28 Νοε 2012

Το ταπεινό μπρόκολο και η "θαυματουργή" σουλφοραφάνη

Επιστήμονες στις ΗΠΑ και στον Καναδά άρχισαν να δοκιμάζουν ένα φάρμακο με βάση το μπρόκολο ως θεραπεία για τον καρκίνο του μαστού.
Προγενέστερες μελέτες έχουν δείξει ότι μία ουσία που απελευθερώνεται έπειτα από την κατανάλωση του συγκεκριμένου λαχανικού, μπορεί να διεγείρει προστατευτικά ένζυμα στον ιστό των μαστών.
Οι επιστήμονες συνέλεξαν την ουσία αυτή, που λέγεται σουλφοραφάνη, και έχουν αρχίσει να την χορηγούν σε ασθενείς οι οποίες προσφάτως διαγνώστηκαν με τη νόσο.
Η κατανάλωση σταυρανθών λαχανικών, όπως το μπρόκολο, το λάχανο και τα λαχανάκια Βρυξελλών, έχει σχετισθεί εδώ και καιρό με μειωμένο κίνδυνο εκδηλώσεως νοσημάτων που κυμαίνονται από την αρθρίτιδα έως τον καρκίνο, αλλά ο ακριβής μηχανισμός της προστατευτικής δράσης τους παραμένει ασαφής.
Επιστήμονες από το Ίδρυμα Μελέτης των Τροφίμων (IFR) που εδρεύει στο Νόργουϊτς πιστεύουν ότι η σουλφοραφάνη διεγείρει τους φυσικούς αντικαρκινικούς μηχανισμούς του οργανισμού.
"Η σουλφοραφάνη είναι πολύ σημαντική", δήλωσε η δρ Μαρία Τράκα, από την Ομάδα Μελέτης του Μπρόκολου του IFR. "Τα υπάρχοντα στοιχεία υποδηλώνουν ότι συμβάλλει στη διατήρηση μιας υγιούς ισορροπίας αντιοξειδωτικών στο σώμα για να αντισταθμίσει στις επιδράσεις των διατροφικών και περιβαλλοντικών καρκινογόνων. Για να αποκομίσει κάποιος αυτά τα οφέλη πρέπει να τρώει τρεις έως τέσσερις μερίδες μπρόκολο την εβδομάδα. Για πολλούς αυτό είναι δύσκολο στην αρχή, αλλά με τον καιρό μπορεί κανείς να το συνηθίσει".
Η σουλφοραφάνη παράγεται στον οργανισμό όταν τρώμε γλυκοραφανίνη - μία ουσία που υπάρχει στο μπρόκολο.
Οι ειδικοί πιστεύουν ότι η σουλφοραφάνη αφ’ ενός ενεργοποιεί γονίδια τα οποία διεγείρουν τα επίπεδα των αντιοξειδωτικών στον οργανισμό, αφ’ ετέρου δεσμεύει μία ομάδα ενζύμων που λέγονται HDAC(δεακετυλάσες των ιστονών) και εμποδίζουν τον οργανισμό να καταστείλει τους όγκους.
Ενδέχεται επίσης να διεγείρει την παραγωγή ενζύμων που καταστέλλουν τα καρκινογόνα, ενώ μελέτες έχουν δείξει πως μπορεί να αναχαιτίσει την ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων ανθεκτικών στην χημειοθεραπεία και στην ακτινοθεραπεία.
Η σουλφοραφάνη δοκιμάζεται σε δύο ξεχωριστές μελέτες.
Η πρώτη πραγματοποιείται σε νεοδιαγνωσθείσες πάσχουσες από καρκίνο του μαστού στο Κέντρο Καρκίνου Sidney Kimmel του Πανεπιστημίου Τζoν Χόπκινς. Οι γυναίκες θα λαμβάνουν καθημερινά σουλφοραφάνη επί δύο εβδομάδες, για να διαπιστωθεί εάν θα επιβραδυνθεί η ανάπτυξη των όγκων τους και αν θα αυξηθούν τα επίπεδα των προστατευτικών ενζύμων στους μαστούς τους.
Η δεύτερη μελέτη διεξάγεται στο Κέντρο Καρκίνου Knight του Όρεγκον και στόχος της είχε να διαπιστωθεί εάν η λήψη εκχυλίσματος μπρόκολου τρεις φορές την ημέρα για χρονικό διάστημα έως δύο μήνες, μπορεί να επιβραδύνει την ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων.


