Su Biyolojisi

Diğer sayfalarda tartışılan suyun kimyasal ve fiziksel özellikleri, su biyolojisi için temel hususlardır. Doğal su, biyolojik maddelerin yanı sıra canlı yaratıkları da içerir. Biyoloji ve su tartışmasında kendinizi iyi hissetmelisiniz, çünkü su zambağı kulübesinden alınan bu resimde olduğu gibi birbirlerini daha sevimli hale getirirler. Ulusal Yaban Hayatı Federasyonu’nun su sayfaları da bazı ilginç okumalar sunmaktadır.

Tüm canlıların bir yaşam döngüsü vardır. Bir döngü şu süreçlerin tamamını veya bir kısmını içerir: doğum, büyüme, olgunlaşma, üreme, başkalaşım ve ölüm. Dünyada tek hücreli amiplerden bakterilere ve karmaşık homosapienslere kadar milyonlarca canlı organizma bulunmaktadır. Ayrıca, üremeleri için konakçı hücrelere bağımlı olan DNA veya RNA parçaları olan virüsler de vardır. Bunlar hücre değildir.

Canlılar genellikle sistemlerini izole eden hücrelere sahiptir, böylece hücreler yaşamlarını sürdürmek için benzersiz malzemeler içerirler. Hücreler içeriklerini düzenler (homeostatik) ve metabolizmalarını gerçekleştirirler. Bölünürler veya kendilerinin kopyalarını yaparlar. Birçok üreme süreci iki bireyi içerir ve gelecek popülasyonlar daha büyük bir çeşitliliğe tabidir. Mutasyon yaşamın bir gerçeğidir ve çoğu değişen çevrelerine uyum sağlar.

Yaşam nasıl başladı? Burada herhangi bir kesin ifade vermeyerek araştırmanın ve tartışmanın devam etmesine izin verelim. Bir fiziki coğrafya dersi, deniz omurgasızlarının yaşamlarına 600 milyon yıl önce başladığını, bunları sırasıyla balıkların, kara bitkilerinin, amfibilerin, sürüngenlerin, memelilerin ve ardından çiçekli bitkilerin izlediğini öne sürmektedir. Tüm bunlar yüz milyon yıldan daha uzun bir süre önce başlamış ve hominid (primat) soyu evrimine 20 ila 15 milyon yıl önce başlamıştır.

Dünya üzerindeki yaşamın bir su kütlesinde ortaya çıktığına dair güçlü kanıtlar vardır. Dokuz güneş gezegeni arasında yalnızca Dünya gezegeni suyun üç haline sahiptir ve yaşamın başlaması için uygun bir ortam sunar. Tüm yaşam formları su içerdiğinden, su; yaşamın kaynağı, matrisi ve annesi olarak görülür. Su önemlidir, çünkü yaşam için gereklidir ve bazı insanlar suyu yaşam kanı olarak bile görürler.

Su yaşamı desteklediği için, canlı organizmalar da çevrelerini değiştirerek içinde yaşadıkları suyun doğasını değiştirirler. Su kirliliği biyolojisi, laboratuvar bölümü de içeren bir dersin müfredatını listeler. Su ve biyoloji, kaşifleri ve meraklı zihinleri bekleyen karmaşık bir labirentin içine girift bir şekilde örülmüştür.

Su, diğer yaşam destekleyici maddeleri çözer veya emülsifiye eder ve bunları hücreler arası ve hücre içi sıvılara taşır. Aynı zamanda reaksiyonların gerçekleştiği bir ortamdır. Reaksiyonlar yaşam için enerji (madde olmayan) sağlar. Enerji değişikliklere neden olur ve değişikliklerin tezahürü, tamamı olmasa bile en azından yaşamla ilişkilidir. Her yaşamda organize ve sistematize edilmiş bir reaksiyonlar seti esastır.

Biyo-sistemlerde Su Dengesi

Birçok canlı organizma, deniz biyolojisi alanındaki çalışmalardan bahseden bir iş merkezinden alınan bu fotoğrafta gösterildiği gibi yaşamlarını tamamen suda sürdürür. Sudaki canlı organizmalar sudan besinleri alırken, hücrelerindeki elektrolit ve besin konsantrasyonu dengesini korurlar. Suda yaşamayan canlılar ise, suyu çevrelerinden ellerinden gelen her mekanizmayla alırlar. Vücutlarındaki hücreler vücut sıvısı ile çevrilidir ve tüm hücreler sabit elektrolit, besin ve metabolit konsantrasyonlarını korur. Sabit konsantrasyonları koruma sürecine homeostazi denir. Kesinlikle, bu dengede bazı aktif taşıma mekanizmaları rol oynar.

