:: wikimiki.org ::

המוגלובין

המוגלובין

המוגלובין (Hemoglobin) הוא חלבון בעל חשיבות עליונה בבעלי חיים. המוגלובין מורכב מחלבון בשם גלובין המורכב משני צמדים קשורים של שרשראות חומצות אמינו, שתי שרשראות אלפא ושתי שרשראות ביתא. הגלובין מוקף ע"י ארבע יחידות פיגמנט בשם "הם" (heme), מה שיוצר מבנה בעל ארבע פאות. בכל יחידת פיגמנט מצוי אטום ברזל. וכך, למעשה, פיגמנט זה שמהווה רק ארבעה אחוזים ממשקל ההמוגלובין, נושא עימו את כל הברזל הנחוץ, ברזל שבין היתר נותן את הצבע האדום לדם. תפקידו העיקרי של ההמוגלובין להתרכב בקשרים רופפים בלתי יציבים והפיכים עם החמצן שנשאף לריאות (oxyhemoglobin) ולהעבירו דרך שריר הלב אל כל תאי הגוף. (החמצן יחד עם סוכר נחוץ ליצירת אנרגיה). מהתאים נושא ההמוגלובין בחזרה אל הריאות את דו תחמוצת הפחמן. ההמוגלובין נוצר במח העצמות בתאים שהופכים להיות תאי הדם האדומים. כשהתאים האדומים מתים, מתפרק ההמוגלובין, הברזל מוסע ע"י חלבונים המכונים טרנספרינים (transferrins) בחזרה למח העצמות שם נעשה בו שימוש חוזר ליצירת התאים האדומים. שארית ההמוגלובין אגב, משמשת כבסיס ליצירת בילירובין המופרש לכיס המרה מגיע למעיים וכך נותן את צבע הצואה. צואה רמות תקינות של המוגלובין אצל גברים 13.8 עד 17.2 גרם לדציליטר ואצל נשים 12.1 עד 15.1 גרם לדציליטר. רמת המוגלובין נמוכה עשויה להצביע על:
- אנמיה.
- מחסור באריתרופרוטאין (erythropoietin) שהוא חומר המווסת את ייצור תאי הדם האדומים (מחלה משנית למחלת כליות)
- הרעלת עופרת
- המוליזה (hemolysis) (תמס דם)
- דימום
- תזונה לקויה
- עודף נוזלים בגוף
- מחסור באחד או יותר מהרכיבים הבאים: ברזל, ויטמין 12B, חומצה פולית או ויטמין 6B קטגוריה:דם קטגוריה:ביוכימיה קטגוריה:חלבונים ja:ヘモグロビン ko:헤모글로빈 ms:Hemoglobin

חלבון

חלבונים הם קבוצה של תרכובות אורגניות. החלבונים הם החשובים ביותר מכל החומרים המרכיבים את היצורים החיים; הם נמצאים בתאיו של כל יצור חי, ללא יוצא מן הכלל, ובתא עצמו נמצאים החלבונים כמעט בכל מבנה ואברון שהוא. מכלול תכונותיו של האורגניזם (הפנוטיפ) - כגון צבע עיניים, פעילות מערכת החיסון, רגישות לחומרים מסוימים - הינו תוצאה ישירה של פעילות חלבונים. בלועזית נקרא החלבון פרוטאין, הנובע מהמילה היוונית פרוטו ("ראשוני"); בימים עברו, לפני גילוי ה-DNA, נחשב בטעות החלבון כחומר התורשתי העובר מההורים לצאצאיהם, וממנו מתפתחים התאים וכל חלקי הגוף. חלבון הוא מולקולה אורגנית בעלת משקל מולקולרי גבוה. יחידת המבנה הבסיסית שלו היא חומצת אמינו. חלבון סטנדרטי בנוי ממאות עד עשרות אלפי חומצות אמינו. לחלבונים מבנה תלת-מימדי מורכב ביותר המכתיב את תפקידם ופעילותם בגוף החי.

סוגי חלבונים

רוב החלבונים משתייכים לאחת משתי קבוצות עיקריות:
- מבניים: אלו הם החלבונים שמרכיבים את התא, אברוניו, וחלק ממבני הגוף, לדוגמא:
- העור מורכב ברובו (כ-75%) מהחלבון קולגן.
- הפרווה והשיער מורכבים ברובם מקרטין, חלבון טבעיים המופיעים אצל יונקים.
- משי (אשר מייצרות תולעי המשי) וקורי עכביש שניהם חלבונים טהורים.
- תפקודיים: אלו הם החלבונים שממלאים את כל התפקידים בגוף, ומתחלקים לתתי-קבוצות:
- מגנים: חלבונים אלו מהווים את הנוגדנים של מערכת החיסון.
- שליחים: משמשים להעברת אותות מתא לתא; הורמונים (כגון אינסולין), מוליכים עצביים (נוירוטרנסמיטרים, כגון אצטילכולין) וציטוקינים הינם חלבונים שליחים.
- מכווצים: בעלי יכולת לייצר תנועה. חלבונים אלו, כגון מיוזין ואקטין, מצויים בשרירים.
- אנזימים: משמשים כזרזים של תגובות כימיות בגוף.

מבנה החלבון

תגובות כימיות תגובות כימיות תגובות כימיות תפקוד החלבון תלוי בצורה חזקה במבנה שלו, ומבנה זה מתקבל על ידי המערך המדויק של חומצות האמינו המרכיבות אותו. כל חלבון מתקפל במרחב לצורה תלת-מימדית, כתוצאה מקשרים כימיים בין חומצות האמינו השונות. למבנה החלבון ארבע רמות:
- מבנה ראשוני: זהו מבנה קווי פשוט, הבנוי אך ורק מהקשר הפפטידי בין חומצות האמינו. לכל חלבון יש מבנה ראשוני.
- מבנה שניוני: במבנה מיוחד זה נוצרים קשרי מימן בין חומצות אמינו מסוימות (רק חלק מחומצות האמינו מאפשרות מבנה שניוני) הגורמים לשינוי מרחבי המקפל את החלבון לאחת משתי צורות עיקריות: סליל α (אלפא) או משטח β (ביתא).
- סליל α: צורה זו נוצרת כאשר חומצות אמינו יוצרות קשרי מימן עם חומצות אמינו במרחק 3.4 שיירים מהן. קשרים אלו מקפלים את החלבון ב-100 מעלות לכיוון שמאל (ראו איזומר אופטי) וכך נוצר מבנה ספירלי דחוס שבתוכו אין כמעט חלל פנוי. קבוצות ה-R של החומצות פונות כלפי חוץ בסליל α. בממוצע כשליש מכל חומצות האמינו בחלבונים נמצאות בסלילי α.
- משטח β: צורה זו נוצרת כאשר שתי שכבות או יותר של חומצות אמינו נצמדות אחת לשניה על-ידי קשרי מימן, ויוצרות מבנה משטחי רך. למבנה זה שני מערכים: מקבילי (פרללי) ואנטי-מקבילי (אנטי-פרללי): במבנה מקבילי כיוון שכבת חומצות אמינו זהה לכיוון השכבה שמתחתיה - קצה אמיני מתחת לאמיני וקצה קרבוקסילי מתחת לקרבוקסילי. במבנה אנטי-מקבילי כיוון שכבת חומצות האמינו הפוך לכיוון השכבה שמתחתיה - קצה אמיני מתחת לקצה קרבוקסילי וקצה קרבוקסילי מתחת לאמיני. במבנה האנטי-מקבילי קשרי המימן קצרים יותר ולכן זהו מבנה חזק יותר בהשוואה למקבילי. בממוצע כרבע מכל חומצות האמינו בחלבונים נמצאות במשטחי β. קיימים מספר מבנים שניוניים אחרים, אך אלו פחות נפוצים. רק לחלק מהחלבונים יש מבנה שניוני.
- מבנה שלישוני: זהו המבנה התלת מימדי הכולל שמקנה לחלבון את היכולת לבצע תפקיד ספציפי בתא. הפרעה או פגם ביצירת מבנה זה תפגום בהכרח בפעולת החלבון. פגיעה בפעילות חלבון על-ידי חשיפתו לגורם ממיס (דטרגנט) נקראת דנטורציה. המבנה השלישוני נוצר ממספר סוגים של קשרים כימיים:
- קשרי גופרית: קשרים קוולנטים הנוצרים רק בנוכחות חומצת האמינו ציסטאין, המכילה אטום גופרית בקצה קבוצת ה-R. קשרי S-S (מהמילה Sulphide, "גופרי") מכונים קשרים דיסולפידיים.
- קשרי מימן: קשרי מימן בין קבוצות ה-R של חומצות האמינו.
- קשרים יוניים: אלו הם קשרים בין יונים בעלי מטענים הפוכים זה מזה; מכונים גם גשרי מלח.
- אפקט הידרופובי: חומצות אמינו שלהן קבוצת R הידרופובית (נדחית ממים) עשויות להיצמד יחדיו מתוך דחייה מהמים. זה אינו קשר כימי אלא דחייה משותפת מאותו גורם.
- מבנה רבעוני: זהו מבנה מורכב שקיים רק בחלק מהחלבונים. ייחודו בכך שהוא מורכב למעשה מתתי-יחידות, שכל יחידה היא חלבון בפני עצמו. מבנה רבעוני מכיל לפחות 4 תתי-יחידות, ואין גבול עליון למספר תתי-היחידות. לחלבון במבנה זה יש משקל מולקולרי מאד גבוה. הקשרים הכימיים היוצרים את המבנה השלישוני עושים זאת גם במבנה הרבעוני. המוגלובין הינו חלבון מוכר הבנוי במבנה רבעוני ולו 4 תתי-יחידות. חלבונים במבנה הרבעוני מסתדרים במרחב בשתי צורות עיקריות:
- כדוריים: צורתם מעוגלת והם מסיסים לרוב בתמיסות מימיות. הם בדרך כלל חלבונים תפקודיים - אנזימים, חלבוני הובלה ועוד. חלבונים אלו מורכבים ממספר מבנים שונים, משטחי β וסלילי α.
- סיביים: משמשים בעיקר כחלבוני מבנה בתאים, ובניגוד לכדוריים אינם מסיסים במים. רובם בעלי מבנה יחיד. שערה לדוגמא בנויה מחלבון סיבי, שמורכב מיחידות של חומצת האמינו ציסטאין.

