A glükóz molekulaszerkezete | Makromolekulák | Biológia | Khan Academy magyar

A glükóz molekulaszerkezete. Moszacharid szerkezet. Nyílt láncú és gyűrűs forma.

Nézd meg a következő leckét: https://hu.khanacademy.org/science/biology/macromolecules/carbohydrates-and-sugars/v/dehydration-synthesis-or-a-condensation-reaction?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

Kihagytad az előző leckét? https://https://hu.khanacademy.org/science/biology/properties-of-carbon/hydrocarbon-structures-and-functional-groups/v/functional-groups?utm_source=YT&utm_medium=Desc&utm_campaign=biology

Biológia a Khan Academyn: Az élet szép! A biológia az atomokból kiindulva a sejtekig, a génektől kezdve a fehérjékig, és az emberiségtől kezdve az ökorendszerig tanulmányozza azt a lenyűgöző és bonyolult rendszert, amely lehetővé teszi az életet. Mélyüljünk el a biológia különböző területein, tudjuk meg miért olyan izgalmas és fontos tudomány! Az érintett témakörök a középiskolai és a bevezető egyetemi kurzusok tananyagát fedik le.

Mi a Khan Academy? A Khan Academy gyakorló feladatokat, oktatóvideókat és személyre szabott tanulási összesítő táblát kínál, ami lehetővé teszi, hogy a tanulók a saját tempójukban tanuljanak az iskolában és az iskolán kívül is. Matematikát, természettudományokat, programozást, történelmet, művészettörténetet, közgazdaságtant és még más tárgyakat is tanulhatsz nálunk. Matematikai küldetéseink végigvezetik a diákokat az általános iskola első osztályától egészen a differenciál- és integrálszámításig modern, adaptív technológia segítségével, mely felméri az erősségeket és a hiányosságokat.

Küldetésünk, hogy bárki, bárhol világszínvonalú oktatásban részesülhessen.

A magyar fordítás az Akadémia Határok Nélkül Alapítvány (akademiahataroknelkul.hu) fordítócsapatának munkája.

Ebben a videóban szeretném,

hogy megismerkedjünk a biológia egyik legfontosabb molekulájával,

a glükózzal,

amit néha dextróznak hívnak.

A dextróz elnevezés abból adódik,

hogy ha a glükóz természetben jellemzően előforduló formájából

oldatot készítünk, akkor a poláros fény síkját jobbra forgatja,

a 'dexter' pedig azt jelenti, jobb.

Viszont a gyakoribb elnevezés, a glükóz,

görögül szó szerint azt jelenti, hogy édes.

Ha megkéred egy görög barátod, hogy mondja, hogy édes,

akkor az úgy hangzik majd, hogy 'lukas',

bár nem teljesen jól mondom,

de eléggé hasonlít a glükózra,

mivel innen származik a szó.

Nagyon fontos molekula,

ugyanis az energia ebben a formában tárolódik

és szállítódik a biológiai rendszerekben,

illetve ha a vércukorszintünkről beszélünk,

akkor az a vér glükóztartalmát jelenti.

A vércukorszinttel tehát

a glükóztartalmunkra utalunk.

A fotoszintézis teljes folyamatának az a lényege,

hogy a növények a napenergiát hasznosítják,

és tárolják ezt az energiát glükóz formájában.

Amikor olyan jelenségekről beszélünk,

mint a sejtjeinkben végbemenő légzés, tehát a sejtlégzés,

akkor a glükóz felvételéről és felhasználásáról van szó,

illetve az ATP termelésről, ami egy molekuláris energiavaluta.

A szervezetünk számára tehát ez egy rendkívül fontos molekula.

Ha glükózláncokat hozunk létre, akkor glikogént vagy keményítőt kapunk.

Egy másik nagyon egyszerű cukorral,

a fruktózzal összekapcsolódva pedig a háztartásban használt cukrot kapjuk.

De a glükóz önmagában is édes.

Ismerkedjünk most meg a molekulájával.

Tehát rögtön,

ha megnézzük ezt a fajta nyílt láncú ábrázolást,

akkor láthatjuk, hogy van itt 1, 2, 3

– számozzuk is meg –,

1, 2, 3, 4, 5, 6 szénatom,

tehát a képlete C, alsó index 6,

és nézzük mennyi hidrogénünk van.

