Update
This commit is contained in:
53
content/.obsidian/workspace.json
vendored
53
content/.obsidian/workspace.json
vendored
@@ -21,8 +21,23 @@
|
|||||||
"icon": "lucide-file",
|
"icon": "lucide-file",
|
||||||
"title": "Instuderingsfrågor"
|
"title": "Instuderingsfrågor"
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
{
|
||||||
|
"id": "2ece43473d04ae34",
|
||||||
|
"type": "leaf",
|
||||||
|
"state": {
|
||||||
|
"type": "markdown",
|
||||||
|
"state": {
|
||||||
|
"file": "Biokemi/Termodynamik/Lärandemål.md",
|
||||||
|
"mode": "source",
|
||||||
|
"source": false
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"icon": "lucide-file",
|
||||||
|
"title": "Lärandemål"
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
]
|
],
|
||||||
|
"currentTab": 1
|
||||||
},
|
},
|
||||||
{
|
{
|
||||||
"id": "0d9c4c4ff8b60780",
|
"id": "0d9c4c4ff8b60780",
|
||||||
@@ -30,17 +45,17 @@
|
|||||||
"dimension": 65.74487065120428,
|
"dimension": 65.74487065120428,
|
||||||
"children": [
|
"children": [
|
||||||
{
|
{
|
||||||
"id": "2ece43473d04ae34",
|
"id": "7e85b893a73f2b8d",
|
||||||
"type": "leaf",
|
"type": "leaf",
|
||||||
"state": {
|
"state": {
|
||||||
"type": "markdown",
|
"type": "markdown",
|
||||||
"state": {
|
"state": {
|
||||||
"file": "Biokemi/Termodynamik/Anteckningar Gabriel.md",
|
"file": "Biokemi/Termodynamik/Anteckningar.md",
|
||||||
"mode": "source",
|
"mode": "source",
|
||||||
"source": false
|
"source": false
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"icon": "lucide-file",
|
"icon": "lucide-file",
|
||||||
"title": "Anteckningar Gabriel"
|
"title": "Anteckningar"
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
]
|
]
|
||||||
@@ -100,7 +115,8 @@
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
],
|
],
|
||||||
"direction": "horizontal",
|
"direction": "horizontal",
|
||||||
"width": 305.5
|
"width": 305.5,
|
||||||
|
"collapsed": true
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"right": {
|
"right": {
|
||||||
"id": "0948c66181b40af9",
|
"id": "0948c66181b40af9",
|
||||||
@@ -116,7 +132,7 @@
|
|||||||
"state": {
|
"state": {
|
||||||
"type": "backlink",
|
"type": "backlink",
|
||||||
"state": {
|
"state": {
|
||||||
"file": "Biokemi/Termodynamik/Anteckningar Gabriel.md",
|
"file": "Biokemi/Termodynamik/Anteckningar.md",
|
||||||
"collapseAll": false,
|
"collapseAll": false,
|
||||||
"extraContext": false,
|
"extraContext": false,
|
||||||
"sortOrder": "alphabetical",
|
"sortOrder": "alphabetical",
|
||||||
@@ -126,7 +142,7 @@
|
|||||||
"unlinkedCollapsed": true
|
"unlinkedCollapsed": true
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"icon": "links-coming-in",
|
"icon": "links-coming-in",
|
||||||
"title": "Backlinks for Anteckningar Gabriel"
|
"title": "Backlinks for Anteckningar"
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@@ -191,19 +207,23 @@
|
|||||||
"bases:Create new base": false
|
"bases:Create new base": false
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"active": "2ece43473d04ae34",
|
"active": "7e85b893a73f2b8d",
|
||||||
"lastOpenFiles": [
|
"lastOpenFiles": [
|
||||||
"Biokemi/Termodynamik/Instuderingsfrågor.md",
|
|
||||||
"Biokemi/Termodynamik/Anteckningar Gabriel.md",
|
|
||||||
"Biokemi/Termodynamik/Anteckningar.md",
|
|
||||||
"Biokemi/Termodynamik/Provfrågor.md",
|
"Biokemi/Termodynamik/Provfrågor.md",
|
||||||
"Biokemi/Termodynamik/Lärandemål.md",
|
"Biokemi/Termodynamik/Anteckningar.md",
|
||||||
|
"attachments/Pasted image 20251111110139.png",
|
||||||
|
"attachments/Pasted image 20251111110058.png",
|
||||||
|
"attachments/Pasted image 20251111105409.png",
|
||||||
|
"attachments/Pasted image 20251111103839.png",
|
||||||
|
"Biokemi/Termodynamik/Instuderingsfrågor.md",
|
||||||
"Biokemi/Nukleotider/Anteckningar.md",
|
"Biokemi/Nukleotider/Anteckningar.md",
|
||||||
|
"Biokemi/Termodynamik/Lärandemål.md",
|
||||||
|
"Biokemi/Nukleotider/Provfrågor.md",
|
||||||
|
"Biokemi/Termodynamik/Anteckningar Gabriel.md",
|
||||||
"Biokemi/Labsäkerhet/Anteckningar.md",
|
"Biokemi/Labsäkerhet/Anteckningar.md",
|
||||||
"Biokemi/Labsäkerhet/Provfrågor.md",
|
"Biokemi/Labsäkerhet/Provfrågor.md",
|
||||||
"Biokemi/Nukleotider/Instuderingsfrågor.md",
|
"Biokemi/Nukleotider/Instuderingsfrågor.md",
|
||||||
"Biokemi/Nukleotider/Lärandemål.md",
|
"Biokemi/Nukleotider/Lärandemål.md",
|
||||||
"Biokemi/Nukleotider/Provfrågor.md",
|
|
||||||
"Biokemi/Nukleotider/Video undertexter.md",
