Valët sizmike

Valët sizmike

Gjatë tërmeteve prodhohen valë trasversale (të tërthorta) dhe gjatësore. Valët sizmike të tërthorta që udhëtojnë nëpër Tokë quhen valë S (nga anglishtja, “shear”, prerje) ndërsa valët sizmike gjatësore quhen valë P (nga Presion).

Si valët gjatësore edhe ato të tërthorta mund të kalojnë nëpër trupa të ngurtë, ngaqë atomet dhe molekulat mund të luhaten në të gjitha drejtimet rreth pozicionit të tyre të ekuilibrit.

Në një trup të lëngët, fluid, në të kundërt vetëm valët gjatësore mund të përhapen, meqënëse çdo lëvizje e tërthortë nuk mund të shfrytëzojë forca rikthimi, meqë fluidi rrjedh… e kështu këto valë shuhen, meqë energjia e tyre thithet.

Ky fenomen i përhapjes së valëve në trupa të ndryshëm, është përdorur nga gjeofizikantët për të deduktuar se pjesa më e brendshme e planetit tonë, Toka, nuk është e ngurtë, por është e përbërë nga magmë e shkrirë. Valët gjatësore mund të perceptohen diametralisht nëpërmjet Tokës, ndërsa ato të tërthorta jo, çka tregon se ekziston një ambient fluid që nuk i lë valët e tërthorta të përhapen; por i shuan. Kështu shpjegimi që pranohet sot është ai se bërthama e brendshme e Tokës duhet të jetë e lëngët.

Rinstinkt

Forcat elektrike në biologjinë molekulare, strukturën e ADN-së dhe replikim

Forcat elektrike në biologjinë molekulare, strukturën e ADN-së dhe replikim

Studimi i strukturës dhe funksionimit të një qelize së gjallë në nivelin molekular njihet si biologjia molekulare, disiplinë e cila së fundmi është bërë mjaft e rëndësishme për aplikimin (zbatimin) e ligjeve të fizikës.

Përderisa brendësia e një qelize përmban ujë, si përbërësin e saj thelbësor, mund ta mendojme si nje det me molekula ne lëvizje të vazhdueshme (si në teorine kinetike) që përplasen me njëra-tjetrën duke zotëruar energji te ndryshme kinetike. Këto molekula veprojnë reciprokisht (me njëra-tjetrën) në mënyra të ndryshme, si për shembull: permes reaksioneve kimike (formim dhe shkëputje lidhjesh midis atomeve) dhe ndërveprimeve  më të dobeta ose lidhjeve që vijnë për shkak te tërheqjes elektrostatike mes molekulave.

Proceset e shumta qe ndodhin në qelizë, sot konsiderohen si rezultati i lëvizjes molekulare të rastësishme (termike) i lidhur me efektin e forcës elektrostatike.

Kjo që do të përshkruajme me poshte nuk është pare (ende) ne veprim. Është më shumë një model i asaj që ndodh bazuar në teori fizike dhe mbi një shumëllojshmëri rezultatesh eksperimentale.

Informacioni gjenetik që tejcohet nga breznia në brezni në të gjitha qeniet e gjalla përmbahet (gjendet) në kromozome, që janë të përbërë nga gjenet. Cdo gjen përmban informacionin e nevojshëm për të koduar një proteinë specifike.

Informacioni gjenetik që përmban një gjen asemblohet në molekulen kryesore që përbën kromozomin, ADN-në (acidi dezoksiribonukleik). Nje makromolekulë ADN-je është e ndërtuar nga një zinxhirr i gjatë molekulash të shumta të vogla, të njohura si bazat nukleotide. Vetëm katër tipe bazash janë të pranishme në këtë makromolëkulë: adenina (A), citozina (C), guanina (G) dhe timina (T).

ADN-ja e një kromozomi përbëhet nga dy zinxhirë të ndërlidhur në formë helike të dyfishtë midis tyre. Dy zinxhirët lidhen midis tyre me forca elektrostatike, që do të thotë tërheqje midis ngarkesave pozitive dhe negative. Adenina lidhet me timinën, në të njëjtën mënyrë guanina lidhet me citozinën. Kjo afërsi e madhe është e nevojshme për të siguruar forcën elektrostatike të nevojshme për të mbajtur të lidhura bazat për një periudhë të shkurtër,në mënyrë që të formohen ato që quhen ‘lidhje të dobëta’.

Foract elektrostatike midis A-T dhe G-C ekzistojnë për sa kohë këto molekula janë të ngarkuara elektrikisht në disa pjesë të tyre për shkak të elektroneve që orbitojnë për më shumë kohë rreth një atomi përkundrejt një tjetër atomi të vet molekulës. Për shembull, elektroni i atomit të hidrogjenit tek adenina, vendoset në  zonën orbitale ngjitur atomit të azotit, kështu N ka ngarkësë (-) ndërsa H (+). Atomi hidrogjenit të adeninës është i tërhequr nga atmi O(-) i timinës.

