apakah yang dimaksud dengan nukleosintesis ?
Nukleosintesis Big Bang
Nukleosintesis Big Bang dimulai satu menit setalah Big Bang, ketika alam semesta cukup dingin untuk membentuk proton dan netron, setelah "bariogenesis". Dari perhitungan termodinamika sederhana, dapat dihitung fraksi proton dan netron berdasarkan temperatur pada saat itu. Fraksi ini dinyatakan dalam proton per netron, sebab netron yang bermassa lebih besar meluruh secara spontan dengan waktu paruh 15 menit. Salah satu ciri "BBN" adalah bahwa hukum-hukum fisika dan tetapan-tetapan yang mengatur kelakuan materi pada tingkatan energi saat itu telah dipahami dengan sangat baik, sehingga "BBN" bukan merupakan peristiwa yang spekulatif sebagaimana peristiwa-peristiwa lainnya di awal alam semesta.
Teknologi pembekuan makanan
Ketika temperatur produk makanan diturunkan hingga di bawah titik beku air, air mulai membentuk kristal es. Pembentukan kristal es dapat disebabkan oleh kombinasi molekul-molekul air yang disebut dengan nukleasi homogenik, atau pembentukan inti di sekitar partikel tersuspensi yang dikenal dengan nama nukleasi heterogen. Nukleasi homogen terjadi dalam kondisi di mana zat terbebas dari zat pengotor yang pada umumnya berperan sebagai inti ketika terjadi proses pembekuan. Nukleasi heterogen terjadi ketika molekul-molekul air bersatu dengan agen nukleasi seperti benda asing, zat tak terlarut, atau bahkan dinding pembungkus. Nukleasi heterogen adalah tipe yang umum terjadi dalam proses pembekuan makanan.
Teknologi nuklir
Pada radiasi nuklir alami, hasil sampingannya sangat kecil dibandingkan dengan inti di mana mereka dihasilkan. Fisi nuklir adalah proses pembelahan inti menjadi bagian-bagian yang hampir setara, dan melepaskan energi dan neutron dalam prosesnya. Jika neutron ini ditangkap oleh inti lainnya yang tidak stabilm inti tersebut akan membelah juga, memicu reaksi berantai. Jika jumlah rata-rata neutron yang diepaskan per inti atom yang melakukan fisi ke inti atom lain disimbolkan dengan "k", maka nilai "k" yang lebih besar dari 1 menunjukkan bahwa reaksi fisi melepaskan lebih banyak neutron daripada jumlah yang diserap, sehingga dapat dikatakan bahwa reaksi ini dapat berdiri sendiri. Massa minimum dari suatu material fisi yang mampu melakukan reaksi fisi berantai yang dapat berdiri sendiri dinamakan massa kritis.
Proses r
Proses r adalah sebuah proses nukleosintesis, yang terjadi pada supernova yang mengalami keruntuhan inti yang bertanggung jawab atas penciptaan hampir separo inti atom yang kaya akan neutron, yaitu logam berat. Proses ini diikuti oleh silih bergantinya penangkapan neutron "cepat" pada inti benih, biasanya Ni-56, karenanya disebut proses r. Mekanisme dominan lainnya untuk produksi unsur-unsur berat adalah proses s, yakni nukleosintesis untuk konteks penangkapan neutron "lambat", terutama terjadi pada bintang-bintang raksasa asimtotik, dan kedua-dua proses ini berperan pada sebagian besar evolusi kimia galaktik pada unsur-unsur yang lebih berat daripada besi.
Pyrosequencing
Pada teknik pyrosequencing, pirofosfat inorganik yang dilepaskan dikonversikan menjadi ATP oleh ATP sulfurilase sehingga menyediakan energi bagi luciferase untuk mengoksidasi luciferin dan menghasilkan cahaya. Karena penambahan nukleotida telah diketahui jenis basanya, maka urutan cetakan DNA juga dapat ditentukan. Baik DNA maupun RNA dapat digunakan sebagai cetakan untuk pyrosequencing. Namun, DNA polimerase menunjukkan aktivitas katalitik yang lebih tinggi dibandingkan dengan RNA polimerase sehingga pada pyrosequencing lebih diutamakan penggunaan utas DNA sebagai cetakan. Secara umum, teknik ini menggunakan DNA untai tunggal yang akan disekuensi lalu mensintesis untai komplemennya dengan enzim. Aktivitas enzim DNA polimerase dalam proses sintesis untai komplemen dideteksi dengan menggunakan enzim kemiluminesens, di mana akan dihasilkan cahaya ketika penambahan nukleotida ke DNA "template" dan cahaya tersebut yang akan diinterpretasikan sebagai sekuen hasil.
Fusi nuklir
Proses fusi membutuhkan energi yang besar untuk menggabungkan inti nuklir, bahkan elemen yang paling ringan, hidrogen. Tetapi fusi inti atom yang membentuk inti atom yang lebih berat dan neutron bebas, akan menghasilkan energi yang lebih besar lagi dari energi yang dibutuhkan untuk menggabungkan mereka—sebuah reaksi eksotermis yang dapat menciptakan reaksi yang terjadi sendirinya.
Nuklir
Kata nuklir berarti bagian dari atau yang berhubungan dengan nukleus atom (inti atom).
Daya nuklir
Sebuah reaktor nuklir hanya merupakan bagian dari siklus-hidup untuk energi nuklir. Proses awalnya sendiri dimulai dari penambangan. Penambangan uranium biasanya dilakukan secara terbuka. Di kasus lain, logam uranium ini akan diekstrak dan diubah menjadi logam stabil dengan bentuk kompak bernama yellowcake, kemudian setelah itu diantar menuju tempat pemrosesan. Di tempat pemrosesan, yellowcake diubah menjadi uranium heksafluorida, dan kemudian akan diperkaya dengan beberapa macam teknik. Uranium yang diperkaya ini (biasanya mengandung lebih dari 0.7% U-235) kemudian dijadikan bahan bakar sesuai dengan kebutuhan reaktor tersebut. Bahan bakar nuklir ini akan mengalami 3 siklus operasi di dalam reaktor (kira-kira butuh waktu 6 tahun), secara umum sampai 3% dari uraniumnya sudah difisi. Setelah itu, sisanya akan diletakkan ke kolam pembuangan nuklir. Setelah 5 tahun berada di kolam pembuangan nuklir, sisa nuklir tadi sudah bisa dikendalikan lagi dan bisa dipindahkan lagi ke tempat penyimpanan kering atau diproses ulang.
Radionuklida
Radionuklida atau radioisotop adalah isotop dari zat radioaktif. radionuklida mampu memancarkan radiasi. Radionuklida dapat terjadi secara alamiah atau sengaja dibuat oleh manusia dalam reaktor penelitian. Produksi keberadaan radionuklida dengan proses aktivasi dilakukan dengan cara menembaki isotop stabil dengan neutron di dalam teras reaktor. Proses ini lazim disebut irradiasi neutron, sedangkan bahan yang disinari disebut target atau sasaran. Neutron yang ditembakkan akan masuk ke dalam inti atom target sehingga jumlah neutron dalam inti target tersebut bertambah. Peristiwa ini dapat mengakibatkan ketidakseimbangan atau ketidakstabilan inti atom sehingga berubah sifat menjadi radioaktif.
Fisika nuklir
Dikenal dua reaksi nuklir, yaitu reaksi fusi nuklir dan reaksi fisi nuklir. Reaksi fusi nuklir adalah reaksi peleburan dua atau lebih inti atom menjadi atom baru dan menghasilkan energi, juga dikenal sebagai reaksi yang bersih. Reaksi fisi nuklir adalah reaksi pembelahan inti atom akibat tubrukan inti atom lainnya, dan menghasilkan energi dan atom baru yang bermassa lebih kecil, serta radiasi elektromagnetik. Reaksi fusi juga menghasilkan radiasi alfa, beta dan gamma.
Reaktor nuklir
Proses kerja PLTN sebenarnya hampir sama dengan proses kerja pembangkit listrik konvensional seperti pembangkit listrik tenaga uap (PLTU), yang umumnya sudah dikenal secara luas. Yang membedakan antara dua jenis pembangkit listrik itu adalah sumber panas yang digunakan. PLTN mendapatkan suplai panas dari reaksi nuklir, sedang PLTU mendapatkan suplai panas dari pembakaran bahan bakar fosil seperti batubara atau minyak bumi.
Substitusi asil nukleofilik
Zat antara tetrahedral pada suatu senyawa asil yang mengandung substituen yang menempel pada karbon pusat dapat bertindak sebagai gugus pergi. Setelah zat antara tetrahedral terbentuk, kemudian terpecah, membentuk kembali ikatan karbonil C=O dan melepaskan gugus pergi dalam reaksi eliminasi. Sebagai hasil dari proses adisi/eliminasi dua tahap ini, nukleofil menggantikan posisi gugus pergi pada senyawa karbonil dengan cara dari suatu keadaan antara yang tidak mengandung karbonil. Kedua tahapan diatas bersifat bolak-balik dan karenanya, reaksi substitusi asil nukleofilik merupakan proses kesetimbangan. Karena kesetimbangan akan mendukung produk yang mengandung nukleofil terbaik, gugus pergi harus menjadi nukleofil yang relatif buruk agar reaksi menjadi praktis.