יצירת חלבונים

החלבונים נבנים בתוך התאים על-ידי הריבוזומים. בתהליך היצירה של חלבונים, הקרוי תרגום, מתורגם המידע התורשתי המקודד ב-mRNA, שהוא בעצמו משועתק מה-DNA. הגנים המרכיבים את ה-DNA, הינם, לפיכך "תוכניות בנייה" לחלבונים. ה-DNA מקודד ליצירת חלבונים באמצעות הקוד הגנטי, כך שכל שלושה נוקלאוטידים (אבני הבניין של ה-DNA), מקודדים לחומצה אמינית אחת (שלושה נוקלאוטידים המקודדים לחומצת אמינו מכונים יחדיו בשם קודון). שרשרת קצרה של חומצות אמינו מכונה פפטיד; שרשרת ארוכה מכונה פוליפפטיד. לאחר שמיוצר הפוליפפטיד בריבוזום, הוא מתקפל למבנה תלת-מימדי מורכב ב-רטיקולום האנדופלסמי. תהליך היצירה של חלבון מתחיל בגרעין התא. בתחילה מופרדים שני גדילי הסליל הכפול של ה-DNA בעזרת אנזים, עליו אחד הגדילים נבנה mRNA. לאחר שהלה נוצר במלואו הוא נפלט לציטופלסמה ומוצמד לאחד מהריבוזומים בתא בעזרת rRNA. הריבוזום מתחיל לקרוא את הקוד הגנטי שמכיל ה-mRNA. כאשר הריבוזום מזהה את סוג החומצה האמינית הנחוצה לפי הקוד הגנטי, הוא מושך אליו tRNA הנושא חומצה אמינית מתאימה, ומוסיף אותה לשרשרת חומצות האמינות שכבר נוצרה. כאשר יווצר הקשר הבא בשרשרת החומצות האמיניות ישוחרר ה-tRNA לציטופלסמה בכדי להצמד לחומצה אמינית חדשה המתאימה לו. כך נבנית השרשרת עד שהחלבון מושלם. לאורך יצירת שרשרת חומצות האמינו משוחררים חלקים מושלמים מהשרשרת לציטופלסמה עד שכל החלבון המושלם משוחרר (לעת עתה במבנה ראשוני בלבד). בקצותיו של ה-RNA השליח נמצאים קטעים שאינם מקודדים חומצות אמינו; צפקידם הוא לסמן את תחילתו וסופו של החלבון. החלבון הבשל מסגל לעצמו את המבנה הסופי. לעיתים הבשלת החלבון כוללת גם קטיעה של מקטעים מסויימים שלו, הוספה של קבוצות כימיות כסוכרים, זרחה, קבוצות גופרית ושומנים. כמו כן, לעיתים החלבון חובר לחלבונים אחרים, רצועות RNA או ליונים ליצירת קומפלקס חלבוני פעיל. בעשורים האחרונים חלה התקדמות כבירה בהבנת המבנה המרחבי של חלבונים על-ידי שיטות של גיבוש חלבונים והדמיית תהודה מגנטית במסגרת תחום מחקר הקרוי ביולוגיה מבנית. המדע העוסק בחקר החלבונים, בפעילותם ובקשרי הגומלין ביניהם הינו הביוכימיה.

זיהוי חלבונים

ביוכימיה אינדיקטור לזיהוי חלבון הוא ביורט. אם מערבבים חומר המכיל חלבון עם ביורט משתנה צבעו לסגול. אמצעי להפרדת חלבונים הוא מכשיר ה-FPLC שלתוכו מזרימים קבוצות חלבונים, המופרדות לאחר-מכן על-פי מטען חשמלי או גודל.

רפואה

רוב רובן של כ-4,000 המחלות התורשתיות הגנטיות הידועות לנו קשורות לתפקוד לקוי או להעדר של חלבון מסוים בגוף. חשיבותם העצומה של החלבונים לחיים מודגשת באופן מצער באמצעות הנזק הרב העלול להיגרם לגוף עקב חוסר תפקודו של חלבון בודד; הדבר מראה כי למרות שבגוף פועלים עשרות אלפי חלבונים שונים, לכל אחד מהם תפקיד ספציפי ביותר והחלבונים האחרים אינם מסוגלים בדרך-כלל לחפות על חוסר תפקודו של חלבון מסוים. במחלות גנטיות קיים פגם - מוטציה - ברצף הנוקלאוטידים שב-DNA. הפגם עשוי לגרום:
- לייצור חומצת אמינו שגויה,
- להשמטת חומצת אמינו מהשרשרת החלבונית,
- להפסקת קידוד הגן במקום בו התרחשה המוטציה, ועקב כך לייצור חלבון חלקי, קצר מהרגיל. עובדה זו מראה שבנוסף לחשיבותו של כל חלבון לתפקוד הגוף, קיימת גם חשיבות עליונה לכל חומצת אמינו בודדת בשרשרת המרכיבה את החלבון. החלפה או העדר של חומצה בודדת, אפילו בחלבונים המורכבים ממיליון חומצות אמינו בסך-הכל, יכולה לשבש לחלוטין את תפקוד החלבון. כפי שהוסבר לעיל, הקיפול השלישוני של החלבונים, אשר מכתיב ברובו את תפקוד החלבון, תלוי בקשרים כימיים בין החומצות השונות; כשאחת החומצות המשתתפות בקשרים אלו לא קיימת, המבנה התלת-מימדי של החלבון נפגם, ועמו התפקוד. בין המחלות התורשתיות הנגרמות עקב חלבונים פגומים ניתן למנות את אנמיה חרמשית, סיסטיק פיברוזיס, עיוורון צבעים, לבקנות, פנילקטונוריה ועוד. בעשורים האחרונים התגלו חלבונים פגומים המסוגלים לגרום לחלבונים אחרים להפוך לפגומים. חלבונים אלו, הקרויים פריונים, גורמים לכמה מחלות מוח קשות, שסופן תמיד מוות.

חלבון והשפה העברית

המושג חלבון בשפה העברית משמש גם לציון החלק השקוף-לבן בביצה (להבדיל מהחלק הצהוב ממנו מתפתח האפרוח, הלא הוא החלמון). דבר זה גורם לעתים לבלבול.

קישורים חיצוניים

- [http://www.cryst.bbk.ac.uk/PPS2/projects/day/TDayDiss/ מקור יציבות החלבונים] - קשרים כימיים ומבנים של חלבונים, באתר אניברסיטת ברקבק (באנגלית)
- [http://www.elmhurst.edu/~chm/vchembook/565proteins.html חלבונים] - באתר "ספר הכימיה הוירטואלי" של מכללת אלמהרסט (באנגלית) קטגוריה:ביוכימיה
- ja:蛋白質 ko:단백질 simple:Protein th:โปรตีน zh-min-nan:Nn̄g-pe̍h-chit

