ایزوتوپ چیست؟ دانستن تعریف ایزوتوپ به شما کمک می‌کند تا با شگفتی‌های بیشتری از دنیای اطرافتان آشنا شوید. چون این ذرات نادیدنی که هم خود ما از آن‌ها ساخته شده‌ایم و هم دنیای اطراف‌مان، نقش عمده‌ای در زندگی ما ایفا می‌کنند.
همانطور که می‌دانید همه مواد از ذراتی به نام اتم تشکیل شده‌اند. دنیای اتم‌ها دنیای شگفت‌انگیزی است. همه خواص یک ماده یا عنصر بستگی به همین اتم دارد که چند پروتون یا نوترون داشته باشد. اگر برای شما هم سوال شده که ایزوتوپ چیست و مشتاق دانستن انواع آن هستید به دنیای شگفت‌انگیز اتم‌ها خوش آمدید.
ایزوتوپ چیست؟
هسته اتم‌ها تشکیل‌یافته از نوکلئون‌هایی، چون پروتون و نوترون است. به تعداد پروتون‌های هر اتم عدد اتمی می‌گویند. عدد اتمی کلا نوع یک عنصر را مشخص می‌کند. مجموع پروتون و نوترون هم می‌شود عدد جرمی اتم. حالا اگر دو اتم عدد اتمی یکسانی داشته باشند، ولی عدد جرمی‌شان متفاوت باشد می‌شوند ایزوتوپ همدیگر. یعنی تعداد پروتون‌های این دو اتم مساوی است، ولی در تعداد نوترون‌ها با هم متفاوت هستند. پس هر دو ایزوتوپ از یک نوع عنصر هستند فقط خواص فیزیکی وابسته به جرم‌شان ممکن است متفاوت باشد.
دانشمندان تا به حال ۲۵۴ ایزوتوپ شناسایی کرده‌اند. البته این تعداد مال ایزوتوپهای پایدار است و ناپایدار‌ها شاملش نمی‌شوند که در ادامه با مفهوم پایداری و ناپایداری هم آشنا می‌شوید.
مثال‌هایی از ایزوتوپ
- هیدروژن سه ایزوتوپ دارد؛ پروتیم، دوتریم و تریتیم. پروتیم فقط یک پروتون دارد و نوترون ندارد. دوتریم که به آن آب سنگین هم می‌گویند دارای یک پروتون و یک نوترون است. تریتیم هم یک پروتون و دو نوترون دارد. البته تریتیم به طور طبیعی یافت نمی‌شود و باید آن را به صورت مصنوعی تولید کنند.
- منیزیم عنصری با سه ایزوتوپ می‌باشد. عدد اتمی هر سه ۱۲ و عدد جرمی آن‌ها به ترتیب ۲۴، ۲۵ و ۲۶ است.
- لیتیم عنصری با دو ایزوتوپ است. عدد اتمی هر دو ۳ و عدد جرمی آن‌ها به ترتیب ۶ و ۷ است.
- اورانیوم نیز دارای ایزوتوپ‌هایی به نام اورانیوم ۲۳۵ و اورانیوم ۲۳۸ است.
- کلر هالوژنی با دو ایزوتوپ است. عدد اتمی هر دو ۱۷ و عدد جرمی آن‌ها ۳۵ و ۳۷ است.
- کربن ۱۲ و کربن ۱۴ نیز هر دو ایزوتوپهای کربن هستند. یکی با ۶ نوترون و دیگری با ۸ نوترون (هر دو با ۶ پروتون).
انواع ایزوتوپ
بر اساس اینکه تعداد نوترون‌ها چند برابر تعداد پروتون‌ها باشد، می‌توان ایزوتوپ‌ها را دسته بندی کرد:
۱- ایزوتوپهای پایدار
اگر نسبت تعداد نوترون‌ها به تعداد پروتون‌ها کمتر از ۱.۵ باشد آن ایزوتوپ پایدار است. ایزوتوپ پایدار به عنوان ایزوتوپی تعریف می‌شود که تاکنون هیچ شکلی از واپاشی آن مشاهده نشده است.
