pomáhají při maskování. Spodní vrstvu složitě strukturované pokožky tvoří vrstva buněk s vysokým obsahem úplně průhledné bílkoviny s extrémně vysokou odrazivostí. Znamená to, že tito bezobratlí splývají se svým okolí, protože velmi dobře odrážejí světlo stejných vlnových délek, jaké se v prostředí vyskytují. Tým mořských biologů pod vedení Roberta Hanlona navíc zjistil, že se v kůži zkoumaných živočichů vyskytuje ostrůvkovitě velmi složitě strukturovaná bílkovina, která funguje obdobně jako velmi účinné parabolické zrcadlo. Dokáže tedy soustředit a odrazit v určitém směru větší množství světla, než by bylo obvyklé. Jak přesně však tento protein funguje, není ještě zřejmé.

O tom, že živé organismy obsahují velká množství zajímavých látek, není nejmenších pochyb. Leckdy může jít o sloučeniny velmi podivné, jejichž vlastnosti s metabolismem zkoumaného organismu mnoho společného nemají. Např. vědci z University of Kalifornia v San Diegu a Yale University nedávno zjistili, že Bacillus thuringiensis, baktérie používaná zemědělci jako postřik pro ochranu před hmyzem, obsahuje bílkovinu, která je velmi účinná proti parazitickým červům měchovcům.

Analýza druhoústých odkryla nový kmen živočichů

12.12.2006

Druhoústí živočichové (Deuterostomia) zahrnují obratlovce, jim příbuzné pláštěnce a bezlebečné, a další tři skupiny bezobratlých: polostrunatce, ostnokožce a rod Xenoturbella. Genetické studie posledních měsíců ukazují jednak na monofyletický původ všech strunatců (tedy pláštěnců, bezlebečných a obratlovců), jednak vytvářejí nový živočišný kmen Xenoturbellida, zatím bez českého ekvivalentu. Náleží do něj dva červy připomínající mořští živočichové.

Gelový kondom

12.12.2006
struktura použitých chemikálií

Vědci z University of Utah vyvinuli speciální gel, který ochrání ženy při pohlavním styku před nákazou virem HIV. Jde o směsný polymer složený z N-isopropylakrylamidu (80%), butylmethakrylátu (15%) a akrylové kyseliny (5%), viz obr. Navíc obsahuje přípravky, které hubí viry HIV. Za pokojové teploty je gel kapalný, takže ho lze snadno vpravit do vaginy. Tam vlivem pH a vyšší teploty ztuhne. Při styku s mužským semenem, jehož pH je odlišné od standardního prostředí vaginy, opět zkapalní a uvolní antivirové látky.

Zubní pasta místo zubaře

11.12.2006

Pravidelní čištění zubů je nesmírně důležité, návštěvu dentisty bychom však též neměli zanedbávat. Japonská společnost Sangi Company, Ltd. již na trhu prodala 50 milionů zubních past, které zubaře alespoň částečně nahradí. Obsahuje totiž nanokrystaly hydroapatitu, stejné látky, která tvoří zubní sklovinu. Ovšem ve formě nanokrystalů vytváří na zubech ochranný povlak, který se může pevně propojit s vaší sklovinou, což větší částice hydroxyapatitu nedokáží. Tímto způsobem lze zacelit drobná poškození skloviny dříve, než z nich vzniknou skutečné zubní kazy.

Jana Letová 6.3.2014: Dobrý den, můžete mi,prosím, napsat, kolik pasta stojí a jak je možné jí objednat? Děkuji za odpověď

6.3.2014: Dobrý den, díky za Váš zájem, odkázal bych Vás na výrobce, společnost SANGI Co, Ltd..

Genom kukuřičné sněti

8.12.2006
sněť kukuričná

Ustilago maydis je důležitým houbovým patogenem kukuřice, způsobujícím její sněť. Je dobře přizpůsoben životu v živém rostlinném pletivu, takže nevyvolává žádnou obrannou reakci hostitele. Genom této houby byl nyní popsán, obsahuje 20,5 milionů nukleotidových bází a 6.290 předpokládaných genů kódujících proteiny. Bylo v něm objeveno 12 shluků genů, kódujících sekreční proteiny dosud neznámé funkce. Tyto geny jsou aktivovány při infekci. Mutace v nich ovlivňují virulenci od úplné ztráty patogenity až po hypervirulenci.

akademon.cz 29.7.2012: Kukuřice napadená snětí je vyhledávanou pochoutkou. Farmáři nyní hledají cesty k její kultivaci.

Rychlokvasinky

8.12.2006

Vědci z Whitehead Institute a MIT společně pomocí genetických manipulací připravili kvasinky, které dosahují vyšší účinnosti při výrobě ethanolu. Snesou totiž jeho vyšší koncentraci v prostředí, v němž se vyskytují. A čím vyšší koncentrace ethanolu dosáhneme v kvasné směsi, tím efektivnější je jeho výroba. Zároveň vydrží i vyšší koncentraci glukózy, takže rychlost produkce ethanolu je přibližně o polovinu vyšší než u standardních kmenů kvasinek. Těchto výsledků dosáhli změnou proteinu, který ovlivňuje fungování nejméně dvanácti genů, důležitých pro kvašení cukru na ethanol. Alespoň částečné využití lihu jako paliva ve spalovacích motorech by mohlo napomoci snížit naši až nezdravou závislost na ropě. Zároveň by se takto mohl řešit problém zemědělských přebytků.

Nová látka pro skladování vodíku

7.12.2006
Krystaly hexaboridů v elektronovém mikroskopu, měřítko 5 mikrometrů nahoře, 500 nm dole, foto University of California, San Diego.

