Organická chemie v archeologii, ochraně kulturního dědictví a muzeologii Materiály Biopolymery Nízkomolekulární látky Metabolity a biomarkery Přírodní materiály Syntetické materiály Modifikované přírodní materiály biomol054 Metabolismus živých organismů •Stacionární stav • •Dynamická rovnováha Postmortální změny •Biostratinomie • = období mezi smrtí organismu a depozicí v sedimentu. • • •Tafonomie • = období mezi depozicí v sedimentu a exkavací, resp. období mezi smrtí organismu a exkavací. • •Diageneze • = soubor procesů probíhajících po uložení sedimentu (mechanické a chemické) • A – schránka v sedimentu B – dutina schránky vyplněná okolním sedimentem C – původní hmota schránky je nahrazena druhotnou fosilizační hmotou D – schránka vyloužena, dutina schránky druhotně nezaplněna (otisk) E – původní hmota schránky vyloužena (volné jádro) F – dutina schránky vyplněna nerostem nebo horninou jádro G – prázdný prostor druhotně vyplněn nerostem (odlitek s proti-otiskem) H – dutina po vyloužené schránce druhotně vyplněna nerostem (výlitek) CH – okolní sediment přitlačen na neztvrdlé jádro (skulpturní jádro) I - volné jádro s výlitkem J – volný odlitek Kinetika rozkladu -da/dt = k.(a-x) ln(a/(a-x)) = k.t A B Radioaktivní rozpad • dn/dt = -k.n k = konst. • • Reakce s kinetikou 1. řádu • dn/dt = -k.n k = f(T) Nejvhodnějším matematickým modelem je exponenciální křivka. A B A B C A B C vratná bočná následná studuje rychlost chemických reakcí Chemická kinetika Závislost rychlostní konstanty na teplotě •Arrheniova rovnice: k = A exp(-EA/RT) • •A je tzv. frekvenční faktor, R plynová konstanta, T termodynamická (absolutní) teplota, EA tzv. Arrheniova aktivační energie (je charakteristická pro každou reakci, pro malé rozmezí teplot je na teplotě nezávislá). • •Z rovnice vyplývá, že se stoupající terplotou se zmenšuje hodnota výrazu EA/RT a tudíž roste hodnota rychlostní konstanty. Hodnota EA se určí ze zlogaritmované rovnice • log k = - (EA/(2,303R))1/T + log A •Hodnoty logaritmů rychlostní konstanty k se vynášejí proti hodnotám 1/T, hodnota EA se vypočítá ze směrnice získané přímky. • •Z diferenciálního tvaru Arrheniovy rovnice • dlnk/dT = EA/RT2 •lze získat vztah mezi rychlostními konstantami reakce při dvou různých teplotách: • log(k2/k1) = EA(T2-T1)/2,303RT1T2 Analytické metody Účel diagnostiky organických materiálů •Identifikace a specifikace materiálu • • • •Charakterizace stavu degradace a datování • = obojí je důležité pro volbu konzervačního zásahu Metody studia organických materiálů • • Makroskopická Mikroskopická Molekulární Submolekulární Metody fyzikální Metody chemické Metody biochemické Kvalitativní Semikvantitativní Kvantitativní Faktory ovlivňující složení materiálu •Metabolismus (typ tkáně, věk, druh organismu) • •Příprava materiálu (technologie) • •Aplikace materiálu • •Degradace materiálu (archeologizace, diageneze) • •Stabilizace a konzervace materiálu • • Interpretace výsledků (degradační procesy) •Induktivní přístup: vytváření obecného závěru na základě pozorování (srov. „statistická indukce“) • •Deduktivní přístup: interpretace výsledků pomocí již známého modelu. • •K. R. Popper: deduktivní přístup je jediný správný!!! • verifikace vs. falzifikace • –Všechny matematické modely jsou nesprávné, –ale některé z nich jsou užitečné. –(G. E. P. Box) –A některé velmi nebezpečné … –(N. N. Taleb) • • Proteiny I. Struktura proteinů •Primární • •Sekundární • •Terciární • •Kvartérní Peptidová vazba Aminokyselinové složení proteinů Izoelektrický bod V oblasti izoelektrického bodu je protein nejstabilnější. Sekundární struktura proteinů Šroubovice Skládaný list Denaturace proteinů Nadmolekulární strukturu proteinů lze narušit fyzikálními (teplo, UV, RTG, mechanicky) a chemickými (kyseliny, zásady, org. rozpouštědla, detergenty, soli těžkých kovů, močovina, aj.) vlivy = denaturace: jsou narušovány vodíkové můstky, uvolněná struktura je přístupnější dalším atakům. Klasifikace proteinů •Globulární –Kasein –Albumin –Glykoproteiny krevních skupin –Vaječné proteiny –Myoglobin –Hemoglobin • • •Fibrilární –Kolagen –Elastin –Keratin –Fibroin a sericin –Nekolagenní proteiny kosti Mléčné proteiny Kasein a kaseináty • Vysoký obsah fosforu (cca 1 %; fosforečná kyselina esterifikuje hydroxylové skupiny serinu a částečně též glutamové kyseliny) • Použití kaseinu Pojivo pigmentů pro fresky (kaseinát vápenatý) Lepidlo (přeměna kaseinátu na gel + síťování díky reakci s Ca) Kaseinová tempera Galalit (umělá rohovina, kasein + formaldehyd) Zahřátím mléka dochází k inaktivaci enzymů (ireverzibilní změny konformace), kasein se částečně defosforyluje. Důkaz α-kaseinu (tepelně degradovaného a defosforylovaného) v keramických střepech může sloužit i jako důkaz zpracování mléka. Mléko obsahuje cca 1,4 % (m/V) α-kaseinu Důkaz kaseinu v keramice důkaz konzumace mléka druhová příslušnost Mléka (kravské vs. kozí) Krevní proteiny •Plazma • albumin • a-2HS-glykoprotein (A2HS) • transferrin • • •Červené krvinky • • proteiny krevních skupin • hemoglobin Hemoglobin Concerns over Blood Tests by Forensic Science Company - Ison Harrison Solicitors Přenašeč kyslíku, obsažen v červených krvinkách (erythrocytech). Recentní kultovní sošky z Mali Teichmann (hematinový test) Fenoftalein Luminol Hemoglobin Sickle cell anemia | Symptoms, Sickle Cell Trait, & Treatment | Britannica Srpkovitá anemie Genetická choroba způsobená záměnou glutamové kyseliny za valin v v β-řetězci hemoglobinu. Způsobuje srpkovitý tvar erythrocytů. U heterozygotů poskytuje selekční výhodu při onemocnění malárií (prvok Plasmodium falciparum), Fosilní pozůstatky krve ? Urobilin •biomarker fekálního znečíštění, vyskytuje se v moči a exkrementech. Způsobuje žlutou barvu moči. Vzniká bakteriální redukcí bilirubinu. Proteiny krevních skupin Antropologie: určování příbuzenství mezi jedinci u živých jedinců i na pohřebištích Kriminalistika: identifikace osob Glykoproteiny krevních skupin U krevní skupiny 0 tyto sacharidy chybí. K odštěpení sacharidů z glykoproteinů může dojít i vlivem saprofytních plísní – falešná přítomnost skupiny 0. Albumin Identifikace druhové příslušnosti kostí (např. ovce vs. koza) a a krevních skvrn. „Molekulární paleontologie“ -sledování rozdílů v imunologické podobnosti mezi druhy Nelze ho detekovat ve spálených kostech (teplota nad 300°C) Myoglobin Vyskytuje se výhradně v příčně pruhované a srdeční svalové tkáni. Sval Obsah myoglobinu (mg/g čerstvé tkáně) M. temporalis 18,5 M. pectoralis maior 33,1 M. rectus abdominis 54,1 Bránice 29,4 M biceps brachii 31,5 Svaly jazyka 15,3 Myoglobin Přítomnost lidského myoglobinu v koprolitech (subfosilních exkrementech) a keramice prokázala kanibalismus u historických Anasaziů. Anasazi (Pueblané, JZ USA) Vaječné proteiny •Žloutek: proteiny + tuky (nevysychavý olej) + lecithin (fosfatidyl cholin, = ionogenní emulgátor) + cholesterol (ochranný koloid) + lutein (žluté barvivo) vitellogenin •Bílek: vysoký obsah vody, žádný tuk ovalbumin (cca 60% všech proteinů) Vaječné proteiny •Žloutek –Pojiva temperových barev (někdy celá vejce) – vysychání vody (nemění se molekulární struktura) • • •Bílek –Pojivo barev pro iluminované rukopisy (křehkost) Tempera se připravuje rozmícháním barviva s vaječným žloutkem. Používala se na nástěnných malbách v Egyptě, Babylónii i Řecku. Používala se v renesanční Itálii, zde postupně ustoupila olejovým barvám. Albuminová fotografie Papír napuštěný vaječným bílkem s NaCl se potírá dusičnanem stříbrným. Zbarvení fotografií bývá červenohnědé. Přítomnost bílku způsobuje postupné žloutnutí fotografií. Nejvíce se používala cca v letech 1855 - 1895 Rostlinné proteiny • Zejm. luštěniny a obiloviny. Použití jako adheziva a pasty. • •Albuminy • •Globuliny • prolaminy a gluteliny • •Zein (kukuřice) •Hordein (ječmen) •Gliadin (pšenice) •Legumin (čočka) •Edestin (semeno konopí) •Amandin (mandle) • Kolagen Denaturací kolagenu vzniká želatina a klíh Klíh Vyrábí se z kostí a kůží, používá se jako adhezivum Nejstarší známý klíh z jeskyně Nahal Hemar v Izraeli (8310-8110 BP podle 14C) Želatina Želatina je velmi čistý a jemný klíh, který se získává vyvařením šlach, kůží, kostí a jiných jatečních odpadů bohatých na kolagen. Vařením se kolagen přeměňuje na glutin, což je látka, která má rosolovací schopnost a je nejpodstatnější složkou želatiny (rozrušení šroubovicové struktury). Želatina se používá především v potravinářství a k výrobě tobolek na léčiva, dříve též fotografických emulzí. Želatina Kůže a useň Kolagen Elastin Retikulin Výroba usně 1. konzervování surové kůže sušením nebo solením: ochrana před mikrobiálním napadením. 2. máčení (námok): rehydratace kolagenových vláken, odstranění rozpustných solí a globulárních proteinů z prostor mezi kolagenovými vlákny. 3. loužení ve vápenném mléce: vytváří podmínky pro uvolnění chlupů. Vysoká alkalita vyvolává také botnání kůže a štěpení svazků kolagenových vláken (to umožňuje lepší prostup činících látek strukturou kolagenu); zároveň probíhá další vymývání rozpustných bílkovinných látek a hydrolýza tuků. 4. mechanické odstranění chlupů a podkožního vaziva (mízdření). S. Amerika (Odžibwejové) přelom 19. A 20. století Mízdření a odstraňování chlupů '''Eygentliche Beschreibung aller Stände auff Erden … J. Amman a H. Sachs /Frankfurt am Main / 1568 / Výroba usně 5. Odvápnění = neutralizace přebytku vápna působením kyselin a amonných solí. Neutralizací se sníží botnání kůže, uvolní se kolagenová vlákna, struktura se stává měkkou a propustnou pro vodu a vzduch. 6. Moření = rozpuštění koagulovaných mezivláknitých bílkovin (enzymy – holubí a psí trus) 7. Praní ve vodě – vzniká „holina“ 8. Činění = reakce aminoskupin kolagenu s činícími látkami (formaldehyd, třísloviny, soli kovů) 9. Mazání – přidávání tuků a olejů pro udržení resp. zvýšení ohebnosti a pevnosti. Vyčiněná a vysušená useň (cca 50% vlhkosti) směsi olejů a tuků (treskový, ricinový, olivový, paznehtový olej), lanolin aj. Mokrá useň po činění (likrování): emulze olejů ve vodě, jako emulgační činidlo bylo použito mýdla a žloutku. 10. Měkčení a sušení Uzení do usně proniká formaldehyd z kouře, který může interagovat s volnými aminoskupinami proteinu (vznik Schiffových bází). formaldehyd Měkčení usně mechanicky Pergamen Pergamen je nevydělaná při napětí sušená a hlazená zvířecí kůže. Používá se kůže různých domácích zvířat, např. oslů, vepřů, koz, ovcí nebo hovězího dobytka, zpravidla mladších jedinců, jejichž kůže je jemnější. Ve evropských druzích pergamenu rozlišujeme tři základní typy: •Jihoevropský (italský) je jemněji zpracován jen po masové straně, na kterou se píše, druhá zůstává hrubší a žlutá; •Středoevropský je zpracován oboustranně stejně (méně jemně) a píše se na obě strany. •Byzantský se navíc potírá bílkem a více se vyleští. Výroba pergamenu Počáteční fáze stejná jako u usně: máčení, loužení ve vápenném mléce, odchlupení a někdy moření. Získaná holina není odvápňována ani činěna; ve vlhkém stavu je napnuta na rám kde postupně vysychá a její tloušťka a povrch se škrábe, povrch je broušen, bělen, případně i barven, jsou do něj vtírána plniva (křída, vápno, mastek), je mazán a hlazen. Jelikož nebylo provedeno odvápnění, zůstalo v pergamenu vázáno na karboxylové skupiny molekul kolagenu množství vápenatých iontů. To určuje odolnost pergamenu vůči kyselému prostředí (alkalická rezerva brání i růstu plísní) x makromolekuly zesíťované Ca ionty ztrácí pohyblivost a to vede ke tvrdnutí a křehnutí, ve vlhkém prostředí může vyvolávat hydrolýzu kolagenu a zejm. tuků (žloutnutí pergamenu). Kalcifikované tkáně Kosti a zuby Kalcifikované tkáně Nekolagenní proteiny kosti: osteokalcin, osteonektin, proteoglykany, sialoproteiny. Jsou to proteiny kyselé povahy s vysokou afinitou ke kostnímu minerálu. Jsou tak ve srovnání s kolagenem odolnější vůči degradaci a vymývání z kosti a mohou perzistovat mnohem delší dobu. Nekolagenní proteiny kosti Osteokalcin Šanidar, 75 000 BP Molekulární paleontologie Zdroj uhíku pro 14C Voda • Voda je reakční prostředí pro řadu chemických i biochemických reakcí. Kůže obsahuje velmi malé množství vody (extrémní dehydratace), většina není vázaná (není součástí struktury tkáně). • • Volná voda může interagovat s prostředím, její obsah se výrazně mění vlivem vnějších podmínek. • • Vázaná voda je vázaná fyzikálně (sorpce, kapilární síly) a/nebo chemicky. • V suchém