appleseed

De två pyruvatjonerna som uppstått ur den sönderdelade glukosmolekylen ger i sin tur 2 NADH och 2 CO2  när den omvandlas till 2 acetylCoA och går in i citronsyracykeln. Nedan ser vi en bild på citronsyracykeln.



Andningskedjan - oxidativ fosforylering

Syfte: att återoxidera NADH och FADH2 vilket ger ATP.

Andningskedjan består av 4 proteinkomplex & 2 mobila/rörliga elektronbärare.



Elektronerna rör sig från I eller II till IV. Vid passage av I, II och IV pumpas protoner ut från matriv till mellanmembransutrymmet. För att protonerna ska kunna gå tillbaka till matrix måste de gå via ATP-syntas som syntetiserar ATP.

NADH-elektroner passerar 3 pumpställen och ger 3 ATP medan FADH2-elektroner bara passerar 2 pumpställen och ger 2 ATP.

Elektronerna lämnas vid proteinkomplex IV till O2
O2 + 4 elektroner + 4 H+ blir till 2 H2O
6 C6H12O6 + 6 O2 blir till 6 CO2 (går åt i andningskedjan) + 6 H2O (bildas i andningskedjan)

Fettsyranedbrytningen/metabolismen

Triacylglycerol blir glycerol (glukolys som glyceraldehyd-3-fosfat) och 3 fettsyror (i citronsyracykeln som acetilCoA)

Fettsyrorna omvandlas till acetylCoA genom beta-oxidation.

Detta sker stegvis (s.134)

1. Fettsyran kopplas till CoA

2. En kolatom oxideras i 2 steg

1 NADH

1 FADH2

3. En CoA till binder in och fettsyran klyvs och bildar 1 acetolCoA samt en fettsyra som är 2 kolatomer kortare.

Exempel: En fettsyra med 8 kolatomer bildar 4 acetylCoA genom 3 klyvningar. Vid dessa klyvningar har 3 NADH och 3 FADH2 bildats. Av de fyra acetylCoA får vi också 4 ATP, 4 FADH2 och 12 NADH i citronsyracykeln. Detta leder till att vi sammanlagt får 7 FADH2 som ger 14 ATP, 15 NADH som ger 45 ATP och 4 ATP. TOTALT 63 ATP!

FETTSYRASYNTES

1. AcetylCoA är utgångsämne. Denna aktiveras (karboxyleras) och bildar malonylCoA. (AcetylCoA aktiveras genom att omvandlas till malonylCoA, detta kostar ATP).

2. En AcetylCoA reagerar med en malonylCoA. Detta ger 4 C (CO2 avges)

3. Reduktion - dehydratisering - reduktion = en fettsyra som är 4 C lång. (detta fortgår tills fettsyran är 16 kolatomer lång.

FOTOSYNTESEN

6 CO2 + 6 H2O + energi ger C6H12O6 + 6 O2

Använder koldioxid och får ut glukos och syrgas.

Fotosyntesen delas in i 2 delar.

• Ljusfasen som kräver ljus

• Mörkerfasen

För att fånga in ljusenergi finns klorofyll i växternas kloroplaster. Ljuset gör att elektroner exiteras och vandrar i en elektrontransport som liknar andingskedjans. Även här kommer elektrontransport leda till ATP-syntes via en protongradient.

Elektronerna kommer från 2 H2O och ljus, blir till O2 + 4 H+ samt 4 elektroner som slutligen lämnas till NADPH som är en fosforylerad variant av NADH.

Ljusfasen har alltså gett: O2, ATP och NADPH som alla behövs i mörkerfasen.

Mörkerfasen
• Calvincykeln fixerar CO2 och bygger glyceraldehyd-3-fosfat (som är en intermediär i glukolysen)

• Glykoneogenes - bygger glukos från glyceraldehyd-3-fosfat

Calvincykeln:

1. CO2 binds till Ribulos-1,5-difosfat med hjälp av katalysatorn RUBISCO. 6-kolsföreningen som bildas splittas direkt till 2 styckna 3-fosfoglycerat.

2. 3-fosfoglyceratet omvandlas i 2 steg till glyceraldehyd-3-fosfat. För detta krävs ATP och NADPH från ljusfasen.

3. Glyceraldehyd-3-fosfat omvandlas till glukos via glukoneogenesen eller återbildar ribulosfosfat.

BILDANDET AV GLUKOS

Denna process kallas glukoneogenes. Glyceraldehyd-3-fosfat omvandlas till glukos i en reaktionssekvens som liknar den i glukolysen, men åt andra hållet.