Emisi neutron
Emisi neutron biasanya terjadi dari nukleus yang dalam keadaan tereksitasi, seperti eksitasi O* yang dihasilkan dari peluruhan beta N. Proses emisi neutron itu sendiri dikendalikan oleh gaya nuklir dan oleh karena itu sangat cepat, kadang-kadang disebut sebagai "hampir seketika". Proses ini memungkinkan atom yang tidak stabil menjadi lebih stabil. Pelepasan neutron mungkin sebagai produk pergerakan banyak nukleon, namun pada akhirnya dimediasi oleh aksi tolakan gaya nuklir yang ada pada jarak yang sangat pendek antara nukleon. Waktu hidup neutron yang dikeluarkan di dalam nukleus sebelum dipancarkan biasanya sebanding dengan waktu penerbangan neutron khas sebelum meninggalkan "sumur potensial" nuklir kecil, atau sekitar 10 detik.
Nukleotida
Nukleotida adalah monomer penyusun RNA, DNA, dan beberapa kofaktor, seperti CoA, FAD, FMN, NAD, dan NADP. Dalam sel, kofaktor ini memainkan peran penting dalam fiksasi energi (misalnya fotosintesis), metabolisme, dan transduksi sinyal seluler.
Fisi nuklir
Reaksi nuklir energetik ini biasanya dipicu oleh neutron, meskipun kadang-kadang fisi juga dianggap sebagai salah satu bentuk peluruhan radioaktif spontan, terutama dalam isotop dengan nomor massa yang sangat besar. Komposisi hasil yang tak dapat diprediksi (yang bervariasi dalam kemungkinan yang beragam dan ketidakberaturan) membedakan fisi dari proses penerowongan kuantum murni seperti emisi proton, peluruhan alfa, dan peluruhan kluster, yang menghasilkan produk yang sama setiap saat.
Besi
Besi-56 adalah isotop stabil terberat yang diproduksi melalui proses alfa dalam nukleosintesis stellar; unsur yang lebih berat daripada besi adalah nikel memerlukan supernova untuk pembentukannya. Besi adalah unsur yang paling melimpah dalam inti raksasa merah, dan logam paling melimpah dalam meteorit besi dan dalam inti planet yang berupa logam padat seperti bumi.
Genom
Setiap organisme memiliki genom yang mengandung informasi biologis yang diperlukan untuk membangun tubuhnya dan mempertahankan hidupnya serta diwariskan ke generasi berikutnya. Dengan sejumlah interaksi kompleks, urutan nukleotida komponen penyusun asam nukleat digunakan untuk membuat semua protein pada suatu organisme pada waktu dan tempat yang sesuai. Protein ini menjadi komponen pembentuk tubuh organisme atau memiliki kemampuan membuat komponen pembentuk tubuh tersebut atau mendorong reaksi metabolisme yang diperlukan untuk hidup. Kebanyakan genom, termasuk milik manusia dan makhluk hidup bersel lainnya, terbuat dari DNA (asam deoksiribonukleat), namun sejumlah virus memiliki genom RNA (asam ribonukleat).
Inti sel
Fungsi utama nukleus adalah untuk menjaga integritas gen-gen tersebut dan mengontrol aktivitas sel dengan mengelola ekspresi gen. Selain itu, nukleus juga berfungsi untuk mengorganisasikan gen saat terjadi pembelahan sel, memproduksi mRNA untuk mengkodekan protein, sebagai tempat sintesis ribosom, tempat terjadinya replikasi dan transkripsi dari DNA, serta mengatur kapan dan di mana ekspresi gen harus dimulai, dijalankan, dan diakhiri.
Siklus bahan bakar nuklir
Fabrikasi bahan bakar atau perangkat bakar nuklir diawali dengan proses konversi UF6yang telah diperkaya (keluaran pabrik pengayaan) menjadi serbuk uranium dioksida (UO2) yang kemudian dibentuk menjadi pil-pil (pelet) silinder melalui pengepresan dan diteruskan dengan pemanggangan dalam suasana gas hidrogen pada temperatur tinggi (1700 oC) hingga membetuk pelet UO2berderajat keramik yang rapat dan kuat.
Asam nukleat
Asam nukleat (bahasa Inggris: "nucleic acid") adalah makromolekul biokimia yang kompleks, berbobot molekul tinggi, dan tersusun atas rantai nukleotida yang mengandung informasi genetik. Asam nukleat yang paling umum adalah Asam deoksiribonukleat (DNA) dan Asam ribonukleat (RNA). Asam nukleat ditemukan pada semua sel hidup serta pada virus.
Mikoprotein
Sel mikroba yang memiliki kecepatan pertumbuhan yang tinggi memiliki kandungan asam nukleat (termasuk RNA) yang tinggi pula. Pada manusia, RNA dapat dipecah menjadi asam urat yang berbahaya bagi kesehatan apabila terdapat di dalam tubuh dalam jumlah yang terlalu tinggi. Oleh karea itu, PAG menetapkan konsentrasi RNA dari mikoprotein yang boleh dikonsumsi manusia adalah 2 gram per hari dengan total asam nukleat yang dikonsumsi manusia dari berbagai sumber tidak melebih 4 gram per hari. Untuk mengurangi jumlah RNA dalam mikoprotein dapat dilakukan prosedur kejut panas setelah fungi selesai ditumbuhkan, yaitu menaikkan suhu kultur biomassa secara cepat (< 10 detik) hingga mencapai suhu 64 °C selama 20-30 menit. Metode ini akan menyebabkan pertumbuhan terhenti dan RNase yang ada dalam sel menjadi aktif mendegradasi RNA.
Timina
Timina bersama dengan gula deoksiribosa membentuk nukleosida yang disebut deoksitimidina atau timidina. Timidina dapat membentuk nukleotida apabila mengalami fosforilasi menjadi dTMP, dTDP, atau dTTP (deoksitimidina mono-, di-, atau trifosfat). dTTP diperlukan dalam PCR sebagai salah satu bahan baku nukleotida.
Fisi nuklir
Isotop elemen kimia yang dapat meneruskan reaksi rantai fisi disebut bahan bakar nuklir, dan bersifat "fisil". Jenis bahan bakar nuklir yang paling umum adalah U (isotop uranium dengan massa atom 235 dan digunakan di reaktor nuklir) dan Pu (isotop plutonium dengan massa atom 239). Bahan bakar nuklir ini akan terpecah menjadi 2 bagian membentuk elemen kimia dengan massa atom mendekati 95 dan 135 u (produk fisi). Kebanyakan bahan bakar nuklir melalui tahap fisi spontan dengan amat lambat, meluruh melalui sebuah reaksi peluruhan partikel alfa/partikel beta dengan waktu sampai bermilenium-milenium. Dalam reaktor nuklir atai senjata nuklir, reaksi fisi yang besar ini disebabkan karena induksi neutron yang dihasilkan dari reaksi fisi sebelumnya.
Nukleosintesis
Sebaliknya, banyak proses bintang sebenarnya cenderung pada pemecahan deuterium dan isotop-isotop berilium, litium, dan boron yang ada di dalam bintang, setelah pembentukan primordial mereka pada saat Big Bang. Kuantitas unsur-unsur yang lebih ringan ini yang hadir di alam semesta sekarang kemudian dianggap terbentuk terutama melalui miliaran tahun sinar kosmos (terutama proton berenergi tinggi) yang memediasi pecahnya unsur-unsur yang lebih berat yang ada pada debu dan gas antarbintang.
Fisi nuklir
Reaktor fisi kritis biasanya dibangun untuk 3 tujuan utama, yang dilihat dari hasil panas yang bisa diambil atau neutron yang diproduksi dari reaksi rantai nuklir:Pada dasarnya, semua reaktor fisi dapat digunakan untuk ketiga fungsi di atas. Tapi, karena tiap reaktor memiliki tujuan masing-masing maka biasanya hanya satu tugas utama saja. Reaktor pembangkit listrik biasanya mengubah energi kinetik dari hasil fisi menjadi panas yang nantinya akan digunakan untuk memanaskan fluida kerja dan menjalankan sebuah mesin panas yang nantinya menghasilkan listrik. Fluida kerja ini biasanya adalah air dengan turbin uap, tetapi beberapa desain lainnya menggunakan gas helium. Reaktor-reaktor fisi ini mengeluarkan limbah berupa limbah radioaktif yang sangat sulit dibuang dengan aman, oleh karena itu biasanya limbah ini dibuang di tempat yang tahan radioaktif, misalnya di bawah tanah. Reaktor penelitian memproduksi neutron yang digunakan untuk berbagai macam keperluan, tetapi panas yang dihasilkan fisi diperlakukan sebagai produk buangan yang tidak dapat dihindari. Reaktor peranakan adalah bentuk khusus dari reaktor penelitian, sampel yang menjadi penelitian biasanya adalah bahan bakarnya sendiri, yang merupakan sebuah campuran dari U dan U.
Untuk deskripsi yang lebih jauh mengenai sifat-sifat fisika dan pengoperasian dari reaktor fisi kritis, silahkan lihat fisika reaktor nuklir. Untuk deskripsi mengenai aspek sosial, politik, dan lingkungan, silahkan lihat daya nuklir.
Daya nuklir
Ketika sebuah nukleus atom uranium-235 atau plutonium-239 menyerap neutron dalam jumlah besar, maka hasilnya adalah fisi dari atom. Fisi menyebabkan atom terbelah menjadi 2 bagian atau lebih yang lebih kecil dengan energi kinetik dan juga melepaskan radiasi sinar gamma dan neutron bebas. Sebagian neutron lainnya diserap oleh atom lainnya dan membuat fisi lainnya, yang melepaskan lebih banyak neutron, dan seterusnya.
