Anatomie Block 1_Chemie und Biochemie
Anatomie Block 1_Chemie und Biochemie
Anatomie Block 1_Chemie und Biochemie
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Flashcards
Schlüsselelemente im menschlichen Körper
- C Kohlenstoff (Carbo)
- N Stickstoff (Nitrogenium)
- H Wasserstoff (Hydrogenium)
- O Sauerstoff (Oxygenium)
Diese bilden 96% der Körpermasse!
Mengenelemente / Mineralsalze (7)
-> machen 3% des menschlichen Organismus aus (tägl. Bedarf aus Nahrung am 20mg)
- Ca -> Knochen, Zähne, Beteiligt an Freisetzung von Neurotransmittern, elektromech. Koppelung bei Muskelkontraktionen
- P -> Best. von Nukleinsäuren (ATP), Best. von Knochen und Zähnen
- K -> Erforderlich zur Weiterleitung von Nervenimpulsen, Erforderlich für die Muskelkontraktion
- Na -> Notwendig zur Weiterleitung von Nervenimpulsen, Muskelkontraktion, Hauption des Extrazellulärraumes, wesentlich zur Aufrechterhaltung der Wasserbilanz
- Cl -> wesentlich zur Aufrechterhaltung der Wasserbilanz
- Mg -> Best. vieler Enzyme
Spurenelemente (10)
Bestandteil im menschl. Organsimus 1%, tägl. Zufuhr via Nahrung bis 20mg
- F
- Fe (Best von Hämoglobin u. Myoglobin)
- J (wird z.B. zum Aufbau von Thyroxin benötigt)
- Co
- Cu
- Mn
- Mo
- Se
- Zn (ist z.B. am Aufbau von Insulin beteiligt)
- Cr
Zusammensetzung der Umgebungs (Einamtumngs)luft
78% N2
21% O2
1% Edelgase
0.03% CO2
"Schüsselelemente" des Lebens
- Kohlenhydrate
- Fette
- Eiweisse
- Nukleinsäuren
Atom
- bildet kleinste Einheit eines Elements
- bestehen aus Kern (p+ und n)
- und Elektronenhülle (e-)
- Schalenmodell (K, L, M, N...), jede Schale kann nur bestimmte Anzahl Elektronen enthalten: 1. Schale: 2 Elektronen, äusserste Schale 8 Elektronen.
- Das Atom insgesammt ist neutral, da gleich viele p+ wie e- enthalten sind
Isotope
Atome eines Elements, die sich in der Neutronenzahl und damit in ihrer Masse unterscheiden. (z.B. Carbo 14, ist für Geografen sehr interessant, da es eine Verfallzeit von ca. 5000 Jahren besitzt)
Periodensystem der Elemente (PSE)
Die chem. Elemente werden auf Grund ihrer Eigenschaften eingeteilt.
- Die Periode (waagrecht) gibt die Anzahl der Schalen der Aussenelektroden eines Elements an.
- Die Gruppen (8 Hauptgruppen) sind in Spalten dargestellt. In den Hauptgruppen ist die Anzahl der Elektronen in der äußeren Elektronenhülle aller Elemente identisch.
1. Alkalimetalle (ausser H)
2. Erdalkalimetalle
3. Bohrgruppe
4. Kohlenstoffgruppe
5.Stickstoffgruppe
6. Chalkogene (Erzbildner)
7. Halogene (Salzbildner)
8. Edelgase
Verhalten der Elemtente im Periodensystem
- Metalle: links
- Nichtmetalle: rechts
- je mehr rechts im PSE, desto mehr p+ und e- (stärkere Anziehung von e-)
- EN nimmt innerhalb einer Periode von links nach rechts zu (bis zur 7. Hauptgruppe) -> Kernladung und Atomradius!
- Je weiter rechts je kleiner der Atomradius (da mehr p+ im Kern = stärkere Anziehung an e-)
- Reaktionsfähigkeit bei Metallen nimmt mit steigender Atommasse zu (da Aussenelektronen weiter vom Kern entfernt sind)
- Reaktionsfähigkeit bei Nichtmetallen nimmt mit steigender Atommasse ab
Massenzahl / Ordnungszahl / Elektronegativität
Elektronegativität EN
EN ist ein Mass für die Fähigkeit eines Atoms in einer chem. Bindung die Bindungselektronen an zich zu ziehen. Die EN wird u.a. von der Kernladung und dem Atomradius bestimmt.