|
"Biokemi/Nukleotider/Video undertexter.md",
|
||||||
"Biokemi/Termodynamik",
|
"Biokemi/Termodynamik",
|
||||||
"Biokemi/Nukleotider/anki_cards_semicolon.csv",
|
"Biokemi/Nukleotider/anki_cards_semicolon.csv",
|
||||||
@@ -228,16 +248,11 @@
|
|||||||
"Biokemi/Från aminosyror till proteiner",
|
"Biokemi/Från aminosyror till proteiner",
|
||||||
"Biokemi",
|
"Biokemi",
|
||||||
"Notes - Biokemi/Nukleotider/Video undertexter.md",
|
"Notes - Biokemi/Nukleotider/Video undertexter.md",
|
||||||
"Notes - Biokemi/Nukleotider/Provfrågor.md",
|
|
||||||
"Metabolic_Metro_Map.svg",
|
"Metabolic_Metro_Map.svg",
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251108121121.png",
|
"attachments/Pasted image 20251108121121.png",
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251106143824.png",
|
"attachments/Pasted image 20251106143824.png",
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251106144030.png",
|
"attachments/Pasted image 20251106144030.png",
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251107143236.png",
|
"attachments/Pasted image 20251107143236.png",
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251107141657.png",
|
"attachments/Pasted image 20251107141657.png"
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251107125523.png",
|
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251107122832.png",
|
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251107122326.png",
|
|
||||||
"attachments/Pasted image 20251107103427.png"
|
|
||||||
]
|
]
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -19,5 +19,4 @@ Från frågestund
|
|||||||
- första fem är helt avgörande AGCTU
|
- första fem är helt avgörande AGCTU
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
Kort för vänstervriden hur dna-helixen är uppbyggd
|
||||||
|
|
||||||
261
content/Biokemi/Termodynamik/Anteckningar Gabriel.md
Normal file
261
content/Biokemi/Termodynamik/Anteckningar Gabriel.md
Normal file
@@ -0,0 +1,261 @@
|
|||||||
|
|
||||||
|
Termodynamik är ett sätt att kvantitativt (med beräkningar) beskriva
|
||||||
|
energiomvandlingar i reaktioner och är vetenskap inom volym, energi,
|
||||||
|
temperatur och tryck.
|
||||||
|
|
||||||
|
Termodynamik handlar om vad som kan ske, men inte reaktionshastigheter
|
||||||
|
och det finns olika system:
|
||||||
|
- Isolerat system: System där varken energi eller materia/massa utbyts med omgivningen.
|
||||||
|
- Termos som bevarar energi (värme) samt materia (t.ex vatten)
|
||||||
|
- Stängt system: System där energi utbyts men inte materia med omgivningen.
|
||||||
|
- Kastrull där energi (värme) flödar in/ut men inte materia.
|
||||||
|
- Öppet system: System där både energi och materia utbyts med omgivningen.
|
||||||
|
- Celler tar in energi (t.ex solenergi) och materia (t.ex glukos).
|
||||||
|
|
||||||
|
Det finns huvudsakligen två typer av reaktioner:
|
||||||
|
- Exergona reaktioner: Spontana reaktioner där energi avges till omgivningen, t.ex när väteatomer binds till syreatomer (knallgas).
|
||||||
|
- ΔG (Gibbs fria energi) < 0.
|
||||||
|
- Endergona reaktioner: icke-spontana reaktioner där energi upptas från omgivningen, t.ex issmältning.
|
||||||
|
- ΔG > 0
|
||||||
|
- Jämviktsreaktioner: Notera att vid jämvikt finns noll netto energiöverföring, då reaktionen är i balans och energin ständigt omvandlas (reaktanter → produkter och vice versa) till den ena om systemet inte störs.
|
||||||
|
- ΔG = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
Termodynamikens fyra lagar:
|
||||||
|
Om två system är i jämvikt med ett tredje system, då är båda systemen
|
||||||
|
också i jämvikt.
|
||||||
|
- Om system A är i jämvikt med system C och system B också är i
|
||||||
|
jämvikt med system C, är A i jämvikt med B. Detta möjliggör
|
||||||
|
jämförelse av två system via ett externt system.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Exempelvis, om en termometer (C) visar samma temperatur i både rum
|
||||||
|
A och rum B, är A i termisk jämvikt med B.
|
||||||
|
1. Energin kan varken skapas eller förstöras, utan kan endast omvandlas.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Den totala energin i universum är konstant, detsamma gäller ett isolerat
|
||||||
|
system. Medan för stängda respektive öppna system kan energiutbyte
|
||||||
|
med omgivningen ske dock är den totala energin (system + omgivning)
|
||||||
|
före reaktionen och efter detsamma då energi.