Reaktor nuklir
Reaktor daya dirancang untuk memproduksi energi listrik melalui PLTN. Reaktor daya hanya memanfaatkan energi panas yang timbul dari reaksi fisi, sedang kelebihan neutron dalam teras reaktor akan dibuang atau diserap menggunakan batang kendali. Karena memanfaatkan panas hasil fisi, maka reaktor daya dirancang berdaya thermal tinggi dari orde ratusan hingga ribuan MW. Proses pemanfaatan panas hasil fisi untuk menghasilkan energi listrik di dalam PLTN adalah sebagai berikut :Komponen dasar dari reaktor nuklir adalah sebagai berikut:
Nukleosintesis
Nukleosintesis adalah proses penciptaan inti-inti atom baru dari nukleon-nukleon (proton dan neutron) yang sudah ada sebelumnya. Diduga bahwa nukleon-nukleon primordial sendiri terbentuk dari plasma kuark-gluon dari Big Bang (Dentuman Besar) ketika ia mendingin di bawah dua triliun Kelvin. Beberapa menit kemudian, bermula hanya dengan proton dan neutron, terbentuklah inti-inti aton sampai litium dan berilium (kedua-duanya berbilangan massa 7), tetapi hanya berjumlah relatif kecil. Kemudian proses fusi secara esensial berhenti karena suhu dan kerapatan berkurang, karena semesta terus saja mengembang. Proses nukleosintesis primordial pertama ini dapat juga disebut sebagai nukleogenesis.
Gaya nuklir
Karena nukleon tidak punya muatan warna, gaya nuklir tidak langsung melibatkan pembawa gaya QCD, yaitu gluon. Namun, seperti atom yang bermuatan netral (yang terdiri dari partikel bermuatan listrik yang saling menetralkan) saling menarik satu sama lain melalui efek orde kedua dari polarisasi listrik, maka analoginya nukleon yang bermuatan warna netral dapat menarik satu sama lain melalui sejenis polarisasi yang membolehkan efek yang dihantarkan gluon dibawa dari satu nukleon berwarna netral ke nukleon lainnya, lewat meson virtual yang menghantarkan gaya tersebut yang juga disatukan oleh gluon virtual. Sifat yang mirip dengan gaya van der Waals inilah yang menyebabkan timbulnya istilah 'residual' pada istilah "gaya kuat residual". Gagasan dasarnya adalah meskipun nukleon berwarna netral, seperti atom juga bermuatan netral, di dalam kedua kasus efek polarisasi yang ada antara dua partikel netral memungkinkan efek muatan "residual" untuk mengakibatkan gaya tarik-menarik antara dua partikel tidak bermuatan, meskipun jauh lebih lemah dan tidak langsung dibandingkan gaya dasar yang beraksi di dalam partikel tersebut.
Nukleosintesis
Meskipun He terus saja dihasilkan oleh mekanisme lainnya (seperti fusi bintang dan peluruhan alfa) dan jumlah jejak H terus saja dihasilkan oleh spalasi dan jenis-jenis khusus peluruhan radioaktif (pelepasan proton dan pelepasan neutron), sebagian besar massa isotop-isotop ini di alam semesta, dan semua kecuali jejak-jejak yang tidak signifikan dari He dan deuterium di alam semesta yang dihasilkan oleh proses langka seperti peluruhan kluster, dianggap dihasilkan di dalam proses Big Bang. Inti atom unsur-unsur ini, bersama-sama Li, dan Be diyakini terbentuk ketika alam semesta berumur 100 sampai 300 detik, setelah plasma kuark-gluon primordial membeku untuk membentuk proton dan neutron. Karena periode nukleosintesis Big Bang sangat singkat sebelum terhentikan oleh pengembangan dan pendinginan, tidak ada unsur yang lebih berat daripada litium yang dapat dibentuk. (Unsur-unsur terbentuk pada waktu ini adalah dalam keadaan plasma, dan tidak mendingin ke keadaan atom-atom netral hingga waktu lama).
Siklus bahan bakar nuklir
Limbah radioaktivitas tinggi dari proses olah ulang dapat dikalsinasi (dipanaskan pada suhu yang sangat tinggi) sehingga menjadi serbuk kering yang kemudian di masukkan kedalam borosilikat (pyrex) untuk immobilisasi limbah. Bahan gelas tersebut kemudian dituangkan ke dalam tabung stainless steel, masing-masing sebanyak 400 kg limbah gelas.
Pengoperasiaan reaktor 1000 MWe selama satu tahun akan menghasilkan limbah gelas tersebut sebanyak 5 ton atau sekitar 12 tabung stainless setinggi 1,3 meter dan berdiameter 0,4 meter. Setelah diberi pelindung radiasi yang sesuai, limbah yang sudah diproses ini kemudian diangkut ke tempat penyimpanan limbah.
Sekuensing
Pada metode sekuensing terminasi rantai (metode Sanger), perpanjangan atau ekstensi rantai DNA dimulai pada situs spesifik pada DNA cetakan dengan menggunakan oligonukleotida pendek yang disebut "primer" yang komplementer terhadap DNA pada daerah situs tersebut. "Primer" tersebut diperpanjang menggunakan DNA polimerase, enzim yang mereplikasi DNA. Bersama dengan "primer" dan DNA polimerase, diikutsertakan pula empat jenis basa deoksinukleotida (satuan pembentuk DNA), juga nukleotida pemutus atau penghenti rantai ("terminator" rantai) dalam konsentrasi rendah. Penggabungan nukleotida pemutus rantai tersebut secara terbatas kepada rantai DNA oleh polimerase DNA menghasilkan fragmen-fragmen DNA yang berhenti bertumbuh hanya pada posisi pada DNA tempat nukleotida tertentu tersebut tergabungkan. Fragmen-fragmen DNA tersebut lalu dipisahkan menurut ukurannya dengan elektroforesis.
Denaturasi
Denaturasi asam nukleat seperti DNA disebabkan oleh suhu tinggi, adalah pemisahan untai ganda menjadi dua alur tunggal, yang terjadi saat ikatan hidrogen antara untaian rusak. Hal ini mungkin terjadi selama Reaksi berantai polimerase. Helaian asam nukleat kembali ketika kondisi "normal" dikembalikan selama annealing. Jika kondisi ini terlalu cepat dikembalikan, untaian asam nukleat dapat terbentuk kembali dengan tidak sempurna.
Nukleosintesis Big Bang
Sangat sulit menjelaskan proses fusi nuklir yang dapat menghasilkan deuterium. Proses ini mensyaratkan temperatur yang cukup tinggi bagi terbentuknya deuterium, tetapi tidak cukup tinggi bagi produksi helium-4, dan proses ini harus terdinginkan secara tiba-tiba hingga mencapai temperatur non-nuklir tidak lebih dari beberapa menit saja dan juga diperlukan kondisi agar deuterium segera tersapu keluar dari proses sebelum bergabung dengan yang lain membentuk helium-4.
Nukleosida
Nukleosida merupakan kerangka dasar bagi terbentuknya AMP, ADP, dan ATP. Proses pembentukan ketiga senyawa pembawa energi kimia ini biasanya terjadi di mitokondria sebagai bagian dari reaksi katabolisme/respirasi.
Tenaga nuklir di Jepang
Industri nuklir di Jepang tidak terpengaruh dengan Bencana Three Mile Island atau Bencana Chernobyl seperti negara lainnya. Pembangunan reaktor nuklir baru terus saja berlangsung pada tahun 1980-an dan 1990-an. Meskipun begitu, di pertengahan 1990-an mulai ada beberapa insiden nuklir di Jepang yang menyebabkan persepsi publik Jepang mulai berubah terhadap nuklir, mereka mulai memprotes dan menolak pembangunan reaktor nuklir baru. Insiden nuklir ini diantaranya insiden nuklir Tokaimura, ledakan uap Mihama, insiden yang ditutup-tutupi di reaktor Monju, dan yang paling baru adalah gempa bumi Chūetsu tahun 2007. Meskipun detail pastinya masih diperdebatkan, tetapi hal ini semakin jelas bahwa rasa aman akan nuklir di Jepang sudah mencapai titik terendahnya. Pembangkit listrik nuklir yang dibatalkan diantaranya:Pada tanggal 18 April 2007, Jepang dan Amerika Serikat menandatangani Rencana Kerja Gabungan Energi Nuklir Jepang-Amerika Serikat, yang tujuannya adalah meletakkan kerangka kerja untuk pengembangan dan penelitian teknologi energi nuklir. Setiap negara akan mengadakan riset di teknologi reaktor cepat, teknologi siklus bahan bakar, teknologi simulasi komputer canggih, reaktor kecil dan menengah, proteksi dan pengaman fisik, serta manajemen limbah nuklir.
Ledakan Dahsyat
Beberapa menit semasa pengembangan, ketika temperatur sekitar satu miliar Kelvin dan rapatan alam semesta sama dengan rapatan udara, neutron bergabung dengan proton dan membentuk inti atom deuterium dan helium dalam suatu proses yang dikenal sebagai nukleosintesis ledakan dahsyat. Kebanyakan proton masih tidak terikat sebagai inti hidrogen. Seiring dengan mendinginnya alam semesta, rapatan energi massa rihat materi secara gravitasional mendominasi. Setelah 379.000 tahun, elektron dan inti atom bergabung menjadi atom (kebanyakan berupa hidrogen) dan radiasi materi mulai berhenti. Sisa-sisa radiasi ini yang terus bergerak melewati ruang semesta dikenal sebagai radiasi latar gelombang mikro kosmis.
