NKSE Coach

Kemi för nybörjare

Grundkemin som anatomin och fysiologin vilar på: atomer, joner, bindningar, vatten och pH — och de tre stora byggstenarna kolhydrater, fett och protein.

  1. Atomen, grundämnena och elektronskalen

    Modulen börjar här därför att allt annat i kursen bygger på atomen. Natrium, kalium, kalcium och väte återkommer i varje kapitel om vätskebalans, nervsignaler och syra-bas, och de beter sig som de gör på grund av hur elektronerna sitter. Titta särskilt efter hur det yttersta elektronskalet avgör om ett grundämne är reaktivt eller inte.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Antalet protoner i kärnan avgör vilket grundämne atomen är; ändras protonantalet är det ett annat ämne.
    • En neutral atom har lika många protoner (+) som elektroner (−), så laddningarna tar ut varandra.
    • Elektronerna ligger i skal, och det är enbart det yttersta skalet som deltar i kemiska reaktioner.
    • En atom är stabil när yttersta skalet är fullt — det är drivkraften bakom nästan all kemi i kroppen.
    • Grundämnets plats i periodiska systemet talar om hur många ytterelektroner det har, och därmed hur det reagerar.

  2. Joner och jonbindning

    När en atom avger eller tar upp elektroner blir den en jon med elektrisk laddning. Det är joner — inte neutrala atomer — som kroppen faktiskt arbetar med i blod, celler och nervtrådar. Håll koll på skillnaden mellan katjon (positiv) och anjon (negativ) och på varför laddningen blir just den den blir.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • En atom som avger elektroner blir positivt laddad (katjon), en som tar upp elektroner blir negativt laddad (anjon).
    • Metaller har få ytterelektroner och avger dem lätt; ickemetaller saknar några få och tar därför upp elektroner.
    • Laddningens storlek följer hur många elektroner som flyttas: Na⁺ avger en, Ca²⁺ avger två.
    • I en jonbindning överförs elektroner helt, och jonerna hålls ihop av att motsatta laddningar dras till varandra.
    • Salter faller isär i fria joner när de löses i vatten — det är därför en saltlösning leder ström, och därför kroppens joner kallas elektrolyter.

  3. Molekyler och kovalent bindning

    Alla atomer löser inte problemet med fullt ytterskal genom att lämna ifrån sig elektroner. Två atomer kan i stället dela på ett elektronpar och bli en molekyl. Titta efter hur många bindningar varje atomslag kan bilda — kol fyra, kväve tre, syre två, väte en — för det mönstret återkommer i varenda biomolekyl senare i modulen.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • I en kovalent bindning delar två atomer på ett elektronpar, så att båda räknar det som sitt eget.
    • Antalet bindningar en atom bildar bestäms av hur många elektroner som fattas i yttersta skalet: kol 4, kväve 3, syre 2, väte 1.
    • Två atomer kan dela på fler än ett elektronpar och bilda dubbel- eller trippelbindning.
    • Delas elektronparet ojämnt blir bindningen polär och molekylen får en positiv och en negativ ände.
    • Vattenmolekylen är vinklad och polär — det är den egenskapen som gör vatten till kroppens lösningsmedel.

  4. Vatten, lösningar, syror och baser

    Här knyts jonerna och molekylerna ihop i den miljö där kroppens kemi faktiskt sker: vattenlösning. Två filmer hör ihop, eftersom syra-basbegreppet bara går att förstå när man först ser hur vatten löser och omger andra ämnen. Fäst dig vid att pH-skalan går åt motsatt håll mot vätejonkoncentrationen — det är den vanligaste snubbeltråden.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.
    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Vatten är polärt: syreänden är svagt negativ och väteändarna svagt positiva, och molekylerna binder till varandra med vätebindningar.
    • Polära och laddade ämnen löser sig i vatten (hydrofila); opolära ämnen som fett gör det inte (hydrofoba).
    • En syra avger vätejoner (H⁺) till lösningen, en bas tar upp dem.
    • pH mäter vätejonkoncentrationen omvänt och logaritmiskt: lågt pH betyder mycket H⁺, och ett steg på skalan är tio gånger.
    • pH 7 är neutralt; blodet ligger strax över, runt 7,4, och hålls stabilt av buffertar som binder eller släpper H⁺.
    • En buffert fungerar genom att en syra och dess bas finns samtidigt i lösningen och tar upp överskott åt båda hållen.