prostředí dochází k dehydrataci kolagenu. Molekuly vody uložené mezi molekulami kolagenu mají „změkčující účinek“, umožňují větší pohyblivost kolagenových vláken. Ztráta vody vyvolává uložení vláken ve svazcích do kompaktnější, méně pohyblivé struktury. Kůže tvrdnou a křehnou, jsou málo odolné vůči mechanickému namáhání (viz např mumie). Voda a vlhkost Typ vody (% celk. hm.) noha hýždě Ötzi Recent Ötzi Recent Volná 16,50 52,70 13,59 48,07 Chemicky vázaná 1,43 18,56 2,34 16,00 Celková 17,93 71,26 15,93 64,07 Termická analýza kůže (pokožka + škára), mumie Ötzi a recent (pitevní materiál) Nižší obsah vody v tkáních ve srovnání s pitevním materiálem Přirozená mumifikace „Ginger“ (Egypt) Palermo (kapucínská hrobka) Chinchorro (Chile) Qilakitsoq (Grónsko) Přirozená mumifikace Člen Franklinovy expedice (King William Island) Mamutí mládě Lyuba (Sibiř) Balzamování - m.j. využíváno sušení pomocí natronu (přírodní soda), na základě osmotického jevu. Podobně funguje konzervace potravin nasolením Keratin Vlasy, chlupy, vlna Peří Rohovina Želvovina Struktura keratinu Keratinová vlákna •Vlna ovčí •Mohér (srst kozy angorské) •Kašmír (srst kozy kašmírské) •Velbloudí srst •Srst lamy a alpaky •Srst jaka Vlna Keratin Vysoký obsah sirných aminokyselin v keratinu vede při jeho pyrolýze ke vzniku zapáchajících sloučenin na bázi merkaptanů Hedvábí - Hedvábník (bourec morušový, Bombyx mori) - kokony (zámotky) - odklížená vlákna (zbavená sericinu) výchozí surovina pro atlasové, brokátové a vlasové typy tkanin (samet, koberce) Hedvábí Struktura hedvábí Proteiny hedvábí - fibroin (76%) - z 15 různých aminokyselinových řetězců spojených do formy skládaných listů. V krystalinních segmentech hedvábí se tyto listy objevují v pravidelném trojrozměrném uspořádání. - sericin (22%) – glycin,alanin,tyrosin,leucin. Zřícená pagoda chrámu Famen nedaleko Xianu (Shaanxi , SZ Čína) Dynastie Tang (ad 618–907) Rtg difrakce Degradované zbytky obsahovaly vyšší podíl krystalinní struktury Vazba proteinů na montmorillonit Proteiny fixované na jílovité minerály vykazují vyšší stabilitu vůči saprofytním mikroorganismům Dekompozice měkkých tkání Biogenní rozklad, limitující faktory: 1) množství kyslíku (O2) 2) přítomnost vody 3) přítomnost mikroorganismů (bakterie, plísně) Fáze rozkladu: Fermentativní autolýza Emfyzém (bakterie) Ztráta tekutin Suchý rozklad (plísně) Skeletizace Mikrobiální rozklad těla Fermentativní autolýza Emfyzém Ztráta tekutin Suchý rozklad Skeletizace Experimentální tafonomie Mathieu J. B. Orfila (1787 – 1853)‏ Toxikolog M. Orfila srovnával rychlost rozkladu lidského stehna v různých typech půd (různého složení) „Body farm“ William M. Bass Knoxville, Tennessee University of Tennessee Anthropological Research Facility Rozklad v rakvi a bez rakve Disartikulace kloubních spojení H. Duday http://www.theposthole.org/sites/theposthole.org/files/images/8/antorprehis.jpg bez rakve v rakvi “effet de parois” Pavlov Horní pole (KZP) Rebešovice (UK) Proteiny Mikrobiální rozklad: Hydrolýza proteinů: peptidy, peptony, aminokyseliny Deaminace aminokyselin: amoniak + organické kyseliny (VFA) Ptomainy: kadaverin, putrescin, histamin Skatol, indol Indol, czyli woń odchodów ociera się o najwyższy luksus | perfumy i opinie Strukturní vzorec Struktura histaminu Těkavé organické kyseliny ug/g izomáselná valerová izovalerová Duz 412 159 - Knin - - 11,5 Knin 9,3 - 7,3 Hřbitov v Duzu (Kosovo) a hromadný hrob v Kninu (Chorvatsko). Mikrobiální rozklad a deaminace proteinů Působení plísní - změny histologické struktury (krátery, tunely) – plísně i bakterie - červenofialové změny na kostech (možnost záměny za krev či barvivo) - rekrystalizace kostního minerálu v důsledku změny pH - fluorescence kostí v UV světle (metabolické produkty plísní – tetracykliny mají vysokou afinitu ke kosti – vznik komplexů a chelátů) Tetracykliny se používají jako léčiva a ke sledování růstu kostní tkáně. Při dlouhodobějším užívání zanechávají typické zabarvení zubů. Tetracykliny Antibiotika (od konce 40. let) Produkty metabolismu plísní a mycet (např. Streptomycety) Fluorescence v UV světle Transformace kostního minerálu V kyselém prostředí: hydroxyapatit (Ca10(PO4)6(OH)2 )  brushit (CaHPO4 . 2 H2O ) pH: 7, 0 – 7,5 (fyziologické) pH: 4,5 – 6,0 Hrob H 1034 pohřeb je narušen v místech, kde se nacházely hlavy a trupy pohřbených jedinců dolní končetiny jsou v obou případech sekundárním zásahem prakticky neporušené Kyjov H 1034 X 100 Rozklad distribuce na gaussovské složky metodou maximální věrohodnosti H 1034 poulik122 Rozklad kosterních pozůstatků Totální rozklad skeletu Mechanismem rozkladu je přeměna hydroxyapatit → brushit, rekrystalizace vede k mechanickému rozrušení kostního minerálu a následnému vzniku „siluety“, či totálnímu rozkladu skeletu (k dokumentaci silně nebo zcela rozložených skeletů je vhodné využít fotografii v UV oblasti). Přeměna může být indukována: 1. nízkým pH půdy (< 7; kyselé půdy, vysoký obsah huminových kyselin) 2. kyselými metabolity saprofytních mikroorganismů (např. kys. citronová, šťavelová, aj.), napadajících buď tělo (zejm. plísně, v menší míře bakterie), nebo materiál rakve (dřevokazné houby). Uplatňuje se např. v hrobech v alkalických půdách a v kryptách. Charakteristickým projevem biogenního rozkladu je významný rozdíl v zachovalosti jednotlivých částí skeletu. Praha – Miškovice Pohansko u Břeclavi Postdepozičním změny proteinů Kontaminace hydrol Hydrolýza Voda Kyseliny Báze Enzymy Vlna Kyseliny: Pouze koncentrované kyseliny, zředěné se vážou na bazické skupiny. S HNO3 poskytuje xanthoproteinovou reakci (vznik žlutého zbarvení). Boční řetězce jsou stálé, s výjimkou Trp který se zcela rozkládá. Nejprve se štěpí amidické skupiny, pak následuje celková hydrolýza peptidického řetězce. To se projeví v mechanických vlastnostech vlákna. Citlivost vůči kyselé hydrolýze je zvýšena je-li cystein zoxidován na kyselinu cysteovou. Peptidová vazba sousedící s kyselinou cysteovou je na kyselou hydrolýzu velmi citlivá. Alkálie: rozkládají vlnu ve větší míře. Izoelektrický bod při pH = 4,9 => je stabilní v kyselém prostředí Xanthoproteic Test- Definition, Principle, Procedure, Result, Uses Hedvábí Hydrolýza peptidových vazeb, nejnižší v oblasti pH 4 až 8 Kyseliny: Účinnější, napadají celý řetězec, hydrolýza je poměrně rychlá. Zásady: Zejména počátku napadají spíše konce řetězce. Odolnější než vlna, hydrolýza spíše za horka. Enzymy: ne, hlavní řetězce v hedvábí jsou příliš blízko sebe. Vroucí voda: rozklad fibroinu Hydrolýza nekolagenních proteinů kosti Kyselina γ-karboxyglutamová (Gla) je specifická pro nekolagenní proteiny Obsah dusíku v kostech Vliv na obsah dusíku v kosti mají teplota, charakter a propustnost prostředí, pH půdy. + metoda stanovení a příprava vzorku. Obsah dusíku v kostech téhož skeletu i v různých částech téže kosti se mohou lišit až čtyřnásobně. Je velmi důležité zda se odebírá kompaktní kost, nebo spongioza – ta je citlivější ke kontaminaci i vymývání dusíkatých látek. Vařené kosti vykazují nízký obsah dusíku – vroucí voda vymývá org. Látky. Působením suchého tepla se kolagen štěpí, zůstává však fixován v kosti. Vymývání kostí může být úzce lokální, závisí na typu kosti. Absolutní chronololgie Relativní chronologie Obsah dusíku v kostech N (%) Pes Člověk A Člověk C atlas 3,43 obratel (neurč.) 3,52 metakarpus 4,14 pelvis 1,03 calcaneus 4,09 humerus 3,0 radius 1,49 3,89 fibula 1,48 Obsah dusíku v neolitických kostech z komorové mohyly z Quanterness (Orkneje). Neolitické stáří pozůstatků bylo potvrzeno 14C. Obsah dusíku v kostech Jedné podzimní noci 30letý student opustil svou kolej a již se nevrátil. O 14 let později byl na soukromém pozemku cca 1 km od koleje nalezen volně ležící skelet, částečně překrytý vegetací. Kosterní pozůstatky, beze stop po zranění, patřily zmizelému studentovi. Obsah dusíku ve vzorku femuru byl 1,1 g N/100 g kosti (obsah v čerstvé kosti obvykle činí 4 – 5 g N/100 g kosti). S Anglie 2 hřbitovy A a LG (vzdálenost cca 150km) Obsah dusíku v kostech hydroxyproline = 7482.6 N2 glutamic acid = 6227.5 N2 arginine = 5103.8 N2 New Zealand AD 1250 to AD 1932 Obsah dusíku v kostech Viz kinetika 1. řádu cyst ox2 b cyst ox2 c Reakce s alkáliemi Reakce s horkou vodou Hydrolýza cystinu Rozklad argininu v alkalickém prostředí Reakce se uplatňuje m.j. i při loužení usně. V alkalickém prostředí dochází k rozkladu argininu na ornithin (za vzniku močoviny) a/nebo, méně často, na citrulin (za vzniku amoniaku). Reakce je významná hlavně v pozdějším stupni alkalické degradace kolagenu. Aminokyselina ornitin se běžně v proteinech nevyskytuje. Existovaly pokusy o využití přeměny argininu na ornitin k datování kostí. Metoda selhala při datování lebky z paleolitické lokality Skalka u obce Horka-Ondrej na Spiši. Vysoký obsah ornitinu indikoval paleolitické stáří, radiokarbonové datování ukázalo, že jde o novověký materiál. V roce 1988 v travertinu u Hôrky-Ondreje našla lidská lebka. Objev však hned od počátku budil u mnoha archeologů podezření, protože šlo o lebku zcela moderního typu. Jak se nakonec ukázalo, pochyby byly zcela na místě – šlo o podvod. Roku 2003 se k němu v televizi přiznali dva brigádníci, v době vykopávek teprve patnáctiletí. Vedoucí archeologické brigády jim prý slíbila, že najdou-li něco „velkého“, dostanou volno a navíc i nějakou tu korunu odměny. A tak se snažili. Na starém hřbitově ukradli lebku, čtyři dny ji máčeli v termálním prameni, pak ji zakopali na lokalitě a další den opatrně „objevili“. Horka-Ondrej Další reakce Defosforylace Fosforylovaný Thr a Ser zbytky se mohou spontánně hydrolyticky defosforylovat za vzniku řady aduktů (například můstky lysinoalanin (LAL) a histidinoalanin (HAL). Obsah Ser(P) v dentinu klesá s věkem, současně přibývá Ala, LAL a HAL. Deamidace Působením alkálií na protein: např. při loužení usně Samovolně (stárnutí proteinu), mechanismus souvisí s racemizací. Komplikuje datování pomocí racemizace Asp Deamidace Alkalická hydrolýza See the source image See the source image Metoda rozkladu nebožtíků pomocí alkalické hydrolýzy (green cremation, biocremation) je oproti klasické kremaci méně náročná na energii, a nedochází k uvolňování rtuti a emisím uhlíku. Proces využívá vodu, hydroxid draselný, relativně nízkou teplotu (177 °C), a snížený tlak k přeměně těla na kostní fragmenty a kapalinu. Celý proces trvá cca 10-12 hodin. Pyrolýza Tepelnou dehydratací α-aminokyselin vznikají heterocyklické ketony (dialkylpiperaziny). Zhruba od 150°C vznikají hnědě zbarvené produkty a těkavé složky (aldehydy, alkylpyridiny a alkylpyraziny, karboxylové kyseliny, aromatické uhlovodíky, … Mechanismus reakcí je nejasný (radikálové reakce). Pyrolýza proteinů kosti Tepelná degradace kostí může být odhadnuta na základě poměru C/N, koncentrace NH3 a poměru Gly/Glu. Poměr C/N Pyrolýza proteinů kosti koncentrace NH3 a poměr Gly/Glu Analýza spálených kosterních pozůstatků Hoření lidského těla W = A + P + F + M W je hmotnost těla A je hmotnost vody P je hmotnost proteinů F je hmotnost tuku M je hmotnost minerální složky. 