|
||||||
|
2. System tenderar att gå från ordnade till oordnade tillstånd.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Den totala entropin (oordning), system + omgivning, i universum ökar
|
||||||
|
med tiden.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
△𝑆
|
||||||
|
𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 ≥ 0
|
||||||
|
. Skillnaden i entropi (S), ju högre S, desto högre entropi
|
||||||
|
3. Entropi av kristallint, perfekt ordnat ämne, går till noll när T
|
||||||
|
(temperaturen) → 0 ( T = 0 K kan aldrig uppnås!)
|
||||||
|
●
|
||||||
|
S = 0 kan aldrig nås, dock kan olika system med låga temperaturer
|
||||||
|
komma nära det.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Ju högre T är desto högre S (entropin) är!
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Fryspunkt: Systemet finns i ordnad kristall där entropin är låg
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Vätska: Systemet är mindre ordnad
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Gas: Entropin är hög!
|
||||||
|
Frågor
|
||||||
|
4. Berätta kort om termodynamik och förklara vad isolerat, stängt och öppet
|
||||||
|
system är.
|
||||||
|
5. Vad kallas reaktioner som har negativ, positiv och noll på
|
||||||
|
nettoenergiöverföringen? Berätta kort om dem!
|
||||||
|
6. Beskriv termodynamikens fyra lagar i ordning och beskriv dem kort.
|
||||||
|
Entalpi & entropi
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Entalpi, H:
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Entalpi är energiinnehållet.
|
||||||
|
-
|
||||||
|
I exergona (spontana) reaktioner minskar entalpin, då produkter har
|
||||||
|
mindre entalpi och därmed avges energi till omgivningen.
|
||||||
|
-
|
||||||
|
∆𝐻 = 𝐻
|
||||||
|
− 𝐻
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
𝑝𝑟𝑜𝑑𝑢𝑘𝑡𝑒𝑟
|
||||||
|
𝑟𝑒𝑎𝑘𝑡𝑎𝑛𝑡𝑒𝑟
|
||||||
|
Entalpiförändring (ΔH) visar om en reaktion är exoterm (ΔH < 0, energi
|
||||||
|
avges) eller endoterm (ΔH > 0, energi tas upp).
|
||||||
|
Entalpi i sin tur beräknas via formeln 𝐻 = 𝑈 + 𝑃𝑉
|
||||||
|
U (internenergi), P (tryck, pressure), V (volym)
|
||||||
|
Intern energi (E eller U, både används) är alla energier som kan utbytas
|
||||||
|
både kemiskt och fysiskt. Alltså består den av kinetisk energi (rotation,
|
||||||
|
vibration och translation) och potentiell energi (energi i kemiska
|
||||||
|
bindningar, både intra- och intermolekylära).
|
||||||
|
●
|
||||||
|
●
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Starkare bindningar ger högre potentiell energi, vilket ökar U och
|
||||||
|
därmed entalpin (H).
|
||||||
|
U (och entalpi) är tillståndsfunktioner som alltså berör systemets
|
||||||
|
nuvarande tillstånd men inte vilka reaktionsvägar systemet behövde ta
|
||||||
|
för att uppnå detta tillstånd.
|
||||||
|
∆𝐸 = 𝐸
|
||||||
|
− 𝐸
|
||||||
|
= 𝑊 + 𝑞
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
2
|
||||||
|
1
|
||||||
|
Energiändringen efter reaktionen, andra tillståndet och innan reaktionen.
|
||||||
|
W är arbetet systemet utför (negativt) eller som utförs på systemet
|
||||||
|
(positivt).
|
||||||
|
q är värme som tillförs (positivt) eller avges (negativt) av systemet.
|
||||||
|
Endoterm reaktion: Värme tillförs → q > 0 → intern energi och
|
||||||
|
entalpi ökar.
|
||||||
|
Exoterm reaktion: Värme avges → q < 0 → intern energi och entalpi
|
||||||
|
minskar.
|
||||||
|
w > 0: Arbete utförs på systemet → energi tillförs.
|
||||||
|
w < 0: Systemet utför arbete → energi förloras.
|
||||||
|
Entropi, S:
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Entropi mäter oordningen i ett system.
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Den totala entropin (omgivning + system) ökar alltid vid
|
||||||
|
spontana reaktioner.
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Entropin ökar naturligt och är spontant, dock är ordning
|
||||||
|
icke-spontan och kräver energi. Det beror på olika
|
||||||
|
drivkrafter såsom:
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Större sannolikhet för hög entropi däremot ordning har
|
||||||
|
lägre sannolikhet eftersom ordning kräver oftast energi medan
|
||||||
|
oordning kan ske spontant utan externa faktorer. T.ex att
|
||||||
|
bygga korthus kräver mycket energi.
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Diffusion bidrar till oordning där partiklar diffunderar från en
|
||||||
|
hög koncentrationsgradient till en låg, vilket ökar spridningen och
|
||||||
|
därmed orsakar oordning då de blir mer slumpmässigt fördelade.