- je höher der Unterschied in der EN der gebundenen Elemente, desto polarer ist die Bindung
- EN nimmt innerhalt einer Elementperiode von l nach re zu
- EN nimmt innerhalt einer Elementgruppe von unten nach oben zu
- Sauerstoff ist sehr elektronegativ, da auf der Valenzschale nur noch 2e- fehlen. Will anderen Atomen die Elektronen "klauen". -> Radikal
Edelgaskonfiguration / Okettregel
8e- auf der Valenzschale (= äusserste Schale). Dieses Atom ist reaktionsträge. Alle Atome sind bemüht, ihre Valenzschale mit 8 Elektronen zu besetzten, entweder durch Elektronenabgabe oder - aufnahme.
Okettregel= erreichen von 8e- bzw 2e-. d.h. erreichen von 8 bzw 2 NCHT BINDENDEN Elektronen im Molekül
Ionen
elektrisch geladene Teilchen
- Kationen = positiv geladene Teilchen -> hat e- abgegeben
- Anionen = negativ geladene Teilchen -> hat e- aufgenommen
chem. Verbindungen (Definition)
= Bildung neuer Stoffe mit neuen/anderen Eigenschaften -> Reinstoffe entstehen, dabei wird Energie umgesetzt. Diese Reinstoffe sind nur durch chem. Reaktionen teilbar! (Gemische sind durch Trennverfahren teilbar)
- Molekularverbindungen (Nichtmetall-Nichtmetall)
- Ionenverbindungen (Metall-Nichtmetall)
Ionenbindungen
= Salze
- Metall - Nichtmetall Verbidnungen
- gem. Okettregel / Edelgaskonfiguration
- Gitterartige Anordnung der Ionen -> Kristalline Festkörper
- Ionen in Lösung: Leitfähigkeit, Elektrolythaushalt, Stoffwechselvorgänge
- Verhältnisformel: Anzahlverhältnis der Atomarten, die am Aufbau einer Verbindung beteiligt sind:
Na+ + Cl- --> NaCl
Bindung Ionisch oder Kovalent?
Massgebend ist hier die Elektronegativitätsdifferenz zwischen den Atomen:
0 = REIN KOVALENT --> UNPOLAR z.B. H-H
0-2 = POLAR KOVALENT
> 2 = IONISCH
Zwischenmolekulare Kräfte
UNPOLARE BINDUNGEN: Schwerpunkt der +/- Ladung fällt zusammen, liegt in der Mitte zw. beiden Atomen, bsp. H-H
=> unpolare Bindungen bilden Van der Waals Kräfte aus
POLARE BINDUNGEN: Die e- des bindenden Elektronenpaares werden von deinem Atom mehr angezogen als vom anderen (unterschiedliche e- Zahl in Schalen, unteschiedliche EN). Teilladungen, sog. Partialladungen werden mit delta - resp. delta + angegeben.
=> Polare Bindungen = Dipole, bilden Wasserstoffbrücken
Wasserstoffbrücken
Dipol-Dipol Wechselwirkungen
- H-Brücken treten auf, wenn H an eines der 4 Elektronegativsten elemnte F, O, Cl, N gebunden ist. H zieht so freie elektronenpaareanderer Moleküle an. Aktive Stelle für H-Brücken: H ist an F, O, N, Cl gebunden
- Als Partner für das H-Atom muss ein Atom mit hoher EN und freiem Elektronenpaar zur verfügung stehen: Passive Stellen für H-Brücken: freie Elektronenpaare an O, N, F
- H-Brücke nur ca. 5% so stark wie kovalente Bindung, aber stärker als van der Waals Wechselwirkung
- zw. polaren und unpolaren Stoffen werden KEINE H-Brücken gebildet!
Van der Waals Kräfte
= Zwischenmolekulare Kräfte -> Anziehungskräfte zwischen unpolaren Molekülen! Quasi verschiebung der Elektronen im Orbital ergibt eine schwache Anziehungskraft zw. den Molekülen.
Säuren
Azide
- Molekülverbindungen, die beim Lösen in Wasser H+ (neg geladenes Säurerestion) abspalten.
