25.08 ביוכימיה 1 Flashcards
כמה מתוך 118 היסודות בטבלה המחזורית נחשבים כ trace elements ?
- 13
- הם נדרשים במיליגרמים ביום
- חיוניים לתפקוד אנזימים וחלבונים
מהו מספר היסוד הראשון ממשפחת הלנטנידים?
ומהו מספר היסוד הראשון ממשפחת האקטנידים?
לנטנידים - 57
אקטנידים - 89
שקף 6
כמה מהיסודות בטבלה המחזורית נחשבים Bulk Elements , ומהו תפקידם ?
- 10 יסודות
- נדרשים בגרמים מדי יום
- בעלי תפקיד מבני בתאים וברקמות
H, Na, Cl, K, Ca, C, O, N, S, P
כיצד משפיע הקשר התוך מולק׳ על הקשר הבין מולק׳ ?
יכולתה של מולק׳ לעשות קשרים בין מולקולריים , וכן סוג הקשרים שהיא יכולה לעשות , תלויה ונגזרת מאופי ותכונות הקשרים התוך מולקולריים שקיימים בה.
נוכחות קשר קוולנטי (שהוא תוך מולקולרי) קוטבי , מייצר דיפול (קבוע) , ועל כן קשרי דיפול-דיפול יותר חזקים. נוכחות אטומי NOF משפיעה על היווצרות קשרי מימן.
על אלו תכונות של המולקולה ישפיעו קשרים בין מולקולריים ?
- מסיסות (הידרופילי או ליפופילי)
- מצב צבירה , ככל שיש יותר קשרים בין מולקולריים , והם יותר חזקים (מימן יחסית לון דר ולס) , המולק תהיה יותר סדורה
- נק׳ רתיחה / התכה , ככל שיש יותר קשרים והם יותר חזקים נק׳ הרתיחה / התכה תעלה.
מהו מספר הקשרים הקוולנטיים המקסימלי שאטום יכול לייצר ?
- 3 קשרים , זה קיים בין שני אטומי פחמן למשל או שני אטומי חנקן.
- אין כזה דבר 4 קשרים קוולנטיים , בין שני אטומים
- בין אטום פחמן לחנקן הכי הרבה זה 2 קשרים
שקף 17
מהי הגאומטריה של 4 הקשרים הבודדים שפחמן יכול ליצר ?
1) 4 הקשרים הבודדים של פחמן מייצרים מבנה טטראהדרלי
2) אורך הקשר הממוצע הוא 0.154 ננומטר
3) בין כל שני קשרים ישנה זווית של 109.5 מעלות
4) קיים ציר סיבוב חופשי
** ציר סיבוב חופשי קיים בקשר יחיד -C-C- , אלא אם כן על כל אחד מהפחמנים יש קבוצות טעונות מאד או גדולות מאד.
שקף 18
מהם תכונותיו של קשר כפול בין פחמנים ?
- קצר (0.134 ננומטר)
- מישורי: כל האטומים המשתתפים בו נמצאים על אותו מישור
- קשיח ואינו מאפשר סיבוב חופשי (רוטציה מוגבלת)
- בין קבוצות הצד יש זווית של 120 מעלות.
שקף 18
מהו אורכו הממוצע של קשר בודד שמייצר אטום פחמן ?
0.154 ננומטר
כמה קבוצות OH יש באלכוהול ?
לפחות קבוצה אחת ,
״אלכוהולים״ , בעלי קבוצה אחת או יותר של הידרוקסיל״.
מלבד פחמן ומימן בטבעת אימידאזול (imidazole) , איזה עוד אטומים יש ?
שני אטומי חנקן
אציטיל קו A היא דוגמה למולקולה פוליפונקציונלית , כמה קבוצות פונקציונליות היא מכילה , ומה הן ?
8 קבוצות פונקציונליות , שיכולות להתקים בשני מצבים כתלות ב pH:
- protonated
- deprotonated
שקף 23
כמה אטומי גופרית מכילה המולקולה קו-A ?
אטום גופרית אחד ,
הוא חלק מקבוצת תיואסתר אחת שקיימת בקצה המולקולה , והוא חיוני ליצירת קשר תיואסטרי בין האציטיל לקואנזים A
איזה סוג קשר מחבר בין קבוצת אציטיל למולקולת קואנזים-A ?
קשר תיואסטרי
כמה אטומי זרחן יש במולקולת אציטיל קו-A ?
3
שניים כחלק מקבוצת פוספואנהדריד.
אחד כחלק מקבוצת פוספוריל.
בתא אי קולי, איזה מאקרו-מולקולה מהווה את האחוז הכי גבוה ממשקל התא ?
חלבונים
מהווה כ 15% מהמשקל הכולל של התא.
שקף 24
איזה מבין שתי המאקרו-מולקולות הבאות תורמת יותר למשקלו של חיידק האי קולי ?
DNA או RNA
רנא,
מהווה %6 ממשקלו הכולל של התא , בעוד דנא מהווה 1%
שקף 24
משקלה הממוצע של מאקרו-מולקולה הוא ?
מעל ל 5000 דלתון
(שקף 24 - לוודא את זה).
איזה מבין הבאים אינה נחשבת מאקרו-מולקולה ?
- חלבונים
- חומצות גרעין
- שומנים
- פוליסכרידים
שומנים
מאקרו-מולקולות הם פולימרים גדולים , שומנים אינם יוצרים פולימרים (אלא קומפלקסים כדוגמת הממברנה).
חלבונים , חומצות גרעין , ופוליסכרידים הם מאקרומולקולות בעלות משקל של 500 דלטון או פחות.
איזומרים מרחביים (סטריאואיזומרים) נבדלים זה מזה ב:
- נוסחה מולקולרית
- קישוריות בין האטומים
- קונפיגורציה
- קונפורמציה
קונפיגורציה.
שקף 27
מהם הגורמים הקובעים את הקונפיגורציה של מולקולה ?
1) קשרים כפולים (המונעים סיבוב חופשי סביב הקשר)
2) מרכזים כיראליים.
במה נבדלת קונפורמציה מקונפיגורציה ?
קונפיגורציה: סידור מרחבי של אטומי המולקולה , לא ניתן לעבור בין קונפיגורציות שונות בלי שבירת קשר קוולנטי אחד או יותר.
קונפורמציה: הסידור המרחבי של אטומי המולקולה , ניתן לעבור בין קונפורמציות שונות בלי לשבור קשר קוולנטי , הודות ליכולת הסיבוב החופשית סביב קשר יחיד.
האם קונפיגורציה היא תכונה בלעדית של מולקולות בעלות קשרים כפולים?
לא , גם במולקולות שיש בהם מרכז כיראלי ייתכנו מספר קונפיגורציות.
מה מניע הפיכת 11-ציס-רטינאל ל all trans retinal ברשתית העיין של חולייתנים ?
- ספיגת אנרגיית אור בטווח הנראה (250 kj/mol)
- התהליך הינו חיוני לפעולת הראיה , וגורם להיווצרות סיגנל חשמלי שמאפשר ראיה.
פחמן כיראלי הוא:
- פחמן טטראהדרלי (שכל 4 הקבוצות שונות)
- הקבוצות הסובבות אותו יכולות להתארגן ביותר מצורה מרחבית אחת
שקף 35/37
מולקולה המכילה מרכז כיראלי אחד ויחיד:
יהיה לה שני סטריאואיזומרים אך ורק מסוג אננטיומרים ?
(שקף 37)
במולקולה המכילה יותר ממרכז כיראלי אחד:
״ניתן לקבל סטריאו-איזומרים שאינם תמונת ראי זה של זה , כלומר דיאסטריומרים״.
(שקף 37)
תערובת שאינה מסיטה אור מקוטב היא:
- תערובת רצמית
- תרכובת שאין בה מרכזים כיראליים
- שתי התשובות נכונות
- אף לא תשובה נכונה
היא תרכובת שאינה פעילה אופטית , ועל כן שתי התשובות נכונות
(שקף 41)
תערובת רצמית:
תערובת שמכילה שני אננטיומרים של חומר מסויים (חלבון , סוכר וכו׳) בריכוזים שווים , ועל כן חסרת פעילות אופטית
תרופות יכולות להיות תערובת רצמית , אננטיומר אחד יהווה חומר פעיל , השני חסר פעילות ביולוגית.
(שקף 41)
קונפורמציית staggered יותר יציבה מקונפורמציית eclipsed, ולכן ניתן לבודד אותה?
נכון / לא נכון
לא נכון
קונפורמציית staggared אכן יותר יציבה , אך בפועל לא ניתן לבודד אף אחת מהן.
קונפורמציית full eclipsed היא בעלת האנרגיה הפוטנציאלית המקסימלית (ולכן הכי פחות יציבה) , וקונפורמציית full staggared היא בעלת האנרגיה הפוטנציאלית המינימאלית (ולכן הכי יציבה).
כאמור המעבר בין שתי הקונפורמציות הוא הודות לסיבוב החופשי של הקשר היחיד , ואינו דורש שבירת קשרים כלל וכלל.
(שקף 43)
המעבר בין קונפורמציית staggered ל קונפורמציית eclipsed דורש התערבות אנזימטית:
לא נכון ,
המעבר אינו דורש התערבות אנזימטית , אלא שהוא מתרחש הודות לסיבוב חופשי סביב קשר יחיד.