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Brownsk rörelse beskriver diffusionen och hur slumpmässiga rörelser
|
||||||
|
hos molekyler, som vattenmolekyler, påverkar omgivande partiklar, som
|
||||||
|
damm eller pollen. Dessa partiklar får slumpmässiga kollisioner från
|
||||||
|
vattenmolekyler i olika riktningar vilket ökar entropin och sprider
|
||||||
|
partiklarna. Högre temperatur ger högre kinetisk energi till molekylerna,
|
||||||
|
vilket resulterar i större entropi, exempelvis när socker löses upp
|
||||||
|
snabbare i varmt vatten.
|
||||||
|
Sätt att förändra entropi:
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Temperatur bidrar till brownsk rörelse och diffusion.
|
||||||
|
-
|
||||||
|
-
|
||||||
|
Öka antalet partiklar, ju fler desto högre entropi. Om reaktanten t.ex
|
||||||
|
är endast en och kan bilda två produkter, då ökar entropin!
|
||||||
|
Information är “negativ entropi”
|
||||||
|
, alltså ordnat, det är omöjligt eller
|
||||||
|
väldigt osannolikt att bokstäver formar informativ mening
|
||||||
|
Frågor
|
||||||
|
7. Förklara vad entalpi innebär, hur entalpiförändring beräknas, varför den är
|
||||||
|
viktig, beskriv också entalpi med formel, förklara intern energiändring och hur
|
||||||
|
den beräknas.
|
||||||
|
8. Vad menas med att entalpi/internenergi är tillståndsfunktioner?
|
||||||
|
9. Vad är entropi och vad händer med entropi vid spontana reaktioner?
|
||||||
|
10. Varför är hög entropi vanligt i naturen?
|
||||||
|
11. Hur kan entropin förändras?
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Notera att entropi är irreversibel i naturen utan externa faktorer! Alltså ökar den
|
||||||
|
ständigt, förblir konstant men aldrig mindre!
|
||||||
|
Gibbs fria energi, G
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Gibbs fria energi avslöjar om reaktionen sker spontant eller inte med hjälp av
|
||||||
|
entropi respektive entalpi. ∆𝐺 = ∆𝐻 − 𝑇∆𝑆
|
||||||
|
●
|
||||||
|
∆
|
||||||
|
G är Gibbs fria energi
|
||||||
|
●
|
||||||
|
∆ ∆ ∆
|
||||||
|
H Entalpiförändring ( H > 0 endoterm, H<0 exoterm)
|
||||||
|
●
|
||||||
|
T är temperaturen
|
||||||
|
●
|
||||||
|
∆𝑆
|
||||||
|
är entropiförändring.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Om ∆𝐻 ∆𝑆 ∆𝐺
|
||||||
|
< 0 (exoterm) och även > 0 (ökad entropi) ger ett värde där < 0
|
||||||
|
vilket tyder på en spontan reaktion. Eftersom exoterm reaktion är spontant men
|
||||||
|
även att entropin ökar är spontant!
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Om ∆𝐻 ∆𝑆 ∆𝐺
|
||||||
|
> 0 (endoterm) och även < 0 (minskad entropi) ger ett värde där
|
||||||
|
> 0 vilket tyder på en icke-spontan reaktion.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Vid smältning av is (is → vatten) ökar både entropin och entalpin, och
|
||||||
|
processen blir spontan vid höga temperaturer. Vid frysning av vatten (vatten →
|
||||||
|
is) minskar både entropin och entalpin, och processen blir spontan vid låga
|
||||||
|
temperaturer.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Detta förklarar varför exergona reaktioner som avger energi har ∆
|
||||||
|
G < 0 medan
|
||||||
|
endergona har ∆ ∆
|
||||||
|
G > 0 och jämviktsreaktioner har G = 0.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
∆G beror på vilka ämnen som reagerar och deras koncentrationer.
|
||||||
|
Standardförhållanden för ∆G (G₀) är vid 1 M koncentration, 25°C och 1 atm
|
||||||
|
tryck och hjälper med att förstå reaktionernas benägenhet att ske. Detta är dock
|
||||||
|
orealistiskt för biokemiska reaktioner, där 1 M protoner skapar en för sur miljö
|
||||||
|
för biomolekyler som proteiner. Därför används pH 7 som referens istället och
|
||||||
|
betecknas med primtecken, t.ex. ∆G₀
|
||||||
|
'
|
||||||
|
, Keq'
|
||||||
|
, ∆H₀
|
||||||
|
'
|
||||||
|
, för att reflektera fysiologiska
|
||||||
|
förhållanden.
|
||||||
|
Frågor
|
||||||
|
12. Vad är Gibbs fria energi? Förklara med hjälp av formeln och beskriv hur olika
|
||||||
|
värden tolkas och varför.
|
||||||
|
13. Vad är standardförhållanden, varför är de viktiga och varför används en annan
|
||||||
|
variant för biokemiska reaktioner?