Πηγή : in.gr

27 Νοε 2012

Ιστός αράχνης : Μεταξένιος, ελαστικός, δυνατότερος από ατσάλι !

Επί αιώνες ο άνθρωπος θαυμάζει τις αράχνες για την ικανότητά τους να κατασκευάζουν λεπτεπίλεπτα πλέγματα. Αν και εύθραυστα στην εμφάνιση, αυτά τα πλέγματα μπορούν να παγιδεύσουν τα έντομα κατά την πτήση τους και είναι τόσο ανθεκτικά ώστε να εγκλωβίζουν το θύμα  χωρίς να καταστρέφονται.  Σε αντίθεση με τεχνητά πολυμερή, όπως το Kevlar, το οποίο παρασκευάζεται με πίεση θερμού και όξινου διαλύματος του υλικού μέσω ειδικών ακροφύσιων σε λουτρό όπου και στερεοποιείται, για να ακολουθήσει πλύσιμο και στέγνωμα, το νήμα της αράχνης παράγεται από υδατικό διάλυμα σε συνήθη θερμοκρασία. Η ικανότητα του ιστού να συλλαμβάνει έντομα οφείλεται στο μοναδικό συνδυασμό των ιδιοτήτων του νήματος που είναι η αντοχή, η ελαστικότητα  (εκτείνεται έως 30%) και το πιο σημαντικό, η σκληρότητα. Το μετάξι της αράχνης μπορεί να είναι έξι φορές δυνατότερο από το ατσάλι κατά βάρος αλλά αυτό που το κάνει τόσο ιδιαίτερο είναι η αντοχή του μια και μπορεί να απορροφά μεγάλο ποσό ενέργειας χωρίς να σπάει. Μερικά τεχνητά υλικά είναι δυνατά αλλά δεν εμφανίζουν αυτή την ιδιότητα. Επιπλέον, το νήμα της αράχνης είναι βιοαποικοδομήσιμο και ανακυκλώσιμο, καθώς οι αράχνες επιδιορθώνουν τους ιστούς, τρώνε συχνά τα φθαρμένα τμήματα και χρησιμοποιούν ξανά τα δομικά υλικά.
Αυτά τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά του νήματος της αράχνης το κάνουν ιδιαίτερα ενδιαφέρον σε διάφορα επιστημονικά πεδία. Πολυμερές παρόμοιο με το νήμα της αράχνης θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στην ιατρική ως μη τοξικό νήμα μεγάλης αντοχής, ή ως υλικό επιδιόρθωσης συνδέσμων διότι όχι μόνο δε φθείρεται όσο συχνά και αν κάμπτεται αλλά επί πλέον μπορεί να αντέχει σε συνήθεις συγκρούσεις και σε μεγάλη πίεση. Ο στρατιωτικός τομέας επίσης ερευνά τις χρήσεις του υλικού αυτού μια και η ιδιότητά του να διασπείρει την ενέργεια  το καθιστά ιδανικό υλικό για κατασκευή ελαφρού εξοπλισμού.
