معلومة

5.2: فصول التاج - علم الأحياء


فئة التاج هو مصطلح يستخدم لوصف موضع الشجرة الفردية في مظلة الغابة. 1997 و Helms 1998 معدلا للتوضيح):

  • الأشجار المهيمنة تمتد هذه التيجان فوق المستوى العام للمظلة. يتلقون الضوء الكامل من الأعلى وبعض الضوء من الجانبين. بشكل عام ، لديهم أكبر وأكمل التيجان في الحامل (الشكل 5.4).
  • الأشجار المخطوطة تشكل هذه التيجان المستوى العام للمظلة. يتلقون ضوءًا مباشرًا من الأعلى ، لكن القليل من الضوء أو لا يحصلون على الإطلاق من الجانبين. عموما هم أقصر من الأشجار السائدة.
  • الأشجار المتوسطة تحتل هذه التيجان موقعًا ثانويًا في المظلة. يتلقون بعض الضوء المباشر من أعلى ، ولكن لا يوجد ضوء مباشر من الجانبين. التيجان بشكل عام ضيقة و / أو من جانب واحد ، وأقصر من الأشجار السائدة والشرطية.
  • الأشجار المكبوتة (الأشجار المقلوبة) هذه التيجان أقل من المستوى العام للمظلة. لا يتلقون أي ضوء مباشر. التيجان بشكل عام قصيرة ومتفرقة وضيقة.

الشكل 5.4. توضيح لفئات التاج. "D" = مهيمن ؛ "C" = Codominant ؛ "I" = متوسط ​​و "S" = مكبوت.

تشير "الطبقة العامة للمظلة" إلى فئة الحجم أو المجموعة التي يتم فحصها. يتم تحديد فئات التاج بسهولة في الأجنحة المسطحة ، كما هو موضح في الشكل 5.4. في الحامل غير المستوي ، يمكن مقارنة الشجرة بأشجار أخرى في نفس الطبقة. فئات التاج هي وظيفة قوة الأشجار ، ومساحة نمو الأشجار ، والوصول إلى ضوء الشمس (وظائف كثافة الحامل) ، وتحمل ظل الأنواع. من المحتمل أن تكون شجرة دوغلاس التنوب "المكبوتة" منخفضة النشاط ومن المحتمل أن تموت. عادة لن تكون قادرة على الاستجابة لزيادة ضوء الشمس إذا سقطت شجرة مجاورة. من ناحية أخرى ، قد يعيش الشوكران الغربي "المكبوت" الذي يتحمل الظل بشكل جيد للغاية ويمكنه الاستفادة من ضوء الشمس المتزايد إذا سقطت شجرة مجاورة.

يمكن لفئة التاج أيضًا أن تخبرنا شيئًا عن النشاط العام للحامل المنتظم. إذا كانت معظم الأشجار في فئة التاج المتوسط ​​، فمن المحتمل أن يكون الحامل مزدحمًا جدًا وتكون الأشجار راكدة. إن الحامل الذي يحتوي على كل شجرة تقريبًا في الفئة المهيمنة هو إما صغير جدًا ، وجميع الأشجار تتلقى الكثير من أشعة الشمس ، أو قليلة جدًا ويمكن اعتبارها "غير مخزنة". يحتوي الحامل النموذجي المتساوي على غالبية الأشجار في الطبقة السائدة ، وعدد أقل من الأشجار في الفئة المكبوتة. عادة ما تكون النسب النسبية للفئات السائدة والمتوسطة دالة على تكوين الأنواع. افحص البيانات في الشكل 5.5 والجدول 5.1 أدناه.

الشكل 5.5. بيانات فئة القطر والتاج لحامل متساوي بالقرب من جبل Larch. تم جمع البيانات بواسطة قياسات غابات MHCC فئة 1 في 26 يناير 2005.

هذا الحامل الذي يبلغ عمره 60 عامًا يتكون أساسًا من دوغلاس التنوب والشوكران الغربي ، ويعرض توزيعًا قطريًا على شكل جرس ، نموذجي للحامل المستوي. تتجمع معظم الأشجار حول متوسط ​​DBH ، مع بعضها أصغر وبعضها أكبر من نطاق المركز.

الجدول 5.1. النسبة المئوية لكل نوع حسب فئة التاج. تم جمع البيانات في موقف متساوي بالقرب من جبل Larch بواسطة MHCC Forest Measurement I class في 26 يناير 2005.
صنفمهيمن

تم قياس 29٪ من مجموع الأشجار

كودومينانت

تم قياس 35٪ من مجموع الأشجار

متوسط

تم قياس 24٪ من مجموع الأشجار

قمع

تم قياس 13٪ من مجموع الأشجار

دوغلاس التنوب67644012
الشوكران الغربي33366088

لاحظ أن غالبية الأشجار تقع في فئة التاج السائد (35٪) ، والتي تشكل على الأرجح الجزء الأكبر من أشجار 16 "-22". من المثير للاهتمام دراسة بيانات تكوين الأنواع. غالبية الأشجار السائدة و السائدة هي دوغلاس التنوب ، في حين أن الأشجار الوسيطة والمقموعة هي في الأساس الشوكران الغربي المتسامح مع الظل. لذلك ، فإن العديد من الأشجار في الفئات ذات الأقطار الصغيرة (6'-10 ") قد تبقى على قيد الحياة بمرور الوقت ، على الرغم من أنها محاطة بأشجار كبيرة. لذلك هناك عنصر آخر يجب فحصه بجانب الموضع في التاج.


5.2: فصول التاج - علم الأحياء

شد عضلاتك التحليلية بالفرسان ، والفرسان ، والبوابات المنطقية ، والمزيد!

متعة حل المشكلات

جولة إرشادية من خلال أجمل وأمتع ألغازنا.

المنطق الثاني

مارس عقلانيتك وتعلم اللهجات الرياضية للمنطق!

المعرفة وعدم اليقين

تعلم الرياضيات وراء عدم اليقين - وكيفية التخلص منه!

التفكير الرياضي

أساسيات الرياضيات

الأدوات الأساسية لإتقان الجبر والمنطق ونظرية الأعداد!

نظرية الأعداد

استكشف قوى القابلية للقسمة والحساب النمطي واللانهاية.

قواعد العدد

إتقان أساسيات العمل في القواعد العشرية والثنائية والسداسية العشرية وغيرها.

ما لا نهاية

وسّع عقلك مع مفارقات وجمال اللانهاية.

تاريخ الرياضيات

تعلم الرياضيات جنبًا إلى جنب مع الأشخاص الذين اخترعوها واكتشفوها.

الجبر

ما قبل الجبر

ابدأ رحلة الجبر هنا بمقدمة عن المتغيرات والمعادلات.

أساسيات الجبر

عزز حدسك الجبري ومهارات حل المشكلات!

الجبر 1

عزز مهاراتك في الجبر من خلال استكشاف العوامل والأسس والمجهول.

الجبر الثاني

العب وجرب الرسوم البيانية التفاعلية لبناء أساس قوي في الجبر!

ارقام مركبة

جمال الجبر من خلال الأعداد المركبة والفركتلات وصيغة أويلر.

الهندسة

أساسيات الهندسة

مقدمة سهلة لأساسيات الهندسة.

هندسة جميلة

ابتعد عن المألوف من خلال خوض مغامرة عبر هذه المواضيع الجميلة.

الهندسة أنا

أنشئ أساسًا للهندسة باستخدام الزوايا والمثلثات والمضلعات.

الهندسة II

استمر في طريق إتقان الهندسة من خلال هذه الدورة التدريبية المتمحورة حول الإثبات.

الهندسة ثلاثية الأبعاد

دخول البعد الثالث!

الإحصاء والاحتمالية

أساسيات الاحتمالية

اغتنم الفرصة واستكشف حسابات عدم القدرة على التنبؤ.

الاحتمالية التطبيقية

إطار لفهم العالم من حولنا ، من الرياضة إلى العلوم.

احتمال محير

شوه عقلك بهذه الألغاز الاحتمالية الصعبة.

احتمالية الكازينو

إتقان الاستراتيجيات الرياضية للفوز بألعاب الكازينو.

المتغيرات العشوائية وتوزيعات أمبير

الأدوات الكمية الأساسية للصدفة.

أساسيات الإحصاء

يمكن أن تكون البيانات خادعة - استخدم الرياضيات لتمييز الحقيقة من الخيال.