בתנאי שאין על הפחמנים קבוצות גדולות מאד או טעונות מדי , כי זה מגביל את יכולת הסיבוב סביב הקשר היחיד , ועל כן את מספר הקונפורמציות היציבות האפשריות.
(שקף 41)
staggered vs. eclipsed:
הן שתי הקונפורמציות של מולקולה נתונה שמציגות את הפוטנציאל האנרגטי הנמוך ביותר (s) , והגבוה ביותר (e).
ועל כן , הן הקונפורמציה הכי יציבה (s) של המולקולה , והכי פחות יציבה (e).
ההפרש האנרגטי בינהן קטן מאד, ולכן המעבר בינהם מהיר מאד , מליוני פעמים פר שניה , ולכן לא ניתן לבודד אותם.
(שקף 43)
מה משפיע על הסיבוב החופשי של אטומים סביב קשר בודד?
- גודל הקבוצה
- מטען הקבוצה
ככל שהקבוצה יותר גדולה / ויותר טעונה כך יכולת הסיבוב החופשי נפגעת , וזה יוריד את מספר הקונפורמציות היציבות של המולקולה.
(שקף 43)
מהי סטריאוספיציפיות ?
ההתאמה הסטריאו-כימית בין שתי מולקולות , שדרושה כדי שתהיה בינהן אינטראקציה.
(שקף 45)
היכולת להבדיל בין צמד סטריאו-איזומרים (ע״י אנזימים או קולטנים).
(שקף 46)
אתר פעיל באנזים / אתר קישור בקולטן בהכרח מתאים רק לאחד משני האיזומרים.
באורגניזם , רוב המולקולות מתקיימות רק בצורה כיראלית יחידה?
נכון / לא נכון
נכון ,
מכיוון שהאנזימים שמייצרים אותם הם בעצמם כיראליים.
בניגוד לסטריאואיזומרים שמסונתזים במעבדה , שם תתכן היווצרות מספר צורות כיראליות בו זמנית
(שקף 45)
המבנה המרחבי של ביומולקולות (גדולות או קטנות) נקבע לפי:
צירוף של הקונפיגורציות והקונפורמציות האפשריות עבור המולקולה.
(שקף 45)
במעבדה אנחנו יכולים לסנתז צורה כיראלית אחת ויחידה של מולקולה נתונה:
נכון / לא נכון
לא נכון ,
בניגוד לגוף , במעבדה אנחנו יכולים לסנתז סטריאואיזומרים עם כמה צורות של המרכז הכיראלי.
(שקף 45)
בגוף האדם יש גם D-glucose, וגם L-glucose, אולם קונפיגורציית D יותר נפוצה , ולכן הקסוקינאז עובד בעיקר על D-glucose:
נכון/ לא נכון
לא נכון ,
בגוף קיים רק D-glucose ,
הקסוקינאז בכלל אינו מזהה L-glucose
(שקף 45)
מה הם התנאים שצריכים להתקיים כדי ששתי מולקולות יוכלו להתרכב אחת עם השניה ?
הם צריכות להתנגש אחת בשניה בעוצמה ובכיוון הנכונים. כמו למשל אנזים וסובסטרט.
ההתנגשות הזאת הינה ספונטנית ומונעת מדיפוזיה (התנועה התרמית והאקראית של המולקולות).
(שקף 49)
מהם תכונותיו של קבוע שיווי המשקל עבור ריאקציה מסויימת:
1) דינמי
2) קבוע בתנאי טמפ׳ ולחץ נתונים: לאותה ריאקציה בתנאי טמפ׳ ולחץ שונים יהיה קבוע שיווי משקל שונה.
3) אינו תלוי בריכוזים ההתחלתיים של המגיבים או התוצרים: לא משנה מה הריכוזים ההתחלתיים בריאקציה , בסוף היא תגיע לאותו keq
4) חסר יחידות (מבטא יחס)
5) מבטא את היחס בין התוצרים למגיבים רק לאחר שהריאקציה הגיעה לשיווי משקל (ריאקציה הפיכה)
6) בהינתן קבוע ש.מ של ריאקציה , היחס בין התוצרים למגיבים הינו קבוע , כל עוד הטמפ׳/ לחץ לא השתנו
7) ככל שערך Keq גבוה יותר, משמע שהריאקציה בטרם הגיעה לשיווי משקל נטתה חזק יותר לכיוון התוצרים (בתנאי טמפ׳ ולחץ נתונים). ולכן ריכוזם יותר גבוה מריכוז המגיבים.
(שקף 49)
מה זה מנת הריאקציה Q ?
הוא היחס בין התוצרים למגיבים בריאקציה מסויימת , ברגע נתון , ולא בהכרח כשהריאקציה נמצאת בשיווי משקל.
(שקף 49)
מה זה אומר שמנת הריאקציה , Q, שווה לקבוע שיווי המשקל ?
כן,
כאשר …
(שקף 49)
מי מהבאים ישנה את ערך קבוע שיווי המשקל של ריאקציה ?
- העלאת הטמפרטורה
- הורדת ה ph של הריאקציה והעלאת ריכוז התוצרים
- שינוי בלחץ האטמוספרי
- תשובות 1 ו- 3
לחץ / טמפ׳
כיצד ישפיע שינוי בריכוז התוצרים על קבוע שיווי המשקל של ריאקציה כלשהי?
שינוי בריכוז התוצרים או המגיבים , אינו משפיע על ערך קבוע שיווי המשקל של הריאקציה , אולם המערכת יוצאת משיווי משקל , מכיוון שהיחס בין התוצרים למגיבים השתנה (מנת ריאקציה Q)
בהוספת תוצרים לריאקציה נתונה , כיצד תושפע מנת הריאקציה Q ?
תהיה יותר גדולה מקבוע שיווי המשקל , כי במשוואה התוצרים נמצאים במונה.
שקף 49 גב
מה עושה האנזים adenylate kinase ?
מזרז את הריאקציה:
2ADP = ATP + AMP
הריאקציה נמצאת קרוב לשיווי משקל בתנאים סטנדרטיים
האנזים דורש מגנזיום כקו פקטור.
שקף 54
מתי קצב הריאקציה יעלה ?
כאשר יהיו יותר התנגשויות פוריות בין מולקולות המגיבים, מתי זה קורה?
- כאשר טמפ׳ המערכת יותר גבוהה (אנרגיה קינטית)
- בריכוז סובסטרט יותר גבוה
- בריכוז אנזים יותר גבוה (תעלה מהירות התחלתית)
- ככל שאנרגיית האקטיבציה הנדרשת תהיה נמוכה יותר.
האם קצב הריאקציה מושפע מנוכחות אנזימים ?
כן ,
״קצב הריאקצה״ ו- ״אנזים״ הם שניהם מדדים קינטיים ושייכים לאותו יקום.
ככל שיש יותר אנזימים , הקצב יעלה
אנזים מוריד את אנרגיית האקטיבציה הדרושה לריאקציה בזה שהוא מייצב את צורון המעבר (מוריד את המחסום האנרגטי) , ובכך מעלה את קצב הריאקציה.
(שקף 55)
תאר את השפעתו של אנזים על דלתא ג׳י של ריאקציה:
האנזים אינו משפיע על הדלתא ג׳י הכללי של הריאקציה , זה אותו דלתא ג׳י עבור ריאקציה נתונה בנוכחות האנזים או בהעדר האנזים.
האנזים כן משפיע על ההפרשים האנרגטיים שבין המגיבים לבין צורון המעבר , בזה שהוא קושר ומייצב את צורון המעבר , הוא מוריד את המחסום האנרגטי של הריאקציה , כך שנדרשת אנרגיית אקטיבציה נמוכה יותר , ועל כן מעלה את קצב הריאקציה.
אנזים: קנטיקה
דלתא ג׳י: תרמודינמיקה
כיצד משפיע אנזים על קבוע שיווי המשקל של הריאקציה ?
הוא אינו משנה את ערכו !!
בנוכחות אנזים הריאקציה תגיע לשיווי משקל מהר יותר (עקב קצב ריאקציה גבוה יותר), אך ערך שיווי המשקל לא ישתנה.
תגובה שלא יכולה להתרחש , משיקולים תרמודינמיים , לא תתרחש גם בנוכחות אנזים!
- אנזים אינו משפיע על הרכב שיווי המשקל
- אינו משפיע על כיוון הריאקצה
- אינו משפיע על קיום / אי קיום הריאקציה
הוא רק מזרז ריאקציה שבכל מקרה ״יכולה״ לקרות , דרך הורדת מחסום אנרגטי!
שקף 66
בריאקציה רב שלבית , איזהו השלב קובע המהירות ?
- השלב האיטי ביותר
- השלב המבוקר ביותר
האנרגיה החופשית של גיבס היא מדד ל ?
1) כמות העבודה שיש לבצע , (במערכת סגורה!!!) , כדי שריאקציה מסויימת תצא לפועל.
(שקף 59)
2) ההפרש שבין האנרגיה החופשית שבתוצרים לעומת האנרגיה החופשית של המגיבים (שקף 58).
מה אומר ערך דלתא ג׳י חיובי עבור ריאקציה מסויימת ?
שהריאקציה בתנאי הטמפ׳ והלחץ הנתונים תתקדם באופן ספונטני בכיוון המגיבים!
מה אומר ערך של דלתא ג׳י שלילי ?
שהריאקציה הנתונה (בתנאי טמפ׳ ולחץ קבועים) , תתקדם באופן ספונטני ואקסרגוני (שאינו דורש אנרגיה) לכיוון התוצרים
ערך דלתא ג׳י חיובי עבור ריאקציה נתונה אומר ש ?