Τα συνδυασμένα αποτελέσματα από τις ομάδες του ESRF (Ευρωπαϊκό Συγκρότημα Ακτινοβολίας Σύγχροτρον),  του ILL (Ινστιτούτο Laue - Langevin) και του συνεργαζόμενου τμήματος Ζωολογίας του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης στη Μεγάλη Βρετανία, έδειξαν ότι το νήμα της αράχνης είναι υλικό με ιεραρχική οργάνωση. Το υλικό έχει δομή βιοπολυμερούς αποτελούμενο από πρωτεΐνες φτιαγμένες σχεδόν αποκλειστικά από επαναλαμβανόμενα μοτίβα αμινοξέων όπως η αλανίνη και η γλυκίνη.
Τα μοτίβα της αλανίνης αποτελούν κρυσταλλικές περιοχές  οι οποίες διαχωρίζονται από μη κρυσταλλικές περιοχές πλούσιες σε γλυκίνη. Αυτές οι κρυσταλλικές και μη κρυσταλλικές δομές οργανώνονται σε ίνες που είναι βυθισμένες σε ένα άμορφο πρωτεϊνικό καλούπι. Οι επιστήμονες ακόμη δεν έχουν καταλήξει γιατί αυτή η δομή  εμφανίζει τις γνωστές εκπληκτικές ιδιότητες του νήματος της αράχνης.
Οι επιστήμονες εδώ και κάποιο διάστημα έχουν παρασκευάσει τις πρωτεΐνες του νήματος της αράχνης και ήδη κατανοούν σε μεγάλο βαθμό τη σχέση μεταξύ πρωτεϊνικής οργάνωσης  και αντοχής του νήματος. Εν τούτοις, απαιτείται περισσότερη δουλειά για να διερευνηθεί πλήρως  και να προσομοιωθεί ο μηχανισμός της πρωτεϊνικής συσπείρωσης και του σχηματισμού του νήματος. Στις αράχνες οι πρωτεΐνες του μεταξιού συντίθενται και εκκρίνονται σε αδένες με τη μορφή παχύρρευστου υγρού. Οι αγωγοί από τους αδένες οδηγούν σε ειδικούς σχηματισμούς. Κατά την έξοδό του το παχύρρευστο υγρό  συμπυκνώνεται ενώ το  pH αλλάζει  και οι πρωτεΐνες συσπειρώνονται. Κατά τη διεργασία της συμπύκνωσης η αράχνη μπορεί και αναρροφά και ανακυκλώνει το νερό. Σημαντικό ρόλο στο γνέσιμο της κλωστής παίζουν επίσης και άλλοι παράγοντες, όπως οι κινήσεις του σώματος της αράχνης.
Το πώς όλοι αυτοί οι παράγοντες συνδυάζονται και πως ο άνθρωπος μπορεί να μιμηθεί την αράχνη ώστε να παρασκευάσει τεχνητό νήμα στο εργαστήριο, αποτελεί ακόμη ανοιχτό πεδίο έρευνας. Στο ESRF, στο ILL και σε άλλα ερευνητικά κέντρα η Βιομιμητική αποτελεί μια σημαντική απόπειρα του ανθρώπου για να παρασκευάσει σημαντικά φυσικά υλικά τα οποία θα αποτελέσουν μια νέα γενιά φτηνών και πιο φιλικών προς το περιβάλλον υλικών.