الإحصاء الأول

اتخذ أفضل القرارات بمعلومات محدودة.

الرياضيات للتمويل الكمي

قم بجولة في الرياضيات المستخدمة لنمذجة فوضى الأسواق المالية.

مسابقة الرياضيات

مسابقة الرياضيات 1

تعلم التقنيات الأساسية وتدرب بقوة على الرياضيات في المسابقة.

مسابقة الرياضيات II

تدريب موجه لحل المشكلات الرياضية على مستوى AMC 10 و 12.

الطريق إلى حساب التفاضل والتكامل

ما قبل حساب التفاضل والتكامل

إتقان أساسيات المعادلات الأسية واللوغاريتمية والقطعية والبارامترية.

علم المثلثات

استكشف علم المثلثات من خلال الهويات والرسوم البيانية القطبية وحل المثلثات.

حساب التفاضل والتكامل في باختصار

ركز على الأفكار الأساسية في قلب التفاضل والتكامل.

أساسيات التفاضل والتكامل

افهم رياضيات التغيير المستمر.

حساب التكامل

اتخذ الخطوة التالية في رحلة التفاضل والتكامل مع التكاملات والمجموع.

رياضيات متقدمة

التفاضل المتعدد المتغيرات

حساب التفاضل والتكامل للعديد من المتغيرات ، من المتجهات إلى الحجم.

مقدمة في الجبر الخطي

المصفوفات والمتجهات والمزيد - من النظرية إلى العالم الحقيقي!

الجبر الخطي مع التطبيقات

الفراغات المتجهية المجردة من الناحية النظرية والتطبيق.

متجه حساب التفاضل والتكامل

أكمل ملحمة التفاضل والتكامل متعددة المتغيرات بحقول متجه.

المعادلات التفاضلية

لغة التغيير ، من الاقتصاد إلى الفيزياء.

المعادلات التفاضلية II

لغة التغيير للأنظمة غير الخطية والمزدوجة.

نظرية المجموعة

استكشف المجموعات من خلال التماثلات والتطبيقات والمشكلات.

تفكير علمي

تفكير علمي

افتح عينيك على العالم من حولك من خلال حل الألغاز بالعلم.

المعرفة وعدم اليقين

تعلم الرياضيات وراء عدم اليقين - وكيفية التخلص منه!

أساسيات العلوم

مجموعة أدوات منسقة لتعلم أهم مفاهيم العلوم.

موجات ونور

استكشف الموجات من خلال الصوت والضوء والمزيد!

فيزياء كل يوم

استكشف الفيزياء اليومية ، من الأشياء المنزلية إلى أنماط الطقس.

الفيزياء الكلاسيكية

الميكانيكا الكلاسيكية

تدريب قوي للفيزيائي الطموح.

فيزياء الجاذبية

استكشف قانون نيوتن للجاذبية وفك كونه من العواقب.

النسبية الخاصة

احصل على ما يصل إلى سرعة (الضوء) في نظرية النسبية لأينشتاين.

الكهرباء والمغناطيسية

اكتشف ما الذي يمد الأجهزة التي تستخدمها بالطاقة ، من محمصة الخبز إلى هاتفك الخلوي.

ميكانيكا الكم

كائنات الكم

عندما تصبح الأشياء صغيرة ، تصبح الأمور غريبة.

الاحصاء الكمية

حل المشكلات الصعبة عن طريق الحوسبة باستخدام ميكانيكا الكم.

العلم التطبيقي

التفاعل الكيميائي

كل أجزاء ومسامير الكيمياء.

علم الأحياء الحسابي

نهج خلف المغلف للمشاكل من طي الحمض النووي الريبي إلى شجرة داروين التطورية.

طاقة شمسية

تعلم فيزياء حصاد الطاقة من أكثر مصادرنا المتجددة ، الشمس.

الفيزياء الفلكية

اكتشف العجائب الكونية ، من دورات حياة النجوم إلى مصير الكون.

علوم الكمبيوتر التأسيسية

أساسيات علوم الكمبيوتر

لف عقلك حول التفكير الحسابي ، من المهام اليومية إلى الخوارزميات.

أساسيات الخوارزمية

كيف تجعل الكمبيوتر يفعل ما تريد بأناقة وكفاءة.

البرمجة باستخدام بايثون

تعلم إحدى لغات البرمجة الأكثر طلبًا بطريقة ممتعة.

هياكل البيانات

مجموعة الأدوات الأساسية لعالم الكمبيوتر أو المبرمج الطموح.

مقدمة في الشبكات العصبية

تعرف على سبب كون الشبكات العصبية أدوات مرنة للتعلم.

علوم الحاسوب التطبيقية

محركات البحث

هناك الكثير من البيانات ، تعلم كيفية البحث عنها بفاعلية.

الشبكات العصبية الاصطناعية

غوص سريع في طريقة حسابية متطورة للتعلم.

الاحصاء الكمية

حل المشكلات الصعبة عن طريق الحوسبة باستخدام ميكانيكا الكم.

ذاكرة الكمبيوتر

كيف تعمل الذاكرة في الواقع ، طبقة تلو طبقة.

عملة مشفرة

تعرف على كيفية قيام بدائل التشفير بدعم blockchain والعملات الرقمية.


محتويات

أ نظام شعرية هي فئة من المشابك مع نفس مجموعة مجموعات النقاط الشبكية ، وهي مجموعات فرعية من فئات البلورات الحسابية. تم تجميع 14 مشابك Bravais في سبعة أنظمة شعرية: ثلاثي الميل ، أحادي الميل ، معيني متعامد ، رباعي الزوايا ، معيني السطوح ، سداسي ، ومكعب.

في نظام الكريستال، يتم تعيين مجموعة من مجموعات النقاط ومجموعات الفضاء المقابلة لها لنظام شبكي. من بين مجموعات 32 نقطة الموجودة في ثلاثة أبعاد ، يتم تخصيص معظمها لنظام شبكي واحد فقط ، وفي هذه الحالة يكون لكل من النظامين البلوري والشبكي نفس الاسم. ومع ذلك ، يتم تخصيص مجموعات من خمس نقاط لنظامين شبكيين ، معيني الوجود وسداسي ، لأن كلاهما يظهر تناظرًا دورانيًا ثلاثي الأبعاد. يتم تعيين مجموعات النقاط هذه للنظام البلوري ثلاثي الزوايا. في المجموع ، هناك سبعة أنظمة بلورية: ثلاثي الميل ، أحادي الميل ، معيني ، رباعي الزوايا ، ثلاثي الزوايا ، سداسي ، ومكعب.

أ عائلة الكريستال يتم تحديده بواسطة المشابك ومجموعات النقاط. يتم تشكيله من خلال الجمع بين الأنظمة البلورية التي تحتوي على مجموعات فضائية مخصصة لنظام شبكي مشترك. في ثلاثة أبعاد ، تكون العائلات والأنظمة البلورية متطابقة ، باستثناء الأنظمة البلورية السداسية والمثلثية ، والتي يتم دمجها في عائلة بلورية واحدة سداسية. في المجموع ، هناك ست عائلات بلورية: ثلاثية الميل ، وحيدة الميل ، وتقويم العظام ، ورباعي الزوايا ، وسداسية ، ومكعبة.

المساحات ذات الأبعاد الأقل من ثلاثة أبعاد لها نفس عدد الأنظمة البلورية ، والعائلات البلورية ، والأنظمة الشبكية. في الفضاء أحادي البعد ، يوجد نظام بلوري واحد. في الفضاء ثنائي الأبعاد ، توجد أربعة أنظمة بلورية: مائلة ، مستطيلة ، مربعة ، سداسية.

العلاقة بين العائلات البلورية ثلاثية الأبعاد والأنظمة البلورية والأنظمة الشبكية موضحة في الجدول التالي:

عائلة الكريستال نظام بلوري التناظرات المطلوبة لمجموعة النقاط مجموعات النقاط مجموعات الفضاء المشابك Bravais نظام شعرية
ثلاثي الميل ثلاثي الميل لا أحد 2 2 1 ثلاثي الميل
أحادي الميل أحادي الميل 1 محور دوران مزدوج أو مستوى مرآة واحد 3 13 2 أحادي الميل
تقويم العظام تقويم العظام 3 محاور دوران مزدوجة أو محور دوران مزدوج و 2 مستويات مرآة 3 59 4 تقويم العظام
رباعي الزوايا رباعي الزوايا 1 محور دوران رباعي 7 68 2 رباعي الزوايا
سداسي الشكل ثلاثي الزوايا 1 محور دوران ثلاثي 5 7 1 معين السطوح
18 1 سداسي الشكل
سداسي الشكل 1 محور دوران سداسي 7 27
مكعب مكعب 4 محاور دوران ثلاثية 5 36 3 مكعب
6 7 المجموع 32 230 14 7
ملاحظة: لا يوجد نظام شعرية ثلاثي الزوايا. لتجنب الخلط بين المصطلحات ، لم يتم استخدام المصطلح "شعرية مثلثية".