اگر نسبت نوترون به پروتون عنصر کمتر از یک و نیم باشد عنصر تمایلی به واپاشی و همینطور پرتوزایی نخواهد داشت. تا به حال ۲۵۴ ایزوتوپ پایدار شناسایی شده‌اند که مربوط به ۸۲ عنصر اول جدول تناوبی (به جز تکنسیم و پرومتیم) هستند. البته پیش بینی می‌شود که تنها ایزوتوپ‌هایی از ۴۰ عنصر اول (شامل ۹۰ ایزوتوپ)، نسبت به همه اشکال واپاشی پایدار باشند و سایر ایزوتوپ‌هایی که اکنون به عنوان ایزوتوپ پایدار شناخته می‌شوند، حداقل در مقابل یک شکلی از واپاشی ناپایدار باشند که تاکنون مشاهده نشده است و یا ناشناخته است.
۲- ایزوتوپهای ناپایدار
اگر نسبت تعداد نوترون‌ها به پروتون‌ها بیشتر از ۱.۵ باشد به آن ایزوتوپ، ایزوتوپ ناپایدار می‌گوییم. بیشتر ایزوتوپهای ناپایدار پرتوزا هستند. همه ایزوتوپهای تکنسیوم، پرومتیوم و عناصر با عدد اتمی بیش از ۸۳ (به جز یک ایزوتوپ توریوم و دو ایزوتوپ اورانیوم) در دسته ایزوتوپهای پرتوزا جای می‌گیرند.
همه عناصر در طبیعت دارای بیش از یک ایزوتوپ هستند، اما آلومینیوم، فسفر، نیتروژن و سدیم فقط یک ایزوتوپ دارند در بین عناصر بیشترین تعداد ایزوتوپ مربوط به زنون با ۲۶ ایزوتوپ است که البته فقط ۸ تا از آن‌ها پایدار هستند در صورتی که بیشترین تعداد ایزوتوپهای پایدار یک عنصر برابر با ده و مربوط به قلع است. پس از آن، چهار عنصر با هفت و هشت عنصر با شش ایزوتوپ پایدار وجود دارند. در نهایت، ۲۶ عنصر تنها یک ایزوتوپ پایدار دارند که عنصر تک نوکلید نامیده می‌شوند.
شباهت و تفاوت ایزوتوپ‌ها
چون خواص شیمیایی بیشتر مربوط به تعداد الکترون‌ها می‌شود و بنا به تعریف ایزوتوپ، ایزوتوپ‌ها به خاطر تعداد پروتون‌های برابر تعداد الکترون‌های برابری هم دارند بنابراین خواص شیمیایی تقریبا یکسانی دارند. البته در سرعت واکنش دادن با هم متفاوت هستند. ایزوتوپ‌هایی که تعداد نوترون‌های بیشتری دارند با سرعت کمتری در واکنش‌های شیمیایی شرکت می‌کنند.
ولی تفاوت در تعداد نوترون‌ها باعث تفاوت در جرم هسته می‌شود و این امر ممکن است باعث شود ایزوتوپهای یک عنصر به دلیل جا به جا شدن مرکز جرم اتم در پیوند‌های شیمیایی رفتار‌های متفاوتی از خودشان نشان بدهند. اگرچه برای عناصر سنگین‌تر، می‌شود از تأثیر اختلاف ایزوتوپ‌ها چشم‌پوشی کرد.
کاربرد ایزوتوپ‌ها
اینکه برخی ایزوتوپ‌ها رادیواکتیو هستند باعث شده بتوان از خاصیت پرتوزایی آن‌ها در صنعت پزشکی استفاده کرد. از این خاصیت می‌توان برای دنبال کردن مسیر مواد متحرکی که از دید پنهان هستند، مانند جریان خون در بدن یک بیمار در بیمارستان استفاده کرد. به این صورت که مقدار کمی از یک ایزوتوپ رادیواکتیو به درون جریان خون بیمار تزریق می‌شود. سپس مسیر آن توسط آشکارساز‌های خاصی که فعالیت رادیواکتیویته را مشخص می‌کنند دنبال می‌شود. این اطلاعات به یک کامپیوتر داده می‌شود که صفحه آن هر اختلالی مانند انعقاد خون در رگ‌ها را نشان می‌دهد.
با استفاده از همین روش می‌شود از ایزوتوپ‌ها برای مطالعه جریان مایعات در تاسیسات شیمیایی هم استفاده کرد. آهنگ فرسودگی ماشین آلات صنعتی را هم می‌شود با کمک ایزوتوپ‌ها اندازه گرفت. برای این کار مقادیر اندکی از ایزوتوپهای رادیواکتیو به بخش‌های فلزی ماشین‌آلات (مانند یاتاقان و رینگ و پیستون‌ها) اضافه می‌شود. سپس سرعت فرسودگی با اندازه گرفتن رادیواکتیویته روغنی که برای روغن‌کاری این بخش‌ها به کار رفته است محاسبه می‌شود.