24 Νοε 2012

Θαλιδομίδη : με καθυστέρηση μισού αιώνα η πρώτη "συγγνώμη"

Η γερμανική εταιρεία Gruenenthal, η οποία παρασκεύαζε το διαβόητο φάρμακο θαλιδομίδη για την πρωινή ναυτία στις εγκύους, απολογήθηκε για πρώτη φορά στα θύματα που γεννήθηκαν χωρίς άκρα. Πολλοί ασθενείς απέρριψαν ωστόσο τη συγγνώμη που ήρθε με καθυστέρηση 50 ετών και δεν συνοδεύεται από ανάληψη της ευθύνης.
"Ζητάμε συγχώρεση που για σχεδόν 50 χρόνια δεν βρήκαμε τρόπο να σας προσεγγίσουμε σαν άνθρωποι προς ανθρώπους", δήλωσε ο διευθύνων σύμβουλος της Gruenenthal Χάραλντ Στοκ. "Ζητάμε να θεωρήσουμε τη μακρά σιωπή μας ένδειξη του σοκ που μας προκάλεσε η μοίρα σας»"
Η απολογία του Στοκ από την πόλη Στόλμπεργκ όπου βρίσκεται η έδρα της εταιρείας δεν φαίνεται να άφησε ικανοποιημένα τα θύματα : "Πιστεύουμε ότι μια ειλικρινής και γνήσια απολογία πρέπει να συνoδεύεται από ανάληψη της ευθύνης. Η εταιρεία δεν το έχει κάνει αυτό και μας έχει πραγματικά προσβάλει", δήλωσε στο ραδιόφωνο του BBC o Ντικ Ντόμπρικ, ο οποίος γεννήθηκε χωρίς χέρια.
Στο ίδιο μήκος κύματος, ο πρόεδρος της οργάνωσης Thalidomide UK, Φρέντι Άστμπουρι, ο οποίος απέρριψε τη συγγνώμη της Gruenenthal και ζήτησε χρηματική αποζημίωση των θυμάτων. Ανάλογες δηλώσεις ήρθαν από θύματα και δικηγόρους θυμάτων στην Ιαπωνία και την Αυστραλία.
Η θαλιδομίδη είναι ένα ισχυρό κατασταλτικό που κυκλοφόρησε από το 1957 έως το 1961 ως φάρμακο για την αϋπνία και για την πρωινή ναυτία στις εγκύους. Η χρήση του οδήγησε σε 10 με 20 χιλιάδες γεννήσεις παιδιών με σοβαρές δυσμορφίες, κυρίως κοντά ή ανύπαρκτα άκρα, καθώς και βλάβες σε εσωτερικά όργανα.
Τα περισσότερα κρούσματα καταγράφηκαν στη Γερμανία, τη Βρετανία, την Ιαπωνία, τον Καναδά και την Αυστρία. Στις ΗΠΑ, η θαλιδομίδη ουδέποτε έλαβε έγκριση για χρήση στη διάρκεια της εγκυμοσύνης.
Το τεράστιο σκάνδαλο της θαλιδομίδης οδήγησε τελικά σε αυστηροποίηση των κλινικών δοκιμών για την έγκριση φαρμάκων.
Στη Γερμανία, εξωδικαστικός συμβιβασμός που ανακοινώθηκε το 1970 οδήγησε στη δημιουργία ταμείου 150 εκατ. ευρώ για περίπου 3.000 θύματα, ενώ στην Αυστραλία και άλλες χώρες εκκρεμούν εκατοντάδες αγωγές εναντίον της Gruenenthal και των αντιπροσώπων της.
Η θαλιδομίδη συνεχίζει σήμερα να κυκλοφορεί ως φάρμακο για τη λέπρα και το πολλαπλό μυέλωμα, μια μορφή καρκίνου του μυελού των οστών, ενώ δοκιμάζεται για άλλες παθήσεις όπως η αρθρίτιδα και το AIDS.

Πηγή : in.gr, με πληροφορίες από Associated Press

Μια πλήρης αναφορά στη θαλιδομίδη στη "χημική ένωση του μήνα " από το χημικό τμήμα του πανεπιστημίου Αθήνας εδώ