1) שהריאקציה בכיוון הנתון (מהמגיבים לתוצרים) דורשת השקעת אנרגיה (ריאקציה אנדרגונית).
ושבתנאים הנתונים , הריאקציה בכיוון ההפוך היא זאת שיוצאת לפועל.
אפשר להגיד שהתכולה האנרגטית של המערכת אינה מספיקה כדי להוציא את הריאקציה לפועל בכיוון בו היא כתובה
כאשר שני אטומים נמצאים ממש רחוק אחד מהשני , יש להם את האנרגיה הפוטנציאלית הגבוהה ביותר?
לא נכון , כאשר הם קרובים מאד אחד לשני ויש בינהם דחיה , האנרגיה הפוטנציאלית שלהם היא הכי גבוהה , במרחק גדול , האנרגיה הפוטנציאלית שלהם קרובה לאפס.
כדי שהם יתרכבו , נדרש מרחק מסויים , לא גדול מדי ולא קטן מדי.
(שקף 59)
מהי אנתלפיה ?
מדד לאנרגית החום האגורה בתוך מערכת תרמודינמית
השאיפה של המערכת היא להיפטר מהאנרגיה , כלומר שדלתא H יהיה שלילי , אך ריאקציות עדיין יכולות להתרחש גם אם דלתא H הוא חיובי.
דלתא H הוא ?
האנרגיה הפנימית שאגורה בקשרי התוצרים פחות האנרגיה הפנימית האגורה בקשרי המגיבים.
מה אומר דלתא H חיובי ?
שאנרגיית החום האגורה בתוצרים גבוהה מזו שבמגיבים.
או במילים אחרות , שהמערכת קלטה חום מהסביבה
אם לריאקציה יש דלתא H חיובי , ניתן להגיד ש:
1) הריאקציה היא אנדותרמית , כלומר הושקעה אנרגיה (חום) מהסביבה אל תוך המערכת.
2) שבתוצרים יש פחות קשרים (בין ותוך מולקולריים) מאשר במגיבים
כיצד משפיע מספר הקשרים הבין / תוך מולקולריים על האנתלפיה ?
ככל שבמערכת יש יותר קשרים (בין מולק׳ ו/או תוך מולק׳) זה אומר שאנרגיית החום במערכת קטנה יותר , ועל כן האנתלפיה נמוכה יותר.
במעבר ממצב צבירה עם הרבה קשרים למצב צבירה עם מעט קשרים , יש עליה באנתלפיה , כמו למשל במעבר מקרח (מוצק) למים (נוזל)
שקף 58 גב
(שקף 61)
אנתרופיה:
1) מדד לאקראיות שבה תהליכים יכולים להתרחש במערכת תרמודינמית , ככל שהתהליכים יותר אקראיים ורנדומליים , האנתרופיה יותר גבוהה.
2) מדד למספר האפשרויות בהן מערכת תרמודינמית יכולה להתארגן , יותר אפשרויות , אנתרופיה גבוהה יותר
3) קיים קשר בין אנתרופיה לאנרגיה: ככל שהרנדומליות במערכת יותר גבוהה , אנתרופיה יותר גבוהה , כך יש פחות צורך בהשקעת אנרגיה במערכת כדי שריאקציות יתרחשו
בגדול מדד לאי סדר
ככל שהרנדומליות של תהליך, והתנועה של המולקולות תעלה :
האנתרופיה תעלה
ככל ש דלתא S יותר חיובי ?
התהליך מועדף יותר תרמודינמית
זהו מדד יותר חשוב מאנתלפיה , אם השינוי בדלתא S שלילי , הריאקציה לא תתרחש.
(בניגוד לשינוי ב H שגם אם אינו בכיוון הרצוי הריאקציה עדיין יכולה להתרחש)
האם ריאקציה אקסותרמית היא ספונטנית ?
לא בהכרח ,
ריאקציה אקסותרמית משמעה שהיא פולטת חום לסביבה ( דלתא H שלילי) , אך זה לא מבטיח שהיא ספונטנית (דלתא ג׳י שלילי).
מהי ריאקציה אנדותרמית ?
ריאקציה שבה הושקעה אנרגיית חום מהסביבה אל תוך המערכת ( דלתא H חיובי)
מה ההבדל בין ריאקציות אנדרגוניות / אקסרגוניות לריאקציות אנדותרמיות / אקסותרמיות ?
אנדרגונית: לא ספונטנית, דורשת השקעת אנרגיה, דלתא ג׳י חיובי.
אנדותרמית: קולטת חום מהסביבה, דלתא H חיובי.
אקסרגונית: ספונטנית, משחררת אנרגיה חופשית , דלתא ג׳י שלילי.
אקסותרמית: פולטת חום לסביבה, דלתא H שלילי.
בתהליך ספונטני :
- דלתא ג׳י שלילי
- משתחררת אנרגיה חופשית
האנרגיה החופשית בתהליך בניית מקרומולקולות בתא היא חיובית, מדוע ?
כי המקרומולקולות (פולמרים) יותר מאורגנים ופחות יציבים (תרמודינמית) בהשוואה למונומרים שמרכיבים אותם.
** בעיקר בהיבטים של אנטרופיה , כלומר הם יותר מסודרים.
במולקולת ATP ישנם 3 קבוצות ______ המחוברות בקשר ______ ?
- פוספוריל
- פוספואנהדרידי
פירוק אטפ לאדפ נותן פוספט אנאורגני
פירוק אטפ לאמפ נותן פירופוספט אנאורגני PPi
שקף 65
תנאים סטנדרטים הם:
- טמפ׳ 25 צלזיוס (298 קלווין)
- ריכוז התחלתי של תוצרים ומגיבים שווה 1 מולאר במומסים או 1 אטמוספרה בגזים.
מהו מחסום אקטיבציה ?
מחסום אנרגטי , עליו יש להתגבר ( על ידי השקעת אנרגיית אקטיבציה) כדי שריאקציה תתרחש , כלומר , שנעבור ממגיבים לתוצרים.
למה תגרום הורדת אנרגיית האקטיבציה של ריאקציה נתונה ?
העלאת קצב הריאקציה (כי זה אומר שהאנרגיה הדרושה כדי להתגבר על המחסום האנרגטי קטנה יותר)
** אנרגיית אקטיבציה וקצב ריאקציה הם מדדים קינטיים !
יציבות קינטית היא ?
הזמן שלוקח לריאקציה להתרחש (כמו למשל התפרקות של מולקולה). ככל שלוקח יותר זמן לריאקציה להתרחש , כך היא יותר יציבה קינטית.
יציבות קנטית אינה קשורה ליציבות תרמודינמית. מולקולה יציבה קנטית מתפרקת באופן ספונטני , רק שלוקח לזה המון המון שנים. מולקולה יציבה תרמודינמית אינה מתפרקת באופן ספונטני אף פעם !
קשר פפטידי למשל בחלבונים הוא בעל מחצית חיים של 7 שנים בערך , לוקח לו המון זמן להתפרק , ולכן הוא יציב קינטית.
יציבות קינטית היא תוצר של אנרגיית אקטיבציה גבוהה מאד , ולכן היא תלויה באנזימים.
אנזימים שמורידים אנרגיית אקטיבציה , יגרמו לתהליך מסויים להתרחש יותר מהר , ובכך מורידים יציבות קינטית.
מאקרומולקולות הם יציבות קינטית אך לא יציבות תרמודינמית.
באיזה סוג ריאקציות נוצרים נשאי אלקטרונים מחוזרים , כדוגמת NADH ?
בריאקציות אוקסידטיביות בהן סובסטרט מחומצן , והנשא מחוזר
(כגון גליקוליזה) , לרוב אלה הן ריאקציות קטבוליות.
הוא תורם את האלקטרונים שלו בריאקציות ביוסנטטיות במהלכן הוא מחומצן וצורון אחר מחוזר.
ריכוז ה ATP בתאים הוא גבוה / נמוך מריכוזו בשיווי משקל ?
ריכוז ATP בתאים גבוה בהרבה מריכוזו בשיווי משקל ,
ולכן פירוקו הוא מאד אקסרגוני (דלתא ג׳י גדול ושלילי) , ומועדף תרמודינמית.
מהו תפקידם של נשאי אלקטרונים מחוזרים כגון NAD(P)H ?
- מסירת אלקטרונים בתהליך נשימה תאית (יצירת ATP)
- קידום שלבי חיזור במסלולי סנתזה , במידה ויש צורך באלקטרונים (כמו למשל ביצירת קשרים חדשים)
(שקף 74)
כיצד E.coli מייצר איזוליאוצין ?
- החיידק מייצר איזוליאוצין מתריאונין במסלול מטבולי בן 5 שלבים שמאונזמים ע״י 5 אנזימים שונים.
- איזוליאוצין בעצמו הוא מעכב של המסלול ,
- כשריכוזו עולה , הוא נקשר לאנזים הראשון במסלול ומעכב אותו
- זהו אפוא עיכוב במשוב שלילי
עמ׳ 36
אורכי קשרים במולקולת מים:
אורך קשר מימני בין שתי מולקולות מים: 0.177 ננומטר
אורך קשר קוולנטי בין החמצן למימן:
0.0965 ננומטר
ממה נובעות תכונותיה של מולק׳ מים ?