1.Odpaření vody (endotermní reakce) 2.Spalování tuku (exotermní reakce) 3.Spalování proteinů (exotermní reakce) 4.Spalování paliva (exotermní reakce) Experimenty se spalováním kostí zbavených měkkých tkání mají pro interpretaci žárového ritu velmi omezenou hodnotu !! Obsah obrázku oheň, krb, tmavé, život Popis byl vytvořen automaticky Obsah vody v těle a teplotní gradient Zpomalené hoření tkání s vysokým obsahem vody. Tkáň Obsah vody (%) kostra 22 tuková tkáň 30 kůže 70 svalstvo 75 mícha 70 bílá hmota mozková 70 šedá hmota mozková 86 krev 80 játra 70 ledviny 83 plíce 79 srdce 79 A B A forenzní případ B pohřebiště Endingen, merovejské období Krátkodobé působení vysoké teploty, shořely pouze partie s nízkým obsahem vody. Patrně důsledek požáru. Exponované části skeletu z hlediska obsahu vody v měkkých tkáních. Během hoření knotu se svíčka se taví a vzniklá kapalina je kapilárním jevem nasávána do knotu, kde hoří. Lidské tělo obsahuje velké množství tuku, který se začne tavit, je nasáván oblečením, které tak funguje jako knot, a udržuje hoření. Knotový efekt Na rozdíl od předchozího mechanismu jsou exponovány partie s vyšším obsahem tuku. Tento mechanismus bývá spojován s jevem „spontánního uhoření“ (SHC). Smrt hraběnky von Görlitz http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/fd/JustusLiebig.jpg Justus Liebig † 13.6.1847 , Darmstadt: v komnatách nalezeno ohořelé tělo Původně podezření na spontánní samovznícení (SHC), později prokázán kriminální čin (vrahem byl sluha Johann Stauff). Jako expert se na vyšetřování podílel chemik prof. Justus Liebig. cremx05x forensic_cremation_recovery_and_analysis059 Zbarvení kosti forensic_cremation_recovery_and_analysis065 Obsah obrázku text, mapa Popis byl vytvořen automaticky Metoda FTIR • Obrázek CH Hradisko Chotěbuz-Podobora 01108889 Kráva v červené elipse, ovce/koza v oranžové elipse, prase ve žluté elipse a pes v modré elipse. Zbytky stáje DSC_0057 DSC_0053 DSC_0050 DSC_0052 Spálené kosti Kráva (hnědá kost) Prase Ovce/koza Kráva (bílá kost) Dokládal 1999 Holck 1997 Kráva (hnědá kost) Stupeň II (± 300°C) Stupeň 1 (cca 300°C) Kráva (černá kost) Stupeň II (± 400°C) Stupeň 2 (cca 400°C) Kráva (bílá kost), prase, ovce/koza Stupeň V (up to 750°C) Stupeň 3 resp. 4 (up to 800°C) Munro et al. 2007 Walker et al. 2007 Kráva (hnědá kost) 250 – 300 °C cca 250 °C Kráva (černá kost) cca 350 °C 350 – 400 °C Kráva (bílá kost), prase, ovce/koza > 700°C cca 900°C Stupeň spálení Zbarvení Kráva kr hn kr cer Hnědá kost Černá kost white kr bi Redukce OH pásu mezi 3600 -2600 cm-1 Vliv vysoké teploty Redukce uhličitanového pásu (1459-1410 cm-1) Nový pás β-trikalcium fosfátu cca 1090 cm-1 Nový pás β-trikalcium fosfátu cca 655 cm-1 Pásy odpovídající organické složce kosti: C-H (2920-2950 cm-1) a C=O (1700 cm-1), resp. pásy N-H a O-H (3600 -2600 cm-1) a C-O (1459-1410 cm-1; superpozice s pásy uhličitanu). Bílá kost kr bi Kráva (bílá kost) Ovce/koza Prase Teploty odhadnuté z infračervené spektrometrie (FTIR) odpovídají teplotám odhadnutým ze zbarvení a stupně spálení. Kráva: 800 - 900 °C Prase a ovce/koza: 900 – 1000 °C. chata1 Chemická oxidační činidla (KMnO4, O3, H2O2) Fotooxidace (UV záření + O2) – volné radikály Radiooxidace (radioaktivní UV záení + O2) – volné radikály Oxidace Pro vznik volných OH radikálů je nezbytná přítomnost vody !!! Oxidace Tyr na di-Tyr Oxidace Phe na o-Tyr Oxidační reakce mohou být katalyzovány přítomností kovů. Radiace + kalýza kovovými ionty Zdravé oční čočky Žloutnutí vlny Fotooxidace tryptofanu a tyrosinu Oxidace methioninu Koberce z muzejních sbírek z Maďarska cyst ox cyst ox2 a Oxidace cysteinu a cystinu Fotooxidace a datování Koberce z muzejních sbírek z Maďarska Hedvábí The First Ladies Hall in the Arts and Industries Building (Smithsonian Institution, Washington) Degradace fibroinu Degradace vlasů Recent (n=10) Koptské hroby cca 1000 BP (n=10) Mumie, cca 3000 BP (n=10) Ginger cca 5200 BP Ötzi cca 5200 BP 4trans-Hyp D/L 0,037 ± 0,012 0,190 ± 0,063 0,310 ± 0,052 0,32 0,59 di-Tyt/Tyr - - 0,43 ± 0,21 0,89 1,73 o-Tyr/Tyr 0,043 ± 0,032 0,108 ± 0,054 0,18 ± 0,072 0,22 0,59 CML/Lys 0,029 ± 0,013 0,12 ± 0,043 0,24 ± 0,049 0,41 0,31 Glu 26,3 ± 3,9 25,0 ± 3,3 14,9 ± 3,3 16 12 o-Tyr a di-Tyr jsou parametry ataku volnými OH radikály, zdroj OH = voda karboxymethyllysin (CML) parametr glykoxidace Glu – parametr degradace proteinu ve vlasech D/L narůstá s časem, vysoká hodnota u Ötziho – důsledek UV nebo ionizujícího záření (Ginger má zhruba při stejné degradaci (Glu, CML) a stáří zhruba poloviční D/L). Pro racemizaci je nezbytná přítomnost vody. Tvorba můstků („crosslinks“) Příčné vazby mezi řetězci proteinů. Přirozené (stabilizace sekundární struktury, patologické procesy) Umělé (zpracování kůže, mumifikace, vliv úložného prostředí) Příčné můstky v kolagenu Kovalentní intermolekulární můstky (cross-links) zajišťují stabilitu a mechanickou pevnost kolagenové matrice kosti. Sardinie (1500-1200 BC), populace je nazývána podle megalitických monumentů - pohřebišť. Kosti byly velmi dobře zachovalé. Můstky byly sledovány na řezu kosti a zubu mikroskopií v polarizovatelném světle a po dekalcifikaci a hydrolýze vzorku byly kvantifikovány metodou HPLC. Kosti Nuraghic (mol/mol kolagenu) Modern (mol/mol kolagenu) Redukovatelné dehydro-dihydroxylysinorleucin (deH-DHLNL) 0,07 ± 0,01 0,42 ± 0,06 dehydro-hydroxylysinorleucin (deH-HLNL) 0,18 ± 0,04 0,30 ± 0,06 Stabilní Pyridinolin (Pyr) 0,05 ± 0,02 0,25 ± 0,08 Deoxypyridinolin (d-Pyr) 0,025 ± 0,014 0,040 ± 0,015 Dentin Nuraghic (mol/mol kolagenu) Modern (mol/mol kolagenu) Redukovatelné dehydro-dihydroxylysinorleucin (deH-DHLNL) 0,16 ± 0,05 0,72 ± 0,16 dehydro-hydroxylysinorleucin (deH-HLNL) 0,13 ± 0,03 0,23 ± 0,06 Stabilní Pyridinolin (Pyr) 0,095 ± 0,005 0,35 ± 0,05 Deoxypyridinolin (d-Pyr) 0,002 ± 0,001 0,08 ± 0,02 Nuraghi Reakce s kovy Vlna: soli těžkých kovů (Cu, Fe, aj.) jsou silně adsorbovány Hedvábí: značná afinita k iontům těžkých kovů, „zatěžkávání hedvábí“ Kůže činění solemi kovů (Al, Cr, Ca), vazba na karboxyl „Zatěžkávané hedvábí“ pro zvýšení jeho hmotnosti po degumování (odklížení = zbavení sericinu) Mineralizace textilních vláken Mineralizace vláken vysrážením měďnatých solí z korozních produktů ve struktuře vlákna. Tyto soli mají biocidní účinky. Pokud ionty katalyzují rozklad vlákna (celulóza), vznikají pseudomorfy. Charakter krystalizace je ovlivněn pH a Eh = Pourbaixovy diagramy Boráty Natron obsahující kyselinu boritou Tvorba esterů kys. borité, které protein stabilizují. Balzamování 19. století (občanská válka v USA) 20. a 21. století Vintage Embalming Fluid Flask | Retro-a-go-go! Embalming Becomes Common During Civil War - America Comes Alive Reakce s formaldehydem Reakcí volné aminoskupiny proteinu s formaldehydem vzniká Schiffova báze. Tato reakce se uplatňuje při konzervaci anatomických preparátů formalínem (35-40 % vodný roztok formaldehydu). Též balzamace (USA) Galalit (umělá rohovina) byl objeven roku 1897 a v roce 1899 patentován Adolphem Spittelerem a Wilhelmem Krischem. Roku 1900 byl předveden na pařížské světové výstavě. Říká se, že na počátku všeho byla kočka zapomenutá v laboratoři, která převrhla láhev s formalínem do své misky s mlékem. Pravděpodobnější je pokus o využití konzervačních vlastností formalínu proti degradaci kaseinové hmoty. Tento materiál znamenal převrat v knoflíkářském průmyslu možností různých strukturálních efektů a možností imitovat celou řadu materiálů: rohovinu, želvovinu, slonovinu, dřevo, apod. Ve 30. letech byl rovněž používán při výrobě šperků, per, držadel deštníků, kulečníkových koulí a kláves (nahradil slonovinu), aj. Galalit je nehořlavý a dá se snadno leštit. Svojí porozitou je ideální pro barvení. Nelze ho tavit, vyrábí se ve formě desek a trubek k mechanickému opracování. Reakce s glutaraldehydem „Lidé z bažin“ Muž z Grauballe (Dánsko) Tvorna Schiffových bází s 5-KMA „Lidé z bažin“ Muž z Tollundu (Dánsko) Muž z Lindow (Velká Británie) Třísloviny Hydrolyzovatelné: H-můstky Kondenzované: kovalentní vazba Datování pergamenových svitků A: anglické pergameny (1193-1955 AD) B: pergameny z jeskyní Vádí Murabba’at (2. židovské povstání, 132-135 AD) C: fragmenty pergamenu z jeskyně 4, Kumrán D: fragmenty egyptskoaramejského dopisu (5. stol. BC) E: kožený pásek k upevnění sekerky, Egypt (1300 BC) Teplota smrštění = teplota při níž dochází ke zkracování kolagenových vláken. Závisí na způsobu činění a stáří pergamenu Maillardova reakce Potravinářství Medicína „Molekulární paleontologie“ Nejvhodnější podmínky: Vyšší hodnota pH Nízká vlhkost = neenzymatická glykace Kondenzace cukru s aminem Amadoriho přesmyk (glykosylamin na ketosamin) Dehydratace cukrů Fragmentace cukrů Streckerovo odbourávání Aldolová kondenzace Aldehyd-aminová kondenzace Maillardova reakce Příčné můstky „crosslinks“) Pentosidin AGE „advanced glycation endproducts“ fructose-lysine (FL) Ne-(carboxymethyl)lysine (CML) Ne-(carboxyethyl)-lysine (CEL) pentosidine Maillardova reakce Maillardova reakce Racemizace aminokyselin racem034 chart_08 Spontánní Indukovaná UV, Rtg a γ-zářením Enzymatická (racemáza a epimeráza) - mikroorganismy rac072 Počet chirálních center Racemizace E:\Obrázky\racem\Age\racc004.tif Spontánní racemizace rovnov prut084 E:\Obrázky\racem\Age\Ritz-Timme2002a07.tif In vivo (tkáně s pomalým metabolickým obratem) Post mortem E:\Obrázky\racem\Age\Ogino1986!!!!4.tif E:\Obrázky\racem\Age\racc002.tif Spontánní racemizace E:\Obrázky\racem\dating\13312.tif Collins199902 jf00116a062x3 racc4 Spontánní racemizace Spontánní racemizace E:\Obrázky\racem\Age\sdarticle racemizace03.tif E:\Obrázky\racem\Age\fulltext racem ueno5.tif Collins199905 Racemizace indukovaná zářením kataraskta0158 kataraskta tab159 jpconf5_6_01406 UV rtg radioaktivní Enzymatická racemizace ar000056y02 Mikrobiální enzymy: Racemázy Epimerázy Možnost ovlivnění poměru DL saprofytními mikroorganismy !! ar000056y02x ar000056y03 Enzymatická racemizace Kontaminace kontam162 Faktory ovlivňující rychlost racemizace jf60223a0352 Teplota Voda pH Iontová síla … Přítomnost vody Luzzana19994 Rancho la Brea (Kalifornie, USA) – anomálně nízké hodnoty epimerace isoleucinu (Ile) – bezvodé prostředí. V bezvodém prostředí racemizace téměř neprobíhá Vliv teploty Collins199909a Arrheniova rovnice Vliv pH racc13 Luzzana19994a Vliv deamidace Ohtani1995a4 dentin Způsob uchovávání materiálu E:\Obrázky\racem\Age\Ohtani19972b.tif E:\Obrázky\racem\Age\Ohtani19972a.tif Ethanol Formalín Neutrální formalín (pufrovaný) Vliv vaření Bada1989a3 Luzzana19993 „Mos teutonicus“ mos E:\Obrázky\Nová složka (2)\pqdweb.jpg Doklad „mos teutonicus“ (bazilika sv. Jiří, Pražský hrad) Rozvoj zejména po 2. křížové výpravě. R. 1300 pokus o její zákaz 1300 bulou papeže Bonifáce VIII. Bada1989a2 „Mos teutonicus“ Rok umrtí D/L Asp Postup A (4 h, 110 °C) Postup B (4 h, 110 °C) Reichenza 1141 0,059 ± 0,002 0,028 ± 0,004 Lothar I. 1137 0,090 ± 0,001 0,056 ± 0,001 Jindřich Lev 1139 0,059 ± 0,002 0,029 ± 0,004 Pozůstatky císaře Lothara I. († 1137) vykazovaly vyšší hodnotu poměru D/L forem kyseliny asparágové, než ve srovnávacích vzorcích (pozůstatky jeho ženy Reichenzy († 1141) a jeho zetě, vévody Jindřicha Lva († 1139), kteří zemřeli a byli pohřbeni přímo v Königslutteru). Z experimentální časové závislosti racemizace kyseliny asparágové v kosti ve vroucí vodě bylo možno odhadnout i dobu vaření císařova těla na cca 6 h ± 30 min Königslutter Vliv degradace proteinu E:\Obrázky\racem\epimer\Kaufman199502.tif ElMansouri19966 radiocarbon4 kumran rac160 Přeměna kolagenu na želatinu je klíčovým faktorem degradace pergamenu. Její vliv na racemizaci kyseliny asparágové (Asp) – srovnání s poměrem C:G získaný rtg. difrakcí. Patologické změny E:\Obrázky\racem\Age\sdarticle racem5.tif E:\Obrázky\racem\Age\sdarticle racem4.tif E:\Obrázky\racem\Age\8796.full3a.tif E:\Obrázky\racem\Age\8796.full5.tif Poměr D a L formy kyseliny asparágové(Asp) může být ovlivněn přítomností patologických změn tkání. Druh tkáně E:\Obrázky\racem\Age\Ritz-Timme20013a.tif E:\Obrázky\racem\Age\8796.full3b.tif E:\Obrázky\racem\Age\Ritz-Timme2002a06.tif E:\Obrázky\racem\Age\Ritz-Timme2002a05.tif E:\Obrázky\racem\Age\JFS20034144.tif E:\Obrázky\racem\Age\JFS20034145.tif E:\Obrázky\racem\Age\j.1365-2133.2003.05618.tif E:\Obrázky\racem\Age\Ohtani19953b.tif E:\Obrázky\racem\Age\Ohtani19953a.tif E:\Obrázky\racem\Age\JFS47100323.tif E:\Obrázky\racem\Age\JFS47100322.tif E:\Obrázky\racem\Age\ohtani3.tif amino_5 Určení věku L-methionin nepodléhá racemizaci in vivo, lze ho použít jako vnitřní standard: poměr D-Asp/D-Met eliminuje efekt racemizace během přípravy vzorku. Carolan19976 Carolan19974 E:\Obrázky\racem\Carolan19975a.tif - u historického materiálu se uplatňuje i vliv postmortální racemizace Cca 1600 let stará (14C 370-390 ± 90 let) zmrzlá „mumie“ eskymácké ženy, nalezená 1972 na St. Lawrence Island (Aljaška). Morfologicky (atrofie prsou a vaječníků, otření zubů, choroba koronárních cév) byl věk odhadnut na 50-60 let. Analýza racemizace Asp v dentinu indikovala věk 53 ± 5 let. Mrtvola ležela ve věčně zmrzlé půdě, vliv postmortálních změn na racemizaci je tak minimální. St. Lawrence Island (Aljaška) E:\Obrázky\racem\Age\Ritz-Timme20023b.tif E:\Obrázky\racem\Age\Ritz-Timme20023a.tif rac12 E:\Obrázky\racem\dating\Julg19873.tif Datování Pokud je racemizace in vivo zanedbatelná oproti racemizaci postmortální. Ketef Hinnom (Jeruzalém) E:\Obrázky\racem\!!!Sinibaldi199904.tif E:\Obrázky\racem\!!!Sinibaldi199911.tif - reutilizace pohřební jeskyně v době římské. Tuky a oleje Lipidy • = estery vyšších mastných kyselin • •Glyceridy (glycerol) •Tuky •Oleje – •Vosky (alkoholy s