WYKŁAD PIERWSZY

CHEMIA BIOORGANICZNA

CZ.1

NOTATKI DO WYKŁADU

ATOM

Chemia

l                Chemia, jedna z podstawowych nauk przyrodniczych, zajmująca się właściwościami i strukturą  pierwiastków i  związków chemicznych oraz przemianami, którym one ulegają,

l                 

Chemia

l                Chemia zajmuje się warunkami wpływającymi na kierunek, szybkość i zasięg tych przemian

l                oraz towarzyszącymi im efektami energetycznymi i stosunkami ilościowymi mas substancji biorących udział w reakcji chemicznej.

Chemia

l                Termin przemiany – oprócz  reakcji chemicznych obejmuje też procesy fizyczne, takie jak parowanie, topnienie, przemiany polimorficzne, dyfuzję.

l               
Chemia jest nauka doświadczalną.

 

Chemia
 

l              Rozwój nowoczesnej chemii datowany jest od momentu sformułowania przez A.L. Lavoisiera i niezależnie M.W. Łomonosowa prawa zachowania masy pod koniec XVIII w.

Chemia
 

l                Dzięki intensywnemu rozwojowi badań chemicznych w wiekach następnych, prowadzonych coraz częściej z zastosowaniem nowoczesnych metod fizycznych,

Chemia
 

l                odkryto w tym okresie prawa chemiczne o fundamentalnym znaczeniu, opisano liczne przemiany i zjawiska fizykochemiczne, a liczba poznanych obecnie związków chemicznych wynosi ok. 15 mln.
 

Chemia organiczna
 

Chemia organiczna
 

l                Do największych osiągnięć chemii organicznej w XX w. należy: rozwój chemii  polimerów,

l                zastosowanie  związków metaloorganicznych w procesach  polimeryzacji,
 

l                zbadanie roli  karbokationów w reakcjach  węglowodorów,

Chemia organiczna
 

l                zapoczątkowanie i rozwój  chemii supramolekularnej,

l                zastosowanie związków  boru i  fosforu,

l                synteza całkowita związków ważnych biochemicznie (np.  heminy,  chlorofilu,  strychniny,  cholesterolu,  witamin).
 

Biochemia
 

l               Biochemia, chemia biologiczna, chemia fizjologiczna, nauka badająca skład chemiczny organizmów żywych zachodzące w nich procesy metaboliczne oraz mechanizmy przechowywania, przekazywania i ekspresji informacji genetycznej.

Biochemia
 

l              Biochemia opisuje i wyjaśnia na poziomie molekularnym chemiczne podstawy życia, starając się również wyjaśnić, jak powstało życie.

 

Biochemia
 

l               Do największych osiągnięć biochemii należy odkrycie struktury  kwasów nukleinowych i  białek,

l               wyjaśnienie mechanizmów działania genów,

l               poznanie głównych szlaków metabolicznych,
 

Biochemia
 

l               odkrycie układów molekularnych odpowiedzialnych za magazynowanie energii,

reagowanie na bodźce, przetwarzanie informacji.

l               Termin biochemia wprowadził w 1903 C. Neuberg.

 

Biochemia sportu
 

l              Biochemia sportu, dział biochemii zajmujący się procesami przemian zachodzącymi w organizmie podczas treningu sportowego.

Biochemia sportu
 

l               Badania te mają na celu określenie efektywności obciążeń treningowych, wywołanych przez nie zmian i zbadanie przebiegu procesów adaptacyjnych do obciążeń.

Biochemia sportu
 

l               Celem badań jest prognozowanie wzrostu wydolności organizmu, wykrywanie stanów patologicznych, przemęczenia i przetrenowania.

Biochemia sportu
 

l                 Biochemia sportu pomaga w opracowaniu skutecznych metod sterowania treningiem badając skutki obciążeń fizycznych, przebieg procesów odnowy biologicznej i stan odżywienia organizmu.

l                 Badaniami biochemicznymi dla potrzeb sportu kultury fizycznej zajmują się akademie wychowania fizycznego.

Kwasy
 

l               Kwasy to związki chemiczne typu elektrolitów ,które podczas dysocjacj elektrolitycznej rozpadaja się na proton H+ i anion reszty kwasowej zgodnie z równaniem reakcji HA  ===== H+ =A-

Zasady
 

l                 Według teorii Arrheniusa

l                 Zasady to związki typu elektrolitów ulęgające dysocjacji na jony wodorotlenowe OH-

l                 Według teorii Bronsteda –Lowrego

l                 Zasady to związki akceptory protonów.

l                 Według teorii Lewisa

l                 Zasady to substancje będące donorem pary elektronów.

