Tartalomjegyzék

Bevezetés ....................................................................................... 8

I. A SZÉNHIDROGÉNEK

1. A szénvegyületek .............................................................. 10

2. Telítetlen, nyílt szénláncú szénhidrogének ......... 13

3. A természetben elôforduló jelentôs, telítetlen, nyílt láncú szénhidrogének .................... 17

4. Az alkinek ............................................................................. 20

5. Az aromás szénhidrogének .......................................... 23

Halogéntartalmú szénhidrogének (olvasmány) .... 25

Összefoglalás ...................................................................... 27

II. OXIGÉNTARTALMÚ SZERVES VEGYÜLETEK

6. Az oxigéntartalmú szénvegyületek ......................... 30

7. Fontosabb alkoholok ....................................................... 33

8. Oxovegyületek ................................................................... 37

9. A karbonsavak .................................................................... 41

10. Egyéb fontosabb karbonsavak ................................... 45

11. Az észterek ........................................................................... 48

12. Zsírok és olajok .................................................................. 52

Összefoglalás ...................................................................... 56

III. A LEGFONTOSABB TERMÉSZETES SZÉNVEGYÜLETEK

13. A szénhidrátok .................................................................... 60

14. Ket tõs szénhidrátok és összetett szén hid rát ok .... 65

Tartalomjegyzék

15. Nitrogéntartalmú szerves vegyületek .................... 69

Egyéb nitrogéntartalmú szerves ve gyü le tek (olvasmány) ............................... 72

16. A fehérjék .............................................................................. 73

17. A fehérjék szerkezete ...................................................... 76

18. Nukleinsavak ....................................................................... 79

Összefoglalás ...................................................................... 82

IV. A MINDENNAPOK KÉMIÁJA

19. Tápanyagaink ..................................................................... 86

20. Táplálékaink ........................................................................ 89

A minõségi táplálkozás és a betegségmegelõzés (olvasmány) .................... 93

21. Biológiai hatóanyagok, gyógyszerek, mérgek ..................................................... 94

Egészségre káros anyagok (olvasmány) .............. 98

22. Felületaktív anyagok ....................................................... 103

23. Textíliák .................................................................................. 107

24. Mûanyagok és újrahasznosításuk ............................ 109

25. Szerkezetek és tulajdonságok .................................... 113

26. Zárszó: A kémia tudománya ....................................... 118

Összefoglalás ....................................................................... 121

Kémiai anyagok veszélyességi jelölései ................................................................................... 122

Az atomok hosszú periódusos rendszere ................................................................................ 126

11. Az észterek

Al ko ho lok és sa vak re ak ci ó ja kor ész te rek ke let kez nek. Ha az al ko hol kar bon sav val lép re ak ci ó ba, karbonsav­észter jön lét re. Pél dá ul: az eta nol és az etán sav mo-leku lá ja – a kén sav víz el vo nó ha tá sára – víz ki lé pés köz-ben ös sze kap cso ló dik, és ész ter ke let ke zik (2. áb ra).

Az ész te rek funk ci ós cso portja az észter csoport:

El ne ve zé sük a fel építõ alkoholból és a savból szár-mazó csoport ne vé bõl tör té nik. Például a meta nolból és az ecetsavból a metil-acetát, az etanolból és az ecetsav-ból az etil-acetát nevû észter keletkezik.

A karbonsavészterek vi szony lag ala csony ol va dás- és for rás pon tú ve gyü le tek. Mo le ku lá ik gyenge dipólu-sok, kö zöttük hid ro gén kö tés nem jö het lét re, csak di pó-lus-di pó lus köl csön ha tás ala kul hat ki. Ezért víz ben nem ol dód nak, jó ol dósze rei vi szont az apo lá ris anya gok nak.

Az észterképzõdés meg for dít ha tó, egyen súly ra vezetõ fo lya mat. Megfordítható re ak ci ó ban, például sok víz ha tá sá ra az észterképzõdéssel el len té tes folya-mat, az ész te rek hid ro lí zi se megy vég be, kar bon sav és al ko hol kép zõ dik. Hid ro lízis nek ne vez zük általá­ban egy anyag nak víz zel va ló re ak ci ó ját. A hidrolízis az észterek jellemzõ reakciója.

Ha az ész ter nem víz zel, ha nem lúg gal re a gál, ak kor a fo lya mat nak lúgos hidrolízis vagy el szap pa no sí tás a ne ve. A lúgos hidrolízis egyirányú folyamat.

CH3— COO — C2H5 + OH–.= CH3— COO– + C2H5— OH etil-acetát acetát-ion etanol

1. ábra A gyümölcsök héján lévõ viasz-bevonat is észter. Mi a viaszbevonat szerepe a gyümöl csök felületén?

2. ábra A észter elõállítása.Írd fel a keletkezett észter összeg kép-letét! Mi a szerepe a tömény kén savnak a fo lyamatban?

Kísérlet

Ele gyít sünk egyen lõ arány ban eta-nolt és ecet sa vat, majd az elegy hez cse peg tes sünk 1 cm3 tömény kén sa-vat! Helyezzük a kémcsövet né hány percre 75 ¯C-os vízfürdõbe, köz ben több ször ráz zuk össze! Le hûlés után öntsünk hozzá telített nátrium-klo-rid-oldatot! Összerázás után a fo lya-dék fel szí nén ös sze gyû lik a kel le-mes il la tú etil-acetát.

ecetsav, etanol és tömény kénsav

48 OXIGÉNTARTALMÚ SZERVES VEGYÜLETEK

3. ábra Henry Le Châtelier [ánri lö sátöljé] (1850–1936) francia kémikus ismerte fel elsõként a hõmérséklet és a nyomás hatását a kémiai egyensú-lyokra

Kísérlet

Kémcsõbe töltsünk kevés etil-acetá-tot! Csepegtessünk hozzá fenolfta-leint tartalmazó, híg nátrium-hid-roxid-oldatot, és jól rázzuk össze! A lúgoldat színének halványodását, majd eltûnését tapasztaljuk. Ismé-teljük meg újra a folyamatot addig, amíg a piros szín megmarad! A pi-ros szín halványodása, illetve el tû-nése azt jelzi, hogy a lúg a reakció-ban felhasználódik; abból, hogy a szín már nem változik, meg tud-hatjuk, hogy a lúg már nem reagál, mert az etil-acetát elfogyott, a hid-rolízis teljesen végbement.

A KÉMIAI EGYENSÚLY IRÁNYÍTÁSA

A szerves reakciók körében gyakoriak az észter kép-zõdéshez hasonló, megfordítható, dinamikus egyen­súlyra vezetõ kémiai folyamatok. A dinamikus egyen-súlyi folyamatokat a termékek keletkezése vagy éppen visszaalakulása irányába alkalmas módon eltolhatjuk, irányíthatjuk.

Ha például az észterképzõdési folyamatban az egyik reakcióterméket, a vizet folyamatosan kivonjuk az elegybõl, az egyensúly az észterképzõdés irányába to-lódik el. Ha a célunk, az észter elbontása, akkor az elegyhez vizet adunk és a folyamat az észter visszaala-kulása irányába megy végbe, sav és alkohol keletkezik, de még észter is van jelen az elegyben. A folyamat egé-szen az új egyensúly kialakulásáig tart.