تتكون الأنظمة البلورية السبعة من 32 فئة بلورية (تقابل 32 مجموعة نقاط بلورية) كما هو موضح في الجدول التالي أدناه:

عائلة الكريستال نظام بلوري مجموعة النقاط / فئة الكريستال Schönflies هيرمان موجان أوربيفولد كوكستر تناظر النقطة ترتيب مجموعة مجردة
ثلاثي الميل دواسة ج1 1 11 [ ] + قطبي متماثل الشكل 1 تافهة Z 1 _<1>>
بيناكويد جأنا2) 1 1x [2,1 + ] تناظر مركزي 2 دوري Z 2 _<2>>
أحادي الوتدي ج2 2 22 [2,2] + قطبي متماثل الشكل 2 دوري Z 2 _<2>>
محلي جس1 ساعة) م *11 [ ] قطبي 2 دوري Z 2 _<2>>
منشوري ج2 ح 2 / م 2* [2,2 + ] تناظر مركزي 4 كلاين أربعة V = Z 2 × Z 2 = mathbb _ <2> مرات mathbb _<2>>
تقويم العظام المعينية د2 (الخامس) 222 222 [2,2] + متماثل 4 كلاين أربعة V = Z 2 × Z 2 = mathbb _ <2> مرات mathbb _<2>>
معيني-هرمي ج2 فولت مم 2 *22 [2] قطبي 4 كلاين أربعة V = Z 2 × Z 2 = mathbb _ <2> مرات mathbb _<2>>
معيني ثنائي الهرمي د2 ح (الخامسح) ممم *222 [2,2] تناظر مركزي 8 V × Z 2 مرات mathbb _<2>>
رباعي الزوايا رباعي الزوايا الهرم ج4 4 44 [4] + قطبي متماثل الشكل 4 دوري Z 4 _<4>>
رباعي الزعنفة س4 4 2x [2 + ,2] غير متماثل 4 دوري Z 4 _<4>>
رباعي الزوايا ثنائي الهرمي ج4 ح 4 / م 4* [2,4 + ] تناظر مركزي 8 ض 4 × Z 2 _ <4> مرات mathbb _<2>>
رباعي الزوايا شبه منحرف د4 422 422 [2,4] + متماثل 8 ثنائي السطح D 8 = Z 4 ⋊ Z 2 _ <8> = mathbb _ <4> r مرات mathbb _<2>>
ثنائي الزوايا الهرمي ج4 فولت 4 مم *44 [4] قطبي 8 ثنائي السطح D 8 = Z 4 ⋊ Z 2 _ <8> = mathbb _ <4> r مرات mathbb _<2>>
رباعي الزوايا سكالينوهيدرال د2 د (الخامسد) 4 2 م أو 4 م 2 2*2 [2 + ,4] غير متماثل 8 ثنائي السطح D 8 = Z 4 ⋊ Z 2 _ <8> = mathbb _ <4> r مرات mathbb _<2>>
ثنائي الزوايا - ثنائي الهرمي د4 ح 4 / مم *422 [2,4] تناظر مركزي 16 د 8 × ض 2 _ <8> مرات mathbb _<2>>
سداسي الشكل ثلاثي الزوايا هرم ثلاثي ج3 3 33 [3] + قطبي متماثل الشكل 3 دوري Z 3 _<3>>
شكل معين ج3 ط6) 3 3x [2 + ,3 + ] تناظر مركزي 6 دوري Z 6 = Z 3 × Z 2 _ <6> = mathbb _ <3> مرات mathbb _<2>>
ثلاثي الزوايا شبه منحرف د3 32 أو 321 أو 312 322 [3,2] + متماثل 6 ثنائي السطح D 6 = Z 3 ⋊ Z 2 _ <6> = mathbb _ <3> r مرات mathbb _<2>>
ثنائي النتوء الهرمي ج3 فولت 3 م أو 3 م 1 أو 31 م *33 [3] قطبي 6 ثنائي السطح D 6 = Z 3 ⋊ Z 2 _ <6> = mathbb _ <3> r مرات mathbb _<2>>
ديتريجونال-سكالينوهيدرال دثلاثي الأبعاد 3 م أو 3 م 1 أو 3 م 1 2*3 [2 + ,6] تناظر مركزي 12 ثنائي السطح D 12 = Z 6 ⋊ Z 2 _ <12> = mathbb _ <6> r مرات mathbb _<2>>
سداسي الشكل سداسية هرمية ج6 6 66 [6] + قطبي متماثل الشكل 6 دوري Z 6 = Z 3 × Z 2 _ <6> = mathbb _ <3> مرات mathbb _<2>>
ثلاثي الزوايا ثنائي الهرمية ج3 ح 6 3* [2,3 + ] غير متماثل 6 دوري Z 6 = Z 3 × Z 2 _ <6> = mathbb _ <3> مرات mathbb _<2>>
سداسية - ثنائي الهرمي ج6 ح 6 / م 6* [2,6 + ] تناظر مركزي 12 ض 6 × Z 2 _ <6> مرات mathbb _<2>>
سداسية الشكل شبه منحرف د6 622 622 [2,6] + متماثل 12 ثنائي السطح D 12 = Z 6 ⋊ Z 2 _ <12> = mathbb _ <6> r مرات mathbb _<2>>
هرمي سداسي ج6 فولت 6 مم *66 [6] قطبي 12 ثنائي السطح D 12 = Z 6 ⋊ Z 2 _ <12> = mathbb _ <6> r مرات mathbb _<2>>
ثنائي النتوء ثنائي الهرمي د3 ح 6 م 2 أو 6 2 م *322 [2,3] غير متماثل 12 ثنائي السطح D 12 = Z 6 ⋊ Z 2 _ <12> = mathbb _ <6> r مرات mathbb _<2>>
ثنائي سداسي - ثنائي الهرمي د6 ح 6 / مم *622 [2,6] تناظر مركزي 24 د 12 × Z 2 _ <12> مرات mathbb _<2>>
مكعب رباعي تي 23 332 [3,3] + متماثل 12 بالتناوب A 4 >
ثنائي الصيغة تيح م 3 3*2 [3 + ,4] تناظر مركزي 24 أ 4 × Z 2 times mathbb _<2>>
الغدة الدرقية ا 432 432 [4,3] + متماثل 24 متماثل S 4 _<4>>
سداسي السطوح تيد 4 م *332 [3,3] غير متماثل 24 متماثل S 4 _<4>>
سداسي الاوكتاهدرا اح م 3 م *432 [4,3] تناظر مركزي 48 S 4 × Z 2 _ <4> مرات mathbb _<2>>

يمكن وصف التناظر النقطي للهيكل على النحو التالي. ضع في اعتبارك النقاط التي يتكون منها الهيكل ، وعكسها جميعًا من خلال نقطة واحدة ، بحيث (x,ذ,ض) يصبح (-x,−ذ,−ض). هذا هو "الهيكل المقلوب". إذا كان الهيكل الأصلي والهيكل المقلوب متطابقين ، فإن الهيكل يكون تناظر مركزي. وإلا فهو كذلك غير متماثل. ومع ذلك ، حتى في حالة عدم التناظر المركزي ، يمكن في بعض الحالات تدوير البنية المقلوبة لتتماشى مع الهيكل الأصلي. هذا غير متماثل مركزي اكيرال بنية. إذا كان الهيكل المقلوب لا يمكن تدويره ليتماشى مع الهيكل الأصلي ، فإن الهيكل يكون كذلك غير متناظر أو متماثل ومجموعة التماثل الخاصة بها هي متماثل. [1]

يسمى الاتجاه (بمعنى خط بدون سهم) قطبي إذا كانت حواسها ثنائية الاتجاه مختلفة هندسيًا أو ماديًا. يسمى اتجاه تناظر البلورة القطبية a المحور القطبي. [2] تسمى المجموعات التي تحتوي على محور قطبي قطبي. تمتلك البلورة القطبية محورًا قطبيًا فريدًا (بتعبير أدق ، جميع المحاور القطبية متوازية). تختلف بعض الخصائص الهندسية أو الفيزيائية عند طرفي هذا المحور: على سبيل المثال ، قد يحدث استقطاب عازل كما هو الحال في البلورات الكهروحرارية. يمكن أن يحدث المحور القطبي فقط في الهياكل غير المتماثلة المركزية. لا يمكن أن يكون هناك مستوى معكوس أو محور مزدوج عمودي على المحور القطبي ، لأنهما سيجعلان اتجاهي المحور متكافئين.

