Převozníci do říše snů

files/Clanky/Images/57_Anestetika.jpg

První záznamy o pokusech provedení celkové anestesie neboli uspání se datují už do dob Sumerů či Babyloňanů, kteří experimentovali s jednou z nejznámějších drog – opiáty ze šťávy nedozrálých makovic. Jindy si pomáhali od bolesti výtažkem z kořene mandragory. S těmito drogami si neulehčovali trápení jen obyčejní smrtelníci, ale byli s nimi často spojeni i „bohové.“ Takový Hypnos, bůh spánku ve starobylém Řecku, byl často vyobrazován s nezbytným přítelem mákem. Pokud se nepodařilo pacienta uspat, pokusili se jej tehdejší lékaři aspoň uvést do změněného stavu vědomí díky halucinogenním extraktům z různých bylin. Věříme, že po nich snad pacient nevnímal bolest tak intenzivně.

Základy dnešní anesteziologie se začaly rodit teprve v 19. století díky Angličanovi Henry Hill Hickmanovi. Ten prováděl poměrně drastické pokusy s oxidem uhličitým na zvířatech. Nebohé zvíře nejprve uspal až téměř k udušení, oddělil mu končetinu a testoval jeho reakce. Mnohem lépe se však osvědčil ether. Ten se začal používat v polovině 19. století a brzy se stal jedním z nejpoužívanějších anestetik. V některých rozvojových zemích se používá dodnes. Na nějaký čas jej vytlačil chloroform, který byl poprvé použit v roce 1847. Později se ale zjistilo, že způsobuje velmi silnou srdeční arytmii.

Dnes patří mezi nejčastější anestetika sevofluran (CH2FOC3HF6), který se vdechuje a nitrožilně aplikovaný barbiturát thiopental sodný. Často se při operacích obě látky kombinují, jedna slouží k počátečnímu uspání a druhá k udržování spánku. Díky nim tedy dnes nemusíme poslouchat hrůzné zvuky za dveřmi operačních sálů…

Literatura:

  1. John William Waterhouse. Waterhouse-sleep and his half-brother death-1874.jpg. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Waterhouse-sleep_and_his_half-brother_death-1874.jpg. Obrázek je publikován jako volné dílo.
  2. www.ceskachemie.czS anestézií do říše snů. [online]. [cit. 2015-05-20]. http://www.ceskachemie.cz/svet-chemie/popularni-chemie/zajimavosti-ze-sveta-chemie/s-anestezii-do-rise-snu - .VlNL2ZVdHq4.

Když s obilím mlátí hormony

files/Clanky/Images/56_obili.jpg

Tyto rostlinné hormony se nazývají fytohormony a jeden z nich, ethen neboli ethylen, znáš nejspíše z hodin chemie. Málokterá učitelka zapomene na historku o banánech. Ty se na místě, kde vyrostou, musí natrhat zelené, aby přežily dalekou cestu za zákazníkem. Když dorazí na místo určení, nechají se dozrát v atmosféře ethylenu, který je rostlinným hormonem.

V poslední době se ale zkoumá i jiné využití fytohormonů v praxi. Výzkumníci z Centra regionu Haná v Olomouci vyvinuli ve spolupráci s břeclavskou společností Fosfa unikátní hnojiva pro polní plodiny i plodovou zeleninu. Ty obsahují další ze skupiny rostlinných hormonů – cytokininy a jejich odvozeniny. Botanici už dlouho vědí, že tyto látky hrají důležitou roli v celé řadě procesů souvisejících s regulací růstu a vývojem rostlin. Nikoho doposud ale nenapadlo tyto hormony přidat do rostlinných hnojiv.