חומצת אמינו

חומצות אמינו הן יחידות המבנה הבסיסיות של חלבונים. חומצה אלפא-אמינית מורכבת מקבוצת אמין, קבוצת קרבוקסיל, אטום מימן ושייר (קבוצת R) משתנה, הקשורה לאטום (פחמן) מרכזי הקרוי פחמן-אלפא. קבוצת ה-R היא שרשרת הצד של החומצה. חומצות אמינו נקשרות אחת לשניה בקשר המכונה קשר פפטידי. בטבע מוכרות מעל 500 חומצות אמינו, חלקן אפילו נמצאו במרכיבי מטאוריטים. מיקרואורגניזמים וצמחים מייצרים לעיתים חומצות אמינו יחודיות. גוף האדם עושה שימוש בעשרים חומצות אמינו סטנדרטיות לבניית החלבונים. את כל החומצות הללו עשוי האדם לקבל מהמזון. את חלקן הוא מסוגל לסנתז בעצמו, בעיקר בכבד. את החומצות שהאדם מסנתז בעצמו אין הוא חייב כמובן לקבל מהמזון ולכן הן נקראות חומצות אמינו בלתי-חיוניות. מבין חומצות האמינו שבהן עושה האדם שימוש, יש שמונה שאותן יש הכרח לקבל מהמזון מפני שהגוף אינו יכול לייצרן בעצמו; לכן נקראות הן חומצות אמינו חיוניות (לויצין, טראונין, פנילאלנין, ליזין, איזולויצין, טריפטופאן, ולין, מיונין). בנוסף, חייב כל אדם לקבל מהמזון גם חומצה נוספת, חומצה חצי-חיונית, היסטידין, אשר למרות שהגוף יודע לסנתז אותה, מסתבר שהוא אינו מסנתז אותה בכמות מספקת. חומצה אחרת, ארגינין, חצי-חיונית גם היא, בעיקר עבור תינוקות וילדים הזקוקים לה בכמות העולה בהרבה על זו שאותה הם מסוגלים לייצר בעצמם. לכל חומצת אמינו יש צד אמיני (NH₂) וצד קרבוקסילי (COOH). הקשר הפפטידי נוצר בין שתי קבוצות אלו. החומצות נבדלות האחת מהשניה בשייר הצצדי שלהן בלבד. ניתן למיינן לקבוצות לפי תכונות השייר הצדדי: ארומטי או אליפטי, בסיסי או חומצי, הידרופילי (קוטבי, מסיס במים) או הידרופובי (לא-קוטבי, שומני) ועוד. שתי חומצות אמינו המחוברות בקשר פפטידי נקראות דיפפטיד; שלוש חומצות - טריפפטיד; 10 חומצות ומעלה - פוליפפטיד; 30 עד 50 חומצות - אוליגופפטיד; מעל ל-50 חומצות - חלבון.
- קטגוריה:ביוכימיה ja:アミノ酸 ko:아미노산

פיגמנט

בביולוגיה, פיגמנט (בעברית: צִבען) הוא כל צבע בתא צמח או בעל חיים. כמעט כל סוגי התאים כמו תאי עור, העין, פרווה ושיער מכילים פיגמנטים. יצורים שיש להם חסר בפיגמנטציה מכונים לבקנים. בצביעת צבע, דיו, פלסטיק, בד וחומרים אחרים, פיגמנט הוא צבען יבש, בדרך כלל אבקה לא-מסיסה. ישנם פיגמנטים טבעיים ומלאכותיים, אורגניים ואנאורגניים. פיגמנטים פועלים על ידי ספיגה בררנית של חלקים מהספקטרום הנראה (ראו: אור) והחזרת חלקים אחרים. ברוב הפיגמנטים האורגניים יש שרשראות פחמימניות ארוכות, בהן אטומי הפחמן קשורים זה לזה בקשרים קוולנטיים כפולים ויחידים לסירוגין. סידור זה גורם לאלקטרונים לרחף סביב כל המולקולה (ולא רק סביב שני אטומי הקשר), דבר המביא לספיגת האור הבררנית. בדרך כלל מבדילים בין פיגמנט, שהוא לא-מסיס, לבין צבע, שהוא אבקה מסיסה או נוזל. אין חלוקה מוגדרת היטב בין פיגמנטים לצבעים, ויש גורמי צביעה שמשתמשים גם בפיגמנטים וגם בצבע. במקרים מסוימים, פיגמנט ייוצר על ידי עיבוי צבע מסיס עם מלח מתכתי. הפיגמנט שיווצר נקרא "lake".

רשימת פיגמנטים

מבוססי הם/פורפירין

- כלורופיל
- בילירובין
- המוציאנין
- המוגלובין

פולטי אור

- לוציפרין

ליפוכרומים

- Carotenoids
- אלפא ובתא קרוטין
- Cyanins
- Anthocyanin
- ליקופן
- רודופסין
- Xanthophylls
- Canthaxanthin
- Zeaxanthin
- Lutein

קישורים חיצוניים

[http://webexhibits.org/pigments/ פיגמנטים לאורך השנים] Category:ביולוגיה Category:בוטניקה

ברזל

ברזל (Iron) הוא יסוד כימי שסמלו הכימי הוא Fe (מלטינית: ferrum) ומספרו האטומי הוא 26 .

תכונות

ברזל הוא המתכת הנפוצה ביותר בקרום כדור הארץ (34.6% מהמאסה). ביקום, ברזל הוא היסוד העשירי הנפוץ ביותר. הכמות גדולה של ברזל בכדור הארץ היא זו שאחראית על השדה המגנטי שלו. לגרעיני ברזל יש את אנרגיית הקשר הגבוהה ביותר ולכן הוא היסוד הכבד ביותר שנוצר בהיתוך גרעיני מיסודות קלים ממנו. כשכוכב גדול מאוד מתקדם לסוף חייו, לחץ פנימי וטמפרטורה גבוהה מאפשרים היווצרות הדרגתית של יסודות כבדים. כשיגיע לברזל, לכוכב לא תהיה מספיק אנרגיה ותיווצר לבסוף סופרנובה.

שימושים

ברזל הוא המתכת השימושית ביותר (95% מכלל המתכת שמופקת בעולם). המחיר הנמוך ורמת הקשיחות הגבוהה הופכים אותו לחומר הכרחי בבניית מכוניות, אנייות, בניינים וכדומה. פלדה היא הסגסוגת הטובה ביותר של ברזל. שימושים נוספים של ברזל:
- ברזל גלמי (Pig Iron) מכיל בין 4%-5% פחמן וכמויות משתנות של זיהומים כמו גופרית, צורן וזרחן. לברזל זה תכונות ביניים של מחצב ברזל, ברזל יציקה ופלדה.
- ברזל יציקה (Cast Iron) מכיל 2%-3.5% פחמן וכמויות קטנות של מנגן. זיהומים כמו בברזל גלמי מסולקים ממנו על מנת למנוע פגיעה בתכונותיו. טמפרטורת ההיתוך שלו נעה בין 1147-1197 מעלות צלזיוס.
- פלדה (Carbon Steel) שמכילה בין 0.5% ל1.5% פחמן, עם כמויות קטנות של מנגן, גופרית, זרחן וצורן.
- ברזל חשיל (Wrought Iron) מכיל פחות מ0.5% פחמן. סגסוגת זו חזקה, ניתנת לריקוע ונתיכה פחות מברזל גלמי.
- סגסוגות ברזל מכילות לעיתים חומרים כמו כרום, ניקל, מוליבדן, ונדיום וולפרם ועוד.
- לברזל תלת ערכי שימוש בייצור אחסון מגנטי למחשבים.

היסטוריה

תקופת הברזל החלה לפני כשלושת אלפים שנה, כשהאדם גילה את הברזל ותכונותיו. הוא השתמש בברזל לייצור כלים שונים (כמו חוד של חנית) ומאוחר יותר גילה את הפלדה, שהיא סגסוגת של ברזל ופחמן (אחוז הפחמן 0.02%-2.06%) ולפעמים עם מתכות שונות נוספות, כגון כרום או ניקל. ניקל בהודו השתמשו בברזל כבר בשנת 250 לפנה"ס. סדרת הפסלים המפורסמת "אשוקה פילאר" ליד דלהי עשויה מברזל טהור כמעט (98%) שלא החליד או נשחק עד היום. בין השנים 3000-2000 לפנה"ס, גדלו מספר החפצים שעשויים מברזל (המקור ככל הנראה בברזל ממטאור) במסופוטמיה, השימושים היו טקסיים וברזל היה מתכת יקרה מאוד, אפילו יותר מזהב. באיליאדה, מתואר שכלי נשק היו עשויים מארד, אבל השתמשו במטילי ברזל בסחר. מספר מקורות מציעים שברזל היה מופק באותו זמן כתוצר נלווה לזיקוק נחושת. בין השנים 1200-1600 לפנה"ס, גבר השימוש בברזל במזרח התיכון אבל הוא לא החליף את הארד. בין המאה ה10 למאה ה12 לפנה"ס, הייתה מגמה להחליף כלי ארד לכלי ברזל במזרח התיכון. באותו זמן התגלתה טכניקת הפחמון (או קרבוניזציה, שבה מעלים את אחוז הפחמן במתכת) שבעזרתה אנשי המזרח התיכון ייצרו ברזל חזק בהרבה ופחות שביר.

צורה בטבע

ברזל הוא יסוד מתכתי, אחד מהנפוצים ביותר בטבע (מספר 4 בתפוצתו בכדור הארץ). ברזל גולמי נמצא רק במטאוריטים. בכדוה"א ניתן למצאו רק בצורת תרכובת. רוב הברזל נמצא במינרלים שמכילים אותו, כמו המטיט (Fe₂O₃), מגנטיט (Fe₃O_{4_{) וטקוניט. מאמינים שליבת כדור הארץ מורכבת מסגסוגת ברזל-ניקל.
כדור הארץ
בתעשייה, ברזל ממוצה מעופרותיו (בעיקר המטיט ומגנטיט) כשמחומם עם פחמן בכבשן לטמפרטורה 2000°C.
לכבשן מוכנס כל הזמן אוויר חם ומתרחשת התגובה הבאה:

$6C_ + 3O_ \rarr 6CO_$

הפחמן החד חמצני מגיב עם המטיט (או מקור ברזל אחר) כך:

$6CO_ + 2Fe_2O_ \rarr 4Fe_ + 6CO_$

בשנת 2000 הופקו כ1100 מיליון טון עופרות ברזל בשווי 25 מיליארד דולר. חמשת המדינות שמפיקות את הכמות הגדולה ביותר של עופרות ברזל הן סין, ברזיל, אוסטרליה, רוסיה והודו.