6 CO2 (mörkerfas) + 6 H2O (ljusfas) + energi (ljusfas) bildar glukos (mörkerfas) och O2 (ljusfas)

DET ÄR SUPERDUPERVIKTIGT ATT KUNNA BERÄKNA ATP & FETTSYROR!!!

Viktiga molekyler vid ämnesomsättningen är:

• ATP - AdeninTriFosfat - som är kroppens energivaluta. Det krävs väldigt mycket energi för att hålla ihop molekylen.

Det kostar energi att 4 negativa laddningar hålls i närheten av varandra. Motsvarande den här energin frigörs och kan anvåändas till annat när ATP omvandlas till ADP eller AMP.

Vad används ATP till?

- Driva energikrävande synteser

- Rörelse

- Transport av ämnen

- Överföring av nervimpulser

- Värme

ATP kan ej lagras utan vi lagrar ämnen som lätt kan brytas ner till ATP som triacylglyceral (fett) eller glykogen (kolhydrat).

• NAD+ och FADH är viktiga oxidationsmedel. Har de tagit upp väte och blivit NADH & FADH2 är de viktiga reduktionsmedel.

METABOLISM

Kolhydrater tex. stärkelse bryts ner till sina mindre beståndsdelar, här glukos.

Proteiner bryts ner till aminosyror

Fett (triacylglycerol) bryts ner till glycerol och 3 fettsyror

Kan användas till att ge energi eller så används de som byggstenar när vi bygger nya biomolekyler.

Metabolismen delas in i 2 delar:

• Nedbrytande processer: katabolism som ger energi

• Syntetiserande processer: anabolism som kräver energi

Vilka processer det är som är aktiva styrs av enzymer.

Glukosmetabolism

Vid fullständig förbränning av glukos bildas koldioxid och vatten. Glukos förbränns när energibehovet är stort och lagras i form av glukogen när energibehovet är litet.

C6H12O6 + 6 O2 (inandas) → 6 CO2 (utandas) + 6 H2O + energi

Förbränningen av glukos delas in i:

• Glukolys: cytosol/cytoplasman

• Citronsyra cykeln: mitokondrie matrix

• Andningskedjan



I glukolysen sönderdelas en glukos till 2 pyruvatjoner. I den första delen av glukolysen krävs 2 ATP men i den andra delen frisätts 4 ATP så den totala vinsten blir 2 ATP. Samtidigt bildas också 2 NADH som ger ATP i andningskedjan.

Vad händer med pyruvatjonen? Det beror på tillgången av syre. Om det finns syre så att det räcker går de in i citronsyracykeln vilket ger mycket ATP ≈38 ATP/glukosmolekyl. Om det däremot inte finns tillräckligt mycket syre bildas mjölksyra i våra muskler. NADH måste regenereras (omvandlas tillbaka) till NAD+ annars kan glukosen inte fungera. (pyruvat+NADH → laktat + NAD+) Då kan glukosen fortgå och ge oss åtminstone 2 ATP.

I jästceller: Pyruvat omvandlas till etanol. NADH blir NAD+ och glukolysen kan fortgå (och jästcellen är räddad).

Innan pyruvatjonen går in i citronsyracykeln omvandlas det till acetylCoA (Koenzym A). Reaktionen ger NADH som ger ATP senare, och CO2 avges. (BILD PÅ ITSLEARNING)

Uppgifter att göra: 9:13 till 9:17

Sockret i RNA - Ribos

Nukleotiderna hålls samman av fosfatgrupper, och kedjorna i DNA hålls ihop av vätebindningar mellan kvävebaserna. (BILD som visar hur adenin binder till tymin med dubbelbindning och cytosin trippelbinder till guanin)

Polymerer av nukleotider

En nukleotid består av:

- En sockerenhet

- En fosfatgrupp

- En kvävebas

DNA-spiralen: Spiral med socker, fosfatgrupper och kvävebaser på insidan. Och utsidan på DNA-spiralen är negativ vilket spelar roll då 1 meter DNA ska packas i en cell med en diameter på kanske en nanometer. DNA-spiralerna lindas sedan upp på positivt laddade proteiner (histoner) och detta ger en effektiv tätpackning.

Nukleotider skrivs alltid från 5' till 3'. Man börjar alltså med den nukleotid som har en fri OH-grupp kopplat till kolatom 5 i pentosen, och avsutar med den nukleotid som har en fri OH-grupp kopplad till kolatom 3. I DNA binder kedjorna till varandra antiparallellt. Exempel:

5'-ATTGC-3'

3'-TAACG-5'

När man sedan skriver svaret så kommer man ihåg att vända ocg börja med 5'. Svaret blir alltså: 5'-GCAAT-3'

Det som skiljer DNA från RNA:

• Enkel/dubbelsträngad

• Annat socker

• Kvävebaserna (ATCG och AUCG)

Molekylärbiologins centrala dogma:

Replikation: Exakt kopia av DNA:t inför celldelning

1. Kedjorna i DNA separeras och kvävebaserna exponeras

2. Fria nukleotider binder in

Semikonservativ, halvbevarad

Varje ny DNA-molekyl består av en ny och en gammal kedja. 