dlouhým řetězcem) • •Ostatní (cholesterol, aj.) lo Mastné kyseliny Nasycené mastné kyseliny nasyctab Izomerie dvojné vazby v MK Polohová Geometrická: cis a trans m0 Nenasycené mastné kyseliny Nenasycené mastné kyseliny nenastab tabole Nenasycené mastné kyseliny Oleje nevysychavé - vysoký obsah nasycených MK: olivový, ricinový Oleje pomalu vysychavé - značný obsah kyseliny linolové: makový, ořechový Oleje rychle vysychavé - vysoký obsah kyseliny linolenové: lněný, čínský dřevný (tungový) Hranice mezi skupinami jsou nezřetelné. Živočišné tuky luj Lůj – surovina pro výrobu svíček •Od starověku byl nejčastěji používán skopový či hovězí lůj, ale bylo možné zvolit jakýkoliv lůj v libovolné směsi. Lojové svíčky velmi rychle hořely a při nesprávném hoření navíc odporně páchly (vznik akroleinu). Při hoření také rychle okapával lůj, a proto mají svícny na lojové svíčky zpravidla okolo středového tuleje širší misku na zachytávání rozteklého loje, mimo jiné i proto, aby bylo možné surovinu znovu použít. U lojových svíček tak velmi záleženo na kvalitě loje (od středověku nejčastěji směs skopového a hovězího loje), na způsobu jeho zpracování a na použitém knotu. akrol Akrolein má ostrý štiplavý zápach, vzniká např. při smažení přepálením tuku. Identifikace lipidů na základě zastoupení MK • Kyselina eruková (Z-13-dokosenová kyselina): ve značném množství je obsažena v tuku semen některých rostlin, například hořčice a řepky (Brassicaceae, brukvovité). Má nepříznivý vliv na živý organismus. Index nasycenosti (Saturation index, SI; Loy 1994) SI = 1 – [(C18:1 + C18:2)/(C12:0 + C14:0 + C16:0 + C18:0)] Procenta nasycených MK (%S; Marchbanks 1989) %S = (C12:0 + C14:0)/(C12:0 + C14:0 + C18:2 + C18:3) Použití C16:0 a C18:0 není podle autora vhodn, protože jejich zastoupení se mění s dekompozicí. C18:2 a C18:3jsou zahrnuty, protože jsou charakteristické pro rostlinný materiál. Kvantitativní analýza artefaktů Saponifikace (zmýdelnění) •Mýdla se původně vyráběla vařením živočišného tuku s potaší (K2CO3) louhovanou z popela. Proces byl velmi pomalý. Rozvoj výroby byl zaznamenán v 18. století díky využití kaustické sody získané Leblancovým postupem. Sodná a draselná mýdla jsou ve vodě disociovatelná, mají detergenční vlastnosti. • • • • • • • • • • • •Vápenatá a hořečnatá mýdla jsou ve vodě nerozpustná (viz. adipocire) sapo Karboxyláty („mýdla“) těžkých kovů http://www.metmuseum.org/research/conservation-and-scientific-research/scientific-research/%7E/medi a/Images/Research/Scientific%20Research/centeno2.ashx 1.Předpokládá se vznik interakcí rostlinných olejů a minerálních pigmentů v olejomalbách (Pb, Zn). 2. 2.Vznik v místech kontaktu korozních produktů (Cu, Zn) s organickým materiálem (tuk, olej, kůže) 3. 3.Záměrná příprava (konzervace a úprava povrchů; Fe, Cu, Zn, Al) – vznikají aplikací alkalických karboxylátů Kyselá hydrolýza • •Hydrolýza glyceridů na volné mastné kyseliny + alkohol (glycerol, steroly, ...), • • • • • • • •= klasická chemická hydrolýza je velmi pomalý děj (tuk nerozpustný ve vodě) • •„Stearinový vosk“ = směs nasycených a nenasycených volných MK. Počátkem 19. století byly získávány působením minerálních kyselin na mýdla, později katalytickou hydrolýzou kyselinami za atmosférického tlaku (Twitchellův proces) nebo za zvýšené teploty (216 °C) a tlaku. • •Použití: některé druhy svíček (kostelní svíčky, ...). Anaerobní oxidace - mikrobiální OH: Bacillus subtilis, Clostridium perfrigens, Micrococcus luteus Oxo: Micrococcus luteus Anaerobní oxidace - mikrobiální Produkty anaerobní oxidace „bog butter“ máslo v dřevěné nádobě bylo zakopáno do rašeliniště (= způsob konzervace) Blue Man corpse „Brienzi“, jez. Brienz (Švýcarsko) cca 1700 n. l. Tomašica, hrom. hrob (Bosna a Hercegovina) 1992 Mrtvolný vosk (adipocire) Hydrogenace kyseliny olejové na stearovou a linoleové na palmitovou Oxidace kyseliny olejové na hydroxystearovou a oxostearovou Vznik solí mastných kyselin (Na+, K+ a Ca2+ ) Zmýdelnění (saponifikace) vzniká adipocire (mrtvolný vosk) St. Bees Man -mrtvý je pravděpodobně rytíř Anthony de Lucy († 1368) •Saponifikované tělo se dochovalo díky vysoké vlhkosti půdy. Cimetiére des Innocents Adipocire poprvé charakterizoval chemik Antoine Francois de Fourcroy, který jej zjistil na pozůstatcích ze hřbitova Neviňátek v Paříži. Dlouholetý hřbitov byl 1780 z hygienických důvodů (kvůli nesnesitelnému zápachu) zrušen. Od roku 1785 je na místě hřbitova park. Antoine Francois de Fourcroy Cca 1000 let starý tuk ze zmrzlého odpadu v oblasti Yukonu 05c-6 hersa Lokalita Thule (Herschelův ostrov) Materiál obsahoval poměrně významný podíl nenasycených MK. Nízká teplota nedovolila významnější mikrobiální aktivitu, většina MK byla volných (jednoduchá hydrolýza ve vlhkém prostředí). hersch Srovnání adipociru různého stáří see Pozůstatky mrtvol různého stáří z téhož prostředí (jezero Walchensee; Bavorsko) Roste relativní podíl kyseliny palmitové, klesá zastoupení kyseliny olejové a klesá poměr olejová/palmitová z cca 50/25 pro recentní materiál na 0/90 pro materiál 100 let starý. Adipocire z různého prostředí Profil mastných kyselin čerstvé a mumifikované tkáně analyzovaný plynovou chromatografií, který ukazuje větší příbuznost vzorku mastných kyselin Tyrolského ledového muže s čerstvou tkání než s jinou ledovcovou mrtvolou: A, kůže s připojeným tukem z čerstvé lidské mrtvoly; B, trabekulární kost tyrolského ledového muže (doba pohřbu: přibližně 5 000 let); C, játra získaná z mrtvoly pohřbené v ledovci Madatschferner (doba pohřbu: 29 let). Mastné kyseliny jsou označeny takto: 12:0, kyselina laurová; 14:0, kyselina myristová; 16:0, kyselina palmitová; 16:1, kyselina palmitoolejová; 18:0, kyselina stearová; 18:1, kyselina olejová; 18:2, kyselina linolová; 18:0 10OH, kyselina 10-hydroxy stearová. Adipocire z různého prostředí A Otzi cca 5200 let B Glacier Madatschferner 29 let C Glacier Sulztalferner 57 let D jezero Achensee 30 let E, F Altaj cca 2500 let F Mount Ampato, Peru, cca 500 let G Ilo, poušť,Peru, cca 1000 let I- K recent Figure 4a Obsah organické složky v okolí skeletu TOC Lipidy Cholesterol Aerobní oxidace oxid mechanismy zahrnují produkci hydroperoxidových intermediátů radikálovými procesy: přímé štěpení dvojné vazby hydratace a následné štěpení ω-oxidace s následujícím štěpením dvojné vazby ω-oxidace, hydratace a následné štěpením dvojné vazby oxida •10-hydroxyoktadekanová kyselina = hydratace C=C vazby olejové kyseliny • •9,10-dihydroxyoktadekanová kyselina = oxidace C=C dihydroxylací • •α,ω-dikarboxylové kyseliny (C7 – C12), dominantní složkou je azelaová kyselina (C9), oxidativní degradace C=C • : oxifd Aerobní oxidace Ketony s dlouhými alkylovými řetězci •= kondenzační produkty mastných kyselin v archeologickém materiálu • • • • • • • • • • • • Součást epikutikulárního vosku brukvovitých rostlin (Brassicaea) řepka kapusta https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSTL3yGcqeWpYt5sBKp9N7vdEFMgs8bK7Xy0eZgFOtEu7w hMukbhw https://encrypted-tbn1.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRUPBgHxa-VIaYpK7CoZTqdZFZeCvLVunnLbVn6W584Yto Hbm5TIzop4GTu drying1 Vysychání olejů = autooxidace tuků drying2 drying3 drying4 drying5 Lněný olej vysychá poměrně rychle za tvorby elastického, většinou žlutě až hnědě zbarveného filmu. Vysychání olejů drying5 drying6 drying7 drying8 drying met Aplikace olejů v malířství •Olejomalba začíná cca ve 14. století, plně se vžila v 16. století. Pojivem barev jsou vysychavé oleje (lněný, makový, ořechový) a oleje tepelně či jinak upravené. Olejové pojivo ovlivňuje mechanické a optické vlastnosti barevného filmu a v největší míře podléhá vlivům stárnutí a působení vnějšího prostředí Prepolymerizované (zahuštěné) oleje, „stand oil“ •Staří holandští mistři připravovali tzv. „stand oil“ zahuštěním lněného oleje pod inertní atmosférou spalin, vzniklých zapálením těkavých látek, uvolňujících se při zahřívání oleje nad 300 °C. • • Dimerace Diels-Alderova typu, linolová a/nebo linolenová kyselina; konjugovaný systém vzniká izomerací nekonjugovaných dvojných vazeb. Produkt dimerace má jednu dvojnou vazbu – ta reaguje s dienem za vzniku trimeru. Ovlivnění rychlosti vysychání •Antioxidanty • • • • •Těžké kovy tokoferol přírodní: α-tokoferol umělé: produkty pyrolýzy (uhlíková čerň), biuminózní zeminy (Vandyckova hněď) cu co co1 co2 = katalyzátory rozkladu hydroperoxidu na radikály Degradace olejových filmů degr fil Degradace olejových filmů chromof aldeh pyrrol Štěpení alkoxyradikálů za vzniku aldehydu, který může podléhat další oxidaci – mohou tak vznikat dikarboxylové kyseliny (pokud R = glycerylester) žloutnutí filmu yell zahutab Stand oil vysychá mnohem pomaleji než lněný olej, má vyšší viskozitu, nižší jodové číslo, díky C-C vazbám je film trvanlivější, má větší optickou stálost, nižší sklon ke žloutnutí a objemovým změnám během vysychání. Steroly a stanoly • •Substituční skupiny se připojují pod rovinou kruhu (α; k zobrazení se používá přerušovaná čára) nebo nad rovinou kruhu (β; k zobrazení se používá plná čára). Kruh 5α steroidů je vzhledem ke kruhu B vždy trans, u 5β steroidů vždy cis. Methyly připojené k C10 a C13 jsou vždy v konfiguraci β. t0 051117!!!!!!!!!!!!07 Steroly a stanoly s2c s2x •U přirozeně se vyskytujících steroidů jsou všechny šestičlenné kruhy v židličkové konformaci (je stabilnější). • • • •Vzájemně mohou být kruhy v poloze cis nebo trans (BC a CD jsou vždy trans). • Steroly a stanoly steroly Steroly - biomarkery http://publishing.cdlib.org/ucpressebooks/data/13030/n2/ft796nb4n2/figures/ft796nb4n2_00131.gif Cholesterol s2y Detekce v půdě: přítomnost pozůstatků v hrobě, zpracování masa Detekce v malbách: vysoký obsah cholesterolu indikuje přítomnost vejce, nespolehlivé (degraduje) Specifický pro živočišnou tkáň Palivo v římských kahanech Rostlinné oleje (olivový) – fytosteroly, vyšší obsah kyseliny olejové Živočišný tuk (lůj) – cholesterol, vyšší obsah kyseliny stearové GColivoil421c 2003-05 2003-05_2 Odhad na základě poměru mastných kyselin (MK) selhává díky oxidaci dvojné vazby na kyselině olejové Steroly a stanoly Bull20022 Fekální biomarkery Žlučové kyseliny Bull20024 Fekální biomarkery Deriváty cholesterolu s detergentními vlastnostmi, které napomáhají solubilizaci tuků v trávícím traktu. Bull20025 Fekální biomarkery Mikrobiální transformace cholesterolu lindow Lindow man linda lindb lindc Mikrobiální transformace cholesterolu Muž z Lindow (rašeliniště u Cheshire), doba železná Anaerobní podmínky anox cholesterol → 5α- resp. 5β-cholestan-3-on → 5α- resp. 5β-cholestanol (koprostanol) působením mikroorganismů Aerobní podmínky aerob cholesterol → cholest-5-en-3β-ol-7-on autooxidace zahrnující atak singletovým kyslíkem vedoucí na keto- a hydroxy-deriváty přes hydroperoxidy nebo oxidace katalyzovaná lipoxygenázou (rozklad tkání, mikrobiální) Epimerace 3 β stanolu •Epimerace 3β stanolu (koprostanol) na 3α (epikoprostanol) v koprolitech nevadských Indiánů (cca 50 n. l.); 3α se v čerstvé stolici nevyskytuje, jeho vznik je spontánní (konverzí přes keton), protože je termodynamicky stabilnější než koprostanol. • lovelock cave nevada adachi19972 Epikoprostanol byl prokázán i v adipociru (působení mikroorganismů?) Vosky Směs alkanů s dlouhým lineárním řetězcem a esterů vyšších MK s alkoholy s dlouhým lineárním řetězcem („voskové estery“) s nižším podílem volných alkoholů a MK. Látky „voskovité“ konzistence (parafinový vosk, stearinový vosk) pict40 75980162 Vosky Včelí vosk = sekret včely medonosné (Apis mellifera), materiál se získává přetavením plástů v horké vodě. Je tvořen zejména voskovými estery (72 %), zejm. myricylpalmitátem (C15H31COOC30H61), volné MK (cca 13 %) a uhlovodíky (12 %) s počtem uhlíků C25-C31. Bt 62-65°C Tel Rehov, S Izrael; cca 900 B.C. 30 intaktních úlů, včetně pozůstatků pláství a vosku Dosud nejstarší známé intaktní úly. estery kyseliny palmitová, palmitolejové, hydroxypalmitové a olejové s alkoholy s dlouhým lineárním řetězcem (C30-32) (cca 70 - 80%). poměr triacontanylpalmitátu (nebo melissylpalmitátu, C30 alkohol esterifikovaný C16 MK) k cerotové kyselině (C26:0), další hlavní složce vosku, je 6:1. aliphatické uhlovodíky (10 - 18 % heptacosanu a nonacosanu a ostatních uhlovodíků s C 17 - to 35), nenasycené uhlovodíky (C 21 - to 35) s 1 – 2 dvojnými vazbami, steroly (přes 2% cholesterolu, lanosterolu, b-sitosterolu), Včelí vosk fulltextwax07 Včelí vosk Regert200113 wax0 Včelí vosk Aplikace adhezivum, hydrofobizační materiál pojivo malby modelovací materiál (voskové figury) ochrana povrchů, konzervace svíčky (voskovice). odlévání bronzu („ztracená forma“) mumifikace fulltextwax02 fulltextwax03 Aplikace Vosk Dolní Sukolom Hmotnostní spektrum (DIP-MS) vzorku organické hmoty z Dolní Sukolomi (A) a recentního vosku (B) pro energii ionizace 70 eV. Silicitový nožík s nánosem organické hmoty (pozdní eneolit). Bez názvu 1x Fountains (Velká Británie) Cisterciácké opatství 12. Století Zbytky svíček a organické zbytky na svícnech získané při vykopávkách Využití vosku wax_tablet_egypt_600 Douris_Man_with_wax_tablet Egyptská psací destička, cca 600 n.l. Lití na „ztracenou formu“ http://www.lost-wax-casting.com/images/LostWax.jpg Punský vosk = včelí vosk částečně zmýdelněný sodou. 