Tehát mennyi is? 1, 2, 3, 4, 5 , 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 hidrogén,

C₆H₁₂, és mennyi oxigénünk van?

Van benne 1, 2, 3, 4, 5, 6 oxigénatom.

6 oxigén, tehát talán már észrevetted,

hogy van 6 szénatom,

és minden oxigénre jut 2 hidrogén,

ami olyan hidrogén/oxigén arányt eredményez,

mint amilyen a vízben van.

De hozzá kell tennünk, hogy ebben az esetben természetesen

nem csak 2 hidrogén és 1 oxigén van.

Tehát 12 hidrogén és 6 oxigén van összesen,

de nagyon hasznos, ha megismerkedünk az egyes részekkel.

Tehát ha az egyes szénatomot nézzük, láthatjuk,

hogy az egy karbonilcsoport része.

Ha a szénatom kötést létesít,

vagyis kettős kötést létesít így egy oxigénnel,

ez a karbonilcsoport.

És mivel ez a szénatom

kettős kötéssel kapcsolódik egy oxigénhez,

a többi kötésével pedig mondhatjuk,

hogy az itt látható szénlánchoz,

és ezzel a másikkal ehhez a hidrogénhez kapcsolódik itt,

így nevezhetjük aldehidnek,

illetve a csoportot aldehidcsoportnak.

Az aldehidcsoport miatt az egész molekula aldehidnek nevezhető.

Ami aldehidcsoportot tartalmaz, az tehát aldehid.

Szóval a glükózt, mikor nyílt láncú formában
rajzoljuk,

vagy így, nyílt láncú formában fordul elő, akkor aldehidnek tekintjük.

Persze vannak rajta hidroxilcsoportok is, ezek az OH csoportok itt.

Ezektől a glükóz egyúttal alkohol is lehet.

Jegyezzük meg, milyen a szerkezete.

Tehát van a hat szénatom.

Az egyik szén az aldehidcsoport tagja,

itt található ebben a karbonilcsoportban.

A többi öthöz pedig egy-egy hidroxilcsoport kötődik,

amiket úgy rajzoltam le,

hogy négy közülük a jobb oldalon legyen,

és egy, ami a harmadik szénatomhoz kötődik, a bal oldalra kerül.

A szénatomok a maradék kötéseikkel hidrogénhez kapcsolódnak.

A szénatom négy kovalens kötést hoz létre,

így mind a hat szénatom négy vegyértékű.

Tehát ha számításba vettük ezt a karbonilcsoportot,

és az összes hidroxilcsoportot,

akkor a maradék kötéseket fel lehet tölteni hidrogénekkel.

Szóval így néz ki a glükóz, ha nyílt láncban rajzoljuk fel,

de sokszor a gyűrűs formájában láthatjuk.

Érdemes végiggondolni, hogyan jutunk el egyik formából a másikba.

Amit iderajzoltam, az pontosan ugyanez a nyílt láncú forma,

viszont elkezdtem egy picit meghajlítani,

és hogy tudjuk követni, mi történik, számozzuk meg újra a szénatomokat.

Tehát ez a szénatom itt a karbonilcsoport része,

így ez lesz az egyes szénatom,

és innen folytatjuk a számozást kettő, három, négy, öt,

egészen a hatos szénatomig.

Ezt a kötést azért rajzoltam ilyen szép vastagra,

hogy jelezzem, hogy ez hozzánk úgymond közelebb van,

kiugrik a tábla síkjából,

és ahogy haladunk a második, majd az első szénatom felé,

visszatérünk a síkba,

és ha a harmadik, negyedik szénatom felé megyünk, akkor is ez történik.

Tehát ez a vastag kötés, ami itt van

a hármas és a kettes számú szénatomok között,

az ez a kötés itt.

És ez, ami a kettes és egyes szénatomok között van,

az pedig ez a kötés.

Úgy is rajzoltam, hogy befele nézzen.

Ez a kötés pedig ez a kötés itt.

Állítsd meg itt egy pillanatra a videót, ha szükséges, hogy lásd a térszerkezetet.