|
||||||
|
●
|
||||||
|
●
|
||||||
|
●
|
||||||
|
●
|
||||||
|
●
|
||||||
|
●
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Kemiska jämvikter
|
||||||
|
I kemiska jämviktsreaktioner sker fortfarande reaktioner, där produkter samt
|
||||||
|
reaktanter bildas, dock är reaktionshastigheten konstant. Jämviktskonstanten
|
||||||
|
kan beräknas som följande:
|
||||||
|
𝐴 + 𝐵 ⇔ 𝐶 + 𝐷 −−> 𝐾 = [𝐶][𝐷]
|
||||||
|
[𝐴][𝐵]
|
||||||
|
Jämviktskonstanten ändras endast vid temperaturändring och används för att
|
||||||
|
avgöra om en reaktion är i jämvikt, om koncentrationerna är kända.
|
||||||
|
Ju längre bort från jämviktskonstanten desto större benägenhet för reaktion.
|
||||||
|
Gibbs fria energi hänger ihop med jämviktskonstanten:
|
||||||
|
∆𝐺0
|
||||||
|
= 𝑅𝑇𝑙𝑛(𝐾)
|
||||||
|
R = tryck, T= Temperatur, K = jämviktskonstant
|
||||||
|
Om k > 1, är ∆G < 0, reaktionen är spontan, exergon
|
||||||
|
Om k = 1, är ∆G = 0, systemet är i jämvikt
|
||||||
|
Om k < 1, är ∆G > 0, reaktionen är icke-spontan, endergon
|
||||||
|
●
|
||||||
|
I biokemin är detta annorlunda eftersom temperaturen kan vara på cirka 37
|
||||||
|
(kroppstemperatur), trycket varierar, koncentrationen är mycket lägre än 1 M
|
||||||
|
och etc. Därför används annan formel som tar hänsyn till det. Cellerna måste
|
||||||
|
ibland driva reaktioner bort från jämvikt, vilket kräver energi.
|
||||||
|
●
|
||||||
|
Många biokemiska reaktioner är ogynnsamma samt icke-spontana och har högt
|
||||||
|
ΔG, vilket innebär att de kräver energi. För att driva dessa reaktioner kopplas
|
||||||
|
de till spontana reaktioner med lågt ΔG, som ATP-hydrolys (ATP → ADP +
|
||||||
|
Pi). Den frigjorda energin från ATP-hydrolys används för att driva
|
||||||
|
ogynnsamma processer i cellen.
|
||||||
|
Frågor
|
||||||
|
14. Vad är unikt för kemiska jämvikter?
|
||||||
|
15. Hur hänger Gibbs fria energi ihop med jämviktskonstanten? Beskriv
|
||||||
|
förhållandet.
|
||||||
|
16. Varför är biokemiska processer unika i förhållande till termodynamikens lagar
|
||||||
|
och hur behandlas det? Ge ett exempel.
|
||||||
@@ -0,0 +1,188 @@
|
|||||||
|
Fundamental för all vetenskaper, förstå hur livet fungerar.
|
||||||
|
|
||||||
|
Vilken riktning tar en kemisk reaktion och kan man kvantifiera det?
|
||||||
|
Finns det en benägenhet för en viss riktning och hastighet?
|
||||||
|
|
||||||
|
Hänger ihop med drivkraften som finns i en viss reaktion.
|
||||||
|
- de kan beskriva kvantitativt
|
||||||
|
- den termodynamiska aspekten
|
||||||
|
|
||||||
|
Förhållande mellan
|
||||||
|
- tryck
|
||||||
|
- volym
|
||||||
|
- energi
|
||||||
|
- temperatur
|
||||||
|
Ursprung från konstruktion av ångmaskiner
|
||||||
|
Allmänt regelverk
|
||||||
|
|
||||||
|
Historik
|
||||||
|
1. värme är kopplat till rörelse av små partiklar
|
||||||
|
2. värme är ett form av arbete
|
||||||
|
3. carnot diskuterade effektiviteten hos en ideal motor och diff temperatur
|
||||||
|
1. går aldrig att konstruera en 100% effektiv maskin, finns alltid en liten bit som går förlorad i värme och finns ej överskott
|
||||||
|
4. defintion av oordning (entropi) och slumpmässig fördelning
|
||||||
|
1. första och andra huvudsatsen
|
||||||
|
5. gibbs introducerade begreppet ensemble (N möjliga tillstånd), samband mellan kemisk energi och möjliga samband
|
||||||
|
|
||||||
|
TD talar om vad som _kan_ ske, inte _hur fort_
|
||||||
|
Tre olika system (**fet kan ej utbyta med omgivningen**)
|
||||||
|
- isolerat (**energi** **materia**)
|
||||||
|
- termos
|
||||||
|
- stängt (energi **materia**)
|
||||||
|
- glas med lock
|
||||||
|
- öppet (energi materia)
|
||||||
|
- glas utan lock
|
||||||
|
|
||||||
|
celler och organismer är **öppna** system
|
||||||
|
|
||||||
|
Reaktionstyper
|
||||||
|
- **exergon** frisättandet av energi (tex värme)
|
||||||
|
- eldar med ved
|
||||||
|
- exergon = all typ av energi
|
||||||
|
- exoterm = värme
|
||||||
|
- $ΔG < 0$ (negativ)
|
||||||
|
- **jämnvikt** A + B <> C + D
|
||||||
|
- finns ingen utbyte av energi mellan systemet och omgivningen
|
||||||
|
- till exempel, vatten som stått ett tag i rumstemperatur, kan inte längre utbyte energi med omgivningen
|
||||||
|
- $ΔG = 0$
|
||||||
|
- **endergon** absorbation av energi (tex värme)
|
||||||
|
- främställning av socker mha fotosyntes
|
||||||
|
- $ΔG > 0$ (positiv)
|
||||||
|
|
||||||
|
### Termodynamikens fyra lager
|
||||||
|
Genom många försök i kemin har man
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Definitionslag (0)
|
||||||
|
Om två system är i jämvikt med ett tredje system är det jämvikt med varandra
|
||||||
|
Viktig definition, det tillåter att man kan mäta system t.ex. termometer, för jämförelse
|
||||||
|
- gäller en aspekt på ett system
|
||||||
|
- koncentration jämvikt != värme jämvikt
|
||||||
|
|
||||||
|
### 1. Energi omvandlas varken skapas eller förstörs
|
||||||
|
Total energin i universums ändras inte
|
||||||
|
Summan av all energi i ett separat system behålls
|
||||||
|
![[Pasted image 20251111103839.png|200]]
|
||||||
|
#### 2. System tenderar att gå från organiserade till oorganiserade tillstånd
|
||||||
|
Universums totala entropi ökar
|
||||||
|
Blir ett system ordnat måste ett annat be oordnat.