1) מאופיו הלא שוויוני של הקשר הקוולנטי במולקולת המים שיוצר שני דיפולים , דיםול אחד לאורך כל קשר OH
2) מכוחות המשיכה האלקטרוסטטיים הקיימים בין מולקולות המים (מימן / דיפול) , שהם תוצר של הקוטביות הפנימית של המולקולה ומקנים לה נק׳ התכה רתיחה גבוהה מהרגיל.
3) מנטייתה המועטה של מולקולת המים להתיינן (למסור פרוטון)
** תכונות אלו של המים גם משפיעות על תכונותיהם של כלל מרכיבי התא האחרים (חלבונים, שומנים וכו׳) , ועל יכולתם להתרכב זה עם זה וליצור אינטראקציות לא קוולנטיות !!
כמו כן , ריאקציות רבות בתא , כגון חומצה בסיס וחימצון חיזור , מתרחשות הודות ליכולת המים להתיינן.
(שקף 81)
מהי אנתלפיית אידוי (או חום האידוי)
- כמות האנרגיה שיש להשקיע ב גרם אחד של נוזל , בטמפ הרתיחה שלו ובאטמוספרה אחת , כדי להמיר אותם למצב גזי שנמצא באותה טמפרטורה
- האנרגיה שיש להשקיע כדי להתגבר על כוחות המשיכה (מימן) שיש בין מולק׳ מים במצבם הנוזלי.
שקף 84
מה משפיע על חוזקו של קשר מימן ?
לא כל קשרי המימן הם בעלי אותו חוזק , קשר המימן החזק ביותר קיים כאשר אטום המימן ושני האטומים החולקים אותו ממוקמים בקו ישר.
במילים אחרות , כאשר האטום המקבל (acceptor) והקשר הקוולנטי שבין האטום התורם ( donor) והמימן נמצאים בקו ישר
אם הזווית היא 180 מעלות , קשר המימן יהיה חזק יותר , אם זו זווית אחרת הקשר יהיה חלש
במצב כזה המטען החיובי שעל המימן יהיה ממוקם בדיוק באמצע בין שני מטענים חלקיים שליליים.
קשרי מימן שאינם בקו ישר יותר נפוצים בתוך מאקרומולקולות , כאשר נוצרים בין אזורים שונים במולקולה.
(שקף 88)
מהן תכונותיו של קשר מימן ?
- הכי חזק בין כל הקשרים הבין מולקולריים
- קשר משיכה אלקטרוסטטי , בעצם קשר דיפול ממושך
- תנאי להיווצרות NOF + H/NOF
- כיווני מאד , משמע על מנת ששתי מולק׳ יוכלו ליצור קשרי מימן זו עם זו , הן צריכות להיות בסידור גאומטרי מסויים זו יחסית לזו.
- בעת היווצרות קשרי מימן בין שתי מולקולות , האטום הקושר את המימן בקשר קוולנטי הוא התורם , אטום NOF במולקולה השניה הוא המקבל.
רוב הביומולקולות בתא הן תרכובות טעונות או קוטביות !
וזה הגיוני כי המדיום בתא זה מים , שבעצמם קוטביים , וזה מאפשר המסה של אותן מולקולות.
אך הציטופלסמה עצמה היא ניטרלית כי צורונים חיוביים מאזנים צורונים שליליים.
כיצד מלחים (סריגים יוניים) מומסים במים ?
המים מפרים את הקשר האלקטרוסטטי שמחזיק את היונים ביחד בתוך הסריג ומחלישים אותו (מתחרים עליו) , המים לאחר מכן מתקבצים סביב היונים הבודדים שנוצרו מהתפרקות הסריג , מנטרלים (חלקית) את המטענים שלהם ומייצבים אותם , ובכך פועלים כנגד נטיית היונים להתגבש (להסתדר).
כוחות המשיכה האלקטרוסטטיים הכרחיים להיווצרות הסריג , ולכן הפרעה בכוחות אלו מונעת היווצרותו
מים טהורים נוטים להתיינן במידה מועטה
משמע שבריאקציה:
H2O = H3O + OH
רוב המולקולות יהיו ב מצב של H2O בשיווי משקל ,
קבוע שיווי המשקל של הריאקציה יהיה קטן מ 1
מהו ריכוז מים מזוקקים בשיווי משקל בריאקציה
H2O = H3O + OH
בתנאים סטנדרטים ובנפח 1 ליטר ?
שקף 97
55.5M
מהו ה ph של תמיסה בעלת ריכוז פרוטונים
? [H] = 10^-4 M
4
הערך [H]*[OH] בתמיסה מימית ובתנאים סטנדרטים הוא ?
קבוע , ושווה:
Kw = [H]*[OH] = 10^-14 M^2
בתמיסה מימית ובתנאים סטנדרטים pH + pOH יהיה שווה ?
14
מדוע הגזים O2 ,N2, CO2 אינם מסיסים במים ?
- אינם פולריים (בפחמן דו חמצני הקשרים עצמם הם כן פולריים אך מבטלים אחד את השני).
- המעבר ממצב גזי למצב ממויים (aq) , מוריד את האנטרופיה במערכת ועל כן לא מועדף
כיצד פחמן דו חמצני מועבר בזרם הדם ?
פחמן דו חמצני יוצר חומצה פחמתית בתמיסה מימית ( H2CO3) , ומועבר בזרם הדם הן כיון בי קרבונט חופשי (HCO3-), או כשהוא קשור להמוגלובין.
הכנסת מומס לא פולרי אל תוך מים תגרום ל ?
- תגרור התארגנות של מולקולת המים בקרבתו המידית של המומס (יצירת כלוב) , בצורה שמגבילה את מספר האוריינטציות האפשריות של מולקולות מים אלו , מה שמוריד את האי סדר , ולכן זהו מצב שאינו מועדף.
- ככל ששטח הפנים / שטח המגע של החומר הלא פולרי גדל , כך מספר מולקולות המים הנדרשות להתארגנות בכלוב סביבו תעלה , ועל כן הסדר יעלה והאנטרופיה תרד יותר.
- קלתרטים: תרכובות גבישיות של מומסים לא קוטביים ומים , שבהם מולקולות המים נמצאות במצב מאורגן ומאד לא מועדף אנרגטית. Clathrates
תאר את השינויים בדלתא G , דלתא H , דלתא S שחלים במערכת כאשר מכניסים מומס לא קוטבי אל תמיסה מימית
השינויים שחלים אינם מועדפים אנרגטית:
G - עולה
H - עולה
S - יורד
מתי מושגת יציבות תרמודינמית ?
- כאשר דלתא S עולה
- כאשר דלתא H יורד
האם מים מעבירים זרם חשמלי ?
כן,
מים עוברים ריאקציית התייננות ספונטנית , ונוצרים יונים חופשיים שמסוגלים להעביר זרם חשמלי.
היונים שנוצרים הם הדרוקסיד והדרוניום , שני היונים נעים במהירות רבה לשני קטבים מנוגדים , תנועתם המהירה לקטבים , היא הודות לתופעת ״דילוג פרוטונים״ , והיא יותר מהירה מתנועתם הדיפוזית של יונים חד ערכיים אחרים.
דילוג פרוטונים: בעצם מדובר בשרשרת מעבר פרוטונים בין מולק׳ מים סמוכות , כל פרוטון בעצמו עובר בדילוגים מרחק קצר, אך בנטו התנועה היא למרחקים גדולים ובמהירות רבה.
דילוג פרוטונים הרבה יותר מהיר מדיפוזיה רגילה (של מלח למשל).
כיצד עובדות ריאקציות מעבר פרוטונים ביולוגיות ?
דרך ״דילוג פרוטונים״
בתא אין H חופשי (אלא H3O שזה המצב הממויים של הפרוטון)
ציטוכרום f בממברנת הכלורופלסט עובד בשיטה זו , כחלק ממנגנון לכידת אנרגיית אור בכלורופלסט:
- מעבר הפרוטונים מתרחש דרך תעלות חלבוניות הממוקמות בממברנת הכלורופלסט
- בתוך התעלה ישנן 5 מולק’ מים שמחוברות זו לזו בקשרי מימן וכן לחומצות האמינו שמרכיבות את התעלה
- פרוטונים מדלגים במהירות בין מולקולות המים שמעבירות פרוטונים בשיטה זו במהירות בין שני צידי הממברנה.
- בחלבון יש טבעת הם (ברזל) שמעבירה אלקטרונים בצימוד למעבר הפרוטונים
מה זה Kw ?
שקף 102
- מכפלת ריכוזי היונים של מים בתנאים סטנדרטיים
- 55.5 * Keq
- מתאר את מידת היינון של המים , ועל כן את מידת המוליכות שלהם
- ערכו קבוע ועומד על
מים טהורים הם מיוננים מעט!! ולכן ערך קבוע שיווי המשקל של היינון קטן מ 1
כמו כן , ריכוז יוני ההדרוקסיד וההדרוניום במים טהורים הוא שווה ולכן ה pH ניטרלי ושווה 7 (שקף 102)
חומצה הידרוכלורית , חומצה חנקתית וחומצה גופרתית הם חומצות ?
חזקות ,
HCl, H2NO3, H2SO4
קבוע שיווי משקל עבור חומצה vs בסיס
עבור חומצה:
קבוע שיווי המשקל של פירוק חומצה בסביבה מימית נקרא Ka , והוא מתאר את נטייתה למסור פרוטון.
ככל ש Ka גדול יותר/ pKa קטן יותר החומצה חזקה יותר , כלומר נוטה למסור פרוטון ביתר שאת.
