شيمي ابر مولكول‌ها

طي قرن گذشته ، شيميدان ها در درك و استفاده از مفهوم پيوند كووالانسي استاد شده اند . آن ها صدها واكنش شيميايي ابداع كرده اند كه اين پيوند بسيار محكم را كه نتيجه ي اشتراك الكتون بين دو اتم است ، بنيان مي نهند يا آن را دچار بازآرايي مي كنند . آن ها دانش خود را به كار گرفته اند تا در آفرينش هر چيزي ، از پاد زيست ها گرفته تا پلاستيك ها ، با طبيعت به رقابت برخيزند.


هر چند شيميدان ها ، به طور معمول واكنش هاي شيميايي را در مفهوم شكستن و تشكيل پيوندهاي قوي كووالانسي بيان مي كنند، اما در سال هاي اخير توجه آن ها به پيوندهاي ظريف تري جلب شده است كه در شكل گيري كمپلكس هاي مولكولي بزرگ نقش اصلي را بر عهده دارند . اين پيوندها كه بهتر است آن ها را نيروها يا برهم كنش هاي ناكووالانسي بناميم . پيوندهاي هيدروژني ، نيروهاي وان دروالس ، برهم كنش هاي پاي، پل هاي نمكي و نيروهاي آبگريز را شامل مي شوند . در اين بر هم كنش ها بدون آن كه الكتروني مبادله شود ، اتم ها و در واقع مولكول ها به سوي يك ديگر جذب مي شوند. هر چند اين پيوندها به تنهايي ضعيف هستند اما مجموعه ي آن ها چسب قدرتمندي را پديد مي آورد كه مي تواند مولكول ها را به شدت به يك ديگر بچسباند .

پيوندهاي كووالانسي اساس پويايي حيات را تشكيل مي دهند . پيام رساني سلول ، جابه جايي گزينشي يون ها و مولكول ها از خلال غشاي سلول ، واكنش هاي آنزيمي ، شكل گيري كمپلكس هاي مولكولي بزرگ نظير ريبوزوم ها (كارخانه هاي توليد پروتئين ) و ليپوپروتيين ها (حاملان چربي در بدن ) ، انقباض ماهيچه ها و ذخيره ، بازيابي و تكثير اطلاعات ژنتيكي بدون ميانجي گري پيوندهاي ناكووالانسي غير ممكن است . اين پيوندها ويژگي ديگري نيز به جانداران و اجزاي سازنده آن ها بخشيده اند : خود – گردآوري1 .

خود – گردآوري سازمان يابي خود به خودي اجزا به صورت الگوها يا ساختارهاي منظم است . طي تقسيم سلول اجزاي سلول همانند سازي مي شوند و به صورت سلول جديدي گرد هم مي آيند . ما مي دانيم كه سلول زنده كيسه اي است داراي تعداد زيادي واكنشگر شيميايي و تعداد زيادي حسگر2 محيطي كه اجازه مي دهد گرما و برخي مواد شيميايي از خلال غشاي آن جابه جا شوند . به علاوه ، ما مي دانيم سلول، ساختاري بسته و خود – همانند ساز3 است كه با محيط انرژي مبادله مي كند و با آن سازگار مي شود . چگونه حيات از مجموعه اي از واكنش هاي شيميايي برمي خيزد؟ خود – گردآوري ممكن است رشته نخي باشد كه سادگي نسبي واكنش هاي شيميايي را با پيچيدگي سلول خود – همانند ساز، پيوند مي زند.

بنابراين درك فرآيند خود – گردآوري به درك دقيق تر حيات كمك مي كند . به قول ژان ماري لن4 «خود – سازمان يابي ، نيروي پيش برنده اي است كه به تكامل جهان زنده از ماده ي غير زنده انجاميده است ." به علاوه ، خود – گردآوري يكي از راهبردهاي عملي براي ساختن ساختارهاي نانو5 است .