Ha az észter elbomlását teljessé akarjuk tenni, akkor lúgos hidrolízist, elszappanosítást végzünk. Ilyenkor az észter molekulából nem alkohol és karbonsav, hanem alkohol és a karbonsav sója keletkezik, amely már nem tud visszaalakulni észterré. A folyamat teljesen végbe-megy, az észter teljes elbomlásához vezet.

Az észterképzõdéshez hasonlóan minden megfordít-ható, egyensúlyra vezetõ folyamat egyensúlya eltolható, a kiindulási anyagok vagy a reakciótermékek kon­centrációjának megváltoztatásával.

Ha a reakcióban részt vevõ anyagok valamelyikének koncentrációját növeljük, olyan változás indul meg, amely hatására ugyanannak az anyagnak a koncentráci-ója csökken, ha pedig csökkentjük a koncentrációt, olyan változás megy végbe, amelyben az illetõ anyag koncent-rációja nõ. A külsõ hatás megszûnésekor új egyensúlyi állapot alakul ki.

Jelentõs hõváltozással járó reakciók vagy nyomás-változással járó gázreakciók esetében a hõmérséklet­ vagy a nyomás megváltozásának hatása is befolyásol-ja a megfordítható reakciók egyensúlyát. A katalizátorok alkalmazása nem befolyásolja a kémiai egyensúlyt.

Általános szabály, hogy ha valamilyen módon meg-zavarunk egy dinamikus egyensúlyi rendszert, akkor a rendszerben olyan átalakulás indul meg, amely az okozott változással ellentétes irányú. Ez a természetben általánosan érvényesülõ törvényszerûség, a legkisebb kényszer elvének nevezik.

Az ész te re ket az al ko tó sa vak sze-rint cso por to sít juk:l Kar bon sa vak ész te rei: gyü mölcs-

észterek, vi a szok és gli ce ridek (zsírok, olajok).

l Szer vet len sa vak ész te rei.

AZ ÉSZTEREK 49

A KAR BON SA VAK ÉSZ TE REI

A gyümölcsészterek

A gyümölcsészterek rö vid szén lán cú al ko ho lok és kar-bon savak ter mé kei. Több nyi re kel le mes il la tú anya gok. A ter mé szet ben mint a gyü möl csök aro ma anya gai for-dul nak elõ. Mes ter sé ges úton is elõ ál lít ha tók a meg fe-le lõ al ko ho lok ból és kar bon sav ból. Az éte lek és ita lok íze sí té sé re hasz nált „aromák” rend sze rint ész te rek.

Azt, hogy egy üdítõital valóban gyümölcsbõl ké-szült-e, vagy csak utólag, a megfelelõ aromaanyag és színezõanyag hozzáadásával állították-e elõ, a dobozán vagy az üvegén fel kell tüntetni. A málnaszörp például málnából készül, a málnaízû szörp viszont nem tartal-maz málnát, íze és színe csak a festõanyagoknak és a mesterséges aromának köszönhetõ.

4. ábra Karbonsavészterek képletei és al kotó vegyületeik.Milyen funkciós csoportokat külön-bözte thetsz meg a fenti észterekben?

Karbonsavészterek olvadás- és for-rás pontja:

Karbonsavészter Op. (ºC) Fp. (ºC)metil-formiát –99,0 31,5metil-acetát –98,0 57,2etil-acetát –84,0 77,2

5. ábra A gyümölcsök aromaanyaga és viaszbevonata többnyire észter

6. ábra A méhviasz is észter

Ismertebb gyümölcsészterek

Képlet Elõfordulás Alkotó vegyületek

CH3COO — C2H5 alma, málna etánsav és etanol

CH3COO — C5H11 banán etánsav és pentán-1-ol

C3H7COO — CH3 ananász butánsav és metanol

C3H7COO — C5H11 körte butánsav és pentán-1-ol

A vi a szok

A vi a szok hos szú szén lán cú, egyértékû al ko ho lok és kar bon sa vak észterei (16–30 szén atom al kot ja az al ko-hol és a sav szén lán cát is). Vízben nem oldódó szilárd anyagok.

A ter mé szet ben na gyon gya ko ri ak: a nö vé nyek le-ve le in, a gyü möl csök hé ján, a bo ga rak szár nyán vé dõ-be vo na tot képzõ anya gok mind vi a szok (5. és 6. áb ra). A vi a szo kat felhasználják gyer tyák, pasz ták (pél dá ul ci põ krém) ké szí té sé re, fafe lü le tek po líro zá sá ra.

Az észterek közé tartozik például a lanolin, amelyet gyapjúzsírból nyernek. Különféle krémek, paszták, szap- panok, gyertyák alapanyaga.

A vi a szok he lyett ipa ri cé lok ra gyak ran hasz nál ják a ha son ló tu laj don sá gú, de sok kal ol csóbb szi lárd szénhid-rogéneket, a pa raf fint, a szte a rint vagy a vazelint. Utóbbit a kôolaj lepárlási termékébôl, a pakurából vonják ki.

50 OXIGÉNTARTALMÚ SZERVES VEGYÜLETEK

A gliceridek

Az észterek legfontosabb képviselõi a természetben a glicerinbõl és karbonsavakból álló gliceridek, vagy más néven a zsírok és az olajok.

Észtertípusú mûűűűanyagok

A leg elterjedtebb a PET palackok anyaga (polietilén-tereftalát), amely hôre lágyuló, telített poliészter típusú, új-rahasznosítható mûanyag.

A SZER VET LEN SA VAK ÉSZ TE REI

Az oxi gén tar tal mú szer vet len sa vak és al ko ho lok ter-mé kei. A leg is mer tebb kö zü lük a gli ce rin bõl és sa lét­rom sav ból képzõdött ész ter, a glicerin-trinitrát, más né ven nit ro gli ce rin (7. áb ra).

A kén sav nak nagy szén atomszámú al ko ho lok kal kép zett ész te re it, il let ve azok nát ri um só it mo só szer ként hasz nál ják.

Bi o ló gi ai szem pont ból a leg fon to sab bak a fosz for­savész te rek. Pél dá ul a glicerin-1-foszfát a zsír anyag-cse ré ben ját szik je len tõs sze re pet (8. áb ra).

7. ábra A nitroglicerin, más néven gli-cerin trinitrát szerkezete. Állapítsd meg, hogy honnan lép ki a víz a glicerin-trinitrát képzõdésekor!

Kérdések, feladatok

1. Hogyan keletkeznek az észterek? Mi az észterek funkciós csoportja?

2. Írd fel a metanolból és a metánsavból keletkezõ észter képletét és nevét!

3. Milyen reakció megy végbe, ha az etán savból és a metanolból kapott észtert vízzel hígítjuk és melegítjük? Írd fel a folyamatot, és nevez d meg a termékeket!

*4. Három anyag forráspontja: propánsav propanal metil-acetát 142,0 ºC 97,4 ºC 57,2 ºC

Írd fel a három anyag atomcsoportos képletét! Mivel magyarázható az észter alacsonyabb forráspontja?