עבור בסיס:
קבוע שיווי המשקל של בסיס נקרא Kb ,
והוא מתאר את נטייתו של הבסיס לקלוט פרוטון.
ככל ש Kb גדול יותר / pKb קטן יותר הבסיס חזק יותר ונוטה יותר לקלוט פרוטונים מהסביבה.
ככל שחומצה / בסיס הם חזקים יותר , הבסיס / חומצה המצומדים שלהם הם חלשים יותר (שקף 109).
שקף 108: תמיד ערכים ל p הם מספרים רגילים ולא חזקה.
לבסיס נתון pKb נמוך מאד , מה זה אומר על החומצה המצומדת שלו ?
חומצה חלשה
pKa + pKb = ?
14
ב 25 מעלות צלזיוס
כאשר ה pH של התמיסה שווה ל pKa - 1 של החומצה , ניתן להגיד ש:
הערך pKa-1 הוא הגבול התחתון של טווח הבופר , בנקודה זו ניתן לומר ש 10% ממולקולות החומצה מסרו את הפרוטונים שלהם (בד״כ)
טטרציה :
טיטור משמש לקבוע את ריכוז החומצה בתמיסה מסויימת
אני מחשב את ריכוז החומצה לפי:
C1V1 = C2V2
1) אני קובע מראש את נפח התמיסה שמכילה את החומצה החלשה
2) אני מכניס יחידות מדודות של בסיס חזק , שאני יודע את ריכוזו.
3) ברגע שהתמיסה מגיעה לניטרליות , כלומר, כל החומצה הגיבה עם כל הבסיס , אני מחשב את ריכוז החומצה לפי ריכוז הבסיס שהכנסתי (הנפח כבר ידוע).
המשוואות של טטרציה:
- HA = H3O + A
- H3O + OH -> H2O
בטארציה אנחנו סוטרים את יון ההדרוניום ולא את החומצה עצמה
שקף 114
לתמיסה מסויימת שמכילה חומצה כלשהי , הוספו 0.5 אקוויולנטים של הבסיס NaOH (כלומר מחצית מכמות הבסיס הנחוצה לקבלת pH ניטרלי). בתמיסה נמדד pH שערכו היה x, מהו ערך ה pKa של החומצה ?
X
נקודת אמצע הטיטור היא הנקודה שבה ה pH של הסביבה שווה ל pKa של החומצה.
(שקף 115)
בהוספת אקוויולנט שלם , משמע טיטרנו את כל החומצה , כלומר 100% ממנה מסרה פרוטון , בהוספת חצי אקוויולנט , חצי ממנה מסר פרוטון , המצב זה בעצם ה pH של התמיסה שווה ל pKa של החומצה
(שקף 116).
משוואת הנדרסון הסלבך:
משוואה שמתארת את צורת עקומת הטטרציה של כל חומצה חלשה
(אינה מתייחסת לחומצה חזקה)
עצם זה שכל צורות עקומת הטטרציה של כל החומצות החלשות נראות אותו דבר , מלמד שכל החומצות פועלות לפי אותו עיקרון , ואכן המשוואה מתארת עיקרון זה באופן מתמטי
pH = pKa + log [A]/[HA]
שקף 121: חישובים ויישומים
כל עוד ה pH של הסביבה קטן מה pKa של החומצה , החומצה לא תמסור את הפרוטון שלה !
משפט הקסם
מדוע?
כי pH נמוך אומר שהסביבה מכילה ריכוז גבוהה של פרוטונים , ויהיה קשה לחומצה למסור את הפרוטון שלה.
סביבה חומצית = סביבה חיובית (בגלל הפרוטונים)
מה הם הבופרים הביולוגיים/פזיולוגיים, והיכן הם עובדים ?
- חלבונים וחומצות חלשות
- היסטדין וחלבונים שמכילים הסטדין ציטופלסמה
- נוקליאוטידים כגון ATP ומטבוליטים בעלי משקל מולק נמוך - ציטופלסמה
- פוספט (H2PO4) - ציטופלסמה
pKa 6.68 - ביקרבונט בופר במערכת הדם
- אמוניה בופר של השתן
- אברונים, מרכיבים חוץ תאיים המכילים תרכובות שמשמשות כבופר כמו למשל הוואקולה בצמחים.
אצל יונקים , לנוזלים חוץ תאיים ולרוב המדורים הציטופלסמטיים יש ph בטווח של ?
6.9 - 7.4
פוספט הוא אחד משני הבופרים החשובים ביות במערכות ביולוגיות , השני הוא ביקרבונט , מהו ערך ה pka של פוספט ?
pKa=6.86
אי לכך טווח הבופר שלו הוא בין 5.9 ל 7.9
** ועל כן הוא מצויין כבופר בציטופלסמה של כל התאים , שה pH בה נע בין 6.9 ל 7.4
לשים לב מערכת הבופר היא
H2PO4 = HPO4 + H
ולא H3PO4
כל חומצה בעלת pka שקטן ממינוס 2 נחשבת חומצה חזקה
שזה אומר שה Ka שלה הוא 100 , כלומר על כל חומצה שלא התפרקה , 100 כן התפרקו.
סדר הופעת האטומים בגוף מהכי הרבה להכי מעט:
HCON
מימן הכי הרבה , חנקן הכי פחות.
כרטיס 4
יסודות חיוניים לחיים:
- בעצם מדובר בכ 23 יסודות מתוך ה 118 שבטבלה המחזורית
- מורכבים מה bulk ומה trace
- מרביתם קטנים , מתחת למשקל מולקולרי של 34 (רק 3 מעל).
קשרים תוך מולקולריים:
שקף 8
כרטיס 7
אילו תכונות של המולקולה משפיעות על המסיסות שלה במים (או בממס פולרי) ?
קוטביות , ככל שהמולקולה יותר קוטבית , כך היא מסיסה יותר טוב במים.
ולכן מולקולות טעונות , כגון יון נתרן , הם הכי מסיסים במים. במקום השני יהיה מולקולות בעלות דיפול קבוע וקשרי מימן.
במקום השלישי , דיפול קבוע , ללא קשרי מימן.
השפעת שטח פני המולקולה על טמפ׳ ההתכה / רתיחה שלה:
ככל ששטח הפנים של המולקולה יגדל , כך טמפ׳ ההתכה / רציחה שלה תעלה. הדבר הגיוני כי זה אומר שיש יותר קשרים בין מולקולריים שיכולים להיווצר.
אילו תכונות של אטום הפחמן הופכות אותו למרכזי במבנים של ביומולקולות ?
- היכולת ליצור 4 קשרים קוולנטים יציבים עם 4 פחמנים נוספים (שלד)
- ורסטיליות , יכולתו ליצר מולקולות לינאריות , מעגליות , מסועפות
- לאף יסוד כימי אחר אין את הירב גוניות הזאת
הודות לתכונות אלו , הפחמן מהווה ״יותר ממחצית המשקל היבש של התאים״
כרטיס 20
Supramolecular complex:
קומפלקס שמורכב ממספר מאקרומולקולות , הן אינן חייבות להיות מאותו סוג. למשל ריבוזום הוא קומפלקס סופרא מולקולרי שבנוי מחלבונים ורנא.
כרטיס 21
סינתזה של מאקרומולקולות דורשת / פולטת אנרגיה לסביבה ?
״סנתזה של מאקרומולקולות היא פעולה הצורכת אנרגיה משמעותית מהתאים״.
כרטיס 24
טאוטומרים הם:
איזומרים מבניים.
למשל קטון ואלדהיד הם טאוטומרים.
כרטיס 25
סטריאו-איזומרים:
אותה נוסחה כימית , אותה קישוריות , הבדל בסידור המרחבי (קונפיגורציה).
הריאקציות בין ביומולקולות , לרבות אנזים סובסטרט , הן תמיד ספיציפיות מבחינה מרחבית (סטריאוספיציפיות).
כרטיס 25
חומצה מלאית לעומת חומצה פומרית:
- מדובר בשני אזומרים גאומטריים (ציס וטרנס)
- חומצה מלאית היא ציס , חומצה פומרית היא טרנס
- מדובר בשתי מולקולות בעלות תכונות כימיות שונות , ותפקידים שונים בתא. הם גם סטריאוספיציפיות , כך שאנזים שםועל על האחת , אינו פועל על השניה
- ב pH7 ובטמפ׳ פיזיולוגית , לא ניתן לעבור בין שני האיזומרים מבלי השקעת אנרגיה נוספת (שנועדה לשבור קשר קוולנטי).
שקף 33
כרטיס 26:
חומצה מלאית לעומת מלאט:
- חומצה מלאית קיימת בpH7 וזה המצב שהוא protonated
- מלאט , המצב שהוא de protonated , קיים ב pH יותר גבוה
כרטיס 27:
איזומרים כיראליים לעומת אכיראליים:
בכל מצב מדובר באיזומרים מרחביים (סטריאואיזומרים).
איזומרים אכיראליים , משמע העדר פחמן כיראלי , אומר שהסטריאו-איזומרים הם מסוג ציס וטרנס , או איזומרים גאומטריים. לכל איזומר יש קונפיגורציה שונה , והם נבדלים בתכונותיהם הכימיות.
איזומרים כיראליים (אננטיומרים , דיאסטריומרים): לכל איזומר יש קונפיגורציה שונה , כאשר הם נבדלים בחלק מתכונותיהם הביולוגיות והפיזיקליות , אך תכונותיהם הכימיות דומות ואפילו זהות.
