Arkiv för kategori ‘Kemi’

Kolhydrater av nämnvärd betydelse för vår ämnesomsättning kännetecknas naturligtvis av sina beståndsdelar, de enkla sockerarterna (monosackariderna) glukos, fruktos och galaktos, men även av molekylär sammansättning och kemiska bindningar.

De ”snabbaste” kolhydraterna är, förutom monosackariderna, de som våra enzymer lätt kan spjälka. Vi kan nämligen inte ta upp annat än enskilda monosackarider genom tarmslemhinnan.

De allra ”svåraste” kallas fibrer (lösliga resp. olösliga). Dessa spjälkas inte alls förrän de når tjocktarmens bakterieflora som till yttermera visso även bearbetar dem till kortkedjiga fettsyror, t.ex. butansyra (smörsyra) en mättad fettsyra med 4 kol som tillskrivs goda egenskaper för en välfungerande tjocktarm och även lär motverka cancer.

Resistent stärkelse, RS, intar en slags mellanställning och kan variera beroende på temperaturen hos maten. Kolhydraterna i varm potatis, t.ex. är mycket lätt att spjälka till glukos, men om den serveras kall byter bindningarna i kolhydraterna karaktär och resistenta mot nedbrytning.

Låt oss titta närmare på uppbyggnaden av butansyra/smörsyra:

smörsyraDet finns en annan välkänd molekyl som är väldigt lika, tyvärr brukar den presenteras på ett sätt som gör att den verkar helt främmande:

Beta-Hydroxybutyric_acidHär används ett kortfattat notationssätt som är självklart för kemister och utgår från att läsaren skall känna till att alla ändar, vinklar och förbindningar i streckteckningen representerar en kolatom. Dessutom förutsätter man kunskapen att kolatomer har 4 (fyra) bindningar till andra atomer samt att om dessa inte är särskilt identifierade så är det väteatomer (H). Låt oss se hur molekylen ser ut om vi skriver ut den som i första exemplet:

Betahydroxybutyrat

Nu syns likheten tydligare, en OH-grupp vid andra kolatomen från omega-änden/metyländen har ersatt väteatomen i smörsyran.

Vilken är nu denna molekyl som också kan beskrivas på ett ännu krångligare* sätt:

Beta-hydroxybutyratDet är beta-hydroxybutyrat, den viktigaste av ketonerna.

Vid närmare eftertanke vill jag förtydliga följande: En av de korta fettsyror (från RS) som ”alla” brukar hylla för sina goda egenskaper är mättad samt att den knappt skiljer sig från en av de ketoner som många är skiträdda för.


*)  Tips för att klura ut sista bilden: Karboxylgruppen (COOH) finns till höger i de två första bilderna.

Våra celler använder ATP, adenosintrifosfat, samt i viss utsträckning ADP, (adenosindifosfat) för sin energiförsörjning. Dessa produceras i stor mängd, i storleksordningen halva till hela kroppsvikten per dygn, i mitokondrier som finns i många men inte alla celler.

Fettsyror, ketoner och glukos är några energibärare som cellerna tar upp, processar/förädlar för att sedan mata mitokondrierna. I några få av kroppens delar är det enbart glukos som fungerar, de röda blodkropparna, delar av njurarna samt en mindre del av hjärnan (uppskattningsvis 1/4 – 1/3 av dess energibehov).  I och för sig bör jag kanske lägga till att även cancerceller har ett kraftigt ökat glukosbehov, då deras mitokondrier vanligen är skadade och overksamma.

Fett (triglycerid/triacylglycerol*) levereras via vattenlösliga lipoproteiner** (någon av de transportfarkoster som slarvigt kallas ”kolesterol”). En komplett triglyceridmolekyl kan inte passera via cellmembranet in i målcellen utan måste först delas upp i sina beståndsdelar. Enzymet lipoproteinlipas (LPL) bryggar över mellan lipoproteinet och mottagarcellen och i samarbete med coenzymet apoC-II*** ”petar det in” en vattenmolekyl mellan vardera fettsyran och glycerolmolekylen som då delar sig. Detta kallas hydrolys**** där hydro syftar på vatten och lys betyder spjälka.

De avspjälkade fettsyrorna transporteras via lipidtransportörer i SLC-27-familjen in i cellen medan det vattenlösliga glycerolet sköljs iväg via blodet och återvinns i levern till glukos.