يمكن أن تحدث الهياكل البلورية للجزيئات البيولوجية غير المتجانسة (مثل تراكيب البروتين) فقط في 65 مجموعة فضاء متماثل (الجزيئات البيولوجية عادة ما تكون مراوان).

هناك سبعة أنواع مختلفة من الأنظمة البلورية ، ولكل نوع من الأنظمة البلورية أربعة أنواع مختلفة من التمركزات (بدائية ، متمركزة على القاعدة ، متمركزة على الجسم ، متمركزة على الوجه). ومع ذلك ، ليست كل المجموعات فريدة من نوعها ، فبعض التركيبات متكافئة في حين أن التوليفات الأخرى غير ممكنة بسبب أسباب التناظر. هذا يقلل من عدد المشابك الفريدة إلى 14 مشابك Bravais.

يوضح الجدول التالي توزيع 14 مشابك Bravais في أنظمة شعرية وعائلات بلورية.

في الهندسة وعلم البلورات ، أ شعرية Bravais هي فئة من مجموعات التماثل المترجمة (المعروفة أيضًا باسم المشابك) في ثلاثة اتجاهات.

تتكون مجموعات التناظر هذه من ترجمات بواسطة متجهات النموذج

أين ن1, ن2، و ن3 هي أعداد صحيحة و أ1, أ2، و أ3 هي ثلاثة نواقل غير متحد المستوى ، تسمى نواقل بدائية.

يتم تصنيف هذه المشابك حسب المجموعة الفضائية للشبكة نفسها ، حيث يُنظر إليها على أنها مجموعة من النقاط ، فهناك 14 شبكة Bravais بثلاثة أبعاد تنتمي كل منها إلى نظام شبكي واحد فقط. أنهم [ التوضيح المطلوب ] تمثل أقصى تماثل يمكن أن يتمتع به هيكل ما مع تناظر انتقالي معين.

يجب أن تتناسب جميع المواد البلورية (باستثناء شبه البلورات) ، بحكم تعريفها ، في أحد هذه الترتيبات.

للراحة ، يتم تصوير شبكة Bravais بواسطة خلية وحدة أكبر بعامل 1 أو 2 أو 3 أو 4 من الخلية البدائية. اعتمادًا على تناظر بلورة أو نمط آخر ، يكون المجال الأساسي أصغر مرة أخرى ، حتى العامل 48.

تمت دراسة مشابك Bravais بواسطة Moritz Ludwig Frankenheim في عام 1842 ، الذي وجد أن هناك 15 شبكة Bravais. تم تصحيح هذا إلى 14 بواسطة A. Bravais في عام 1848.

‌ يتم تعريف خلية الوحدة رباعية الأبعاد بأربعة أطوال للحواف (أ, ب, ج, د) وست زوايا محورية (α, β, γ, δ, ε, ζ). تحدد الشروط التالية لمعلمات الشبكة 23 عائلة بلورية

تم تقديم الأسماء هنا وفقًا لـ Whittaker. [3] هم تقريبا نفس الشيء كما في براون وآخرون[4] باستثناء أسماء العائلات الكريستالية 9 و 13 و 22. أسماء هذه العائلات الثلاث وفقًا لبراون وآخرون ترد بين قوسين.

العلاقة بين العائلات البلورية رباعية الأبعاد والأنظمة البلورية والأنظمة الشبكية موضحة في الجدول التالي. [3] [4] يتم تمييز أنظمة Enantiomorphic بعلامة النجمة. يتم إعطاء عدد الأزواج المتشابهة بين قوسين. هنا مصطلح "enantiomorphic" له معنى مختلف عن الجدول لفئات الكريستال ثلاثية الأبعاد. هذا الأخير يعني ، أن مجموعات النقاط المتشابهة تصف الهياكل اللولبية (متشابهة الشكل). في الجدول الحالي ، تعني عبارة "enantiomorphic" أن المجموعة نفسها (تعتبر ككائن هندسي) متشابهة ، مثل الأزواج المتشابهة لمجموعات الفضاء ثلاثية الأبعاد P31 و P32، P4122 و P4322. بدءًا من الفضاء رباعي الأبعاد ، يمكن أيضًا أن تكون مجموعات النقاط متشابهة في هذا المعنى.


AP علم الأحياء

يمكن أن تساعد هذه الدورة في إعداد الطلاب الذين يرغبون في مواصلة تعليمهم العلمي بعد المدرسة الثانوية ، وكذلك الطلاب الذين يرغبون في التحضير لامتحان SAT. سيساعد مستوى الكفاءة في هذا الموضوع الطلاب الذين يرغبون في التفوق في اختبار SAT وفي دورات الكلية.

وفقًا لموقع College Board على الويب ، تم تصميم دورات AP Biology لتكون معادلة لدورة تمهيدية بالكلية ، وعادة ما يتم أخذها خلال السنة الأولى من تخصص علم الأحياء بالكلية. قد يُسمح للطلاب الذين يختارون أخذ AP Biology بتخطي دورات علم الأحياء التمهيدية والتسجيل في الدورات التي يكون فيها علم الأحياء شرطًا أساسيًا. نظرًا لأن الجامعات تمنح ائتمانًا جامعيًا لهذه الدورة ، فإنها تتطلب أن تكون الكتب المدرسية والمختبرات والدورات الدراسية المستخدمة في دورات AP معادلة لتلك المستخدمة في دورات الكلية الفعلية.

يتم تقديم هذه الدورة للطلاب ذوي الدوافع العالية الذين يرغبون في متابعة اهتماماتهم في العلوم البيولوجية. تعتمد متطلبات التسجيل في دورة AP Biology على السياسات التي وضعتها كل مدرسة ثانوية تقدم الدورة ، ولكن عادة ما يسبق AP Biology دورة بيولوجيا أقل صرامة ، وأحيانًا الكيمياء أيضًا. في حين أن بعض المدارس قد يكون لديها قبول انتقائي في الدورة ، يتم تحديده من خلال السجل الأكاديمي في الدورات التدريبية المسبقة ، تلتزم المدارس الأخرى بسياسة التسجيل المفتوح ، مما يشجع على تعهدها من قبل الطلاب الذين يظهرون القدرة على الدورة ، على الرغم من أنهم قد يكونون قد أداؤوا بشكل غير مرض في العلوم السابقة الدورات.

تشمل الموضوعات التي تغطيها هذه الدورة ، علم التشريح وعلم وظائف الأعضاء والكيمياء الحيوية والتنوع البيولوجي وعلم النبات والخلية وعلم الأحياء التنموي وعلم البيئة وعلم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية وأصل الحياة وبيولوجيا السكان والتطور.

يجب على الطلاب الذين يدرسون في AP Biology أولاً إكمال دورة تمهيدية في علم الأحياء ، وعادةً ما تستغرق عامًا دراسيًا واحدًا. ستعمل الدورة التمهيدية على إعداد الطلاب لدراسة المستويات العليا من العلوم وتعريفهم بالعملية العلمية. يجب أن يكون لدى الطلاب أيضًا خبرة في الوظائف الرياضية الأساسية من أجل إكمال التجارب.

