Sunday, May 16, 2010

Racemization of Amino Acids

A biological dating method used on human and animal bone and carbonate shells. Within living organisms amino acids are molecularly structured à L-isomer configuration, but at death they restructure to D-isomer configuration through a process known as Racemization. This restructuring takes place relatively slowly, from a zero point at the time of death, D/L ratio gradually increases so that equilibrium is reached after 1.5 X 105 - 2 X 106 years. The main problem with the technique is that the rate of racemization varies according to temperature and groundwater over long periods à uneven rates of racemization à difficulty in turning D/L ratios into absolute ages; but data about a particular area could be helpful in this forecast.

Methods of estimating the age of rocks:
1. Relative dating techniques: date specimens in relation to one another; e.g. stratigraphy used to establish the succession of fossils.
2. Absolute (or chronometric) techniques: give an absolute estimate of the age and fall into two main groups:
- Existence of something that develops at a seasonally varying rate, as in dendrochronology and varve dating.
- Some measurable change that occurs at a known rate, as in chemical dating, radioactive (or radiometric) dating.

Determination of the relative or absolute age of materials or objects by measurement of the degree of racemization of the amino acids (D/L ratio): With the exception of glycine, an a.a. that can exist in two isomeric forms (D- and L-); they rotate plane-polarized light in equal but opposite directions (D form rotates to right and L form to left), their other chemical and physical properties are identical. L. Pasteur (1850) found that only L-amino acids are generally found in living organisms, but scientists still couldn't explain why life is based on only the L-amino acids.

Under conditions of chemical equilibrium, equal amounts of D- and L- forms are present (D/L = 1.0) à a racemic mixture. Living organisms maintain a state of disequilibrium through a system of enzymes that selectively utilize only the L-form. Once a protein is synthesized and isolated, L-amino acids undergoes racemization to be converted into a racemic mixture. Since racemization is a chemical process, the extent of racemization is dependent not only on the time that has elapsed since the L-amino acids were synthesized but also on the exposure temperature (the higher the temperature, the faster the rate of racemization) and the type of amino acids.

Analytical methods for separation of a.a. isomers include HPLC and GC which require only few mg. of sample material. Samples are first hydrolyzed in HCl to break down proteins and release it’s constituent amino acids.

Uses of amino acid racemization (since late 1960s):
Dating of fossils e.g. bones, teeth, and shells; particularly for specimens that were difficult to date by other methods.
Racemization of the metabolically inert tissues of living mammals.
Biological age of a variety of mammalian species.

Extent of racemization generally increases with geologic age.