Vědci připravili pro konkrétní plodiny různá hnojiva. Některá z nich jsou určená pro podporu odnožování pšenice a ječmene, jiná pro podporu tvorby zrna a růstu klasu obilnin, další pro větvení a zvýšení výnosu u řepky. Dalším příkladem může být speciální hnojivo pro výživu sladovnického jarního ječmene nebo hnojivo na zvýšení růstu biomasy u silážní kukuřice. Jiná hnojiva byla vyrobena pro výživu plodové zeleniny, kde zvětšují výnos v průměru o 5 – 10 %. Cytokininy u plodové zeleniny zvyšují například počet plodů či jejich objem, oddalují u rostlin stárnutí a podobně.

Ačkoliv jsou všechna tato hnojiva vyrobena uměle, jsou obdobou přírodních látek, a proto nezatěžují přírodní prostředí tolik jako pesticidy. Jak vidíš, tato komplexní neboli chytrá hnojiva by měla mít spoustu výhod. Proto je docela možné, že tvoji potomci už nebudou jíst žádné jídlo plné pesticidů, ale pochoutky nadopované hormony…

Literatura:

  1. Cytokiny: hormony jako hnojiva. [online]. 2015 [cit. 2015-04-19]. Dostupné z: http://www.scienceworld.cz/aktuality/cytokiny-hormony-jako-hnojiva/
  2. Wheat harvest.jpg.  https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Wheat_harvest.jpg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo

Výbušný fotbalový míč

files/Clanky/Images/55_Fullerene-C60.png

Jedním z nejpopulárnějších fullerenů je fulleren C60 (buckybomb, „kopací míč“), který podle vědců může být základem nového typu výbušnin. Upravený fulleren podle nich dokáže ve zlomku vteřiny způsobit obrovské zvýšení teploty a tlaku. Tento simulovaný pokus popsali výzkumníci z University v Los Angeles. Jak si nejspíš pamatuješ z hodin chemie, uhlík je až na speciální případy hořlavý, ale není výbušný. To má ale řešení…

Autoři výzkumu přišli na to, že uhlík by k co nejbouřlivější explozi potřeboval dodat kyslík přímo do molekuly – obecně jsou pro tento účel vhodné molekuly obsahující nitroskupinu NO2. Nejlépe reakce proběhla s molekulou C60(NO2)12. Za normálních teplot je tato molekula poměrně stálá, ale po zahřátí na 700 °C však v řádu pikosekund došlo k přeměně vnitřní struktury, uvolnění několika elektronů, až se nakonec celá struktura bleskově zhroutila. Díky tomu, že vznikla směs plynů oxidu uhličitého – CO2, dusíku – N2 a oxidu dusičitého – NO2, obrovsky narostl objem. Při této reakci také obrovsky vzrostla teplota až na 4 000 °C a tlak až na 1 200 MPa. Toto teplo vychází z velké energie kovalentních vazeb mezi atomy uhlíku v C60.

Do budoucna se uvažuje o využití těchto „výbušných fullerenů“ v průmyslu a především ve vojenství, dokonce se podle jedné odvážné teorie mohou používat v budoucnu k rozbíjení ledvinových kamenů. Možná se tak jednou podobný výbuch odehraje přímo v tvém těle…

Literatura:

  1. Fullereny jako nanovýbušnina. [online]. [cit. 2015-04-19]. Dostupné z: http://www.scienceworld.cz/neziva-priroda/fullereny-jako-nanovybusnina/
  2. Saperaud~commonswiki. Fullerene-C60.png. http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Fullerene-C60.png. Tento obrázek podléhá licenci Wikimedia Commons.

Ve víně je … resveratrol

files/Clanky/Images/54_resveratrol.jpg

Některé nedávno provedené studie prokázaly, že složka červeného vína zvaná resveratrol chrání konzumenty tohoto lahodného moku před ztrátou paměti související s věkem. Krysám, které popíjely víno, se zlepšila paměť a nálada, dokonce se prý lépe učily. Studie byly provedeny zatím pouze na hlodavcích, ale zdá se, že resveratrol by mohl pomáhat lidem v pokročilejším věku. Resveratrol ve vyšším množství totiž působí protizánětlivě, brání rakovinnému bujení, chrání cévy před poškozením, snižuje hladinu cholesterolu a brání vzniku krevních sraženin.