Enzymet DNA-polymeras krävs för att koppla ihop nukleotiderna i den nya kedjan kovalent. DNA-polymeraserna har även en kontrollfunktion. När nytt DNA bildas kontrolleras en extra gång att rätt nukleotid sätts in, och även när cellen är vilande skannas DNA:t efter fel.

FLERA TYPER AV RNA

Vid transkriptionen och translationen spelar olika RNA-typer viktiga roller.

• m-RNA - messenger RNA - fungerar som mall vid proteinsyntesen. Är en RNA-kopia av DNA. Bildas i kärnan och trasporteras sedan till ribosomerna där proteinsyntesen sker.

• t-RNA - transfer RNA - adaptormolekylen som läser av mRNA och binder aminosyror. Ser till att aminosyrorna hamnar på rätt position i sekvensen.

• r-RNA - ribosom RNA - bygger tillsammans med protein upp ribosomerna.

Transkription: process då mRRNA bildas med DNA som mall. Den går till så att kedjorna i DNA separeras, sedan får en av kedjorna utgöra mall för mRNA. Det enzym som katalyserar transkriptionen heter RNA-polymeras.

Vårt DNA består av introner (ickekodande material) och exoner (kodande material)

Innan translationen måste intronerna avlägsnas och denna process kallas splitsning.

Alternativ splitsning är exempelvis antikroppsproduktionen när exoner sammanfogas för att ge många olika proteiner.

Translation: Process när nukleotiderna översätts till aminosyresekvens. 3 nukleotider svarar mot en aminosyra. (detta kallas för den genetiska koden)

• Det finns 64 olika 3-bokstavskombinationer

• 20 aminosyror

• 3 stoppsignaler (UAA, UAG & UGA)

Det finns alltså 61 3-bokstavskombinationer som kodar till aminosyror, men bara 20 aminosyror. Alltså finns det flera aminosyror som har fler än ett kodon.

Syntesen startar alltid med en metionin (AUG) och detta AUG märks ut med en speciell sekvens innan.

Translationen börjar alltid vid AUG som både är en startkod och kod för metionin.

tRNA-molekylen läser av RNA och håller aminosyrorna i närheten av varandra. Det leder till att de kan kopplas ihop kovalent via peptidyltransferas. Detta fortsätter tills en stoppkod visas.

När en stoppkod binder till en vattenmolekyl frigörs polypeptidkedjan och veckas till sin 3D-form.

Mutation: förändring i DNA:t från ex. strålning och kemikalier kan ge mutationer.

• Punktmutationer:

- Utbyte

- Tillägg

- Borttagande av enskild kvävebas
• Fördubbling eller borttagande av hela DNA-bitar
• Förändring av antalet kromosomer

• Dehydrogenas - Tar bort väte (oxiderar ett substrat)

• Karboxylas - Adderas karboxylgrupp till substrat

• Reduktas - Reducerar ett substrat (lägger till H)

• Defosfatas - Tar bort en fosfatgrupp

Enzymer håller substraten på plats nära varandra & aktiveringsenergin blir lägre.

Nej jag orkar inte.

Jo de måste ha en struktur som passar ett liknande substrat.

4. Hur fungerar en inhibitor till ett enzym?

De ersätter substratet som skulle ha reagerat med enzymet.

Kraftigt förändrat pH-värde, värme eller vissa salter.

• Primärstrukturen - anger vilka aminosyror som ingår i proteinet och i vilken ordning de sitter. (N och C terminaler) när man skriver sekvenser börjar man ALLTID med den aminosyra som har en fri aminogrupp (N) och slutar med den aminosyra som har en fri karboxylgrupp (C).

• Sekundärstrukturen - små lokala 3D mönster som förekommer i flera proteiner exempelvis α-helix (alfa-helix) och β-struktur (beta-struktur) som hålls ihop av vätebindningar. (När H binder N, O eller F)

• Tertriärstrukturen - 3D strukturen hos en polypeptidkedja, det vill säga hur alfa-helixar, beta-strukturer och områden utan speciell sekundärstruktur sitter i rymden. De kan hållas ihop av vätebindningar, elektrostatiska interaktioner, hydrofoba interaktioner (hydrofoba/opolära vill gärna vara i närheten av varandra) eller kovalenta disulfidbryggor (Cys-SH HS-Cys → Cys-S-S-Cys)

• Kvartärstrukturen - Om proteinet består av mer än en polypedtidkedja anger kvartärstrukturen hur dessa sitter i rymden i förhållande till varandra.