|
||||||
|
#### 3. Entropi av ett perfekt (kristallint) ordnat ämne går till 0 när T → 0 K
|
||||||
|
Vid denna temperatur är alla partiklar ordnade i sitt **mest stabila** tillstånd, **utan** rörelse eller oordning. Eftersom entropi mäter systemets oordning eller antalet möjliga mikrotillstånd, finns bara ett enda tillstånd kvar – **den fullständigt ordnade kristallen**. Därför blir entropin S = 0. Detta ger en naturlig nollpunkt för entropiskalan och förklarar varför det är omöjligt att nå 0 K: all energiöverföring skulle upphöra och ingen ytterligare minskning av entropin vore möjlig.
|
||||||
|
|
||||||
|
Ju mindre energi vatten har, ju mer oordnad är den
|
||||||
|
oordning = rörelse? Ordningen gäller också tid/rörelse
|
||||||
|
|
||||||
|
### Entalpi
|
||||||
|
$\Delta H = H_{efter} - H_{fore) <0 $
|
||||||
|
|
||||||
|
"energiinnehållet", en reaktion som _kan_ ske spontant.
|
||||||
|
$H = U + PV$
|
||||||
|
|
||||||
|
**H**: Entalpi, värme som frigörs/absorberas under en kemisk reaktion
|
||||||
|
**U**: Intern energi, summan av potentiell och kinetisk energi
|
||||||
|
**P**: tryck
|
||||||
|
**V**: volym
|
||||||
|
|
||||||
|
Energiinnehållet beror på bindningarnas energi
|
||||||
|
|
||||||
|
### Intern energi (E) eller (U) i ett system
|
||||||
|
Alla energi kan utbytas:
|
||||||
|
|
||||||
|
$\Delta E = E_2 - E_1 = q + w$
|
||||||
|
|
||||||
|
- ∆E är förändring i inre energi
|
||||||
|
- E1 är intern energi i tillstånd 1
|
||||||
|
- E2 är intern energi i tillstånd 2
|
||||||
|
- q är energi (värme) som absorberas av systemet från omgivningen
|
||||||
|
- w är arbete som görs på systemet från omgivningen
|
||||||
|
|
||||||
|
Reaktion t.ex. druvsocker + syre → koldioxid och vatten
|
||||||
|
$\Delta H^0 = -2802kJ/mol$
|
||||||
|
|
||||||
|
- Druvsocker → etanol + koldioxid
|
||||||
|
$\Delta H^0 = -66kJ/mol$
|
||||||
|
|
||||||
|
- Etanol + syre → koldioxid + vatten
|
||||||
|
$\Delta H^0 = -2736kJ/mol$
|
||||||
|
|
||||||
|
Dvs, man kan dela upp en reaktion i mindre steg
|
||||||
|
|
||||||
|
### Spontan reaktion
|
||||||
|
Ökar alltid entropin
|
||||||
|
entropi ett mått på oordningen i ett system
|
||||||
|
Spontan är gynnsam med tillräckligt med drivkraft för att kunna ske, de är enkelriktade
|
||||||
|
![[Pasted image 20251111105409.png|400]]
|
||||||
|
|
||||||
|
Entropin ökar eftersom det finns fler möjliga sätt att vara oordnad på än ordnad. T.ex. korthus
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Diffusion
|
||||||
|
Spontan reaktion som äger rum när t.ex. vätskor med egenskap skilt från omgivningen sprids, blandas och jämnas ut.
|
||||||
|
Ofta orsakas diffusion av någon slags slumpvandring
|
||||||
|
|
||||||
|
### Browns rörelse
|
||||||
|
....
