Цепная реакция (примеры в химии). Что такое цепная реакция

Химия
Что такое цепная реакция - Распространение (два шага): Похожие страницы: Внутри пламени ЕС может начать собирать оружие уже для Шотландии Часто задоваемые вопросы ответы о цепной реакции?

‘После того, как это случилось — Brexit, Борис Джонсон, колонаи…’ Пришло время поговорить о том, как сделать Шотландию более процветающей и справедливой. Пришло время поговорить о независимости и сделать этот выбор», — сказала она на пресс-конференции в своей резиденции в Эдинбурге.

Что такое цепная реакция

ПЦР является альтернативой клонированию для получения практически неограниченных последовательностей ДНК, которые нас интересуют. ПЦР может избирательно увеличить одну молекулу ДНК на миллионы копий в течение нескольких часов, и это произвело революцию как в молекулярной диагностике, так и в молекулярном анализе генетических заболеваний.

ПЦР — это наращивание фрагмента ДНК между двумя олигонуклеотидами, известное как ферментативный «рост» или стартер. Стартер предназначен для комплементации одной цепи молекул ДНК с одной стороны целевой последовательности, а второй комплементарен другой цепи с противоположной стороны той же последовательности.

Таким образом, олигонуклеотидный стартер окружает целевую последовательность, а 3’хвост усиливается последовательностью. Используя последовательность от стартера к стартеру в качестве стандарта, две новые нити ДНК синтезируются с помощью полимеразы ДНК. Новая синтезированная дополнительная цепь ДНК образует следующую копию исходной целевой последовательности.

Периодические циклы термического преобразования, гибридизации и ферментативной композиции ДНК приводят к экспоненциальному увеличению числа копий целевой последовательности ДНК (2, 4, 8, 16, 32.). В результате количество копий последовательности ДНК между стартерами увеличивается до тех пор, пока субстраты реакции (стартер и нуклеотиды) не будут исчерпаны. При использовании специально разработанного оборудования для ПЦР цикл укрепления занимает всего несколько минут. Таким образом, в течение нескольких часов можно получить миллиарды копий исходной молекулы ДНК.

Полимераза цепной реакции

ПЦР обладает потенциалом для получения достаточного количества специфических генов из образца ДНК для выявления мутаций. Конкретные участки гена (обычно экзоны) быстро усиливаются с помощью специальных стартеров. Затем улучшенный участок может быть легко секвенирован или контролироваться правительством ASO для обнаружения мутаций. Разрешение ДНК, полученное с помощью ПЦР, может быть выполнено менее чем за день и может значительно облегчить рост и клиническое использование многочисленных ДНК-диагностических тестов.

ПЦР также может быть использована для анализа небольшого количества РНК, этот процесс известен как обратная транскриптаза (RT-PCR). Во-первых, с помощью тех же ферментов обратной транскрипции, которые используются для создания клонов кДНК, из интересующей мРНК составляется одна кДНК. Как и в случае с ПЦР ДНК, стартер ПЦР добавляется вместе с ДНК-полимеразой. Один из олигонуклеотидов активирует состав второй нити кДНК, и образовавшаяся двойная спираль служит мишенью для ПЦР.

ПЦР — очень чувствительный, быстрый, дешевый и нетребовательный метод для образцов пациентов по сравнению с другими аналитическими методами. Он позволяет обнаруживать, анализировать и измерять специфические последовательности генов в образцах ДНК пациентов без клонирования или поглощения.

Анализ может варьироваться от одной клетки, полученной от трехдневного эмбриона, содержащей четыре или восемь клеток, даже нескольких клеток в эпителии ротовой полости после орального раствора, от спермы до вагинальных мазков, полученных от жертв изнасилования, или капли засохшей крови на месте преступления. Таким образом, ПЦР устраняет необходимость получения большого количества ДНК или РНК из образцов тканей, что делает ее стандартным методом анализа ДНК и РНК в клинической диагностике и криминологии.

США провели испытания новейших термоядерных бомб B61-12 с истребителей пятого поколения F-35A в 2019 и 2020 годах. Были опубликованы фотографии этих испытаний.

Что такое цепная реакция

Лавина, или выброс большого снежного кома перед сходом лавины, — это макроскопический термин для обозначения цепной реакции («эффект снежного кома»).

Это связано с сохранением потенциальной гравитационной энергии и открытием направления фрикционного выброса. Искры, вызывающие лесные пожары, химически эквивалентны лавинам.

Один случайный нейтрон может вызвать быстрое и значительное событие в ядерной физике, и в конечном итоге может стать достаточно энергичным, чтобы вызвать разрушение реактора или (в случае бомбы) ядерный взрыв.

Химия цепной реакции

Ниже приведены наиболее распространенные формы фаз цепной реакции.