1. mummy_hawara1 Plinius a Dioscorides: vosk se vaří ve slané mořské vody a potom přecedí. To se opakuje několikrát. Potom se vosk bělí na slunci a následně saponifikuje přidáním sodného bikarbonátu). Před aplikací se přidávají další složky: olej (většinou lněný), pro zvýšení tekutosti vaječný žloutek zlepšuje adhezi. Následně se přidávají pigmenty = enkaustická malba 150579612 fulltextwax16 fulltextwax17 fulltextwax15 Pečetní vosk Byl používán zhruba od počátku 16 století. Byl složen z vosku a kalafuny, která činila vosk křehčím a tvrdším. Díky kalafuně materiál rychleji tuhnul a otisky v něm byly zřetelnější. V pozdějších obdobích se přidával i šelak. Jako barvivo se přidávala rumělka nebo suřík Click! Edwart Collier: Zátiší (1697) Vorvaňovina (spermacet) Spermacet se získává ochlazením podkožního tuku (obsah je cca 11%) a z lebeční dutiny vorvaně obrovského (Physeter macrocephalus). Čelní orgán, používaný jako sonar, obsahuje u 15 metrového živočicha cca 3 tuny spermacetu. Vorvaňovina Další aplikace: konzervace usně a pergamenu Spermacet obsahuje voskové estery (65-95%), triglyceridy (5-30 %), volné alkoholy (1-5 %) a kyseliny (0-3 %). Estery jsou tvořeny zejména cetyl palmitátem (C32) a cetyl myristátem (C30). Bt. 42-50°C. Spermacet byl od 15. století používán v medicíně (afrodiziakum) a později v kosmetice, jako mazivo a k výrobě svíček, kde se ke spermacetu přidává lůj, včelí vosk a nebo později parafin, Z této hmoty byly vyráběny svíčky mimořádné kvality, které se vyznačovaly stejnoměrným jasným plamenem a naprostou absencí jakéhokoliv zápachu. Lanolin Je produkován mazovými žlázami ovcí, z vlny se izoluje vymýváním alkáliemi nebo detergenty. Surová vln obsahuje cca 10-24 % tuku. Lanolin se získává jeho rafinací. Lanolin obsahuje estery MK (14-24 %), sterolů a esterů triterpenoidních alkoholů (45-65 %), volné alkoholy (6-20 %), steroly (cholesterol, lanosterol) a terpeny (4-5 %), hydroxylované MK (zejm. hydroxypalmitová) volné nebo esterifikované. Řetězce MK s 14 - 35 uhlíky, některé s rozvětvenými řetězci (iso- nebo anteiso- konformace). Bt 35-42°C. Konzervace železa a usní, kosmetika, příprava barev. Čínský vosk Je vylučován hmyzem Ceroplastes ceriferus (Coccus ceriferus) a ukládá se na větvičkách stromů (k produkci 1g čínského vosku je zapotřebí 1500 jedinců ). Hmyz se pěstuje v Číně. Hlavní složku tvoří voskové estery (cca 83 %), obsahuje také volné kyseliny, alkoholy (nad 1 %) a uhlovodíky (2 – 3 %). Estery jsou tvořeny hlavně alkoholy a kyseliny s 26 nebo 28 uhlíky. Přečištěný vosk se používá k výrobě svíček a úpravám povrchu. 414076995 020310tunorou Šelakový vosk Tento vosk (známý také jako lakový vosk) je produkován hmyzem Tachardia lacca (Kerria lacca, Coccus lacca, Laccifer lacca) žijícím v Indii. Získává se z šelakové pryskyřice, jeho vlastnosti jsou podobné karnaubskému vosku. Obsahuje hlavně voskové estery (70-82%), volné alkoholy (8-14%), kyseliny (1-4%) a uhlovodíky (1-6%). Je používán v nábytkářství. Geschlechtsdimorphismus Bez názvu 1 Epikutikulární vosk - Brassicaea Charters19975 Biomarker v archeologii: důkaz vaření kapusty (Brassica oleracea) Charters19976 http://www.cgn.wur.nl/NR/rdonlyres/84CD1082-35B2-45B5-A548-4C0427316DE8/20688/brassica3.jpg Espartový vosk Získává se z trav Lygeum spartum a Stipa tenacissima, rostoucích na území jižního Španělska a severní Afriky. V současnosti se získává jako vedlejší produkt výroby papíru. Složení vosku je velmi proměnlivé, obsahuje uhlovodíky, estery (cca 60 %), alkoholy (C 28-30; cca 20%), kyseliny (15-18 %) a triterpenoidy. Znali ho již Féničané, Řekové a Římané (těsnění lodí, enkaustická malba), nyní se používá se hlavně ke zvýšení b. t. jiných vosků. 50508_Stipa_tenacissima_1 Stipa tenacissima Lygeum spartum Espartový vosk Karnaubský vosk Obsahuje hlavně voskové estery (80-85%), volné alkoholy (10-15%), kyseliny (3-6%) a uhlovodíky (1-3%). Kromě toho Karnaubský vosk obsahuje esterifikované dioly s dlouhým řetězcem (cca 20%), hydroxylované MK (cca 6%) a kyselinou skořicovou (cca 10%) hydroxylovanou nebo methoxylovanou. Je produkován listy brazilské palmy Copernicia prunifera cerifera, cca 100 g z jednoho stromu ročně. 051117!!!!!!!!!!!!12 http://talasonline.com/photos/chemicals/carnauba.jpg Je tvrdší a má vyšší b. t. než ostatní vosky (B.t. 78-85°C) a používá se hlavně ve směsi se včelím voskem k výrobě politur na nábytek, v kosmetice a k úpravám papíru. Japonský vosk „Vosk „(rostlinný tuk) v jádrech a slupce bobulí rodů Rhus a Toxicodendron, včetně toho poskytujícího japonský lak (je vedlejším produktem při výrobě laku). Není to pravý vosk ale tuk, obsahuje značné množství triglyceridů kyseliny palmitové (93-97%), dikarboxylové MK včetně C22 a C23 (4-5.5%) a volné alkoholy (12-1.6%). B.t. 45-53°C. Je užíván zejména v Japonsku v kosmetice a výrobě mastí a svíček. Postupem času žlukne. Rhus verniciflua http://www.tela-botanica.org/sites/parlons_bota/fr/images/syntheses/vernis_japon/rhusverniciferaa.j pg http://www.sl.kvl.dk/upload/rhus_verniciflua_1d_400.bmp http://www.dkimages.com/discover/previews/786/895422.JPG File:Toxicodendron vernicifluum 03.jpg http://www.stoneridge-lv.com/images/trees/JapaneseLaquer.png Toxicodendron vernicifluum http://www.henriettesherbal.com/files/images/photos/p14/toxicodendron-vernicifluum.jpg Ourikuri Byl poprvé exportován z Brazílie v roce 1937, víc se používá v současnosti. Získává se seškrábáním z listů palmy ouricouri (Syagrus coronata, Cocos coronata). Fyzikálními vlastnostmi se podobá karnaubskému vosku (b.t. 81-84°C), slouží jako jeho náhražka. syagrus_coronata_01 Jojobový olej Používaný jako náhražka spermacetu. Získává se lisováním semen jojoby (Simmondsia chinensis; Euphorbiacae), pšěstované zejm na jihu USA a v Mexiku (Sonora), Arizona and California. Je tvořen takřka výhradně voskovými estery (více než 98%). MK jsou 18:1n-9 (cca 10%), 20:1n-9 (cca 70%) a 22:1n-9 (15-20%), alkoholy zejm. C 20 a C 22 a jednu dvojnou vazbu. Jojobový olej je velmi odolný vůči oxidaci, používá se hlavně v kosmetice, po sulfonaci nebo hydrogenaci také jako mazivo a k výrobě svíček a k povrchovým úpravám. Bt cca 7°C (kapalina) jojoba Dsc00023J Candelilla Z mexického keře Euphorbia cerifera nebo E. antisyphilitica (Euphorbiaceae). Vosk se získává vařením rostlinného materiálu (vyplouvá na hladinu). Obsahuje uhlovodíky (cca 50% C29 - C33), estery (28-29%), alkoholy, volné MK (7-9%) a pryskyřice (12-14% triterpenoidních esterů). B.t. 67-79°C. Přidává se do ostatních vosků (zvyšování b. t.) a používá se bv kosmetice, farmacii a potravinářství. http://www.camdengrey.com/mm5/graphics/00000001/CAND-.jpg http://3.bp.blogspot.com/_X4i-G-4ZIis/SWJLqBzq3FI/AAAAAAAAADI/HeSbcXqUSkk/s320/Dsc01460.jpg http://www.nps.gov/history/history/online_books/geology/publications/state/tx/1968-7/images/fig99.j pg http://www.nps.gov/history/history/online_books/geology/publications/state/tx/1968-7/images/fig101. jpg http://www.nps.gov/history/history/online_books/geology/publications/state/tx/1968-7/images/fig102. jpg http://www.nps.gov/history/history/online_books/geology/publications/state/tx/1968-7/images/fig103. jpg Glenn Springs 1940 Candelilla Montánní vosk Fosilizovaný rostlinný vosk, získává se extrakcí lignitu nebo hnědého uhlí (sub-bituminous coal). Začal se používat v Německu ve 2. polovině 19. století. Je to směs voskových esterů (62-68 %), mastných kyselin (22-26 %) a alkoholů, ketonů a uhlovodíků s dlouhým řetězcem (7-15 %). Montánní vosk je tvrdý a velmi odolný vůči oxidaci. lignite4a lignit fulltex02 Mykolové kyseliny 128282 Laval20012 Součást buněčných stěn mykobakterií. tuberculosis Mykolové kyseliny Donoghue19984 Gernaey20014 v101s2a12f01 a01fig01 Ambra http://k53.pbase.com/u34/wvphoto/upload/37569744.Amber_austr.jpg Ambra je nahnědlá látka, která plave na hladině a může tvořit údajně až 500 kilogramů těžké plovoucí tvary. Tato látka se tvoří ve střevech vorvaně a jeho tělo jí vylučuje společně s trusem. spermwhale Ambra byla v SZ Africe známa již minimálně od 9. stol. th Century. Jako parfém ji používali Ludvík XV i Alžběta I (slouží jako stabilizátor parfémů). Rozpuštěna ve víně se užívala jako afrodiziakum. http://www.users.globalnet.co.uk/~nodice/new/magazine/ambergris/ambform6.jpg http://www.users.globalnet.co.uk/~nodice/new/magazine/ambergris/ambform1.jpg http://www.users.globalnet.co.uk/~nodice/new/magazine/ambergris/ambform2.jpg Degradační produkty ambreinu: 13-ethoxy-8a,13-epoxy-14,15,16-trinorlabdane (1) and 12-ethoxy-8a,12-epoxy-13,14,15,16-tetranorlabdane (2). Ambra obsahuje 46 % sterolů cholestanolového typu včetně (+)-epi-koprosterinu a triterpenového alkoholu (-)-ambreinu (25-45 %), který je bez zápachu, ale tento materiál je prekurzorem dalších vonných sloučenin vznikajících autooxidací, slunečním zářením a mořskou vodou, jako je (-)-gamma-cyklogeranylchlorid a (-)-gamma-bicyklohomofarnesal. Materiál si údajně dokáže udržet svou vůni po staletí a obvykle zůstává jako amorfní hmota bez tendence ke krystalizaci. http://www.users.globalnet.co.uk/~nodice/new/magazine/ambergris/ambform3.jpg http://www.users.globalnet.co.uk/~nodice/new/magazine/ambergris/ambform4.jpg http://www.users.globalnet.co.uk/~nodice/new/magazine/ambergris/ambform5.jpg Parafin Parafín je bílá, v surovém stavu spíše nažloutlá až nahnědlá, amorfní směs pevných uhlovodíků řady CnH2n+2 (alifatických alkanů). Je bez chuti a zápachu, ve vodě nerozpustný. Získává se při destilaci ropy nebo krystalizačním odparafínováním hnědouhelného dehtu, popřípadě se vyrábí katalytickou syntézou. Parafín Parafin v pecičkách (maďarský) 60/62°C | svicky.net Parafin se používá k výrobě svíček, v kosmetice, izolace a impregnace materiálů proti vlhkosti. MS spektrum n-pentakosanu (C25H52, 5. pík zepředu) ze vzorku z helmice Boskovice, kostel sv. Jakuba (krypta Morkovských ze Zástřizl) Parafin patrně z doby otevření krypty r. 1912 Nukleové kyseliny DNA v paleodemografii Určování příbuznosti Liechtenstein Höhle Dorste, Dolní Sasko, mladší doba bronzová Kultiště? Rodová hrobka? Archeozoologie Dudley Castle, Leceistershire Fylogenetická příbuznost pleistocénních medvědů „Molekulární hodiny“ DNA v paleopatologii Tuberkulóza Lepra Malárie Černý mor http://www.stanford.edu/group/parasites/ParaSites2006/Leprosy/Historical_files/image008.jpg Klonování vyhynulých živočichů Medvěd jeskynní http://thevagabondadventures.com/wp-content/uploads/2010/05/Quagga.jpg Zebra qagga (1883) Vakovlk (tasmánský tygr) (1930) http://www.biolib.cz/IMG/GAL/BIG/138059.jpg Holub stěhovavý (1914) Tasmánský tygr Buvolec stepní Buvolec stepní (1923) http://www.ideje.cz/uploads/image/data/621.jpg Kozorožec pyrenejský (2000) Jedná se o první druh, který byl klonován, ale mládě uhynulo pouhých 7 minut po narození na defekt plic. Poslední pyrenejský kozorožec, samice Celia, byla nalezena mrtvá pod padlým stromem v lednu 2000. Pyrenejský kozorožec Analýza výživy z koprolitů Analýza DNA koprolitů obřího lenochoda Nothrotheriops shastensis Analýza DNA Výsledek obrázku pro dna archaeological sediment Výsledek obrázku pro dna analysis SouvisejÃcà obrázek Degradace DNA Degradace DNA Jako indikátor při výběru vzorku pro analýzu DNA se použila míra racemizace Asp: vysoký obsah D-formy = malá pravděpodobnost dochování použitelné DNA. Mechanismy Hydrolýza Oxidace Kondenzace (Maillardova reakce, vznik Schiffových bází) Deaminace Degradace DNA Oxidační produkty DNA Oxidace Deaminace Vliv teploty Depurinace (hydrolýza) Reakce DNA s formaldehydem Reakcí volné aminoskupiny nukleotidu (např. guaninu) s formaldehydem vzniká Schiffova báze. Tato reakce se uplatňuje při konzervaci anatomických preparátů formalínem (35-40 % vodný roztok formaldehydu). Maillardova reakce DNA Vazba aminoskupiny DNA v koprolitech býložravců na aldehydovou skupinu sacharidů v koprolitu. Činidlo na uvolnění DNA z koprolitu Sacharidy cuk cuka Sacharidy cukb Cyklitoly a fytoová kyselina Inositol Soli fytoové kyseliny jsou obsaženy v obilovinách a luštěninách Cyklitoly jsou obsaženy např. v medu. Kyselina fytoová (ester inositolu s kyselinou fosforečnou) Polysacharidy Přírodní gumy a klovatiny tresen1 Arabská guma •Z poraněné kůry stromů rodu Accacia •(A. arabica, A. senegali). • •Pojivové a emulgační vlastnosti •Slabě nažloutlá, rozpustná ve vodě. • •Lepidlo (na papír), příprava akvarelů a temper, ochranný koloid. 