|
||||||
|
|
||||||
|
Andra sätt att förändra entropin
|
||||||
|
![[Pasted image 20251111110058.png|400]]
|
||||||
|
|
||||||
|
**Ju mer molekyler ju mer oordning**
|
||||||
|
|
||||||
|
Information är negativ entropi
|
||||||
|
![[Pasted image 20251111110139.png|500]]
|
||||||
|
gäller också information som är lagrad i t.ex. DNA, sker inte spontant, har investerat jättemycket energi för att selektera de sekvenser som fungerar bäst
|
||||||
|
|
||||||
|
#### Fri energi
|
||||||
|
Enkelt sätt att förutsäga en kemisk reaktion
|
||||||
|
|
||||||
|
$\Delta G = \Delta H_{system} - T\Delta S_{system}$
|
||||||
|
- H (entalpi): systemets värmeinnehåll – den energi som frigörs eller upptas vid reaktionen.
|
||||||
|
- S (entropi): systemets grad av oordning eller antalet möjliga mikrotillstånd.
|
||||||
|
∆G < 0 ⇒ nettoreaktion: A → B
|
||||||
|
∆G > 0 ⇒ nettoreaktion: A ← B
|
||||||
|
Vid jämvikt är ∆G = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
Vid exergon reaktion
|
||||||
|
- ∆G anger vilket max arbete (energiomvandling) systemet kan göra
|
||||||
|
- ∆G < 0
|
||||||
|
Vid endergon reaktion
|
||||||
|
- ∆G > 0
|
||||||
|
- ∆G anger den minimala arbetet (energiomvandling) som krävs
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
ΔG = ΔH - TΔS
|
||||||
|
- ΔG (Gibb’s fri energi ändring) → kJ/mol
|
||||||
|
- ΔH (Enthalpi ändring) → kJ/mol
|
||||||
|
- ΔS (Entropi ändring) → kJ/mol x K
|
||||||
|
- T (Temperatur i Kelvin)
|
||||||
|
|
||||||
|
∆G beror på
|
||||||
|
• vilka ämnen som reagerar
|
||||||
|
• ämnenas resp. koncentrationer
|
||||||
|
För jämförelse mellan reaktioners benägenhet att ske finns:
|
||||||
|
|
||||||
|
∆G0 dvs ∆G när alla ämnen i reaktionen har koncentrationen 1 M,
|
||||||
|
temperaturen är 25 ℃ (298 K) och trycket 1 atmosfär.
|
||||||
|
∆G0 är specifikt för en given reaktion.
|
||||||
|
Olika reaktioner har olika ∆G0
|
||||||
|
|
||||||
|
gör att man jämföra olika reaktioner
|
||||||
|
|
||||||
|
I biokemiska förhållande har man pH 7 = $\Delta G^0$
|
||||||
|
|
||||||
|
Kemisk jämvikt är när förhållandet mellan reaktanter och produkter inte ändras längre, ∆G = 0
|
||||||
|
|
||||||
|
Tillståndet för jämvikt när man förbrukat allt
|
||||||
|
|
||||||
|
jämviktskonstantent är specifik för varje reaktion i en given temperatur
|
||||||
|
|
||||||
|
∆Go = -RTln(Keq)
|
||||||
|
- K = jämviktskonstant
|
||||||
|
- R = gaskonstanten
|
||||||
|
- T = temp i grader Kelvin
|
||||||
|
ln, naturliga logaritm och sålunda är
|
||||||
|
K = e -∆G0/RT
|
||||||
|
|
||||||
|
Om ∆G0 < 0 blir K > 1
|
||||||
|
Om ∆G0 = 0 blir K = 1
|
||||||
|
Om ∆G0 > 0 blir K < 1
|
||||||
|
|
||||||
|
Får vi räkneuppgifter. Det är mest teoretiskt, det är ingenting ni ska räkna ut. Behöver förstå koncepten gör mig nöjd.
|
||||||
|
|||||||
17
content/Biokemi/Termodynamik/Instuderingsfrågor.md
Normal file
17
content/Biokemi/Termodynamik/Instuderingsfrågor.md
Normal file
@@ -0,0 +1,17 @@
|
|||||||
|
|
||||||
|
#### Gabriel
|
||||||
|
Berätta kort om termodynamik och förklara vad isolerat, stängt och öppet system är.
|
||||||
|
Vad kallas reaktioner som har negativ, positiv och noll på nettoenergiöverföringen? Berätta kort om dem!
|
||||||
|
Beskriv termodynamikens fyra lagar i ordning och beskriv dem kort.
|
||||||
|
|
||||||
|
Förklara vad entalpi innebär, hur entalpiförändring beräknas, varför den är viktig, beskriv också entalpi med formel, förklara intern energiändring och hur den beräknas.
|
||||||
|
Vad menas med att entalpi/internenergi är tillståndsfunktioner?
|
||||||
|
Vad är entropi och vad händer med entropi vid spontana reaktioner?
|
||||||
|
Varför är hög entropi vanligt i naturen?
|
||||||
|
Hur kan entropin förändras?
|
||||||
|
Vad är Gibbs fria energi? Förklara med hjälp av formeln och beskriv hur olika värden tolkas och varför.
