Studieguide: Biokemi och Makromolekyler

Vad är biokemi?
- Biokemi definieras som studiet av makromolekyler.
- Ämnet fokuserar på de kemiska processer och ämnen som förekommer i levande organismer.
Vad består maten av?
- Maten vi äter är uppbyggd av olika typer av makromolekyler:
  - Fetter (lipider).
  - Kolhydrater.
  - Proteiner.
  - DNA (deoxiribonukleinsyra).

Fotosyntesen:
- All mat har sitt ursprung i fotosyntesen, där växter omvandlar solenergi till kemisk energi.
- Den kemiska formeln för fotosyntesen är: $6\,CO_2 + 6\,H_2O + \text{Energi} \rightarrow 6\,O_2 + 1\,C_6H_{12}O_6$
- Här reagerar koldioxid och vatten med energi (solljus) för att bilda syrgas och glukos.
Näringspyramiden och biomassa:
- Näringspyramiden illustrerar hur biomassan minskar för varje steg uppåt i näringskedjan. Ett exempel på fördelning av biomassa är:
  - Producenter (t.ex. gräs): $1000\,kg$
  - Förstahandskonsumenter (t.ex. kanin): $100\,kg$
  - Andrahandskonsumenter (t.ex. räv): $10\,kg$
- Detta visar att endast en bråkdel av energin och biomassan förs vidare till nästa nivå.

Definition och typer:
- Monomer: Glukos (även kallat druvsocker eller dextrosol). Det är den grundläggande byggstenen i biokemin och har formeln $C_6H_{12}O_6$ .
- Dimer: Sackaros (vanligt strösocker), som består av två sammansatta sockerringar.
- Polymer: Långa kedjor av sockerringar. Exempel inkluderar:
  - Stärkelse: Finns i potatis och pasta; fungerar som energilager.
  - Cellulosa: Finns i trä och växters cellväggar (fibrer).
Glykemiskt Index (GI):
- Ju längre sockerkedjan är, desto långsammare bryts kolhydraterna ner i kroppen.
- Långsamma kolhydrater (polymerer som stärkelse) ger en jämnare energifrigörelse jämfört med korta sockerkedjor.
Strukturformel för Glukos:
- Glukos ritas ofta som en sexsidig ringstruktur bestående av kol ( $C$ ), väte ( $H$ ) och syre ( $O$ ). De funktionella grupperna är hydroxylgrupper ( $OH$ ).

Fettmolekylens komponenter:
- En fettmolekyl är en ester som bildas av en alkohol och organiska syror.
- Glycerol: En alkohol med tre kolatomer och tre hydroxylgrupper. Strukturformeln är: $H-C(OH)-H$ $H-C(OH)-H$ $H-C(OH)-H$ Eller mer kompakt: $C_3H_5(OH)_3$
- Fettsyror: Långa kedjor av kolväten som slutar med en karboxylgrupp ( $COOH$ ).
Klassificering av fetter:
- Mättade fetter: Innehåller inga dubbelbindningar mellan kolatomerna. Dessa kommer ofta från djurriket, till exempel smör och fett i kött.
- Omättade fetter: Innehåller en eller flera dubbelbindningar. Dessa kommer främst från växtriket, till exempel rapsolja.
Geometrisk isomeri (Cis och Trans):
- Cis-fetter: Väteatomerna vid dubbelbindningen sitter på samma sida. Detta är den naturliga formen i de flesta omättade fetter.
- Transfetter: Väteatomerna vid dubbelbindningen är riktade åt olika håll. Transfetter är inte bra för människans hälsa.
Härdat fett:
- Genom en kemisk process kan omättade (flytande) fetter göras delvis mättade för att bli fasta. Detta kallas för att fetterna härdas.
- Vid denna "konstgjorda" process skapas ofta transfetter. Dessa är vanligt förekommande i köpta kakor, snabbmat och flytande margarin.

Uppbyggnad:
- Proteiner är polymerer som består av långa kedjor av aminosyror.
- Det finns totalt $20$ olika aminosyror som kan kombineras. Ordningen och antalet aminosyror avgör vilket specifikt protein som bildas.
Essentiella aminosyror:
- Av de $20$ aminosyrorna är $9$ stycken essentiella. Det betyder att kroppen inte kan tillverka dem själv, utan de måste tillföras via kosten.
Tredimensionell struktur (3D):
- Proteiner viker ihop sig i komplexa tredimensionella former för att fungera.
- Om ett protein värms upp förändras dess 3D-struktur (denaturering), vilket leder till att proteinet tappar sin funktion.

Separation:
- Metoder för att skilja olika ämnen åt i en blandning. Exempel inkluderar:
  - Filtrering.
  - Extraktion.
  - Destillering.
  - Kromatografi.
Analys:
- Metoder för att identifiera om ett ämne finns i en blandning och i vilken mängd.
- Detta görs ofta med en reagens, ett ämne som framkallar en specifik kemisk reaktion (t.ex. färgändring) när det kommer i kontakt med det ämne man letar efter.

Hur man resonerar inom naturvetenskap:
- Att resonera innebär att utveckla tankegångar genom att:
  - Visa på likheter och skillnader.
  - Diskutera fördelar och nackdelar.
  - Identifiera samband (resonemangskedjor: $X \rightarrow Y$ ).
  - Dra logiska slutsatser baserade på vetenskapliga fakta.
Exempel: Varför äta grönsaker?
- Grönsaker innehåller cellulosa (fibrer). Fibrer gör att bakterierna i tarmen mår bra, vilket i sin tur leder till att immunförsvaret stärks.
Bioplaster:
- Bakgrund: Traditionell plast tillverkas av råolja. Efterfrågan på alternativ ökar.
- Framställning: Bioplaster görs av livsmedel som innehåller mycket stärkelse eller cellulosa (t.ex. majs eller sockerbetor). Dessa makromolekyler bildar basen för plasten.
- Fördelar: Vid rätt blandning kan bioplaster brytas ner till koldioxid, vatten, salter och biomassa. De lämnar inte efter sig skadliga mikroplaster i naturen.
- Nackdelar: Diskussioner förs kring det problematiska i att använda potentiell mat (livsmedel) för att producera plastmaterial.

Energiomsättning: Fotosyntes, Cellandning.
Molekyltyper: Makromolekyl, Kolhydrat, Protein, Fett (Lipid).
Kolhydrater: Glukos, Sackaros, Stärkelse, Cellulosa, Monomer, Polymer.
Fetter: Glycerol, Fettsyra, Mättat fett, Omättat fett, Transfett, Cis-fett, Härdat fett.
Proteiner: Aminosyra, Essentiella aminosyror.