הברזל ביצורים חיים

לברזל חשיבות עליונה בביולוגיה; הוא נמצא כמעט בכל היצורים החיים, והוא חיוני לחיים. בעיקר נמצא הברזל באתר הפעיל של כמה אנזימים וחלבונים חשובים:

- בבעלי חיים נמצא הברזל בהמוגלובין, החלבון נושא החמצן בכדוריות הדם האדומות אשר בדם. החמצן הנקלט בריאות נקשר באופן ישיר אל אטום הברזל, ומועבר באמצעות הדם אל כל תאי הגוף. חוסר ברזל בגוף (עקב תזונה לקויה או מחלה) עלול לגרום לאנמיה.

- בכל היצורים האווירניים מצוי הברזל במרכזו של האנזים ציטוכרום, האנזים החשוב ביותר בתהליך הנשימה התאית.

יוני ברזל

קיימות ארבע צורות (מצבי חימצון) של יוני ברזל:

- Fe⁺²: מכונה כיום ברזל (II); באנגלית כונה בעבר Ferrous, ובעברית: קט-ברזל.

- Fe⁺³: מכונה כיום ברזל (III); באנגלית כונה בעבר Ferric, ובעברית: רב-ברזל.

- Fe⁺⁴: מכונה כיום ברזל (IV); באנגלית כונה בעבר Ferryl. צורה זו פחות שכיחה מהקודמות.

- Fe⁺⁶: מכונה כיום ברזל (VI); באנגלית כונה בעבר Ferrate. צורה זו נדירה מאוד.

הברזל נוטה ליצור קשרים יוניים עם אל-מתכות וקשרים מתכתיים עם מתכות ויכול ליצור קשר קוולנטי בצורת יון מורכב.

אמצעי זהירות

תזונה מוגזמת של ברזל מסוכנת ואף רעילה, הברזל מגיב עם על תחמוצות בגוף ומשחרר רדיקלים חופשיים. כשברזל נצרך בכמויות רגילות הוא לא מזיק, מכיוון שלגוף מנגנונים נוגדי חימצון שמווסתים תהליך זה.

מנה של שלושה גרם ברזל שניתנת לתינוק בן שנתיים יכולה להרוג אותו. גרם אחד יכול לגרום להרעלה.

צריכה מוגזמת של ברזל יכולה לגרום למחלות כמו הומוכרומטוזיס שבה כמות רבה של ברזל נאגר באיברים. לכן עדיף להמנע מנטילת תוספי מזון המכילים ברזל ללא המלצת רופא.

גברים מועדים להרעלת ברזל יותר מאשר נשים בתקופת הפוריות, משום שנשים מאבדות דם בוסת.

תורמי דם נמצאים בסיכון מיוחד של רמות ברזל נמוכות בדם. לכן מתבצעת בדיקת המוגלובין לנשים המבקשות לתרום דם. לא נלקחת תרומת דם מאדם בעל רמת המוגלובין נמוכה מ-12. רמות ההמוגלובין בדם אישה פוריה משתנות כתלות בזמן בחודש ביחס לוסת.

קישורים

- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Fe/index.html ברזל בWebelements (אנגלית)]

- [http://lib.cet.ac.il/Pages/item.asp?item=7296&kwd=6143 ברזל בסיפריה הוירטואלית של מט"ח (עברית)]

קטגוריה:מתכות מעבר
קטגוריה:יסודות כימיים

ja:鉄
ko:철

ms:Besi

simple:Iron

th:เหล็ก

צבע

צבע הוא תחושה שנוצרת במוח בעת צפייה בעצמים שמוטל עליהם (או שהם פולטים) אור. המדע העוסק במדידת צבע נקרא קולורימטריה.
קולורימטריה

צבעי החלק הנראה של הספקטרום

צבע
תחום אורכי גל
תחום תדירויות

אדום
740-625 נ"מ
480-405 טה"צ

כתום
625-590 נ"מ
510-480 טה"צ

צהוב
590-565 נ"מ
530-510 טה"צ

ירוק
565-500 נ"מ
600-530 טה"צ

תכלת
500-485 נ"מ
620-600 טה"צ

כחול
485-440 נ"מ
680-620 טה"צ

סגול
440-380 נ"מ
790-680 טה"צ

הספקטרום האופטי הרציף

תמונה:Spectrum441pxWithnm.png
תמונה זו תוצג בגוון מדויק על צגים בעלי תיקון גמא ל-1.5.

ספקטרום של צבעי מחשב

תמונה:Computerspectrum.png
את הצבע שבשורה העליונה ניתן לייצר על ידי חיבור שלושת צבעי יסוד בעוצמות המתוארות בשורות התחתונות<.

פיזיקה של צבע
תחושת הצבע הנתפסת איננה רק תכונה של העצם הנצפה עצמו. הצבע הנתפס על ידי המוח נקבע על ידי כמות ההארה שמגיעה אל העין בכל אורך גל בתחום הנראה. כמות הארה זו נקבעת על ידי מכפלה של שלושה גורמים: ספקטרום הפליטה של מקור האור, עקומת ההחזרה הספקטרלית של העצם. כאשר אור ממקור כלשהו פוגע בעצם, חלק מהקרינה האלקטרומגנטית נבלעת בעצם וחלקה מוחזרת ממנו. הבדלים פיזיקליים בין עצמים יכולים לגרום להם להחזרה שונה באורכי גל שונים, והבדלים אלה גורמים לנו לתחושת צבע שונה.

העין מגיבה לכל אורך גל של אור באופן שונה על פי העקומה הפוטופית באור והעקומה הסקוטופית בחושך.

התחושה הפסיכופיזית שנוצרת תלויה בספקטרום האור הנקלט וגם ברגישות העין לאורכי גל שונים של האור. על כן, למשל, יהיה צבעו של עצם שונה אם מסתכלים עליו תחת תאורות שונות, וכמו כן הוא יכול להתפס כשונה בעיני אנשים או בעלי חיים שונים. בדרך כלל כשמתייחסים לצבע של עצמים מתכוונים לצבע בתאורה "רגילה" (ולא, למשל, אור ירוק - שבו כל העצמים ייראו בגוונים ירקרקים) כשרואה אותם "צופה רגיל". מאחר שזוהי הגדרה רופפת למדי, ניתן במקרים רבים לשטות במוח (על ידי אשליה אופטית מסוימת) וליצור תחושת צבע מטעה. את התלות במקור האור או ברגישות הצופה ניתן לסלק רק על ידי שימוש במכשור מדויק שלא מסתפק בתחושת הצבע הסובייקטיבית אלא מודד את עקומת ההחזרה עצמה.

האור הנראה הוא חלק קטן מספקטרום הקרינה האלקטרומגנטית, ומאופיין באורכי גל שבין 400x10^-9 מטרים בקירוב ועד 700x10^-9 מטרים בקירוב. זהו התחום שרשתית העין רגישה אליו. תחום זה ניתן לחלק באופן גס לפי רגישות העין של האדם הממוצע לתחומי הצבעים שמשמאל. אורכי הגל מדודים בננומטר (נ"מ), ועל מנת להמירם למטרים יש להכפילם ב-10^-9). התדירויות נמדדות בטרה הרץ (טה"צ), שהם 10¹² הרץ.

עצם שאינו מחזיר אור בתדירות שהעין קולטת יראה בצבע שחור. לא קיימים בטבע עצמים שלא מחזירים כלל אור בתחום הנראה אבל העין לא יכולה להבחין בהקרנה נמוכה מתחום מסויים שתחתיו העצם נראה שחור לחלוטין.
"אור לבן" מורכב ממספר אורכי גל ביחס מסויים (שמשתנה בהתאם לתדרים השונים).

עצם לא חייב להחזיר אור כדי להראות. כאשר מתבוננים דרך זכוכית צבעונית או נייר צלופן, האור הנראה הינו האור המועבר דרך החומר. חומר יכול גם לפלוט אור בעצמו: חומרים זרחניים, מנורות פלואורסנטיות, לייזר ונורות להט כולם פולטים אור משל עצמם, באמצעות מנגנונים שונים.

נורת הלהט פולטת בעיקר קרינת גוף שחור - היא מתחממת לטמפרטורה מסויימת, אשר הצבע המאפיין אותה הוא צבע צהבהב. בה במידה, ברזל מלובן פולט צבע אדום כאשר הוא מתחיל להתחמם, מכיוון שהוא נמצא בטמפרטורה שבה עיקר הפליטה הוא באדום. רוב הקרינה מן השמש מגיעה מקרינת הגוף השחור שלה, אשר מרכזה נמצא בצבע הירוק.

הלייזר ונורת הפלואורסנט פולטים שניהם אור בתחומי תדירויות צרים, אשר אינם קשורים לטמפרטורה שלהם אלא הם נובעים ממעברים אלקטרוניים בין רמות אנרגיה אטומיות בחומר.

