Análise de fósseis por difração de raio x
Antes de compreender a análise de fósseis por meio da difração de
raios x é importante entender o que de fato é a difração. A Difração é o
encurvamento de ondas quando estás passam por uma fenda ou orifício. Conforme a
figura abaixo demonstra, as ondas ao passarem pela fenda sofrem uma modificação
em seu formato, encurvando- se devido a
fenda. É notável que esse fenômeno tem
relação com o princípio de Huygens a
partir do qual as ondas formadas são
nada mais do que a junção de ondas
secundárias.
Raios X
Raios-X
são radiações eletromagnéticas de pequeno comprimento de onda proveniente da
desaceleração de elétrons de alta energia ou pela transição de elétrons de
orbitais internos dos átomos, elas correspondem a uma faixa do espectro que vai desde 10nm a 0,1nm (ou 1,0 a 100Å) (figura 2), não sendo possível ser vista pelo olho humano, porque escapa da frequência de onda que os olhos humanos podem distinguir. Os raios X foram descobertos em 8 de novembro de 1895, pelo físico alemão
Wilhelm ConradRoentgen. Em 1995, Roentgen descobriu que quando ele incidia sobre uma placa metálica, elétrons em altas velocidades que são tipicamente de ordem de
um décimo da velocidade da luz, este metal ejetava luz, radiação.
Figura 2- Espectro de rádio.
Na verdade hoje sabemos que os
raio-x são radiações eletromagnéticas com comprimento de onda muito menor do que
o comprimento de onda da luz visível, e por esse motivo dificultou durante algum
tempo a identificação de que se tratava de radiação eletromagnética, de que se
tratava de fenômeno que podia ser entendido como um fenômeno
ondulatório. Relembrando que a radiação eletromagnética pode ser compreendida
como um fenômeno ondulatório.
Os raios
X são gerados pela colisão de feixes de
elétrons com metais. É importante
ser levado em conta que a formação de radiação eletromagnética ocorre pela
oscilação de cargas elétricas e que de acordo com o comprimento de onda essas
ondas terão cores diferentes e também intensidades diferentes de incidência. Max von Laue e seus colaboradores conseguiram demonstrar
que quando cristais (sólidos) inorgânicos são irradiados com raios x, eles
produzem radiação em diferentes direções formando interferências construtivas
(máxima intensidade de raios x) e destrutivas ( mínima intensidade de raios x). A primeira aplicação biológica da difração em
raios x foi feita por John Desmond Bernal e Dorothy Crowfoot Hodgkin com a utilização específica desta técnica obtiveram
as primeiras imagens excelentes de uma proteína, a pepsina em 1934.
Um feixe é um conjunto de algo, no caso aqui exposto, é um conjunto de partículas subatômicas ( feixes de elétrons). Geralmente exemplificado por uma seta, como na figura 3( feixe de elétrons/ raios x).
Figura 3-Feixe de elétrons/ raios x.
A importância da Difração
A
difração tem uma utilidade muito importante que é a identificação dos diferentes materiais que
compõem a estrutura cristalina, permitindo
estabelecer a composição química do
material. A estrutura cristalina
reúne todas as partes que constituem a
estrutura do material em análise. Os cristais que formam toda a estrutura de
qualquer sólido são de um formato
ordenado e periódico de átomos, sendo alguns, com uma modelação bem definida e
outros não.
Levando em conta o que foi exposto aqui é necessário para que a
técnica funcione que os materiais envolvidos sejam sólidos não amorfos (sem
forma definida), ou seja, eles devem ser
prioritariamente sólidos e com forma definida para que possam ser
analisados por meio da difração por raios x Os líquidos e gases por não
apresentarem uma forma bem definida, pelo contrário são fluidos e por isso sem
forma não podem ser analisados por essa técnica.
Não é necessário que os cristais de um determinado material
analisado possua simetria, mas sim que
possua uma ordenação de quais os elementos que o compõem e a geometria de
ligação entre eles. Na análise não pode haver
elementos ou partículas de poeira ou qualquer fator que possa impedir a
incidência dos raios x diretamente sobre o material ao qual se quer analisar.
Essa técnica já foi utilizada para obter informações estruturais sobre diversos
assuntos relacionados a macromoléculas biológicas
como o por exemplo, o DNA e proteínas de modo geral.
Os raios x são gerados por dois meios principais, a aceleração através de uma d.d.p
(quilo-volt) e o espalhamento dos
elétrons. No primeiro caso a passagem de uma
alta tensão que acelera um feixe de elétrons transpassa um material alvo
produzindo raios x. No segundo caso, o elétron incidente é encurvado pelo núcleo de um átomo do material alvo,
convertendo energia cinética em fluorescente ( raios x) e calor, sendo até
chamada de radiação branca pelo fato de que nem todos os elétrons apresentam a
mesma pelo fato de nem todos serem desacelerados de forma idêntica.