21 Νοε 2012

Υλικά (2) - Γυαλί

Η τεχνολογία του γυαλιού ήταν γνωστή στους αρχαίους Αιγύπτιους τουλάχιστον 2000 χρόνια πριν παρασκευαστεί βιομηχανικά ο πιο κοινός τύπος γυαλιού.
Σήμερα, σαν γυαλί ορίζεται το προϊόν της θερμικής σύντηξης στερεών σωμάτων, το οποίο κρυώνει χωρίς να κρυσταλλωθεί, παραμένοντας άμορφο.
Το βασικό συστατικό του γυαλιού είναι η άμμος (διοξείδιο του πυριτίου). Για να λειώνει σε χαμηλότερη θερμοκρασία, προστίθεται ανθρακικό νάτριο. Οι δύο ουσίες σχηματίζουν πυριτικό νάτριο, μια ένωση που είναι διαλυτή στο νερό και λέγεται "υδρύαλος". Εάν προσθέσουμε και ασβεστόλιθο (ανθρακικό ασβέστιο), το προϊόν είναι αδιάλυτο στο νερό.
Το πιο κοινό γυαλί παρασκευάζεται από 75% διοξείδιο του πυριτίου, 10% ανθρακικό ασβέστιο και 15% ανθρακικό νάτριο.
Το χρώμα αυτού του γυαλιού - φαίνεται καλύτερα στις κομμένες άκρες - είναι πρασινωπό, καθώς περιέχει ως προσμίξεις και ενώσεις του σιδήρου. Αυτό το χρώμα μπορεί να απαλειφθεί, προσθέτοντας οξείδια του μαγγανίου, του κοβαλτίου ή του αρσενικού.
Στο γυαλί μπορούμε να δώσουμε μια ποικιλία χρωμάτων. Για παράδειγμα, ενώσεις του σεληνίου ή μεταλλικός χρυσός, σε μικρές ποσότητες, δίνουν έντονο κόκκινο, ενώσεις του κοβαλτίου ή του χαλκού μπλε, ενώ ενώσεις του χρωμίου δίνουν πράσινο χρώμα.
Ένα από τα προβλήματα του κοινού γυαλιού είναι η συμπεριφορά του στις μεγάλες ή τις μικρές θερμοκρασίες.
Το 1912 ανακαλύφθηκε ότι εάν το μεγαλύτερο μέρος του ανθρακικού νατρίου αντικατασταθεί με οξείδιο του βορίου και μέρος από τον ασβεστόλιθο με οξείδιο του αργιλίου, προκύπτει ένα είδος γυαλιού που αντέχει περισσότερο στις θερμοκρασιακές μεταβολές και σε όλες τις χημικές ουσίες, εκτός από το υδροφθορικό οξύ. Το βοριοπυριτικό αυτό γυαλί είναι περισσότερο γνωστό με το όνομα που πρωτοκυκλοφόρησε στο εμπόριο : Pyrex.
Ακόμα μεγαλύτερη θερμική αντοχή έχει ένα άλλο γυαλί, που λέγεται Vykor και αποτελείται σχεδόν αποκλειστικά από διοξείδιο του πυριτίου.
Όταν στη θέση του ανθρακικού νατρίου χρησιμοποιηθεί οξείδιο του μολύβδου, το γυαλί που παράγεται - "κρύσταλλο" - έχει υψηλό δείκτη διάθλασης και όταν κοπεί σε σχήματα με γωνίες και πέσει πάνω του φως, λάμπει με μια έντονη λάμψη, η οποία έχει ελκύσει όλους τους τεχνίτες του γυαλιού για αιώνες μέχρι τώρα.
Μικρές αλλαγές στη σύσταση του γυαλιού μπορούν να προκαλέσουν μεγάλες αλλαγές στις ιδιότητές του. Ένα παράδειγμα είναι η προσθήκη χλωριούχου αργύρου, που σκουραίνει με την επίδραση του ηλιακού φωτός. Αυτό το χρώμα χάνεται όταν δεν υπάρχει φως, ξαναεμφανίζεται με την επίδραση του φωτός κ.ο.κ. Έτσι μπορούμε να παρασκευάσουμε φωτοχρωμικά γυαλιά. Μια τυχαία υπερθέρμανση αυτού του φωτοευαίσθητου γυαλιού, οδήγησε σε ένα μόνιμα αδιαφανές γυαλί, για το οποίο βρέθηκε ότι ήταν πρακτικά  άθραυστο.
Όπως παντού, έτσι και στο γυαλί : νέες εφαρμογές θα κρύβουν νέες - ευχάριστες - εκπλήξεις...