390651_Acacia_senegal2 arabGUM_1_56172 res-acacia Gumy ovocných stromů • • svestka Peckoviny: třešeň, višeň, švestka, meruňka, … Vlastnosti podobné arabské gumě, poskytuje roztoky s vyšší viskozitou, případně pouze botná. Tmavší zbarvení – nevhodné pro světlé pigmenty. tresen Tragant •Keře rodu Astragalus (Írán, Sýrie, Turecko) • •Ve vodě se nerozpouští, pouze botná (gel). • •Příprava pastelů. adragante2 traganth Carob carob Carob - Ceratonia siliqua Ceratonia siliqua („svatojánský chléb“) locust_bean_gum Mumifikace (Egypt) Potravinářství (cukrovinka) Kosmetika Svatojakubská guma se získává z endospermu semen rohovníku Ceretonia siliqua, který roste ve Středomoří. Karaya guma (indický tragant) karaya1 karaya Guma Karaya je produkt ze Sterculia urens. Používá se jako zahušťovadlo, eulgátor a projímadlo v potravinách a jako lepidlo na zubní náhrady. Používá se také k falšování tragantové gumy vzhledem k jejich podobným fyzikálním vlastnostem. Polysacharidy jsou částečně acetylovány. Gum-Karaya Chromatogramy standardních gum: arabská guma, tragantová guma, třešňová guma, guma karaya William Blake, The Ghost of a Flea, 1819–20. Tamarindová guma tamarind tamarind0 tamar Tamarindus indica (Indie, JV Asie) Nástěnné malby a miniatury Potravinářství lacquerworks13 tamarind Ghatti (Indian) guma ghatti Guma Ghatti je amorfní průsvitný exudát stromu Anogeissus latifolia z čeledi Combretaceae. bigghatti Mesquitová guma (Chúcata) prosopis Produkt stromů mesquite, místně známý jako Chúcata, je komerčně známý jako Mesquitová guma. Okrajově dostává název Algarrobo guma, ačkoli tento název se často používá v souvislosti s těmi, které produkují jihoamerické druhy P. flexuosa a P. chilensis pocházející z Argentiny a Chile. Mesquitové gumy se tedy obecně vztahují na výrobky z Prosopis spp. původem z Méxika. Cholla gum Opuntia fulgida (Nopal) Obsahuje L-arabinózu (51,6 %), D-galaktózu (31,7 %), D-xylózu (15,0 %), L-rhamnózu (2-3 %) a kyselinu D-galakturonovou (11,2 %). Produkt rostliny Opuntia fulgida Khaya gum Produkt rostliny Khaya grandifolia Z Afrika Potravinářství, farmacie Guarová guma Guma guar pochází z endospermu semen luštěniny Cyamopsis tetragonolobus. Cyamopsis tetragonolobus je jednoletá rostlina pěstovaná v suchých oblastech Indie jako krmná plodina pro zvířata. Kosmetika, potravinářství (cukrovinky) guar_gum Galaktomannan (alfa-D-galaktózové a alfa-D-mannozové jednotky) http://csimg.webmarchand.com/srv/FR/28012784gelguar100/T/340x340/C/FFFFFF/url/guar-gomme-100-gaclul es.jpg gumtab gumtaba Mikrobiální slizy: agar gloiopeltis furcata Agar (jinak též agar-agar) je přírodní polysacharid (lineární polymer galaktózy) s vysokou gelující schopností, který se vyrábí z červených mořských řas rodu Floridae. Používá se jako živné médium pro kultivaci mikroorganismů a rostlin. Taje při +96 °C a tuhne při +40 °C. Gloiopeltis furcata (mořská tráva) agarose Xanthanová guma - slizovitý gel produkovaný bakterií Xanthomonas campestris, která způsobuje černou hnilobu na brukvovité zelenině, jako je květák a brokolice. Sliz chrání bakterii před viry a zabraňuje jejímu vysychání. Black rot | Broccoli | plantsdb Celulóza CelluloseandStarch1 http://dayhoahoc.com/images/stories/cellulose-jj-001.jpg Deriváty celulózy •Xanthát celulózy (celofán) = reakce celulózy s NaOH a CS2, poté se sráží v kyselé lázni. Používá se jako obalový materiál; nízká pevnost, křehkost. • •Nitrát celulózy. Výroba nitrolaků (žloutnou) a lepidel (např. na keramiku). Rozpustný v acetonu, esterech a směs ether + alkohol. • •Acetát celulózy. Výroba fólií (jako měkčidla se používají ftaláty), transparentních laků a lepidel. Rozpustný v acetonu, dichlormethanu, methanolu a směsi aceton + alkohol. • •Acetobutyrát celulózy. Výroba laků a fólií (konzervace papíru). Rozpustný v acetonu, esterech, směsi toluen + ethanol (80/20). Deriváty celulózy •Methylcelulóza. Lepidlo, pojivo barev, zahušťovadlo a ochranný koloid. Rozpustná ve studené vodě, vylučuje se z roztoku solí a horké vody. • •Karboxymethylcelulóza. Sodná sůl kyseliny celulosoglykolové, viskozita se liší podle polymeračního stupně. Je anioaktivní a hydrofilní, nerozpustná v organických rozpouštědlech. Rozpouští se ve vodě a vodných roztocích methanolu, ethanolu a glycerinu. Pojivo a lepidlo papíru, zahušťovadlo vodných disperzí polymerů. Mikrobiální degradace. • •Hydroxyethylcelulóza. Reakcí ethylenoxidu s OH skupinami celulózy, vznikají polyethylenoxidové řetězce. Má neionogenní charakter. Ochranný koloid, zahušťovadlo vodných disperzí polymerů, lepidlo na papír. Mikrobiální degradace. carboxymethylcellulose Celuloid 242px-9-5_cine_film celluloidSet1 450px-Schildkroett_Puppe_Inge_1950 Typický celuloid obsahuje přibližne 70–80 dílů nitrocelulózy (s 11% obsahem dusíku), 30 dílů kafru, 0 až 14 dílů barviva, 1 až 5 dílů etanolu a malé množství různých stabilizátorů a přísad, které činí celuloid trvalivějším a méně hořlavým. Celuloid je vysoce hořlavý a časem křehne, proto se už nevyužívá v tak velkém množství jako v minulosti. Zvětrávání celuloidu je velký problém při archivaci starých fotografických filmů. Vel. Británie 1856 A. Parkes („parkesin“) 1869 D. Spill („xylolit“) USA 60. Léta 19. stol. J. W. Hyatt (od 1870 „Celuloid“) Lignin nbt0602-557-F1 Lignin je složkou dřeva zabezpečující dřevnatění jeho buněčných stěn. Je to vysokomolekulární polyfenolická amorfní látka. Lignin lign2 Rostlinná vlákna •Bavlna (semena bavlníku) •Len (stonky lnu) •Konopí (stonky konopí) •Kopřiva (stonky kopřivy) • • cotton Linum_usitatissimum_plant 250px-Cannabis_01_bgiu urtica_dioica Juta (stonky jutovníku, Corchorus capsularis) – J a JV Asie, J Amerika Kapok (tobolky, rod Bombaceae) – J Asie, V Afrika, J Amerika Ramie (stonky čínské trávy, Boehmeriae) – JV a V Asie Kenaf (stonky ibišku konopného, Hibiscus cannabinus) – JV Asie Sunn (stonky bengálského konopí, Crotolaris juncea) – J Asie Sisal (listy, Agave sisaliana) – J Amerika, Afrika, Asie Novozélandský len (listy, Phormium tenax) Abaka (listy manilského konopí, Mussa textilis) – Filipíny, Indonésie, Indie Kokosová vlákna (plody, Cocos nucifera) – Sri Lanka Ostatní rostlinné materiály fiber bavlna len Rostlinná vlákna structure Chemie rostlinných vláken •Celulóza • • • • •Lignin • Bavlna (92% celulózy) Len (81% celulózy) Konopí (74% celulózy) Juta (72% celulózy) •Chardonetovo hedvábí (nitrocelulóza) • •Měďnaté (bemberské) hedvábí • •Acetátové hedvábí (acetát celulózy) • •Viskózové hedvábí (xanthát celulózy) Upravená vlákna na bázi celulózy (rayon) Termická degradace celulózy tepel celul 5603x039102 Do 100 °C odolává, od 120 °C se začíná rozkládat, 150 °C vzniká pyrocelulóza a od 240 °C plynné zplodiny hoření. SEM lnu po působení teploty 150°C po 10 min SEM lnu po působení teploty 160°C po 10 min (eroze povrchu vláken). hydrolýza Kyselá hydrolýza Citlivá vůči kyselinám, snadno se hydrolyzují, zejm. za horka. Citlivější jsou vlákna s menším podílem krystalické složky. Odolávají působení alkálií X snadno se v alkalickém prostředí oxidují. celul ox b Oxidace Oxidace oxidace I oxidace II oxidace III oxidace IV Mikrobiální degradace celulózy Celulóza: enzymatická hydrolýza celulázami (bakterie, plísně) Cytophaga, Cellulomonas, Cellvibrio, Bacillus, Clostridium Sporocytophaga Chaetomium, Myrothecium, Memnoniella, Stachybotrys, Verticillium, Alternaria, Trichoderma, Penicillium Aspergillus Bakterie Plísně 5603x039104b celul bakt celul tab a celul tab b Mikrobiální degradace celulózy pH prostředí Vlhkost Přístup kyslíku Faktory: Škrob •Obilí, rýže, brambory Internalstructure Potato_Drilling_Starch_With_Biocide ch9_starch Škrob •Amylóza •Amylopektin • amyl skroby iod S jodem tvoří modře zbarvený komplex. Chitin Polysacharid na bázi aminocukrů; hmyz, houby Skládá se z N-acetyl-D-glukosaminových jednotek, vázaných beta(1-4) vazbami. make Terpenoidy Monoterpenoidy (C 10) Seskviterpenoidy (C 15) Diterpenoidy (C 20) Triterpenoidy (C 30) Monoterpenoidy •Terpentýnový olej • •Kafr Kafr je látka dříve získávaná odstředěním a sublimací vyčištěného podílu destilace dřeva skořicovníku kafrového (Cinnamonum camphora) nyní synteticky. Pryskyřice Rostlinného původu recentní fosilní Živočišného původu Terpenoidní a ne-terpenoidní Rozpustné zejm. v málo polárních a nepolárních rozpouštědlech Příprava laků , politur, adheziv Diterpenoidní pryskyřice Borová pryskyřice, kalafuna, rosin Štrasburský balzám Abies alba Získává se z pryskyřice jedle bělokoré. Kanadský balzám Abies balsamea Získává se z pryskyřice jedle kanadské. Používal se při přípravě mikroskopických preparátů. Benátský „terpentýn“ modřín Larix decidua Myrrha Commiphora myrrha Guggul S Afrika, Stř. Asie, S Indie bdelium Kadidlo Boswelia Použití myrrhy, kadidla a mastixu Kultovní účely (vykuřování) Mumifikace Sandarak Manilský kopál Agathis alba Kauri novozélandský jehličnan pěstovaný pro cenné dřevo a pryskyřici. Agathis robusta Fosilní pryskyřice Jantar Ambroid = lisovaný jantar (drobné kousky jantaru se hydraulicky slisovaly v ocelové formě) náustky dýmek cigaretové špičky Triterpenoidní pryskyřice Mastix (masticha) Pistacia lentiscus (pistáciová pryskyřice) pryskyřice získávaná z malého mastichovníku Pistacia lentiscus z čeledi sumakovitých, který se vyskytuje hlavně ve středomořských zemích. Při poranění kůry stromu pryskyřice vytéká ve formě kapek. Masticha je průhledná a má světle žlutou až zelenou barvu. Ve starověku se masticha používala především jako lepidlo, k výrobě laku, jako lék a k aromatizaci. Damara Damara Elemi Canarium luzonicum Dračí krev Dragon’s blood, a red resin described by Dioscorides, the Greek botanist from the first century c.e. and by other early writers, was derived from a number of different plants. A main source of the resin seems to have been Dracaena cinnabari, a tree of the agave family, from which it is exuded as garnet colored drops when the trunk or branches of the tree are injured. The early Greeks and Romans believed dragon’s blood to have medicinal properties. Its main use in the ancient past, however, was as a coloring material and, since the end of the eighteenth century Italian crafters used it as a varnish for violins. Dračí krev Benzoin Sumatra Styrax (ambroň) Styrax officinalis benzoin (2-hydroxy-2-fenylacetofenon) Zpracovává se jak pryskyřice, tak dřevo i kůra Styrax - vykuřovadlo 20 g Peruánský balzám Peruánský balzám pochází z extrahované tekutiny (tzv. pryskyřice) z kůry balzámovníku. Voní po vanilce a působí antisepticky, proto se peruánský balzám nachází v mnoha výrobcích, jako je šampon, kondicionér a pleťová voda. Copaiba J Amerika Olejovitá pryskyřice (genus Copaifera) Šelak z výměšků samičky červce lakového (Kerria lacca) (Indie, Thajsko) Používá jako barvivo, potravinářská poleva či k povrchové úpravě dřeva. R = (CH2)14CH3 or R = (CH2)7CH=CH(CH2)5CH3 or R = (CH2)7CH=CHCH2CH=CH(CH2)2CH3 or R = (CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH=CHCH3 or R = (CH2)7CH=CHCH2CH=CHCH2CH=CH2 and others. Urushi (japonský lak) Keramická karafa stará 3 200 let. Podle červeně zbarveného urushi lze usuzovat, že tato karafa mohla být používána jako rituální nádobí. Uruši se však od období Džómon používalo také ke spojování úlomků křehké, při nízkých teplotách pálené keramiky a také jako nátěr, který zabraňoval jejich vytékání. Rhus vernicifera Aje (axin, mexický lak) Aje neboli Axin je tuková látka produkovaná Coccus Axin, polokřídlým hmyzem žijícím na různých druzích Spondias a Xanthoxylum. V čerstvém