2 kafli Efni lkamans Lfrn efni Allar lifandi

2. kafli Efni líkamans

Lífræn efni • Allar lifandi verur eru gerðar að mestum hluta úr þremur frumefnum – Vetni (H) – Súrefni (O) – Kolefni (C) • Eru þessi efni uppistaðan í líffrænum efnum. • Lífræn eru flókin efnasambönd úr þessum frumefnum, en eiga það öll sameiginlegt að vera með kolefnisgrind ( C-C-C-C )

Ólífræn efni • Sameindir þar sem ekkert kolefni (C) er, eru vanalega minni og einfaldari að gerð, og kallast ólífrænar sameindir. • Einföldustu kolefnissamböndin, s. s. CO 2 og H 2 CO 3 eru líka talin til ólífræna efna.

Ólífræn efni Vatn • Án vatns væri ekkert líf á jörðinni, það er lífsnauðsynlegt efni. • Um 60% af líkamsþunga manna er vatn (fer eftir aldri, kyni og líkamssamsettningu) • Kambhveljur eru um 97% vatn

Vatn Mikilvægi vatns fyrir líkamsstarfsemina • Vatn er mjög góður leysir, þ. e. mörg efni leysast vel í vatni. – T. d. Jónir, loftegundir og ýmis lífræn efni. Flest öll efnaskipti fara fram í vatni • Vatn hitnar og kólnar hægar en flest aðrir vökvar – Þetta kemur í veg fyrir örar hitasveiflur lífverunnar • Vatn er fljótandi á verulegu hitasviði – Innan þessa sviðs fer lífstarfsemin fram, þ. e. í fljótandi vatnsumhverfi

Vatn • Mikil orka fer í að breyta vatni í gufu – Þetta notum við okkur þegar við þurfum að kæla okkur niður við svitnum • Ís flýtur á vatni – Öfugt við flest önnur efni er fasta formið á vatni (ís) léttari en vökvaformið. Því flýtur ísinn og getur einangrað vatnið undir því og verndað lífverurnar fyrir neðan

Dagleg upptaka og losun vatns hjá manni Upptaka Losun Drykkjarvatn = 1200 ml Vatn í fæðu = 1000 ml Myndast við bruna = 300 ml 2500 ml Þvag = 1400 ml Útgufun frá lungum og húð = 900 ml Saur = 200 ml 2500 ml

Vatn • Nýrun sjá um samhæfingu upptöku og losun á vatni • Óhóflegt vatnstap truflar boðfluttning um taugar og leiðir loks til dauða • Menn deyja ef þeir missa um 1215% af eðlilegu vatnsmagni líkamans

Leyst steinefni • Steinefni (sölt) eru jónir sem eru bæði inn í frumum og á milli þeirra. • + hlaðnar jónir hafa færri rafeindir en róteindir • - hlaðnar jónir hafa fleiri rafeindir en róteindir

Leyst steinefni • Algengust jónir líkamans eru: – Na+ – Cl– K+ – Ca 2+ – HCO 3 -

Föst steinefni • Auk leystra salta eru í mörgum lífverum föst kristölluð steinefni • Eru þau vanalega hluti af stoðkerfi lífverunnar • Kalsíum Ca+2 og fosfat PO 4 -3 eru t. d. Uppistaðan í beinum mana og annara hryggdýra

Loftegundir • Ýmsar lofttegundir eru í líkamanum • Þeirra mikilvægastar eru – Súrefni O 2, sem stendur fyrir brunanum í frumunni – Koldíoxíð CO 2 sem myndast við brunann og koma þarf út úr frumunni

Lífræn efni • Skiptast í einliður og fjölliður • Fjölliður eru stórsameindir, langar keðjur samsettar úr mörgum einliðum. • Einn hlekkur í stórsameindinni kallast því einliða, en stórsameindin öll kallast fjölliða • Lífrænu efnin eru: – – Sykrur (kolvetni) Fita (lípíð) Prótein Kjarnsýrur

Sykrur • Fyrstu lífrænu efnin sem verða til við ljóstillifun plantna eru sykrur. • Efnaformúla sykra er (CH 2 O)n • Minnstu sykursameindirnar eru einliður eða einsykrur. • C 3 til C 6

Einsykrur • Til eru þrjár einsykrur – Glúkósi (blóðsykur, aðalorkugjafi líkamans) – Frúktósi (sætastur allra sykra) – Galaktósi (hluti af mjólkursykri)

