Sidik DNA

Susunan genetik manusia, atau genom, terdiri dari sekitar 3 miliar nukleotida. 3 milyar unit ini menyusun 23 pasang kromosom, yang merupakan untaian DNA kontinu dengan panjang mulai dari 50 juta hingga 500 juta nukleotida. Dikodekan dalam DNA ini dan disimpan dalam unit yang disebut gen adalah instruksi untuk sintesis protein. Masing-masing dari sekitar 100.000 gen bertanggung jawab untuk sintesis protein tertentu. Selain instruksi untuk sintesis protein, setiap gen mengandung urutan basa, diulang beberapa kali, yang tidak memiliki fungsi yang diketahui. Yang menarik dari rangkaian ini, yang disebut minisatellites, adalah bahwa mereka muncul berkali-kali di lokasi yang berbeda, bukan hanya pada gen tertentu. Selain itu, setiap orang memiliki jumlah pengulangan yang unik. Hanya kembar identik yang memiliki jumlah urutan minisatellite yang sama

Sel Sabit Anemia — Molekul Penyakit

Anemia sel sabit adalah penyakit keturunan di mana sel-sel darah merah berbentuk tidak normal membatasi aliran darah ke organ-organ vital dalam tubuh manusia, menyebabkan pembengkakan, rasa sakit yang parah, dan dalam banyak kasus rentang hidup yang pendek. Saat ini tidak ada obat untuk kondisi ini, tetapi gejalanya yang menyakitkan diketahui disebabkan oleh cacat pada hemoglobin, protein pembawa oksigen dalam sel darah merah.

Industri Minyak Bumi

Pada tahun 2008 diperkirakan 40 persen dari kebutuhan energi Amerika Serikat dipasok oleh minyak atau minyak bumi. Sisanya disediakan oleh gas alam (sekitar 25 persen), batubara (23 persen), tenaga air (4 persen), tenaga nuklir (8 persen), dan sumber lain (0,5 persen). Selain energi, minyak bumi adalah sumber berbagai bahan kimia organik yang digunakan untuk memproduksi obat-obatan, pakaian, dan banyak produk lainnya.

Es Yang Terbakar

Es yang terbakar? Ya, ada hal seperti itu. Ini disebut metana hidrat, dan ada cukup untuk memenuhi kebutuhan energi Amerika selama bertahun-tahun. Tetapi para ilmuwan belum menemukan cara menambangnya tanpa menyebabkan bencana lingkungan.

Terapi Penangkapan Boron Neutron

Setiap tahun lebih dari setengah juta orang di dunia menderita tumor otak dan sekitar 2.000 meninggal akibat penyakit ini. Pengobatan tumor otak adalah salah satu kasus kanker yang paling menantang karena tempat pertumbuhan ganas, yang membuat eksisi bedah sulit dan seringkali tidak mungkin. Demikian juga, terapi radiasi konvensional menggunakan sinar X atau sinar g dari luar tengkorak jarang efektif.

Iradiasi Makanan

Jika Anda makan makanan olahan, Anda mungkin makan bahan yang terpapar sinar radioaktif. Di Amerika Serikat, hingga 10 persen herbal dan rempah-rempah diiradiasi untuk mengendalikan jamur, disemprot dengan sinar X dengan dosis yang sama dengan 60 juta sinar X dada. Meskipun iradiasi makanan telah digunakan dalam satu atau lain cara selama lebih dari 40 tahun, ia menghadapi masa depan yang tidak pasti di negara ini.

Reaktor Fisi Alam Sendiri

Semuanya dimulai dengan analisis rutin pada Mei 1972 di pabrik pemrosesan bahan bakar nuklir di Pierrelatte, Prancis. Seorang anggota staf sedang memeriksa rasio isotop U-235 terhadap U-238 dalam bijih uranium dan memperoleh hasil yang membingungkan. Sudah lama diketahui bahwa kejadian relatif alami U-235 dan U-238 masing-masing adalah 0,7202 persen dan 99,2798 persen. Namun dalam hal ini, jumlah U-235 yang ada hanya 0,7171 persen. Ini mungkin tampak seperti penyimpangan yang sangat kecil, tetapi pengukurannya sangat tepat sehingga perbedaan ini dianggap sangat signifikan. Bijih itu berasal dari tambang Oklo di Republik Gabon, sebuah negara kecil di pantai barat Afrika. Analisis selanjutnya dari sampel lain menunjukkan bahwa beberapa mengandung bahkan lebih sedikit U-235, dalam beberapa kasus hanya 0,44 persen.