Právě schopnost podílet se na vzniku nových cév a protizánětlivé účinky vedou vědce k teorii, že resveratrol dokáže pomoci lidem se ztrátou paměti a změnami nálad. V části lidského mozku zvané hipokampus, která je důležitá pro paměť a učení, dochází s věkem k zánětům a odumírání buněk, což zpomaluje jeho funkce. Pokud by resveratrol dokázal zabránit zánětlivým procesům, nehoršila by se nám s věkem tolik paměť. Pravidelní konzumenti vína, kteří to ale s jeho konzumací nepřehání, si tak zajišťují bystrou mysl do pozdního věku.

Jisté je, že resveratrol není jedinou zdravou složkou vína. Mimo něj se v rudé tekutině vyskytují i další polyfenoly, které mají antioxidační vlastnosti, zjednodušeně řečeno zabraňují nežádoucím reakcím v našem těle. Jisté také je, že pokud chceš s léčbou a prevencí začít už teď, stačí si připravit směs borůvek, oříšek a kakaa - všechny tyto potraviny jsou na resveratrol bohaté taky. Jak vidíš, resveratrol není jenom ve vínu…

Literatura:

  1. Téma. Praha: MAFRA, 2015, č. 8. ISSN 2336-4815. Dostupné z: http://www.etema.cz/predplatne.aspx
  2. Aka. Red Wine Glass.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Red_Wine_Glass.jpg. Tento obrázek podléhá licenci Creative Commons.

Myši kuřačky

files/Clanky/Images/53_Ecig-ecigareta.jpg

Elektronické cigarety byly uvedeny na trh v roce 2007 jako „voňavá a neškodlivá“ náhrada klasických cigaret, o jejichž škodlivosti už věděly i děti ve školce. Od té doby se jejich výroba proměnila v odvětví s miliardovým ročním obratem hlavně díky tomu, že se podařilo přesvědčit zákazníky o jejich nezávadnosti.

V poslední době se ale ukazuje, že tak úplně bez hříchu nejsou. Studie provedená na Institutu Johns Hopkána Bloomberg School of Public Health dokázala, že myši vystavené kouři z e-cigarety mají slabší imunitu a mnohem častěji podléhají onemocnění dýchacích cest.

Na začátku testování byly myšky rozděleny do dvou skupin. Jedna skupina myšek vdechovala páru s nikotinem v množství odpovídající denní spotřebě průměrného kuřáka elektronických cigaret. Druhá skupina myšek byla kontrolní – dýchala čerstvý vzduch. Nakonec byly obě skupiny rozděleny do dalších tří skupin. První z nich vystavili vědci žloutence typu A, druhou skupinu bakterii Streptococcus pneumonie, která působí respirační onemocnění, třetí skupinou byly ty nejšťastnější myšky, které zůstaly v čistém prostředí. Zjistilo se, že „myši kuřačky“ měly mnohem prudší průběh onemocnění, některé dokonce uhynuly. Testováním vědci dokázali, že používání elektronické cigarety značně oslabuje imunitní systém.

Ačkoliv e-cigarety obsahují méně toxických látek, najdeme v nich mimo jiné volné radikály, které mohou nepříznivě ovlivnit DNA a způsobit rakovinu. Nejlepší a nejzdravější cigaretou tak zůstává ta nevykouřená.

Literatura:

  1. Téma. Praha: MAFRA, 2015, č. 8. ISSN 2336-4815. Dostupné z: http://www.etema.cz/predplatne.aspx.
  2. Martevax s.r.o. Ecig-ecigareta.JPG. https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ecig-ecigareta.JPG. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Baterka v našem těle

files/Clanky/Images/52_atp.png

V těle živých organizmů neprobíhají pouze samovolné reakce, ale i takové, které spontánně probíhat nemohou. Aby takové reakce mohly proběhnout, je zapotřebí dodat energii. Otázka zní, kde potřebnou energii vzít?

