Kapitel 2: Vann

1. Kapitel 2: Vann Vannmolekylets kjemiske egenskaper

2. Vann utgj�r 70% eller mer av de fleste organismers vekt Er cellens l�sningsmiddel Deltar i cellens kjemiske reaksjoner Fungerer som temperaturbuffer Vann er b�de det l�sningsmidlet hvor metabolske reaksjoner finner sted og en deltaker i disse reaksjoner Vann utgj�r 70% eller mer av vekten til de fleste levende organismer De allerfleste biokjemiske prosesser foreg�r i vanndig milj� Vann er l�sningsmidlet hvor biokjemiske reaksjoner finner stedVann utgj�r 70% eller mer av vekten til de fleste levende organismer De allerfleste biokjemiske prosesser foreg�r i vanndig milj� Vann er l�sningsmidlet hvor biokjemiske reaksjoner finner sted

3. Vannmolekylet har helt spesielle egenskaper Kokepkt er avh. Av MW hvis det ikke finnes interaksjoner Vanns kokepkt er 264 grader h�yere enn metan som har ca. samme MWKokepkt er avh. Av MW hvis det ikke finnes interaksjoner Vanns kokepkt er 264 grader h�yere enn metan som har ca. samme MW

4. Vannmolekylets struktur: dipol, tetrahedrisk konformasjon for de fire bindingerVannmolekylets struktur: dipol, tetrahedrisk konformasjon for de fire bindinger

5. Vannmolekylet er en dipol Tetrahedrisk orientering p� Bindingene til hydrogen To elektronpar Bindingsvinkel 104,5o H2O danner en dipol fordi oksygen er mere elektronegativ enn hydrogen => Positiv delladning ved hydrogen Negativ delladning ved oksygen

6. Vannmolekyler danner hydrogenbindinger Motsatt ladede delladninger tiltrekker hverandre Hydrogenbindinger holder vannmolekyler sammen Bindingsenergien er ca. 20 kJ/mol Hydrogenbindingen er litt lengre enn en kovalent binding

7. Generell definisjon av hydrogenbinding Hydrogenbindingen kan beskrives ved D H A D H er en svakt sur donorgruppe (f.eks. -O-H, -N-H, -S-H) A er et svakt basisk mottaker atom (f.eks. O, N, S) Hydrogenbindingen er karakterisert ved at avstanden er minst 0,5 � mindre enn van der Waals avstanden

8. Hydrogen akseptor er oftest oksygen eller nitrogen Hydrogendonor er et elektronegativt atomHydrogen akseptor er oftest oksygen eller nitrogen Hydrogendonor er et elektronegativt atom

9. Hvert vannmolekyle danner hydrogenbinger med 4 andre vannmolekyler Sterk tilb�yelighet til � henge sammen => h�yt smelte- og kokepunkt stor overflatespenning Hydrogenbindinger dannes og brytes hele tiden Varighet ved romtemperatur er ca 10-9 sekunder Lav temp. => lengre varighet H�y temp. => kort varighet Ved frysepunktet dannes krystalstruktur => �stabil� hydrogenbinding

10. Hydrogenbindingens styrke er retningsavhengig

11. Vann: et l�semiddel i s�rklasse Molekyl A er l�selig dersom l�semiddelmolekylene interagerer bedre med A enn med seg selv. Vann er et l�semiddel i s�rklasse Vann kan l�se flere typer molekyler i st�rre konsentrasjoner enn noe annet l�semiddel vi kjenner Polare og ladete forbindelser som lett l�ser seg i vann kalles �hydrofile� Alkoholer, aldehyder, ketoner Salte, syrer, baser, aminer Upolare forbindelser som l�ser seg d�rlig i vann kalles �hydrofobe� Lipider, vokser

13. Vanns hydrofile egenskaper Hvorfor l�ser salter seg i vann? Et polart l�sningsmiddel som vann svekker tiltrekningskraften mellom motsatt ladete ioner og holder dem adskilt. Uladete, polare molekylers dipoler interagerer med vann p� samme m�te som salter L�ste ioner/polare molekyler hydratiseres dvs. dekkes av en vannkappe => oppl�sing av krystallstrukturen H�y dielektrisitetskonstant, vann ved 25O har e = 78,5 F er styrken i ioners interaksjon F = Q1Q2 er2

14. Hydrofobe forbindelser l�ser seg d�rlig i vann Hydrofobi = vannskrekk Ikke vannl�selige Kan ikke danne hydrogen-bindinger med vann Hindrer vannmolekylenes interaksjon, reduserer entropien

15. Amfipatiske forbindelser De fleste biomolekyler har b�de en ladet/ polar del og en upolar del - de er amfipatiske Polar/ladet del interagerer med vann, upolar del unng�r kontakt med vann Danner miceller og �bilayers� Reduserer interaksjon med vann til et minimum - hydrofob interaksjon For eks.: proteiner, pigmenter, visse vitaminer, steroler, fosfolipider Danner stabile overganger mellom hydrofile og hydrofobe milj�er Eksempler p� slike viktige strukturer: biologiske membraner, 3D proteinstrukturer

20. Ikke-kovalente bindinger

21. Ikke-kovalente bindinger Svake bindinger: 30 - 4 kJ/mol Bindingsstyrke varierer noe avhengig av omgivelsene Kortvarige, dannes og brytes hele tiden Gir fleksible, dynamiske strukturer Et stort antall ikke-kovalente bindinger utgj�r stor stabiliserende kraft glidl�s Nativ konformasjon i makromolekyler inneb�rer dannelse av et maksimalt antall ikke-kovalente bindinger

22. Osmose Vann s�ker alltid � v�re tilstede i like stor konsentrasjon p� begge sider av en semipermeabel barriere F.eks plasmamembranen Osmose = diffusjon av vannmolekyler over semipermeabel membran, drivkraften er forskjell i osmotisk trykk

23. Osmotisk trykk En l�snings osmotiske trykk er det trykket som m� legges p� l�sningen for � hindre at vannmolekyler vandrer dit. Osmotisk trykk P = icRT R = gasskonstanten T = absolutt temperatur (oK) c = molar konsentrasjon av oppl�st forbindelse i = van�t Hoff faktor (avspeiler antall ioner en forbindelse l�ses i)

24. Isoton: samme osmotiske trykk p� begge sider av membranen Isoton: samme osmotiske trykk p� begge sider av membranen

25. Hyperton: hyperton l�sning har h�yere osmotisk trykk enn den l�sning den sammenliknes med Hyperton: hyperton l�sning har h�yere osmotisk trykk enn den l�sning den sammenliknes med

26. Hypoton: hypoton l�sning har lavere osmotisk trykk enn den l�sning den sammenliknes med Hypoton: hypoton l�sning har lavere osmotisk trykk enn den l�sning den sammenliknes med

27. Vann som reaktant Vann inng�r som substrat eller produkt i en reaksjon Redoks-reaksjoner. B(oks.) + � + H+ <-> BH (red.) Hydrolyse: C + H2O -> A + B Kondensering: A + B -> C + H2O