Nukleosintesis
Karya Hoyle menjelaskan bagaimana kelimpahan unsur-unsur bertambah seiring waktu galaksi yang semakin menua. Secara bergantian, gambaran Hoyle diperluas pada tahun 1960-an oleh sumbangsih kreatif dari William A. Fowler, Alastair G. W. Cameron, dan Donald D. Clayton, dan kemudian oleh yang lainnya. Makalah tinjauan 1957 kreatif oleh Margaret Burbidge, Geoffrey Burbidge, Fowler, dan Hoyle (lihatlah daftar Referensi) adalah ikhtisar terkenal tentang keadaan cabang ilmu ini pada 1957. Makalah itu mendefinisikan proses-proses baru untuk mengubah satu inti berat menjadi yang lain di dalam sebuah bintang tunggal, proses-proses itu dapat didokumenkan oleh para astronom.
DNA polimerase
DNA polimerase menggunakan satu situs aktif tunggal dalam reaksi katalisasi penambahan satu dari empat "deoksiribonukleosidatrifosfat" (dNTP) pada rantai tunggal DNA yang digunakan sebagai cetakan untuk membentuk DNA utuh, dalam hal ini menjadi DNA rantai ganda.
DNA polimerase mengenali kemampuan nukleotida yang datang untuk membentuk pasangan basa A dan T atau G dan C dengan DNA rantai tunggal yang menjadi cetakannya, kemudian jika nukleotida tersebut merupakan pasangan basa yang sesuai maka terjadilah reaksi katalisasi pembentukan DNA baru.
Nukleosintesis Big Bang
Begitu alam semesta mengembang, dia mendingin. Netron bebas dan proton menjadi kurang stabil daripada inti helium, sehingga proton dan netron memiliki kecenderungan untuk membentuk helium-4. Namun pembentukan helium-4 membutuhkan langkah antara yaitu pembentukan deuterium. Pada saat nukleosintesis terjadi temperatur cukup tinggi, sehingga energi rata-rata per partikel lebih besar daripada energi ikat deuterium; oleh karenanya setiap deuterium yang terbentuk segera hancur kembali (situasinya dikenal sebagai "deuterium bottleneck"). Di sini, pembentukan helium-4 tertunda hingga alam semesta cukup dingin untuk membentuk deuterium (pada sekitar T = 0.1 MeV), di mana pembentukan elemen tersebut terjadi secara tiba-tiba dan dalam skala besar. Segera setelah itu, pada tiga menit setelah Big Bang, alam semesta menjadi terlalu dingin untuk reaksi fusi nuklir apa pun terjadi. Pada titik ini kelimpahan elemen menjadi konstan dan perubahan hanya terjadi dari peluruhan radioaktif beberapa produk "BBN" (seperti tritium).
Nukleofil
Dalam kimia, nukleofil adalah reagen yang membentuk ikatan kimia terhadap partner reaksinya. Nukleofil adalah sebuah spesies (ion atau molekul) yang tertarik kuat ke sebuah daerah yang bermuatan positif pada sesuatu yang lain. Nukleofil dapat berupa ion negatif penuh, atau lainnya yang memiliki muatan kuat di suatu tempat pada sebuah molekul. Nukleofil juga dapat berperilaku sebagai basa Lewis.
Penyuntingan genom
Penyuntingan genom, atau tepatnya penyuntingan genom dengan nuklease terekayasa (bahasa Inggris: "genome editing with engineered nucleases", GEEN), adalah salah satu bentuk rekayasa genetik berupa penyisipan, penggantian, atau pembuangan (sebagian) DNA pada genom suatu organisme hidup dengan menggunakan enzim-enzim nuklease yang sudah direkayasa untuk memotong dan menyambungnya. Nuklease-nuklease ini dapat memotong berkas ganda pada tempat spesifik yang tertentu pada suatu bagian genom. Bagian yang terpotong ini lalu tersambung lagi, baik melalui mekanisme "nonhomologus end-joining" maupun rekombinasi homolog, sehingga terjadilah mutasi terarah.
Nukleosintesis
Nukleosintesis unsur-unsur yang lebih berat berikutnya memerlukan ledakan bintang-bintang berat dan supernova. Ini terjadi secara teoretis karena hidrogen dan helium dari Big Bang (mungkin dipengaruhi oleh konsentrasi materi gelap), mengembun menjadi bintang-bintang perdana 500 juta tahun setelah Big Bang. Unsur-unsur yang tercipta di dalam nukleosintesis bintang terentang pada nomor atom 6 (karbon) sampai sekurang-kurangnya 98 (kalifornium), yang sudah dideteksi dari spektra dari beberapa supernova. Sintesis unsur-unsur yang lebih berat ini muncul karena dua hal, yaitu fisi nuklir (termasuk penangkapan neutron ganda lambat dan cepat) atau fisi nuklir, kadang-kadang diikuti oleh peluruhan beta.
Kinase
Kinase, atau kadang disebut fosfotransferase, adalah jenis enzim yang mengiris gugus fosfat dari molekul donor berenergi tinggi, seperti ATP , menjadi suatu substrat spesifik. Proses ini disebut dengan "fosforilasi" dan enzim yang membuang gugus fosfat ini disebut fosfatase.
Nukleosintesis
Nukleosintesis Big Bang terjadi pada tiga menit pertama penciptaan alam semesta dan bertanggung jawab atas banyak perbandingan kelimpahan H (protium), H (deuterium), He (helium-3), dan He (helium-4), di alam semesta.
Nukleoprotein
Ribonukleoprotein (RNP) adalah kompleks RNA dan protein. Enzim telomerase, RNase P, hnRNP dan RNP nuklear (snRNPs), serta ribosom adalah ribonukleoprotein. Ribosom terdiri atas satu molekul dari 50 protein ribosom atau lebih bersama dengan tiga macam molekul RNA dalam prokariota atau empat macam dalam eukariota.
Nukleosintesis
Big Bang sendiri diajukan pada tahun 1931, jauh sebelum periode ini, oleh Georges Lemaître, seorang fisikawan Belgia dan merupakan pendeta Katolik Roma, yang menganjurkan bahwa alam semesta meluas seiring waktu bergerak maju adalah berarti alam semesta juga mengerut seiring waktu bergerak mundur, dan akan terus berlaku demikian sampai alam semesta tidak dapat mengerut lagi, menggiring semua massa alam semesta ke dalam satu titik tunggal, "primeval atom", pada satu titik waktu sebelum ruang dan waktu nihil. Hoyle kemudian memberikan model Lemaître, istilah ejekan untuk Big Bang, tidak menyatakan bahwa model Lemaître diperlukan untuk menjelaskan keujudan deuterium dan nuklida-nuklida di antara helium dan karbon, juga jumlah yang banyak secara mendasar dari keujudan helium tidak hanya di dalam bintang, tetapi juga di dalam gas antarbintang. Ketika itu terjadi, model Lemaître dan model Hoyle tentang nukleosintesis pastilah diperlukan untuk menjelaskan kelimpahan unsur di alam semesta.
Siklus bahan bakar nuklir
Selama reaksi nuklir di dalam reaktor, isotop fisil dalam bahan bakar nuklir dikonsumsi, menghasilkan lebih dan lebih , terutama yang dikategorikan sebagai limbah radioaktif. Pembentukan produk-produk fisi dan konsumsi isotop-isotop fisil pada akhirnya akan menghentikan reaksi nuklir sehingga menyebabkan bahan bakar menjadi bahan bakar bekas. ketik sejumlah 3% bahan bakar LEU diperkaya digunakan, secara khusus mengandung kira-kira 1% U-235, 95% U-238, 1% plutonium dan 3% produk-produk fisi lainnya. Bahan bakar bekas dan limbah radioaktif tingkat tinggi lainnya sangat berbahaya, meskipun reaksi nuklir menghasilkan volume limbah yang relatif kecil dibandingkan dengan pembangkit listrik lainnya dikarenakan densitas energi yang besar dari bahan bakar nuklir. Pengelolaan keselamatan produk-produk samping energi nuklir tersebut, termasuk penyimpanan dan pembuangannya, merupakan persoalan sulit bagi negara yang menggunakan energi nuklir.
Helium
Sama halnya pula, stabilitas inti atom helium-4 juga menghasilkan efek yang sama, dan bertanggung jawab atas mudahnya helium-4 terbentuk dalam reaksi atomik nuklir yang melibatkan emisi maupun fusi partikel berat. Beberapa helium-3 yang stabil dihasilkan dalam reaksi fusi hidrogen, namun jumlahnya sangat kecil dibandingkan dengan helium-4. Stabilitas helium-4 adalah sebab hidrogen diubah menjadi helium-4 (dan bukannya deuterium maupun helium-3) dalam reaksi nuklir Matahari.