AP Biology هي دورة جادة ذات أهداف دورة رقمية. وفقًا لموقع College Board على الويب ، بحلول الوقت الذي يخضع فيه الطلاب لامتحان AP Biology (أو اختبار SAT) ، ينبغي عليهم:

  • تطوير إطار مفاهيمي لعلم الأحياء كعلم. يجب على الطلاب التركيز أكثر على المفاهيم والاكتشافات بدلاً من مجرد حفظ المصطلحات والتفاصيل الفنية وتكرار المعلومات بشكل روتيني في الاختبارات. يجب أن يكون الطلاب قادرين على تقدير العلم كمجموعة متماسكة من المعلومات والسعي لتطبيقه داخل وخارج الفصل الدراسي.
  • احصل على تقدير للعملية العلمية وتاريخها وتطبيقاتها الحالية. يجب أن يكون الطلاب أيضًا قادرين على فهم أهمية العملية العلمية أثناء التجربة وأن يكونوا قادرين على شرح كيفية استخدامهم للعملية العلمية في تجاربهم الخاصة في الكتابة ومن خلال الكلمة المكتوبة.
  • تطوير فهم أعمق للعمليات البيولوجية المختلفة ، لا سيما عندما تنطبق على الكائنات الحية ودورات الحياة.
  • استخدم ملاحظات الدراسة وتقنيات الدراسة الأخرى جنبًا إلى جنب مع العديد من الكتب المدرسية في AP Biology.

كما أصدر مجلس الكلية مؤخرًا مطلبًا لامتحان AP Biology ، مع التأكيد على جزء الاختبار الذي يجب تخصيصه لأي مجال من مجالات الدراسة. وفقًا لذلك ، تم إصدار الأهداف التالية للاختبار:

  • 25٪ من الاختبار يجب أن يخصص للجزيئات والخلايا.
  • يجب أن يخصص 25٪ من الاختبار للوراثة والتطور.
  • يجب أن يكون 50٪ من الاختبار مخصصًا للكائنات الحية والسكان.

يجب على الطلاب الذين يدرسون في كل من اختبار AP Biology وكذلك SAT أن يضعوا هذه المعايير في الاعتبار. قد تحدد هذه الأهداف الأساسية مقدار الوقت الذي يتم قضاؤه في تغطية مجالات الدراسة المختلفة هذه على مدار العام الدراسي بالإضافة إلى مقدار الوقت المخصص لإكمال كل قسم من اختبار AP Biology.

يجب على الطلاب المهتمين بدراسة AP Biology أو أي دورة أخرى لتحديد المستوى المتقدم أن يضعوا في اعتبارهم أن أخذ دورات على مستوى الكلية في المدرسة الثانوية يتطلب التزامًا بالوقت والطاقة. الطلاب الذين يلتزمون بفصولهم الدراسية ويعاملونهم كدورات على مستوى الكلية سيشهدون مكاسب محددة في درجاتهم بالإضافة إلى ثقتهم.

يجب على الطلاب الراغبين في الالتحاق بكليات أو جامعات مرموقة ومحترمة التفكير في الالتحاق بدورات تحديد المستوى المتقدم. تبدو هذه الدورات ممتازة في نصوص المدرسة الثانوية ويمكن أن تمنح الطلاب نظرة لا تقدر بثمن على الدورات الجامعية قبل حتى التسجيل فيها. يتمتع الطلاب أيضًا بفرصة لكسب ائتمان جامعي قبل التخرج ، مما يوفر وقتًا ومالًا ثمينًا بمجرد بدء الكلية. كلما زاد عدد الطلاب الذين يعملون لإعداد أنفسهم لأجواء الكلية شديدة الضغط قبل بدء تعليمهم الجامعي ، ستكون حياتهم المهنية الجامعية أكثر متعة ونجاحًا في النهاية. لذلك ، بالنسبة للطلاب الذين يرغبون في الحصول على بداية سريعة في تعليمهم الجامعي ومهنهم بعد الكلية ، فإن برنامج دورة AP هو الخيار الأمثل!

ستجد هنا مخططات وشرائح AP Biology. نحن نعمل على إضافة المزيد من موارد AP Biology مثل مصطلحات المفردات وملاحظات الوحدة وملاحظات الموضوع وأسئلة الدراسة واختبارات الممارسة ومصطلحات المسرد.


محتويات

تتميز الإيثرات بروابط C – O – C المنحنية. في ثنائي ميثيل الأثير ، تكون زاوية الرابطة 111 درجة والمسافات C-O هي 141 م. [3] حاجز الدوران حول روابط C – O منخفض. يتشابه ارتباط الأكسجين في الإيثرات والكحوليات والماء. في لغة نظرية رابطة التكافؤ ، التهجين في الأكسجين هو sp 3.

الأكسجين كهرسلبي أكثر من الكربون ، وبالتالي فإن الهيدروجين ألفا إلى إيثرات أكثر حمضية من الهيدروكربونات البسيطة. ومع ذلك ، فهي أقل حمضية بكثير من الهيدروجين ألفا إلى مجموعات الكربونيل (مثل الكيتونات أو الألدهيدات).

يمكن أن تكون الإيثرات متماثلة من النوع ROR أو غير متماثلة من النوع ROR. أمثلة على السابق هي ثنائي إيثيل إيثر ، ثنائي ميثيل إيثر ، ديبروبيل إيثر إلخ. الإيثرات غير المتماثلة التوضيحية هي أنيسول (ميثوكسي بنزين) وديميثوكسي إيثان.

في نظام التسمية IUPAC ، تتم تسمية الإيثرات باستخدام الصيغة العامة "ألكوكس ألكان"، على سبيل المثال CH3- CH2- O – CH3 هو ميثوكسيثين. إذا كان الأثير جزءًا من جزيء أكثر تعقيدًا ، فإنه يوصف بأنه بديل ألكوكسي ، لذلك –OCH3 سيعتبر أ "methoxy-" مجموعة. أبسط جذور ألكيل مكتوبة في المقدمة ، لذا CH3- O – CH2CH3 ستعطى كـ ميثوكسي(CH3س)الإيثان(CH2CH3).

تحرير الاسم التافه

غالبًا ما لا يتم اتباع قواعد IUPAC للإيثرات البسيطة. الأسماء التافهة للإيثرات البسيطة (أي تلك التي لا تحتوي على مجموعات وظيفية أخرى أو قليلة) هي مركب من بديلين متبوعين بـ "الأثير". على سبيل المثال ، إيثيل ميثيل إيثر (CH3OC2ح5) ، ثنائي الفينيل (C.6ح5OC6ح5). أما بالنسبة للمركبات العضوية الأخرى ، فقد اكتسبت الإيثرات الشائعة جدًا أسماء قبل إضفاء الطابع الرسمي على قواعد التسمية. ثنائي إيثيل الأثير يسمى ببساطة "الأثير" ، ولكن كان يطلق عليه ذات مرة الزيت الحلو من الزاج. ميثيل فينيل إيثر هو أنيسول ، لأنه وجد أصلاً في اليانسون. تشمل الإيثرات العطرية فيوران. الأسيتال (α-alkoxy ethers R – CH (–OR) –O – R) هي فئة أخرى من الإيثرات ذات الخصائص المميزة.

تحرير البولي إيثر

البولي إيثرات هي بشكل عام بوليمرات تحتوي على روابط إيثر في سلسلتها الرئيسية. يشير المصطلح glycol عمومًا إلى polyether polyols مع مجموعة نهائية وظيفية واحدة أو أكثر مثل مجموعة الهيدروكسيل. يستخدم المصطلح "أكسيد" أو مصطلحات أخرى للبوليمر ذو الكتلة المولية العالية عندما لم تعد المجموعات النهائية تؤثر على خصائص البوليمر.

إيثرات التاج هي بولي إيثرات دورية. بعض السموم التي ينتجها الدينوفلاجيلات مثل brevetoxin و ciguatoxin كبيرة للغاية وتعرف باسم دوري أو سلم البولي إيثر.

البولي إيثرات الأليفاتية
اسم البوليمرات ذات الكتلة المولية المنخفضة إلى المتوسطة اسم البوليمرات ذات الكتلة المولية العالية تحضير وحدة التكرار أمثلة على الأسماء التجارية
لامتصاص العرق بولي أوكسي ميثيلين (POM) أو بولي أسيتال أو بولي فورمالدهيد بلمرة النمو التدريجي للفورمالديهايد - CH2يا Delrin من DuPont
بولي إيثيلين جلايكول (بيج) أكسيد البولي إيثيلين (PEO) أو البولي أوكسي إيثيلين (POE) بلمرة فتح الحلقة لأكسيد الإيثيلين - CH2CH2يا Carbowax من داو
بولي بروبيلين جلايكول (PPG) أكسيد البولي بروبلين (PPOX) أو البولي أوكسي بروبيلين (POP) بلمرة فتح الحلقة الأنيونية لأكسيد البروبيلين - CH2CH (CH3) س-- أركول من كوفيسترو
بولي إيثيلين جلايكول (PTMG) أو بوليتيتراميثيلين إيثر جلايكول (PTMEG) بولي تتراهيدروفوران (PTHF) بلمرة فتح الحلقة المحفزة بالحمض لرباعي الهيدروفلوران - CH
2 CH
2 CH
2 CH
2 يا
Terathane من Invista و PolyTHF من BASF

بوليمرات فينيل إيثر هي فئة من البولي إيثرات العطرية التي تحتوي على دورات عطرية في سلسلتها الرئيسية: بولي فينيل إيثر (PPE) وبولي (ص- أكسيد الفينلين) (PPO).