5. Mely vegyületek az észterek legfontosabb képviselõi a természetben?

Foglaljuk össze!

Az észterek alkoholból és savból keletkeznek vízkilépéssel. Az észterképzõdés meg-fordítható, egyensúlyra vezetõ folyamat. Víz hatására az észter hidrolízise következik be. Az észtereket az alkotó sav szerint csoportosítjuk karbonsavészterekre és szervetlen savak észtereire. A karbonsavészterek lehetnek gyömölcsészterek, viaszok és gliceridek.

8. ábra A glicerin-1-foszfát szerkezete

AZ ÉSZTEREK 51

17. A fehérjék szerkezete

A fe hér jék híg savval fõzve ami no sa vak ra bom la nak. Egyet len fe hér je mo le ku lá ból ál ta lá ban több száz ami-no sav-mo le ku la ke let ke zik. Mi vel a fe hér je mo le ku lá kat csu pán 20-fé le aminosav épí ti fel, az egyes ami no sa vak több ször is meg ta lál ha tók egy adott fe hér je mo le ku lá-ban. Az élõ lé nyek szer ve ze té ben több mil li árd kü lön fé-le fe hér je ta lál ha tó. Az óri á si szá mú, kü lönbö zõ sa já tos-sá gú fe hér je ki ala ku lá sa a mind ös sze 20-fé le kü lön bö zõ ami no sav ból azért le het sé ges, mert a fehér jék tulaj don-sá gát nem csak az ami no sa vak mi lyen sé ge és szá ma, ha nem ös szekap cso ló dá suk sor rend je (szek ven ci á ja) is dön tõ en be fo lyá sol ja.

Egy adott fe hér je mo le ku lá ban min dig ugyan azo kat az ami no sa va kat ta lál juk, ugyan olyan kap cso ló dá si sor-rend ben. A fe hér jék fel épí té sé nek vál to za tos sá ga szin te kor lát lan, mert már két ami no sav kap cso ló dá si sor rend-jé nek megvál to zá sa is új tu laj don sá gú fehérjét jelent.

Az ami no sa vak egy más utá ni kap cso ló dá si sor­rend jét (szek ven ci á ját) a fe hér jék el sõd le ges szer ke­zetének ne vez zük.

A fe hér je mo le ku lá nak (polipeptidláncnak) két fé le ked ve zõ tér be li el ren de zõ dé se ala kul hat ki: a spi rá lis szer ke ze tû α­hélix vagy a β­lánc.

A fe hér jék má sod la gos szer ke ze té nek a fehér je mo­lekulák tér be li el ren de zõ dé sét te kint jük. Az a-hé lix spi rá lis for má ját a mo le ku lán be lül ki ala ku ló hid ro gén-kötések rög zí tik. A b-lánc ese té ben a lán cok kö zött jön nek lét re hidrogénkötések, és ala kul ki több lánc ös sze-kapcsolódásával a b-ré teg vagy b-redõ. (1. áb ra)

A kü lön bö zõ má sod la gos szer ke ze tû ré szek tér be li el ren de zõ dé se ala kít ja ki a fe hér jék har mad la gos szer-ke ze tét. A har mad la gos szer ke zet egy adott fe hér je­mo le ku la egé szé nek tér szer ke ze tét je len ti.

Az élõ szer ve ze tek fe hér jéi lehetnek szálas, fib­rilláris fe hér jék, ezek vagy csak a-hélixet, vagy csak b-ré te get ala kí ta nak ki, vízben nem oldódnak.

A globuláris fe hér jék gombolyag vagy gömb alakú molekuláiban a poliptidlánc egyes szakaszaiban a-hé-lix, majd b-lánc, és néhány aminosavrészbôl álló rende-zetlen szakasz követi egymást meghatározott rendben.Ezek vízben oldható anyagok (2. áb ra).

1. ábra. A fehérjék szerkezete.Mi határozza meg a fehérjék elsõdleges szerkezetét? Mitõl függ, hogy melyik másodlagos szerkezet alakul ki?

Elsõdleges szerkezet

peptidkötés

-hélixa

-réteg (redõ)b

H

H

Q

Q

H

C

N

C C

C

O

O

Másodlagos szerkezet

Harmadlagos szerkezet

2. ábra A globuláris fehérje harmadla-gos szerkezete

76 A LEGFONTOSABB TERMÉSZETES SZÉNVEGYÜLETEK

A tér szer ke ze tet az aminosavak ol dal lán cai rög zí tik úgy, hogy kü lön fé le ké mi ai kö té se ket lé te síte nek egy-más sal és az alap lán cok amidcsoportjaival.

Alfa-hélix lán cú pél dá ul a haj, a kö röm, a gyap jú, a toll fe hér je anya ga, a ke ra tin (3. áb ra). A fibroin, a se-lyem szál fe hér jé je viszont bé ta-ré teg szer ke ze tû (4. áb ra). A fib rilláris fehérjék mol eku láiban vagy csupa nagy, vagy csupa kicsi oldalláncú aminosavrész található. Ál-ta lában nem tartalmazzák mind a húszféle aminosavat.

Globuláris fe hér jék pél dá ul az élõ szer ve ze tek ka ta-li zá to rai, az en zi mek, to váb bá a vér fe hér jé je, a glo­bulin, a tejben ta lál ha tó al bu min. A védõfehérjék, mint az im munglobulin is, külsõ hatásoktól védik a szerve-zetet. Molekuláikban gyakran mind a húszféle ami-nosavrész megtalálható. Nagyméretû molekulái olda-taikban kolloid oldatot képeznek.

Van nak olyan fe hér jék, me lyek mo le ku lá já ban több fehérjelánc kap cso ló dik ös sze. Pél dá ul az izomban lévô mio globin mo le ku lá ja egy, az in zu lin mo le ku lá ja ket tõ, a he mog lo bi né négy lán cot tar tal maz. A fe hér je lán cok egy más hoz vi szo nyí tott tér be li el ren de zõ dé se jelenti a fe hér jék ne gyed le ges szer ke ze tét.

A kü lön bö zõ szer ke ze tek együtt szab ják meg a fe-hér jék tu laj don sá ga it, de a dön tõ az el sõd le ges struk tú-ra hatása.

4. ábra A fibroin b-réteg szerkezetû.Milyen kötések stabilizálják a feherjék térszerkezeteit?

3. ábra A keratin a-hélix szerkezetû. Az a-hélixek magasabb rendû egysé-gekbe szervezõdnek. Így jönnek létre például a hajszálak

háromszálú

-hélixa

a-hélix

Tudsz róla?

A fibroin molekuláját háromféle ami nosav alkotja: a glicin, az ala nin és a szerin.