כרטיס 30
קונפיגורציית D ו L בחומצות אמינו:
כל חומצות האמינו מלבד גליצין מכילות מרכז כיראלי אחד לפחות , שהוא פחמן α. ועל כן נוצרים בהכרח שני סטריאואיזומרים , איזומר D ואיזומר L , שהם אננטיומרים.
מה שקובע את סוג האיזומר הוא הקונפיגורציה של קבוצת האמין:
- מימן = D
- משמאל = L
כרטיס 40:
היכן על פני הקסוקינאז נקשרת מולקולת הגלוקוז ?
על פני השטח של האנזים!!
וזה הגיוני , כי הליבה של האנזים היא ככל הנראה הידרופובית , וגלוקוז הוא מולקולה פולרית , ולכן הקישור שלה יהיה לאזור ההידרופילי של האנזים , שזה פני השטח.
נראה לי זה משהו שניתן להכליל אותו כקונספט!
כרטיס 41
הגדרת שיווי משקל:
כל ריאקציה בטבע שואפת להגיע לשיווי משקל!
שיווי משקל: כאשר בריאקציה נתונה ריכוז המגיבים שהופכים לתוצרים , שווה לריכוז התוצרים שהופכים למגיבים , ולכן הריכוזים בסה״כ נותרים קבועים.
אך אין הדבר מחייב שהריכוז הסופי (או ההתחלתי) של של המגיבים והתוצרים יהיה שווה.
כרטיס 43:
קבוע שיווי משקל לעומת מנת הריאקציה:
מנת הריאקציה: היחס בין התוצרים למגיבים ברגע נתון , לאו דווקא בשיווי משקל.
שינוי ריכוזי התוצרים והמגיבים אינו משנה את ערך קבוע שיווי המשקל של הריאקציה , אך הוא כן מוציא אותה משיווי משקל באופן רגעי. הריאקציה תגיב ביתר שאת לכיוון שמתקן את ההפרעה , עד שהיא חוזרת לשיווי משקל.
שקף 53
כרטיס 44
האם קבוע שיווי המשקל מלמד על קצב הריאקציה ?
לא!!
קבוע שיווי משקל הוא מונח תרמודינמי , קצב ריאקציה הוא מונח קטליטי.
מקבוע שיווי המשקל לא ניתן ללמוד דבר על קצב הריאקצה!
קבוע שיווי המשקל יכול להיות גבוה או נמוך , אנחנו לא יכולים להסיק מזה כלום לגבי קצב הריאקציה , כלומר הזמן שלקח לה להגיע לשיווי משקל.
כרטיס 47
המחסום האנרגטי של ריאקציה כימית:
המחסום האנרגטי הוא בעצם צורון המעבר שהמגיב עובר בו בדרכו להפוך תוצר
צורון המעבר הוא יישות כימית מאד אנרגטית ולא יציבה , ולכן מהווה מחסום אנרגטי עבור הריאקציה , כלומר בגלל תכולתו האנרגטית , יהיה קשה לריאקציה להגיע אליו.
על מנת שכן נוכל להגיע אליו , כחומר שהריאקציה תצא לפועל , המגיבים מראש צריכים להיות מספיק אנרגטיים , כדי ״שהדרך״ עד צורון המעבר לא תהיה ארוכה מדי , ועל כן נדרשת אנרגיית שפעול.
שקף 54
כרטיס 48
אנרגיית קשר:
לרוב , קשר כימי מכיל אנרגיה , כשאני שובר אותו , אני מפיק את האנרגיה הזאת , ולכן מולקולות נוטות להתפרק לאטומים כי באטומים אין קשרים עצירי אנרגיה ולכן הם יותר יציבים.
כרטיס 52
האם כיוון הריאקציה הוא קריטריון תרמודינמי או קינטי ?
תרמודינמי ,
בעצם כיוון הריאקציה נקבע לפי דלתא ג׳י , הכיוון שבו יהיה לריאקציה דלתא ג׳י שלילי , הוא זה שיתרחש באופן ספונטני.
אנזים אינו משפיע על כיוון הריאקציה
כרטיס 58
מה קובע את כיוון הריאקציה ?
ערך דלתא ג׳י
כרטיס 72
בצימוד תרמודינמי , מצמדים ריאקציה אנדורגנית לריאקציה אקסורגנית:
בסה״כ סכום השינוי באנרגיה החופשית הוא שלילי
כרטיס 73:
קנטיקה לעומת תרמודינמיקה:
קנטיקה: אנזימים , אנרגיית אקטיבציה , קצב ריאקציה , ריכוזים.
תרמודינמיקה: אנרגיה חופשית , אנתרופיה , אנתלפיה , קבוע שיווי משקל.
טמפרטורה ולחץ קיימת בשני העולמות
עמוד 34 גב
כרטיס 74
הקשר בין דלתא ג׳י , קבוע ש.מ ודלתא ג׳י סטנדרטי:
משוואה שקף 67
דלתא ג׳י סטנדרטי שלילי + Q קטן יגרמו להתקדמות הריאקציה לכיוון התוצרים , כלומר הריאקציה תהיה ספונטנית.
דלתא ג׳י סטנדרטי הוא דרך מתמטית נוספת לבטא Keq , אם הדלתא ג׳י הסטנדרטי קטן מאפס , ה Keq בהכרח גדול מ 1
(ביוכימיה 1 שאלה 80)
כרטיס 75
צורון מעבר:
ישות כימית לא יציבה , עם תכולה אנרגטית גבוהה מאד , בעצם צורון המעבר הוא בעל האנרגיה החופשית הגבוהה ביותר במהלך ריאקציה .
מהווה מחסום אנרגטי , קיים לזמן קצר מאד במהלך הריאקציה
כרטיס 75
יציבות תרמודינמתית לעומת יציבות קינטית במאקרומולקולות:
מאקרומולקולות הינן יציבות קינטית (הודות לאנזימים שמתחזקים אותם) , אך לא יציבות תרמודינמית (נוטות להתפרק למונומרים)
חוסר היציבות התרמודינמית של מאראומולקולות נובעת הן משיקולים תרמיים (אנתלפיה) , בהתפרקותם נפלטת אנרגיית הקשר שמחזיקה אותם ולכן נוצרים מונומרים יותר יציבים (תכולתם האנרגטית פחותה) , וכן משיקולי אנתרופיה , שכן ההתפרקות מעלה את האי סדר.
כרטיס 79
באיזה ריאקציות נוצר אטפ ?
יצירת האטפ היא תהליך שדורש אנרגיה , ולכן יצירתו תלויה בריאקציות שפולטות אנרגיה (אוקסידציה , גרדיינט פרוטונים)
הפירוק שלו פולט אנרגיה (הודות לריכוזו הגבוה יחסית) , והוא מפורק בצימוד לריאקציות אנדרגוניות שדורשות אנרגיה.
כרטיס 80
הכח המניע היווצרות מיצלה וכלוב מים:
אם נכניס מולקולה בודדת של חומצת שומן , יווצר מסביבה כלוב מים שתפקידו לבודד אותה מהתווך המימי - למיטב הבנתי הדבר מעלה בסופו של דבר את אי הסדר במים (סביבה) כי שאר מולקולות המים לא מרגישות אותה וזה מעלה את התנועה הרנדומלית / אפשרויות ההתארגנות שלהם - מעלה אי סדר. ולכן הכח המניע הוא עליה באנטרופיה של הסביבה
אם נכניס מספר חומצות שומן , תיווצר מיצלה , הכח המניע את התהליך הם כוחות דחיה. למרות שבין חומצות השומן עלה הסדר (ירדה האנטרופיה) בעקבות היווצרות המיצלה , בסביבה אי הסדר עלה , כי מולקולות המים חופשיות לנוע יותר באופן רנדומלי / יותר אפשרויות התארגנות כאשר הזנבות ההידרופוביים מקובצים יחדיו , ולכן האנטרופיה בסביבה עולה.
כרטיס 81
קטבוליזם לעומת אנאבוליזם
קטבוליזם:
- פירוק
- שחרור אנרגיה (אקסרגוני)
- צימוד ליצירת אטפ
- צימוד ליצירת נשאי אלקטרונים מחוזרים
אנאבוליזם:
- בניה
- דורשים השקעת אנרגיה (אנדרגונים)
- צימוד לפירוק אטפ
- נשאי אלקטרונים מוסרים אלקטרונים בשלבי חיזור
כרטיס 82
כיצד תאים מבקרים את הפעילות המטבולית שלהם ?
- מודיפיקציות על אנזימים (שמכבות / מפעילות אותם)
- בקרה ברמת השעתוק (מווסת את כמות האנזים שנוצר)
- בקרה ברמת התרגום: עד כמה ה mRNA שנוצר יתבטא
כרטיס 83
סיומת ״יום״ לעומת סיומת ״איד״:
- סיומת יום מלמדת שהצורון הוא חיובי (הדרוניום)
- סיומת איד מלמדת שהצורון טיון שלילית (הדרוקסיד)
כרטיס 84
פרוטונים חופשיים:
בגוף שלנו אין באמת פרוטונים חופשיים , ״הגוף שלנו הוא לא מאיץ חלקיקים״.
בעצם מה שאנחנו מתייחסים אחיו כאל פרוטון חופשי , הוא בעצם יון הידרוניום.