Exemplo de uma difratometria de Raio X.
Em 1913, H. W. e W. L. Bragg
percebeu que o arranjo regular dos átomos e/ou íons num cristal pode ser
considerado como um arranjo de elementos de rede sobre planos paralelos de
átomos. Quando expomos tal cristal a raios-X paralelos, assumindo que esses
raios X têm natureza ondulatória, então cada elemento no plano de rede age como
um "ponto de espalhamento", de modo que é formada uma onda esférica.
De acordo com Huygens, essas ondas esféricas são sobrepostas para criar um
frente de onda "refletido". Neste modelo, o comprimento de onda λ
permanece inalterado com relação ao frente de onda incidente. Além disso, as
direções da radiação incidente e refletida, que são perpendiculares às duas
frentes de onda, obedecem à condição: "ângulo de incidência = ângulo de reflexão". W. H. Bragg e seu filho W. L. Bragg equacionaram uma maneira
de prever os ângulos em que haveria máxima difração ou mínima. Dependendo do ângulo de incidência da fonte de
raios x, a maximização do difratômetro é
alta.
Difração de
raios x em fósseis
Como já
explanado, a difração é muito útil para a compreensão da estrutura química de
materiais aos quais se quer estudar e analisar e em questão de fósseis é ainda
mais útil, porque permite verificar a
composição química do fóssil em estudo e compreender mais a respeito do animal
ou planta que é objeto de pesquisa. Conforme o tempo passa um animal morto
sofre a ação da fossilização, a matéria
orgânica é substituída por minerais que vão encrustando nos ossos do animal
morto e isso permite descobrir quais os elementos mais abundantes naquela
região.
Um fóssil que é soterrado mais
rápido é muito melhor preservado, e pode ser
analisado obtendo – se mais informações
sem ter perdido devido ao tempo de exposição,
inclusive influindo nas informações pertinentes e relacionadas ao tamanho,peso
alimentação e reprodução. Com relação
aos fósseis, a difração por raios x não é útil para fósseis que apresentam uma
estrutura mais mole, o que é raro.
A cristalografia por meio da difração de
raios x é também de grande importância porque permite que seja feita um estudo envolvendo tanto
proteínas contidas em âmbar e
conservadas como até mesmo de animais vivos atualmente. É interessante que para
a paleontologia o uso da difração por raios x foi e ainda é de grande importância, já que permite
compreender melhor os mecanismos biológicos de seres vivos atualmente,
culminando em uma ligação com os animais já extintos.
Apesar de não ser
possível encontrar DNA completo de seres já extintos, ainda é útil a técnica
porque possibilita compreender a estrutura dos seres vivos atuais e que podem
fornecer uma visão de como funcionaria as espécies já extintas.
Paleoecologia
Após dados obtidos sugerem que existam depósitos que representam uma assembleia fossilífera onde são encontrados diversos tipos de fósseis inclusive de mamíferos.
Por Kamila Oliveira, Luiza Braga, Pedro Henrique da Silva e Rafael Martins.
Referências
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1924225/mod_resource/content/1/Apostila%20Difratometria%20de%20Raios%20X_DRX.pdf
http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252017000300009
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-os-raios-x.htm
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1924225/mod_resource/content/1/Apostila%20Difratometria%20de%20Raios%20X_DRX.pdf
Antes de compreender a análise de fósseis por meio da difração de
raios x é importante entender o que de fato é a difração. A Difração é o
encurvamento de ondas quando estás passam por uma fenda ou orifício. Conforme a
figura abaixo demonstra, as ondas ao passarem pela fenda sofrem uma modificação
em seu formato, encurvando- se devido a
fenda. É notável que esse fenômeno tem
relação com o princípio de Huygens a
partir do qual as ondas formadas são
nada mais do que a junção de ondas
secundárias.
Raios X
Raios-X
são radiações eletromagnéticas de pequeno comprimento de onda proveniente da
desaceleração de elétrons de alta energia ou pela transição de elétrons de
orbitais internos dos átomos, elas correspondem a uma faixa do espectro que vai desde 10nm a 0,1nm (ou 1,0 a 100Å) (figura 2), não sendo possível ser vista pelo olho humano, porque escapa da frequência de onda que os olhos humanos podem distinguir. Os raios X foram descobertos em 8 de novembro de 1895, pelo físico alemão
Wilhelm ConradRoentgen. Em 1995, Roentgen descobriu que quando ele incidia sobre uma placa metálica, elétrons em altas velocidades que são tipicamente de ordem de
um décimo da velocidade da luz, este metal ejetava luz, radiação.