A hemoglobin a vörösvértest fehérjéje, amely oxigénszállítást végez a vérben. Mintegy 10 ezer atomot magában foglaló összetett fehérje, amely 4 piros hembõl és egy színtelen globinból épül fel. Mindegyik hem egy-egy vas-II-iont tartal-mazó, úgynevezett por firingyûrûbõl áll. A por fi rin gyûrûben négy pirrol kap cso lódik össze. A globin 4 polipep tid láncból áll, közülük 2-2 mindig azonos, két a- és két b-lánc. A hem-csoportok a globin felszínének aminosavakkal kibélelt mélye-déseiben ülnek. Egy 70 kg tömegû, felnõtt emberben mintegy 900 gramm hemoglobin található. Hemoglobinja nemcsak az embernek van, hanem sok állatnak is. Valamennyi gerinces-nek, és a gerinctelenek közül például a gyûrûsférgeknek is.

A fe hér je mo le ku lák szer ke ze té nek fel is me ré se Emil Fischer né met tu dós ne vé hez fû zõ dik, aki a cuk rok moleku la szer ke zetének vizs gá la tá ért ka pott No bel-dí jat 1902-ben.

A polipeptidlánc két fé le alap el ren de zõ dé sét Linus Pauling [lájnsz póling] amerikai tu dós is mer te fel. Tudományos ered mé nyé ért 1954-ben No bel-dí jat ka pott.

5. ábra A hemoglobin

A FEHÉRJÉK SZERKEZETE 77

Kérdések, feladatok

1. Legfeljebb hányféle aminosav építheti fel a fehérje molekulákat?

2. Mivel magyarázható a fehérjék változa tos sága, sokfélesége?

3. Mit értünk a fehérjék elsõdleges szerke zetén?

4. Hányféle lehet a fehérjemolekulák térbeli felépítése? Mit jelent a fehérjék másod-lagos szerkezete?

5. Milyen felépítésûek

a) a fibrilláris fehérjék, b) a globuláris fehérjék?

6. Mely fehérjék oldódnak vízben és melyek oldhatatlanok? Mondj példákat!

7. Mely fehérjék lehetnek enzimek? Mi a sze repük az enzimeknek az élõ szervezetekben?

Foglaljuk össze!

A fe hér jék szer ke ze te meg ha tá roz za tu laj don sá ga i kat és az adott fe hér jé nek az élõ szer-ve zet ben be töl tött sze re pét is.

A fe hér jé ket 20-fé le a-ami no sav épít he ti fel. A fehérjeláncot al ko tó ami no sa vrészek egy más utá ni sor rend je ha tá roz za meg a fe hér je el sõd le ges szer ke ze tét.

Az al ko tó ami no sa vak ol dal lán cá nak mére té tõl füg gõ en két fé le tér be li el ren de zõ dés ala-kul hat ki: az a-hélix és a b-lánc (b-redô). Ezek a fe hér jék má sod la gos szer ke ze tét je len tik.

Az adott fe hér je mo le ku la egé szé nek térszerkezetét te kint jük a fe hér je har mad la gos szerkezetének.

Az egy fé le tér szer ke ze tû lánc ból fel épü lõ fe hér jé ket fibrilláris fe hér jék nek ne vez zük. Ha a fe hér je mo le ku lá ban mind a két fé le tér szer ke ze tû lánc meg ta lál ha tó, ak kor globuláris fe hér je a ne ve. (A fibrillum szó láncot, a globulin gömböt jelent.)

Tudsz róla?

Az elsõ fehérje, amelynek összetételét és molekulájának szer-kezetét pontosan felderítették, az 51 aminosavrészbõl álló inzulin volt. Az eredményt egy kutatócsoport tízévi munkája hozta meg Frederick Sanger [fredrik szenger] vezetésével.

Az inzulin a hasnyálmirigy enzimje, a vércukorszintet szabá lyozó hormon. Ha a hasnyálmirigy kevés inzulint ter-mel, a vércukorszint eltér a normálistól, cukorbetegség lép fel. Ilyen kor az inzulin adagolásával, esetleg diétával vagy gyógyszerekkel is beállítható a megfelelõ vércukorszint.

Az inzulin szerkezetének felderítéséért Sanger 1958-ban Nobel-díjat kapott. Az elsõ géntérkép elkészítését 1980-ban újabb Nobel-díjjal ismerték el.

Tekintsük át a fehérjekutatásban nagy eredményeket elért Nobel-díjas tudósok munkásságát!

6. ábra Frederick Sanger (1918–2013) Nobel-díjas angol biokémikus

78 A LEGFONTOSABB TERMÉSZETES SZÉNVEGYÜLETEK

18. Nukleinsavak

A nuk le in sa vak min den élõ sejt ben meg ta lál ha tó, nagy mo le ku lá jú ve gyü le tek (mak ro mo le ku lák). Elõ ször a sejt mag ból kü lö ní tet ték el, in nen ered az el ne ve zé sük is (a nuk leusz la tin ere de tû szó, je len té se: mag). Ma már tud juk, hogy a nuk le in sa vak a sejt ma gon kí vül a sejt-plaz má ban is meg ta lál ha tók. A nuk le in sa vak fe hér jék hez kap cso lód va for dul nak elõ az élõ szervezetben (1. ábra). A nuk le in sa vak se gít sé gé vel tör té nik a sej tek ben a fe hér-jeszin té zis, il let ve az át örö kí tés.

A nuk le in sa vak – sav val fõz ve – hidrolizálnak, így ki sebb ré szek re bont ha tók le. En nek alap ján meg ál lapí-tot ták, hogy min den nuk le in sav elõ ször nukleo tid egy­ségekre bom lik. Majd ezek bõl további hidrolízissel egy fosz for sav, egy ötszén ato mos cu kor és egy nit ro gén tar-tal mú hetero cik lu sos ve gyü le t különíthetõ el. A fosz for-sav (H3PO4) min den nuk le in sav kö zös al ko tó ré sze.

fosz for savnuk le in sav nukleotid cu kor

nukleozid bá zis

Az öt szén ato mos cu kor (pentóz) kü lön bö zõ a plaz m ában lévô nuk leinsavaknál, il let ve a magnukleinsa vak-nál. Az elõb bi ek ben b-ribóz, az utób bi ak ban 2-dezoxi-b-ribóz ta lálha tó (2. ábra). Ez alap ján kü lön böz tet jük meg nevükben a ribo nuk le in sa va kat (RNS) a de zo xi­ribonuk le insa vak tól (DNS). A két fé le nuk le in sav ból három azo nos és egy-egy kü lön bö zõ he te ro cik lu sos ve-gyü let nyer he tõ, me lye ket nukleinsav bázi soknak ne ve-zünk, mert vizes oldatuk gyengén lúgos kémhatású. A nukleinsavakban négyféle bázis kapcsolódhat a ri-bózhoz. Az RNS-ben adenin, guanin, citozin és uracil.

1. ábra A kromoszómák DNS-bõl és fe-hérjébõl állnak

2. ábra A b-ribóz (1) és a 2-dezoxi-b-ribóz (2) modellje és szerkezeti képlete.Hasonlítsd össze a szerkezetüket! Mire utal a „2-dezoxi” kifejezés?

3. ábra A nukleinsavak nitrogén tartalmú heterociklusos bázisai

1

2

NUKLEINSAVAK 79

Közülük az adenin és a guanin a purin származéka, a timin és az uracil pedig pirimidinszármazék. A dezoxi-ribonuk lein savakban lévô négy bázisból három megegyezik a ribonukleinsavakban lévôkkel, uracil he-lyett azonban timin van bennük.