Δείτε ακόμα : Ιστορία του γυαλιού (Wikipedia)

19 Νοε 2012

Υλικά (1) : Τσιμέντο

Από τότε που οι άνθρωποι άρχισαν να χτίζουν, ένιωσαν την ανάγκη να χρησιμοποιήσουν κάποιο υλικό που να ενώνει τις πέτρες για να φτιάχνονται τοίχοι και πατώματα.
Οι Ασσύριοι και οι Βαβυλώνιοι χρησιμοποιούσαν υγρό πηλό, ενώ οι αρχαίοι Αιγύπτιοι χρησιμοποιούσαν ορυκτό γύψο  (ένυδρο θειικό ασβέστιο), ανακατεμένο με άμμο για να φτιάξουν τη λάσπη που χρησιμοποιήθηκε στην κατασκευή των Πυραμίδων.
Οι αρχαίοι Έλληνες έφτιαχναν ασβέστη θερμαίνοντας ασβεστόλιθο και βρήκαν ότι η δράση του μίγματος ασβέστη και άμμου βελτιωνόταν όταν πρόσθεταν και κάποια ηφαιστειακή στάχτη, τεχνική που συνέχισαν οι Ρωμαίοι.
Η τέχνη της κατασκευής τσιμέντου χάθηκε μέσα στους αιώνες μετά την παρακμή της Ρώμης. Το Μεσαίωνα χρησιμοποιήθηκαν διαφορετικά υλικά και μόλις το 1824, ο Joseph Aspdin, ένας Άγγλος χτίστης βρήκε ότι η προσθήκη ηφαιστειογενούς στάχτης θα μπορούσε να είχε αποφευχθεί, εάν ο ασβεστόλιθος περιείχε μεγάλη αναλογία αργίλου (πηλού). Αυτός και περισσότερο ο γιος του William παρασκεύασαν τσιμέντο παρόμοιο με αυτό που χρησιμοποιείται σήμερα. Το προϊόν αυτό ονομάστηκε τσιμέντο Portland, από το όνομα της Αγγλικής πόλης, όπου είχε εξορυχθεί ασβεστόλιθος με υψηλή περιεκτικότητα σε άργιλο.
Η χημική σύσταση μιας ποιότητας τσιμέντου Πόρτλαντ είναι η παρακάτω :
Ασβεστόλιθος 62%, Διοξείδιο του πυριτίου 22%, Άργιλος 7,5%, Μαγνησία 2,5%, Τριοξείδιο του σιδήρου 2,5%, Τριοξείδιο του θείου 1,5% και τα υπόλοιπα συστατικά 2%.
Πώς παρασκευάζεται το τσιμέντο
Το αλεσμένο μίγμα στην αρχή θερμαίνεται στους 800οC, οπότε ο ασβεστόλιθος δίνει ασβέστη και στη συνέχεια θερμαίνεται σε περιστροφικά καμίνια, μήκους 50-150 μέτρων και διαμέτρου 3-6 μέτρων, όπου, σε θερμοκρασία περίπου 1500οC, γίνονται διάφορες αντιδράσεις με αποτέλεσμα το σχηματισμό ασβεστο-αργιλο-πυριτικών ενώσεων. Το προϊόν, αφού ψυχθεί, ονομάζεται clinker. Όταν αυτό αλεστεί σε λεπτότατη σκόνη, δίνει το τσιμέντο.
Συνήθως στο τσιμέντο προσθέτουμε γύψο, που βελτιώνει την πήξη του και ορισμένα φυσικά ή τεχνητά υλικά, που προσδίδουν στο τσιμέντο ωφέλιμες ιδιότητες. Τέτοιες ύλες είναι οι ποζολάνες. Οι δοσολογίες των υλικών συνάλεσης είναι αυστηρά καθορισμένες και συνεχώς ελεγχόμενες.
Σκλήρυνση του τσιμέντου - Μπετόν
Οι πρώτες θεωρίες για τη σκλήρυνση του τσιμέντου διατυπώθηκαν από τους Le Chatelier και Michaelis, γνωστούς από άλλες εργασίες τους στη Χημεία, το 1893.
Οι σημαντικότερες μηχανικές ιδιότητες του τσιμέντου είναι η δύναμη ενάντια στη συμπίεση και η δύναμη ενάντια στην έκταση (το τέντωμα).
Σε γενικές γραμμές, ο μηχανισμός της σκλήρυνσης του τσιμέντου είναι ο εξής :
με την ενυδάτωσή του σχηματίζονται αδιάλυτες ένυδρες ενώσεις, ενώ τα οξείδια των μετάλλων που υπάρχουν σ' αυτό, μετατρέπονται στα αντίστοιχα αδιάλυτα υδροξείδια.
Μίγμα τσιμέντου, άμμου και χαλικιών αποτελεί το υδραυλικό σκυρόδεμα (μπετόν). Στο μπετόν το τσιμέντο παίζει το ρόλο του συνδετικού ανάμεσα στην άμμο και τα χαλίκια.
Εάν το μπετόν περιέχει και ενίσχυση με σιδερένιες ράβδους, που σχηματίζουν πλέγμα, προκύπτει το οπλισμένο σκυρόδεμα (μπετόν αρμέ) που βρίσκει εκτεταμένες εφαρμογές στην οικοδομική και τα δημόσια έργα.