stavu má žlutou barvu a zvláštní žluklý zápach, taví se při 35 °C, je rozpustná v horkém koncentrovaném lihu a v éteru, snadno se zmýdelňuje a po vystavení se mění na tvrdou hnědou látku, nerozpustnou ve vodě, lihu a éteru. Coccus Axin Dřevní kreosot Produkt suché destilace dřeva při teplotě cca 200-215 °C, může se získávat i ze sazí z nedostatečně suchého dřeva. Hlavní složky jsou kreosol (2-methoxy-4-methyl-fenol) a guajakol (2-methoxyfenol), v menší míře methylkreosoly, kresoly, xylenoly a j. •kreosot technický, ze dřeva listnatých i jehličnatých stromů, používá se k impregnaci dřeva a jako flotační médium při úpravě rud; •kreosot farmaceutický (lat. creosotum fagi), bezbarvý nebo žlutý, výhradně z bukového dřeva, aby se získal maximální podíl guajakolu a minimální podíl ostatních složek; používal se jako desinfekční prostředek a antiseptikum, proti tuberkulóze a plicnímu kataru a proti dávení. Smolné saze - kreosot Cedrium Libanonský cedr (Cedrus libani ) Jehličnatý strom s korunou kónického tvaru patřící do čeledi Pinaceae. Je příbuzný s jedlí, což se hlavně projevuje stavbou šišky. Cedrium Plinius Starší (23/24–79 n.l.) popisuje technologii: “Dřevo toho stromu se naštípe, vloží do pecí a zahřívá se ohněm zvnějšku. První kapalina vytéká podobně jako voda trubicí; v Sýrii se to nazývá ‘cedrová šťáva’ [lat: cedrium], a je tak silná, že ji v Egyptě používají k balzamování mrtvých.” Chromatogram balzamační substance z Saankh-kare (1500 BC). Borová pryskyřice Chromatogram chloroformového extraktu vzorku nativní pryskyřice (A kyselina abietová, PA kyselina pimarová, MD methyl dehydroabietát, D kyselina dehydroabietová, R reten, V vinylguajakol, I isovanilin). Veletiny, šipka typu Štramberk-Krnov Milíř Pálení milíře v roce 1900 Výroba dřevěného uhlí Výroba dehtu (jako vedlejší produkt) Borová smola / dehet Varianty zahloubených milířů Borová smola /dehet Borová smola / dehet Jednokomorové pece Borová smola /dehet Pozůstatky středověké dehtařské pece a rafinačního pracoviště z Berlína Borová smola / dehet Dvouplášťových komorové pece Borová smola / dehet Borová smola Za přístupu kyslíku Výroba kolomazi Chromatogram (Scan mod) chloroformového extraktu vzorku z Rynartic (DA dehydroabietin, R reten, MD methyl dehydroabietát, D kyselina dehydroabietová). Rynartice (SZ Čechy)‏ Vzorek hmoty ze dna rozkladné komory dehtářské pece (1. polovina 15. století)‏ Chromatogram (Scan mod) chloroformového extraktu vzorku z Mostku (DA dehydroabietin, R reten, MD methyl dehydroabietát, D kyselina dehydroabietová, L4 lupa-2,20(29)-dien, L3 lupa-2,20(29)-dien-28-ol, L2 lupenon, L1 lupeol, B2 betulon, B1 betulin). Mostek (V Čechy)‏ Výroba kolomazi Vzorek z vnějšího povrchu keramického fragmentu z blízkosti dehtařské pece (14. stol.) Aplikace borového dehtu Kolomaz Příměsi Terpentýn Lněný olej Lůj Analýza pyrolýzních produktů Chromatogram (Scan mod) chloroformového extraktu vzorku z komorového kachle z Tábora (F fluoranthen, P pyren, R reten, MD methyl dehydroabietát). archeologický výzkum domu čp. 308 v Táboře (15. Století). Destilace terpentýnu Březová smola / dehet Březová smola / dehet Březová smola / dehet Různé varianty metody dvou nádob Březová smola / dehet Pozůstatky nádob s perforovaným dnem (Meklenbursko), způsob jejich použití a pravděpodobný archeologický doklad. Březová smola / dehet Březová smola / dehet Aplikace Bohatý pohřeb východní halštatské kultury (cca 600 b.c., ml. doba železná), Langenlebarn, Ldkr. Tulln, Dolní Rakousko, Směsi s lipidy (plastifikátory) Identifikace březové smoly/dehtu Chromatogram (Scan mod) chloroformového extraktu vzorku z Ivanovic na Hané (L4 lupa-2,20(29)-dien, L3 lupa-2,20(29)-dien-28-ol, L2 lupenon, L1 lupeol, B2 betulon, B1 betulin). Kaučuk Přírodní Syntetický (1909, Německo, polyisopren) cis-1,4-polyisopren Hevea brasiliensis Přírodní kaučuk Vulkanizovaný kaučuk Ebonit = přírodní nebo syntetický kaučuk vulkanizovaný vysokým procentem síry. 1844 Charles Goodyear Gutaperča Palaquium gutta JV Asie (Malajsie) trans-1,4-polyisopren Od roku 1840 Gutaperča Gutaperča je oproti přírodnímu kaučuku tužší a tvrdší Získává se ze stromu Manilkara bidentata v Guyaně a Západní Indii. Stejně jako gutaperča je balata nepružná, houževnatá, kožovitá a odolná vůči vodě a při zahřátí měkne. Často se používá jako náhrada dražší gutaperči, zejména při výrobě golfových míčků a strojních pásů. Balata https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/Struktura_chemiczna_w%C4%99gla_kamiennego .svg/1024px-Struktura_chemiczna_w%C4%99gla_kamiennego.svg.png je hnědá, černá nebo hnědo-černá hořlavá hornina. Několik druhů podle obsahu uhlíku v něm – čím méně uhlíku, tím nižší kvalita a efektivita. Lignit – je nejméně kvalitní druh uhlí. Užívá se výhradně pro výrobu elektřiny nebo výrobu technologického tepla. Je třetihorního původu, má v sobě přibližně 60 % uhlíku. Hnědé uhlí – používá se k vytápění domácností nebo k výrobě tepla a elektřiny. Má v sobě přibližně 80 % uhlíku. Těží se především povrchově. Černé uhlí – má vysokou hustotu, jeho barva je obvykle černá až hnědočerná. Uhlí je prvohorního a druhohorního původu. Antracit – jde o nejkvalitnější černé uhlí, používá se na vytápění a k výrobě chemikálií. Obsahuje více než 90 % uhlíku. Uhlí Obsah obrázku text, mapa Popis byl vytvořen automaticky Vznik uhlí Těžba a použití uhlí -Černé (kamenné): výroba koksu -Hnědé: palivo, výroba syntézního plynu -Lignit: palivo -Rašelina: palivo Od doby průmyslové revoluce je uhlí především důležitou energetickou surovinou. Velká část světové výroby elektřiny (40 %) využívá spalování uhlí, které probíhá v klasických uhelných respektive v tepelných elektrárnách. Uhlí se kromě výroby elektrické energie používá také k vytápění a ohřevu vody (výroba technologického tepla), uhlí je také velmi cennou primární surovinou pro mnoho odvětví chemického průmyslu. Kamenouhelný dehet Suchou destilací černého uhlí (výroba koksu) Uhelný kreosot, kreosotový olej Kamenouhelný dehet Bitumen, asfalt Bitumen Bitumen Bitumen-painted ceramics from Tell Sabi Abyad (northern Syria, cca 6000 BC) Bitumen Obrázky z pitvy mumie Bitumen Bitumen Ternární diagram hrubého složení organických látek extrahovaných chloroformem nebo dichlormethanem ("nasycené + aromatické látky", "pryskyřice" a "asfalteny"), který poskytuje srovnání mezi vzorky bitumenu z As-Sabiyah, Ra's al-Jinz, Bagdádu a Kosak Shamali a ropnými průsaky a surovou ropou z Burganu (Kuvajt). Bitumen Bitumen Střední Amerika Rancho la Brea (JZ USA) Mumio Mumio (“horský balzám”, “horský pot”, “horská krev” nebo “horské slzy”) je známo víc než 2000 let, jeho původ je záhadný, je pravděpodobné že se pod jedním názvem skrývá více substancí. Nachází se zejména na horských štítech Asie(Pamír, Altaj, Hindúkuš a Tsao-Shing), uvádí se i z Japonska a Alžíru. Místy nálezu bývají nepřístupné horské jeskyně a rozsedliny ve výškách cca 2000 a 3500m, se specifickými podmínkami – teplota (zimní a letní), množství slunečního záření a množství srážek. n-alkany s dlouhým řetězcem indikují přítomnost rostlinného materiálu. Stopy skvalenu - zdroj jsou olejnatá semena. Komplexní a heterogenní směs huminových substancí, ukazujících na rostlinný materiál. Další složky: lipidy, proteiny, sacharidy a lignin. Hippurová kyselina a koprostanol ukazují, že při vzniku mumia hrají roli i zvířecí exkrementy. Mumio Další substance označované za MUMIO Bitumen: používán v arabské medicíně, hlavně k uzavírání ran. Byl označován jako „mumíja“. Po anexi Egypta začali „mumia“ označovat i zachované pozůstatky starých Egypťanů, protože byly balzamovány (také) pomocí bitumenu. Ve 12. století se tak, díky nedokonalému překladu arabských lékařských spisů Gerardem z Cremony, prosadil názor, že bitumen a mumifikované tkáně jsou jedno a totéž. Až do 19. století proto byly na prášek rozemleté mumie používány v Evropě jako léčebný prostředek proti řadě chorob od epilepsie po nechutenství. Sapropelit (švartna) Vzniká metamorfózou sapropelu – usazeniny vzniklé anaerobním rozkladem odumřelých částí vodních rostlin a planktonu. Sediment tmavohnědé až černé barvy, podobný břidličné hornině vystupuje v nadloží černého uhlí především v kladensko-rakovnické oblasti, kde byl systematicky těžen a obráběn Kelty . Grafit Tvoří pigment ve vápencích a jílovitých břidlicích. Ložiska grafitu vznikají při přeměně usazených hornin ze zbytků organických látek a tvoří vrstvy nebo čočkovitá tělesa v rulách, svorech, fylitech nebo mramorech. Diamant Krystalická forma uhlíku, nejtvrdší známý minerál. Vzniká v zemské kůře za vysokých teplot a tlaků v ultrabazických vyvřelinách – kimberlitech. Naleziště diamantů jsou známa v Indii (oblast Golgonda), v Brazílii (stát Minas Gerais), v Jižní Africe a v Rusku. Saze Tuš, atramentum Saze jsou tmavý prachový nános nespálených palivových zbytků, obvykle složený hlavně z amorfního uhlíku. Nízkomolekulární látky Tabák nikot Nicotiana_spp_GS443 Adriaen van Ostade, An Apothecary Smoking in an Interior 1646, oil on panel. usura olds01 Tabák Detail chrupu muže středního věku z East Kirk of St Nicholas (Aberdeen; 17. stol.) nicotin teck3 Hašiš cannabis thc E:\Obrázky\Nová složka (2)\pazyryk.jpg Tetrahydrocannabinol (THC) Pazyryk (skytská mohyla) Koka Erythroxylum_coca-7 kokain Koka 97217103 drogy mimif Stanovení v lidských pozůstatcích Kakao cacao-02-l 18243 200px-Theobromine theobromin Kakaovník pravý (Theobroma cacao) Kakao 97174210 97174215 Paprika 16746 Annuum_kehitys Paprika (Capsicum) fulltext capsaicin2 capsaicin_mol_1 Paprika Betel Listy pepřovníku betelového Ořech arekové palmy (nezralé) nf4 betel_nut_smile base Vlastní betelové sousto se připravuje tak, že se na listy pepřovníku betelového obvykle dá vápno a dále se položí část semene arekové palmy, případně kousek kořene gambirovníku. Takto připravené komponenty se těsně zavinou do pepřovníkového listu, vloží do úst a sousto se intenzivně žvýká. arekolin arekaidin guvacin guvakolin Peyotl E:\Obrázky\Nová složka (2)\mescaline.jpg meskalin E:\Obrázky\Nová složka (2)\peyote-cacti.jpg kaktus Lophophora williamsi přírodní droga, rituálně užívaná indiánskými kmeny (Huicholové, Tarahumara) v Mexiku Obsah obrázku mapa, text Popis byl vytvořen automaticky Pásy dle typického druhu alkoholu, které se na daném území konzumuje (pás vína, pás piva, pás vodky) Obsah obrázku text, místnost, kreslení Popis byl vytvořen automaticky Alkoholické nápoje jsou nápoje, obsahující přes 0,75 objemových procent ethanolu. Jejich požití způsobuje opilost: v menších dávkách (v závislosti na metabolismu jedince) uvolnění a euforické stavy, nebo pocity napětí, ve větších dávkách útlum, nevolnost až otravu. Alkoholické nápoje undefined Víno cabernetsauvignon DL-tartaric_acid Víno lze ve výjimečných případech (např. v amforách z Tutanchamonovy hrobky v Egyptě) identifikovat na základě přítomnosti charakteristických biomarkerů. Pro víno je typická kyselina tartarová). Malvidin-3-glucosid je flavonoidní pigment zodpovědný za červenou barvu vína, nelze ho ale stanovit přímo – zalkalizováním vzorku se z něj uvolňuje kyselina syringová, ta se detekuje a její přítomnost pak charakterizuje červené víno. Přítomnost pouze kyseliny tartarové ukazuje spíše na bílé víno. malvid Víno polyfenoly vinná kyselina syringová kyselina (specifická pro červené víno) Keramika Paleobotanika Pivo šťavelan vápenatý („pivní kámen“) Nelze specificky prokázat. Reesterifikace lipidů Jean_Béraud_The_Drinkers Ethylestery MK v tuku (vlasy, tuková tkáň) – forenzní materiál: významné zastoupení v tkáních chronických alkoholiků FAEEs in Hair Ethylestery mastných kyselin byly nalezany ve vlasech mumií (mužů i žen) kultury Chiribaya (JZ Peru, poušť Atacama, 1000-1250 n.l.). Zdrojem ethanolu byl fermentovaný kukuřičný nápoj „chicha“. http://www.consumergenetics.com/images/FAEE-Concentration-hair.jpg Case 1 abstinent Case 2 příležitostný (společenský) piják Case 3 alkoholik v léčebně (60 gramů ethanolu/ den po dobu 6 měsíců). Kontaminace vzorků Plastikové nádobky a sáčky ftaláty (měkčidla plastů) Kontakt s lidskou pokožkou skvalen (součást tuku lidské kůže) Chlorované pesticidy ddt2 DDT ddt_production_01 DDT HCH (lindan) Lindane Technický lindan je tvořen zejména gama-isomerem hexachlorocyclohexanu, HCH (99%). Pět ostatních isomerů se v technickém lindanu opět vyskytuje, nemsají však insekticidní