Egy nukleotid szer ke ze te a 4. áb rán lát ha tó. A fosz-for sav és a cu kor hidroxilcsoportjai vízkilépéssel oxi-génen át összekapcsolódnak, és a bá zis is víz ki lé pés sel kötõdik a cu kor hoz.

Az RNS és a DNS mo le ku lá i ban nukleotidegységek kapcsolódnak egy más hoz, a nukleotidláncban a nukleo-tidok cu kor- és foszforsavrészei kö zött ala kul ki to vábbi kapcsolat. A nuk le in sa vak te hát polinukleotid­moleku­lák (5. áb ra).

Az RNS mo le ku lá ját egyet len hos szú lánc al kot ja, amely 80–3000 nukleotidrészbõl áll. Az RNS-mole ku-lák a fe hér je szin té zis ben ját sza nak sze re pet.

A DNS mo le ku lái en nél sok kal több (több mil lió) nuk le otidrészbõl áll nak, me lyek ben kü lö nö sen fon tos a nukleotidok sor rend je.

A DNS-mo le ku la két, egymással szemben álló po-linukleotid-láncot tar tal maz. Ezeket a bázispárok kö-zött ki ala ku ló hid ro gén kö tések kapcsolják ös sze. Az adenin csak timinnel, a gu a nin csak citozinnal ké pes kap cso lód ni, te hát a két lánc ban adeninnal szem ben min dig timin, gu a nin nal szem ben min dig citozin áll.

Ebbôl következik, hogy az egyik lánc nukleotid-sorrendje a má sik lán cét pon to san meg ha tá roz za. Egy-egy DNS-mo le ku lá ban a bázispárok sor rend je szi go-rú an meg ha tá ro zott, ha son ló an a fe hér je mo le ku lák

4. ábra Egy nukleotid szerkezete

5. ábra A DNS-molekula kettõs hélixe. Hányféle bázispár szerepel a molekulában? Melyek ezek?

D = 2-dezoxi-b-ribóz (cukor)

P = foszforsavA, T, C, G = szerves

bázisok

A DNS-mo le ku la szer ke ze tét az am e ri kai James D. Watson [dzsémsz d. vatszn] (1928–), az angol Francis Crick [fránszisz krik] (1916–2004) és az ugyancsak angol Maurice Wil-kins [morisz vilkins] (1916–2004) is mer te fel 1953-ban. Fel fede zé sü-kért No bel-dí jat kap tak 1962-ben. A DNS kettõs spirál modelljét Wat-son és Crick alkotta meg.

80 A LEGFONTOSABB TERMÉSZETES SZÉNVEGYÜLETEK

aminosavsorrendjéhez. A DNS-ben két polinukleotid-lánc egy más kö ré csa va rod va ket tõs hélixet al kot (5. áb ra).

Az élõ szer ve zet ben a DNS irá nyít ja a fe hér je szin té-zist, az RNS köz ve tí té sé vel. A DNS-mo le ku la ön ma gát meg ket tõz ve át örö kí ti a bá zis sor ren det, ez ál tal megha-tá roz za a sejt ben ke let ke zõ fe hér jék aminosav sorrend-jét, így a fe hér jék jellegzetességeit is.

A DNS-mo le ku la meg ket tõ zõ dé se en zim ha tá sá ra in dul meg. Az ere de ti mo le ku la két lán ca szét csa va ro-dik, és mind egyik lánc egy hoz zá il lõ má sik lán cot épít fel, me lyek bá zis sor rend je ily mó don az ere de ti vel szi-go rú an meg egye zõ. Az ere de ti ket tõs hélixbõl két, ve le azo nos fel épí té sû ket tõs hélix kép zõ dik (6. áb ra).

A sejt tu laj don sá gai ez ál tal át örök lõd nek az újabb sej tek be. A DNS te hát az át örö kí tés ben ját szik sze re pet.

Mivel tulajdonságainkat a fehérjék szabják meg, egyedi vonásainkért is a DNS-ben meglévõ, csak az adott személyre jellemzõ szerkezeti részek felelõsek. Ennek alapján lehet DNS segítségével a személyeket azonosítani. Ezért a DNS-vizsgálatok jelentõsége igen nagy az orvosi, a régészeti, az evolúciós kutatásokban, valamint a kriminalisztikában. 6. ábra DNS-molekula megkettõzõdése

Kérdések, feladatok

1. Milyen alapvetõ részekbõl állnak a nuklein savak?

2. Hogyan képzõdnek nukleinsavakból nukleo tidok?

3. Miben különbözik és miben hasonlít az RNS és a DNS molekulája?

4. Mi a szerepe az élõ szervezetben a DNS-nek?

5. Ismertesd a DNS-molekula tulajdonságát örökítõ szerepét, illetve ennek fo lyamatát!

6. Milyen bázispárok alakulnak ki a DNS kettôs hélixében? Mi a bázispárok kötöttsé-gének a jelentôsége?

7. Nézz utána, hogyan végzik a DNS-vizsgálatokat! Mit tudnak megállapítani a vizsgálat eredményeibõl?

Foglaljuk össze!

A nuk le in sa vak min den sejt ben megtalálhatók. A nuk le in sa vak nukleotidrészekbõl áll nak. Az egyes nukleotidrészeket fosz for sav és nukleozid alkotja. A nukleozidot cu kor (pentóz) és N-tar tal mú he te ro cik lu sos bá zi sok al kot ják. A nukleotidrészek hosszú poli nukleotid-láncokká kapcsolódnak össze, vízkilépéssel. Az RNS és a DNS a fe hér je szin té zis ben, a DNS ezen kí vül az át örö kí tés ben ját szik fon tos sze re pet.

NUKLEINSAVAK 81

21. Biológiai hatóanyagok, gyógyszerek, mérgek A BIOLÓGIAI HATÓANYAGOK

Az ember életmûködései a sejtekben lezajló összehan-golt anyagcsere-folyamatok eredményeképpen valósul-nak meg. Azt is mondhatjuk, hogy a sejtek kommuni­kálnak egymással, aminek alapját eltérõ hatású kémiai anyagok felszabadulása, a másik sejthez való eljutása, majd lebomlása képezi. A sejtek ezeket a hatóanyago­kat rendszerint nem veszik fel, hanem speciális fe hér-jékbõl álló érzékelõik – receptoraik – képesek azok át-meneti megkötésére. A hatóanyagok megkötôdése a sejt ben anyagcsereválaszt vált ki (1. ábra). A receptorok háromdimenziós térszerkezetüknél fogva alkalmasak a hatóanyag-molekulák „kifogására” a testfolyadékból, mert úgy illenek össze vele, mint ahogyan a kulcs a zár-ba. Igaz ez az enzimfolyamatokra, a hormonokra és az idegsejtek ingerületeit továbbító, úgynevezett ingerü-letátvivõ anya gokra egyaránt.