Her bitki türünün köklenmesi kendine özgüddür. Genel olarak konuşursak, geniş köklere sahip bitkiler zorlu koşullar altında su çıkarabilirler. Öte yandan, kaktüs, yeşim bitkisi ve ardıç gibi bazı bitkilerin kökleri azdır, ancak yapraklarında suyun buharlaşmasını önleyen bir mum tabakası vardır. Su koruyan bitkiler kuraklığa tolerans gösterir ve zorlu koşullar altında hayatta kalırlar. Burada gösterilen resim, yukarıdaki bağlantıdan bir yeşim bitkisidir.

Son zamanlarda, bazı kabak yetiştiricileri yaklaşık 500 kg ağırlığında kabaklar hasat ettiler. Büyüme mevsiminin zirvesinde, kabak günde yaklaşık 0.5 kg büyür. Bu, yapraklardan buharlaşan su hesaba katılmadığında, kökler tarafından toplanan 25 mol suya eşdeğerdir. Büyüme özellikle sıcak ve nemli bir günde iyidir, ancak sıcak ve güneşli bir öğleden sonra yaprakların ve meyvelerin sıcaklığı çok yükselir.

Yaşam Desteği İçin Temel Elektrolitler

Suya ek olarak, birçok inorganik madde veya mineral yaşam için esastır. Bu maddeler suda iyonlaşarak iyonları oluşturur ve çözeltileri elektriği iletir. Bu nedenle bunlara elektrolitler denir. Bu maddelerin çoğu doğal suda zaten çözünmüş olduğundan, geldikleri mineral yerine iyonları listeliyoruz.

İyonlar çözündüğünde, su molekülleri ile kompleksler oluştururlar. Çoğu metal için, ilk koordinasyon küresi genellikle 6 su molekülü içerir. Örneğin, sodyum klorür çözüldüğünde şuna sahip oluruz:

NaCl + 12H₂O ⇌ Na(H₂O)₆⁺ + Cl(H₂O)₆^–

Komplekslerin oluşumu suyun yüksek dipol momentine bağlıdır ve çözünme yüksek dielektrik sabitine (80) atfedilebilir. Bununla birlikte, çoğu yayında, komplekslerdeki su moleküllerini görmezden geliriz ve bunları sadece iyon olarak kabul ederiz.

Aşağıda, elektrolit olarak bazı temel iyonları veya tuzları tanımlıyoruz.