Kjo gjendje (figura) krijohet kur kromozomi dyfishohet (replikohet), pak para ndarjes qelizore. Në fakt, lidhja midis A-T dhe G-C garanton që informacioni gjenetik të tejcohet me përpikmëri në brezninë tjetër.

Procesi i replikimit jepet më i thjeshtuar. Dy gjysmat e helikës së dyfishtë të ADN-së ndahen (me ndihmën e enzimave; edhe këto veprojnë nëpërmjet  forcave elektrostatike) duke ekspozuar pjesët e ngarkuara të bazave të azotuara. Pa hyrë në detajet e fillimit të replikimit, shohim se si realizohet lidhja e saktë e bazave, duke u perqëndruar tek molekula e treguar me shigjetë, në filamentin e poshtëm në figurë. Ka shumë nukleotide të lira, të të 4 llojeve, që lëvizin në “lëngun” qelizor. Baza e vetme që do të shfaqi një tërheqje ndaj G do te jetë një T. Ngarkesat në bazat e tjera nuk janë të tilla që ti afrohen asaj të G, dhe kështu nuk do të këtë forcë të mjaftueshme tërheqëse mbi to; kujtojmë që forca zvogëlohet me rritjen e distancës. Në praktikë një bazë G nuk tërheq A, T ose vetë G; këto do të largohen nga forca lidhëse me molekula të tjera, para se enzimat t’i ngjitin në zinxhirin që po formohet. Por forca elektrostatike do të mbajë të lidhur një C pranë një G për mjaft gjatë sa të lejojë një enzimë të lidhi C në ekstremitetin në rritje të zinxhirit që po formohet. Në këtë mënyrë mund të kuptojmë që forca elektrostatike, jo vetëm mban te lidhur dy zinxhirët, por vepron edhe duke zgjedhur bazat saktë, në rendin e duhur gjatë replikimit.

Filamenti 4 ka të njëjtën vijimësi bazash si filamenti i vjetër 1 dhe filamenti i ri 3 si filamenti i vjetër 2. Kështu dy helikat e reja 1-3 dhe 2-4 janë identike të helikës origjinale 1-2. Frekuenca  e gabimeve (vendosje e gabuar e bazave të azotuara) është e rendit  104 [dhe bëhet edhe me e vogël, 1 në 108 apo 109, për ndërhyrjet e mekanizmave enzimatikë të tipit “korrigjim draftesh dhe riparim”]. Gabime të tilla përbëjnë (janë) mutacione spontane (të vetvetishme) dhe një ndryshimi mundshëm i disa karakteristikave të organizmit. Është e rëndësishme për mbijetesën e organizmit, që frekuenca me të cilën ndodhin këto gabimeve të jetë e vogël; por një numër i vogël gabimesh duhet të ndodhin gjithsesi, në mënyrë që të vëprojë akoma evolucioni(që mund të ndodh vetëm përmes mutacioneve).

Ky proces replikimi duket  sikur zhvillohet në mënyrë mekanike, sikur cdo molekulë të dinte rolin  e saj dhe të shkonte në vendin e caktuar. Por nuk është kjo që ndodh. Forcat tërheqëse midis molekulave janë të dobëta dhe forcohen vetëm kur ato afrohen me njëra-tjetrën, për të formuar shumë lidhje të dobeta.

Në fakt, nëqoftësë strukturat nuk janë përplotësuese praktikisht nuk krijohen forca(t) elektrostatike midis tyre. Koncepti më i rëndësishëm për t’u kuptuar është që qeliza ka shume molekula, por vetëm ato me formë të përcaktuar (përshtatshme) do të qëndrojnë afër zinxhirit në formim e sipër. Kështu për shkak të lëvizjes rastësore të molekulave, forcat elektrostatike veprojnë për të krijuar rregull nga kaosi.

© Rinstinkt

————————————————————————–

Carl Friedrich Gauß (Gauss)

Carl Friedrich Gauß 

Carl Friedrich Gauß (Gauss) – (1777 – 1855)

Quhet edhe “princi i matematikës”; manifestoi që i vogël prirjen e vet për matematikën.

Rrëfehet se në shkollën fillore, ndërsa mësuesi merrej me nxënësit e tjerë në një operacion mbi shumën e numrave nga 1 në 100, Gaussi vuri re se shuma e çifteve të termave të “kundërt” jepte të njëjtin rezultat (1+100=101, 2+99=101, 3+98=101) dhe kështu mbërriti  menjëherë tek rezultati përfundimtar (50*101=5050), mes mahnitjes së shokëve të klasës dhe të mësuesit.

Gaussi ishte matematicien, fizikan, astronom. Në moshën 22 vjeçare dha demonstrimin e teoremës themelore të algjebrës.

Nga 1801 në 1816, duke u marrë me astronomi, iu dedikua, mes të tjerave, edhe kalulimit me saktësi të diametrit të hënës.
Me surprizë Gaussi zbuloi se vlerat e përftuara nëpërmjet teleskopit ishin lehtësisht të ndryshme në çdo matje që ai realizonte (pra, nga matja më matje).