Quoted for Propagation of Benefit

الجينوم البشري والخلق المحكم لله – تبارك وتعالى

أولا: مشروع خارطة الجينوم البشري:
يهدف مشروع الجينوم البشري إلى التعرف إلى التركيب الوراثي الكامل (المخزون الوراثي) والشفرة الجينية للإنسان، الذي يشتمل على حوالي 80000 جيناً تقريباً، تتضمن 3 X 109 قاعدة كيميائية (حامض نووي) في نواة كل خلية من خلايا الجسم البشري التي يبلغ عددها 1017 خلية.. إذا وضعت مكونات جميع الحامض النووي في جسم الإنسان صفاً واحداً فإن هذا الصف يعادل المسافة بين الأرض والشمس ستمائة مرة!.. أما المعلومات الخاصة بشفرة الحامض النووي فإنها يمكن أن تملأ 200 كتاب بحجم دليل الهاتف الذي يتكون كل منها من 500 صفحة حجم A4.
في 26 يونيو 2004 أعلن بيل كلينتون في تصريح مشترك مع توني بلير عن الانتهاء من مشروع الجينوم (فك رموز وجدولة كامل المخزون الوراثي البشري)، وقد تم هذا المشروع من خلال دراسات مكثفة وتعاون استمر 10 سنوات بين 10 من أكبر المراكز العلمية المتخصصة في العالم، إشترك في هذا المشروع أكثر من 1600 عالم من 16 دولة، ووصف العلماء هذا الاكتشاف بأنه أكثر أهمية من هبوط الإنسان على سطح القمر، وأنه الإنجاز العلمي الأضخم الذي يستقبل به العالم الألفية الجديدة. ولقد قال أحد كبار العاملين في هذه المشروع العلمي الضخم: إنه تم ترقيم الصفحات ولكن لا ندري حقيقة المكتوب فيها، فما هو إلا عمل في بداياته فقط!!.
يتألف جسم الانسان من حوالي 1017 خلية، والخلية الواحدة متوسط قطرها 3 X 10-5 متر، قطر 10 خلايا مجتمعة يكافئ قطر الشعرة الواحدة من شعر الإنسان. يقول العلماء أن بناء هذه الخلية الحية يبلغ من التعقيد ما لم تبلغه المفاعلات النووية أو مصانع الحاسوب أو الصواريخ العملاقة. تتألف نواة الخلية من أحماض نووية تمثل الشفرة الوراثية للكائن الحي من خلال السيطرة على تخليق البروتينات المختلفة. أكبر هذه البروتينات يعرف بالتيتن (Titin)، وهو موجود في عضلة القلب والعضلات الهيكلية وتتكون من سلسلة بها 34350 حمضاً أمينياً، أما البروتين العادي فيتكون عادة من سلسلة من 200- 300 حمض أميني فقط، وهناك حوالي 2 X 105 نوع من البروتينات تتكون في جسم الإنسان، يقدر العلماء أن كل خلية حية تحتوي على 109 جزيئاً من البروتين من الأنواع المختلفة.. تترتب الأحماض الأمينية المكونة لجزئ البروتين في السيتوبلازم في صورة سلسلة ثلاثية الأبعاد وكون مرتبة ترتيباً يسارياً، كما أن الذرات المكونة للحمض الأميني الواحد مرتبة ترتيباً يسارياً أيضاً. ومن الجدير بالذكر أنه لا يوجد في الدنيا في أي كائن حي حمض أميني واحد مرتب ترتيباً يمينياً. الطاقة المتولدة من الجلوكوز يتحول جزء منها (50%) إلى جزيئات ATP (عددها 109 جزئ في الخلية الواحدة، تستهلك وتجدد كل 1-2 دقيقة) والـ 50% الباقية للمحافظة على حرارته..
يوجد المخزون الوراثي داخل نواة الخلية في صورة شبكة كروماتينية (صبغية)، مكونة من عدد محدد من الكروموسومات (46 في الإنسان الطبيعي، نصفهم من الأم والنصف الآخر من الأب في صورة أزواج، أي 23 زوج). والكروموسوم (جسم يقبل الصبغة) يمكن وصفه من ناحيتين (الشكل والوظيفة):
1. الناحية التركيبية (الشكلية): للكروموسوم تركيب معقد، جداران مكونان من السكر والفوسفات، ويوجد بين الجدارين قواعد نيتروجينية Bases كدرجات السلم، كل درجة عبارة عن زوجين من القواعد النيتروجينية (كل قاعدتين تصطفان في خط واحد).. كل جزئ من سكر وفوسفات وقاعدة نيتروجينية يسمى نويدة Nucleotide، وكل 3 نويدات متجاورة تسمى شفيرة (الكودون Codon) تكون مسئولة عن بناء حمض أميني معين، وسلسلة الأحماض الأمينية تكون البروتينات..
2. الناحية الوظيفية (السيطرة على الصفات): كل جزء محدد من الكروموسوم يمثل جين Gene (مورثة = شفرة) تحدد صفة وراثية معينة، أذن كل كروموسوم عبارة عن سلسلة من الجينات مرتبة بترتيب معين وفي مكان محدد من خارطة المخزون الوراثي، وكل جين عبارة عن مجموعات من الكودونات (الشفيرات).
هذا الشريط (الكروموسوم) مكدس على ذاته في حلزون مزدوج، لو فرد هذا الحلزون في الــ 46 كروموسوم ووضعت بجوار بعضها البعض لفاقت المسافة بين الأرض والشمس (150 مليون كيلو متر).. يعني في داخل خلايا الجسم الإنسان الواحد (150 مليون كيلو متر) من المعلومات الدقيقة للغاية والمرتبة ترتيباً محكماً، لو اختل وضع ذرة واحدة فيها لفقدت دورها في البناء، وأدى ذلك لأمراض متعددة تعرف بالأمراض الوراثية.
هذه الخارطة الوراثية هي التي تمثل الاختلاف في مليارات البشر التي عاشت وماتت، ويستوعب اللاحقين في المستقبل، وكل هذا كان موجوداً في صلب أبينا آدم –عليه السلام- لحظة خلقه، ولذلك يقول الحق (تبارك وتعالى): (وَإِذْ أَخَذَ رَبُّكَ مِنْ بَنِي آَدَمَ مِنْ ظُهُورِهِمْ ذُرِّيَّتَهُمْ وَأَشْهَدَهُمْ عَلَى أَنْفُسِهِمْ أَلَسْتُ بِرَبِّكُمْ قَالُوا بَلَى شَهِدْنَا أَنْ تَقُولُوا يَوْمَ الْقِيَامَةِ إِنَّا كُنَّا عَنْ هَذَا غَافِلِينَ – الأعراف 172) فالخلق جميعاً.. الأموات والأحياء، السابقون واللاحقون.. كلهم يحملون هذه الشفرة الوراثية من أبينا آدم عليه السلام.. وهم جميعاً مشتركون في معظم هذه الشفرة ومتباينون (تباين تنوع – ليس تباين تضاد) حتي في الأشقاء تبايناً يميز هوية كل شخص في أماكن محددة من المخزون الوراثي تسمى التنوع القاعدي الفردي SNP.. وذلك لأن هذا المخزون هائل ويستوعب هذا الإختلاف..