תחושת הצבע אצל האדם
הרשתית האנושית מורכבת מחיישנים משני סוגים של תאים רגישים לאור: קנים ומדוכים. המדוכים הנם תאים פחוסים הרגישים לנוכחות אור ולשינויים בעוצמת האור. הקנים הנם תאים ארוכים הרגישים לצבע הנקלט אבל רגישים לאור נמוכה והם זקוקים לתאורה רבה יותר כדי ליצור תמונה.

קיימים 3 סוגי קנים:

- תאים הרגישים לאור אדום.

- תאים הרגישים לאור ירוק.

- תאים הרגישים לאור צהוב.

תחושת הצבע הנוצרת במוח היא שילוב של עוצמות החיווי של קנים בשלושת הצבעים השונים. מסיבה זו מוגדר הצבע כגודל תלת מימדי - ניתן לקבוע במדויק את תחושת הצבע אם קובעים את שלושת הערכים שמודדים הקנים השונים. הקושי בקביעה כזו הוא להגיע לכימות נייטרלי של גדלים אלה, כך שניתן יהיה להשוות תחושה של אדם אחד לאחר, בלי תלות בשום גורם.

לצורך כימות זה קיימים תקנים רבים שמתעדכנים לעיתים קרובות.

שילובי צבעים
הביטוי הידוע שחור על גבי לבן משמעו הברור ביותר, כמו בדף לבן שבו מודפסות אותיות שחורות. חרף זאת, מניסויים שנעשו מתברר שהצירוף הבולט ביותר הוא דווקא
# שחור על גבי צהוב,
#ירוק על גבי לבן,
#אדום על גבי לבן,
#כחול על גבי לבן,
#לבן על גבי כחול
#(ורק אז) שחור על גבי לבן.

שימוש בצבעים במחשבים
במחשבים משתמשים בצבע כמעט תמיד בעיצוב אתרי אינטרנט וממשקים של תוכנות. בשפת HTML, ובמגוון יישומים נוספים מסמנים את הצבע על ידי שלושה מספים הקסדצימליים דו ספרתיים, המייצגים את כמות האור האדום, ירוק, וכחול בצבע. לעיתים נהוג להוסיף לפני קוד הצבע את הסימון סולמית (#) כמה צבעים לדוגמה:

ראו גם

- צבעים | עיוורון צבעים

-
קטגוריה:ראייה

ja:色
ko:색

simple:Color

דם

דם הוא נוזל הזורם בכלי דם. זרימתו, המכונה "מחזור הדם", מווסתת על ידי הלב. חלק ניכר מצרכי הגוף מתקבל באמצעות הדם אשר מספק לתאי הגוף חמצן וחומרי מזון ומסלק מהם פחמן דו-חמצני וחומרי פסולת נוספים לכיוון הריאות, הכליות ועוד, אשר מפרישים אותם אל מחוץ לגוף.

צבע דם האדם הוא אדום כאשר הצבע משתנה במידה זניחה בין העורקים לורידים. בעורקים הדם עשיר יותר בחמצן ולכן צבעו יהיה אדום יותר בעוד בורידים הדם עני יותר בחמצן ולכן צבעו יהיה אדום פחות. משתמשים בהבדלי צבע אלו כדי לגלות את כמות החמצן בדם באמצעות מתקן אופטי אשר מאיר דרך האצבע, ובודק את מידת הבליעה של האור.

תפקידי הדם

# נשימה. מערכת הדם מעבירה את החמצן לתאים שם מתרחש תהליך הפקת האנרגיה (נשימה תאית), שתוצרי הלוואי העיקריים הם מים ופחמן דו חמצני אשר מסולק מהגוף באמצעות מערכת זו.
# תזונה. אל מערכת הדם מגיעים חומרים אשר עברו את תהליך העיכול וחיוניים לגוף, לדוגמה - גלוקוז.
# הפרשה. חומרים מזיקים ולא רצויים עוברים במערכת הדם אל מערכת ההפרשה החיצונית במטרה לסלקם מהגוף.
# הגנה. במערכת הדם קיימים גופיפים רבים שהם חלק ממערכת הלימפה (מערכת החיסון) גופיפים אלו מגנים על הגוף מפני גורמים עוינים כגון וירוסים וחיידקים.
# ויסות חום. באמצעות כיווץ והרחבת כלי הדם, האצת/ האטת זרימת הדם.

אצל אדם רגיל יש בערך 70 מיליליטר דם לכל קילוגרם משקל גוף, ובסך הכל כחמישה עד שישה ליטרים אצל גבר ממוצע וכארבעה עד חמישה ליטרים אצל אישה ממוצעת.

הרכב הדם

הדם מורכב מ-55% פלסמה (החלק הנוזלי). 45% החלק התאי (גופיפים שונים, כדוריות דם, הורמונים ועוד). בבדיקת הדם הקרויה תמונת דם ניתן לעמוד על ריכוזו של כל אחד מן המרכיבים.
החלק התאי
החלק התאיהמטוקריט - ריכוז כדוריות הדם 40%-45%.

- 99% תאי דם אדומים, תאים אלו חסרים גרעין והם נושאים את ההמוגלובין של הדם שאחראי לקשירת החמצן בדם.

- 0.6-1% טסיות דם, בעלות תפקיד בתהליך קרישת הדם.

- 0.2% תאי דם לבנים המהווים חלק מהמערכת החיסונית.

תאי דם אדומים

- תאי דם אדומים צעירים (רטיקולוציט) 25-75 אלף בממ"ק. עליה בכמותו מרמזת על תהליך הרס של תאי דם אדומים .

- תאי דם אדומים - 6-8 מליון בממ"ק. נוצרים במח העצם. מכילים המוגלובין, חלבון, המכיל ברזל וקושר חמצן, רמתו התקינה היא כ-15%. הקשרים בין החמצן להמוגלובין הם רופפים במטרה לאפשר ניתוק מהיר ויעיל של החמצן מכדוריות הדם ומעבר החמצן לתאים. הקשר הנ"ל מעניק לדם את צבעו האדום. לכדוריות הדם האדומות קרום גמיש מאוד בכדי לאפשר מעבר בנימים שהם כלי דם קטנים אף מכדוריות הדם האדומות. כל מולקולת המוגלובין קושרת 4 מולקולות חמצן. ניתן למדוד את רווית החמצן באמצעות מכשיר הקרוי pulse oximeter אשר מצוי בנט"ן.

תאי דם לבנים

4000-10,000 ממ"ק נוצרים במח העצמות.

כמה סוגים עקריים:

- גרנולוציטים (הבלענים) - המגיבים העיקריים והראשונים לזיהומים חיידקיים (מזהים גורם זר, עוטפים ובולעים אותו ולאחר מכן מתפרקים. כשהם מתפרקים הם מפרישים היסטמין - חומר שנוצר מתאי דם לבנים שהתפרקו, והגוף אמור לווסת את ההיסטמין ולנקז מהדם)

- לימפוציט (ברבים:לימפוציטים) - מייצרים את הנוגדנים. ישנם נוגדנים בפלסמה, ובמידה ואחד מהם מזהה דנ"א זר, גוף זר הוא משדר חומרים כימיים אשר נותנים ללימפוציטים לייצר יותר נוגדנים מסוימים אשר תוקפים את הגוף הזר. חלקם נדבקים לגורמים הזרים ומחברים אותם , ומבצעים הצמתה או מסמנים לתאים הבלענים/הרעלנים.

- מונוציטים - משתתפים במערכת החיסונית ובמערך התחזוקה בגוף (תאי דם מתים שמסתובבים במחזור הדם נאספים ע"י המונוציטים אל מערכת ההפרשה).

עלייה ברמת הלויקוציטים מצביע על תהליך דלקתי. באיידס - ישנה פגיעה במערכת החיסונית, בלימפוציטים מסוג B ו - T , ישנה ירידה דרסטית בייצור תאי דם לבנים (פחות מ-4000)

תאים אחרים

- טסיות דם - 150-300 ממ"ק. אחראיות על מסלולי קרישת הדם בשיתוף עם פקטורי קרישה - 15
הטסיות מסייעות במקרה של חתך או פציעה לקרישת הדם.
הטסיות הנקראות גם לוחיות דם, יוצרות מעין "לוחות" החוסמים את החתך ובכך גורמים לקרישת הפצע.

מחלות

המופיליה היא מחלה בה יש חוסר בפקטורי קרישה מסוימים דבר אשר מונע היווצרות של קרישי דם וכך אדם חולה המופיליה יכול למות ולו מהשריטה הקטנה ביותר שכן אין גורם פנימי שיעצור את הדימום. משפחה מפורסמת אשר סבלה מהמחלה היא משפחה הצאר הרוסי האחרון, שבה יורש העצר, אלכסיי היה חולה במחלה.

תרופות מטיפוס אספירין מקטינות את מידת הקרישה של הדם. תרופה זו משמשת כאמצעי מנע, נגד יצירת קרישי דם, אצל אנשים החולים בטרשת עורקים - אנשים אלה בעלי כלי דם צרים, וקריש דם קטן יחסית עלול להרוג אותם.

קרישי דם עלולים להיווצר במהלך טיסה, להסחף למוח או ללב ולגרום למוות. כדי למנוע ארועים כאלה מומלץ להפעיל את הרגליים במהלך טיסה.