Einsykrur • Munurinn á einsykrunum er ekki heildarfjöldi frumeindanna, heldur niðurröðun þeirra. • Einsykrur og tvísykrur leysast gríðarlega vel upp í vatni, og kallast einu nafni sykur

Einsykrur

Tvísykrur • Oft tengjast svona einsykrur saman og mynda tvísykrur • Tvísykrurnar eru líka þrjár, og er glúkósi hluti af þeim öllum – Maltósi (glúkósi + glúkósi) – Súkrósi / sakkarósi (borðsykur) (glúkósi + frúktósi) – Laktósi (mjólkursykur) (glúkósi + galaktósi)

Tvísykrur • Efnaformúla fyrir tvísykrur er C 12 H 22 O 11. • Þannig að þegar tvær einsykrur tengjast saman myndast tvísykra og vatn. • C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6 C 12 H 22 O 11 + H 2 O. • Afvötnun: Sykrur tengdar saman (myndast vatn). • Vatnsrof: Sykrur brotnar í sundur (þarf vatn).

Fjölsykur • Auk sykurs eru ýmsar fjölsykrur til, sumar gerðar úr þúsundum einsykrueiningum, oftast nær eingöngu úr glúkósaeiningum. • Þrjár gerðir fjölsykra eru mikilvægar – Mjölvi (flókin kolvetni í plöntum) – Beðmi (trefjar) – Glýkogen (vöðvamjölvi) • Formúla þessara eininga er (C 6 H 10 O 5)n þar sem n stendur fyrir fjölda einsykranna í sameindinni • Munurinn á þessum sameindum er að tengin á milli eininganna eru ekki á sama stað

Fjölsykur • Mjölvi er forðanæring plantna, sem leysist ekki í vatni. • Mjölvi er aðaluppistaðan í fæðu manna, þar sem hann finnst í miklu magni í kartöflum, hveiti, hrísgrjónum og baunum. • Við meltingu sundrast mjölvinn í glúkósareiningar sem líkaminn tekur upp

Fjölsykur • Beðmi, eða sellúlósi er uppistaðan í frumuveggjum plantna. • Því finnst hann í öllu grænmeti og ávöxtum. • Beðmi sundrast ekki í meltingarvökva manna og flestra dýra. • Beðmi er það sem kallast trefjar, og er þrátt fyrir að meltast ekki, mikilvægur hluti í matarræði.

Fjölsykur • Glýkogen fynnst í vöðvum og lifur dýra, og er aukaforði fyrir kolvetni í líkamanum • Helsta hlutverk sykra er orkugjafi. Einnig flytja þau með sér nauðsynleg trefjaefni. (Flókin kolvetni eru trefjarík).

Fita (lípíð) • Lípíð er samheiti um öll efni sem leysast illa í vatni • Eins og sykrur eru þær gerðar úr súrefni, vetni og kolefni, en hlutfall súrefnis er minna en hjá sykrum.

Fita (lípíð) • Algengustu fitunar eru efnasambönd úr fitusýrum og glýseróli. • Algengar fitur í líkamanum eru – Þríglýseríð – Fósfólípíð Þríglýseríð er algengasta fitan. Hún er t. d. forðafita okkar og mest öll fitan sem við fáum úr matnum

Fósfólípíð • Fosfólípíð er oft táknað sem höfuðfætla þ. e. hringur með tveimur endum úr. Þar sem hringurinn táknar fosfathópinn en endarnir/fæturnir tákna fitusýrurnar. • Fosfathópurinn er vatnssækinn (samlagast vatni). En endarnir eru vatnsfælnir. • Fosfólípíð eru aðaluppistaðan í frumuhimnunni, og er því mjög mikilvæg gerð fitu

Fita (lípíð) • Það fer síðan eftir gerð fitusýranna hvort fitan sé föst (mettuð) eða fljótandi (ómettuð) við herbergishita. • Fita getur verið mettuð, einómettuð eða fjölómettuð, og fer það eftir fjölda tvítengja í kolefniskeðjunni.