Stabilitas inti helium-4 yang tidak lazim juga sangat penting dalam bidang kosmologi. Stabilitas inti helium-4 menjelaskan mengapa dalam menit-menit pertama setelah Ledakan Dahsyat, hampir semua inti atom yang terbentuk adalah inti helium-4. Pengikatan inti helium-4 sangat erat sehingganya produksi helium-4 menghabiskan hampir semua neutron yang bebas dalam beberapa menit sebelum neutron tersebut menjalani peluruhan beta, dan hanya menyisakan sedikit neutron untuk membentuk atom-atom yang lebih berat lainnya seperti litium, berilium, dan boron. Pengikatan inti helium-4 per nukleon lebih kuat daripada unsur-unsur tersebut (lihat nukleogenesis dan energi pengikatan) sehingga tiada dorongan energetik yang tersedia lagi seketika helium terbentuk untuk membentuk unsur 3, 4, dan 5. Secara energetis, helium hampir cukup dapat menjalani fusi membentuk unsur berikut yang energi per nukleonnya lebih rendah, yakni karbon. Namun, dikarenakan ketiadaan unsur intermediat, proses ini mempersyaratkan tiga inti helium saling bertumbukan secara bersamaan (lihat proses tripel alfa). Oleh karena itu, hampir tidak ada waktu yang tersedia bagi karbon untuk terbentuk secara signifikan beberapa menit setelah Ledakan dahysat sebelum alam semesta mulai mendingin dan mengembang. Hal inilah yang membuat rasio hidrogen/helium pada masa-masa awal alam semesta sama dengan yang terpantau sekarang (yakni 3 bagian hidrogen per 1 bagian helium-4 berdasarkan massa), dengan hampir semua neutron alam semesta terperangkan dalam helium-4.
Teknik nuklir
Teknik nuklir adalah penerapan praktis bidang ilmu inti atom yang disarikan dari prinsip-prinsip fisika nuklir dan interaksi antara radiasi dan material. Bidang keteknikan ini mencakup perancangan, pengembangan, percobaan, operasi dan perawatan sistem dan komponen fisi nuklir, khususnya reaktor nuklir, PLTN dan/atau senjata nuklir. Bidang ini juga dapat mencakup studi tentang fisi nuklir, aplikasi radiasi pada kedokteran nuklir, keselamatan nuklir, perpindahan panas, teknologi pengelolaan bahan bakar nuklir, proliferasi nuklir, dan efek limbah radioaktif atau radioaktivitas lingkungan.
Nukleosintesis
Proses rp melibatkan penyerapan cepat proton bebas juga neutron, tetapi perannya kurang begitu pasti.
Protein pembentuk inti es
Nukleasi es dengan protein pembentuk inti es diawali dengan agregasi molekul air oleh protein, dengan menambah probabilitas pembentukan air menjadi suatu embrio es dengan mendispersikan dirinya sampai mencapai ukuran yang ideal untuk pembentukan nukleus es yang kemudian akan membesar karena menarik molekul air di sekitarnya, sehingga menjadi es. Ketika matriks es terbentuk, gradien osmotik antara intrasel dan ekstrasel juga akan terbentuk, sehingga menyebabkan dehidrasi sel karena tingginya konsentrasi solut di bagian ekstraseluler yang menyebabkan penurunan titik beku dan "supercooling point" dari bagian intraseluler sel. Protein pembentuk nukleasi es berperan sebagai antibeku bagi air dalam bagian intraseluler dan mengisolasi pembentukan kristal es hanya pada bagian ekstraseluler saja, sehingga bakteri dapat tetap hidup. Hal ini sangat penting bagi bakteri dan serangga karena biasanya pembentukan es secara intraseluler bersifat letal untuk keduanya. Pembentukan nukleasi es oleh protein pembentuk inti es tergolong kedalam nukleasi heterogenus karena menggunakan nukleator selain air untuk membentuk inti esnya.
Kromatin
Histon merupakan protein yang terdiri dari lima subunit yaitu histon H1, H2A, H2B, H3 dan H4. Subunit-subunit ini kaya akan asam amino yang bermuatan positif atau bersifat basa seperti lisin dan arginin. Histon ini akan bereaksi dengan asam deoksiribonukleat melalui interaksi antara protein yang bermuatan positif dengan fosfodiester dari asam deoksiribonukleat yang bermuatan negatif. Asosiasi antara satu histon dengan satu segmen asam deoksiribonuleat disebut nukleosom. Asosiasi nukleosom merupakan tahap awal pengemasan asam deoksiribonukleat ke dalam bentuk yang padat. Tiap inti nukleosom terdiri atas suatu kompleks dari delapan protein histon (histon oktamer) dan DNA rantai ganda dengan panjang 147 pasang nukleotida. Kompleks histon oktamer ini masing-masing terdiri atas 2 molekul histon H2A, H2B, H3, dan H4. Modifikasi histon memengaruhi perubahan bentuk kromatin.
Nukleosintesis Big Bang
Nukleosintesis Big Bang memperkirakan terdapat sekitar 25% helium-4 di alam semesta, dan jumlah ini tidak bergantung pada kondisi awal alam semesta. Hal ini disebabkan helium-4 sangatlah stabil sehingga hampir semua netron akan bergabung dengan proton untuk membentuk helium-4. Sebagai tambahan, dua atom helium-4 tidak dapat bergabung untuk membentuk atom stabil, sehingga sekali helium-4 terbentuk dia tetap akan menjadi helium-4. Hal ini dapat digambarkan dengan menganalogikan helium-4 sebagai abu. Jumlah abu yang dihasilkan sebatang ranting yang dibakar adalah tetap, tidak bergantung pada bagaimana cara ranting itu dibakar.
Siklus nitrogen
Nukleotida yang diperlukan dalam sintesis RNA maupun DNA dapat dihasilkan melalui lintasan metabolisme, sehingga istilah "nukleotida esensial" kurang tepat. Kandungan nitrogen pada purina dan pirimidina yang didapat dari asam amino glutamina, asam aspartat dan glisina, layaknya kandungan karbon dalam ribosa dan deoksiribosa yang didapat dari glukosa.
Holokaus nuklir
Holokaus nuklir atau kiamat nuklir adalah sebuah skenario teoretikal yang melibatkan merebaknya penghancuran dan radioaktif berjatuhan yang menyebabkan runtuhnya peradaban, melalui penggunaan senjata nuklir. Di bawah skenario semacam itu, beberapa bagian Bumi menjadi tak berpenghuni oleh perang nuklir dalam perang-perang dunia di masa depan.
Teknologi nuklir
Kecelakaan radiologis dan nuklir sipil sebagian besar melibatkan pembangkit listrik tenaga nuklir. Yang paling sering adalah pemaparan nuklir terhadap para pekerjanya akibat kebocoran nuklir. Kebocoran nuklir adalah istilah yang merujuk pada bahaya serius dalam pelepasan material nuklir ke lingkungan sekitar. Yang paling terkenal adalah kasus Three Mile Island di Pennsylvania dan Chernobyl di Ukraina. Reaktor militer yang mengalami kecelakaan yang sama adalah Windscale di Inggris dan SL-1 di Amerika Serikat.
Reaksi substitusi
Dalam kimia organik (dan anorganik), substitusi nukleofilik adalah reaksi fundamental di mana suatu nukleofil secara selektif berikatan dengan atau menyerang muatan positif atau parsial positif pada suatu atom atau kelompok atom. Saat hal tersebut terjadi, nukleofil akan menggantikan nukleofil yang lebih lemah yang kemudian akan menjadi gugus pergi; sisa atom yang bermuatan positif atau parsial positif menjadi suatu elektrofil. Entitas molekuler keseluruhan di mana elektrofil dan gugus pergi berpisah biasanya disebut sebagai substrat.
Gen
Proses transkripsi DNA menjadi mRNA dan translasi mRNA menjadi sebuah polipeptida disebut dogma sentral ("central dogma"). Dogma sentral berlaku pada prokariot dan eukariot. Namun, pada eukariot ada tahap tambahan yang terjadi di antara transkripsi dan translasi yang disebut tahap pre-mRNA. Tahap pre-mRNA adalah untuk menyeleksi mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan di ribosom. Ekson merupakan mRNA yang akan dikirim keluar nukleus untuk ditranslasikan, sedangkan intron merupakan mRNA yang akan tetap berada di dalam nukleus karena kemungkinan mRNA tersebut akan membentuk protein yang tidak fungsional (tidak berguna) jika ditranslasikan. Intron kemudian akan terurai kembali untuk membentuk rantai mRNA baru.
Radiofarmakologi
Radiofarmakologi atau radiokimia medisinal adalah ilmu radiokimia terapan untuk obat dan farmakologi dari radiofarmasi (produk obat radioaktif). Radiofarmasi digunakan di bidang kedokteran nuklir sebagai perunut radioaktif ("radioactive tracer") dalam pencitraan medis dan terapi untuk berbagai penyakit (misalnya, brakiterapi). kebanyakan produk radiofarmasi berupa teknesium-99m (Tc-99m) yang berguna sebagai nuklida perunut radioaktif karena memancarkan sinar gama. Tc-99m yang digunakan untuk pencitraan dan studi fungsi organ dari otak, miokardium, tiroid, paru-paru, hati, kantung empedu, ginjal, kerangka, darah dan tumor.
Nukleoprotein
Dalam sel eukariotik, DNA dikaitkan dengan sejumlah massa protein histon yang sama di dalam kompleks nukleoprotein yang padat bernama kromatin. Deoksiribonukleoprotein dalam kompleks ini berinteraksi untuk membuat kompleks multiprotein dengan DNA yang bersangkut membuat struktur lengkung atau pilin. Deoksiribonukleoprotein berpartisipasi dalam pengaturan replikasi dan transkripsi DNA.
Radiasi
Radiasi Neutron adalah jenis radiasi non-ion yang terdiri dari neutron bebas. Neutron ini bisa mengeluarkan selama baik spontan atau induksi fisi nuklir, proses fusi nuklir, atau dari reaksi nuklir lainnya. Ia tidak mengionisasi atom dengan cara yang sama bahwa partikel bermuatan seperti proton dan elektron tidak (menarik elektron), karena neutron tidak memiliki muatan. Namun, neutron mudah bereaksi dengan inti atom dari berbagai elemen, membuat isotop yang tidak stabil dan karena itu mendorong radioaktivitas dalam materi yang sebelumnya non-radioaktif. Proses ini dikenal sebagai aktivasi neutron.