ראו גם

- סוג דם

- מחזור הדם

- בדיקת דם
קישורים חיצוניים

- [http://www.medethics.org.il/articles/tora/subject16.asp "דם"] מתוך האנציקלופדיה הרפואית הלכתית, באתר מכון שלזינגר

-

ja:血液
ko:혈액

ms:Darah

simple:Blood

חמצן

חמצן (Oxygen) הוא יסוד כימי שמספרו האטומי 8 וסמלו הכימי O.

תכונות

טמפרטורת ההתכה של חמצן היא 218.79- מעלות צלזיוס וטמפרטורת הרתיחה שלו היא 182.96- מעלות צלזיוס. מסתו האטומית 15.9994 וסידור האלקטרונים שלו הוא 2,6. הערכיות של החמצן היא 2-.

החמצן הוא יסוד אל-מתכתי המופיע בצורתו הטבעית כמולקולת O₂, ובטמפרטורת החדר כגז.

לחמצן נוזלי ומוצק צבע כחול בהיר ולאוזון (O₃) נוזלי ומוצק צבע כחול כהה. לצורה אלוטרופית חדשה של חמצן, O₄ יש צבע אדום כשהיא מוצקה. O₄ מופק בהפעלת לחץ של 20 גיגא-פסקל על O₂. צורה זו של חמצן היא חומר מחמצן חזק יותר מאוזון או חמצן אטמוספרי.

שימושים

חמצן הוא היסוד האלקטרושלילי ביותר אחרי פלואור ולכן הוא משמש לעיתים קרובות כחומר מחמצן. חמצן נוזלי הוא חומר מחמצן בטילים.

תערובת 50% חמצן ו-50% גז צחוק (N₂O) משמשת כחומר הרדמה ברפואת שיניים.

החמצן משמש גם לתהליכים תעשייתיים שונים, בהם הוא משמש דלק, כגון ריתוך, ייצור פלדה והפקת מתנול.

היסטוריה

חמצן התגלה על ידי כימאי ופילוסוף פולני (Michał Sędziwój) במאה ה-16.

מאוחר יותר חמצן התגלה שוב על ידי הכימאי השוודי קרל וילהלם שלה בשנת 1772, אך עבודתו לא פורסמה עד לאחר שהאנגלי ג'וזף פריסטלי "גילה" באופן עצמאי את החמצן ב1774. פריסטלי פרסם את ממצאיו ב-1775 ושלה ב-1777.

צורה בטבע ותפקיד ביולוגי

חמצן הינו אחד היסודות הנפוצים בטבע ומהווה 21% מהאוויר על פני כדור הארץ. לחמצן חשיבות מכרעת עבור קיום החיים הארציים, מסיבות רבות שחלקן:

- החמצן הטהור משמש לנשימת עולם החי, הזקוק לו על מנת לשרוף מזון ולהפיק אנרגיה לקיום חייו.

- החמצן מהווה חלק ממולקולת הפחמן הדו-חמצני (CO₂), הדרוש לתהליך הפוטוסינטזה, המאפשר את קיומו של עולם הצומח.

- החמצן הוא מרכיב במולקולת המים (H₂O), החיוניים לכל קיום אורגני.

- אחד הביטויים של החמצן בטבע הוא גז האוזון (O₃), המסנן קרינה אולטרה סגולה.

תהליך ההתרכבות של חומר אורגני עם חמצן נקרא בעירה, וכתוצר שלו משתחרר פחמן דו-חמצני (בבעירה במחסור בחמצן - פחמן חד-חמצני). תהליך זה, כאמור, הוא המאפשר המרת מזון לאנרגיה, בתהליך הנקרא נשימה אירובית (בניגוד לנשימה אנאירובית). ביצורים מורכבים המכילים מחזור דם, ישנם תאים מיוחדים שתפקידם לסייע בהעברת החמצן לכל חלקי הגוף, ונקראים תאי דם אדומים.
את תהליך הבעירה גילה הכימאי הצרפתי אנטואן לבואזיה. במאה ה-18 האמינו הבריות כי כשהחומר בוער הוא פולט גז לא נראה בעל מסה שלילית המכונה פלוגיסטון. לבואזיה הוכיח בניסוייו כי הבעירה אינה אלא התרכבות של החומר הבוער עם החמצן שבאויר.

תוצר תהליך התרכבות של חמצן עם חומר נקרא תחמוצת (לדוגמא: פחמן דו-חמצני, תחמוצת החנקן, תחמוצת הסידן וכד'). תהליך השיתוך של ברזל נקרא קורוזיה (corossion), ונחשב לתהליך הפוגע ביעילותן של מתכות מעובדות עבור האדם.

מבנה מולקולת החמצן

למולקולות חמצן, כאמור, מבנה דו-אטומי. במולקולה זו נוצר קשר מיוחד, שאינו הקשר הקוולנטי הכפול המתבקש. במולקולה זו קיים קשר קוולנטי יחיד, ושני אלקטרונים בודדים שאינם בזוג:

. .
:O - O:
.. ..

במולקולה זו מתקיימת פרמגנטיות החמצן: המשיכה בין האטומים גדולה בהרבה מבקשר קוולנטי יחיד, בזכות האלקטרונים הבודדים. למעשה, מדובר בקשר קוולנטי אחד ושני קשרים תלת-אלקטרניים, המתוארים בצורה הבאה:

...
:O --- O:
...

אמצעי זהירות

חשיפה לריכוזי חמצן הגבוהים מריכוזו באוויר מסוכנת ויכולה לגרום לעיוורון.

נגזרות מסוימות של חמצן, כמו אוזון (O₃), מי חמצן (H₂O₂), על תחמוצות שונות ועוד הם חומרים מסוכנים.

נגזרות חמצן נוטות ליצור בגופנו רדיקלים חופשיים, בעיקר בתהליכים מטבוליים. מכיוון שהם יכולים לגרום נזק לתאים ולDNA, הם עלולים לגרום לסרטן ולהזדקנות (בניגוד לסרטן, זהו תהליך טבעי).

קישורים חיצוניים

- [http://lib.cet.ac.il/Pages/item.asp?item=7302 חמצן בספריה הוירטואלית של מט"ח]

- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/O/index.html חמצן ב-Webelements (אנגלית)]

- [http://www.josephpriestley.info מידע על ג'וזף פריסטלי (אנגלית)]

קטגוריה:יסודות כימיים
קטגוריה:אל-מתכות

als:Sauerstoff

ja:酸素
ko:산소

ms:Oksigen

simple:Oxygen

th:ออกซิเจน

לב
הלב הוא איבר חלול ושרירי שמטרתו היא להזרים את הדם דרך כלי הדם אצל בעל חיים, זאת תוך התכווצויות חוזרות ונשנות. ערך זה עוסק בלבבות אנושיים.

מיקום ותפקוד
בעל חיים

הלב הינו איבר שרירי חלול, חרוטי מעט בצורתו וממוקם בצורה אלכסונית במרכז בית החזה. בסיס החרוט פונה לכיוון העליון של בית החזה ומעט אחורה, קודקודו החרוט (Apex) פונה קדימה למטה ושמאלה וממוקם בגובה המרווח הבין צלעי החמישי.
הלב הממוצע של מבוגר קטן מעט משני אגרופים של אותו אדם. משקלו 300 - 350 גרם. גבולו העליון עובר בקו אופקי מאחורי הסטרנום ברמת צלע מספר 2 וגבולו התחתון בין צלעות 5 ל-6.
הלב מתכווץ כאשר הדם שבתוכו יוצא ממנו, הוא מתרפה לאחר שכל הדם יצא ממנו ובזמן שהלב רפוי הדם נכנס לתוכו. הפעולה של התכווצות הלב מכונה סיסטולה (systole) והרפיית הלב מכונה דיאסטולה (diastole). פעולות התכווצות הלב והרפייתו נקראות פעימה. בכל פעימה מזרים הלב 60-100 סמ"ק דם שהוא 7000-9000 ליטר דם ביממה בזמן מנוחה. הלב מצוי בחלל בבית החזה הקרוי גם מדיאסטינום (mediastinum) ומאחורי עצם בית החזה.

מבנה הלב
עצם
עצם
עצם
עצם
עצם

הלב מחולק לצד ימין וצד שמאל. הלב מורכב משני חדרים ושני פרוזדורים שנקראים גם עליות. הפרוזדורים קרויים atriums והחדרים קרויים ventricles. דופן הלב בנוי משריר ייחודי לו הקרוי שריר הלב (Myocardium).

חוד הלב (Apex) מצוי בצד שמאל ובו סיבים עיצביים החשובים לפעילות החשמלית של הלב. חדר שמאל הוא הגדול ביותר מפני שהוא מכיל את כמות הדם הגדולה ביותר בלב ובשל העובדה שממנו מוזרם דם לעבר כל חלקי הגוף, דבר המצריך התכווצות מכנית חזקה מאוד התלויה בדחף חשמלי.

בין צד ימין לצד שמאל של הלב קיימת מחיצה המכונה ספטום (septum). תפקידה של המחיצה הוא להפריד בין צד שמאל אשר עשיר בחמצן לבין צד ימין אשר עשיר בפחמן דו חמצני וזאת כדי למנוע התערבבות של דם עשיר בחמצן עם דם עשיר בפחמן דו חמצני.