Denaturering: Om alla strukturnivåer utom primärstrukturen förstörs kommer proteinet att förlora sin funktion. Detta kan exempelvis ske genom värme, kraftiga pH-förändringar och vissa salter kan öka jonstyrkan så att proteinerna denatureras.

En av proteinernas viktigaste funktioner är KATALYS och de proteriner som katalyserar kallas ENZYMER.

Enzym:

• Katalytiskt aktivt protein

• Möjliggör många reaktioner som utanför cellen sker ytterst långsamt. Varje enzym kräver olika betingelser (pH/temperatur) för att fungera optimalt.

Effekten hos enzymerna varierar

• Kolsyra hydras

• Succinatdehydrogenas

Varför går det fortare i närvaro av ett enzym? Jo enzymer sänker aktiveringsenergin, så det krävs mindre energi för reaktionen. Detta beror på att enzymerna håller reaktanterna nära varandra och rätt orienterade.

Reaktionsformel: (E+S ↔ ES → E+P) 



Enzymer är specifika. Det betyder att de bara jobbar på en typ av substrat eller en grupp av liknande substrat.

Exempel: succinat dehydrogenas som bara verkar på succinat, eller alkohol dehydrogenas som verkar på vissa alkoholer.

Selektiviteten baseras på utseendet av enzymets aktiva yta. (Substratet passar in på enzymets yta likt en pusselbit)

Serinproteaser - enzymer som bryter peptidbindningar.

Enzymer kan blokeras av hämmare, inhibitorer, som gör att enzymet inte längre fungerar.

Enzymnamn: De flesta slutar på -as med undantag för trypsin och kymotrypsin då dessa namngavs för så länge sedan, innan detta gällde. När man namnger ett enzym börjar man med substratet de verkar på och avslutar med typen av reaktion de katalyserar. Exempel: AcetylCoAkarboxylas - substrat & addition av karboxylgrupp.

Kofaktorer - Ibland behövs andra kemiska grupper för ett proteins funktion (ej uppbyggda av aminosyror)

Det finns två grupper:

• Ko enzymer - sitter löst associerade till polypeptidkedjan. Exempelvis i metabolismen behövs oxidationsmedlen NAD+ och FAD.

• Prostetisk grupp - sitter hårdare bundna till polypeptidkedjan. Exempelvis hemoglobin som behöver en hem.grupp för O2-transport.

Celler är en förutsättning för liv.

Det finns olika celltyper och uppbyggnad av celler.

- Prokaryoter (saknar cellkärna, exempelvis bakterier)

- Eukaryoter (har cellkärna, exempelvis växtceller och djurceller)

Skillnaden mellan de båda är att växtceller har kloroplast där fotosyntes sker, vakuoler som fungerar som förvaringsutrymmen samt cellvägg.

Kolhydraterna: en generell formel för kolhydrater är Cm(H2O)n

Kolhydrater bildas via fotosyntesen och är vår viktigaste energikälla.

Kolhydrater delas in i:

- Monosackarider som är den enklaste sockerarten och innehåller 5 eller 6 kolatomer. (glukos, fruktos)

- Disackarider som när de sönderdelas blir till två monosackarider. (laktos, sackaros)

- Polysackarider som stärkelse (glukospolymer och har funktionen att lagra energi i växter,men vi kan tillgodogöra oss energin), cellulosa (glukospolymer och är en form av kolhydrater vi inte kan tillgodogöra oss energin från, däremot kan kor och hästar det tack vare bakterier i tarmsystemet) och glykogen (glukospolymer och finns i våra muskler för snabb tillgång till energi vid röresle samt i levern för att kunna kontrollera blodsockerhalten. Det här är vårt sätt att lagra kolhydrater)

Lipiderna: (fetterna) Ämnen som är mer lösliga i organiska lösningmedel än i vatten. De flesta lipider är uppbyggda av fettsyror som är långkedjiga karboxylsyror (ofta i antaler 16-18 st C) samt en karboxylgrupp.

Fettsyrorna kan vara mättade/omättade, och med det menas innehåll av dubbelbidningar.

Fleromättad fettsyra om den har 2 eller fler dubbelbindningar.

Lipiderna delas in i 3 grupper

- Neutralfetter/triacylglycerol (energilagring)

- Sammansatta lipider: fosfolipider, glukolilipider, lipoproteiner

Fosfolipider

Fosfolipiders funktion är att bygga upp alla typer av biologiska membraner. Cellmembran har ett hydrofobt inre som gör att vad som helst inte kan passera. För att exempelvis ta in joner i en cell krävs speciella proteiner som fästs vid membranet och pumpar in jonerna. Mindre och oladdade joner kan fritt gå över membranet.