Lakorja e Gaussit

Lakorja e Gaussit

Duke i paraqitur këto vlera në një sistem boshtetsh kartezianë, përftohej një lakore në formë këmbane, në të cilën pjesa më e madhe e vlerave përqëndrohej në afërsi të qendrës (pra që zinin qendrën e shpërndarjes) ndërsa vlerat që largoheshin nga mesatarja ishin gjithnjë e më pak të shpeshta (pra më të rralla).

Gauss-i pati intuitën se, matjet e kryera nga ai vetë, përbënin në të vërtetë një mostër të të gjitha matjeve të mundshme të pafunda. Mostra ishte e vullnetshme ndaj gabimit, natyrisht, por absolutisht e vlefshme për të dhënë një vlerësim (llogaritje, të përafërt) për vlerën e saktë të pamatshme të realitetit.

Rinstinkt 2013

————————————————————————–

Filmi më i vogël…

Filmi më i vogël, në botë…

“A boy and his atom”. Se përse quhet filmi më i vogël i botës, mund ta imagjinoni vetë.

Protagonistët e filmit janë atomet. Kërkuesit e IBM arrijnë të lëvizin atomet pavarësisht nga njëri-tjetri.

Është përdorur një mikroskop me efekt tunel për të lëvizur  molekulat e monoksidit të karbonit në mënyrë që të realizonin filmin, e vogël. Filmi, i vogël, mund të shihet vetëm nëse zmadhohet 100 milion herë.

Videoja e IBM-së po i afrohet 3 milion shikimeve.

Për më shumë mbi mënyrën se si është realizuar mund të shihni këtë videon tjetër, po të IBM-së.

 

Rinstinkt, Maj 2013

 

——————————————————————————————-

Sjellja anormale e ujit

Pjesa më e madhe e substancave fryhet (bymehet) pak a shumë në mënyrë uniforme me rritjen e temperaturës; kjo deri sa nuk ndodh një kalim gjendeje (faze).

Uji, aq i rëndësishëm për jetën në Tokë, nuk e ndjek këtë sjellje të përbashkët të shumë substancave: nëse uji në temperaturën 0oC ngrohet, ai reduktohet në vëllim deri sa mbërrin në tempereturën 4oC. Sipër temperaturës 4oC uji sillet normalisht, sikundër pjesa më e madhe e substancave, dhe zgjeron vëllimin e vet me rritjen e temperaturës. Uji e ka dendësinë më të madhe pra në temperaturën 4oC.

Kjo sjellje anormale (anomale) e ujit ka një rëndësi të madhe për mbijetesën e specieve/llojeve të gjallesave ujore gjatë dimrave shumë të ftohtë, kur temperaturat rrotullohet rreth dhe nën zero (gradë Celsius).

Dendësia e ujit në varësi të temperaturës

Dendësia e ujit në varësi të temperaturës

Kur uji i një liqeni apo lumi gjendet mbi temperaturën e 4oC dhe fillon të ftohet pas kontaktit me ajrin e ftohtë, uji i sipërfaqes fundoset për shkak të dendësisë më të madhe – sepse siç thashë, në temperaturën 4oC uji ka dendësinë e vet më të madhe – dhe zëvendësohet nga uji që më parë gjendej më në thellësii dhe me temperaturë më të lartë (më i ngrohtë). Kjo përzierje e ujit të sipërfaqes me atë të thellësisë vazhdon deri sa temperatura kompleksive ka mbërritur në 4oC. Kur uji i sipërfaqes ftohet edhe më, mbetet në sipërfaqe sepse ka dendësi më të vogël se uji që gjendet nën të në temperaturën 4oC.

Kështu, uji ngurtësoeht më parë në sipërfaqe, dhe akulli qëndron në sipërfaqe sepse është më pak i dendur se uji në gjenden e lëngët.
Uji i thellë qëndron në temperaturën 4oC derisa i gjithë vëllimi ujor ka ngrirë.

Nëse uji do të sillej si pjesa më e madhe e substancave, që dendësohen kur ftohen(!), uji i thellësisë do të ngrinte më parë e liqenet dhe vëllimet ujore do të ngurtësoheshin më shpejtë, duke qenë se konvecioni do të çonte ujë të ngrohtë në sipërfaqe dhe kjo do të ftohej nga masat e ajrit që qarkullojnë sipër ujit.

Ngrirja e plotë e vëllimit të një liqeni do të shkaktonte një dëm të madh për bimët dhe kafshët e ekosistemit ujor.
Falë sjelljes jo të zakonshme të ujit nën 4oC, sipërfaqet apo vëllimet e mëdha ujore rrallë ngrijnë plotësisht. Kjo ndihmohet edhe nga shtresa  e akullit që vepron si izolant për të reduktuar fluksin e ngrohtësisë të ujit drejt ajrit të ftohtë që qëndron sipër. Pa këtë veçanti, jeta në planetin tonë siç e njohim ne mund të mos jetë (ishte) e mundur.

© mbi tekstin, Rinstinkt 2013

—————————————————-