Figura 2- Espectro de rádio.
Na verdade hoje sabemos que os
raio-x são radiações eletromagnéticas com comprimento de onda muito menor do que
o comprimento de onda da luz visível, e por esse motivo dificultou durante algum
tempo a identificação de que se tratava de radiação eletromagnética, de que se
tratava de fenômeno que podia ser entendido como um fenômeno
ondulatório. Relembrando que a radiação eletromagnética pode ser compreendida
como um fenômeno ondulatório.
Os raios X são gerados pela colisão de feixes de elétrons com metais. É importante ser levado em conta que a formação de radiação eletromagnética ocorre pela oscilação de cargas elétricas e que de acordo com o comprimento de onda essas ondas terão cores diferentes e também intensidades diferentes de incidência. Max von Laue e seus colaboradores conseguiram demonstrar que quando cristais (sólidos) inorgânicos são irradiados com raios x, eles produzem radiação em diferentes direções formando interferências construtivas (máxima intensidade de raios x) e destrutivas ( mínima intensidade de raios x). A primeira aplicação biológica da difração em raios x foi feita por John Desmond Bernal e Dorothy Crowfoot Hodgkin com a utilização específica desta técnica obtiveram as primeiras imagens excelentes de uma proteína, a pepsina em 1934.
Um feixe é um conjunto de algo, no caso aqui exposto, é um conjunto de partículas subatômicas ( feixes de elétrons). Geralmente exemplificado por uma seta, como na figura 3( feixe de elétrons/ raios x).
Figura 3-Feixe de elétrons/ raios x.
A importância da Difração
A
difração tem uma utilidade muito importante que é a identificação dos diferentes materiais que
compõem a estrutura cristalina, permitindo
estabelecer a composição química do
material. A estrutura cristalina
reúne todas as partes que constituem a
estrutura do material em análise. Os cristais que formam toda a estrutura de
qualquer sólido são de um formato
ordenado e periódico de átomos, sendo alguns, com uma modelação bem definida e
outros não.
Levando em conta o que foi exposto aqui é necessário para que a técnica funcione que os materiais envolvidos sejam sólidos não amorfos (sem forma definida), ou seja, eles devem ser prioritariamente sólidos e com forma definida para que possam ser analisados por meio da difração por raios x Os líquidos e gases por não apresentarem uma forma bem definida, pelo contrário são fluidos e por isso sem forma não podem ser analisados por essa técnica.
Não é necessário que os cristais de um determinado material analisado possua simetria, mas sim que possua uma ordenação de quais os elementos que o compõem e a geometria de ligação entre eles. Na análise não pode haver elementos ou partículas de poeira ou qualquer fator que possa impedir a incidência dos raios x diretamente sobre o material ao qual se quer analisar. Essa técnica já foi utilizada para obter informações estruturais sobre diversos assuntos relacionados a macromoléculas biológicas como o por exemplo, o DNA e proteínas de modo geral.
Levando em conta o que foi exposto aqui é necessário para que a técnica funcione que os materiais envolvidos sejam sólidos não amorfos (sem forma definida), ou seja, eles devem ser prioritariamente sólidos e com forma definida para que possam ser analisados por meio da difração por raios x Os líquidos e gases por não apresentarem uma forma bem definida, pelo contrário são fluidos e por isso sem forma não podem ser analisados por essa técnica.
Não é necessário que os cristais de um determinado material analisado possua simetria, mas sim que possua uma ordenação de quais os elementos que o compõem e a geometria de ligação entre eles. Na análise não pode haver elementos ou partículas de poeira ou qualquer fator que possa impedir a incidência dos raios x diretamente sobre o material ao qual se quer analisar. Essa técnica já foi utilizada para obter informações estruturais sobre diversos assuntos relacionados a macromoléculas biológicas como o por exemplo, o DNA e proteínas de modo geral.