Δείτε περισσότερα εδώ (Δημοκρίτειο πανεπιστήμιο Θράκης-Τμήμα Πολιτικών Μηχανικών)

1 Νοε 2012

Η χημεία των χρωμάτων του φθινοπώρου

Κάθε φθινόπωρο, η μείωση του μήκους της ημέρας και η πτώση της θερμοκρασίας παρακινούν τα δέντρα να προετοιμαστούν για το χειμώνα. Στο πλαίσιο αυτής της προετοιμασίας ρίχνουν δισεκατομμύρια τόνους φύλλων. Φύλλα που πριν ήταν πράσινα παίρνουν φωτεινές κίτρινες, πορτοκαλί και κόκκινες αποχρώσεις. Αυτές οι αλλαγές στο χρώμα είναι το αποτέλεσμα μετατροπών στις χρωστικές των φύλλων.
Η πράσινη χρωστική των φύλλων είναι η χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη απορροφά το κόκκινο και το μπλε φως της ηλιακής ακτινοβολίας που πέφτει στα φύλλα. Επομένως, το φως που αντανακλάται από τα φύλλα είναι μειωμένο όσον αφορά το μπλε και το κόκκινο και εμφανίζεται πράσινο. Τα μόρια της χλωροφύλλης είναι μεγάλα και δεν είναι διαλυτά στο υδατικό διάλυμα που περιέχουν τα φυτικά κύτταρα. Αντίθετα, είναι προσκολλημένα στις μεμβράνες διατάξεων με σχήμα δίσκου, που ονομάζονται χλωροπλάστες και βρίσκονται μέσα στα κύτταρα. Οι χλωροπλάστες αποτελούν το χώρο της φωτοσύνθεσης, της διαδικασίας κατά την οποία η φωτεινή ενέργεια μετατρέπεται σε χημική ενέργεια. Στους χλωροπλάστες, το φως που απορροφάται από την χλωροφύλλη προμηθεύει την ενέργεια που θα χρησιμοποιήσουν τα φυτά για να μετατρέψουν το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό σε οξυγόνο και υδατάνθρακες (σάκχαρα).
Η χλωροφύλλη δεν είναι ιδιαίτερα σταθερή ένωση. Το πολύ λαμπρό ηλιακό φως προκαλεί της αποσύνθεσή της. Για να διατηρήσουν την ποσότητα χλωροφύλλης στα φύλλα τους, τα φυτά τη συνθέτουν συνεχώς. Η σύνθεση της χλωροφύλλης στα φυτά απαιτεί ηλιακό φως και σχετικά υψηλές θερμοκρασίες. Επομένως, κατά τη διάρκεια του καλοκαιριού η χλωροφύλλη συνεχώς διασπάται και αναγεννάται στα φύλλα των δέντρων.
