A glükóz molekulaszerkezete | Makromolekulák | Biológia | Khan Academy magyar

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, ha jól mondom, és ez eléggé hasonlít a glükózra.

Tehát innen származik a szó.

Nagyon fontos molekula,

tulajdonképpen ebben a formában tárolódik,

és szállítódik az energia a biológiai rendszerekben,

illetve a vércukorszint a vér glükóztartalmát jelenti,

ha a vércukorszintünkről beszélünk

akkor 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 észrevettétek,

hogy 6 szénatom,

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 tulajdonképpen 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 aldehid csoport miatt az egész molekula aldehidnek nevezhető.

Ami aldehidcsoportot tartalmaz, az tehát aldehid.

Szóval a glükózt, mikor nyílt láncú formájában írjuk,

vagy rajzoljuk le, vagy így 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 aldehid csoport tagja,

itt található ebben a karbonil csoportban.

A többi öthöz pedig egy-egy hidroxil csoport 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.

Szóval amit ide rajzoltam 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 karbonil csoport 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 erről a vastag kötésről van szó itt,

a hármas és a kettes számú szénatomok között,

és erről kötésről a kettes és egyes szénatomok között,

ez az a kötés itt.

Úgy is rajzoltam, hogy befele nézzen.

Ez a kötés ez a kötés itt.

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

Képzeljük el, hogy ezt a jobboldalra 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 azért, mert az ötös szénatom hidroxilcsoportja fog reagálni.

Ez a glükóz legtöbbet használt formája, 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 karbonil csoport tagja.

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

hogy nagy az elektronegativitása, az elektronokat magához vonzza.

Szóval ez a szénatom részlegesen pozitív, így az egyik nemkötő elektronpár idekötődhet.

Tehát az egyik oxigént ide köthetjük. 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 a szerves kémiai részleteibe is belemegyünk,

akkor azt mondhatjuk, hogy ez egy nukleofil támadás.

Ez nagyon tudományosan hangzik.

Csupán azért, mert ezek vonzzák egymást, ez a részlegesen pozitív töltés,

és 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.

Lerajzolom ezt olyan színnel, 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.

Lerajzolom inkább így,

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 megértsük, 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 egy extra hidrogén, ami azt jelenti, hogy ez az oxigén

pozitív töltésű, de miután vizes oldatban vagyunk

van itt egy vízmolekula is.

A protonok itt egyik részecskéről a másikra ugrálnak, állandóan változnak a kölcsönhatások,

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

a nemkötő elektronpárjával ha megköti ezt a hidrogént, akkor átmenetileg pozitív töltésű lesz.

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

hogy ez az oxigén visszatudja venni az elektronjait,

ha ez megtörténik, akkor semleges lesz, és ezért

keletkezik egy proton, ami 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,

mert ha látjuk ezt a szerkezetet biológia vagy kémia órán, akkor ne ijedjünk meg tőle.

Azért nagyon jó, ha ezt meg tudjuk érteni, mert

a glükózzal, és más cukrokkal még nagyon sokféle molekulában fogtok találkozni

a tanulmányaitok során.