- Övriga: karotenoider (vitamin A) och stereoiderna (könshormoner + vitamin D) Dessa är för övrigt ej uppbyggda av fettsyror.

Proteiner

- katalys: katalysatorer styr de kemiska reaktionerna i cellen

- Transport: transport över membraner ochh till olika delar av kroppen

- Kontroll: insulin och tillväxthormoner

- Försvar: immunförsvarets antiokroppar

- Struktur: hår, vävnad, senor, naglar

- Näring: proteiner i födan bryts ned till aminosyror och dessa används sedan för att bygga upp nya proteiner, eller som bränsle.

- Rörelse: muskler.

Proteiners uppbyggnad

De består av aminosyror och har två funktionella grupper, aminogrupp och karboxylgrupp. (det finns 20 varianter av aminosyror! Växter kan syntesiera alla 20 aminosyrorna, 8 måste vi tillföra via födan. Vi behöver alla och de vi är tvugna att tillföra kallas essentiella.

En aminosyra innehåller minst en basisk aminogrupp och e sur karboxylgrupp. Detta innebär att aminosyrer är amfolyter och både kan ta upp och avge protoner.

Aminogruppen och karboxylgruppen har olika pKA-värden. (Exakt vad pKA innebar behövde vi inte kunna, men det är logaritmen för KA som man kan räkna ut på ett visst sätt.) (BILD)

Karboxylgrupper har pKA = 2

Aminogrupper har pKA = 9

Om pH är lägre än pKA är gruppen protoniserad, och om det är större än pKA är gruppen deprotoniserad.

Peptider och proteiner

Peptider och proteiner bildas när aminosyror kopplar samman karboxylgruppen i en aminosyra med en annan aminosyra. Detta ger upphov till en så kallad peptidbindning som egentligen är en aminobindning. Om det är fler än 50 aminosyror är det ett protein och om det är färre är det inte ett protein utn en peptid.

Peptidbindningen är resonansstabiliserad. Bindningen mellan C & N har alltså partiell dubbelbindningskaraktär vilket innebär fri vridbarhet mellan 2 av 3 bindningar i polypeptidkedjan.

Idag fick vi också några uppgifter att göra till genomgången och dessa är 82, 84, 85 & 86.

Kromatografi: en grupp av separationsmetoder som används för både kvalitativa analyser (finns ett ämne i blandningen eller inte) och kvantitativa analyser (hur mycket av ämnet det finns). Gemensamt fär alla kromatografiska metoder är att en fas är mobil (rörlig) och en fas är stationär (orörlig). (jämför med sidan 23 i boken). Separationen i kromatografi sker genom att de ämnen som ingår i blandningen fördelar sig mellan den mobila och stationära fasen. Olika ämnen adsorberas till den stationära fasen med olika bindingsstyrkor (s.24). Den mobila fasen kan antingen vara en vätska (vätske kromatografi) eller en gas (gaskromatografi) men då måste det såklart vara en inert - icke reaktiv gas!

Tunnskiktskromatografi - T.L.C.

En enkel typ av LC (vätske kromatografi) för kvalitativ analys. Den vanligaste TLC beläggningen är kiselgel och underlaget är ofta glas. Polära silanolgrupper. Plattan är polär. Den mobila fasen utgöra av lösningsmedel och är mer eller mindre polär. Exempelvis har vi tolyen:etylacetat, T:E, 10:1. (s.25) Man kan detektera med UV ljus då ämnena flouriserar. Man ritar då in fläckarnas läge och beräknar sedan RF-värdena (rate of flow). (BILD)

X är mest polär och Y är mer opolär. Separationen sker efter polaritet.

Den stationära fasen finns i en kolonn. Samspelet mellan ämnena i blandningen och den stationära fasen leder till separation. Retentionstid = den tid det tar från det att ett ämne satts på kolonnen tills det att den når detektorn. Kromatogram = detektorns utslag avsatt mot tiden (en dator som ritar, se s. 144)

HPLC: High Performance Liquid Chromatography (typ av högupplösande)

Stationärfaser är SiO2, MgO, polysackarider och kolväte. Och den vanligaste detektorn utnyttjar UV-ljus.

(BILD)

Stationärfasen bör ha stor yta. Små partiklar ger oss en tät kolonn som leder till att vi behöver en pump för att kunna pumpa igenom mobilfasen.

GC = gaskromatografi

Mobila fasen är här en inert gas, en ädelgas. Kolonnen är en lång kvartskapillär i form av en spiral och sitter i en ugn. (BILD) Ämnenas kokpunkter och löslighet i den stationära fasen avgör hur snabbt de transporteras genom kolonnen. Ämnena som analyseras måste ha en viss flyktighet.