Cisplatin — Obat Antikanker

Keberuntungan sering memainkan peran dalam terobosan-terobosan ilmiah besar, tetapi dibutuhkan orang yang waspada dan terlatih untuk mengenali signifikansi penemuan yang tidak disengaja dan memanfaatkannya sepenuhnya. Seperti halnya ketika, pada tahun 1964, ahli biofisika Barnett Rosenberg dan kelompok penelitiannya di Michigan State University sedang mempelajari efek medan listrik terhadap pertumbuhan bakteri. Mereka menghentikan kultur bakteri antara dua platinum

Senyawa Koordinasi dalam Sistem Kehidupan

Senyawa koordinasi memainkan banyak peran penting pada hewan dan tumbuhan. Mereka sangat penting dalam penyimpanan dan transportasi oksigen, sebagai agen transfer elektron, sebagai katalis, dan dalam fotosintesis. Di sini kami fokus pada senyawa koordinasi yang mengandung zat besi dan magnesium.

Amonium Nitrat - Pupuk Peledak

Amonium nitrat adalah pupuk paling penting di dunia (lihat hal. 108). Ini peringkat kelima belas di antara bahan kimia industri yang diproduksi di Amerika Serikat pada tahun 2005 (8 juta ton). Sayangnya, ini juga merupakan peledak yang kuat. Pada tahun 1947 terjadi ledakan di atas kapal yang dimuat dengan pupuk di Texas. Pupuk itu ada di kantong kertas dan tampaknya meledak setelah pelaut mencoba menghentikan api di palka kapal dengan menutup lubang palka, sehingga menciptakan kompresi dan panas yang diperlukan untuk ledakan. Lebih dari enam ratus orang tewas akibat kecelakaan itu. Bencana yang lebih baru yang melibatkan ammonium nitrat terjadi di World Trade Center di Kota New York pada tahun 1993 dan di Gedung Federal Alfred P. Murrah di Kota Oklahoma pada tahun 1995.

Gas Sintetis dari Batubara

Keberadaan masyarakat teknologi kita sangat bergantung pada pasokan energi yang berlimpah. Meskipun Amerika Serikat hanya memiliki 5 persen dari populasi dunia, kami mengonsumsi sekitar 20 persen energi dunia! Saat ini, dua sumber energi utama adalah ruang nuklir dan bahan bakar fosil (masing-masing dibahas dalam Bab 23 dan 24). Batubara, minyak (yang juga dikenal sebagai minyak bumi), dan gas alam (kebanyakan metana) secara kolektif disebut bahan bakar fosil karena merupakan hasil akhir dari penguraian tanaman dan hewan selama puluhan atau ratusan juta tahun. Minyak dan gas alam adalah pembakaran yang lebih bersih dan bahan bakar lebih efisien daripada batubara, sehingga lebih disukai untuk sebagian besar keperluan. Namun, pasokan minyak dan gas alam sedang menipis pada tingkat yang mengkhawatirkan, dan penelitian sedang dilakukan untuk menjadikan batu bara sebagai sumber energi yang lebih fleksibel.

Logam Hidrogen

Para ilmuwan telah lama tertarik pada bagaimana zat nonlogam, termasuk hidrogen, berperilaku di bawah tekanan yang sangat tinggi. Diperkirakan bahwa ketika atom atau molekul dikompresi, elektron ikatannya mungkin terdelokalisasi, menghasilkan keadaan logam. Pada tahun 1996, fisikawan di Laboratorium Lawrence Livermore menggunakan senjata sepanjang 60 kaki untuk menghasilkan kompresi kejut ke lapisan tipis hidrogen cair (0,5 mm). Untuk sesaat, pada tekanan antara 0,9 dan 1,4 juta atm, mereka dapat mengukur konduktivitas listrik sampel hidrogen dan menemukan bahwa itu sebanding dengan logam cesium pada 2000 K. (Suhu sampel hidrogen naik sebagai hasil kompresi, meskipun tetap dalam bentuk molekul.) Ketika tekanan turun dengan cepat, keadaan logam hidrogen menghilang.

Daur Ulang Aluminium

Kaleng minuman aluminium hampir tidak dikenal pada tahun 1960; namun pada awal 1970-an lebih dari 1,3 miliar pon aluminium telah digunakan untuk wadah ini. Alasan aluminium
popularitas di industri minuman adalah tidak beracun, tidak berbau, tidak berasa, dan ringan. Selain itu, konduktivitas termal, sehingga cairan di dalam wadah dapat didinginkan dengan cepat.