ایزوتوپ‌ها کاربرد‌های بسیار وسیعی هم در درمان بیماری‌ها یا ساخت ابزار پزشکی دارند. مثلا فسفر با عدد جرمی ۳۲ برای درمان نوعی بیماری خونی (Polycythema) استفاده می‌شود. این عنصر پس از تغذیه توسط بیمار، در مغز استخوان جمع می‌شود و تولید سلول‌های قرمز خون را کند می‌کند. به این ترتیب می‌تواند در درمان برخی بیماریهای خونی موثر باشد.
پلوتونیوم با عدد جرمی ۲۳۸ در ساخت تنظیم‌کننده قلب (گام‌ساز Pacemaker) کاربرد دارد. در یک قلب سالم انقباض قلب با یک پالس الکتروشیمیایی شروع می‌شود. انقباض از گره سینوس (Sinus Node) نزدیک به قسمت فوقانی قلب شروع شده و به طرف پایین گسترش می‌یابد. در بعضی اشخاص به دلایل مختلف، قلب به طور همزمان با پالس گره سینوس نمی‌زند و به همین علت یک تنظیم‌کننده قلب یا گام‌ساز که در زیر پوست جاسازی می‌شود، قلب را تحریک می‌کند.
عنصر طلا هم با عدد جرمی ۱۹۸ به خاطر اینکه از خودش اشعه گاما ساطع می‌کند در درمان برخی سرطان‌ها کاربرد دارد.
ایزوتوپ
منبع:
یاخته های پشتیبان در بافت عصبی کدامند؟
یاخته های پشتیبان در بافت عصبی همان سلول‌های پشتیبان نوروگلیا هستند. وظیفه اصلی این یاخته‌های پشتیبان ساخت غلاف میلین، مقابله با میکروب‌ها و ذرات خارجی و مراقبت از اعصاب محیطی و مرکزی است.
آیا می‌دانستید که یاخته های پشتیبان بافت عصبی همان سلول‌های نوروگلیا هستند؟ هرچند ما به این نوع یاخته‌های بافت عصبی توجه چندانی نداریم، اما در واقع سایر یاخته‌های عصبی نمی‌توانند وظیفه خود را بدون وجود انواع نوروگلیا انجام داده و در مقابل مهاجمان خارجی از خود دفاع کنند. در ادامه نگاه نزدیک‌تری به این یاخته‌ها می‌اندازیم.
سیستم پشتیبانی مغز
برای خدمت، محافظت و پشتیبانی! شاید این جمله مشابه جملاتی است که بر روی خودرو‌های نیرو‌های انتظامی نوشته می‌شود، اما همین جمله در مورد سیستم عصبی مرکزی شما صادق است. سلول‌ها خاصی در سیستم عصبی مرکزی وجود دارند که دقیقاً همین وظیفه را عهده دار هستند: خدمت، محافظت و پشتیبانی از دیگر سلول‌ها.
شما، بدون فعالیت این سلول‌های خاص، مشکلات تقریباً فراوانی را در انجام فعالیت‌های روزمره از قبیل پیاده روی، صحبت کردن یا خوردن و آشامیدن تجربه خواهید کرد. در کل، این سلول‌ها به نام سلول‌های گلیایی شناخته می‌شوند. اگرچه انواع مختلفی از سلول‌های گلیایی وجود دارند، اما تنها تفاوت‌های کارکردی اندکی در میان آن‌ها دارند.
انواع نوروگلیا؛ یاخته های پشتیبان در بافت عصبی
سیستم‌های عصبی مرکزی و محیطی انسان به سلول‌های خاصی وابسته هستند. این سلول‌ها را می‌توان قهرمانان شناخته نشده سیستم عصبی دانست. در واقع سلول‌های گلیایی عبارتند از سلول‌هایی که به میلین شکل می‌دهند و نقش محافظ، پشتیبان و نگهدارنده سیستم عصبی را به عهده دارند. این نوع از سلول‌ها را معمولاً به نام نوروگلیا و یا به عبارت ساده تر، گلیا می‌شناسند. اگر دقیق‌تر به این قضیه نگاه کنیم، نوروگلیاها در واقع سلول‌های غیرنورونی موجود در سیستم عصبی انسان‌ها هستند، و نقش گروه پشتیبانی و محرک نورون‌ها را ایفا می‌کنند.