Substitutionsreaktioner: En reaktion där en atom/grupp vid kol byts ut mot en annan atom/grupp. (BILD)

Mekanism: (karbokatjon är elektrofil)

RDS = rate determening step - det mest energikrävande steget

(BILD)

Karbokatjonen är en mycket kortlivad och reaktiv intermediär i reaktionen. Karbokatjonen är en elektrofil med den positiva laddningen på en kolatom, och reagerar snabbt med den nukleofil som det finns mest av i blandningen (här vatten).

Tertriära karbokatjoner är stabilast och bildas lättast. Stabiliteten avtar med minskande alkylsubstitution vid det positivt laddade kolet. (BILD)

1-klorbutan reagerar INTE med silverjoner i vatten/aceton (BILD)

Exempel addition av väteklorid till eten (BILD)

Dubbelbindingselektronerna är reaktiva nukleofiler och kan angripa något elektrofilt, som i det här fallet vätet i vätemolekylen som är en dipol. Mekanism: (BILD)

Additionen kan beskrivas med ett energidiagram (s.172) Ju stabilare intermediär som kan bildas, ju snabbare reaktion! (BILD)

Exempel addition av vatten till eten som bildar alkohol. Addition under syrakatalys. (BILD)

Exempel propan reagerar med väteklorid (BILD)

Markornikovs regel: "Den positiva delen av reagenset går till det alkenkol som redan har flest antal väten." Reaktionen går via den stabilaste karbokatjonen som intermediär. (se energidiagran s. 174)

Kondensationsreaktioner (s.177-178) När två molekyler förenas under avspaltning av en liten molekyl. Exempelvis förestringsreaktion. (BILD)

I syntes av acitylsalicylsyra ser vi en variant av reaktionen ovan (BILD)

Aminer är kväveinnehållande föreningar (-NH2) = aminogruppen. (BILD)

Kvartenära aminer är joner. Nedan ser vi en bild på tetrametylammoniumjonen.

Sekundära och tertriära aminer namnges som N-alkylsubstituerade primära aminer. Exempelvis N-metylpropylamin där N-metyl (kvävet är en metylgrupp) och propylamin är basnamnet.(BILD)

Aminer är baser, ofta något starkare än ammoniak. Det sitter ett fritt elektronpar på kvävet som agerar som bas och är protontagare. (tänk på VON ClBrISCH - syre är mest elektronegativt) Kväve är en nukleofil atom. (BILD)

(Primära och sekundära aminer har vätebindande förmåga.)

Extraktion bygger på fördelning av ämnen mellan faser. När man extraherar utvinner man ett ämne med hjälp av lösningsmedel. Te och kaffe är exempel på en extraktionsprocess! Ett annat exempel är att man kan extrahera jod (I2 är en stor opolär molekyl) ur en vattenlösning med hjälp av heptan som också är en opolär molekyl. (s.20). Jod har en mycket större löslighet i heptan än i vatten eftersom vattnet är polärt och heptan var just opolärt. Och vatten och heptan är ej blandbara. Lika löser lika principen! (BILD)

Löslighet vid olika pH-värden

Organiska ämnen som har syra-bas egenskaper fördelas mellan vattenfas och en organisk fas beroende på pH-värdet. Lösligheten kan regleras genom tillsats av stark syra eller stark bas så att pH-värdet ändras. (organiska baser är aminer) På bilden nedan kan vi se hur en amin i organfas + en sur vattenlösning blir en alkylammoniumjon (vattenlöslig). (BILD)

Organiska syror = karboxylsyror och fenoler (BILD)

Bild på separation och upprening av en amin ur en blandning:

Alkaloider är kväveinnehållande föreningar, isolerade ur ett växtmaterial av en alkaloid är svagt basisk. (hmph knasig mening) Alkaloider har påtaglig fysiologisk effekt på oss människor, detta har medicinsk betydelse!

Formell laddning: atomers laddning markeras i strukturformeln. Det är bra hjälpmedel när man skall studera hur föreningar reagerar. Positiva och negativa laddningar söker sig nämligen till varandra. Definitionen av en formell laddning är differensen mellan antalet valenselektroner som atomen har i formeln och det antal valenselektroner som atomen behöver för att vara oladdad. (exempel se bild) Kväve som är i grupp 15 i det periodiska systemet behöver ha 5 st valenselektroner för att vara oladdad. I exemplet nedan kan vi se att kvävet här endast har 4 stycken valenselektroner så den formella laddningen blir då +1 (5-4=+1). När man skriver upp den formella laddningen invid strukturformeln ska den ringas in. Detta för att man ej ska blanda ihop ett minustecken med symbolen för ett fritt elektronpar.