• Sodyum klorür, Na⁺ ve Cl^–: NaCl kolayca çözünür ve hücre dışı sıvıda emilir. İki iyon su, asit/baz, ozmotik basınç, karbondioksit taşınmasını dengelemeye yardımcı olur ve insan idrarı ve teriyle atılır. Sodyum klorür eksikliği dehidrasyon belirtileri gösterir.
• Potasyum, K⁺: İyi potasyum iyonu kaynakları sebzeler, meyveler, tahıllar, et, süt ve baklagillerdir. Kolayca emilir ve aktif olarak hücre içi sıvıya taşınır. İşlevi sodyum iyonlarına benzerdir, ancak hücreler sodyum yerine potasyum iyonlarını tercih eder. Potasyum eksikliği kalp durmasına yol açar.
• Kalsiyum, Ca²⁺: İki değerlikli kalsiyum iyonları genellikle insan tarafından zayıf bir şekilde emilir, ancak kemikler, dişler ve kan pıhtılaşması için gereklidir. Kalsiyum eksikliği büyümeyi engeller ve yaşlılıkta osteoporoza neden olur.
• Fosfatlar, PO₄^3-: Kalsiyum fosfat kemikler, dişler vb. için gereklidir. Bununla birlikte, fosfatlar birçok yaşam reaksiyonundan da sorumludur. ATP, NAD, FAD vb. metabolik ara ürünlerdir ve fosfat içerirler. Fosfolipidler ve fosfoproteinler fosfat içeren diğer bazı türlerdir.
• Magnezyum, Mg²⁺: Magnezyum iyonları klorofilde esastır. Bu iyonlar kolayca emilir ve zaman zaman kalsiyumla yarışır. Magnezyum ve kalsiyum iyonları sert suda bulunur ve bu bağlantı magnezyum eksikliğinin kardiyovasküler hastalığa yol açtığı konusunda uyarır.
• Demir (Ferrous) veya ferrik iyonları, Fe²⁺ veya Fe³⁺: Genellikle demir olarak bilinir, ancak demir ya iki değerlikli ya da üç değerlikli iyonlar olarak bulunur. Demir vücut ihtiyacına göre emilir; HCl, askorbik asit (C vitamini) tarafından desteklenir ve apoferritin tarafından düzenlenir. Memelilerde demir karaciğerde ferritin ve hemosiderin olarak depolanır. Demir eksikliği anemiye yol açar. İyi demir kaynakları karaciğer, etler, yumurta sarısı, yeşil sebzeler ve tam tahıllardır.
• Çinko iyonları, Zn²⁺: Çinko iyonları birçok enzim için önemli bileşenlerdir. İnsülin, karbonik anhidraz, karboksipeptidaz, laktik dehidrojenaz, alkol dehidrojenaz, alkalin fosfataz vb. yapısında bulunurlar. Demir gibi, çinko eksikliği de anemiye ve zayıf büyümeye yol açar.
• Bakır iyonları, Cu²⁺: Bakır iyonları demir kullanımına yardımcı olur ve bu metal birçok enzimde bulunur.
• Kobalt iyonları, Co²⁺: Kobalt iyonları B12 vitamininin merkezidir ve eksikliği anemiye yol açar.
• İyot iyonları, I^–: İyot, hücresel oksidasyonu düzenleyen tiroksinin bir bileşenidir.
• Florür iyonları, F^–: İçme suyunun florlanması genellikle tartışmalı bir konudur. Çocukların dişleri çürümeye karşı daha az hassastır. Dişlerini fırçalamaya başladıklarında, diş macunundaki florür yeterlidir.

Yukarıda listelenen elektrolitler suda veya organizmaların sıvılarında önemli miktarda bulunur. Biyolojik sistemlerde çok küçük miktarlarda bulunan bazı metaller vardır ve bunlar yukarıda listelenmemiştir.

Metal iyonları ayrıca proteinlerle etkileşime girer. Bir enzim genellikle çok büyük bir protein molekülüdür ve bir veya daha fazla metal iyonunu çevreleyen bir böbrek şekline katlanır ve bir kompleks oluşturur. Metal genellikle enzim aktivitesinden sorumludur. Kobalt, bakır, demir, molibden, nikel ve çinkonun her birinin enzim grupları vardır ve daha fazla tartışma Prostetik Gruplar ve Protein Aktif Bölgelerindeki Metal İyonları Veritabanı’nda (PROMISE) bulunabilir. Genel bir tartışmaya biyoinorganik kimya denir ve bu site Biyoinorganik Kimya üzerine kapsamlı Genel referanslara sahiptir.

Elektrolitlerin Dengelenmesi

Elektrolit dengesi pasif taşıma veya difüzyon ve seçici aktif taşıma mekanizmaları ile korunur. Difüzyon süreci konsantrasyonu tüm sıvı boyunca aynı yapma eğilimindedir, ancak aktif veya seçici taşıma iyonları özel bölmelere taşır. Örneğin, sodyum ve potasyumun sodyum-potasyum ATPaz adı verilen bir enzim tarafından aktif taşınması genellikle sodyum-potasyum pompası olarak bilinir. Bu süreç, sodyum iyonlarını hücrelerden çıkarırken potasyum iyonlarını hücre içine pompalar. Böylece, hücrelerin içinde yüksek bir potasyum konsantrasyonu korunur. Aktif taşımada enerji gereklidir ve hücresel metabolizma, süreci kolaylaştırmak için enerjiyi ve gerekli moleküler hareketleri sağlar.

Hormonlar özel hücreler tarafından üretilir ve vücudun çeşitli kısımları arasındaki iletişimden sorumludurlar. Bazı karmaşık hormon eylemleri, dokunun bölümüne ve ihtiyaca bağlı olarak taşıma oranını düzenler ve iyon konsantrasyonlarını dengeler. Bu, insan biyokimyası önerisini takiben genel olarak hormonal etkiler olarak adlandırılır.