Fita (lípíð) • Mettuð fita er með öll kolefnin í keðjunni tengd við vetni (nema sýruhópinn á endanum (COOH)), þ. e. kolefnin eru mettuð af vetni. • Þumalputtaregla: mettuð fita er hörð við herbergishita

Fita (lípíð) • Ómettaðar fitusýrur eru hinsvegar með tvítengi einhverstaðar í kolefniskeðjunni. • Einómettaðar fitusýrur eru með ein títengi, fjölómettaðar fitusýrur eru með fleiri. • Þumalputtaregla: ómettuð fita er fljótandi við stofuhita

Fita (lípíð) • Omega – 3 og Omega – 6 eru lífsnauðsynlegar fjölómettaðar fitusýrur. Ómettaðar fitusýrur • Fjölómettaðar fitusýrur hafa fleiri en eitt tvítengi • Einómettaðar f. s. hafa eitt tvítengi • Mettaðar f. s. hafa hinsvegar engin tvítengi

Fita (lípíð) • Mikilvægur eiginleiki fitu er að fitusýruendarnir eru vatnsfælnir (forðast vatn) en glýseról endinn er vatnssækinn (sækir í vatn). • Vax er samheiti um stórar lípíðsameindir. • Vax hefur ekki glýseról, heldur aðrar en áþekkar sameindir. • Vax er t. d. í ofanjaðarhlutum plantna, og virkar sem vatnsþéttir (vaxjakki)

Fita (lípíð) • Sterar er mikilvægur flokkur lípíða • Í sterum eru ekki fitusýrur • Sterar eru t. d. kynhormón og kólesteról

Skipting lípíða • Skipta má lípíðum í tvo flokka eftir hlutverkum – Forðafita – líffærafita

Fita (lípíð) • Forðafita er aðal orkuforði líkamans og safnast saman í fituvef. • Fitan er frekar langtímaforði, og við getum haft mun meira af fitu en nokkurn tíman af glýkógeni • Forðafitan einangrar líkamann einnig gegn kulda og ver hann og einstök líffæri.

Fita (lípíð) • Líffærafita, er í raun ekki eiginleg fita (þríglýseríð), heldur úr öðrum lípíðum s. s. fosfórípíðum. • Líffærafitan er fastur og ómissandi hluti af öllum frumum. • Hlutverk fitu – er mjög orkurík – er orkuforði dýra – útvegar líkamanum fituuppleysanleg vítamín. (A, D, E og K) – gefur lífsnauðsynlegar fitusýrur, línólsýru og línólensýru. – verndar líffæri gegn hitasveiflum (hita einangrandi) og höggum. – byggingarefni frumuhimnunnar (fosfólípíðin)

Prótein • Prótein eru langar keðjur (fjölliður) af amínósýrum (a. s. ). Yfirleitt eru mörg hunduðir a. s. í einu próteini. • Amínósýrurnar eru 20 talsins • Þar af eru 8 taldar lífsnauðsynlega (þ. e. getum ekki nýmyndað þær úr öðrum a. s. ), og þurfum við að fá þær úr fæðunni. • Þessar 20 a. s. raðast svo á mismunandi hátt saman og mynda þannig mismunandi prótein

Amínósýrur • Amínósýrur eru gerðar úr – amínóhóp (NH 3) – karboxýlhóp (COOH) – Miðlægu kolefni – breytilegum hóp, en í honum liggur munurinn á milli mismunandi a. s.

Prótein • Það eru próteinin sem gera okkur mismunandi, því engir tveir einstaklingar eru gerðir úr nákvæmlega eins próteinum • Öll lífsstarfsemin er háð próteinum, og eru þau með mörg og fjölbreytt hlutverk

Hlutverk próteina 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. Prótein eru byggingarefni frumunnar Þau eru næring Prótein flytja efni og jónir í gegnum himnur þau eru burðarefni, t. d. fyrir blóðfitu og stera þau eru hormón Þau eru mótefni, sem ráðast á sýkla og eyða þeim Þau eru hreyfifæri, svipur og bifhár Þau eru ensím, en ensím hraða efnahvörfum

Ensím • Ensími eru prótein sem hraða efnahvörfunum með því að lækka virkjunarorkuna sem þarf til að hrinda því af stað • Þar með stórlega aukast líkurnar á að efnahvarfið gerist => þau gerast hraðar og oftar – Sum efnahvörf gerast alls ekki ef ensím vantar

