BIOKEMI

Vår kropp är en mycket avancerad kemisk fabrik. Nedbrytning av mat, uppbyggnad av muskler och skelett,  tillverkning av nya celler, lukt- och smaksinne, reaktioner på smärta eller temperatur och fortplantning är alla exempel på kemiska mekanismer.

I denna avdelning kommer vi att gå igenom kolhydrater, fetter, proteiner, nukleinsyror och ämnesomsättningen. Läroböcker i kemi delar i bland upp detta område i olika kapitel, men jag har valt att behandla detta under samma rubrik.

Kolhydrater

Denna viktiga grupp innefattar ett stort antal naturliga ämnen. Kolhydrater spelar en viktig roll som näring för alla slags organismer och för att ge struktur åt växter. Många av dem har också industriell användning, till exempel kläder, papper och förpackningar.

Man trodde tidigare att alla kolhydrater bestod av kol och vatten och därför hade summaformeln Cm(H2O)n. Numera tillförs andra molekylföreningar till denna grupp som inte kan sammanfattas till denna summaformel (se nedan).

De naturliga kolhydraterna är ett resultat av fotosyntesen, där de gröna växterna (och vissa bakterier) omvandlar energin i soljuset till sockermolekyler av koldioxid och vatten. Det socker som då bildas heter glukos och kan sedan användas som byggstenar till andra molekyler.

Klorofyll
Klorofyll
Fotosyntesen
Fotosyntesen

En uppdelning av kolhydraterna är efter de funktionella grupperna. Här ser vi tydligt att gruppen aldoser har en aldehydgrupp och gruppen ketoser har en ketogrupp. Vi ser också att det finns ett flertal kirala centrum i molekylerna (en kolatom som binder fyra olika atomer/grupper). Detta gör att det kan förekomma olika stereoisomerer av molekylerna, där den viktigaste är skillnaden mellan glukos och galaktos. På kol nummer 4 sitter -OH och -H olika, vilket får stora konsekvenser för deras egenskaper.

De kolhydrater vi kommer att titta närmare på kan också finnas i både rak form och i ringform, när ringformen bildas, försvinner inget och inget tillkommer, så det är fortfarande samma molekyl, men egnskaperna skiljer sig. Observera också att rimgformen kan bildas på två olika sätt.

En ketos bildar ringform på ett lite annat sätt på grund av keto-gruppen.

Det som vi hittills tittat på är monosackarider, men dessa kan kopplas samman till längre enheter.

Monosackariderna kan kopplas samman till disackarider på lite olika sätt. Typen av bindning avgör och våra enzymsystem kan bryta den. Maltos och sukros ("strösocker") har vi inga problem med, men cellulosa klarar vi inte av och alla däggdjur förlorar sin förmåga att bryta ner laktos (mjölksocker) när diperioden är över – utom den del av jordens befolkning som kan dricka mjölk i vuxen ålder på grund av en mutation för länge sedan som gör att enzymet laktas fortsätter att bildas.
 

Disackariderna kan fortsätta att växa till oligosackarider (ett fåtal enheter), men framförallt till polysackarider (många enheter). De viktigaste av dessa är cellulosa, stärkelse och glykogen, vilka alla är polymerer av glukos.


Cellulosa
Det är cellulosa som bygger upp väggarna i växtceller, vilket innebär att det är detta vi utnyttjar som bland annat virke och papper. Cellulosa består av långa kedjor som hålls ihop av vätebindningar. Dessa kedjor är sedan organiserade i buntar.

Högre djur kan inte bryta bryta bindningarna i cellulosa. I vår mat kallar vi det växtfiber. Växtätare som kor lever i symbois med bakterier i magtarmkanalen som kan bryta ner cellulosa till för kon användbara enheter.



Stärkelse
Stärkelse är viktig upplagsnäring för alla växter, vilket samlas som små korn i växtcellerna. Stärkelsen består både av greande kedjor (amylopektin) och av ogrenade (amylos).

Hos djur och svampar består istället upplagsnäringen av glykogen. Vi får inte i oss denna via maten, utan kroppen bildar glykogenet för att sedan lagra det i levern och musklerna. Glykogen ser ut ungefär som nystan av amylopektin, men är ännu mer grenat och det sitter en proteinmolekyl i mitten (glykogenin).

Glykosider
Glykosider har två distinkta delar – basen är en sockermolekyl och den andra någon annan typ organisk förening som inte är socker.

Maniok (kassava) är den viktigaste stärkelsekällan för en stor del av jordens befolkning, särskilt i tropikerna. I färskt tillstånd är den dock giftig, då den innehåller en glykosid som vid nedbrytning bildar blåsyra (mycket giftig). För att maniok skall gå att äta måste den därför först behandlas. Glykosiden är vattenlöslig, så den är lätt att laka ur. 

Detta är en glykosid som förekommer i fruktkärnor som smakar bittert, speciellt bittermandel. Bittermandel används ofta i bakverk, där det är bensaldehyden man vill åt för smakens skull. Det är viktigt att följa receptet noga så att att halten blåsyra inte blir för högt. Det finns renad bittermandelolja att köpa, där man tagit bort blåsyran.

Nukleosider
Detta är en organisk molekyl som består av en  sockermolekyl (deoxiribos eller ribos) och en kvävebas (en purin eller en pyrimidin). Exempel på nukleosider är kvävebaserna i DNA och RNA.

Nukleotider
Om vi ser DNA- och RNA spiralerna som trappor, är nukleosiderna trappstegen och nukleotiderna sidorna på trappan. Nukleoitiderna delar strukturen med nukleosiderna, med tillägget av en fosfatgrupp. Nukleotider är även  viktiga för cellens energiomsättning.

Övningsuppgifter

Under lektionerna kommer vi att göra några övningsuppgifter, men glöm inte bokens uppgifter. 

Uppgiften "Korrekturläsning" görs som beting. Stryk under det du anser vara fel och skriv vad som är rätt i marginalen.

Laborationer

Avsnittets laborationer kan vara:
• Tillverkning av laktosfri mjölk
• Enzymspjälkning av protein
• Enzymkinetik

Anvisningar ges vid laborationstillfället. Individuell labbrapport enligt mall.

Lektionsbilder