Gibbs-Donnan etkisi, zarlar veya hücre duvarları ile ayrılmış bölmelerdeki dengeyi ele alır. Örneğin, [Na⁺]₁, [Cl^–]₁ konsantrasyonlarının çarpımı 1. ve 2. bölmeler için aynı olduğunda net bir değişiklik olmayacaktır.

[Na⁺]₁ [Cl^–]₁ = [Na⁺]₂ [Cl^–]₂

1 ve 2 indisleri iki bölmeyi ifade eder. Başka hiçbir bileşen mevcut olmadığında, şuna sahibiz:

[Na⁺]₁ = [Cl^–]₁ = [Na⁺]₂ = [Cl^–]₂

Ancak 2. bölmede başka anyonlara sahip bir sodyum tuzu varsa, bu tuz da Na⁺ vermek üzere iyonlaşır. Bu durumda yukarıdaki koşul korunmayacaktır. Başka bir deyişle, termodinamik, konsantrasyonları ayarlamak için bir güç olacaktır.

Genel olarak, katyonlar anyonlarla dengelenmelidir. Aksi takdirde, çözelti yüklü olacaktır.

İnsan Biyolojisinde Su

İnsanda, doku ve vücut sıvısındaki su çoğunlukla serbesttir, ancak bir kısmı hidrofilik bölmelerin ceplerinde bağlı olabilir. Vücut sıvılarında birçok elektrolit ve besin çözünmüştür.

J.M. Orten ve O.W. Neuhaus (1982), 10. Baskı tarafından yazılan Human Biochemistry (İnsan Biyokimyası), insan vücut ağırlığının yaklaşık %70’inin su olduğunu, bunun çoğunun üç ana bölmede bulunduğunu öne sürer: %70 hücre içi sıvı, %20 dokular arası sıvı ve %7 kan plazması ve sadece %3’ü bağırsak lümeni, beyin omurilik sıvısı ve diğer bölmelerdedir.

Bununla birlikte, Human Biochemistry ayrıca kanın toplam vücut ağırlığının yaklaşık %8’ini oluşturduğunu öne sürmektedir.

Örnek 1

50 kg (110 lb) ağırlığındaki bir kişi için kanın ağırlığı nedir?

Çözüm
Yukarıda verilen dağılımdan,

Kan miktarı = 50 kg * 0.08
= 4 kg.

Bu çok fazla kandır ve 0.5 L kan bağışlamak kanın normal işlevini etkilemeyecektir.

İnsandaki su, yeme-içme yoluyla gelir. İçme suyunun yanı sıra başka içecekler de vardır. Yiyeceklerin çoğu da su içerir. Yiyecek hücrelerde oksitlendiğinde, yiyecekteki tüm hidrojen suya dönüşür ve buna metabolik su denir. Su idrar, dışkı, deri ve solunum yoluyla atılır. Tipik bir günlük su dengesi buradaki bir tabloda gösterilmektedir. Su dengesi hücreler ve sıvı arasında korunur ve çıktı, böbrek fonksiyonlarına ve vücudun hissedilmeyen terlemesine (akciğerden solunan hava su buharı ile doymuştur ve deriden buharlaşma) bağlıdır.

İçme Suyu

İçme suyu sağlığı etkiler. Excite arama motorunda “içme suyu” ifadesiyle yapılan bir arama 57890 belge ortaya çıkardı. Drinking Water Resources (İçme Suyu Kaynakları), içme suyu hakkında bilgi sağlayan web sitelerine açıklamalı bağlantılar verir.

S.D. Faust ve O.M. Aly, 2. Baskı (1998) [TD433 F38 1998] tarafından yazılan Chemistry of Water Treatment (Su Arıtma Kimyası) adlı oldukça yeni bir kitap, ilk Bölümde içme suyu standartlarını ele almaktadır. Bilimi daha iyi anladıkça standartlar yıllar içinde değişmiştir.

Güvenli içme suyu, minerallerin ve elektrolitlerin uygun bir kombinasyonudur. Genellikle, su yumuşatıcılarla yumuşatılmış su içilmemelidir. İçecekler ve yemek pişirmek için damıtılmış su kullanmak, belirlediğiniz hedeflere ulaşmayabilir. Kalsiyum ve magnezyum iyonları içeren sert su içmek için iyidir.