Isotop
Secara bersama, isotop-isotop dari unsur-unsur membentuk suatu set "nuklida". Sebuah nuklida adalah satu jenis tertentu nukleus atom, atau lebih umum sebuah aglomerasi proton dan neutron. Lebih tepat lagi untuk mengatakan bahwa sebuah unsur seperti fluorine terdiri dari satu nuklida stabil dan bukan dia memiliki satu isotop stabil.
Substitusi nukleofilik
Dengan "Nu" menandakan nukleofil, : menandakan pasangan elektron, serta R-X menandakan substrat dengan gugus pergi X. Pada reaksi tersebut, pasangan elektron dari nukleofil menyerang substrat membentuk ikatan baru, sementara gugus pergi melepaskan diri bersama dengan sepasang elektron. Produk utamanya adalah R-Nu. Nukleofil dapat memiliki muatan listrik negatif ataupun netral, sedangkan substrat biasanya netral atau bermuatan positif.
DNA polimerase
DNA Polimerase berperan dalam elongasi dan "proofreading".DNA polimerase dapat menambahkan nukleotida-nukleotida bebas hanya pada ujung 3' dari rantai yang baru terbentuk. Hal ini menyebabkan terjadinya elongasi atau pemanjangan pada rantai baru dengan arah dari ujung 5' ke ujung 3'. DNA polimerase tidak bisa memulai rantai baru. DNA polimerase hanya bisa menambahkan nukleotida ke ujung 3' yang sudah ada, oleh karena itu membutuhkan "primer" sehingga nukleotida dapat ditambahkan. Nukleotida yang ditambahkan yaitu salah satu dari empat "deoksiribonukleosidatrifosfat" (dNTP) yang terdiri atas deoksiadenintrifosfat(dATP), deoksisitosintrifosfat (dCTP), deoksiguanintrifosfat (dGTP), dan deoksitimidintrifosfat (dTTP), yang kemudian setelah reaksi pembentukan DNA oleh DNA polimerase, berubah menjadi nukleotida monofosfat.
Nukleosintesis
Nukleosintesis eksplosif terjadi terlalu cepat untuk peluruhan radioaktif untuk menaikkan jumlah neutron, sehingga ada banyak kelimpahan isotop yang sama jumlah proton dan neutronnya disintesis oleh proses alfa untuk menghasilkan nuklida-nuklida yang mengandung seluruh bilangan inti atom helium, sampai 16 (mewakili Ge). Nuklida-nuklida itu stabil hingga Ca (terbuat dari 10 inti atom helium), tetapi inti yang lebih berat dengan jumlah proton dan neutron yang sama adalah radioaktif. Bagaimanapun, proses alfa berlanjut untuk memengaruhi penciptaan isobar nuklida-nuklida ini, sekurang-kurangnya termasuk nuklida radioaktif Ti , Cr, Fe, Ni, Zn, dan Ge, yang sebagian besar di antaranya (memelihara Ti dan Zn) diciptakan di dalam kelimpahan itu karena meluruh setelah ledakan untuk menciptakan isotop stabil yang paling melimpah dari unsur-unsur yang berpadanan pada tiap-tiap bobot atom. Dengan demikian, isotop-isotop berpadanan yang paling banyak ditemui (melimpah) dari unsur-unsur yang dihasilkan menurut cara ini adalah Ti, Cr, Fe, dan Zn. Banyak peluruhan itu diiringi oleh pelepasan garis-garis sinar-gama yang mampu mengenali isotop yang baru saja tercipta pada saat ledakan terjadi.
Nukleosintesis Big Bang
Teori "BBN" memberikan deskripsi matematik yang detail mengenai produksi elemen-elemen ringan seperti deuterium, helium-3, helium-4, dan lithium-7. Lebih Khusus lagi, "BBN" menghasilkan prediksi kuantitatif yang teliti mengenai komposisi elemen-elemen tersebut pada masa-masa awal terbentuknya alam semesta, yang disebut juga sebagai kelimpahan primordial.
Nukleoprotein
Dengan cara yang sama, genom RNA virus dengan untai negatif tidak akan pernah ditemukan sebagai molekul RNA yang bebas. Ribonukleoprotein melindungi genom dari RNase. Nukleoprotein sering merupakan antigen utama untuk virus karena mereka mempunyai determinan antigenik spesifik.
Spalasi sinar kosmis
Spalasi sinar kosmis adalah suatu bentuk fisi nuklir dan nukleosintesis yang muncul secara alami. Spalasi sinar kosmis merujuk pada pembentukan unsur-unsur kimia dari dampak sinar kosmis pada suatu objek. Sinar kosmis adalah partikel bermuatan dan berenergi tinggi dari luar Bumi yang berupa elektron bebas sampai dengan partikel alfa. Ini menyebabkan spalasi ketika sinar kosmis (misalnya proton) bertumbukan dengan materi, termasuk sinar kosmis lainnya. Hasil dari tumbukan ini adalah pelepasan banyak anggota nukleon (proton dan neutron) dari objek yang tertumbuk. Proses ini tidak hanya berlangsung di luar angkasa, tetapi juga di atmosfer bumi bagian atas karena tumbukan sinar kosmis.
Nukleosintesis
Nukleosintesis bintang terjadi pada bintang selama proses evolusi bintang. Nukleosintesis bintang bertanggung jawab atas penciptaan unsur-unsur dari karbon sampai besi melalui proses fusi nuklir. Bintang adalah tungku pembakaran nuklir di mana H dan He difusikan menjadi inti-inti atom yang lebih berat, suatu proses yang terjadi oleh rantai-rantai proton di dalam bintang yang lebih dingin daripada matahari, dan oleh siklus CNO di dalam bintang yang lebih massif daripada matahari.
Nukleosintesis Big Bang
Pengetahuan mengenai kelimpahan helium-4 menjadi penting karena ternyata didapati bahwa kelimpahan helium-4 di alam semesta lebih besar daripada yang diperkirakan dari nukleosintesis bintang. Sebagai tambahan, kelimpahan ini menjadi sebuah batu uji penting bagi teori Big Bang. Jika kelimpahan helium-4 jauh berbeda dari angka 25%, maka akan menghadirkan tantangan serius bagi teori Big Bang.
ATP sintase
Sintase ATP () adalah enzim dari keluarga permease berupa kumpulan beberapa protein membran yang ditemukan di dalam krista mitokondria (dan membran plasma bakteri), yang berfungsi dalam kemiosmosis dengan rantai transpor elektron terdekat, menggunakan energi dari gradien konsentrasi ion hidrogen untuk membuat adenosina trifosfat. ATP adalah nukleosida trifosfat yang mengandung adenosina yang mengeluarkan energi bebas ketika ikatan fosfatnya dihidrolisis. Energi ini digunakan untuk menggerakkan reaksi endergonik (yang memerlukan energi) dalam sel. ATP sintase menyediakan suatu tempat persinggahan yang dilalui ion hidrogen yang akan berrdifusi ke dalam matriks suatu mitokondria. Gradien ion yang menggeakkan fosforilasi oksidatif adalah gradien proton, dengan kata lain, sumber daya untuk ATP sintase adalah perbedaan konsetrasi H pada sisi yang berlawanan dari membran-dalam mitokondria. Gradien ini dapat dianggap sebagai suatu perbedaan pH, karena pH merupakan suatu ukuran konsetrasi H.
Litium
Li adalah salah satu unsur primordial (atau lebih tepatnya nuklida primordial) yang dihasilkan dalam nukleosintesis Big Bang. Sejumlah kecil Li dan Li dihasilkan di bintang-bintang, namun diperkirakan "dibakar" secepat dihasilkannya. Sejumlah kecil ekstra Li dan Li dapat dihasilkan dari angin surya, sinar kosmik yang menghantam atom yang lebih berat, dan dari peluruhan radioaktif Be dan Be pada tata surya awal. Sementara litium dibuat di bintang-bintang selama nukleosintesis stelar, ia kemudian dibakar. Li juga bisa dihasilkan dalam bintang karbon.
Fusi nuklir
Proses fusi paling penting di alam adalah yang terjadi di dalam bintang. Meskipun tidak melibatkan reaksi kimia, tetapi seringkali fusi termonuklir di dalam bintang disebut sebagai proses "pembakaran". Pada pembakaran hidrogen, bahan bakar netto-nya adalah empat proton, dengan hasil netto satu partikel alpha, pelepasan dua positron dan dua neutrino (yang mengubah dua proton menjadi dua netron), dan energi. Ada dua jenis pembakaran hidrogen, yaitu rantai proton-proton dan siklus CNO yang keberlangsungannya bergantung pada massa bintang. Untuk bintang-bintang seukuran Matahari atau lebih kecil, reaksi rantai proton-proton mendominasi, sementara untuk bintang bermassa lebih besar siklus CNO yang mendominasi. Reaksi pembakaran lain seperti pembakaran helium dan karbon juga terjadi bergantung terutama pada tahapan evolusi bintang.