|
||||||
|
Vad är standardförhållanden, varför är de viktiga och varför används en annan variant för biokemiska reaktioner?
|
||||||
|
|
||||||
|
Vad är unikt för kemiska jämvikter?
|
||||||
|
Hur hänger Gibbs fria energi ihop med jämviktskonstanten? Beskriv förhållandet.
|
||||||
|
Varför är biokemiska processer unika i förhållande till termodynamikens lagar och hur behandlas det? Ge ett exempel.
|
||||||
49
content/Biokemi/Termodynamik/Provfrågor.md
Normal file
49
content/Biokemi/Termodynamik/Provfrågor.md
Normal file
@@ -0,0 +1,49 @@
|
|||||||
|
|
||||||
|
Koppling av ATP-syntes till en glykolytisk reaktion beskrivs nedan.
|
||||||
|
PEP + H O -> pyruvate + Pi (∆G = -78 kJ/mol)
|
||||||
|
ADP + Pi -> ATP + H O (∆G = +55 kJ/mol)
|
||||||
|
PEP + ADP -> pyruvate + ATP (∆G = -23 kJ/mol)
|
||||||
|
|
||||||
|
Vilket av nedanstående påstående är korrekt för reaktionen ADP + Pi -> ATP + H O?
|
||||||
|
Välj ett alternativ:
|
||||||
|
- Reaktionen är exergon och termodynamsikt ofördelaktig.
|
||||||
|
- Reaktionen är endergon och termodynamiskt fördelaktig.
|
||||||
|
- Reaktionen är endergon och termodynamiskt ofördelaktig.
|
||||||
|
- Reaktionen är exergon och termodynamiskt fördelaktig.
|
||||||
|
|
||||||
|
17 Alexandra och Bill var
|
||||||
|
finalister i Sveriges termodynamiska mästerskapsquiz. I en utslagsfråga blev de ombedda att
|
||||||
|
säga något om exergona och endergona reaktioner. Alexandra sa: ”I en exergon reaktion avgesenergi från systemet till omgivningen”. Bill sa: ”I en endergon reaktion är ∆G negativt.” (1p)
|
||||||
|
Välj ett alternativ:
|
||||||
|
- Både Alexandra och Bill har rätt.
|
||||||
|
- Enbart Alexandra har rätt.
|
||||||
|
- Enbart Bill har rätt
|
||||||
|
- Både Alexandra och Bill har fel.
|
||||||
|
|
||||||
|
En biolog som studerar en ny bakteriestam som har identifierats i Göteborg är intresserad av
|
||||||
|
följande biokemiska reaktioner:
|
||||||
|
P + H O -> Q + Pi (∆G = -38 kJ/mol)
|
||||||
|
X + Y-> Z + H O (∆G = +55 kJ/mol)
|
||||||
|
Vad avses med ∆G inom termodynamiken? Vilken av reaktionerna är spontan och vilken är
|
||||||
|
anledningen till det?
|
||||||
|
|
||||||
|
Diffusion är en viktig process för att fördela molekyler i gaser och vätskor. Vad beror den på och vilken termodynamisk drivkraft finns bakom den?
|
||||||
|
|
||||||
|
A) Redogör kort för vikten av jämviktskonstanten för biokemiska reaktioner.
|
||||||
|
B) Hur är jämviktskonstanten definierad?
|
||||||
|
|
||||||
|
Redogör för begreppet entalpi samt för hur den kan användas för att förutse tendensen för att en viss biokemisk reaktion att ske. (4p)
|
||||||
|
|
||||||
|
Varför ökar entropin i en spontan reaktion? Hur kan man förklara det molekylärt? (4p)
|
||||||
|
|
||||||
|
En ändring i entropi kan vara den huvudsakliga drivkraften för en reaktion. Nämn två sätt att
|
||||||
|
ändra entropin i biokemiska reaktioner. Förklara med exempel. (4p) (Max 150 ord.)
|
||||||
|
|
||||||
|
Kemiska reaktioner i vätskor och gaser sker snabbare när temperaturen höjs. Hur kan det
|
||||||
|
förklaras? (4p) (Max 150 ord.)
|
||||||
|
|
||||||
|
Gibbs fria energi möjliggör att man kan förutsäga om en kemisk reaktion kan ske spontant. Ange vilka termer som ingår i formeln som beskriver förändringar i Gibbs fria energi. Förklara även hur ökad respektive minskad temperatur påverkar förändringen av Gibbs fria energi. (4p)
|
||||||
|
|
||||||
|
Redogör för begreppet entalpi. Vilka termer/aspekter ingår och hur kan man använda
|
||||||
|
entalpiförändringar för att förutse benägenheten för en viss biokemisk reaktion att ske? (4p)
|
||||||
|
|
||||||
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111103839.png
Normal file
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111103839.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 34 KiB |
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111105409.png
Normal file
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111105409.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 216 KiB |
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111110058.png
Normal file
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111110058.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 553 KiB |
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111110139.png
Normal file
BIN
content/attachments/Pasted image 20251111110139.png
Normal file
Binary file not shown.
|
After Width: | Height: | Size: 519 KiB |
Reference in New Issue
Block a user