Naštěstí máme v těle „zázračnou molekulu“ ATP, adenosintrifosfát. Ten patří mezi takzvané makroergické sloučeniny. Z takových látek se hydrolýzou, tj. reakcí s vodou, může uvolnit velké množství energie. Energie je tedy v molekulách uložena a připravena k okamžitému použití. Uvolněná energie se pak využije k „pohonu“ reakcí, které za daných podmínek nemohou probíhat samovolně. Bez ATP by neprobíhala spousta procesů, které běžně znáš - například svalový stah nebo pohyb bičíků u jednobuněčných organizmů.

Velké zásoby energie jsou ale uloženy ve formě sacharidů a tukových zásob. Molekuly ATP  slouží pouze ke krytí okamžitých energetických potřeb. V buňkách je pouze takové množství ATP, které by dokázalo krýt energetické nároky buňky nanejvýš na několik minut. V mozkových buňkách je dokonce tak obrovská spotřeba ATP, že by veškeré jeho zásoby byly spotřebovány během několika sekund. V organismu proto existuje dynamická rovnováha mezi hydrolýzou ATP a jeho syntézou. Jisté je, že bez této „baterky“ by nemohl existovat život tak, jak ho známe…

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona et al. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013. 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. User:Mysid. ATP structure.svg. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:ATP_structure.svg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Neklesnout moc hluboko

files/Clanky/Images/51_Decompression_chamber.jpg

Tentokrát bude řeč o dekompresní chorobě, takzvané potápěčské nemoci. Tato porucha vzniká u lidí, kteří jsou delší dobu vystaveni snížení okolního tlaku. První zdokumentovaný případ dekompresní nemoci byl hlášen v roce 1841. Důlní inženýr pozoroval výskyt bolestí a křečí u horníků vystavených tlaku vzduchu v šachtě, ze které se odčerpávala voda. Na tuto nemoc zemřel i ponorkový průkopník Julius Hermann Kroehl během experimentálního ponoru s ponorkou Sub Marine Explorer v roce 1867. Od té doby se potápění stalo módním hitem, a proto případů přibývá.

Zkusíme ti vysvětlit, co se v těle postižených přihodí. Všechny potíže jsou spojeny s dusíkem, který se za normálních okolností rozpouští v tělních tekutinách a tkáních. Při sníženém tlaku se uvolňuje ve formě bublinek. Bublinky dusíku v cévách mohou být pro potápěče osudné. Pokud je dusík vylučován příliš rychle, v těle vytvořené bublinky způsobují příznaky hloubkové nemoci. Od svědění a vyrážky až k bolestem kloubů, které jsou známy jako nemoc z dekomprese, může dojít až k selhání smyslových vjemů, ochrnutí a smrti. Problémy s rozpouštěním dusíku v krvi potápěče se řeší jeho nahrazením mnohem méně rozpustným heliem.

Směs plynů do dýchacích přístrojů se připravuje podle hloubky, ve které budou potápěči pracovat. Podle složení směsi lze tedy obráceně vypočítat, pro jakou hloubku byla určena, a to z koncentrace kyslíku, jež má zajistit fyziologický parciální tlak kyslíku v plících. Při potápění je tedy nutné dodržovat stanovená pravidla a nepotápět se příliš hluboko, dlouho nebo nestoupat na hladinu moc rychle. Není radno riskovat! 

Literatura:

  1. MALIJEVSKÁ, Ivona et al. Záhady, klíče, zajímavosti očima fyzikální chemie. 2., rozš. vyd. Praha: Vysoká škola chemicko-technologická v Praze, 2013. 297 s. ISBN 978-80-7080-824-5.
  2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Dekompresn%C3%AD_nemoc
  3. Stefan Kühn. Decompression chamber.jpg. http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Decompression_chamber.jpg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Sladký nepořádek

files/Clanky/Images/50_sacharin.jpg

Roku 1878 se chemikovi Constantinu Fahlbergovi povedl opravdu husarský kousek. Úplnou náhodou totiž objevil umělou náhražku cukru, sacharin, který se tak stal nejstarším umělým sladidlem.