Genellikle bir hükümet, güvenli içme suyu için kurallar sağlamak üzere kar amacı gütmeyen bir kuruluş kurar. Bu kuruluşun içme suyu sistemlerini izlemek için bir altyapısı vardır ve ayrıca içme suyu kalitesini iyileştirmek için araştırmalar yapmalıdır.

Kuralların oluşturulmasıyla ilgili olarak, bahsettiğimiz elektrolitlerin yanı sıra kurşun iyonları (Pb²⁺), cıva (Hg²⁺), metil cıva, arsenik, radyoaktivite vb. gibi diğerlerini belirlemek için güvenilir testler geliştirilmelidir. Bakteri testleri düzenli olarak yapılmalıdır. Bu kuruluş ayrıca ilgili mesajı yayınlamak için bir iletişim kanalına sahip olmalıdır.

ABD Çevre Koruma Ajansı (EPA), kirleticilerin bir listesini verir. Liste önerilen sınırları içerir ve kirleticileri şunlara ayırır:

• İnorganik maddeler
• Organik maddeler
• Radyoaktiviteler (alfa ve beta ışınları, radyum)
• Mikroorganizmalar

İnorganik maddeler arasında antimon, arsenik, asbest, baryum, berilyum, kadmiyum, krom, bakır, cıva, nitrat, nitrit, selenyum ve talyum içeriklerine sınırlar getirilmiştir.

Listede 50’den fazla organik bileşik bulunmaktadır ve bazı tanıdık olanlar şunlardır: akrilamid, benzen, karbon tetraklorür, klorobenzen, 2,4-D, diklorobenzen, dioksin, poliklorlu bifeniller (PCB’ler), toluen ve vinil klorür. Bunların çoğunun sınırı sıfırdır.

Mikroorganizmalar açısından, Giardia lamblia ve Legionella kontrol edilir. Ayrıca virüsler, bulanıklık, toplam koliformlar ve heterotrofik plaka kontrol edilmelidir.

İkincil standart, sağdaki tabloda gösterildiği gibi çoğu elektroliti listeler.

İkincil İçme Suyu Standartları, içme suyunda kozmetik etkilere (cilt veya diş rengi bozulması gibi) veya estetik etkilere (tat, koku veya renk gibi) neden olabilecek kirleticileri düzenleyen, uygulanması zorunlu olmayan yönergelerdir.

Birçok şişelenmiş içme suyu markası vardır, bunlar ancak son yıllarda çok popüler olmuştur. Şişeleme prosedürünü biliyor muyuz? Sektör denetleniyor mu? Su kalitesi güvenilir mi? Tüm şişelenmiş sular aynı mı? Gerçekten iyi sağlık için bir şişelenmiş su markası var mı? Sağlıklı içme suyunda ne olması gerektiğini biliyor muyuz? Ontario Temiz Su Ajansı’nda (OCWA) ifade edilen bir görüş var. Bir göz atın.

Magnezyum web sitesi 4 Ekim 1999’da şu basın bültenini verdi: ABD Ulusal Bilimler Akademisi’ne (1977) göre, dokuz ülkede, su sertliği ile kardiyovasküler hastalıktan ölüm arasında ters bir ilişki olduğunu gösteren 50’den fazla çalışma yapılmıştır. Yani, magnezyum ve kalsiyum açısından eksik su içen kişiler genellikle bu hastalığa daha yatkın görünmektedir. ABD Ulusal Bilimler Akademisi, yumuşak suya kalsiyum ve magnezyum eklenmesine yönelik ülke çapında bir girişimin, Amerika Birleşik Devletleri’ndeki yıllık kardiyovasküler ölüm oranını 150.000 azaltabileceğini tahmin etmiştir. Bu, rapordan iyi bir özettir.

Spor İçecekleri

Sports talk (Spor sohbeti), Spor İçecekleri hakkında bilgi verir. Bu bilim, sanat, test ve efsanedir. Ancak bazı temel hususlar dikkate alınmalıdır.

Vücudumuz çoğunlukla sudur, yaklaşık %70. Vücut sıvısında çözünmüş birçok farklı şey vardır, özellikle tuz. Tuzluluk – suyu ölçmek için nereden numune aldığınıza göre biraz değişir. Bu konuda endişelenmeyin). Konsantrasyonu %0.5 olarak hatırlıyorum ama emin değilim. Doktorlar buna “normal salin” diyorlar.