En fettsyra har, liksom korven, två ändar. Metyländen består av tre väteatomer bundna till en kolmolekyl. Det som liknar en blixt symboliserar att fettsyran fortsätter vidare. Molekylsnutten -CH3 dyker upp i många sammanhang i kroppens kemi och kan betraktas som en avslutning, den sätter punkt för en kolkedja.

Fettsyrors metylände Omega

Den andra är karboxyländen (nedan) som består av en kolmolekyl, två syre och en vätemolekyl. En av syremolekylerna samt vätet sitter samman i en hydroxylgrupp (OH). Även här har blixtsymbolen samma betydelse.

Fettsyrors karboxylände Alfa

Mellan dessa två molekylsnuttar finns ett varierande antal kolmolekyler bundna till väte. OH-gruppen är av särskilt stort intresse då den kopplar till glycerolmolekylen för att bygga en triglycerid, en komplett fettmolekyl. Snutten -COOH är en vanlig kopplingspunkt mellan diverse ämnen och när en sammankoppling görs, en förestring, frigörs en vattenmolekyl, H2O. Se illustrationen nedan.

Kortkedjiga fettsyror kan, med hjälp av bärarproteinet albumin, transporteras direkt av blodet och kommer därför omgående att föras från tarmpaketet via blodet och ut i vävnader utan vidare processande. Detta gör de kortkedjiga fettsyrorna (särskilt C8:0 och C10:0) i kokosfett till en oerhört snabbverkande energiråvara.

Ketoner bildas i levern med fett/fettsyror som utgångspunkt. De är vattenlösliga, transporteras i blodet och kan nå alla kroppens celler. De passerar utan vidare blod-hjärnbarriären och försörjer vid behov större delen av hjärnan med energi. Då ketoner har mindre andel syreatomer än glukos för samma mängd energi är dess verkningsgrad betydligt större (25-28-30%) än glukos vid drift av mitokondrierna och lämnar mindre mängd ”avfall” (koldioxid) efter sig. Ketoner gör sannolikt att de som fastar efter några dagar känner sig upprymda, euforiska och ”fulla av energi”.

Fettsyror som levereras in i en fettcell byggs åter upp till triglycerider/triacylglycerol, kompletta fettmolekyler. Till detta krävs en (nybildad) glycerolmolekyl, byggd av glukos. Dessa kommer in i fettcellen via insulinoberoende GLUT1 (Glukostransportör 1) eller, om blodsockret är förhöjt, insulinaktiverat GLUT4. När alla komponenter finns på plats binds tre fettsyror, via sina OH-grupper, till glycerolet genom förestring.

Glycerol - fettsyror

Bilden: Atomerna inne i boxarna kommer dels från glycerolet till vänster och dels från fettsyrornas OH-grupper. De kombineras vid förestringen till tre vattenmolekyler som avges, vilket minskar utrymmesbehovet inne i fettcellen.

Insulin aktiverar LPL samtidigt som det gör större mängder glukos tillgängligt för att bilda glycerol inne i cellen. Insulin skyndar därför på förestring/fettbildning och detta bör vara bekant för diabetiker typ 1 som får fettkuddar där man injicerat alltför ofta. Det är även skäl till att diabetiker typ 2, sockersjuka, i 80% av fallen drar på sig en avsevärd övervikt under det fleråriga inledningsskedet av sjukdomsutvecklingen innan diagnosen.

När fettmolekylen utnyttjas sker det omvända men med andra aktörer. Inte heller nu kan en komplett triglycerid/triacylglycerol tränga ut och om så skulle ske så är ändå en fettmolekyl inget som blodet kan transportera. Därför träder ett annat enzym, Hormonkänsligt lipas (HSL), in i handlingen inne i fettcellen. HSL aktiveras av hormonerna adrenalinnoradrenalin och glukagon och inleder hydrolysen**** av fettmolekylen till separata fettsyror och glycerol. När HSL avskiljt den första fettsyran fullföljs hydrolysen i snabb följd av diglyceridlipas och monoglyceridlipas. De två senare enzymerna är långt snabbare och tillgången till HSL bestämmer därför reaktionshastigheten.

  • Insulin deaktiverar HSL och är ett effektivt hinder för att utnyttja kroppens fettväv som energikälla.