Radioisotop sintetis
Radioisotop sintetis adalah radionuklida yang tidak ditemukan di alam, artinya radioisotop ini tidak dihasilkan oleh proses atau mekanisme alamiah. Radioisotop sintetis juga sangat tidak stabil sehingga bisa luruh dalam waktu singkat. Contohnya adalah teknesium-95 dan prometium-146. Radioisotop sintetis banyak ditemukan di dan berasal dari batang sisa bahan bakar nuklir. Beberapa di antaranya diproduksi di akselerator partikel.
Nukleosom
Nukleosom merupakan struktur dari kromatin pada eukariota. Dua pasang dari tiap protein histon H2A, H2B, H3 dan H4 membentuk oktamer dengan 145-147 pasangan basa asam deoksiribonukleat yang membungkusnya membentuk inti nukleosom. Beberapa referensi yang lebih baru menyebutkan asam deoksiribonukleat yang membangun nukleosom ini adalah 147 pasangan basa. Ada juga referensi yang lebih lama menyebutkan bahwa kompleks serabut asam deoksiribonukleat dan protein ini yang dapat ditemukan saat interfase dari sel eukariota yang dibangun dari nukleosom-nukleosom dan terdiri atas histon oktamer yang berasosiasi dengan sekitar 200 pasangan basa asam deoksiribonukleat.
Kemosintesis
Dalam biokimia, kemosintesis adalah konversi biologis dari satu atau lebih molekul yang mengandung karbon (biasanya karbon dioksida atau metana) dan nutrien menjadi bahan organik menggunakan oksidasi senyawa anorganik (misalnya, gas hidrogen, hidrogen sulfida) atau metana sebagai sumber energi, bukannya sinar matahari seperti dalam fotosintesis. Kemoautotrof, organisme yang mendapatkan karbon melalui kemosintesis, secara filogenetik beragam, tetapi juga kelompok yang mencakup taksa yang penting dalam biogeokimia termasuk proteobacteria gamma dan epsilon pengoksidasi belerang, Aquificae, arkea metanogenik dan bakteri pengoksidasi besi neutrofilik.
Radioisotop sintetis
Sejumlah radioisotop sintetis diekstraksi dari batang sisa bahan bakar reaktor nuklir yang mengandung berbagai produk fisi nuklir. Misalnya, hingga tahun 1994, sekitar 49.000 TBq (78 ton metrik) teknesium dihasilkan di reaktor nuklir, sumber teknesium darat terbesar sejauh ini. Akan tetapi, sedikit sekali produk fisi yang digunakan secara komersial. Isotop sintetis lainnya diproduksi dalam jumlah besar melalui fisi, tetapi belum dimanfaatkan. Isotop-isotop lain dibuat dengan cara iradiasi neutron terhadap isotop induk di reaktor nuklir (contohnya, Tc-97 dapat dibuat melalui iradiasi neutron Ru-96) atau menghujani isotop induk dengan partikel-partikel berenergi tinggi di akselerator partikel.
Biokimia
Monomer dari asam nukleat disebut nukleotida, dan tiap nukleotida terdiri dari 3 komponen: basa nitrogen (purin dan pirimidin), gula pentosa/senyawa gula karbon-5, dan gugus fosfat. Perbedaan tipe asam nukleat dapat ditemukan di jenis gula pada rantainya (contohnya, DNA terdiri dari 2 deoksiribosa). Juga, jenis basa nitrogen yang mungkin ada di asam nukleat juga bisa berbeda: adenin, sitosin, dan guanin bisa ada di RNA dan DNA, timin hanya pada DNA, dan urasil hanya pada RNA.
Nukleon
Nukelon adalah suatu nama kolektif yang digunakan untuk merujuk pada neutron dan proton dalam fisika. Kedua partikel ini merupakan partikel penyusun inti atom dan sampai dengan tahun 1960 diduga sebagai partikel elementer. Namun, pada zaman sekarang, kedua partikel tersebut diketahui merupakan partikel komposit yang tersusun atas kuark. Pemahaman sifat-sifat nukleon adalah salah satu tujuan utama termodinamika kuantum.
Biologi molekular
Dalam proses elektroforesis, sampel molekul ditempatkan ke dalam sumur ("well") pada gel yang ditempatkan di dalam larutan penyangga, dan listrik dialirkan kepadanya. Molekul-molekul sampel tersebut akan bergerak di dalam matriks gel ke arah salah satu kutub listrik sesuai dengan muatannya. Dalam hal asam nukleat, arah pergerakan adalah menuju elektrode positif, disebabkan oleh muatan negatif alami pada rangka gula-fosfat yang dimilikinya. Untuk menjaga agar laju perpindahan asam nukleat benar-benar hanya berdasarkan ukuran (yaitu panjangnya), zat seperti natrium hidroksida atau formamida digunakan untuk menjaga agar asam nukleat berbentuk lurus. Sementara itu, protein didenaturasi dengan deterjen (misalnya natrium dodesil sulfat, SDS) untuk membuat protein tersebut berbentuk lurus dan bermuatan negatif.
Nikotinamida adenina dinukleotida
Selain perakitan NAD secara "de novo" menggunakan asam amino sederhana, sel juga mendaur ulang senyawa-senyawa yang mengandung nikotinamida untuk menghasilkan NAD. Walaupun terdapat banyak prekursor-prekursor yang diketahui, terdapat tiga senyawa alamiah mengandung cincin nikotinamida yang digunakan dalam lintasan daur ulang ini, yakni asam nikotinat (Na), nikotinamida (Nam), dan nikotinamida ribosida (NR). Prekursor-prekursor ini kemudian dimasukkan ke dalam lintasan biosintesis NAD(P) melalui reaksi adenilasi dan fosforibosilasi seperti yang ditunjukkan pada ilustrasi di atas. Senyawaan-senyawaan ini dapat berasal dari makanan, di mana campuran asam nikotinat dan nikotinamida disebut sebagai vitamin B ataupun "niasin". Namun, senyawa-senyawa ini juga dapat diproduksi dalam sel sendiri, yaitu melalui pelepasan gugus nikotinamida dari NAD dalam reaksi transfer ADP-ribosa. Enzim-enzim yang terlibat dalam lintasan daur ulang ini tampaknya terkonsentrasi dalam inti sel, yang mengompensasikan laju konsumsi NAD yang tinggi dalam organel ini. Sel juga dapat mendapatkan NAD secara ekstraseluler (luar sel) dari sekelilingnya.
Perlucutan nuklir
Perlucutan nuklir atau pembekuan nuklir adalah aksi mengurangi atau menghapus senjata nuklir yang bertujuan untuk mewujudkan dunia yang bebas nuklir dengan cara menyingkirkan semua senjata nuklir.
Emisi neutron
Emisi neutron adalah sejenis peluruhan radioaktif dari atom yang mengandung kelebihan neutron, di mana sebuah neutron secara langsung dilepaskan dari nukleus. Emisi neutron adalah salah satu cara atom mencapai kestabilannya. Sebuah atom tidak stabil, maka bersifat radioaktif, ketika gaya di dalam nukleus tidak seimbang. Ketidakstabilan nukleus dihasilkan dari nukleus yang memiliki neutron tambahan atau proton tambahan. Dua contoh isotop yang melepaskan neutron tersebut adalah berilium-13 (rerata waktu hidup ) dan helium-5 (). Umumnya, disingkat dengan huruf kecil "n".
Nukleotida
Nama-nama nukleotida disingkat menjadi kode empat-huruf standar. Huruf pertama berupa huruf kecil dan menandakan bawa nukleotida yang dipertanyakan adalah sebuah ribonukleotida (r) atau deoxyribonucleotid (d). Huruf ke-2 menandakan nukleosida yang berhubungan dengan nukleobasa:
Huruf ke-3 dan ke-4 menandakan panjang dari rantai fosfat yang terikat (Mono-, Di-, Tri-) dan keberadaan sebuah fosfat (P).
Sintesis protein
Sintesis protein (disebut juga biosintesis protein) adalah proses pembentukan partikel protein dalam bahasan biologi molekuler yang didalamnya melibatkan sistesis RNA yang dipengaruhi oleh DNA. Dalam proses sintesis protein, molekul DNA adalah sumber pengkodean asam nukleat untuk menjadi asam amino yang menyusun protein tetapi tidak terlibat secara langsung dalam prosesnya. Molekul DNA pada suatu sel ditranskripsi menjadi molekul RNA. Molekul RNA inilah yang ditranslasi menjadi asam amino sebagai penyusun protein. Dengan demikian molekul RNA lah yang terlibat secara langsung dalam proses sintesis protein. Hubungan antara molekul DNA, RNA, dan asam amino dalam proses pembentukan protein dikenal dengan istilah "Dogma sentral biologi” yang dijabarkan dengan rangkaian proses DNA membuat DNA dan RNA, RNA membuat protein, yang dinyatakan dalam persamaan DNA » RNA » Protein. Seperti kebanyakan dogma, terdapat pengecualian pada proses pembentukan protein berdasarkan bukti-bukti yang ditemukan setelahnya, sehingga dogma ini akhirnya disebut sebagai aturan.
Metabolit primer
Asam nukleat merupakan komponen yang terdiri atas atom C, H, O, dan P.
Biasanya asam nukleat terdiri atas 3 bagian yaitu gula ribosa, basa nitrogen, dan fosfat.