כרטיס 85:
כמה מולקולות מים נוספות מסוגלת מולקולת מים אחת לקשור ?
עד 4 מולקולות מים נוספות. זה קורה במצב המוצק (קרח) , כשכל מולקולת מים מסוגלת ליצור עד 4 קשרי מימן עם 4 מולק אחרות.
במצבם הנוזלי , בטמפ׳ 25 ואומוספרה אחת , מולקולות המים נמצאות בתנועה כל הזמן , ולכן כל מולקולת מים אחת יוצרת קשר עם 3.4 מולקולות מים אחרות.
בגז , בין מולקולה אחת לשתיים.
נזכור: ככל שיש יותר קשרים בין ותוך מולקולריים , כך האנתלפיה של המולקולה / חומר יורדת.
שקף 83
כרטיס 86
נק׳ התכה ורתיחה של מים:
בין מולקולות המים יש משיכה חזקה מאד (בעיקר הודות לקשרי המימן) , מה שמעלה את כוחות הקוהזיה בינהם , ועל למים יש נקודת התכה / רתיחה וחום התאדות גבוהים במיוחד , גם יחסית לממסים אורגניים אחרים , שאף בהם יש יכולת ליצור קשרי מימן.
שקף 84
כרטיס 87
מדוע הגזים O2 , N2 ו- CO2 אינם מתמוססים
- אינם קוטביים
- ההתמוססות גורמת לירידה באנטרופיה (מעבר מגז ל aq) ולכן אינו מועדף אנרגטית
כרטיס 97
הכנסת מומס אמפיפטי (אמפיפילי) לתוך המים:
החלקים ההידרופוביים מצקבצים יחדיו - מה שגורם לעליה בסדר (ירידה באנטרופיה)
אולם , התרחקות החלקים ההידרופוביים מהמדיום המימי משחררת את מולקולות המים בסביבה (לא צריך כלוב) ומעלה את האקראיות / אפשרויות ההתארגנות , מה שמעלה את האי סדר (מעלה אנטרופיה)
בנוסף , ההמסה של החלק ההידופילי במולקולה במים , מייצב את המערכת
במצב כזה נוצרת מיצלה
כרטיס 92
תמיסה חומצית היא תמיסה:
חיובית / שלילית ?
חיובית ,
וזאת הודות לריבוי יוני מימן H חיוביים בתמיסה.
כרטיס 99
קטודה לעומת אנודה:
קטודה: מושך קטיונים (קוטב שלילי)
אנודה: מושך אניונים (קוטב חיובי).
כרטיס 100
סקלת pH
זוהי סקלה לוגריתמית ולא ארתמטית ,
ולכן הבדל של יחידת pH אחת , משמעו הבדל של פי 10 בריכוז יוני ההדרוניום [H].
הבדל של שתי יחידות = ריכוז פי 100 (עשר בחזקת 2).
כרטיס 101:
ההבדל בין תמיסה ניטרלית למים טהורים.
במים טהורים (בתנאים סטנדרטיים) ריכוז יוני ההדרוניום ויוני ההדרוקסיד הינו שווה , ועומד על עשר בחזקת מינוס 7 , ולכן ה pH שלה שווה 7
בתמיסה ניטרלית , ריכוז שני היונים גם כן שווה , אך זה לא אומר בהכרח שהריכוז שלהם הוא עשר בחזקת מינוס 7 , כלומר ה pH הוא לא בהכרח 7
כרטיס 102
כיצד חומצה ממיסה חומרים?
הפרוטון שהחומצה מוסרת מגיב עם האלקטרונים שעל פני שטח החומר , ״גניבת״ האלקטרונים ע״י החומצה גורמת להתפרקות מבנה החומר״
כרטיס 103
מה עולה בגורל האלקטרון של אטום המימן כאשר החומצה מוסרת פרוטון?
האחקטרון נשאר אצל החומצה , וזו מקבלת אי לכך מטען שלילי.
במידה והחומצה מוסרת גם את האלקטרון , אז זו הופכת להיות ריקאציית חמצון חיזור
כרטיס 104
הסיומת ate-
מלמדת שמדובר בבסיס המצומד של חומצה כלשהי , כמו ביקרבונאט , פירובאט וכו׳
כרטיס 105
ערך pH הוא תכונה של הסביבה:
אנחנו מדברים על ה pH של הסביבה , שנגרם מסך כל המולקולות שתרמו פרוטון , ואין התייחסות לסוג מולקולות ספיציפי.
כרטיס 105
מה משמעות ה pKa של חומצה בעקומת טטרציה ?
זהו ערך ה pH של הסביבה שבוא מחצית ממולקולות החומצה מסרו פרוטון,
[HA]=[A]
כרטיס 106
pKa+1
זהו הגבול העליון של טווח הבופר ,
מסמל ערך ה pH של התמיסה שבו 90% ממולקולות החומצה מסרו פרוטון.
כרטיס 107
את מי אנחנו סותרים בטווח הבופר:
מחוץ לטווח הבופר , ה OH שאני מוסיף מגיב עם פרוטונים מהסביבה ולכן השינויים ב pH הם משמעותיים.
בטווח הבופר , ה OH שאני מוסיף מגיב עם פרוטונים שהחומצה מוסרת , ולכן השינויים ב pH הם מתונים
כרטיס 108
ככל שחומצה מוסרת פרוטון ב pH יותר נמוך , כך היא חומצה יותר:
חזקה
109
הגדר מהו בופר:
מערכת מימית שמתנגדת לשינויים חזקים ב pH של הסביבה
במערכת ביולוגית , בופר מורכב מחומצה חלשה , ומהבסיס המצומד שלה שפועלים יחדיו כדי לאזן שינויים ב pH ע״י קליטה / מסירה של פרוטון
המערכת ביולוגית טווח הבופר נע מ pKa-1 של החומצה ועד ה pKa+1 שלה , כאשר באמצע , ב pKa=pH, כשריכוז שני הצורונים שווה מערכת הבופר היא הכי יעילה , ומתנגדת לשינויי pH בצורה הכי טובה.
כרטיס 112
ביקרבונט הוא הבופר המרכזי של מערכת הדם:
בשקף 127 , רואים את מערכת הבופר המורכבת:
חומצה קרבונית H2CO3 נמצאת בשני שיווי משקל , עם הבסיס המצומד שלה מצד אחד , יון הביקרבונט HCO3 , ועם פחמן דו חמצני מסיס.
כאשר פחמן דו חמצני מסיס בדם , נמצא בשיווי משקל עם פחמן דו חמצני גזי בריאות.
מכאן , במצבים של היפר ונטלציה , וסילוק ביתר של פחמן דו חמצני אווירי מהריאות , הדם מתבסס , בכיוון הנפוך , כגון דיכוי נשימתי , הדם מתחמצן.
שקף 127
כרטיס 113
במה תלויה פעילות מערכת הבופר של ביקרבונט?
- ריכוז הביקרבונט המסיס בדם (שמופרש בכליה)
- הלחץ החלקי של הפחמן הדו חמצני בנדיות (שמסולק בריאה)
שקף 126
המים כמגיב:
מים הם לא רק המדיום בו מתקיימים תהליכי החיים , בחלק מהמקרים הם משתתף פעיל בריאקציות עצמן.
תגובות דחיסה , בהן נוצר קשר קוולנטי , פולטות מים , כמו למשל ביצירט אטפ מאדפ ופוספט.
מנגד , בריאקציות הידרוליזה , בהן מפרקים קשר קוולנטי , המים נכנסים לתוך המולקולה המתפרקת.
מאקרומולקולות , חלבונים , סוכרים וח. גרעין מתפרקים ליחידות שלהם בריאקציית הידרוליזה , ע״י משפחת אנזימים שנקראים הידרולאזות (פרוטאזות , נוקליאזות).
לרוב , איאקציות הידרוליזה הן ספונטניות כי אנחנו מפרקים מאקרומולקולה למונומרים שלה ומעלים אי סדר.
ריאקציות דחיסה , יהיו לאוב אנדרגוניות , כי אנחנו יוצרים סדר.
סוכרים:
כיצד קובעים קונפיגורציית L לעומת D בשני הסטריאואיזומרים של סוכר ?
לפי הפחמן הכיראלי הרחוק ביותר מהפחמן הקרבונילי
מי הוא החד סוכר הנפוץ בטבע ?
D-glucose
המכונה לעיתים גם דקסטרוז
סוכר שמורכב מ 5 פחמנים או יותר , כיצד יתנהג בתמיסה מימית ?
״נדיר למצוא בתמיסה מימית מונוסכרידים עם חמישה פחמנים או יותר הקיימים בצורת שרשרת פתוחה״
בעצם , הסוכר נסגר על עצמו ליצירת מבנה של טבעת. יש שני סוגי טבעות שיכולות להתקיים , הן נמצאות בשיווי משקל , המעבר מטבעת אחת לשניה חייב לעבור דרך השרשרת הפתוחה.
כיצד נסגרת שרשרת של חד סוכר למבנה טבעתי ?
דרך התקפה נוקליאופילית , החמצן של ההדרוקסיל הוא נוקליאופיל כי יש עליו זוג אלקטרונים לא מזווג , ולכן הוא תוקף את הפחמן הקרבונילי
בעצם בגלל הקשר C=O בקבוצת הקרבוניל , על הפחמן יש מטען חיובי חלקי , ולכן החמצן ההדרוקסילי תוקף אותו
הפחמן עצמו הוא אלקטרופיל
איזה אפשרויות יש לשרשרת סוכרית של 6 פחמנים להיסגר לטבעת ?