به اختصار وظیفه نوروگلیاها به قرار زیر است:
- به میلین، که به دور آکسون‌ها پیچیده شده اند تا انتقال ضربان الکتریکی را تسریع کنند، شکل می‌دهند.
- مواد مغذی مورد نیاز نورون‌ها را تأمین می‌کنند.
- باکتری و ویروس‌های بیماری زا را نابود می‌کنند.
- یک ساختار پشتیبانی عمومی را برای نشستن نورون‌ها تعبیه می‌کنند.
در این بخش قصد داریم بر نوروگلیا‌های موجود در سیستم عصبی مرکزی تمرکز نماییم. این گروه شامل چهار سلول بزرگ گلیایی به نام ماکروگلیا می‌شود. این چهار سلول عبارتند از:
- میکروگلیا (A)
- الیگودندروسیت (B)
- سلول‌های اپندیما (C)
- آستروسیت‌ها (D)
نوروگلیا‌های سیستم عصبی محیطی
دو نوع سلول نوروگلیا در سیستم عصبی محیطی وجود دارد:
۱- سلول‌های شوان (Schwann Cells): آکسون‌های میلینی موجود در سیستم عصبی محیطی و
۲- سلول‌های ماهواره‌ای: سطوح مواد مغذی منظم و انتقال دهنده عصبی اطراف نورون‌های غده عصبی.
نوروگلیاها، که سلول‌های گلیایی نیز خوانده می‌شوند، سلول‌های سیستم عصبی هستند. این سلول‌ها یک سیستم پشتیبانی حجیم را تشکیل می‌دهند که برای عملکرد مناسب بافت‌های عصبی و سیستم عصبی ضروری هستند. سلول‌های گلیایی برخلاف نورون‌ها دارای آکسون، دندریت یا ضربان عصب انتقالی نیستند. نوروگلیاها در حالت معمول خود حجمی کمتر از نورون‌ها دارند و تعداد آن‌ها در سیستم عصبی حدود سه برابر است.
گلیا‌ها عملکرد‌های بسیار فراوانی را در سیستم عصبی به عهده دارند. از جمله این عملکرد‌ها می‌توان به پشتیبانی از مغز، مشارکت در مرمت و بقای سیستم عصبی، مشارکت در توسعه سیستم عصبی، تفکیک نورون‌ها و تعبیه عملکرد‌های متابولیکی نورون‌ها اشاره کرد.
انواع یاخته های پشتیبان در بافت عصبی (مرکزی + محیطی) و عملکرد آن‌ها
چند نوع سلول گلیایی در سیستم عصبی مرکزی (CNS) و سیستم عصبی محیطی (PNS) انسان وجود دارند. اما شش نوع اصلی یاخته های پشتیبان در بافت عصبی (نوروگلیاها) عبارتند از:
میکروگلیا
میکروگلیا‌ها سلول‌های به شدت کوچک موجود در سیستم عصبی مرکزی هستند. آن‌ها زباله‌های سلولی را دفع کرده و در برابر میکروارگانیسم‌ها (از قبیل: باکتری‌ها، ویروس‌ها، پارازیت‌ها و غیره) مقاوم هستند. میکروگلیا را نوعی ماکروفاژ (نوعی سلول خونی سفید که در مقابل مواد خارجی از خود مقاومت نشان می‌دهد) می‌دانند. آن‌ها همچنین از طریق آزاد کردن علایم شیمیایی ضد التهابی، به کاهش التهاب کمک می‌کنند. علاوه بر آن، میکروگلیا در هنگام صدمه یا بیماری نورون‌ها از طریق ناتوان ساختن نورون‌های ناکارآمد به محافظت از مغز می‌پردازد.
الیگودندروسیت‌ها
الیگودندروسیت‌ها ساختار‌های سیستم عصبی مرکزی هستند که تعدای آکسون نورونی را پوشانده اند تا یک پوشش عایق بندی شده به نام پوشش میلین را تشکیل دهند. پوشش عایق بندی شده، که از لیپید‌ها و پروتئین‌ها تشکیل شده است، نقش عایق بندی الکتریکی آکسون‌ها و تقویت انتقال موثرتر ضربان عصبی را به عهده دارد. الیگودندروسیت‌ها در ماده سفید مغز وجود دارند، در حالی که الیگودندروسیت‌های ماهواره‌ای در ماده خاکستری پیدا شده اند. الیگودندروسیت‌های ماهواره‌ای موجب تشکیل میلین نمی‌شوند.