المركبات ذات الصلة تحرير

لا يتم اعتبار العديد من فئات المركبات التي لها روابط C – O – C إيثرات: استرات (R – C (= O) –O – R ′) ، نصفي (R – CH (–OH) –O – R ′) ، حمض الكربوكسيل أنهيدريدات (RC (= O) –O – C (= O) R ′).

تحتوي الإيثرات على نقاط غليان مماثلة لتلك الموجودة في الألكانات المماثلة. الإيثرات البسيطة عديمة اللون بشكل عام.

بيانات مختارة عن بعض مركبات الألكيل
الأثير بنية النائب (درجة مئوية) ص. (درجة مئوية) الذوبان في 1 لتر من H.2ا عزم ثنائي القطب (D)
الأثير ثنائي ميثيل CH3- O – CH3 −138.5 −23.0 70 جرام 1.30
ديثيل الأثير CH3CH2- O – CH2CH3 −116.3 34.4 69 جرام 1.14
تتراهيدروفوران يا (CH2)4 −108.4 66.0 امتزاج 1.74
ديوكسان يا (سي2ح4)2ا 11.8 101.3 امتزاج 0.45

روابط C-O التي تتكون من إيثرات بسيطة قوية. إنهم لا يتفاعلون مع جميع القواعد باستثناء الأقوى. على الرغم من أنها ذات تفاعل كيميائي منخفض بشكل عام ، إلا أنها أكثر تفاعلًا من الألكانات.

تعتبر الإيثرات المتخصصة مثل الإيبوكسيدات والكيتالات والأسيتال فئات غير تمثيلية من الإيثرات وتتم مناقشتها في مقالات منفصلة. ردود الفعل الهامة مذكورة أدناه. [4]

تحرير الانقسام

على الرغم من أن الإيثرات تقاوم التحلل المائي ، إلا أنها تتشقق بواسطة حمض الهيدروبروميك وحمض اليود. كلوريد الهيدروجين يشق الإيثرات ببطء فقط. توفر إثيرات الميثيل عادةً هاليدات الميثيل:

تستمر هذه التفاعلات عبر وسيطة أونيوم ، أي [RO (H) CH3] + Br -.

تخضع بعض الإيثرات لانشقاق سريع باستخدام ثلاثي بروميد البورون (حتى كلوريد الألومنيوم يستخدم في بعض الحالات) لإعطاء بروميد الألكيل. [5] اعتمادًا على البدائل ، يمكن شق بعض الإيثرات بمجموعة متنوعة من الكواشف ، على سبيل المثال قاعدة قوية.

تحرير تشكيل البيروكسيد

عند تخزينها في وجود الهواء أو الأكسجين ، تميل الإيثرات إلى تكوين بيروكسيدات متفجرة ، مثل ثنائي إيثيل إيثر هيدرو بيروكسيد. يتم تسريع التفاعل بواسطة المحفزات الخفيفة والمعدنية والألدهيدات. بالإضافة إلى تجنب ظروف التخزين التي يحتمل أن تشكل بيروكسيدات ، فمن المستحسن ، عند استخدام الأثير كمذيب ، عدم تقطيره حتى يجف ، لأن أي بيروكسيدات قد تكون قد تكونت ، كونها أقل تطايرًا من الأثير الأصلي ، ستصبح مركزة في آخر بضع قطرات من السائل. يمكن الكشف عن وجود البيروكسيد في العينات القديمة من الإيثرات عن طريق رجها بمحلول محضر حديثًا من كبريتات الحديدوز متبوعًا بإضافة KSCN. ظهور لون الدم الأحمر يشير إلى وجود البيروكسيدات. الخواص الخطرة لبيروكسيدات الإيثر هي السبب وراء تجنب إثير ثنائي إيثيل الإيثر وغيره من مركبات البيروكسيد مثل رباعي الهيدروفلوران (THF) أو إيثيلين جليكول ثنائي ميثيل الإيثر (1،2-داي ميثوكسي إيثان) في العمليات الصناعية.

تحرير قواعد لويس

تعمل الإيثرات كقواعد لويس. For instance, diethyl ether forms a complex with boron trifluoride, i.e. diethyl etherate (BF3·OEt2). Ethers also coordinate to the Mg center in Grignard reagents. The cyclic ether thf is more basic than acyclic ethers. It forms complexes with many metal halides.

Alpha-halogenation Edit

This reactivity is similar to the tendency of ethers with alpha hydrogen atoms to form peroxides. Reaction with chlorine produces alpha-chloroethers.

Ethers can be prepared by numerous routes. In general alkyl ethers form more readily than aryl ethers, with the later species often requiring metal catalysts. [7]

The synthesis of diethyl ether by a reaction between ethanol and sulfuric acid has been known since the 13th century. [8]

Dehydration of alcohols Edit

2 R–OH → R–O–R + H2O at high temperature

This direct nucleophilic substitution reaction requires elevated temperatures (about 125 °C). The reaction is catalyzed by acids, usually sulfuric acid. The method is effective for generating symmetrical ethers, but not unsymmetrical ethers, since either OH can be protonated, which would give a mixture of products. Diethyl ether is produced from ethanol by this method. Cyclic ethers are readily generated by this approach. Elimination reactions compete with dehydration of the alcohol:

The dehydration route often requires conditions incompatible with delicate molecules. Several milder methods exist to produce ethers.

Williamson ether synthesis Edit

This reaction is called the Williamson ether synthesis. It involves treatment of a parent alcohol with a strong base to form the alkoxide, followed by addition of an appropriate aliphatic compound bearing a suitable leaving group (R–X). Suitable leaving groups (X) include iodide, bromide, or sulfonates. This method usually does not work well for aryl halides (e.g. bromobenzene, see Ullmann condensation below). Likewise, this method only gives the best yields for primary halides. Secondary and tertiary halides are prone to undergo E2 elimination on exposure to the basic alkoxide anion used in the reaction due to steric hindrance from the large alkyl groups.

In a related reaction, alkyl halides undergo nucleophilic displacement by phenoxides. The R–X cannot be used to react with the alcohol. However phenols can be used to replace the alcohol while maintaining the alkyl halide. Since phenols are acidic, they readily react with a strong base like sodium hydroxide to form phenoxide ions. The phenoxide ion will then substitute the –X group in the alkyl halide, forming an ether with an aryl group attached to it in a reaction with an Sن2 mechanism.

Ullmann condensation Edit

The Ullmann condensation is similar to the Williamson method except that the substrate is an aryl halide. Such reactions generally require a catalyst, such as copper.

Electrophilic addition of alcohols to alkenes Edit

Alcohols add to electrophilically activated alkenes.

Acid catalysis is required for this reaction. Often, mercury trifluoroacetate (Hg(OCOCF3)2) is used as a catalyst for the reaction generating an ether with Markovnikov regiochemistry. Using similar reactions, tetrahydropyranyl ethers are used as protective groups for alcohols.

