LIVETS KEMI

Som vi sett, kan kolföreningar i stort sett bli hur stora som helst. Vi har också sett att kolföreningarna inte bara innehåller kol och väte, utan de kan även binda till sig andra grundämnen, till exempel syre, kväve och svavel. I detta avsnitt skall vi gå igenom en grupp kemiska föreningar som kallas för makromolekyler – kolhydrater, fetter, proteiner och nukleinsyror. 

Allt börjar med solen och växterna

Som vi gått igenom i biologin, är fotosyntesen grunden för allt liv. De gröna växterna bildar socker av kol, vatten och energin från solen. Detta socker används sedan som energikälla för både växter och djur och som byggsten till större molekyler.

När vi använder äter det som växterna producerar, vänder vi på formeln: Vi andas syre och äter socker. Restprodukterna blir energi, vatten och koldioxid. Detta kallas för cellandning.

Kolhydrater

Ordet kolhydrat betyder "kolvatten". Det är ett bra och beskrivande namn eftersom kolhydrater betsår av kol, väte och syre, där det finns dubbelt så mycket väte som syre.

Den enklaste kolhydraten och den som bildas vid fotosyntesen heter glukos och består av sex kol. Enkla kolhydrater kan sedan kollas ihop till mer eller mindre långa, raka eller grenade kedjor för att få ämnen med andra egenskaper.

För att vi skall kunna utvinna energin i våra mitokondrier måste dock de sammansatta kolhydraterna brytas ner i kroppen till glukos, men det är inte alltid det går eftersom våra enzymer inte är anpassade för detta.

Det finns många olika molekyler som räknas till kolhydraterna. De vanligaste visas i biden ovan och det är framförallt dessa vi får i oss genom maten. Cellobios och cellulosa kan vi inte bryta ner i kroppen, utan dessa passerar genom matsmältningssystemet. Man brukar kalla dem kostfibrer. Många människor på jorden kan inte heller bryta ner laktos (mjölksocker). Vi kallar detta laktosintolerans, men det är ju egentligen inte meningen att däggdjur skall dricka mjölk i vuxen ålder. Sackaros är vanligt socker som vi har i thé eller mat och maltos finns till exempel i öl och honung.

Växterna lagrar den glukos som bildas vid fotosyntesen i form av stärkelse. Det finns två olika typer av stärkelse – amylos som har raka molekyler och amylopektin som är grenade.  När vi sedan äter stärkelserik mat, som potatis, bröd eller ris bryts stärkelsen ner till glukos som vi använder som energi. En del av denna glukos lagras i våra muskler och i levern som reservenergi. Denna form kallas för glykogen och är mycket grenad.

Cellulosa består också av många glukosmolekyler, men bindningarna mellen dem ser annorlunda ut jämfört med stärkelse. Vi kan inte bryta dessa bindningar och därmed inte uttnyttja energin hos cellulosa. Gräsätare som kor och hästar har ett annat matsmälningssystem än vi, så de kan bryta ner cellulosa till glukos.

Fetter

Fetter är mer energirika än kolhydrater, men lite jobbigare för kroppen att använda. Fettet fungerar därför mer som en energiresrev när det glukos vi har lagrat i kroppen tar slut. 

Det som vi allmänt kallar för fett är tre långa organiska syror (fettsyror) sammakopplade av den trevärda alkoholen glycerol. De organiska syrorna kan vara mättade, omättade eller fleromättade beroende på förekomsten av dubbelbindningar (se Organiska syror i avsnittet Organisk kemi). Omättade och fleromättade fetter anses som hälsosammare för oss, speciellt de fetter som innehåller omega-3-fettsyror.

Generellt gäller att ju fler dubbelbindningar fettsyrorna innehåller, desto mer lättflytande är de. Dubbelbindningarna gör att fettsyrorna tar med plats så de blir därför inte lika kompakta som fetter med mättade fettsyror. Matolja anses bättre för oss vid matlagning än fasta fetter som smör och margarin.

Proteiner

Det är till största delen proteiner som bygger upp kroppen. De har många olika uppgifter i alla levande organsimer och därför mycket varierande utseende. Gemensamt för alla är att de byggs upp av aminosyror. Alla aminosyror har samma struktur, men de 20 olika aminosyrorna skiljer sig genom att sidogrenen varierar (market med gult i bilden nedan). Det är också denna sidogren som ger aminosyran dess egenskaper. Dessa 20 olika aminosyror kan kopplas samman på oändligt många olika sätt i de långa kedjor som vi kallar för proteiner. Det kortaste proteinet vi har i kroppen är insulin som reglerar mängden glukos i blodet. Det har cirka 150 aminosyror. Det längsta har flera hundra tusen aminosyror.

Av de 20 aminosyror som finns kan vi som vuxna tillverka 12 själva. De andra 8 måste vi få i oss genom maten. Dessa kallas för essentiella aminosyror (markerade med rött i bilden). Äter man en blandad och varierad mat behöver man inte bekymra sig för brist på någon aminosyra, oavsett om man är köttätare eller vegetarian.