V současné době se vynakládá mnoho úsilí na zkoumání nových možností výroby a skladování vodíku, protože potenciálně jde o palivo, které by jednou mohlo nahradit ropu. Nepřekvapí proto, že se sem tam dostaví i nějaký ten úspěch. Kanadským výzkumníkům se podařilo připravit sloučeninu, která za normální teploty pohltí velké množství tohoto plynu. Při zahřátí na 100 stupňů Celsia jej pak opět uvolní. Zároveň neobsahuje žádné kovy, takže je lehká a levná. Chemicky jde o organickou látku s obsahem boru a fosforu. Další testy ukáží, zdali využití této nesporně zajímavé sloučeniny bude možné i v praxi.

15.4.2014: Přestože se chemici usilovně snaží, průlom ve skladování vodíku se doposud nedostavil. Vodíkové automobily ho ukládají v pevných tlakových nádržích. Referát o slibné sloučenině, která pojme velké množství vodíku, jsme mohli vyslechnout v březnu 2014 na třetím International Symposium on Nanoscience and Nanomaterials v Mexiku. Připravili ji chemici z University of California v San Diegu, Alfred University ve státě New York a University of Nevada v Renu. Jde o boridy vápníku, stroncia a baria CaB6, SrB6 a BaB6. Keramický materiál se připravuje syntézou v peci ze směsi boru, dusičnanů kovů a organického paliva, většinou močoviny, za teploty 700 stupňů Celsia. Do dutin mezi atomy boru přesně pasují vodíkové atomy.

Nejdelší vodivá molekula

6.12.2006
Struktura polybipyridylu

Zatím nejdelší vodivou molekulu o délce 7 nm připravil Martin Bryce s kolegy z Durham University. Jedná se o polymer z bipyridylových skupin a jeho délka je skutečně úctyhodná, i když za výtvory přírody zůstává pozadu. Musíme si uvědomit, že nejde jen o vlákno jako takové, ale o molekulu, což znamená, že atomy, jež ji tvoří, jsou propojeny chemickými vazbami. Studovanou látku již Dlouhou dobu sice známe jako vodivý polymer, nicméně čím více bude jeho struktura uspořádanější, tím lépe. A právě tam směřuje výzkum chemiků z Durhamu.

Rossův pobřežní led mrzne a taje

5.12.2006

Vzorky získané z vrtů v mořském dně ukazují, že antarktický Rossův pobřežní let v průběhu uplynulých deseti milionů let opakovaně roztál a opět vznikl. Tyto údaje získal americko-novozélandský tým při svých výzkumech v okolí Rossova ostrova, kde mají svou stálou základnu. Sám Rossův pobřežní led se rozkládá na ploše 487 tisíc km čtverečních u západní Antarktidy a dosahuje tloušťky stovek metrů. N nad vodní hladinu vyčnívá 15 až 50 m. Pojmenován je po svém objeviteli, kapitánu James Clarck Rossovi.

České nanotechnologie

4.12.2006

Liberecká firma Elmarco s.r.o. uvádí na trh nový materiál AntimicrobeWebTH, který funguje jako velmi spolehlivý filtr bakterií, virů a plísní i výtrusů vyšších hub. Z něj zhotovené obličejové masky se vyznačují vysokou účinností. Efektivita záchytu virů i bakterií přesahuje 99,9%. Filtr tvoří dvě vrstvy netkané textilie, mezi nimiž se nacházejí rovněž dvě vrstvy z polymerních nanovláken o průměru 100 až 700 nm. První z nich obsahuje navíc ještě antimikrobiální aditivum, které zabrání vzniku bakteriálních kolonií ze zachycených jedinců či jejich spórů.

Další krok k vodíkovému hospodářství

4.12.2006

Japonsko-britskému týmu chemiků se kombinací biologických molekul albuminu a porfyrinu podařilo připravit sloučeninu, která štěpí za normálních podmínek vodu na vodík a kyslík. Energii k tomu dodává světlo, zachycené komplexem porfyrinu se zinečnatým iontem. Nová molekula se při této reakci nespotřebovává, funguje jen jako katalyzátor. Tato technologie by z vodíku mohla udělat snadno dostupné palivo, které by nahradilo uhlovodíky z ropy. V současné době totiž naprostou většinu vodíku získáváme právě z ropy či zemního plynu.

Mechanismus z Antikythery

1.12.2006
Hlavní fragment mechanismu z Antikythery. Kromě něj existují ještě 2 menší a asi 80 zlomků.

Vědcům z Cardiffské univerzity ve spolupráci s mnoha jiným výzkumnými pracovišti i soukromými firmami se podařilo popsat, jak přesně fungoval mechanismus z Antikythery. Jde o zvláštní archeologický nález, který vylovil z moře řecký sběrač mořských hub v roce 1900 století poblíž egejského ostrova Antikythera. Zjevně jde o jakýsi přístroj, určený nejspíš k astronomickým výpočtům, jak se již dlouhou dobu předpokládá. Prof.Mike Edmunds a Dr.Tony Freeth nyní přesně popsali, jakým způsob zařízení určovalo polohu Slunce a Měsíce včetně fáze a zatmění. Zřejmě bylo možné určit i polohu některých planet. Celé extrémně komplexní zařízení o rozměrech 33 x 17 x 9 cm s 37 převody bylo zhotoveno z bronzu a původně umístěno v dřevěném rámu. Nyní jej můžeme nalézt v Národním archeologickém muzeu v Aténách.

Celý projekt pro výzkum mechanismus z Antikythery, na kterém se podílí mnoho řeckých akademických pracovišť, ale třeba i americká firma Hewlett-Packard, financovala Řecká národní banka a několik soukromých nadací.

Diskuse/Aktualizace