Preparation of epoxides Edit

Epoxides are typically prepared by oxidation of alkenes. The most important epoxide in terms of industrial scale is ethylene oxide, which is produced by oxidation of ethylene with oxygen. Other epoxides are produced by one of two routes:


Featured article: Leveraging breeding programs and genomic data in Norway spruce (Picea abies L. Karst) for GWAS analysis

Genome-wide association studies identify 137 genetic loci for DNA methylation biomarkers of aging

Authors: Daniel L. McCartney, Josine L. Min, Rebecca C. Richmond, Ake T. Lu, Maria K. Sobczyk, Gail Davies, Linda Broer, Xiuqing Guo, Ayoung Jeong, Jeesun Jung, Silva Kasela, Seyma Katrinli, Pei-Lun Kuo, Pamela R. Matias-Garcia, Pashupati P. Mishra, Marianne Nygaard&hellip

Evolution of mouse circadian enhancers from transposable elements

Authors: Julius Judd, Hayley Sanderson and Cédric Feschotte

MbImpute: an accurate and robust imputation method for microbiome data

Authors: Ruochen Jiang, Wei Vivian Li and Jingyi Jessica Li

A trans locus causes a ribosomopathy in hypertrophic hearts that affects mRNA translation in a protein length-dependent fashion

Authors: Franziska Witte, Jorge Ruiz-Orera, Camilla Ciolli Mattioli, Susanne Blachut, Eleonora Adami, Jana Felicitas Schulz, Valentin Schneider-Lunitz, Oliver Hummel, Giannino Patone, Michael Benedikt Mücke, Jan Šilhavý, Matthias Heinig, Leonardo Bottolo, Daniel Sanchis, Martin Vingron, Marina Chekulaeva&hellip

Direct long-read RNA sequencing identifies a subset of questionable exitrons likely arising from reverse transcription artifacts

Authors: Laura Schulz, Manuel Torres-Diz, Mariela Cortés-López, Katharina E. Hayer, Mukta Asnani, Sarah K. Tasian, Yoseph Barash, Elena Sotillo, Kathi Zarnack, Julian König and Andrei Thomas-Tikhonenko


IMPLEMENT

The NGSS call for a three-dimensional approach to K–12 science instruction. This represents a significant transition from previous state standards. That’s why effective implementation demands a great deal of collaboration and patience among states, districts, schools, teachers, and students.

Thoughtful and coordinated approaches to implementation will enable educators to inspire future generations of scientifically literate students. That is the vision of the NGSS. This website provides a range of high-quality resources that empower educators, administrators, parents, and the general public to help bring this vision to life.


6 Class 4: Driven Self-Assembly (كص≠1)

6.1 Concept

(3) (4) (5)

Class 4: Driven self-assembly. a) Kinetic asymmetry arises from the presence of different energy barriers for the fuel and waste reactions with respect to the unassembled (M) and assembled (M2) states. b) Energy diagram illustrating how kinetic asymmetry creates the conditions required for the permanent population of the high-energy assembly M2 under stationary conditions. The green trajectory represents the counterclockwise (green) direction of the cycle depicted in Figure 11 a. The dark green arrow corresponds to the process during which waste molecules are generated. The size of the dark red circles indicate the relative population of the respective state reported in previous simulations. 62

(6)

This equilibrium illustrates that the self-assembly of M to form M2 is now coupled to fuel consumption, thus permitting a transfer of energy between the two processes. Kinetic asymmetry in the system creates a situation in which a chemical fuel drives the self-assembly of M into M2. In this case, the identification of the high-energy molecule as a “fuel” that drives the system to a non-equilibrium state leaves no room for ambiguity. 41

6.2 Biology—Microtubule Formation

Microtubules are noncovalent protein polymers that play an essential role in intracellular organization. Microtubule filaments give structure and shape to eukaryotic cells, serve as tracks for intracellular transport, and are involved in chromosome segregation during cell division. Microtubule networks are highly dynamic structures which are continuously being remodeled through stochastic length fluctuations at the ends of the individual microtubules, a property referred to as dynamic instability. 137, 138 Dynamic instability manifests itself through periods of persistent microtubule growth which are occasionally interrupted by moments of rapid shrinkage (called “catastrophe”), followed by a switch back to polymer growth (called “rescue”). We will illustrate here that dynamic instability is a property that originates from kinetic asymmetry in the energy consumption pathway of this chemically fueled self-assembly process.

Microtubules are stiff, nanotubular structures with an outer diameter of around 25 nm (Figure 12). 19, 139 The subunit of microtubules is a heterodimer of α- and β-tubulin proteins—each with a mass of around 50 kDa—which associate in a head-to-tail manner to form linear structures called protofilaments. Typically, 13 such protofilaments engage in lateral interactions to form a microtubule. In the microtubule lattice, lateral interactions between protofilaments are α to α and β to β, except at the seam, where α-tubulin binds β-tubulin. As a result of the longitudinal arrangement of αβ-tubulins in protofilaments, microtubules have one end (−) where the α-subunits are exposed, and one end (+) where the β-subunits are exposed. Frequently, the (−)-end of microtubules is anchored to microtubule organizing centers, such as the centrosome. Dynamic instability occurs predominantly at the (+)-end of microtubules.

a) GTP-fueled self-assembly of microtubules. b) Structural changes in the αβ-tubulin dimer as a function of the occupancy of the E-site with GDP or GTP. Conversion of GTP into GDP in assembled tubulin leads to strain in the microtubule lattice. Figure inspired by Ref. 144 .

Microtubule assembly and disassembly is regulated by guanosine triphosphate (GTP Figure 12 a). Both α- and β-tubulin have a binding site for GTP, but these sites have very different properties and functions. 140 The binding site in α-tubulin (N-site) is buried within the tubulin dimer at the interface between α- and β-tubulin. GTP bound to the N-site plays a structural role and is non-exchangeable and non-hydrolysable. On the other hand, the binding site in β-tubulin (E-site) is exposed on the surface of free tubulin and on the terminal tubulin subunits located at the (+)-end of microtubules. The properties of this binding site change dramatically upon the incorporation of free tubulin onto the microtubule. With free tubulin, nucleotide exchange at the E-site is possible and the bound GTP is chemically stable. However, upon inclusion in the microtubule, nucleotides bound to the E-site become non-exchangeable and GTP is rapidly converted into GDP+Pأنا. 141, 142 The difference in the properties of the E-site between free and polymerized tubulin constitutes the basis for kinetic asymmetry in this process and for that reason it is relevant to discuss what happens upon polymerization from a structural point of view.

Microtubule formation initiates with an exchange of GDP by GTP in free tubulin. GDP-tubulin does not polymerize, but the exchange of GDP with GTP causes a conformational change in the T5 loop of β-tubulin, which activates tubulin for polymerization (Figure 12 b). 143, 144 Polymerization of GTP-tubulin is a thermodynamically favored process, which is evidenced by the fact that the use of non-hydrolysable analogues of GTP results in the formation of thermodynamically stable microtubules that do not display dynamic instability. 145 Two important processes occur when GTP-activated tubulin attaches to the microtubule (+)-end. Firstly, lateral and longitudinal interactions with the microtubule lattice cause a straightening of the tubulin, which in the free form is curved with a 12° kink at the dimer interface. Secondly, binding to the polymer activates the E-site for the catalytic cleavage of GTP into GDP+Pأنا, which occurs rapidly after association of GTP-tubulin with the microtubule following first order kinetics . Consequently, microtubules are composed mostly of GDP-tubulin, even though that unit by itself does not polymerize under equilibrium conditions. Importantly, the conversion of GTP into GDP compacts the tubulin structure, leading to an increase in lattice strain in the microtubule. The presence of lattice strain implies that these are high-energy structures composed of “spring-loaded” GDP-tubulin. The reason why the structure does not collapse originates from the presence of a stabilizing GTP cap at the (+)-end of the microtubule. Although the precise nature of the GTP cap is still under debate, there is consensus that the microtubule end must be regarded as a dynamic structure, where the amount of GTP-tubulin depends on the availability of free GTP-tubulin. 146 A reduced influx lowers the amount of stabilizing GTP-tubulin in the cap and increases the possibility that the entire microtubule will collapse (“catastrophe”).

Within the context of this Review, it is of relevance to recognize the elements that install kinetic asymmetry in the cycle that describes GTP-fueled microtubule formation. The observation that GDP–GTP exchange can only occur in the E-site of free tubulin implies that fuel activation involves only the building block and not the assembly. In addition, only the E-site of assembled tubulin is catalytically active, which implies that energy dissipation leads to the formation of a high-energy assembly composed of GDP-tubulin. Consequently, a kinetic preference for counterclockwise directionality exists in the system, which shows that GTP–GDP conversion and microtubule self-assembly are coupled processes. The structural analysis illustrates that the energy released from GTP is stored as lattice strain in the GDP-rich assembly.

6.3 Chemistry—Self-Assembled Fibers with Dynamic Instability

The installation of kinetic asymmetry has so far rarely been considered in the design of synthetic dissipative self-assembly processes. As discussed above, the main focus has been on the formation of the self-assembled structure, which in nearly all cases regards the thermodynamically stable self-assembly corresponding to M*2 in our general scheme. In most cases, little attention has been paid to the potential presence of the high-energy assembly M2, although, as we have seen in this section, it is the fuel-driven formation of this species that leads to valuable properties, such as the dynamic instability of microtubules. However, although kinetic asymmetry has not been actively sought for, experimental observations strongly suggest that some systems behave in a similar manner as microtubules.