Ehhez képzeld el, hogy ezt a jobb oldalra visszük, ide,

majd ezt a végét elforgatjuk és felfelé hajlítjuk, így.

Ehhez a formához a hatos szénatom teljesen felfele hajlik, elfordul egészen ide fel.

Meghajlítottuk a láncot. És ezt azért tettük,

mert az ötös szénatom hidroxilcsoportja fog reagálni.

Ez a glükóz legtipikusabb formája, a sarlós forma,

máshogy is fel lehet írni a szerkezetet,

de ezen látszik a legjobban, hogy az ötös szénatomhoz kapcsolódó hidroxilcsoport oxigénje

meg tudja támadni az egyes szénatomot, ami a karbonilcsoport része.

Ez azért van, mert ennek az oxigénnek – sokat beszéltünk már róla –

nagy az elektronegativitása, az elektronokat magához vonzza.

Ez a szénatom részlegesen pozitív,

így az egyik nemkötő elektronpár ide kötődhet.

Tehát az egyik oxigén ide kötődhet. Két nemkötő elektronpárja lesz.

Megpróbálom olyan szépen lerajzolni, ahogy csak tudom.

Ez az egyik nemkötő elektronpár, ez pedig itt a másik.

Szóval ez az oxigén képes kötést létesíteni ezzel a szénatommal.

Ha majd a szerves kémiát részletekbe menően tanuljuk,

akkor azt mondjuk majd erre, hogy ez egy nukleofil támadás.

Nagyon tudományosan hangzik,

de ez csak egy tény, mert ezek vonzzák egymást.

Ez a részlegesen pozitív töltés,

és ez itt a nemkötő elektronpár, ami felhasználható kötések létrehozására.

Tehát az általuk létrehozott kötés ezzel a szénatommal, ez a kötés lesz.

Ez a kötés, pont itt.

Ezután ez a szénatom elengedheti ezeket az elektronokat, itt.

Olyan színnel rajzolom, hogy egyértelműbb legyen.

Az itt látható kettős kötésből az egyik felbomlik,

és az elektronokat az oxigén vissza tudja venni,

vagy még inkább, arra tudja használni,

hogy megkössön egy hidrogéniont, azaz protont az oldatból,

ami valószínűleg egy oxóniumion része.

Inkább így rajzolom,

mert így jobban látszik, hogy megköt egy protont,

ami egy hidrogénatom az elektronja nélkül, tehát egy hidrogénion.

Tehát a proton idekötődik,

pont ide, ehhez az oxigénhez.

Fontos, hogy világos legyen, hogy ez a szén

a gyűrűben itt található, ez az oxigén, pedig itt.

Remélem most már világos, hogyan záródik gyűrűvé,

de ha megállunk egy pillanatra,

felmerülhet a kérdés, hogy nem hiányzik-e innen egy hidrogén.

Úgy tűnhet, hogy van itt egy plusz hidrogén, ami azt jelenti,

hogy ez az oxigénpozitív töltésű,

de miután vizes oldatról van szó,

van itt másik vízmolekula is.

A protonok itt egyik részecskéről a másikra ugrálnak, különböző kölcsönhatásokba lépnek,

és ez az oxigén, amit most egy másik színnel fogok rajzolni,

az egyik nemkötő elektronpárját használja e helyett, átmenetileg pozitív töltésű lesz.

Tehát az egyik nemkötő elektronpárjával megköti ezt a protont, ami azt eredményezi,

hogy ez az oxigén vissza tudja venni az elektronjait,

és ha ez megtörténik, akkor semleges lesz,

és ezért keletkezik egy proton, ami az oldatba megy.

Viszont el is vettünk egy protont az oldatból,

tehát elvettünk egyet, de vissza is adtunk egyet.

Ennek ez a gyűrű lesz az eredménye.

Ezt az egészet azért néztük így végig,

hogy ha ezt a szerkezetet látod biológia vagy kémia órán, akkor ne ijedj meg tőle.

Azért nagyon jó, ha ezt megérted,

mert a glükózzal, és más cukrokkal

még nagyon sokféle molekulában fogsz találkozni

a tanulmányaid során.