Şimdi bir insan veya başka bir hayvan hücresini, hücrenin içindeki tuzlu suyla aynı konsantrasyonda tuzlu suya koyarsanız, hücre hemen hemen orada öylece durur. Damıtılmış suya koyarsanız, hücre suyu hücre zarından emer – buna difüzyon denir – ve sonunda patlayana kadar şişer. Hücreyi konsantre tuzlu suya koyarsanız, hücre su kaybeder. Su, zardan dışarı yayılır ve geride küçük, büzülmüş bir hücre bırakır.

Bunun spor içecekleriyle ne ilgisi var? Birine damıtılmış su verirseniz, az önce anlattığım şey yüzünden suyu daha hızlı emeceklermiş gibi görünür. Öte yandan, terleme sırasında sodyum, potasyum ve az miktarda diğer elektrolitleri kaybedersiniz. Özellikle uzun veya sıkı egzersiz yapıyorsanız, bu elektrolitleri yerine koymanız gerekir. Araştırmacılar, suya biraz tuz eklemenin terleme yoluyla kaybedilen tuzu yerine koyduğunu ve vücudun suyu hücrelere ulaştırmasına yardımcı olduğunu buldular. Bir Gatorade veya diğer içeceğin üzerindeki etikete bakarsanız, ana elektrolitin basit tuz olduğunu göreceksiniz. Ancak suya çok fazla elektrolit koyarsanız, hücreler yukarıda anlattığım gibi büzülür.

Umarım bu ne olduğunu anlamanıza yardımcı olur. Hücrelerin nasıl şiştiği veya büzüldüğü hakkındaki bu bilgiler lise biyoloji kitaplarında ve belki okulunuzun kütüphanesinde bulabileceğiniz bir şeyde bile vardır.

İçeceklerin Tadı ve Kokusu

Tat ve koku duyulardır ve bu nedenle nicelleştirilmesi ve sistematize edilmesi zordur. Genellikle Weber Fechner yasası kullanılır. Bu yasa, tat veya koku duyularını S, orantı sabiti K ile uyaran R‘nin logaritmasıyla orantılı olarak ifade eder:

$$S = K \log R$$

Bazı yaygın maddeler için, uzman burun veya uzman tadımcı tarafından algılanan minimum miktarlar, altında hiçbir tat veya kokunun algılanmadığı bir eşik olarak duyuyu verir.

Bununla birlikte, suyun kokulu duyusu koku eşik sayısı (TON) olarak rapor edilebilir. A mL kokulu numune, uzman burun için “ancak algılanabilir” olacak şekilde B mL kokusuz su ile seyreltilirse, TON şu şekilde tanımlanır:

TON = (A + B) / A

Benzer şekilde, bir tat eşik sayısı (FTN) da aynı şekilde tanımlanabilir.

FTN = (A + B) / A

Burada A ve B, kullanılan numunelerin ve tatsız suyun hacimleridir.

Bu formülasyonlar, aksi takdirde nicelleştirilmesi çok zor olan bazı miktarları tanımlamanın bir yöntemini gösterir. Koku ve tadı raporlamanın başka yöntemleri de vardır ve bazı şişeleme şirketlerinin kendi standart karşılaştırma yöntemleri bulunur.

Elbette koku ve tadın kaynağı organik, inorganik bileşiklerin yanı sıra bakteriler ve alglerdir. Örneğin, C₂H₅SH gibi merkaptanlar ve amonyak, hoş olmayan koku ve tat verir.

Örnek 2

Bir su numunesi 10 uzman burun tarafından test edildi ve bunlardan sadece 5’i bir koku algılayabildi. Böylece bu “ancak algılandı” durumudur. Bu numune için TON nedir?

Çözüm

Seyreltme kullanılmadığından,

TON = A / A = 1.

TARTIŞMA

Kokunun “ancak algılanabilir” olması için seyreltmek üzere eşit miktarda kokusuz su gerekirse, test koku sayısı (1+1)/1 = 2 olur.

Katkıda Bulunanlar ve Atıflar

• Chung (Peter) Chieh (Emeritus Profesör, Kimya @ Waterloo Üniversitesi)