בין הפרוזדורים לחדרים ובין החדרים לעורקים היוצאים מהלב (עורק הריאה ואבי העורקים) מצויים שסתומים. השסתומים שבין הפרוזדורים לחדרים קרוים שסתומים צניפיים מכיוון שהם בנויים מצניפים אשר עשויים מרקמה סיבית ונראים כמו עלים של מצנח. הצניפים מחוברים בעזרת רשת סיבית לשרירים הפפילרים (פטמתיים). השסתום שנמצא בין הפרוזדור הימני לחדר הימני נקרא השסתום התלת צניפי (tricuspid) כיוון שהוא בנוי משלושה צניפים. השסתום שנמצא בין הפרוזדור השמאלי לחדר השמאלי נקרא השסתום הדו צניפי כיוון שהוא בנוי משני צניפים, שסתום זה נקרא גם השסתום המיטרלי (Mitrus) שמשמעות שמו היא כומר מכיוון שהוא מזכיר את צווארון החולצה של כמרים. השסתומים שנמצאים בין החדרים לעורקים נקראים שסתומים ירחיים מכיוון שלשלושת הצניפים המרכיבים אותם יש צורה של ירח. כל שסתום בנוי משלושה צניפים הנקראים צניפים ירחיים (לונריים), הם מצויים בבסיס העורק היוצא מהלב ויוצרים שם שקע שנקרא סינוס. השסתום שנמצא בין חדר ימין לעורק הריאה נקרא שסתום עורק הריאה (pulmonary valve). השסתום שנמצא בין חדר שמאל לאבי העורקים נקרא שסתום אבי העורקים (aortic valve). שסתומים אלו נמצאים רק בחלק העליון של החדרים ולא בחלקם התחתון. שרירים הנקראים השרירים הפפילריים (papillary muscle) מונעים מהציניפים להשאב לתוך חלל הפרוזדור בזמן כיווץ הלב ובכך מונעים פתיחה של השסתומים וחזרה של דם. אין שסתומים בין הורידים לפרוזדורים מכיוון שלאורך כל וריד קיימים שסתומים שמונעים חזרה של דם אחורה וכך גם מונעים חזרה של דם מהפרוזדורים לורידים. איוושה היא בעיה בסגירת השסתומים שניתנת לאבחנה על ידי האזנה ללב.

אספקת הדם אל הלב

דופן הלב עבה מדי בכדי לאגור את חומרי המזון והחמצן המועברים דרך הלב ולכן הוא זקוק לעורקים וורידים שיעברו דרך דופן זו. העורקים הקורונריים מספקים דם אל הלב. מקור העורקים הקורונריים הוא בסינוסים של הצניפים הירחיים (לונריים) שבבסיס אבי העורקים ובשסתום אבי העורקים. מקור השם קורונריים הוא מהמילה קורונה שמשמעותה כתר, העורקים הקורונריים קרוים כך מכיוון שהם מקיפים את הלב. קיימים שני עורקים קורונריים:

- העורק הקורונרי הימני מתחיל בסינוס שנמצא מאחורי הצניף הירחי הימני של שסתום אבי העורקים, הוא מתפצל לעורק הקורונרי הימני (right coronary artery) ולעורק הקורונרי השולי הימיני (right marginal artery - RMA).

- העורק הקורונרי השמאלי מתחיל בסינוס שנמצא מאחורי הצניף הלונרי השמאלי של שסתום אבי העורקים ומתפצל לעורק העקיף (circumflex) ולעורק השולי השמאלי (left marginal artery - LMA).

הורידים המנקזים את הלב נקראים ורידי הלב. קיימים שלושה ורידי לב המתנקזים לוריד אחד גדול יותר שנקרא הסינוס הקורונרי ונמצא בחלק האחורי של דופן הפרוזדור הימני של הלב. וריד זה מזרים את הדם הורידי ישר לתוך חלל הפרוזדור וכך הדם הורידי שמגיע משריר הלב מתערבב עם הדם הורידי שמגיע מכל הגוף אל חלל פרוזדור ימין. שלושת ורידי הלב הקיימים: קטן, בינוני וגדול.

העיצבוב של הלב

בלב מתבצעות שתי פעילויות שונות:

- פעילות מכנית שכוללת את התכווצות והרפיית הלב.

- פעילות חשמלית שכוללת את הפיקוח על כיווץ מכאני מסודר ומסונכרן של שריר הלב על ידי אותות חשמליים.

שתי הפעילויות הנ"ל תלויות אחת בשניה ולכן אם הלב לא יקבל אנרגיה ומזון, הפעילות המכנית תחלש או תפסיק ובעקבותיה הפעילות החשמלית תהיה לא תקינה. כמו כן, במידה ויש הפרעה בפעילות החשמלית תהיה הפרעה בפעילות המכנית.

שריר הלב כמו כל שריר בגוף האדם מתכווץ ברגע שמגיע אליו אות חשמלי ונרפה ברגע שאות זה מופסק. שריר הלב בדומה לתאי שריר אחרים בגוף מסוגל להוליך חשמל לתאים שכנים ולעורר גם בהם התכווצות. בניגוד לשאר תאי השריר בגוף, שריר הלב מסוגל ליצור אות חשמלי ללא גירוי מבחוץ, יכולת זו נקראת פוטנציאל פעולה. בשל היכולת החשמלית של תאי שריר הלב, כל תא כזה מסוגל ליצור אות חשמלי הנע בין כל שאר התאים, תוך כדי העברת ההזרם החשמלי תאי הלב מתכווצים.

בלב קיים קוצב ראשי הקרוי Sinus Atrial Node. קוצב זה ממוקם בחלק העליון של פרוזדור ימין והוא זה שנותן את קצב הלב התקין, כ 60-100 פעימות בדקה, והוא למעשה מתחיל את שרשרת ההולכה החשמלית בפקודה להתכווצות הפרוזדורים.

האות החשמלי שניתן מהסינוס עוטף את כל הפרוזדורים אך אינו מגיע לחדרים. הוא נעצר עקב הצורך להמתין בין כיווץ הפרוזדורים לכיווץ חדרים ולשם כך ישנו קוצב נוסף הקרוי Atrio Ventricular Node אשר ממוקם בין הפרוזדורים לחדרים ומכאן גם שמו. קוצב זה מחזיק את הדחף החשמלי 0.2-0.12 שניות בטרם הוא משגר דחף חשמלי נוסף להתכווצות החדרים. במידה והקוצב הראשי אינו מתפקד קוצב זה יכול להפיק קצב של כ40-60 בדקה כפעולת גיבוי.

מכיוון שהשסתומים המובילים דם מהלב אל הגוף נמצאים בחלק העליון של כל חדר, קיימים סיבים הקרוים סיבי היס (Bundle of His) שתפקידם הוא לכווץ את החדרים מלמטה למעלה ומעבירים את הזרם החשמלי ללא כיווץ החדרים.

קיימים סיבים הקרוים סיבי פורקנייה (Purkinje Fibers) שתפקידם הוא להעביר את הזרם החשמלי לאורך שריר הלב על מנת שהזרם יגיע בצורה מסודרת לכל דפנות הלב כאשר האות החשמלי שמגיע מהם מתפזר לתוך עובי שריר הלב.

במידה ויש כשל לבבי גם סיבי פורקנייה מסוגלים לייצר קצב משלהם שהוא בין 20-40 בדקה וזאת רק כאשר הקוצבים לא פועלים.

מחזור הדם
מחזור הדם מחולק לשניים:

מחזור הדם הקטן

- מסלול זרימת הדם: הדם נכנס לפרוזדור ימין וממשיך אל חדר ימין, משם הוא זורם החוצה דרך עורק הריאה שמוביל אותו לנאדיות הריאה מהם הוא עובר לוריד הריאה, דרכו הוא זורם אל פרוזדור שמאל.

- הרכב הדם: הדם עני בחמצן ועשיר בפחמן דו חמצני זורם בריאות על מנת להעשיר את הדם בחמצן.
מחזור הדם הגדול

- מסלול זרימת הדם: הדם נכנס לפרוזדור שמאל וממשיך אל חדר שמאל, משם הוא זורם אל אבי העורקים שממנו הוא מתפצל אל עורקים, עורקיקים, נימים, ורידונים, ורידים, ולבסוף הוא זורם דרך וריד נבוב עליון ותחתון אל פרוזדור ימין.

- הרכב הדם: הדם עשיר בחמצן זורם בכל חלקי הגוף, מעביר להם את החמצן שהוא מכיל ומתרוקן.