Ensím • Ensím getur: – tengt saman mismunandi sameindir (hvarfefni) í nýtt efni (myndefni) – klofin sameindir í sundur og myndað þannig nýtt efni – Breytt sameind, svo að við höfum eitt hvarfefni og eitt myndefni • A + B + ensím C + ensím • D + ensím E + F + ensím • A + ensím B + ensím

Ensím • Hvernig virkar ensím? • Hvarfefnið (hvarfefnin, einnig kallað viðfang) sest á hvarfstað ensímsins, sem flýtir efnahvarfinu með því að annaðhvort flýta fyrir tengingu efnanna, breytingu eða sundrun þess. • Afurðin kallast þá myndefni (einnig kallað afurð)

Ensím • Nokkur atriði um ensím – Ensím eru sértæk, þ. e. hvert þeirra hvetur bara fyrir einni gerð af efnahvarfi – Þau eru endurnýtanleg, þau eyðast ekki við efnahvarfið sem á sér stað – Þau eru viðkvæm fyrir breytingum á hita og sýrustigi, því það ummyndar próteinin (breytir lögun þeirra). Þetta kallast eðlissvipting. – Sérstök prótein, stilliprótein (modulators) geta haft mikil áhrif á virkni ensímsins með því að annaðhvort auka virkni þess eða hindra hana.

Sýrustig p. H skalinn p. H<7 = súrt p. H>7 = basískt Súrt Hlutlaust 0 Basískt 7 Sterk sýra p. H stig veik sýra 14 veikur basi sterkur basi

Kirni og kjarnsýrur • Kjarnsýrur eru fjölliður úr kirnum • Kirni er samsett af – 5 -C sykru (ríbósi eða deoxýríbósi) – Fosfat hóp (PO 4) – Lífrænum N-basa (A (adenín), G (gúanín), C (cytósín), T (thýmín) og U (úrasil)) • Kjarnsýra er fjölliða af kirnum • Tvennskonar kjarnsýrur eru í frumum okkar – DNA – RNA • Erfðaefni okkar, sem geymir genin, er úr DNA – DNA geymir vitneskju fyrir öll prótein sem líkaminn framleiðir, er eins og ein stór matreiðslubók • RNA kemur upplýsingunum um uppröðun tiltekins próteins til skila – Er eins og ein uppskrift úr DNA matreiðslubókinni

Kirni og kjarnsýrur • Hlutverk kjarnsýra – Engir tveir einstaklingar eru gerðir úr nákvæmlega sömu kjarnsýrum – Engar tvær tegundir lífvera hafa sama safn af kjarnsýrum – Öll lífsstarfsemi er háð kjarnsýrum Mun nánar verður farið í DNA, RNA og kirni í 8. kafla

Flæði (Sveim) • Flæði er dreifing leystra agna um vökvann, úr meiri styrk í minni þar til jafnvægi er náð. • Hraði flæðis fer t. d. eftir – Hita, hraðara flæði í meiri hita – Stærð efniseinda, litlar eindir flæða hraðar en stórar – Byggingu efniseinda, hnöttóttar eindir fara hraðar en greinóttar eða aflangar – Eins er flæðir hraðara í lofti en í vatni

Flæði

Osmósa • Osmósa er flæði vatns í gegnum valgegndræpa/hálfgegndræpa himnu (himna sem hleypir vatni í gegnum sig en ekki ögnum), frá lægri styrk efna að hærri styrk leystra efna. • Veldur þetta jöfnun á styrk leystu efnanna beggja megin valgegndræpu himnunnar. • Sá kraftur, eða þrýstingur, sem knýr vatnið í gegnum himnuna kallast osmótískur þrýstingur.

Osmósa • Osmósa er því svipað og að þynna út lausnir. • Segjum að það sé sterkari lausn (meira af uppleystum ögnum) öðrum megin og veikari lausn (minna af uppleystum ögnum) hinum megin • Agnirnar geta ekki færst til eins og í flæði, þar sem himnan hleypir ekki ögnum í gegn um sig • Himnan hleypir hinsvegar vatni í gegn um sig • Því fer vatn úr veikari lausninni yfir í þá sterkari, þ. e. a. s. sterkari lausnin þynnist • Flæði vatns hættir svo þegar lausninar eru orðnar jafn sterkar beggja megin himnunnar – ATH: þetta leiðir að sér að meira vatn er þeim megin himnunnar sem meira var af uppleysta efninu upphaflega (sterkari lausnin)