  5. Kolhydrater: från glukos till glykogen

    Nu används bindningslärorna på den första gruppen av kroppens stora molekyler. Kolhydraterna byggs av ett fåtal enkla sockerarter som kopplas ihop till allt längre kedjor. Notera hur samma byggsten, glukos, kan sitta ihop på olika sätt och därmed ge helt olika egenskaper.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • Kolhydrater består av kol, väte och syre, med väte och syre i ungefär samma förhållande som i vatten.
    • Monosackarider som glukos och fruktos är enkla sockerarter och kan tas upp direkt från tarmen.
    • Disackarider är två hopkopplade enkla sockerarter, till exempel sackaros (glukos + fruktos) och laktos (glukos + galaktos).
    • Polysackarider som stärkelse och glykogen är långa glukoskedjor; glykogen är kraftigt förgrenat så att många glukosenheter kan frigöras samtidigt.
    • Kedjorna byggs genom att en vattenmolekyl avgår vid varje ny bindning och bryts genom att vatten tillförs igen.
    • Glykogen lagras i lever och muskler, vilket är kroppens snabbt tillgängliga glukosförråd.

  6. Fett: fettsyror, triglycerider och fosfolipider

    Fett är kemins motsats till kolhydraterna: långa kolkedjor nästan helt utan laddning. Det förklarar både varför fett innehåller mycket energi och varför det inte kan flyta fritt i blodplasman. Titta efter dubbelbindningarna — det är de som avgör om ett fett är mättat eller omättat, hårt eller flytande.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • En fettsyra är en lång kolvätekedja med en syragrupp i ena änden; kedjan är opolär och löser sig därför inte i vatten.
    • Mättade fettsyror saknar dubbelbindningar och har raka kedjor som packas tätt — sådana fetter är fasta i rumstemperatur.
    • Omättade fettsyror har en eller flera dubbelbindningar som ger en knyck i kedjan, så att molekylerna packas glesare och fettet blir flytande.
    • En triglycerid är tre fettsyror bundna till en glycerolmolekyl och är kroppens tätaste energilager per gram.
    • En fosfolipid har en fettsyra utbytt mot en fosfatgrupp och får därmed ett vattenlösligt huvud och två fettlösliga svansar.
    • Att fosfolipiden har både en hydrofil och en hydrofob del är förutsättningen för att cellmembran alls kan bildas.

  7. Proteiner: aminosyror, kedja och form

    Modulen avslutas med den mest varierade molekylgruppen. Proteiner byggs av bara ett tjugotal aminosyror, men ordningen mellan dem ger i praktiken oändligt många olika molekyler. Det avgörande att ta med sig är kopplingen mellan sekvens, tredimensionell form och funktion — den återkommer varje gång kursen tar upp enzymer, receptorer eller transportproteiner.

    Film av Agne Paulsson, Högskolan Kristianstad. Öppna på YouTube. Inget laddas från YouTube förrän du klickar.

    Det här ska sitta kvar

    • En aminosyra har en aminogrupp, en syragrupp och en sidokedja; det är sidokedjan som skiljer de tjugo aminosyrorna åt.
    • Aminosyrorna binds ihop med peptidbindningar till en lång kedja, och ordningen i kedjan kallas proteinets primärstruktur.
    • Kedjan viker sig till en bestämd tredimensionell form som styrs av hur sidokedjorna dras till eller stöter bort varandra och vattnet.
    • Formen bestämmer funktionen: ett enzym eller en receptor fungerar bara om ytan passar den molekyl den ska binda.
    • Vid denaturering, till exempel av värme eller kraftigt ändrat pH, rivs formen upp och proteinet förlorar sin funktion även om aminosyrakedjan är intakt.
    • Till skillnad från kolhydrater och fett innehåller proteiner kväve, vilket är skälet till att proteinnedbrytning ger kvävehaltiga restprodukter.

Testa dig själv

8 frågor om kemi för nybörjare. Svaren sparas inte — det här är till för dig, inte för statistiken.

  1. Vad avgör vilket grundämne en atom tillhör?
  2. Varför bildar natrium jonen Na⁺ medan klor bildar Cl⁻?
  3. Vad skiljer en kovalent bindning från en jonbindning?
  4. Varför löser sig salt i vatten medan fett inte gör det?
  5. En lösning får ökad koncentration av vätejoner (H⁺). Vad händer med pH?
  6. Varför är glykogen en användbar lagringsform för glukos i lever och muskler?
  7. Vad skiljer en mättad fettsyra från en omättad?
  8. Vad händer med ett protein om dess tredimensionella form förstörs, till exempel av hög värme?