Falhlberg, mladý přistěhovalec z Ruska, tehdy dostal za úkol analyzovat některé látky z oblasti konzervačních látek. Když se večer mladý chemik pustil do večeře, zjistil, že mu na prstech ulpělo něco sladkého. Pochopil, že šlo o jednu z chemikálií, se kterými pracoval v laboratoři a provedl věc, která je správným chemikům zapovězena. Látky, s nimiž toho dne pracoval, ochutnával, dokud nezjistil, která mu poskytla sladké sousto. Tato látka byla tak nesmírně sladká, že ji Fahlberg nazval podle latinského saccharum (= cukr) sacharinem.

Na světě se tak objevilo první nekalorické sladidlo, 300 – 500 krát sladší než cukr, které se brzy vyrábělo ve formě malých tablet. Až do vypuknutí světové války však nebyl o toto umělé sladidlo zájem - lidé neviděli důvod, proč by si měli sladit jídlo chemikáliemi. Zlom však nastal v době, kdy bylo potřeba zásobovat Pershingovy americké vojáky v Evropě. Zatímco jeden lodní náklad sacharinu pokryl spotřebu cukru všech amerických vojáků, lodí naložených cukrem by muselo přeplout Atlantik několik stovek. Od té doby se sacharin hojně rozšířil, někteří ale dodnes pochybují o jeho zdravotní nezávadnosti.

Toto umělé sladidlo se může pochlubit i tím, že o něm vyšel román. V 19. století byl totiž sacharin díky nízké ceně jako nedostatkové zboží pašován obyvateli horských oblastí česko – německého pohraničí. Tuto skutečnost si vzal na paškál spisovatel Franta Sauer ve své knize Pašeráci. Jak vidíš, i nepořádek může vydělat miliony…

Literatura:

  1. http://www.rozhlas.cz/brno/avizoprog/_zprava/ecce-homo-sacharin--106836
  2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Sacharin
  3. http://cs.wikipedia.org/wiki/Franta_Sauer
  4. User:FA2010Süßstoff Saccharin Zucker-Museum.jpg.https://commons.wikimedia.org/wiki/File:S%C3%BC%C3%9Fstoff_Saccharin_Zucker-Museum.jpg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.

Neznámí známí rodáci

files/Clanky/Images/49_coriovi.jpg

Jména Carl Ferdinand Cori a Gerty Theresa Coriová většině našinců nebudou znít příliš povědomě, přestože může být na tyto dva vynikající biochemiky naše země právem pyšná. Bohužel se nenarodili do nejšťastnější doby. Gerty, která přišla na svět v roce 1896 jako nejstarší ze tří dcer v pražské židovské rodině chemika a ředitele cukrovaru, na tom byla hůř. Nadaná dívka vystudovala medicínu, kde se seznámila s budoucím manželem Carlem Corim a věnovala se vědecké práci. To, co je dnes běžné, se setkalo v tehdejší době se značným odporem – žena jako vědkyně byla pro společnost nepřístupná. Dalším problémem byl v meziválečné době její židovský původ. S manželem se odstěhovali do Vídně, později jejich cesta vedla do Ameriky, kde se usadili natrvalo.

Ve svých bádáních dosáhli značných úspěchů a dočkali se jednoho z nejvýznamnějších ocenění – roku 1947 získali Nobelovu cenou za medicínu za objev funkce hormonů předního laloku hypofýzy při metabolismu cukrů.

A teď něco málo k jednomu z jejich objevů, tzv. Coriho cyklu. Jak jistě víš, při nadměrné fyzické námaze vzniká v těle sůl kyseliny mléčné, laktát. Dochází tak k okyselování cytoplazmy svalových buněk, což se projevuje bolestí svalů. Při relaxaci svalů dochází k vyplavování laktátu do krve, kterou se dostává do jater. V játrech je zpátky přeměněn na glukózu, svaly přestávají bolet.