Van Esch and co-workers reported on the chemically fueled self-assembly of fibers which displayed properties that strongly resembled the dynamic instability of microtubules (Figure 13). 147, 148 This system relied on the activation of ن,ن′-dibenzoyl- l -cysteine (DBC) for self-assembly by means of an esterification reaction with dimethyl sulfate. DBC by itself did not assemble under the experimental conditions (basic pH) because of electrostatic repulsion between the carboxylate groups. The addition of dimethyl sulfate, which is a strong methylating agent, caused the formation of the monoester of DBC, which self-assembled into bundles of fibers with micrometer dimensions, thereby leading to gelation of the aqueous solution. However, at the high experimental pH values, gradual hydrolysis of the methyl ester took place, which caused re-formation of the starting compound DBC, and spontaneous dissolution of the gel was observed over time. Similar to the example discussed in the Section 5.3, it was observed that the lifetime of the gel could be regulated by tuning the rates of the forward (fuel concentration) and backward reactions (pH).

Chemically fueled driven self-assembly of fibers that show features reminiscent of the catastrophic collapse of microtubules.

Two observations strongly suggested that the properties of the system were not solely governed by the thermodynamically stable fibers (M*ن) composed of the monoester of DBC, but that also the unactivated building block DBC played a role in the self-assembly process. Firstly, a delay was observed between changes in the concentration of the monoester and the rheological behavior of the gel in the decay phase. For example, at pH 11, a gel state was still observed after 10 hours, whereas the concentration of the monoester had already dropped to 0.6 m m after 5 hours. The second observation came from a confocal microscopy study, which provided insight into the behavior of single fibers during the dissipative cycle. The addition of dimethyl sulfate at pH 11 resulted in the rapid formation of fibers, which reached a maximum length in a time that corresponded with the time required for the gel to reach the maximum storage modulus. Next, the fibers entered a shrinking regime and decreased in length. However, rather than the expected gradual and simultaneous shrinking of all fibers, a stochastic abrupt collapse of the fibers was observed, reminiscent of the collapse of microtubules. The fibers shrunk only from their ends a fracturing or homogeneous dissolution of the fibers was not observed. A time regime existed in which the growing and shrinking of fibers occurred simultaneously. Altogether, these observations are coherent with the formation of high-energy fibers that are (partially) composed of the non-activated building block DBC, obtained through the hydrolysis of the methyl esters of the building blocks in the fibers. The strong similarity with the dynamic instability of microtubules suggests that the fuel-driven cycle is regulated by a similar kinetic scheme. A detailed kinetic analysis of the activation and deactivation reaction steps would serve to unequivocally demonstrate the presence of kinetic asymmetry in this system.


Eleven Free Courses To Learn Bitcoin, Blockchain And Cryptocurrencies

Prague, Czech Republic - June, 2019: Main crypto currency coins next to each other: Bitcoin, . [+] Litecoin, Ripple, Monero, Ethereum.

One of the best (and worst) things about bitcoin, blockchain and cryptocurrencies is just how new the technology and its practical implementations are. Even though there have been many early adapters, the ecosystem as a whole involves a lot of learning, especially for those looking to come up to speed.

This represents a massive opportunity as well as a pitfall for those who are on the outside looking in. I like to monitor different courses in the space for my own education as well as for resources to share with others to include them as part of the discussion and learning: I've compiled this list as a set of reliable resources to do just that.

This free online course is taught by Andreas Antonopoulos (author of Mastering Bitcoin) and Antonis Polemitis and it represents the first course in the MSc in Digital Currency offered by UNIC. The course places bitcoin and cryptocurrencies in the broader framework of the history of money, before talking about the practical implementation of bitcoin, other cryptocurrencies, and the evolving relationship between digital currencies and financial institutions, as well as the broader world.

It requires no prerequisite knowledge of cryptocurrencies to dive in. There is a final exam component at the end that tests your grasp of the concepts taught.

2- Coinbase Learn

This simple set of interactive flashcards is a great resource for those who want to cover the basics of cryptocurrencies, from buying and selling to mining in a short amount of time. Other than a slight advertisement of Coinbase as safe and regulated, the mini-course remains an objective resource that covers a lot of ground in a surprisingly intuitive and short fashion. A great resource to share with absolute beginners who have little time on their hands and want to get up to speed fast.

This free Coursera course introduces basic cryptography concepts and then links them to the basics of Bitcoin. Through videos, the course lecturer explains how decentralization is implemented in practice, how Bitcoin mining works, and how Bitcoins are stored. A short explanation is then given to altcoins and the future of the space.

The course is offered by Princeton University, and though no certificate is presented for completion, the knowledge and way it's presented serves as a useful introduction to cryptocurrencies and Bitcoin principles, with an emphasis on the security of Bitcoin. The instructor, Arvind Narayanan is an assistant professor of computer science at Princeton who focuses on the security and stability of Bitcoin -- so that's naturally where his Coursera course gravitates towards.

You'll want to get more information about the rest of the ecosystem outside of Bitcoin elsewhere, but otherwise, this is a solid resource.

This UC Berkeley EdX course differentiates itself by also offering a dedicated section to the Ethereum Virtual Machine, along with a specific section focused on the game theory of what it would take to attack the Bitcoin blockchain -- a fresh approach to enumerating the theoretical security pitfalls of the system.

In an interesting twist, the two instructors were undergraduates who are part of the Blockchain @ Berkeley group. The course, like other EdX courses, is free to audit and take but will cost money ($99 USD) if you want a verified certificate to prove your completion.

This Youtube series focuses on some specific technical elements within bitcoin, from the components of private keys, to confronting the scaling and centralization risks sometimes inherent in the way bitcoin and cryptocurrencies are implemented in practice.

The learning section of the ethereum.org website (the official website for ethereum) includes a series of free resources that are curated together in lots of detail about ethereum, the second largest cryptocurrency by market capitalization. It dives into the smart contracts side of ethereum, as well as the basics, and also focuses on knowledge for the latest updates and roadmap for ethereum. At the end, a section is dedicated to criticism and other perspectives on how ethereum could be doing better -- leaving it a fairly well-balanced selection of knowledge about the ecosystem that is packaged like a curated course.

A free course with about two hours worth of video on the basics of distributed systems and its placement in the history of money. Perhaps a good resource for people who want to take a slightly slower pace than the Coinbase flashcards, but don't want to be fully immersed in different elements of blockchain and different parts of the ecosystem as with the fully-fleshed out courses presented by EdX and Coursera.

It's a free offering on Udemy that has also been used by about 40,000 other students.

This EdX course, offered through the Linux Foundation (which is building the HyperLedger framework) offers an introductory course to blockchain and what role HyperLedger plays in the space, as well as the tools available. It's built for a non-technical business audience, and is an introductory course to blockchain principles outside of the discussion around Bitcoin, Ethereum and other cryptocurrencies. The course itself is free, but a verified certificate from EdX will cost $99 USD.

This video course, developed in partnership with IBM, and taught by two developers in IBM's blockchain enablement division, goes over the basics of blockchain then leads to a demo and lab component where you can actually work with the HyperLedger framework and practice with it. You'll be able to use the HyperLedger Composer after this course. While slightly more technical, the level is still marked for beginners, even non-technical ones.

What's better than free? Earning money for learning. Coinbase offers a selection of introductory courses and quizzes in cryptocurrencies that don't often have a dedicated course, such as Dai (a stablecoin), EOS and privacy focused ZCash. This will allow any learner to get a more holistic view of altcoins and different cryptocurrencies than the standard courses focused on bitcoin and ethereum. You'll earn small amounts of the cryptocurrency in question for answering quiz questions on the topic, so you'll have a small amount to work with in practice after.

This mini-textbook course, offered by Ivey Business School in Canada (associated with the University of Western Ontario), focuses on a crash course to bitcoin in the framework of the economic impact and aspects of bitcoin activities. Consider it a mini-crash course in bitcoin that also ties it to its broader economic impact.



شاهد الفيديو: المرحلة الثانوية - أحياء 2 - الفصل 2: درس 1-2 خصائص الزواحف (كانون الثاني 2022).