שתי אפשרויות:
- או שהיא נסגרת לפיראנוז pyranose , ואז יש טבעת משושה עם פחמן אחד בחוץ
- או שהיא נסגרת לפוראנוז furanose , ואז יש טבעת מחומשת עם שני פחמנים בחוץ
האופציה השניה היא מאד נגירה וקיימת ב 0.05% מהמקרים
תאר את תהליך יצירת מבנה טבעתי משרשרת סוכר:
מדובר בהתקפה נוקליאופילית , חמצן הידרוקסילי מתוך השרשרת תוקף פחמן קרבונילי וכך נסגרת הטבעת. לפי העמדה של החמצן יתכן ויווצר פיראנוז (לרוב) או פוראנוז (נדיר)
סגירת הטבעת יוצרת מרכז כיראלי חדש , בעצם הפחמן הקרבונילי שלא היה כיראלי הופך להיות כיראלי ונקרא פחמן אנומרי
הפחמן האנומרי יכול להיות בתצורת בטא - יותר יציב וקיים בשני שלי מהמצבים
הפחמן האנומרי יכול להיות בתמורת אלפא - פחות יציב וקיים רק בשליש מהמקרים
כיצד קובעים אם מדובר באנומר אלפא או אנומר בטא ?
אם קבוצת ההדרוקסיל על הפחמן האנומרי פונה בכיוון פחמן מספר 6 (החיצוני) , אז מדובר בבטא
אם קבוצת ההדרוקסיל על הפחמן האנומרי פונה הרחק מפחמן מספר 6 (החיצוני) , אז מדובר באלפא
שקף 136
אנומרים:
הם בעצם סטריאואיזומרים של הצורה הטבעתית של חד סוכרים הנבדלות זו מזו רק בקונפיגורציה סביב הפחמן האנומרי , כל שאר הדברים זהים.
אלפא אנומר ובטא אנומר הם בעצם סטריאואיזומרים
המיאציטל: צורת הטבעת שנוצרת כאשר השרשרת המקורית הייתה אלדהיד
המיקטל: צורת הטבעת שנוצרת כאשר השרשרת המקורית הייתה קטון
בשני המקרים התוקף הוא קבוצת אלכוהול OH
מהי מוטארוטציה ?
כאשר אנומר אחד נפתח לכדי שרשרת , ונסגר חזרה לאנומר מהסוג השני.
כלומר:
- אנומר בטא-שרשרת-אנומר אלפא
- אנומר אלפא-שרשרת-אנומר בטא
שקף 135 , לראות שבפועל בין הטבעות עצמם אין שיווי משקל ישיר , כלומר טבעת בטא אינה הופכת באופן ישיר לטבעת אלפא, ולהפך.
CnH2nOn
היא המוסחה האמפירית של כל הסוכרים ?
לא נכון ,
לחלק יש במבנה אטומים נוספים כגון חנקן , זרחן , או גופרית
חד סוכרים נקשרים בינהם בקשר _____ , האוליגו סכריד הנפוץ ביותר הוא ______ , והקשר נוצר בריאקציית ______ , ומתפרק בריאציית ________
- גליקוזידי
- די סכריד
- דחיסה
- הידרוליזה
לא כל המונוסכרידים מכילים מרכז כיראלי:
כולם מלבד דיהדרוקסי-אצטון , אי לכך , כל הסוכרים פעילים אופטית (אלא אם כן נמצאים בתערובת רצמית) מלבד דיהדרוקסי-אצטון.
דיהדרוקסי-אצטון (מעגל קרבס): הוא המונוסכריד היחיד שאינו מכיל מרכז כיראלי , והוא אינו פעיל אופטחת. הוא הקטוז (קטון) הפשוט ביותר.
גליצרלדהיד: תלת סוכר , הוא האלדוז (האלדהיד) הפשוט ביותר , מכיל מרכז כיראלי אחד , ויש לו שני אננטיומרים
במולקולה יש n מרכזים כיראליים , כמה סוריאואיזומאים יהיה לה ?
2^n
גלוקוז ופרוקטוז הם:
איזומרים מבניים , אותה נוסחה מולקולרית , קישוריות שונה!
גלוקוז הוא אלדוס , פרוקטוז הוא קטוז
בנוסחת פישר:
קווים נכנס למישור
קו עבה יוצא מהמישור
אלכוהול + אלדהיד/קטון:
בריאקציה זו יש לנו מספר אפשרויות:
1) יצירת המיקטאל/המיאציטל: בעצם כאשר היחס הסטוכיומטרי בין האלכוהול לאלדהיד/קטון הוא 1:1
ריאקציה זו למשל מתרחשת בעת ציקליזציה של שרשרת סוכרית לכדי טבעת , ה OH שהוא חלק מהשרשרת מהווה את הקבוצה הפעילה של האלכוהול , והפחמן הקרבונילי , הוא הקטון/אלדהיד. בריאקציה זו נוצר מרכז כיראלי חדש (פחמן אנומרי).
2) יצירת קטאל/אציטל: הוספת קבוצת OH נוספת להמיקטאל/המיאצטל קיים. הריאקציה משתחררת מולקולת מים. בריאקציה זו , אם האלכוהול השני נתרם ע״י סוכר נוסף , הקשר שנוצר הוא גליקוזידי
הערה:
- בריאקציה 2: אם האלכוהול התוקף שייך לסוכר , האצטאל/קטאל שנוצר הוא דיסכריד.
מה יקרה בתמיסה שמכילה אך ורק אנומר אחד של
D-glucose ?
בעצם , גם אם נכניס אנומר אלפא או אנומר בטא לתוך תמיסה , ללא נוכחות של האנומר השני בכלל , אחרי תקופה מסויימת נראה שדרך מוטרוטציה המערכת תגיע לשיווי משקל , כלומר האנומר השני יווצר מהאנומר שהכנסתי.
לזכור , ששני שליש מהאנומרים הם בטא , ורק שליש הוא אלפא.
בהתחלה , לכל תמיסה יש תכונות אופטיות שונות , אחת מכילה רק אנומר אלפא והשניה רק אנומר בטא , בשיווי משקל , לשתי התמיסות אותן תכונות אופטיות.
די סכרידים:
שני מונוסכרידים שמחוברים בינהם בקשר גליקוזידי.
העצם כאשר קבוצת אלכוהול של סוכר אחד (OH) , תוקפת פחמן אנומרי בסוכר השני , במילים אחרות , זוהי ריאקציה בין אלכוהול להמיאציטל/המיקטאל.
קשר גליקוזידי:
קיימים שני סוגים:
- N glycoside bond
- O glycoside bond
קשר גליקוזידי O קיים בין די סכרידים כגון מלטוז , לקטוז , סוכרוז. בעת חיבור בין חד סוכר לחלבון , אם הסוכר מתחבר לסרין/תריאונין הוא יהיה מסוג O גליקוזידי.
קשר גליקוזידי N קיים בין חד סוכרים לחלבונים בגליקופרוטאינים , על חומצות אמינו מסוג אספרגין. סוג זה של קשר קיים גם בין חד סוכר לחומצות גרעין
קשרים גליקוזידיים נשברים בנוכחות חומצה , בריאקציית הידרוליזה , אך הם עמידים בפני ביקוע בנוכחות בסיס.
ריאקציית הסתירה בין חומצה ובסיס היא:
אקסותרמית / אנדותרמית ?
אקסותרמית , ופולטת חום לסביבה
תגובת הידרוליזה , שבה קשר קוולנטי מתפרק ע״י מולקולת מים , ומזורזת ע״י האנזים הידרולאז היא:
- אקסרגונית
- קטבולית
ובתוך כך גם פירוק קשר פפטידי של חלבון
מה אנחנו סוטרים בטטרציה?
בטטרציה אנחנו לא סותרים את החומצה עצמה , אלא את יוני ההידרוניום שנוצרים. בעצם הוספת האקוויולנט (מעלה את ה pH) וגורמת לחומצה להתפרק לפי
HA = A + H
ואז ה OH של הבסיס מגיב עם ההדרוניום שנוצר לקבלת מים , ובעצם סתירה
H3O + OH = H2O
התנהגות חומר הידרופובי לעומת אמפילי (אמפיפטי) בתווך מימי:
כשדנים בחומר הידופובי , בין אם מולקולה הידרופובית בודדת או צבר של מולקולות הידרופוביות , בכל מצב יווצר מסביבו כלוב של מולקולות מים. אם מדובר בצבר של מולקולות הידופוביות הן יתקבצו יחדיו כדי לצמצם את האינטראקציה עם המים , ויתכן אפילו שהם ישקעו. הכח המניע של פעולה זו הם כוחות דחיה הידרופוביים.
אם מדובר בחומר אמפיפילי אז חשוב לשים לב אם זוהי מולקולה בודדת או שמא צבר של מולקולות: מסביב לאזור ההידרופובי במולקולה בודדת יווצר כלוב מימי , החלק ההידרופילי יתמוסס במים. אם מדובר בצוור של מולקולות אמפיפיליות , תיווצר מיצלה.
אורך קשרים טיפוסיים:
קשר כפול C=C הוא 0.134
- אורך קשר בודד בפחמן טטרהדרלי: 0.154
- אורך קשר מימן בין שני H2O הוא 0.177
- אורך קשר קוולנטי O-H במים הוא 0.0965
האורכים הם בננומטר