Na oba vědce si Praha vzpomněla až po jejich smrti, oběma zde byla odhalena pamětní deska. Jejich památku si můžeš připomenout i na chodníku slávy města St. Louis, kde je připomíná společná hvězda. Doufáme ale, že si na tyto slavné vědce vzpomeneš častěji!

Literatura:

  1. http://cs.wikipedia.org/wiki/Gerty_Coriov%C3%A1
  2. http://cs.wikipedia.org/wiki/Carl_Ferdinand_Cori
  3. http://cs.wikipedia.org/wiki/Coriho_cyklus
  4. Smithsonian InstitutionGerty Theresa Radnitz Cori (1896-1957) and Carl Ferdinand Cori (1896-1984).jpg.http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Gerty_Theresa_Radnitz_Cori_(1896-1957)_and_Carl_Ferdinand_Cori_(1896-1984).jpg. Tento obrázek je publikován pod licencí public domain.

Na palici z paličkovice

files/Clanky/Images/48_ergotizmus.jpg

Paličkovice nachová je parazitická houba, která napadá divoce rostoucí i kulturních traviny, včetně obilovin. Její přezimující stádium, sklerocium, obsahuje toxické látky zvané námelové alkaloidy. Na první pohled poznáš napadené obilí podle toho, že některá zrna jsou nahrazena tmavě fialovými útvary. Právě tyto útvary obsahují obsahují látky, jež vedly k mnoha neštěstím.

A co se tedy stane, když napadené obilí sníme? Nebezpečí nám hrozí v případě, že obsah hmoty sklerocia v obilí je vyšší než dvě procenta. Stav, který nastane, se nazývá ergotizmus, a může mít dvě základní formy - konvulsivní a gangrenózní. První z nich je známa spíše z oblasti jihozápadní Evropy, zatímco druhá je typická pro Evropu severovýchodní.

Konvulsivní ergotizmus se projevuje mírnými závratěmi,  pocity tlaku v čelní oblasti hlavy, únavou, depresemi a bolestmi v končetinách a bederní oblasti. Ve vážnějších případech se objevuje mravenčení, chladnutí končetin, svalové záškuby a křeče končetin, jazyka a mimických svalů. V nejtěžších případech má pacient křeče podobné epilepsii. Může se stát, že postižený leží jako mrtvý 6 - 8 hodin, poté se probere a trpí například obrnou končetin, záškuby paží, deliriem a ztrátou řeči. Zemřít může třetí den po nástupu příznaků. Zvířata postižená konvulsivním ergotizmem jsou divoká, úzkostně rámusí a následně pojdou. Tento stav byl někdy nazýván oheň svatého Antonína.

Gangrenózní ergotismus je charakterizován stažením cév, svalovými bolestmi a střídavými pocity chladu a tepla. Při těžkém průběhu se objevuje odumření tkání až ztráta končetin. Lidi postižené touto formou vyobrazil holandský malíř Pietera Brueghela ve svém díle Žebráci (viz náš obrázek).

Ergotizmus mohou doprovázet také halucinace. Podle dochovaných záznamů byly věštkyně v Delfách pravděpodobně přiotrávené námelovými alkaloidy. Mezi historicky doložené epidemie ergotizmu patří například Athénský mor z r. 430 př.n.l. Do roku 1879 bylo v Evropě známo 306 epidemií, naposledy se ergotizmus vyskytl v roce 1950 ve Francii v roce 1950. Dnes se epidemie ergotismu vyskytují v Africe (např. v Etiopii) a v Asii (např. Indii).

Literatura:

  1. KRMENČÍK, Pavel a Jiří KYSILKA. Námelové alkaloidy. Toxicon [online]. [cit. 2014-12-20]. Dostupné z: http://www.biotox.cz/toxikon/mikromycety/namel.php.
  2. File:Pieter Bruegel d. Ä.024.jpghttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pieter_Bruegel_d._%C3%84._024.jpg. Tento obrázek je publikován jako volné dílo.