Sole

l                 Sole są to tzw. elektrolity mocne, czyli związki roztworów  o budowie jonowej, które otrzymuje się roztworów wyniku reakcji

l                 kwasów z zasadami,

l                 metali z kwasami,

l                 zasad z bezwodnikami kwasowymi,

l                 kwasów z tlenkami metali,

l                 zasad z  tlenkami niemetali

IZOMERIA

l                izomeria przestrzenna

l                    izomeria geometryczna

l                    izomeria cis-trans

l                    izomeria syn-anti

l                    izomeria konformacyjna

l                    izomeria optyczna

l                izomeria strukturalna

l                    izomeria położeniowa

l                    izomeria łańcuchowa

l                    izomeria podstawienia

l                    izomeria budowy

l                    izomeria koordynacyjna

l                    izomeria jonowa

Izomeria
 

l                  Izomeria, występowanie różnych  związków chemicznych o jednakowym  wzorze sumarycznym.

l                  Związki takie noszą nazwę izomerów.

l                  Cząsteczki izomerów posiadają odmienną strukturę (wzory strukturalne) i odmienne własności fizyczne i chemiczne.

l                  Rozróżnia się następujące rodzaje izomerii:

l                  1) izomeria przestrzenna (stereoizomeria) spowodowana różną konfiguracją  atomów lub podstawników w cząsteczkach:

Izomeria
 

l                 Cząsteczki izomerów posiadają odmienną strukturę (wzory strukturalne) i odmienne własności fizyczne i chemiczne.

l                 Rozróżnia się następujące rodzaje izomerii:

l                 izomeria przestrzenna

l                  (stereoizomeria) spowodowana różną konfiguracją  atomów lub podstawników w cząsteczkach:

Izomeria
izomeria geometryczna
 

l                 Jest spowodowana zahamowaniem rotacji wokół wiązania podwójnego lub pojedynczego (w ostatnim przypadku z powodu przeszkód przestrzennych) albo różną konfiguracją tych samych  ligandów wokół jonu centralnego.

l                  

Izomeria
 

l               Izomery noszą nazwę diastereoizomerów, nie zachodzi dla nich relacja przedmiotu i odbicia w lustrze;

Izomeria
Izomeria cis-trans
 

l                 izomer cis posiada (nieidentyczne) podstawniki -- po tej samej stronie wiązania podwójnego lub płaszczyzny pierścienia,

l                 izomer trans - po przeciwnych stronach.

Model cis-2-butenu

Model trans-2-butenu

Izomeria
izomeria syn-anti ; izomeria konformacyjna

l                 Izomeria syn-anti jest odpowiednikiem izomerii cis-trans, dla wiązań C=N i N=N. Przykłady:  oksymy;

l                 Izomeria konformacyjna - cząsteczki izomerów konformacyjnych (konformerów) występują w różnych  konformacjach.

l                 Przykłady: n-butan, cykloheksan;

Izomeria
izomeria optyczna , izomeria strukturalna , izomeria położeniowa
 

l                  Izomeria optyczna (lustrzana), cząsteczki izomerów wykazują  chiralność.

l                  Przykłady:  kwas mlekowy, aldehyd glicerynowy.

l                  Izomeria strukturalna spowodowana różną kolejnością łączenia się atomów lub podstawników albo występowaniem różnych wiązań między nimi:

l                  Izomeria położeniowa wynika z odmiennej pozycji wyróżnionego wiązania w cząsteczkach izomerów, np.: but-1-en i but-2-en;

Izomeria
izomeria łańcuchowa , izomeria podstawienia
 

l                 Izomeria łańcuchowa,

l                 spowodowana występowaniem cząsteczek w formie łańcuchów prostych i rozgałęzionych, np.: n-pentan i 2-metylobutan;

l                 Izomeria podstawienia

l                  spowodowana różnym rozmieszczeniem  podstawników w stosunku do łańcucha lub pierścienia cząsteczkowego, np.: 1-chloropropan i 2-chloropropan oraz 1,2-dimetylobenzen i 1,3-dimetylobenzen.

Izomery butanu

Model izomeru butanu

Izomeria
izomeria budowy (funkcyjna) , izomeria koordynacyjna, izomeria jonowa

l                  Izomeria budowy (funkcyjna) - izomerami są związki posiadające różne grupy funkcyjne, np.:  etanol i eter dimetylowy;

l                  ...