سلول‌های اپندیما
سلول‌های اپندیما عبارتند از سلول‌های ویژه‌ای که شکمچه‌های مغزی و کانال مرکزی ستون فقرات را می‌پوشانند. این سلول‌ها در داخل شبکه کورویدی منینژ‌ها وجود دارند. این سلول‌های ریشه دار، مویرگ‌های شبکه کورویدی را احاطه کرده و مایع مغزی نخاعی (CSF) را شکل می‌دهند. عملکرد‌های سلول‌های اپندیما شامل تولید مایع مغزی نخاعی، تهیه مواد مغذی نورون‌ها، فیلتر مواد مضر و توزیع انتقال دهنده‌های نورون می‌شود.
آستروسیت‌ها
آستروسیت‌ها در مغز و ستون فقرات حضور دارند و تعداد آن‌ها ۵۰ برابر نورون هاست. آستروسیت‌ها نه فقط فراوانترین نوع یاخته های پشتیبان در بافت عصبی هستند، بلکه فراوانترین نوع سلولی موجود در مغز نیز محسوب می‌شوند.
آستروسیت‌ها به دلیل شکل ستاره‌ای خود برجسته هستند. آن‌ها در سلول‌های اندوتلیال سیستم عصبی مرکزی، که به موانع خون مغزی شکل می‌دهند، سکونت دارند. این مانع از ورود برخی از مواد به مغز جلوگیری کرده و راه را برای ورود برخی دیگر باز می‌گذارد. دو گروه اصلی آستروسیت‌ها عبارتند از: آستروسیت‌های پروتوپلاسمیک و آستروسیت‌های فیبری.
آستروسیت‌های پروتوپلاسمیک در ماده خاکستری غشاء مغزی پیدا می‌شوند، در حالی که آستروسیت‌های فیبری در ماده سفید مغزی حضور دارند. عملکرد اصلی آستروسیت‌ها تأمین پشتیبانی متابولیک و ساختاری نورون‌هاست. اما آستروسیت‌ها همچنین به علامت دهی میان نورون‌ها و رگ‌های خونی مغز کمک می‌کنند. این امر افزایش و کاهش جریان خون را بر اساس فعالیت نورون‌ها مجاز می‌کند. دیگر عملکرد‌های آستروسیت‌ها عبارتند از: ذخیره گلیکوژن، تهیه مواد مغذی، تنظیم تمرکز یون و ترمیم نورون‌ها.
سلول‌های شوان (دستگاه عصبی محیطی)
سلول‌های شوان عبارتند از نوروگلیا‌هایی که تعدادی آکسون نورونی را می‌پوشانند تا به این ترتیب به پوشش میلینی ساختار‌های سیستم عصبی محیطی شکل دهند. سلول‌های شوان به بهبود انتقال علایم عصبی یاری می‌رسانند، در فرآیند احیای عصب‌ها مشارکت کرده و به تشخیص انتی ژن توسط سلول‌های T کمک می‌کنند.
لازم به ذکر است که سلول‌های شوان نقشی حیاتی در ترمیم عصب به عهده دارند. این سلول‌ها به ناحیه صدمه دیده نقل مکان کرده و عوامل رشد را برای تقویت احیای عصب آزاد می‌کنند. سلول‌های شوان سپس آکسون‌های تازه تولید شده را میلینیته می‌کنند. این سلول‌ها به دلیل کاربرد بالقوه آن‌ها در ترمیم صدمات ستون فقرات در سطحی گسترده مورد تحقیق قرار گرفته اند.
همانطور که عصب‌های میلین‌دار می‌توانند ضربان را نسبت به عصب‌های غیر میلین‌دار سریعتر منتقل کنند، الیگودندروسیت‌ها و سلول‌های شوان نیز به طور غیر مستقیم در انتقال ضربان مشارکت می‌کنند. جالب توجه است که ماده سفید موجود در مغز رنگ خود را از تعداد فراوانی از سلول‌های عصبی میلینیته اخذ می‌کند.
سلول‌های ماهواره‌ای (دستگاه عصبی محیطی)
این سلول‌های گلیایی نورون‌های سیستم عصبی محیطی را پوشانده و محافظت می‌کنند. آن‌ها پشتیبانی متابولیک و ساختاری عصب‌های حسی، همدردی و پاراسمپاتی را فراهم می‌آورند. سلول‌های گلیایی ماهواره‌ای حسی در تولید و توسعه درد‌های کرونیکی سهیم هستند.
سلول های پشتیبان بافت عصبی
منبع: