معرفی نظریه تبلور

[Mahdi Eng 22,940]

بلور یکی از چندین وسیله ای است (شامل مجمو عه نا معین یا رسوب نا مشخص ) که به وسیله ان یک محلول بسیار اشباع شده بی ثبات بتواند به وسیله کاهش تجمع حل به یک حالت نیروی پایین تر ثابت برسد (وبر 1991) . مراحلی عمومی که توسط ان مواد متبلور می شوند مشابه هستند برای ابعاد مولکولهای میکروسکوپی (نمکها و موجودات کوچک ) و ماکروسکپی (پروتئین ، dna، rna ) هر دو یکی است .

سه مرحله تبلور وجود داردند که برای تمام سیستم های عادی هستند :

- تشکیل هسته

- رشد وتوقف رشد

 

1_ تشکیل هسته مرحله ای است که به وسیله ان مولکولها یا غیر بلورین ها جمع می شوند ( کدرترها، روشنتر ها ، غیره ) که در محلول ازاد هستند جمع می شوند به طریقی که یک توده ثابت ترودینامیک وار بایک شبکه تکراری تولید کنند . تبلور برای کم کردن نیروی ازاد پروتئین ها به وسیله 3_6 کیلو کالری بر مول که به وضع محلول بستگی دارد شناخته می شود (درنث ورهاس 1992 ) . تشکیل مجموعه های بلورین از محلو ل های بسیار اشباع شده بهر حال تشکیل بلورهی میکروبی را ایجاب نمی کند . در عوض ، ابتدا مجموعه باید از یک اندازه مخصوص تجاوز کند ( اندازه بحرانی ) که به وسیله رقابت نسبت سطح ناحیه مجموعه به حجمش مشخص می شود ( فهر و کام 1985 ، بویستل و استیر 1988 ) . یکبار اندازه بحرانی بیشتر می شود مجموعه یک هسته با استعداد رشد بیشتر مافوق بحرانی می شود . اگر هسته در اندازه ای کاهش یابد بطوریکه از اندازه بحرانی کوچکتر شود، خود به خود غیر محلول ایجاد خواهد شد . مرحله تشکیل مجموعه های غیر وﯾﮋه و غیر بلورین رسوب از محلول بسیار اشباع شده رقابت بین سطح ناحیه و حجم را شامل نمی شود . ( تعداد به زنجیرمجموعه در یک سر تا دم به سبک تشکیل ترتیب خطی افزوده می شوند .) و بنابراین عموما در یک مقیاس زمانی خیلی سریعتر از تبلور رخ می دهد .

 

درجه ای که تشکیل هسته در ان رخ میدهد به وسیله درجه حداکثر اشبلع رسیده حل شده در محلول معین می شود . اندازه حداکثر اشباع شدگی بنو به خود بستگی به قابیلت حل با لقوه بلور شدگی مولکو ل دارد . قابلیت حل بالاتر برای یک تعداد تصادمات گسترشی بیشتر ی را اجازه می دهد . بنابراین درجات بالاتر حداکثر اشبا شدگی مجموعه های ثابت بیشتری را تولید می کند . ( به دلیل تصادم احتمالی بالا تر مولکول های گسترش ) و بنابراین احتمال تشکیل هسته های ثابت را افزایش می دهد . در صورتی که تعداد مولکو ل های حل شده محدود باشد عموما این وضع منجر به تشکیل بلورهای کوچک می شود . در عصار های حل شده پایین تر تشکیل هسته های ثابت فردی بندرت فزایش می یابد .

 

عموما رشد بلور در عصار های حل شده کافی شروع می شود برای تشکیل هسته ای که به وقوع می پیوند ، وادامه می یابد در عصار های زیر استانه تشکیل ادامه می یابد . نسبت رشد با یک تشکیل طبیعت سطح بلور در حال رشد و نسبت گسترش معین می شود . جمع مولکولهابه یک سطح زبر از جمع شدن به یک سطح صاف انر ﮋی کمتری لازم است . جائیکه سطح تشکیل برای جمع لازم می شود .

 

بر طبق نظریه زنجیر پیمان نوبتی ( بوستیل واستیر 1988 ) سه نوع سطح رشد متفاوت وجود دارد که عبارتند از :

 

1_ سطوح مسطح :

 

تشکیل هسته دو بعدی نیاز دارند ( تشکیل صحفات در حال رشد مولکولها ) به منظور موجب شدن رشد و بنابراین کمترین رشد را دارد .

 

2_ سطوح پله دار :

 

مانند ستو نهای مولکول ها رشد می کند که فقط تشکیل هسته تک بعدی لازم دارد بنابراین نسبت های رشد متوسط دارند . سطوح پله دار بطور نمونه بعنوان نتیجه محور پیچ بلور مانند رخ می دهد .

 

3_ سطوح پیچدار : (مارپیچ )

 

محل های رشد هستند که تشکیل هسته می دند ونیاز به رشد بیشتر ندارند . بنابراین از دو نوع دیگر سریعتر رشد می کنند . ینابراین نوع سطح بلور در حال رشد در رشد بلور خیلی موثر است .