Az ingerületátvivõ anyag például a gamma-amino-vajsav, amely mindössze négy szénatomos aminosav (2. ábra). Olyan butánsav, amely a harmadik szénatom-ján egy aminocsoportot tartalmaz. A hormonok közül az inzulin egy 51 aminosavból álló polipeptid. A máj-sejtek membránján lévõ inzulinreceptorok kizárólag a bonyolult felépítésû inzulinmolekulával képesek kap-csolatba lépni.

Különleges hormonoknak tekinthetõk a feromonok. Segítségükkel az állatok kommunikálnak egymással. A levegõbe kerülve ezek az anyagok segítik, hogy a hím rovarok rátaláljanak a nõstényekre, egyes esetekben elriasztják a fajtársakat.

A GYÓGYSZEREK

Az orvosságok egy része olyan kémiai hatóanyagokat tartalmaz, amelyek a sejtek anyagcsere-folyamataikba beavatkozva gyógyító hatást váltanak ki. (3. ábra)

Hatásuk is rendszerint a szerkezeti megfelelésen alapul. Enzimeket, ingerületávivõ anyagokat pótolnak vagy blokkolnak. Képesek a sejteket megtévesztve be-lépni egyes anyagcsere-folyamatokba. A méregtelenítést

1. ábra Hogyan fejtik ki hatásukat a sejt-ben a kémiai hatóanyagok?

2. ábra A gamma-amino-vajsav ingerü-letátvivô anyag a gerincesek agyában

4. ábra A betegtájékoztató felvilágosí-tást ad a gyógyszerrel kapcsolatos leg-fontosabb tudnivalókról. Nézz utána, milyen mellékhatások sze-repelnek egy fájdalomcsillapító gyógy-szer tájékoztatóján!

3. ábra Gyógyító hatású kémiai anyagok

94 A MINDENNAPOK KÉMIÁJA

végzõ májsejtek azonban elõbb-utóbb lebontják õket. Ha az elbomlás a felszívódást követõen túl gyorsan be-következne, izomba vagy a véráramba juttatva adják a gyógyszert injekció vagy infúzió formájában, megke-rülve ezzel a májba jutásukat.

A hormonális fogamzásgátló anyagok között olyan mesterséges vegyületek is vannak, amelyek térszerke-zete nagyon hasonlít a nemi hormonok térszerkezetére. A sejtek úgy érzékelik, hogy az adott hormon szintje magas, pedig csak a hozzá nagyon hasonló szerkezetû molekula blokkolta a sejtek receptorait. A hormonok és a mesterséges anyagok között az egyik különbség ép-pen az, hogy amíg a hormonok adott idõ alatt lebomla-nak, a hozzá hasonló szerkezetû anyagok sokkal lassab-ban, ezért tartósan kifejtik hatásukat.

Az antibiotikumok más módon hatnak. Olyan, több-nyire mikroorganizmusok által termelt anyagok, ame-lyek a baktériumsejteket elpusztítják, vagy a szaporo-dásukat akadályozzák meg. Vannak közöttük olyanok, amelyek a baktériumsejtfal szintézisét akadályozzák meg, illetve a baktériumok fehérje- vagy nukleinsav-szintézisét blokkolják. A gyógyászatban elsôként alkal-mazott antibiotikum a penicillin volt.

A gyógyszerek a sejtek anyagcseréjére való kémiai hatásuknál fogva komoly veszélyt is jelenthetnek a szer-vezet számára. Indokolatlan vagy túlzott szedésük egész ségkárosító lehet, sõt halálos mérgezést is okoz-hatnak. A szedésükkel együtt fogyasztott alkohol mó-dosíthatja a hatásukat, növelve a veszélyt.

5. ábra Az egyik nôi nemi hormon szer-kezeti képlete.Nézz utána, milyen hatású a progeszte-ron a nôi szervezetben!

A hormonális fogamzásgátlók mû-ködése is azon alapul, hogy mo-lekulaszerkezetük és térbeli alakjuk nagyon hasonlít a természetes nõi nemi hormonmolekulák alakjára (pl. a pro gesz teronéhoz). Bekerülve meg-té vesztik a szervezetet és a valódi hormonok termelõdését blokkolják. A hatékony hormonok hiányában gátlód hat a petesejt érése, kilö kõ dé-se vagy a megtapadása a méh nyál-kahár tyáján.

Tudsz róla?

A szóbeszéd szerint Sir Alexander Fleming [ször alekszander] (1881–1955), amilyen kiváló kutató és nagyszerû tudós volt, annyira rendetlen volt a laboratóriumában. Így eshetett meg, hogy 1928-ban egy vidéki utazás elõtt néhány frissen átoltott baktériumtenyészet Petri-csészéjét elfelejtette letakar-ni. Távolléte után visszaérkezve meglepve tapasztalta, hogy az átoltott baktériumok egyes edények-ben megfelelõen elszaporodtak, néhányban azonban a leve gõbõl valamilyen gombaspóra kerülhetett, és gombaszövedék fejlõdött ki. Feltûnt neki, hogy a gombatelepek körül nagy körben víztiszta maradt a táptalaj, a táptalajra ráoltott baktériumok nem tudtak a gomba közelében elszaporodni. Fleming arra gondolt, hogy a gomba valamilyen baktériumpusztító anyagot termel, és vizsgálódásba fogott. A gom ba egy meg lehetõsen ritka, tömlõs gom bákhoz tartozó ecsetpenészfajnak, a Pe ni cillium notatum nak bizonyult, az a baktérium pedig, amelyik a környezetében elpusztult, egy veszedelmes Staphylococcus-faj volt. Kutatásának eredményeképpen sikerült is a gomba által termelt baktérium-pusz tító anyagot kinyernie, amit penicillinnek nevezett el. Hosszas kísérleti tanulmányozás után 1940-ben sikerült a szert tisztán elõállítani. A penicillin ipari mértékû elõállításáért Florey [flóri] és Chain [cséjn] ausztráliai kutatók Fleminggel együtt kaptak Nobel díjat l945-ben.

BIOLÓGIAI HATÓANYAGOK, GYÓGYSZEREK, MÉRGEK 95

A KÁBÍTÓSZEREK

A kábítószerek egy része olyan természetes vagy mes-terséges anyag, amely a sejtek kommunikációjában szereplõ hatóanyagokhoz hasonló szerkezetû. Azokkal az idegsejtekkel kerülnek kapcsolatba, amelyek mûkö-dése kellemes érzést vált ki, aktivizálják azokat, azonban nem bomlanak le gyorsan, tartós izgalmi állapotban tart-ják õket. Ez az idegrendszer mûködésének komoly káro-sodását eredményezi már kezdetben is, bár a fogyasztó ekkor még csak a jó oldalát tapasztalja. A kellemes érzés utáni vágy az alapja a függõség kialakulásának is.

Az éretlen mák gubójának tejnedvébõl – az ópium-ból – kivont morfin fájdalomcsillapító hatása is ezen alapul (6. ábra). Az ingerületátvivõ anyagokat helyette-sítve meggátolja a fájdalomérzet kialakulását, ezért gyógyszeralapanyag is. Nagyobb dózisú hatása kelle-mes közérzetet eredményez, oldja a gátlásokat, csök-kenti a szorongást, azonban igen hamar függõséget ala-kít ki. Fo gyasz tása rövid idõn belül teljes fizikai és szellemi leépülést eredményez.