Frigjorda fettsyror passerar ut genom cellmembranet och glycerolen sköljs som vanligt iväg via blodet till levern för återvinning. Fettsyrorna hämtas upp av blodets transportproteiner, albumin. Detta kit kallas märkligt nog fria fettsyror och transporteras runt i blodet till dess de stöter på en cell som behöver dem.

Beskrivningen är långt ifrån fullständig.


*) En fettmolekyl kallas ofta triglycerid men även triacylglycerol som är en kemiskt korrektare benämning. Tri står för tre, acyl för fettsyra och glycerol för just glycerol.

**) Dessa kan vara stora kylomikroner, IDL (som är delvis tömda kylomikroner) eller någon av LDL-fraktionerna.

***) apoC-II utgör en del av lipoproteinhöljet och fungerar som ett medlevererat specialverktyg, ungefär som IKEA:s sexkantnyckel.

****) Hydrolys innebär att ett enzym spjälkar molekyler genom att sätta in en vattenmolekyl i ”skarven”. Det omvända förloppet kallas förestring.

Kemi 03: Fotoner och livets molekyler

Publicerat: 2015-06-16 i glukos, Kemi
Etiketter:

Liv som vi känner det består av material från sedan länge döda stjärnor och supernovor och underhålls av fotoner. Tillräckligt stora stjärnor är hyfsat våldsamma och duger för att fusionera väte till helium* och vidare till ett antal ”lätta” grundämnen, fram till och med järn. De ger oss väte (atomnummer** 1), kol (6), kväve (7), syre (8),  natrium (11), magnesium (12), fosfor (15), svavel (16), klor (17), kalium (19), kalcium (20), krom (24), mangan (25) och slutligen järn (26).

Supernovor har långt större potential, de ger alla tyngre grundämnen inklusive de vi behöver, kobolt (27), nickel (28), koppar (29), zink (30), selen (34), molybden (42) och jod (53)

De tre vanligaste grundämnena i våra kroppar utgör 93%, syre, kol och väte, 65,1 kg av en normalviktig person på 70 kg. Ytterligare 4,4 kg kommer från kväve, kalcium, fosfor, svavel, kalium, klor och natrium. Det supernovorna förser oss ryms lätt i sista slatten.

Byggmaterialet kommer från sedan länge förintade stjärnor, men liv som vi känner det kräver ett kontinuerligt bidrag från en aktiv stjärna, Solen, en kontinuerlig ström av fotoner***. Det är den minsta energimängd som kan överföras av elektromagnetisk strålning vid en given frekvens, t.ex. synligt eller ultraviolett ljus och värmestrålning. Ju högre frekvens som förknippas med en foton desto högre blir dess energi. Som exempel kan vi ta kortvågigt UV-ljus som bränner oss albylbleka svenskar illröda när vi är obetänksamma och solar för intensivt.

De för livets underhåll viktigaste ”solfångarna” är växter som med klorofyll som sammanför koldioxid (CO2) med vatten och låter inkommande fotoner (ljusenergi) rumstera om i röran och ut kommer en kolkedja samt syre, processen kallas koldioxidfixerande fotosyntes:

6 H2O + 6 CO2 + energi → C6H12O6  + 6 O2

Fotoner har rörelseenergi och rörelsemängd, de har kraft att i samarbete med klorofyll arrangera om atomer och bindningar. Här skuffar de loss en syreatom från vardera kolet och flyttar dit två väteatomerna istället. De ”överblivna” syreatomerna gör gemensam sak och förenar sig parvis till syremolekyler. När detta sker i större skala får vi syre och atmosfärens koldioxid binds i växter, allt en förutsättning för livet.

Om vi ritar om förloppet något kan det se ut ungefär som detta:

Koldioxidfixerande fotosyntes

För tydlighets skull har jag blåmarkerat fem OH-grupper som gör glukosen hydrofil, löser sig i vatten. De är en förutsättning för majoriteten av metabolismens kemi även för andra ämnen än glukos. Notera att kolkedjan är mättad, den innehåller inga dubbelbindningar mellan kolatomerna!

I en vattenlösning som t.ex. blod ändrar glukosmolekyler form, 99% uppträder i form av ringar:

Glucopyranose

Observera att beskrivningen är ytterst förenklad för att illustrera principer snarare än att återge det verkliga förloppet som är betydligt mer komplicerat.