 

رشد بلورها از هسته ها نیز قویا بوسیله تاثیرات گسترش انتقال گرما ( درمایعات ) تحت تاثیر قرار می گیر د . همانطور با تشکیل هسته ، قابلیت حل افزایش یا فته در نسبت های رشد افزایش یانتیجه می دهد مجددا این یک نقش سرعتی است که دران مولکولها ی پروتئین به سطح در حال رشد بلور پروتئین می رسند . فهر وکام به وسیله استفاده از اشعه ماورای بنفش میکروسکوپی ، که قادر است نشان دهد نواحی محاصره کننده کریستالهای در حال رشد در تجمع پروتئین نسبت به محلول محاصره کننده کاهش یافته است ( فهر وکام 1985 ) میزان گسترش پروتئین داخل وخارج از این هاله ها ی اطراف بلورهای در حال رشد یک عامل محدود کننده رشد را فراهم می اورد . تشکیل هاله ای به دلیل عصاره حل شده کاهش یافته اطراف بلور های در حال رشد نیز تاثیر تولید غلظت سیالات در این نواحی دارد . اینها بنوبت ( تحت تاثیرات جاذبه ) دذ تشکیل جریانات انتقال گرما که ممکن است به میزان گسترش ساده عصاره و بطور مخالف تاثیر رشد بلور چیره می شود نتیجه می دهند ( راز نبرگر1986) . همانطور که تشکیل عصاره سیا لات اطراف بلور های در حال رشد مستقیما به طور نسبی است به نسبت که در ان مولکولها به سطح افزوده میشود (نسبت رشد بلور ) رشد کمتری دارد در جریانات سیال کاهش داده شده نتیجه مدهد . این ممکن است با بلورهای در حال رشد در ﮋلاتین وسایل ارتباط جمعی پر منفذ با موقعیت به انجام رسیده باشد .(رابرت و لفوچوکسی 1988) .

 

توقف رشد بلورها می تواند به دلایل بسیاری اتفاق بیفتد .اشکارترین انها کاهش در عصار ه تبلور سازی حل شده است به نقطه ای که شکل جامد و محلول مبادله تعادل می رسند . در این حالت افزایش حل شده بیشتر می تواند در رشد بلور ممتد نتیجه دهد . بهر حال ، بعضی بلورها به یک اندازه معین می رسند که بیشتر از ان رشد بی توجه به عصاره حل شده جلوتر نمی رود . این ممکن است با یک نتیجه اثار فشار شبکه ای جمعی یا مسموم کننده سطح رشد باشد .

 

اثار رشد فار شبکه در بلور های چهار ضعلی لیزوزیم به وسیله فهر وکام و کاورکرز نشان داده شده است (فهر وکام 1978 ) . بلور های دو نیم شده لیزوزیم سفیده تخم مرغ ، وقتیکه در محلول های تازه متبلور قرار دارد ه شوند به همان اندازه دقیقا مشابه بلورهای اصلی رشد می کنند . این پیشنهاد می کند که رشته طولانی زاد ولد زیاد در شبکه بطور موثر افزایش مولکوهای را به سطح یکبار یک حجم بحرانی معین رسیده می شود جلوگیری می کند .بلورها به وسیله شبکه زیاد بنابراین بیرحمانه در اندازه محدود شده اند .

 

مسموم کننده سطح در حال رشد اتفاق می افتد هنگامیکه مولکولهای خارجی خسارت دیده یکپارچه می شوند به سطح بلور در حال رشد نتیجه دهند . در نقصهای پیاپیکه شبکه بلور را گسیخته می کند . یک مثال از این ممکن است یکپارچگی یک پروتئین اراسته بطور پروتئولیزی به سطح یک بلور پروتئین کامل از سوی دیگر اگر مولکول برای تشکیل تماس های شبکه مشابه ناتوان است با مولکولهای جدید افزوده می شود . که می بایست به عنوان پروتئین کامل سپس یکپارچگی اش نقصانهای محلی را در شبکه در حال رشد سبب خواهد شد . از وقتیکه رشد شبکه های بلور بطور نمونه برای تکمیل مولکول های نادرست زیاد خسارت دیده انتخاب می کند ، یکپارچگی این مولکولها معیوب نسبت به مولکولهای درست تمایل دارد به عنوان پیش افتهای رشد افزایش بیابد . بنابراین همانطور که ، بلورها رشد می کنند و بزرگتر می شوند احتمال یکپارچگی مولکولهای معیوب به شبکه افزایش می یابد ( همچنین افزایش در سطح ناحیه کمک می کند .) ساتو وکاورکرز برای پراکنده کردن برش نگاری برای تجسم کردن نواقص شبکه در بلورهای بزرگ عمدی لیزوزیم سفید تخم مرغ لیزر بکار برده اند نتایج انها رخداد نواقص هر دو نقطه و احاطه را نشان داد نه تنها در سطح بلکه داخل حجم خودبلور .

 

برای افزودن اندازه سطح بلور های مسموم شده ، سطوح مسموم شده باید به وسیله بلور نسبتا در حال ذوب برداشته شوند . این یک سطح غیر مسموم را فراهم می اورد که می تواند برای رشد بیشتر در حضور حل شده بیشتر بکار میرود یک شیوه کاربری این فن دونیمه کردن بلو رهای طراحی شده به وسیله تالر و کاور کرز نمی باشد .