A heroin még erõteljesebb hatású, kémiai úton nyert ópiumszármazék. Mivel fogyasztása az idegrendszer igen gyors tönkremenetelét eredményezi, a legvesze-delmesebb kábítószerek egyike.

A kábítószerek közös sajátossága, hogy a sejtek al-kalmazkodnak a tartós ingerületi állapothoz, és ezért egyre nagyobb adagra van szükség belõle a kívánt hatás eléréséhez. Ezzel együtt egyre súlyosabb testi és lelki károsító hatások lépnek fel, amelyekkel szemben a be-teg tehetetlen.

A hozzászokás, a testi és lelki függõség azt jelenti, hogy a fogyasztó személy életében az újabb adag bevi-telének kényszere egyre erõteljesebb lesz. Egyre több pénzt és idõt fordít a beszerzésére, miközben lassan minden más kiszorul az életébõl.

A MÉRGEK

Mérgek alatt azokat a kémiai anyagokat értjük, ame-lyek sejtpusztító hatásúak, vagy a sejtek mûködését tar-tósan (véglegesen) megakadályozzák. Kémiai szem-pontból nagyon sokfélék lehetnek, a hatásuk azonban annyiban közös, hogy valamilyen módon egyes sejtek fehérjéit teszik tönkre.

7. ábra A testi és lelki függõségbõl való szabaduláshoz segítségre van szükség. Nézz utána, hogy a lakóhelyeden kik és hogyan tudnak segíteni egy ká bí tó szer-függõnek!

Az etil-alkohol is sejtméreg. Lebon-tása a májban történik és hosszan tartó folyamat. Ezzel magyarázható a na gyobb mennyiség fogyasztásá-nak tartós élettani hatása. Egy óra alatt kb. 0,1 gramm alkohol bom lik le testtömeg-kilogrammonként.

A metanol a legveszélyesebb mér- gek közé tartozik. Az etanolhoz ha-sonlóan a májban a metanol is le-bomlik formaldehidre, a különbség annyi, hogy az emberi szervezet nem tartalmaz olyan enzimet, ami a form-aldehidet tovább oxidálná han gya-savvá. Így a formaldehid a szer ve-zetben marad, és kifejti mér gezõ hatását.

6. ábra A morfint 1804-ben Friedrich W. Sertürner (1783–1844) német gyógy-sze rész állította elô

96 A MINDENNAPOK KÉMIÁJA

Kérdések, feladatok

1. Miért jár veszéllyel egyes fehérjemolekulák mûködésének leállása a sejtekben?

2. Nézz utána, milyen szerkezetûek és hogyan hatnak az úgynevezett „dizájner drogok”?

3. Milyen hasonlóságot látsz a gyógyszerek és a mérgek hatásmechanizmusában?

4. Hány g hatóanyag van abban a gyógyszerben, amelynek 2 g-os pasztillája 0,78 tömeg% ható anyagot tartalmaz?

Foglaljuk össze!

A szervezetünk természetes biológiai hatóanyagai a hormonok. A gyógyszerek természetes vagy mesterséges hatóanyagokat tartalmazó gyógyító hatású orvosságok. A kábítószerek és a mérgek súlyosan egészségkárosítóak.

8. ábra A szén-monoxid-mérgezés meg-elõzhetõ jelzõkészülékkel

9. ábra Gyilkos galóca

A nehézfémek – a higany (Hg), az ólom (Pb), a réz (Cu) – és vegyületeik azért mérgezõek, mert ezek a fé-mek külsõ elektronhéjaikon megkötik a fehérjemoleku-lák oldalláncait képezõ csoportokon lévõ nemkötõ elektronpárokat. Ennek következménye, hogy a fehérje végérvényesen denaturálódik.

Számos olyan mérget ismerünk, amely azáltal fejti ki hatását, hogy térbeli alakja bizonyos biológiailag fontos molekulákhoz nagyon hasonló. Ezek a vegyületek enzi-mek kötõhelyeire lépnek be, irreverzibilisen hozzá kap cso-lódnak, ezzel mûködésképtelenné teszik azt. Így hat nak például az alkaloidok, szerves mérgek (sztrichnin, brucin, stb.), de ezért mérgezõ a szén-monoxid-gáz is (8. ábra).

A gombamérgek néhány aminosavból álló gyûrûs peptidek. Közös vonásuk, hogy a fehérjebontó emésztõ-enzimek nem tudják felhasítani a peptidkötéseiket, ezért változatlan formában szívódnak fel. A májsejtek kiszûrik õket, megakadályozzák továbbjutásukat a vérbe, azon-ban a májsejtek elpusztulnak.

Tudsz róla?

A gombamérgezés tünetei egy átlagos ételmérgezés tüneteivel egyeznek meg. Általában gyengeséggel kezdõdnek, majd szédülés, émelygés, hányás és hasmenés jelentkezik. Nem szükséges semmiféle elsõ-se gély-ellátás, azonnal orvoshoz kell for dul ni! Különösen fontos, hogy akkor is gondoljunk a gomba-mérgezésre, ha a tüneteket a fogyasztáshoz képest viszonylag késõn, 5-6 órával késõbb érzékeljük csak, mert ez a veszélyesebb gombákra jellemzõ. Ha van belõle, az orvosnak feltétlenül mutassuk meg az étel maradékát, mert ez megkönnyíti a mérgezés mihamarabbi diagnosztizálását.

BIOLÓGIAI HATÓANYAGOK, GYÓGYSZEREK, MÉRGEK 97

26. Zárszó: A kémia tudománya

A KÉMIA TUDOMÁNYA

A kémia jelentõségét – az eddig tanultak alapján – aligha kell hangsúlyoznunk. Eredményeivel nap mint nap találkozunk a tankönyvünkön kívül is, hiszen az elméleti kémia felfedezéseit az alkalmazott kémiai tu-dományterületek: a vegyipar, a gyógyszeripar, az élel-miszeripar mindennapjaink részévé tette. A fejlõdés napjainkban sem állt meg, újabb és újabb eljárások eredményeképpen „környezetbarát”, „lebomló” mû-anya gok születnek, hatékonyabb gyógyszerek segítik a gyógyulást, új növényvédõ szerekkel indul harcba a mezõgazdaság a gyors alkalmazkodást mutató kór-okozókkal szemben.

A KÉMIAI KUTATÁS

A kémiai kutatás is – mint minden más kutatási tevé-kenység – céltudatosan megtervezett tevékenységek láncolata, amely tudatosan megválasztott módszerbõl és az ahhoz legmegfelelõbb eszközökkel végrehajtott kivi-telezési technikából áll (2. ábra).