עורקי הלב
עורקי הלב הנם העורקים המספקים דם לשריר הלב עצמו.והם נקראים קורונארים . ישנה המערכת השמאלית והמערכת הימנית .
המערכת השמאלית אשר מתחילה ב LM העורק הראשי השמאלי שמתפצל ל LAD וCX . ה LAD הוא העורק השמאלי הקדמי היורד וה CX הנו העורק העוקף . ה LAD מתפצל ל עורקים יותר קטנים שנקראים דיאגונאלים וסיפטאלים . LAD בעיקר מזין את החלק הקדמי והלטראלי של חדר שמאל . וה CX מתפצל ל מארגינאלים שהוא בעצם מזין את החלק הלטראלי והאחורי ואם הוא עורק דומיננטי גם מזין חלק מהדופן התחתונה של חדר שמאל.
המערכת הימנית הנה מורכבת מעורק אחד RCA שהוא העורק הקורונארי הימני שמתפצל גם למרגינאלים שהוא בעצם מזין את חדר ימין ומערכת ההולכה החשמלית של הלב SAN+AVN והדופן התחתונה של חדר שמאל וגם את העליה הימנית .
את העליה השמאלית מוזנת ע"י ענפים של המערכת השמאלית.
התקפי לב/תעוקת חזה הנם בדרך כלל תוצאה של הצירות/חסימה של אחד או יותר מהעורקים הקורונארים. את מיקום או גודל ההתקף מושפע ממקום ההצירות/חסימה של העורק . הטיפולים המקובלים היום לחסימות /הציריות אלו הן צינתור עורקי לב ופתיחה ע"י בלון והנחת סטנד"קפיץ" PTCA או לאחר צינטור אבחנתי אשר הדגים בעיה שלא ניתן לעשות התערבות טיפולית צינטורית אז הטיפול המקובל הנו ניתוח לב פתוח "מעקפים" CABG .
יש כל מיני גורמי סיכון אשר מזרזים התקדמותה של מחלת לב כללית כגון עישון,גיל,מין,תורשה,השמנה,תזונה ורמות שומנים גבוה בדם,סכרת,יתר לחץ דם,טיפולים כימוטרפיים והקרנות באזור החזה ועוד .

וויסות פעימות הלב

במהלך פעילותו מתכווץ הלב אין ספור פעמים, קצב פעימות הלב נקבע על ידי רקמה הנמצאת במעטפת הלב המשחררת זרמים חשמליים הגורמים לו להתכווץ. למעשה מדובר בשני מוקדים המשחררים זרמי חשמל: אחד חלש יותר בסמוך לפרוזדורי הלב ואחד חזק יותר בחדרים התחתונים. הסיבה לכך היא שבמהלך התכווצות הלב מתכווצים קודם הפרוזדורים הדוחפים את הדם לחדרים ומספר אלפיות שנייה מאוחר יותר מתכווצים החדרים ומזרימים את הדם לגוף כולו. לכן כאשר אדם עוסק בפעילות גופנית ניתן להרגיש את הלב פועם בחוזקה ובמהירות. על ידי אימון גופני ניתן להגדיל את תפוקת הלב (כלומר את כמות הדם שהוא מזרים בפעימה) וכך עם הזמן מאמץ הלב יופחת. ככל שתפוקת הלב גדולה יותר כך מתאפשרת ללב מנוחה רבה יותר ומכאן ניתן ללמוד על חשיבות האימון הגופני לבריאות הלב.

הקצב של האותות החשמליים נקבע על ידי הורמונים שאותם משחרר הגוף אל זרם דם. בזמן פעילות גופנית למשל משחרר הלב הורומונים הגורמים לו להתכווץ מספר פעמים רב יותר, זאת כדי לספק לשרירים את החמצן לו הם זקוקים בזמן מאמץ. לעיתים הלב פועם בעוצמה גם כאשר אנו מתרגשים או מפחדים תופעה זו נגרמת בשל שחרור של הורמון בשם אדרנלין שחלק מהשפעותיו הם הגברת קצב פעימות הלב. ישנם אנשים שהקוצב הטבעי בגופם אינו מתפקד כראוי והם נדרשים להשתיל קוצב לב מלאכותי שמתזמן את התכווצויות ליבם.

הלב אצל בעלי חיים אחרים
ליבם של רוב היונקים דומה מאד במבנהו ותפקודו ללב האנושי. גם ליבם של העופות מורכב מארבע מחיצות, אך ככל הנראה התפתח באופן בלתי תלוי. לדגים, לעומת זאת, יש לב בעל שתי מחיצות.

באופן כללי ככל שבעל החיים קטן יותר כך ליבו פועם בתדירות רבה יותר (גם בין צאצא ובוגר מאותו המין). ליבו של לוויתן פועם 9 פעמים בדקה, של פיל 25 פעמים בדקה, של אדם 70 פעמים בדקה וכדומה.

ביטויים הקשורים בלב

- לב הים - אמצע הים.

- לב אחד - אחווה.

- לב זהב - תכונות טובות.

- לב רחב - נדיבות.

- לב חם - רגיש.

- לב כבד - מועקה רבה.

- לב שבור - צער או כאב נפשי כתוצאה מפרידה מאהוב/אהובה

- לב של אבן - אכזריות.

- הלב שותת דם - סובל מאוד.

- טוב לב - תכונות טובות.

- כאב לב - עצב רב.

- אומץ לב - אומץ רב.

- תשומת לב - התייחסות.

- מחמם את הלב- משמח.

- גילוי לב - כנות.

- לב הענין - עיקר הענין.

ראו גם

- מחזור הדם

- מחלות לב

- אלקטרוקרדיוגרם

קישורים חיצוניים

- [http://www.medethics.org.il/articles/tora/subject42.asp "לב"] מתוך האנציקלופדיה הרפואית הלכתית, באתר מכון שלזינגר

קטגוריה:אנטומיה

ja:心臓
ko:심장

ms:Jantung

simple:Heart

סוכר

אנרגיה
אנרגיה היא גודל פיזיקלי סקלרי, המשמש בכל ענפי הפיזיקה. אנרגיה היא גודל שיכולה להצבר על ידי גוף או מערכת.

מנקודת מבט פיזיקלית, כל מערכת מכילה כמות מסויימת של גודל סקלרי המכונה אנרגיה. גודל זה לובש צורות שונות המתוארות בדרכים שונות, בהתאם לסוג האנרגיה המתואר.

אחת הפונקציות המתוארות על ידי אנרגיה היא היכולת לבצע עבודה. כמות העבודה שמערכת מסוגלת לבצע אינה עולה על כמות האנרגיה שהמערכת מכילה, בהתאם לעקרון שימור האנרגיה.

האנרגיה מצוייה במספר צורות בסיסיות, על פי כוחות היסוד של הטבע:

- אנרגיה קינטית - אנרגיה המצויה במערכת עקב תנועה של המערכת (פנימית או תנועת מעתק). את האנרגיה הקינטית ( $E_k$ ) של מערכת בעלת מסה $m$ הנעה במהירות $v$ ניתן לתאר באמצעות הנוסחה $E_k=\frac$ . כאשר אנרגיית התנועה משוייכת לתנועה אקראית פנימית של המערכת, היא מכונה לעתים "אנרגיית חום".

- אנרגיה פוטנציאלית - אנרגיה המשוייכת למערכת המצויה במצב שאינו יציב - במצב שבו סכום הכוחות הפועל עליה אינו אפס. עבור כוחות שונים, ניתן לייחס אנרגיות פוטנציאליות שונות כמו לדוגמה "אנרגיית גובה" עבור גוף במצב מעורער בשדה כבידה, "אנרגיה קפיצית" עבור קפיץ מתוח וכו'.

- אנרגיה תרמית - הינה למעשה האנרגיה הקינטית של המולקולות בחומר.

- אנרגיה כימית - בתהליך של שינוי הקשר הכימי בין האטומים והמולקולות משתחררת או נאגרת אנרגיה מהסביבה.

- אנרגיה חשמלית - נובעת מתנועת אלקטרונים בחומר.

- אנרגיה אלקטרומגנטית - אנרגיה האצורה בחלקיקים בעלי מטען חשמלי והגורמת למשיכתם או דחייתם.

- אנרגיה גרעינית - אנרגיה האצורה בגרעיני האטומים, על פי העיקרון של הכוח הגרעיני החזק, שגורם למרכיבי הגרעין להיות קשורים.

-}}

המוגלובין

חלבון

סוגי חלבונים

מבנה החלבון

יצירת חלבונים

זיהוי חלבונים

רפואה

חלבון והשפה העברית

קישורים חיצוניים

חומצת אמינו

פיגמנט

רשימת פיגמנטים

מבוססי הם/פורפירין

פולטי אור

ליפוכרומים

פוטוסינתטים

אחרים

פיגמנטי צביעה

קישורים חיצוניים

ברזל

תכונות

שימושים

היסטוריה

צורה בטבע

הברזל ביצורים חיים

יוני ברזל

אמצעי זהירות

קישורים

צבע

פיזיקה של צבע

תחושת הצבע אצל האדם

שילובי צבעים

שימוש בצבעים במחשבים

ראו גם

דם

תפקידי הדם

הרכב הדם

החלק התאי

תאי דם אדומים

תאי דם לבנים

תאים אחרים

מחלות

ראו גם

קישורים חיצוניים

חמצן

תכונות

שימושים

היסטוריה

צורה בטבע ותפקיד ביולוגי

מבנה מולקולת החמצן

אמצעי זהירות

קישורים חיצוניים

לב

מיקום ותפקוד

מבנה הלב

אספקת הדם אל הלב

העיצבוב של הלב

מחזור הדם

עורקי הלב

וויסות פעימות הלב

הלב אצל בעלי חיים אחרים

ביטויים הקשורים בלב

ראו גם

קישורים חיצוניים

סוכר

אנרגיה