Tenaga Bakteri

Listrik yang dapat digunakan dihasilkan dari bakteri? Ya itu mungkin. Sejak 1987, para ilmuwan di Universitas Massachusetts di Amherst telah menemukan organisme yang dikenal sebagai spesies Geobacter yang melakukan hal itu. Bakteri Geobacter yang ada di mana-mana biasanya tumbuh di dasar sungai atau danau. Mereka mendapatkan energi mereka dengan mengoksidasi bahan organik yang membusuk untuk menghasilkan karbon dioksida. Bakteri memiliki tentakel 10 kali panjang ukurannya sendiri untuk mencapai akseptor elektron [kebanyakan besi (III) oksida] dalam proses redoks anaerob keseluruhan.

Termodinamika Karet gelang

Kita semua tahu betapa bergunanya karet gelang. Tetapi tidak semua orang menyadari bahwa karet gelang memiliki sifat termodinamika yang sangat menarik berdasarkan strukturnya.

Efisiensi Mesin Panas

Mesin adalah mesin yang mengubah energi menjadi bekerja; mesin panas adalah mesin yang mengubah energi panas menjadi bekerja. Mesin panas memainkan peran penting dalam masyarakat teknologi kita; mulai dari mesin mobil hingga turbin uap raksasa yang menjalankan generator untuk menghasilkan listrik. Terlepas dari jenis mesin panas, tingkat efisiensinya sangat penting; yaitu, untuk jumlah input panas tertentu, berapa banyak pekerjaan yang berguna yang bisa kita dapatkan dari mesin? Hukum kedua termodinamika membantu kita menjawab pertanyaan ini.

Bagaimana Kulit Telur Dibentuk

Pembentukan cangkang telur ayam adalah contoh yang menarik dari proses presipitasi alami

Proses Haber

Mengetahui faktor-faktor yang mempengaruhi keseimbangan kimia memiliki nilai praktis yang bagus untuk aplikasi industri, seperti sintesis amonia. Proses Haber untuk mensintesis amonia dari molekul hidrogen dan nitrogen menggunakan katalis heterogen untuk mempercepat reaksi (lihat hal. 596). Mari kita lihat reaksi kesetimbangan untuk sintesis amonia untuk menentukan apakah ada faktor yang dapat dimanipulasi untuk meningkatkan hasil.

Kehidupan di Ketinggian Tinggi dan Produksi Hemoglobin

Dalam tubuh manusia, keseimbangan kimia yang tak terhitung jumlahnya harus dipertahankan untuk memastikan kesejahteraan fisiologis. Jika kondisi lingkungan berubah, tubuh harus beradaptasi agar tetap berfungsi. Konsekuensi dari perubahan ketinggian yang mendadak mendramatisasi fakta ini. Terbang dari San Francisco, yang berada di permukaan laut, ke Mexico City, di mana ketinggiannya 2,3 km (1,4 mi), atau menskalakan gunung 3 km dalam dua hari dapat menyebabkan sakit kepala, mual, kelelahan ekstrem, dan ketidaknyamanan lainnya. Semua kondisi ini merupakan gejala hipoksia, kekurangan jumlah oksigen yang mencapai jaringan tubuh. Dalam kasus yang serius, korban dapat koma dan mati jika tidak dirawat dengan cepat. Namun seseorang yang hidup di dataran tinggi selama berminggu-minggu atau berbulan-bulan secara bertahap pulih dari penyakit ketinggian dan menyesuaikan diri dengan kadar oksigen rendah di atmosfer, sehingga ia dapat berfungsi secara normal.

Desalinasi

Selama berabad-abad, para ilmuwan telah mencari cara untuk menghilangkan garam dari air laut, sebuah proses yang disebut desalinasi, untuk menambah pasokan air tawar. Lautan adalah solusi air yang sangat besar dan sangat kompleks. Ada sekitar 1,5 3 1021 L air laut di lautan, di mana 3,5 persen (massa) adalah bahan terlarut. Tabel yang menyertai daftar konsentrasi tujuh zat yang bersama-sama terdiri lebih dari 99 persen dari konstituen terlarut air laut. Di zaman ketika astronon telah mendarat di bulan dan kemajuan spektakuler dalam sains dan kedokteran telah dibuat, desalinasi mungkin tampak sebagai tujuan yang cukup sederhana. Namun, teknologinya sangat mahal. Ini adalah paradoks yang menarik bahwa dalam masyarakat teknologi kita, mencapai sesuatu yang sederhana seperti desalinasi dengan biaya yang dapat diterima secara sosial seringkali sama sulitnya dengan mencapai sesuatu yang kompleks, seperti mengirim seorang astronot ke bulan.