Det är vårt DNA som är ritningen till hur ett protein skall se ut. Tillverkningen av proteinerna sker i cellens ribosomer. Ibland kan det bli fel. Detta kan var slumpmässigt, men också genetiskt. En genetisk sjukdom är Sickle Cell Anemia. Vid bildningen av röda blodkroppar har en enda aminosyra bytts ut och detta ger blodkroppar som inte har den vanliga runda formen utan mer som en månskära. Detta gör inte att människan dör, men syreupptagningsförmågan minskar så att man orkar inte jobba lika mycket. Fördelen är att dessa individer inte drabbas av malaria, vilket annars dödar många människor i de områden i Afrika där Sickle Cell Anemia förekommer.

Proteiner har många olika funktioner

När vi hör ordet protein, tänker vi ofta på kött och muskler. Proteiner har dock många andra uppgifter i kroppen. 

Enzym

Ett enzym hjälper till att snabba upp en kemisk process utan att förbrukas själv. Enzym kan alltså återanvändas. Vi kan tänka oss ett enzym som ett lås där bara en typ av nyckel fungerar. 

För att fungera behöver enzym ofta hjälp, till exempel av ett vitamin eller en metalljon för att platsen där den kemiska reaktionen ska ske ska passa de ingående molekylerna.
 

Enzymerna kan hjälpa till att bryta ner stora molekyler till mindre enheter. Detta kallas för katabolism.

De kan också användas för att bilda nya molekyler från mindre. Detta kallas för anabolism.

Nukleinsyror

De molekyler som bygger upp vårt DNA kallas för nukleinsyror. DNA står för DeoxyNukleinAcid. DNA är mycket långa molekyler, så för att hålla ordning i cellkärnan är dessa organiserade i kromosomer. Vi har 46 kromosomer – 23 från mamma och 23 från pappa. Nukleinsyrorna hålls samman av kvävebaser, som kan ses som pinnarna i en stege. Dessa kvävebaser passar bara varandra på ett sätt:

A binder alltid till T
G binder alltid till C

Vitaminer

Vitaminer är ämnen vi inte kan tillverka själva utan som vi måste få i oss via maten. De har olika funktion i kroppen så brist visar sig på olika sätt. Precis som för aminosyror, behöver vi normalt inte tänka på vitaminbrist om vi äter en blandad kost.

Mineral

Beteckningen mineral är här egentligen fel eftersom ett mineral är något som bygger upp bergarter (se avsnittet Marken). I detta sammanhang betyder begreppet mineral istället enskilda grundämnen, där många är viktiga för kroppens funktion. Brist är sällsynt är sällsynt om vi har en varierad kost.

Livsmedelsverket har massor med bra information om kolhydrater, fetter, proteiner, vitaminer och mineral på sin hemsida. Rekommenderas.

Hur skall vi äta?

Det finns lika många uppfattningar om vad som är god mat som det finns människor. Smaken är olika och beror till stor del på vad vi är uppväxta med. Med en allt mer internationell värld, spelar kultur allt mindre roll – tacos, kebab och pizza har inte funnits speciellt många år i Sverige, men anses ändå lika svenskt som sill och köttbullar. Det viktiga är att vi äter varierat oavsett om vi är allätare eller vegetarianer. Att bara leva på fet skräpmat som hamburgare gör vem som helst sjuk på bara några veckor.

En allt större del av jordens befolkning anses idag överviktiga, vilket ger följdsjukdomar som diabetes och hjärtproblem. I västvärlden äter vi inte bara för mycket utan även helt fel mat. Det största problemet är att vi äter alldeles för mycket kött och för
lite grönsaker och frukt. Och samtidigt svälter en stor del av jordens befolkning.

Tallriksmodellen rekommenderas av många dietister. Den innebär astt man delar upp tallriken i tre olika delar:
1) kolhydratrik mat som potatis, ris och pasta
2) proteinrik mat som fisk, kött, ägg, bönor och linser
2) grönsaker

Övningsuppgift

Det finns många olika slags dieter och de flesta av dem har ett namn eller en förkortning. I denna övningsuppgift skall du ta reda på vad de innebär, vilka syften och fördelar de har samt vilka eventuella nackdelar som finns:

1) Pescetarian
2) Laktovegetarian
3) Lakto-ovovegetrian
4) Vegetarian
5) Vegan
6) Stenåldersdiet
7) LCHF
8) Dukan-diet
9) Atkins-diet
10) 5:2-diet
11) ISO-diet
12) GI-diet
13) Medelhavsmat

Läkemedel

Läkemedel är ofta naturliga gifter som används under kontrollerade former i noga framtagna doser. Om man får för lite av läkemedlet händer ingenting. Får vi för mycket kan vi dö. Läkemedel kan delas in i några olika grupper:

1) Smärtstillande
2) Antibiotika, antivirala, antifungida
3) Lugnande och sövande
4) Neuroleptika
5) Könshormoner