Resonans: resonansstrukturer är varianter av samma molekyl. Som exempel kan vi ta bensen (C6H6). Bensen har 3 dubbelbindningar som är fördelade jämt över ringen. Dubbelbindningselektronerna är delokaliserade.

Resonans leder till stabilitet. Nedan kan du se bilder på resonansformlerna för bensen samt resonansformel för karbonatjonen (CO3^2-) (BILD) Med pilar visas hur elektronerna flyttas, och det ör endast fria elektronpar och dubbelbindningselektroner som får flyttas.

Nedan har vi en bild på hur acetatjonen (CH3COO) beskrivs med resonans.

2 andra viktiga begrepp inom den organiska kemin är nukleofiler och elektrofiler.

Kemiska reaktioner involverar elektroner. Bindningar bryts och bildas, och under reaktionens gång bildas också mellanprodukter - intermediärer.

Elektrofiler har ett underskott på elektroner och är alltså elektronfattiga. De "gillar" därför elektroner. Exempel på en elektrofil är vätejonen H+.

Nukleofiler har ett överskott på elektroner och gillar därför kärnor. Exempelvis har vi jodidjonen I-.

När vi skriver mekanismer använder vi oss av "krokiga" pilar för att visa rörelsen av elektronerna.

Elektronrik (nukleofil) −−> elektronfattig (elektrofil)

(BILD)

Generella reaktionstyper

♦ Addition (BILD)

♥ Substutition - utbytesreaktion - gruppen vid kol byts ut eller har ersatts (BILD)

♣ Elimination (BILD)

IIsomerer är olika föreningar som har samma summaformel.

Struktur isomeri: Isomerer där atomerna är bundna till varandra i olika ordning. Exempelvis har vi kedjeisomeri där molekylerna har olika kolskelett.


Vi har också positions isomeri när den funktionella gruppen har olika position i kolskelettet



samt funktions isomeri som innebär att molekylerna har olika funktionella grupper

Stereoisomeri: Isomerer där atomerna är bundna i samma ordning men de har olika riktning i rymden. För att beskriva vilken form vi har finns två namngivningssystem, antingen cis-trans isomeri (cis betyder att det är tillsammans och trans betyder motsatt sida) eller så namnges de med ett e eller z (efter tyskans entgegen och zuzammen). Cis-trans isomeri är när vi har dubbelbindningar. Då är inte rotation möjlig, och detta kallas isomeri i omättade kolväten eller geometrisk isomeri. 

Substituerade cykliska föreningar uppvisar också isomeri, men här används bara cis-trans begreppet vid namngivning och ej e och z. Disubstituerade ringar (fråga mig inte varfär jag skrivit det där helt random)

Här bad lärarna oss att studera våra händer. Vänsterhanden är en spegelbild av högerhanden och tvärtom. Vi kan ej få den ena handen att bli identisk med den andra handen, det går inte. När en molekyl inte är identisk med sin spegelbild kallas den för kiral (efter grekiskans ord för hand).
Spegelbilds isomerer = enantiomerer.

Upphov till kiralitet = ett assymetriskt centrum/stereocentrum. (när ex. en kolatom bilder till 4 sinsemellan olika atomer/grupper)

Mjölksyra (2-hydroxipropansyra) innehåller err assymetriskt centrum. Det vill säha att molekylen är kiral och en enantiomer. 

R-S-systemet för namngivning: (s står för moturs: sinister - vänster, och r för medurs: rectus - höger) så att man vet hur man ska prioritera grupperna runt stereocentret. De grupperas efter atomnummer, det som har högst prioritet har högst atomnummer. Vid lika atomer tittar man helt enkelt vidare på nästa atom i gruppen osv. Lägst prioritet vrids bakåt, dvs "in i tavlan" och man betraktar molekylen framifrån.

Enantiomerer har i alla fall utom i ett identiska fysikaliska egenskaper. Det enda som skiljer dem åt är att de vrider planpolariserat ljus åt var sitt håll. Eftersom de påverkar ljus säger man att de är optiskt aktiva. Och om man blandar lika delar av 2 enantiomerer får man en optiskt inaktiv blandning som kallas racenat eller racemisk blandning.

Ja idag hade vi faktiskt 2 föreläsningar! Den första var ju bara lite av en introduktion, men den följdes upp av en vanlig en där de gick igenom ämnesklasser och funktionella grupper!

Organiska ämnen (ämnen som innehåller kolväten) delas in i ämnesklasser efter deras funktionella grupper.