Os raios x são gerados por dois meios principais, a aceleração através de uma d.d.p
(quilo-volt) e o espalhamento dos
elétrons. No primeiro caso a passagem de uma
alta tensão que acelera um feixe de elétrons transpassa um material alvo
produzindo raios x. No segundo caso, o elétron incidente é encurvado pelo núcleo de um átomo do material alvo,
convertendo energia cinética em fluorescente ( raios x) e calor, sendo até
chamada de radiação branca pelo fato de que nem todos os elétrons apresentam a
mesma pelo fato de nem todos serem desacelerados de forma idêntica.
|
| Exemplo de uma difratometria de Raio X. |
Em 1913, H. W. e W. L. Bragg
percebeu que o arranjo regular dos átomos e/ou íons num cristal pode ser
considerado como um arranjo de elementos de rede sobre planos paralelos de
átomos. Quando expomos tal cristal a raios-X paralelos, assumindo que esses
raios X têm natureza ondulatória, então cada elemento no plano de rede age como
um "ponto de espalhamento", de modo que é formada uma onda esférica.
De acordo com Huygens, essas ondas esféricas são sobrepostas para criar um
frente de onda "refletido". Neste modelo, o comprimento de onda λ
permanece inalterado com relação ao frente de onda incidente. Além disso, as
direções da radiação incidente e refletida, que são perpendiculares às duas
frentes de onda, obedecem à condição: "ângulo de incidência = ângulo de reflexão". W. H. Bragg e seu filho W. L. Bragg equacionaram uma maneira
de prever os ângulos em que haveria máxima difração ou mínima. Dependendo do ângulo de incidência da fonte de
raios x, a maximização do difratômetro é
alta.
Difração de
raios x em fósseis
Como já
explanado, a difração é muito útil para a compreensão da estrutura química de
materiais aos quais se quer estudar e analisar e em questão de fósseis é ainda
mais útil, porque permite verificar a
composição química do fóssil em estudo e compreender mais a respeito do animal
ou planta que é objeto de pesquisa. Conforme o tempo passa um animal morto
sofre a ação da fossilização, a matéria
orgânica é substituída por minerais que vão encrustando nos ossos do animal
morto e isso permite descobrir quais os elementos mais abundantes naquela
região.
Um fóssil que é soterrado mais rápido é muito melhor preservado, e pode ser analisado obtendo – se mais informações sem ter perdido devido ao tempo de exposição, inclusive influindo nas informações pertinentes e relacionadas ao tamanho,peso alimentação e reprodução. Com relação aos fósseis, a difração por raios x não é útil para fósseis que apresentam uma estrutura mais mole, o que é raro.
A cristalografia por meio da difração de raios x é também de grande importância porque permite que seja feita um estudo envolvendo tanto proteínas contidas em âmbar e conservadas como até mesmo de animais vivos atualmente. É interessante que para a paleontologia o uso da difração por raios x foi e ainda é de grande importância, já que permite compreender melhor os mecanismos biológicos de seres vivos atualmente, culminando em uma ligação com os animais já extintos.
Apesar de não ser possível encontrar DNA completo de seres já extintos, ainda é útil a técnica porque possibilita compreender a estrutura dos seres vivos atuais e que podem fornecer uma visão de como funcionaria as espécies já extintas.
Um fóssil que é soterrado mais rápido é muito melhor preservado, e pode ser analisado obtendo – se mais informações sem ter perdido devido ao tempo de exposição, inclusive influindo nas informações pertinentes e relacionadas ao tamanho,peso alimentação e reprodução. Com relação aos fósseis, a difração por raios x não é útil para fósseis que apresentam uma estrutura mais mole, o que é raro.
A cristalografia por meio da difração de raios x é também de grande importância porque permite que seja feita um estudo envolvendo tanto proteínas contidas em âmbar e conservadas como até mesmo de animais vivos atualmente. É interessante que para a paleontologia o uso da difração por raios x foi e ainda é de grande importância, já que permite compreender melhor os mecanismos biológicos de seres vivos atualmente, culminando em uma ligação com os animais já extintos.
Apesar de não ser possível encontrar DNA completo de seres já extintos, ainda é útil a técnica porque possibilita compreender a estrutura dos seres vivos atuais e que podem fornecer uma visão de como funcionaria as espécies já extintas.
Paleoecologia
Após dados obtidos sugerem que existam depósitos que representam uma assembleia fossilífera onde são encontrados diversos tipos de fósseis inclusive de mamíferos.
Por Kamila Oliveira, Luiza Braga, Pedro Henrique da Silva e Rafael Martins.
Referências
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1924225/mod_resource/content/1/Apostila%20Difratometria%20de%20Raios%20X_DRX.pdf
http://cienciaecultura.bvs.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0009-67252017000300009
https://brasilescola.uol.com.br/o-que-e/fisica/o-que-sao-os-raios-x.htm
https://edisciplinas.usp.br/pluginfile.php/1924225/mod_resource/content/1/Apostila%20Difratometria%20de%20Raios%20X_DRX.pdf
Comentários
Postar um comentário