*) Helium finns på Jorden, men observerades första gången 1868 i spektrallinjer från Solen och fick sitt namn efter Helios, en grekisk mytologisk personifiering av Solen.

**) Atomnumret anger antalet protoner (positiva laddningar) i  grundämnets kärna, samtidigt även antalet elektroner den omges av.

***) När Solen står högt på en molnfri himmel når 1360.8 W (1.361 kilowatt!) fotoner per kvadratmeter, i rät vinkel mot solljuset, av atmosfärens översta lager. Växter lagrar i storleksordningen 1% av den infallande ljusenergi som når jordytan i kemiska föreningar.

Vatten känns som ett odramatiskt ämne utan nämnvärd karaktär men tittar man lite närmare är det alldeles tvärtom. Våra kroppar är till mer än 2/3 vatten, H2O. Varje vattenmolekyl består av en syre– och två väteatomer.

  • Syre i gasform (O2) kan förenklat beskrivas som två kovalent* bundna syreatomer. Dessa har vardera 8 positivt laddade protoner och 8 elektriskt neutrala neutroner i atomkärnan. För att atomen skall bli elektriskt neutral omges den av 8 (negativa) elektroner i två ”moln”, ett inre med 2 och en yttre med resterande 6 elektroner.
  • Väte i gasform (H2) är två kovalent bundna väteatomer med vardera 1 proton och 1 elektron som normalt finns i sin lägsta ”bana”, den med lägst energi.

Vattenmolekylen får speciella egenskaper genom att väteatomerna binds hårt till syret (kovalent!) men lite osymmetriskt, de sitter som öronen på Musse Piggs huvud. vattenmolekyl bollbild

Detta beror på att vardera väteatomen delar ett par elektroner med syret, sammanlagt 4, medan syret fortfarande har 4 för egen del i yttre elektronmolnet (de inre 2 berörs inte). Eftersom alla elektroner repellerar varandra men ändå skall ”få plats” blir lösningen (med lägst energi) att vätemolekylerna hamnar lite på sned.

vattenmolekyl

Då syret har en massivare atomkärna med större positiv laddning kommer de delade elektronerna att tillbringa något mer tid nära syret, den sidan kantrar mot att vara negativ i kontrast till väteatomerna som förefaller mer positiva. Även om molekylen som helhet är elektriskt neutral kommer den vid mycket närgånget betraktande att ha en något mer negativt laddad sida och två lätt positiva ”väteöron”. Den har därför olika elektriska poler och vattenmolekylen kallas därför polär vilket ger vatten många unika egenskaper.

När två vattenmolekyler finns tillräckligt tätt intill varandra kommer den enas väteatom att attraheras av den andres syreatom. Detta är enbart en svag elektrostatisk attraktion, de delar aldrig elektroner och deras inbördes avstånd är dubbelt så stort som den kovalent bindningen mellan syre och väte i vattenmolekylen. Kraften är liten (ungefär 1/20) jämfört med en kovalent bindning och vid rumstemperatur varar den mindre än 20 picosekunder**. Om en bindning löses upp bildas en ny inom 0,1 picosekund. Detta gör att vatten är en vätska som mycket snabbt anpassar sig till omgivningen och är ytterst rörligt.

Vätebindningar i vatten

Har vi många vattenmolekyler tillsammans i rumstemperatur kommer deras inbördes rörelser oupphörligt att skapa och upplösa de enskilda elektrostatiska bindningarna (vätebindningar). En vattenmolekyl kan delta i allt mellan 0 till maximalt 4 vätebindningar men i det kaos som råder i rinnande vatten gäller i genomsnitt 3,4 bindningar.

När vattnets temperatur sjunker minskar de enskilda vattenmolekylernas rörelser och de tar lite mindre plats. Vattnets densitet är som störst vid cirka 4 grader och gör att tillräckligt djupa sjöars bottentemperatur är nära konstant året om.

Temperatur i sjö

Sjunker vattentemperaturen under 4 grader börjar enskilda vattenmolekylerna att anpassa sig till en struktur som tar mer plats, har lägre densitet. När vi begränsar vattenmolekylernas egenrörelser kraftigt genom att sänka rörelseenergin börjar de ordna sig så att var och en binder till 4 andra, de kristalliserar till is. Kristallformen av vatten tar mer plats än i vätskeform därför flyter is.