ثانيا: الخلق المحكم لله – تبارك وتعالي:
السؤال هل يمكن هذا الإبداع الهندسي للمخزون الوراثي داخل نواة خلية الجسم وقدرته على التحكم بالصفات المختلفة من خلال التحكم في تخليق البروتينات، هل يمكن أن يحدث بالصدفة؟!!!
الإجابة لا وألف ألف لا.. لعدة أمور نلخصها كالتي بناءا على شرحنا السابق:
1. البروتينات وهي المركب الأساسي للتعبير عن الصفات تتكون من عدة أحماض أمينية (الحمض الأميني هو مركب عضوي مكون من مجموعتين، أحدها نيتروجينية، فيها النيتروجين والهيدروجين، والأخرى كربوكسيل، فيها الأكسجين والكربون)، يعني هذا أن الحمض الأميني يتكون أساساً من خمسة عناصر فقط (الكربون، الأوكسجين، والنيتروجين، الهيدروجين.. والكبريت) من ضمن الــ 105 عنصراً المعروفة والموزعة عشوائياً في الطبيعة.. إن احتمال اجتماع هذه العناصر الخمسة فقط كي تكون جزئ بروتين بالصدفة شئ لا يقبله العلم ولا يقبله قانون الإحتمالات، وهذه الذرات والجزئيات إذا إتحدت عشوائيا صارت سماً، كما أن هذه البروتينات إذا تكونت (معملياً) فهي مواد كيماوية عديمة الحياة، ولا تدب فيها الحياة إلا بأمر الله الواحد القهار.
2. الأحماض الأمينية (في البروتين) والذرات (في الحمض الأميني) الموجودة في أي كائن حي تكون مرتبة ترتيباً يسارياً إجبارياً، فإذا مات الكائن الحي تعاود هذه الجزيئات والذرات ترتيب نفسها ترتيباً يمينياً، بنسب محددة ثابتة يستطيع معها العلماء تحديد لحظة وفاة هذا الكائن الحي، بحساب نسبة الذرات اليمينية إلى الذرات اليسارية، فالسؤال هو: من الذي أخضع كل هذه الذرات لتترتب ترتيباً يسارياً ثم تعيد ترتيب نفسها ترتيباً يمينياً بعد الوفاة بنسب محددة ثابتة Racemization of a.a.. هناك 20 حمضاً أمينياً، 9 منها أساسية مهمة جدا (لا يمكن للجسم البشري أن يصنعها بنفسه) والباقي غير أساسية (يمكن صنعها داخل الجسم البشري، بشرط التغذية السليمة).Essential Amino Acids à Valine, Leucine, Isoleucine, Lysine, Methionine, Threonine, Phenyl-alanine, Tryptophan, Histidine. Non-Essential à Others.
3. عزل الحمض الأميني عن الوسط المائي للسيتوبلازم (وإلا ذابت) وكذلك عزلها عن الأنزيمات (هي عبارة عن بروتينات أيضاً.. وظيفتها تفكيك وتحليل البروتينات).. يتم ذلك بواسطة غشاء رقيق يحيط بالحمض الأميني الناشئ. السؤال من الذي تكوَن أولاً البروتين أم الأنزيم! (كلاهما يحتاج الآخر، وكلاهما معزول، أما القدرة الإلهية فهي التي كسرت الدور).
4. ترتبط الأحماض الأمينية مع بعضها البعض في نظام خاص ثلاثي الأبعاد لتكون جزيء البروتين، وبرباط خاص يسمى الرابطة الببتيدية، فلو ارتبط بصورة عشوائية لا يصلح لأداء وظيفته ويتحول إلى بروتين مدمر للشخص الذي يحمله.. ومن هنا تأتي الطفرات ومن ثم الأمراض الوراثية (إما في نسخ الشفرة Transcripton أو في ترجمة الرسالة Translation or Post-transcription وهو مايسمى بالعقيدة المركزية لعلم الوراثة Central Dogma).
5. الشفرة الوراثية بالنواة (النويدات) المحددة لصفات الكائن الحي مرتبة ترتيبا يمينيا، بعكس جزيئات الحامض الأميني وذرات الحامض الأميني (مرتبة ترتيبا يساريا).. مثل الشخص وصورته في المرآة. (وَمَا أُوتِيتُمْ مِنَ الْعِلْمِ إِلّا قَلِيلاً – الإسراء 85) صدق الله العظيم
منقــــــــــول للإفــــــــــادة