  • Инициирование (образование активных частиц или цепных носителей, часто свободных радикалов, на термической или фотохимической стадии)
  • Распространение (может содержать множество элементарных или простых шагов в цикле, где реактивная частица посредством химической реакции образует другую реактивную частицу, которая продолжает цепочку реакции, переходя на следующий элементарный или простой шаг). Кроме того, активная частица действует как катализатор для общей реакции цикла распространения. Ниже приведены примеры особых случаев:

Разветвленная цепь — это фаза процесса распространения, в которую входит реактивная частица и образуются две или более.

Миграция цепи (растущая полимерная цепь, в которой активные частицы реагируют с образованием инертных полимеров, которые перестают расти, например, фаза усиления, в которой активные мелкие радикалы являются частицами, способными реагировать с образованием новых полимерных цепей.

  • Прекращение (простой или элементарный этап, на котором реактивная частица теряет свою реакционную способность; например, путем рекомбинации двух свободных радикалов).

Длина цепи равна общей скорости реакции, деленной на начальную скорость, и определяется как среднее число повторений цикла размножения.

Для некоторых цепных реакций можно использовать сложные дробные или смешанного порядка кинетические уравнения.

Примеры цепных реакций

  1. Образование бромистого водорода из газа водорода и брома. Реакция H2 + Br2 → 2HBr осуществляется по следующему механизму:

Инициация

Br2 B 2Br- (для этого этапа требуется тепловая энергия)

Br2 + hv → 2Br- (этот шаг выполняется в присутствии фотонов)

Каждый атом Br является свободным радикалом, обозначаемым символом (-), представляющим неспаренный электрон.

Распространение (здесь цикл из двух шагов)

Сумма двух вышеуказанных реакционных этапов соответствует общей реакции следующим образом: H2+ Br2→2HBr, Br- катализируется на первом этапе и регенерируется на втором этапе. Замедление (подвеска).

Этот шаг является уникальным в данном примере и соответствует обратному шагу первого распространения.

В этом случае рекомбинация двух корней соответствует инициации в противоположном направлении.

Тепловые реакции имеют полное уравнение скорости с начальной скоростью дробного порядка (3/2) и знаменателем из двух членов, как показано в статическом подходе (кинетика смешанного порядка).

  1. Разветвление цепи показано в реакции 2H2 +O2→2H2O
  2. Распространение представляет собой двухэтапный процесс, который приводит к замене атома Н другим атомом Н плюс два радикала ОН. При определенных условиях температуры и давления это приводит к взрыву.

Коэффициент умножения при полимеризации с ростом цепи соответствует удлинению растущей полимерной цепи.

Передача цепи относится к передаче функции от растущей цепи, которая достигла конца своего цикла роста, к другой молекуле, которая может быть второй растущей полимерной цепью.

Динамическая длина вышеупомянутой цепи может изменяться в зависимости от степени полимеризации макромолекулы продукта во время полимеризации.

Полимеразная цепная реакция (ПЦР) — это метод молекулярной биологии, который использует ДНК-полимеразу для амплификации (создания нескольких копий) фрагментов ДНК in vitro.

Основное преимущество метода ПЦР заключается в том, что он может генерировать миллионы и миллиарды копий ДНК за несколько часов. Метод быстрый, относительно простой в освоении и может быть выполнен в базовых лабораторных условиях.

Деление тяжелых ядер

Чем больше нуклонов содержит ядро, тем труднее ядерным силам сдерживать силу отталкивания Кулона. Поскольку на элементы тяжелее висмутия уже оказывается незначительное внешнее воздействие, ядро теряет стабильность и распадается на разные части.

Например, когда нейтрон ударяет в урановое ядро, нейтрон захватывается ядром (без Кулобского обмана), но ядро получает дополнительную энергию, создавая в нем вибрации и тенденции. Чтобы объединить части и растворить ядро на множество фрагментов.

Рисунок 1.Смазка в урановом сердечнике.

Механизм цепной реакции

Чем тяжелее ядро, тем больше доля нейтронов между нуклонами. Это «стабилизирующий» фактор для более тяжелых ядер, поскольку у них нет груза и нет отталкивания куроба.

Однако легкие ядра не нуждаются в большом количестве нейтронов. В результате, когда ядро тяжелого урана распадается на различные фрагменты, образуется избыток нейтронов, которые могут произвольно покидать зону расщепления.

Эти произведенные нейтроны играют важную роль в образовании цепных реакций. Поскольку нейтроны образуются в некоторых массах, они часто сталкиваются с другими ядрами. В результате этих конфликтов другие ядра, в свою очередь, теряют свою стабильность, распадаются и также высвобождают новые нейтроны.

Так в материи возникает ядерная цепная реакция — самоподдерживающийся процесс деления. Нейтроны, сталкиваясь с ядрами, вызывают расщепление, каждое ядро отрывается и образует новые нейтроны, которые также вызывают расщепление ядер.

Цепочка деления урана

Рисунок 2.Цепные реакции деления урана.