A kutatási tevékenység egy problémafelvetésel kezdõdik, amelyre a kutató választ vár. Ennek megvála-szolása céljából elõzetesen megfogalmaz különbözõ hipotéziseket, amelyeket késõbb igazolni kell, vagy el kell vetni. Ennek eldöntésére szolgálnak a kutatómód-szerek. A kémia legáltalánosabban használt kutatási módszere a kísérletezés. Ennek során a kutató szigorúan ellenõrzött körülmények között, egyes tényezõk meg-változtatásával végzi az elõre megtervezett lépéseket. Például a benzol elõállítását követõen a mennyiségi elemzés szerint a molekulában lévõ szénatomok száma megegyezett a hidrogének számával. Az összetétele alapján okkal lehetett feltételezni, hogy egy telítetlen vegyületrõl van szó. Ezt a hipotézist azonban a kísérle-ti eredmények nem igazolták, mert a vegyület nem adott az olefinekre jellemzõ addíciós és polimerizációs reakciókat.

A kutató az eredményeit közli a tudományos világ-gal, publikálja azokat. A publikáció egy olyan szakcikk, amely röviden, egyértelmûen összefoglalja lényeget,

1. ábra A laboratóriumi kutatások ered-ményeit az alkalmazott kémia teszi a mindennapjaink részévé

2. ábra A kutatási tevékenység lépései

118 A MINDENNAPOK KÉMIÁJA

4. ábra A glicerin-trisztearát szerkezeti képlete

5. ábra Carl Wilhelm Scheele. Nézz utá-na, milyen felfedezések fûzôdnek még a nevéhez!

ugyanakkor megismételhetõ módon ismerteti azokat a vizsgálati módszereket, kísérleteket, amelyek révén a kutatások eredményei ellenõrizhetõk.

A gyógyszerkutatásban például egyes új gyógysze-rek anyagainak hatékonyságát – egyben a mellékhatá-sokat is – élõ állatokon végzett kísérletsorozatokon le-het ellenõrizni (3. ábra). A csoportok eltérõ dózisokban kapják a szert, a kutatók pedig figyelik a hatásokat. Fon- tos, hogy legyen egy kontrollcsoport, amit ugyan olyan körülmények között tartanak, ugyanazt a ta karmányt kapja, egyetlen dologban különbözik csak a töb bitõl, nem kap az új szerbõl.

A TUDOMÁNYOS ISMERETEK VÁLTOZÁSA

A tudományos ismeretek a tudomány fejlõdésével vál-toznak. Egyes ismereteket megcáfol az idõ, másokat újra igazolnak a fejlettebb módszerek.

Például a ma neutrális zsírok néven összefoglalt ve-gyületeket az emberi kultúra kezdetétõl ismerték. A zsákmányul ejtett vadak több-kevesebb zsírt mindig tartalmaztak, és ôseink rendszeresen fogyasztottak ola-jos magvakat is. Késõbb nemcsak táplálékként használ-ták a lipidtartalmú anyagokat, hanem felismerték a zsí-rok vízhatlanító, impregnáló szerepét, és erre a célra is felhasználták.

Otto Tachenius [tahéniusz] (1620–1690) Hippokretes Chimikus címmel 1666-ban megjelent munkájában, még csak annyit ír a felépítésükrõl, hogy az olajok valami-lyen zsíros savakat tartalmaznak. A savak azonban nem a mai értelemben értendõk, hiszen a „sav” fogalom csak a ké sõb biek során tisztult le. Kémiai összetételüket, hogy csu pán hidrogénbõl, oxigénbõl és szénbõl állnak, Lavoisier [lavoázié] igazolta elsõként. Hogy egy egy-szerû ve gyületrõl van szó, azt egy svéd gyógyszerész, Carl Wilhelm Scheele [karl vilhelm séle] (1742–1786) cáfolta meg, ugyanis neki sikerült elõször 1779-ben elõbb olívaolajból, majd 1783-ban állati zsiradékokból tiszta glicerint elõ állítania, ezzel igazolva, hogy az olaj összetett vegyület (5. ábra). Pontosabb megismerésükhöz a francia Michel-Eugène Chevreul [misel özsen sörröl] (1786–1889) jutott közelebb, aki a glicerin savas észte-reiként azonosította a zsírokat. Azt azonban, hogy mi-lyen összetételû szerves savakról van szó, csak részben

3. ábra Állatkísérlet. Fogalmazzatok meg érveket és ellenér-veket az állatkí sérletekrôl!

ZÁRSZÓ: A KÉMIA TUDOMÁNYA 119

sikerült kiderítenie. 1813 fontos év volt számára ebbõl a szempontból, mert elõbb disznózsírból a sztearinsavat (C17H35 — COOH) és az olajsavat (C17H33 — COOH), késõbb a palmitinsavat (C15H31 — COOH) sikerült egyéb állati zsiradékból elkülönítenie. A neutrális zsírok ösz-szetételének kérdését végül Adolph Wilhelm Hermann Kolbe [adolf vilhelm herman kolbe] (1818–1884) né-met szerves kémikus, egyetemi tanár zárta le (6. ábra). Õ 1843-tól kezdve tíz éven keresztül számos karbonsavat kivont biológiai anyagokból, és tisztázta az összetételü-ket. 1856-ban a neutrális zsírokban elõforduló telített és telítetlen zsírsavakat összefoglalta, és egyértelmûen megfogalmazta általános képleteiket.

KÉMIA A MINDENNAPOKBAN

A kémiai ismeretek segítenek bennünket eligazodni a hét-köznapokban, a körülvevõ anyagok sokszínû világában. A reklámok sokszor úgy alkalmaznak egy-egy kifejezést – emulzió, hidratálódás, enzimek, nyomelemek stb. –, mintha a termék valamilyen különös, sajátos, egyedi jellemzõjérõl lenne szó. Fontos, hogy el tudjunk igazodni az információk között, megértsük valós üzenetüket.

A kémiát nem tudjuk „lerázni” magunkról. Egy anya gi világ vesz körül bennünket, Tóth Árpád szavai-val, testünk is csak „egy csomó rút vegyi bomlás”. Legalább fõbb vonásokban el kell tudnunk igazodni közöttük, hogy különbséget tudjunk tenni a ránk zúduló információtömegben a tudomány és az áltudomány kö-zött, hogy érzékeljük hol a valóság határa és hol kez-dõdik az ostobaság. Az átlagos érdeklõdõnek sokszor nem is könnyû a határ meghúzása. Áltudományról ak-kor beszélünk, ha egy állítást, elgondolást, eszmerend-szert úgy állítanak be, mintha tudományos kutatómód-szerek által már igazolt, tehát valós tudomány lenne, pedig nem az. Leg többször csak feltételezések, hipoté-zisek, vagy hely telenül értelmezett kutatási eredménye-ken alapuló elképzelések azok, amelyek tudományos köntösbe bújva jelennek meg. Ma az információáramlás szabad és igen gyors világában sajnos nagyon nehéz a kontroll, sokszor még a szakemberek számára is.

A valódi tudomány tételeinek igazságtartalma tudo-má nyos módszerekkel mindig ellenõrizhetõ, megerõ sít-hetõ, igaz a tudomány fejlõdésével késõbb cáfolható is.

7. ábra Egy, a szervezetünkben zajló bo-nyolult anyagcsere-folyamat kémiai reakciók sokaságából áll

6. ábra Adolph Wilhelm Hermann Kolbe

120 A MINDENNAPOK KÉMIÁJA