Fusi nuklir
Proses fusi yang menghasilkan nukleus lebih ringan dari besi-56 atau nikel-62 secara umum tidak akan melepaskan sejumlah energi bersih. Elemen-elemen ini memiliki massa per nukleon terendah dan energi ikatan per nukleon tertinggi. Fusi elemen-elemen ringan akan melepas energi (eksotermis), sedangkan fusi yang menghasilkan inti lebih berat dari elemen ini, akan menghasilkan energi yang ditahan oleh nukleon yang dihasilkan (reaksi endotermis). Kebalikannya ini benar untuk proses yang berkebalikan, fisi nuklir. Hal ini berarti untuk elemen ringan, seperti hidrogen dan helium secara umum lebih mudah fusi; sedangkan untuk elemen yang lebih berat, seperti uranium dan plutonium, lebih mudah fisi.
Insersi dan delesi
Insersi (insertion atau penyisipan) dan delesi (deletion atau penghapusan) adalah penambahan atau kehilangan pasangan nukleotida pada gen. Mutasi-mutasi ini berefek merusak pada protein yang dihasilkan, lebih daripada substitusi. Insersi atau delesi nukleotida mungkin mengubah bingkai pembacaan pesan genetik, penggugusan triplet basa pada mRNA yang dibaca saat translasi. Mutasi semacam ini disebut mutasi pergeseran bingkai pembacaan (frameshift mutation) akan terjadi setiap kali jumlah nukleotida yang disisipkan atau terhapus bukanlah kelipatan tiga. Semua nukleotida yang terletak dihilir dan delesi atau insersi akan dikelompokkan menjadi kodon secara salah. dan akibatnya adalah mutasi salah makna ekstendif, biasanya berakhir lebih cepat atau lebih lambat dalam terminasi tak bermakna dan prematur. Kecuali jika pergeseran bingkai ini sangat dekat dengan ujung gen, protein yang dihasilkan hampir pasti bersifat nonfungsional.
Nuklida primordial
Dalam bidang geokimia dan geofisika nuklir, nuklir primordial, yang juga dikenal sebagai isotop primordial, adalah nuklida yang ditemukan di Bumi yang ada dalam bentuk sekarangnya sejak sebelum Bumi terbentuk. Nuklida primordial adalah residu dari Ledakan Besar, dari sumber-sumber kosmogenik dan dari ledakan-ledakan supernova yang terjadi sebelum pembentukan Tata Surya.
Nukleoprotein
Deoksiribonukleoprotein (DNP) adalah kompleks DNA dan protein. Contoh prototipikalnya adalah nukleosom, kompleks dengan DNA membungkus kelompok dari delapan protein histon di dalam sel eukariotik untuk membentuk kromatin. Protamin menggantikan histon saat spermatogenesis.
Nukleosintesis Big Bang
Memproduksi deuterium dari fisi nuklir juga sangat sulit. Deuterium sangat tunduk pada proses nuklir, dan tumbukan di antara inti atom mungkin menghasilkan penyerapan inti, atau pelepasan netron-netron bebas atau partikel alpha. Selama 1970an, usaha-usaha dilakukan dengan menggunakan sinar kosmik yang ditumbukkan pada sebuah objek ("cosmic ray spallation") untuk menghasilkan deuterium. Usaha-usaha ini gagal tetapi secara tidak terduga menghasilkan elemen-elemen ringan yang lain.
Proses r
Yang mampu menghampat proses pendakian garis drip neutron ini adalah menurunnya penangkapan neutron penampang nuklir pada inti-inti atom dengan cangkang neutron yang tertutup, laju reaksi [(formula_1,n)] fotodisintegrasi, dan derajat kestabilan nuklir di dalam wilayah isotop-berat, yang menghentikan proses r ketika inti-inti atom itu menjadi tidak stabil ke fisi spontan (kini diyakini berlaku di dalam wilayah yang kaya akan neutron di dekat "A" = 270 (bilangan nukleon) di dalam tabel nuklida). Setelah fluks neutron berkurang, peluruhan radioaktif ini secara cepat meluruh untuk membentuk yang stabil, yaitu inti-inti atom yang kaya akan neutron. Jadi, sementara proses s menciptakan kelimpahan inti stabil dengan cangkan neutron tertutup, maka proses r menciptakan kelimpahan inti kira-kira 10 satuan massa atom di bawah puncak proses s, karena inti atom pada proses r meluruh menuju kestabilan pada suatu garis "A" yang konstan di dalam tabel nuklida.
Nukleosintesis
Teori-teori nukleosintesis diuji dengan menghitung kelimpahan isotop dan membandingkannya dengan hasil amatan. Kelimpahan isotop biasanya dihitung dengan menghitung laju transisi antara isotop-isotop di dalam sebuah jejaring. Seringkali perhitungan ini dapat disederhanakan sebagai sebuah kendali reaksi kunci laju reaksi-reaksi lainnya.
Ledakan Dahsyat
Model lainnya adalah teori ledakan dahsyat Lemaître, yang diadvokasikan dan dikembangkan oleh George Gamow, yang kemudian memperkenalkan nukleosintesis ledakan dahsyat ("Big Bang Nucleosynthesis", BBN) dan yang kaitkan oleh, Ralph Alpher dan Robert Herman, sebagai radiasi latar belakang gelombang mikro kosmis ("cosmic microwave background radiation", CMB). Ironisnya, justru adalah Hoyle yang mencetuskan istilah "big bang" untuk merujuk pada teori Lemaître dalam suatu siaran radio BBC pada bulan Maret 1949.
Atom
Fusi dua inti yang menghasilkan inti yang lebih besar dengan nomor atom lebih rendah daripada besi dan nikel (jumlah total nukleon sama dengan 60) biasanya bersifat eksotermik, yang berarti bahwa proses ini melepaskan energi. Adalah proses pelepasan energi inilah yang membuat fusi nuklir pada bintang dapat dipertahankan. Untuk inti yang lebih berat, energi pengikatan per nukleon dalam inti mulai menurun. Ini berarti bahwa proses fusi akan bersifat endotermik.
Heksosa
Selain itu, turunan heksosa yang terfoforilasi (mengalami kondensasi dengan gugus fosfat) memiliki berbagai peran penting dalam berbagai proses metabolisme, salah satunya adalah pembentukan senyawa karbohidrat kompleks. Pada sintesis karbohidrat kompleks, heksosa yang terfosforilasi berperan sebagai senyawa perantara. Selain itu, tujuan lain sel melakukan fosforilasi heksosa adalah untuk menjebak gula di dalam sel. Hal ini karena sebagian besar sel tidak memiliki transporter membran pada membran selnya. Lebih jauh lagi, gula heksosa yang terfosforilasi juga beperan penting dalam pembentukkan nukleotida, komponen penyusun asam deoksiribonukleat.
Biokimia
Asam nukleat adalah molekul yang membentuk DNA, substansi yang sangat penting yang digunakan oleh semua organisme seluler untuk menyimpan informasi genetik. Jenis asam nukleat yang paling umum adalah asam deoksiribosa nukleat dan asam ribonukleat. Monomernya disebut nukleotida. Nukleotida yang paling umum diantaranya Adenin, Sitosin, Guanin, Timin, dan Urasil. Adenin berpasangan dengan timin dan urasil, timin hanya berpasangan dengan adenin; sitosin dan guanin hanya dapat berpasangan satu sama lain.
Fisi nuklir
Reaktor fisi kritis adalah jenis reaktor nuklir yang paling umum. Di dalam reaktor fisi kritis, neutron yang diproduksi oleh fisi dari atom bahan bakar digunakan untuk menginduksi reaksi fisi lainnya, sehingga untuk menjaga agar energi yang dilepaskan bisa dikendalikan. Alat yang dapat melakukan reaksi fisi tetapi tidak bisa mandiri disebut sebagai reaktor fisi subkritis. Beberapa alat menggunakan peluruhan radioaktif atau akselerator partikel untuk menggerakkan fisi.
Reaksi kimia
Dalam reaksi substitusi, sebuah gugus fungsi di dalam suatu senyawa kimia digantikan oleh gugus fungsi lainnya. Reaksi ini dapat dibedakan lagi menjadi beberapa subtipe yaitu nukleofilik, substitusi elektrofilik, atau substitusi radikal.
Pada tipe yang pertama, nukleofil, atom atau molekul yang memiliki kelebihan elektron sehingga bermuatan negatif, akan menggantikan atom lainnya atau bagian lainnya dari molekul "substrat". Pasangan elektron nukleofil akan bersatu dengan substrat membentuk ikatan baru, sedangkan gugus lepas akan lepas bersamaan dengan sebuah pasangan elektron. Nukleofil sendiri dapat bermuatan netral atau positif, sedangkan substrat biasanya bermuatan positif atau netral. Contoh nukleofil adalah ion hidroksida, alkoksida, amina, dan halida. Reaksi semacam ini biasanya ditemukan pada hidrokarbon alifatik dan jarang ditemukan pada hidrokarbon aromatik. Hidrokarbon aromatik memiliki rapatan elektron yang tingi dan hanya bisa melangsungkan substitusi aromatik nukleofilik hanya dengan gugus penarik elektron yang sangat kuat. Substitusi nukleofilik dapat berlangsung melalui 2 mekanisme, Reaksi S1 dan S2. Menurut namanya, S singkatan dari substitusi, N singkatan dai nukleofilik, dan, dan angka menunjukkan ordo kinetik reaksi, unimolekuler atau bimolekuler.
Reaksi S1 berlangsung dalam 2 tahap. Tahap pertama, gugus lepas akan lepas dan membentuk karbokation. Tahap ini akan diikuti reaksi yang sangat cepat dengan nukleofil.
Bariogenesis
Langkah berikutnya setelah bariogenesis adalah nukleosintesis Big Bang, yang telah jauh lebih baik dipahami, yaitu di mana inti atom cahaya mulai terbentuk.