Коэффициент размножения нейтронов

В случае цепных реакций не все произведенные нейтроны неизбежно вызывают образование новых нейтронов в ядре. Важно среднее число нейтронов, постоянно участвующих в таких делениях. И это число определяется особыми факторами.

Коэффициент размножения нейтронов $ k $ — это отношение числа нейтронов в одном поколении к числу нейтронов в предыдущем поколении.

Цепная реакция может продолжаться только в том случае, если коэффициент размножения нейтронов не меньше единицы.

Если коэффициент размножения нейтронов меньше единицы, то количество нейтронов в новом поколении меньше, чем до или после этого новое ядро перестает распадаться. Цепная реакция останавливается.

Если коэффициент размножения нейтронов больше единицы — количество нейтронов в каждом новом поколении будет увеличиваться, и ядерная цепная реакция будет ускоряться бесконечно. Такие процессы происходят в ядерном оружии.

Если коэффициент близок к 1 — количество нейтронов будет одинаковым в каждом поколении, цепная реакция будет продолжаться с одинаковой скоростью. Это относится к атомным станциям.

Атомная электростанция

Рисунок 3. Атомная электростанция.

Шотландия обладает энергетическими ресурсами. Она давно исключила угрозу отделения от Великобритании в хорошей перспективе. Василий Колташов, руководитель Центра гражданских и экономических исследований, рассказал «360».

Восточную Европу ждет эпоха отсоединения

Колташов убежден, что желание уехать может распространиться на Восточную Европу, особенно на Балканы. Чувство выхода из ЕС будет нарастать в регионе.

Это будет главная автономия Европы — как вылететь из ЕС

Антон Бредикин, научный сотрудник Центра этнических и международных исследований, напомнил, что Гренландия сделала давным-давно. Идея национальной независимости возникла еще в 1979 году, когда был принят закон о «внутренней автономии». С тех пор ни одно европейское государство не добилось прогресса.

Механизм разделения воздуховодов основан на электронных метелях. Непрерывные электрические дуги, полностью исключающие коронные разряды, потоки, лидеры, искры или подъемы — все это возможные последствия работы.

В чем заключается принцип амплификации ДНК с помощью ПЦР?

Этапы денатурации, отжига и полимеризации представляют собой циклы ПЦР. Стандартные реакции ПЦР могут потребовать 25-35 циклов для оптимального усиления ДНК.

В конце цикла из одного стандарта ДНК образуются две молекулы ДНК. В конце двух циклов две ДНК образуют четыре молекулы ДНК, которые усиливаются до восьми молекул ДНК в конце трех циклов. В конце N циклов имеется 2N копий исходного стандарта ДНК.

После каждого цикла количество молекул ДНК, выступающих в качестве стандартов для следующего цикла, увеличивается экспоненциально. Это увеличение числа стандартов от цикла к циклу является основой для усиления молекул ДНК в ПЦР.

Экспоненциальное усиление молекул ДНК с помощью ПЦР

Каковы плюсы и минусы ПЦР?

Основное преимущество метода ПЦР заключается в том, что он может генерировать миллионы и миллиарды копий ДНК за несколько часов. Метод быстрый, относительно простой в освоении и может быть выполнен в базовых лабораторных условиях.

Основным недостатком является высокая чувствительность метода, поэтому образцы, используемые для его усиления, должны быть свободны от загрязнений. Даже небольшие следы нежелательной ДНК могут быть усилены интересующей нас ДНК, что дает ложные результаты.

Другим недостатком является требование информации о последовательности ДНК для проектирования стартера. Кроме того, стартер может быть соединен с неправильным участком ДНК. Такое неспецифическое слияние стартеров может привести к усилению неправильного сегмента ДНК.

В редких случаях ДНК-полимераза может содержать неправильное основание, что приводит к изменению целевой последовательности ДНК, что может повлиять на следующие этапы.

Для успешного проведения реакции ПЦР необходим чистый генетический материал, подходящий стартер и правильная температура воска.

Где можно использовать эту технологию?

Основное применение ПЦР — селективное выделение ДНК из смешанных образцов ДНК. С его помощью можно за короткое время диагностировать инфекционные заболевания, генетические нарушения и различные виды рака. Он также используется в криминологии для идентификации преступников и проверки их происхождения.

Он является основой для большинства приложений, связанных с молекулярной биологией, клонированием генов, технологией рекомбинантной ДНК и мутацией.

Фактическое развитие простой и гибкой техники ПЦР, предложенной Кэри Маллисом, коренным образом изменило биологические исследования. Все, что нам нужно сделать, это смешать все компоненты ПЦР в нужной концентрации в небольшой пробирке, загрузить их в ПЦР-машину (HeatClin) и подождать несколько часов. После периода ожидания исследователи получат от миллионов до миллиардов копий ДНК. Разве это не замечательно?

Именно поэтому ПЦР всегда будет быстрым и надежным методом создания копий ДНК по сравнению с методами, использовавшимися до этого инновационного открытия.

Оцените статью
Uhistory.ru