Μία άλλη χρωστική που απαντάται στα φύλλα πολλών φυτών είναι το καροτένιο. Το καροτένιο απορροφά το πρασινομπλέ και το μπλε φως. Το φως που αντανακλάται από το καροτένιο εμφανίζεται κίτρινο. Το καροτένιο είναι, επίσης μεγάλο μόριο (C40H36) και περιέχεται στους χλωροπλάστες πολλών φυτών. Όταν η χλωροφύλλη και το καροτένιο συνυπάρχουν στο ίδιο φύλλο, μαζί απορροφούν το κόκκινο, το πρασινομπλέ και το μπλε φως από το ηλιακό φως που πέφτει στο φύλλο. Το φως που αντανακλά το φύλλο εμφανίζεται πράσινο. Το καροτένιο λειτουργεί ως συμπληρωματικός απορροφητής φωτός. Η ενέργεια του φωτός που απορροφάται από το καροτένιο μεταφέρεται στη χλωροφύλλη, που τη χρησιμοποιεί για τη φωτοσύνθεση. Το καροτένιο είναι πολύ πιο σταθερή ένωση από τη χλωροφύλλη. Το καροτένιο εξακολουθεί να παραμένει στα φύλλα, ακόμη και όταν η χλωροφύλλη έχει εξαφανιστεί. Όταν η χλωροφύλλη εξαφανίζεται από ένα φύλλο, το καροτένιο που απομένει κάνει το φύλλο να εμφανίζεται κίτρινο.
Στη διάρκεια του καλοκαιριού, τα φύλλα των δέντρων είναι εργοστάσια που παράγουν σάκχαρα από διοξείδιο του άνθρακα και νερό, με την επίδραση του φωτός στη χλωροφύλλη. Η χλωροφύλλη κάνει τα φύλλα να φαίνονται πράσινα.
Το φθινόπωρο, οι μέρες που συνεχώς μικραίνουν και οι δροσερές νύχτες πυροδοτούν αλλαγές στο δέντρο. Μια από αυτές τις αλλαγές είναι η ανάπτυξη μιας φυλλώδους μεμβράνης μεταξύ του κλαδιού και του μίσχου του φύλλου. Αυτή η μεμβράνη παρεμβαίνει στη ροή των θρεπτικών συστατικών προς το φύλλο. Επειδή η ροή των θρεπτικών συστατικών διακόπτεται, η παραγωγή χλωροφύλλης στο φύλλο μειώνεται και το πράσινο χρώμα του φύλλου εξασθενεί. Αν το φύλλο περιέχει καροτένιο, το χρώμα θα μετατραπεί από πράσινο σε φωτεινό κίτρινο καθώς εξαφανίζεται η χλωροφύλλη. Η μεμβράνη ανάμεσα στο κλαδί και το μίσχο του φύλλου επίσης εμποδίζει τη ροή σακχάρων από το φύλλο. Σε κάποια δέντρα, καθώς η συγκέντρωση σακχάρων στο φύλλο αυξάνεται, τα σάκχαρα αντιδρούν για να σχηματίσουν ανθοκυάνες. Αυτές οι χρωστικές κάνουν τα φύλλα που είχαν αρχίσει να κιτρινίζουν κόκκινα.
Η ποικιλία και η ένταση των φθινοπωρινών χρωμάτων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τον καιρό. Οι χαμηλές θερμοκρασίες καταστρέφουν τη χλωροφύλλη και αν παραμένουν πάνω από το μηδέν, προωθούν το σχηματισμό ανθοκυανών. Το λαμπρό φως επίσης καταστρέφει τη χλωροφύλλη και αυξάνει την παραγωγή ανθοκυανών.
Έτσι, τα φωτεινότερα φθινοπωρινά χρώματα παράγονται όταν οι ξηρές ηλιόλουστες μέρες, ακολουθούνται από ψυχρές, ξηρές νύχτες.