- Protonendonatoren (Protonenspender)
- Je mehr H+ eine flüssigkeit hat, desto Saurer/azider ist sie
- Entstehung Säuren: Nichtmetalloxide mit Wasser (CO2 + H2O -> H2CO3 Kohlensäure)
Wasserstoffhalogene in wässriger Lsg (HCl)
Basen
Laugen, alkalisch
- Wässerige Lösung, die Hydroxidionen OH- enthalten -> H+ aufnehmen
- Protonenakzeptoren = Protonenfänger
- Entstehung Basen: Metalloxide mit Wasser (MgO + H2O -> Mg(OH)2
Alkali- u. Erdalkalimetalle mit Wasser (2Na + 2H2O -> 2NaOH + H2)
Puffersysteme
können überschüssige H+ Ionen auffangen oder bei Mangel wieder abgeben. Bsp. Kohlensäure-Bicaronatsystem, Proteinpuffer, Phosphatpuffer.
Die Körperflüssigkeiten befinden sich in einer gewissen Bandbreite des pH Wertes. Blut: 7.35-7.45, toleriert keine Schwankungen des pH Wertes. Je nach pH Wert (z.B. in den Verdauungssäften) werden Enzyme aktiviert oder deaktiviert, Proteine denaturiert etc)
Oxidation
Erhöhung der Oxidationszahl
Abgabe von e-
"Verbrennung", Stoff verbindet sich mit O2; exotherm
Oxidationsmittel übertragen O2 auf andere Stoffe
Reduktion
Abnahme der Oxidatonszahl
Aufnahme von e-
Einem Oxid wird O2 entzogen; endotherm
Reduktionsmittel bsp. Fe, C, Mg
chem. Formel der Photosynthese
6 CO2 + 6 H2O Licht, Chlorophyl→ C6H12O6 + 6O2
Monosaccharide
C6H12O6
Glucose (Dextrose, Aldose)
Fructose (Laevulose, Ketose)
Galaktose
⇒ mind. 1 Aldehyd oder Ketogruppe
⇒ mind 2 OH Gruppen
Disaccharide
C12H22O11
Saccharose (alpha Glucose + Fructose)
Maltose (alpha Glucose + alpha Glucose)
Laktose (beta Glucose + Galaktose)
Cellobiose (beta Glucose + beta Glucose)
Oligosaccharide
3-10 Glucosen → Dextrine (entsteht durch erhitzen von Stärke → Brotrinde)
Polysaccharide
(C12H22O11)n
10 - mehrere 100'000 Glucosen
Stärke (alpha Glucosen → Amylose (1 Kette) und Amylopektin (verzweigte Ketten)
Gykogen (alpha Glucosen, Speicherung von ca. 500g in Muskel und Leber)
Zellulose (beta Glucosen, können nicht enzymatische gestpalten werden → dies machen Bakterien z.B. bei Kühen)
Inulin (Frutosen)
Saccharose
alpha Glucose + Fructose
Maltose
alpha Glucose + alpha Glucose
Laktose
beta Glucose + Galaktose
Cellobiose
beta Glucose + beta Glucose
Bedeutung der Kohlenhydrate im Organismus
- Energielieferant 1g = 17 kJ → Gewinnung von ATP
- Aufbaustoff (Glykogen, Glykoproteine (mucine, enzyme), Glykolipide (ganglioside)
- Ballaststoffe
Kohlenhydratverdauung
- Mund: alpha Speichelamylase → kürzere Polysachharidketten, Maltose
- Lumen des 12-Fingerdarms: alpha Pankreasamylase → Maltose, Disaccharide
- Epithel des Dünndarms: Disaccharidasen → Monosaccharide
Triglyceride
- können im Körper selber hergestellt werden, ausser die 2 essentiellen Fettsäuren: Linolsäure und Linolensäure und die semiessentielle Arachidonsäure
- Trigylceride entstehen durch Kondensation (unter Abspaltung von O2) aus 3 meist verschiedenen Fettsäuren und Glycerin
- Alkylrest der Fettsäure = Polar, bildet H-Brücken, C-Kette = unpolarer Rest
- die Fettsäuren bestimmen die Eigenschaft der Trigylcerides