Fuktionell grupp: atom/grupp av atomer som ger föreningen typiska fysikaliska och kemiska egenskaper.

Alkoholer är polära och har vätebindande förmåga. De består av syre bundet till en hydroxigrupp (H) samt en alkylgrupp (R). Det finns olika sätt att beskriva alkoholers struktur; antingen som envärda, tvåvärda eller trevärda alkoholer beroende på antalet -OH grupper, eller så kan man beskriva dem som primära, sekundära och tertriära. Här är det istället antalet alkylgrupper kolatomen binder till som avgör namnet.

Fenoler består av en syreatom bunden till en aren och en hydroxigrupp. De är svaga syror på grund av att de, när de kommer i kontakt med vatten, avger en vätejon och bildar oxoniumjoner. Alla sura lösningar har nämligen ett överskott av oxoniumjoner. Ett exempel på en fenol är hydroxibensen som även kallas karbolsyra och är ett av de första desinfektionsmedlen!

Etrar består av en syreatom bunden till två alkylgrupper (R). De har ingen vätebindningsförmåga, och eftersom de inte då vätebinder till varandra har etrar oftast en låg kokpunkt. (Vätebindning är ju, som ni kommer få läsa i mina framtida inlägg om Kemi A, en mycket stark dipolbindning.) Etrar kan framställas från alkoholer i kondensationsreaktioner (betyder typ att en liten molekyl avspaltas) Exempelvis kan vi ta etanol+etanol som under inverkan av värme blir till dietyleter och vatten. Dietyleter är för övrigt det som vi vardagligt kallar eter och som tidigare användes som narkosmedel. 

Oxiderar vi alkoholer får vi karbonylföreningar. En karbonylgrupp är en dipol. (BILD NEDAN)

Som oxidationsmedel kan man använda exempelvis natriumdikromat (Na2Cr207) i sur lösning eller kaliumpermanganat (KMNO4) också det i surlösning. (eller blir det sur lösning, jag vet inte? Se sidan 129 i boken)

Aldehyder kan framställas från karboxylsyror genom reduktion. Och som reduktionsmedel här kan man exempelvis använda litiumaluminiumhydrid (LiAlHy) som också kan förkortas (LAH) Men gör vi det sade våra lärare att då ska vi hålla hårt i hatten, för det är nämligen ett kraftfullt reduktionsmedel. Aldehyders namn slutar alltid på -al.

Ketoner har ändelsen -on i namnet. Exempelvis har vi aceton (propanon).

Även om jag inte tycker aceton luktar särskilt gott påstår iaf Annika och Gunilla att ketoner och aldehyder ofta ska lukta väldigt gott, och används inom parfymindustrin.

Karboxylsyror är svaga syror. Exempelvis har vi här etansyra/ätticksyra (CH3COOH) som tillsammans med vatten bildat etanoat (CH3COO-) som är ett syrasalt, samt oxoniumjoner (H3O+)

Vi har också metansyra/myrsyra som vi finner i brännässlor och myror, och smörsyra/butansyra (CH3CH2CH2COOH).

Fettsyror: är karboxylsyror med minst 4 kolatomer.

Mättad fettsyra: Det finns inga dubbelbindningar utan endast enkelbindningar. Exempelvis stearinsyra (C17H35COOH)

Enkelomättad fettsyra: Innehåller en kol-kol dubbelbindning. Exempelvis oljesyra (9-cis-oktadekensyra, C17H33COOH) Jag berättar mer om Cis-form och isomeri och sånt där imorgon!

Om oljesyra mättas med väte erhålls stearinsyra! Detta sker i en additionsreaktion.

Fleromättad fettsyra: Innehåller flera dubbelbindningar. Här har vi till exempel linolensyra som är en 18:3-fettsyra. Det innebär att den har 3 dubbelbindningar och 18 kolatomer. Man kan också kalla den för en omega-3 fettsyra (omega är sista bokstaven i grekiska alfabetet och man räknar alltså bakifrån från metyländen tills man kommer till den 1a dubbelbindningen i molekylen)

Bensoesyra är en aromatisk karboxylsyra som finns i exempelvis lingon och hjortron. Fungerar som ett naturligt konserveringsmedel - E-201.

Flerfunktionella föreningar: ex. hydroxisyra och aminosyra

2-hydroxi-propansyra (mjölksyra)

2-amino-propansyra (alanin)

Estrar ger många frukter deras dofter. Framställs från karboxylsyra och alkohol i en kondensationsreaktion.



När man namnger en ester börjar man med alkoholens alkylgrupp följt av syrasaltets namn, som etylbutanoat "ananasdoft"

Vaxer är estrar mellan fettsyror och alkholer med långa kolväte-kedjor. De är opolära, dvs. hydrofober.