účinek. DisplayArticleForFree chlor1 15062925 15062926b 15062926 15062926a Chlorované látky a muzejní exponáty Chlorovaná látky v muzejních exponátech E:\Obrázky\Nová složka (2)\fulltext ddt3.tif Barviva Fyziologie zraku Absorpce záření Zobrazit zdrojový obrázek Why does black colour absorb light while white colour ... CeipToursScience5: UNIT 6 NATURAL SCIENCE: LIGHT Indigo lsatis tincforia (woad). Mayská modř Mayská modř The crystal structure of palygorskite: Projection along the a-direction, showing the various coordination polyhedra above and schematic presentation of the channels in the lattice Tyrský purpur (a)Purpura haemostoma (b)Murex truncu/us (c)Murex brandaris Details of a mosaic in San Vitale, Ravenna, dating from ca 547 A.D. The mosaic represents the Emperor Justinian wearing a mantle reputedly dyed with Tyrian Purple. Anthrachinonová barviva Henna Košenila (karmín) opuncie (Nopalea coccinellifera) Tradční červené barvivi předkolumbovského Mexika. Je produkováno červcem nopálovým (Dactylopius coccus) Kyselina karmínová J. Amerika, Mexiko Kermes Je produkováno hmyzem Kermes vermilio, žijícím na dubu Quercus coccifera. Hlavní složku tvoří kyselina karmínová a kermesová. Zmiňuje se už ve Starém zákoně. A kermes-dyed mantle made in Palermo for the Norman King Roger II of Sicily in the 12th century. Středomoří, Asie Koberec z Pazyryku Kermesová kyselina Laková kyselina Polská košenila (polský karmín) Červené až červenohnědé barvivo. Parazitoval na kořenech některých rostlin v písčitých půdách a sbíral se zejména v Sasku, Prusku, Polsku a Maďarsku. Vyskytoval se hlavně v období kolem svatého Jana Křtitele, podle něhož dostal lidový název svatojánská krev. červec polský (Porphyrophora polonica) Dračí krev Calamus rortang Daemonorops draco Dracaena cinnabari Eucalyptus terminalis + dalších cca 10 druhů File:Dragon's blood (Daemomorops draco).jpg File:Dragon Blood Tree, Socotra Island (10098980413).jpg Alizarin http://www.botanical.com/botanical/mgmh/m/madder02-l.jpg Mořena barvířská (Rubia tinctorum) Alizarin Red 3 http://0.tqn.com/d/chemistry/1/0/U/A/1/Alizarin.jpg Alizarin Alizarin skeletal preparation of Melanochromis auratus Alizarin má afinitu k vápníku, používá se k barvení kalcifikovaných tkání. Lakmus = vodou ředitelné barvivo extrahované z určitých druhů lišejníků rodu Rocella, používané jako acidobazický indikátor a jako barvivo v potravinářství. Soubor:Lackmus.jpg Parmelia sulcata http://wynalazki.slomniki.pl/images/stories/duze/lakmus.jpg http://www.chem-is-try.org/wp-content/migrated_images/kfisika/indranges.gif skládá se ze 14 látek http://www.chriscooksey.demon.co.uk/lichen/structs.gif Umělá barviva azobarviva Alciánová modř http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c9/AlcianBlue.png/250px-AlcianBlue.png candidscience: Visualizing vertebrate skeletal bone formation Mesenchyme tissue condenses to form cartilage. The cartilage is later replaced by bone; although, there are some structures that remain permanently cartilage and do not ossify, such as the cartilage of the trachea and articular cartilage of the joints. Alcian Blue/Alizarin red staining is ideal for revealing the cartilaginous skeleton of developing embryos. The cartilaginous skeleton is stained dark blue by Alcian Blue, the bone is stained with Alizarin Red, and the other embryonic tissues are “cleared” using benzyl alcohol/benzyl benzoate (BABB). Here are some examples: 1. Alcian blue staining of a Stage 17 BAT (Carollia perspicillata) embryo. This image was taken by Lingyu Wang and Ketty Lee. http://thenode.biologists.com/tag/mouse/ 2. This remarkable image shows the forming skeleton of an embryonic CHICKEN, stained to differentiate between hardened bone (in red) and the still-unossified cartilage model (in blue). http://www.vetmed.vt.edu/education/curriculum/vm8304/lab_companion/histo-path/vm8054/labs/La b8/Examples/chickbon.htm 3. A MOUSE embryonic skeleton, with bone stained Alizarin Red and cartilage stained Alcian Blue. [Credit: Jacqueline Norrie, graduate student, Institute for Cellular and Molecular Biology] http://www.utexas.edu/know/2013/09/30/science-visualized/ 4. Alcian blue staining of an advanced CORN SNAKE embryo to show the skeletal anatomy. http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0012160609002784 5. Alcian blue staining of a WHIPTAIL LIZARD..Image(s) by Andrea Wills (2007 Woods Hole Embryology Course) http://www.sdbonline.org/index.php?option=com_content&task=view&id=105 6. The image shows the ventral surface of the SKATE RAJA prepared by alcian blue and alizarin red staining for cartilage and bone. (With additional staining of the ampullary canals surrounding the face.) It was taken by David Gold (University of California, Los Angeles), Lynn Kee (University of Michigan), and Meghan Morrissey (Duke University). http://thenode.biologists.com/skate-wins-cover-contest/photo/ 7. 40-day old CAT fetus shows its cartilaginous skeleton stained with alcian blue. The specimen was also stained with alizarin red, which stainscalcium. http://chickscope.beckman.uiuc.edu/explore/embryology/day14/dev2.html 8. Lateral view, fetal HUMAN head (12 weeks) stained for bone (alizarin red) and cartilage (alcian blue). http://php.med.unsw.edu.au/embryology/index.php?title=File:Fetal_head_lateral.jpg Afinita k proteoglykanům chrupavky. Zbarvení kostí vlivem plísní Lebka hr. Raimunda Josefa Dietrichsteina Chemická podstata zbarvení neznámá. Může být zaměněno za krev nebo druhotné zabarvení vlivem textilií. Metabolismus kyseliny citronové Vazba citrátu v kosti Distribuce citrátu v tkáních Pohlavní rozdíly v obsahu citrátů Vliv diageneze Vliv vysoké teploty na obsah citrátu v kosti Určení pohlaví spálených kosterních pozůstatků Izotopy Izotopy v přírodě http://www.paleopatologia.it/immagini/articoli/144_1.gif Stable Isotope Ratios as Biomarkers of Diet for Health Research. - Abstract - Europe PMC Fotosyntéza See the source image C3 rostliny ječmen, pšenice, brambory, cukrová řepa, C4 rostliny kukuřice, cukrová třtina CAM rostliny ananas, sukulenty http://www.isolife.nl/images/C3-C4-plants.gif http://chrono.qub.ac.uk/Research/IRMS/Fig.1.png http://www.paleopatologia.it/immagini/articoli/144_1.gif Fig.2.png (1167×1054) Keratin Strains of hair. A laser removes the outer parts and creates an aerosol of the inner, clean constituents of the hair. Isotope analysis of the constituting atoms then reveals if a subject has traveled recently or not. Catching the traveler. The analysis of the isotope proportions in the hair sample reveals who traveled and who stayed home. Indikace migrace na základě poměru izotopů síry ve vlasech Keratin http://pubs.rsc.org/services/images/RSCpubs.ePlatform.Service.FreeContent.ImageService.svc/ImageSer vice/Articleimage/2009/AN/b808232d/b808232d-f5.gif https://www.researchgate.net/profile/Michael_Gregg2/publication/227603201/figure/fig1/Figure-6-Foll owingCopley-etal.-(2003)-the-differences-in-the-13C-values-of-C160-and.AS:271131328380939@144165415 4692 http://www.catalhoyuk.com/images/archive_rep04/p_16_images/image020.gif https://encrypted-tbn3.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcRbONgG6zvXrxs0aoo9-LR0gLrhObEsXVAVA-d3s82pOl0 XPsBt Lipidy Izotopy v lipidech Mléko and mléčné produkty Lipidy trans-mastné kyseliny (vyšší obsah v extrahovaném tuku) Proteiny kasein (termicky degradovaný) – druhově specifický Keramika Can changing the microbiome reverse lactose intolerance? What is really lactose intolerance? - BIOLAN HEALTH Intolerance laktózy Intolerance laktózy je neschopnost organismu strávit mléčný cukr. Je to přirozený průvodní jev dospělého stádia lidského života, protože původně se mlékem živili pouze kojenci. Kravské mléko je původem určeno pro mláďata krav, která tuto intoleranci nemívají. Maso Tuk (nespecifický) Myoglobin (druhově specifický) Keramika Koprolity Midasova hrobka, Gordion Na základě izotopů identifikováno umístění zcela rozložených pozůstatků nebožtíka. Re-Approaching Palaeodiet in the Andes Hydrogen and oxygen isotope ratios in human hair are related to geography | PNAS Síra The application of sulphur isotope analyses in archaeological research: A review - ScienceDirect WaterIsotopes.org Kyslík a vodík Radiouhlíkové datování http://media.web.britannica.com/eb-media/29/21029-050-5AAACFA6.jpg Willard Frank Libby https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcS_PJRQ5qKt6hWTwFyRYYzvl0XW-y_L7G9ZSfSBFuIDjr1 EHEA_ Alternativni chronologie: datování s využitím izotopu uhlíku 14C Alternative chronology: dating utilizing carbon isotope 14C Fyzikální podstata: Izotop 14C vzniká v horních vrstvách atmosféry; Odtud přechází do živých organismů a ukládá se v nich po dobu jejich života; Do flóry vlivem fotosyntézy, do fauny stravou; Po úmrtí organismu se v něm izotop 14C přestane ukládat a dochází k jeho pozvolnému rozpadu; https://aisforarchaeology.files.wordpress.com/2010/02/decay.gif?w=470 Výsledky měření a problematika kalibrace Results and calibration issue Laboratorní výsledek je udáván ve formě střední hodnota ± směrodatná odchylka (s předpokladem normálního rozdělení) v radiokarbonových letech (14C BP nebo BC, vztažených k roku 1950); Jelikož radiokarbonové roky se liší od solárních let vlivem nehomogenní distribuce izotopu 14C, je data třeba data kalibrovat. Používají se k tomu kalibrační softwary (CalPal, OxCal, Calib) a kalibrační sety (IntCal04, IntCal09). Pro období neolitu jsou základem kalibrace dendrodata. Výsledky jsou pak udávány v intervalech pravděpodobnosti 1σ (68,2 %) nebo 2σ (95,4 %). https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/c/c8/Variations_in_calibration_results.png/800 px-Variations_in_calibration_results.png https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/1/1a/Radiocarbon_calibration_error_and_measure ment_error.png/800px-Radiocarbon_calibration_error_and_measurement_error.png Kalibrace radiouhlíkových dat http://www.stratadata.co.uk/images/radio1.jpg http://www.stratadata.co.uk/images/radio2.jpg https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcSZKX8zxBDxc3AH3Ne9SQtFwZzcpfcFkQcKZK1Z9jgIEoQ w1kwg Radiouhlíkové plató https://aisforarchaeology.files.wordpress.com/2010/02/calibration-curve.png Chronologie moravského neolitu The chronology of the Moravian Neolithic „Old wood“ problem https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Tree.ring.arp.jpg Materiál je mnohem starší než je doba jeho utilizace člověkem. -dlouhověké dřeviny -lidské pozůstatky -lastury http://www.cof.orst.edu/cof/newfmc/product_examples/forestlearn/graphics/bigtree.jpg Rezervoárový efekt https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/20/Carbon_exchange_reservoir_2.svg/2000px-Ca rbon_exchange_reservoir_2.svg.png Fosilní paliva http://anthro.palomar.edu/time/images/carbon_cosmic_radiation_connection.gif https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c2/Illustration_of_isotope_dilution_analysis_with_ fish_counting_in_lakes.jpg http://www.healthguidance.org/hgimages/14639Exhaustfumes.jpg https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQp46z2pK1HBHnw89vLX-42YJSlfn0d1J74hFuTGFBSFeR RxO88WQ Fosilní paliva neobsahují žádný radiouhlík, exhalacemi CO2 z jejich spalování dochází ke snižování relativního zastoupení radiouhlíku v atmosféře a vegetaci. D14C measurements of corn (Zea mays) across North America during the summer of 2004 (in units of %). During this period, a decrease of 2.8% corresponded to approximately 1 ppm of added fossil fuel CO2. Bomb peak (bomb spike) http://www.geog.ucsb.edu/~williams/C14.jpg 137Cs Bomb peak (Bomb spike) http://www.brunoclaessens.com/wp-content/uploads/2013/09/Calib_C14_moderne.jpg https://encrypted-tbn2.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQeYUzoU5eJbo5h3jgjEOq47l1jNXtyrsv5F_eelrbIxtn 1IQ2i2g Ludwig Cave (Namibia) Perská mumie Konfiskována 2000 na černém trhu, podle nápisů by se mělo jednat o Ruduunu, dceru krále Xerxa (518-465 BC). Jedinec zemřel AD 1994–1996, mumie je podvrh. Male, 36 y 1973-2010 https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/9b/Full_length_negatives_of_the_shroud_of_Turin.jp g Turínské plátno Datování pomocí radiouhlíku problematické Tritium Výsledek obrázku pro tritium boron Poločas rozpadu T1/2 = 12.46 roku Výsledek obrázku pro tritium decay Datování vína a koňaku.