Density of ice and water

När vi når vattnets frystemperatur men innan alla vattenmolekyler ”lugnat ner sig” och binder till fyra andra måste vi avlägsna avsevärda mängder energi/värme.*** Detta märks tydligt när vi använder is för att kyla en dryck. Upptiningen tar rätt lång tid, men när isen är borta stiger temperaturen i resten mycket snabbt. Om det finns något kvar i glaset, vill säga.

Elektrostatiska vätebindningar är veka i jämförelse med kovalenta bindningar inom vattenmolekylen, men is är trots det starkt! Även om en enskild vätebindning är rätt svag så kommer blotta mängden och det faktum att de är välordnade och långtidsstabila i kristallmönster att ge den nödvändiga styrkan. Jag tror att det räcker med 60 cm kärnis för att köra en stridsvagn, men kolla först innan du provar.

Vatten har ytspänning, du kan försiktigt lägga en nål eller ett rakblad på vatten i ett glas och det flyter. Vi har alla sett hur de små skräddarna oförfärat springer på vattnet. Hur kan det gå till? Svaret finns hos vätebindningarna.

Skräddare

Just i vattenytan finns lika många potentiella vätebindningar som i resten av vattnet men inga vänds uppåt/utåt, där finns inget att binda till. Därför kommer fler att binda till vattenmolekylen intill vilket skapar en något högre kraft i sidled än inåt vattenmassan/droppen. Detta kallas ytspänning.

Vattnets temperatur är ett mått på vattenmolekylernas genomsnittliga vibration. I molekylskalan kan det skilja avsevärt mellan enskilda vattenmolekyler, allt mellan närmast orörlig och upp till mer än tillräckligt för att lösgöra sig från grannarnas vätebindningar. Att det är så märker vi om vi ställer fram ett öppet kärl med vatten. Efter några dagar har vattennivån minskat fullt märkbart även vid rumstemperatur. När vi var borta 5 veckor i sträck var till och med iskuberna i frysens -20 grader betydligt mindre än formen! Enskilda vattenmolekylers energi i kristallisk is kan alltså, slumpmässigt, bli så hög att de kan skaka sig loss och direkt övergå till vattenånga även i -20 grader, förmodligen lägre. Detta visar att effekter i atom- och molekylskala inte nödvändigtvis är desamma som vi upplever med våra sinnen. Och långt mer avvikande blir det i subatomära (kvant-) sammanhang.

Vattnets frystemperatur är tämligen konstant men koktemperaturen varierar kraftigt beroende på lufttrycket. Atomer och molekyler i luften motverkar vattenmolekylernas flyktförsök och riktar om dem så att många hamnar i vattnet igen. Först när man når den temperatur/rörelseenergi som gör att merparten vattenmolekyler klarar att lämna vattenytan för gott säger man att det kokar. Då vatten är polärt och domineras av vätebindningar hamnar kokpunkten högt och det går åt rejält med energi för att koka ”isär” en liter vatten.****

  • Att vatten är polärt ger det förmågan att lösa polära ämnen och interagera med andra molekyler i kroppen.
  • Att vatten är polärt gör det till ett fantastiskt effektivt kylmedel.

Vatten är tveklöst avgörande för liv som vi känner det och min plan är att framöver visa ytterligare några egenskaper som används i metabolismen.


*) Mer om kovalenta bindningar i Kemi 01: Kovalenta bindningar

**) En picosekund är 10-12 sekunder eller 0,000 000 000 001 sekund

***) Man måste avlägsna 80 kalorier (eller 334 Joule) för att omvandla 1 gram nollgradigt vatten till nollgradig is.

****) Man måste tillföra 540 kalorier (eller 2260 Joule) för att förånga 1 gram vatten.

Kemi 01: Kovalenta bindningar

Publicerat: 2015-05-18 i Kemi
Etiketter:,

Atomkärnor består av positivt laddade protoner och oladdade neutroner. De omges av en eller flera negativt laddade elektroner så att den sammanlagda elektriska laddningen för atomen i sitt grundstadium är noll. En elektrons massa är ungefär 1/1 800 av protonens och dess bana i storleksordningen 10 000 gånger större kärnans diameter. Den populära uppfattningen är att elektroner kretsar runt atomkärnan ungefär som jorden runt solen. Elektroners banor är inte så entydigt väldefinierade utan beskriver snarare  sannolikheten för var elektroner går att påträffa och brukar ibland liknas vid diffusa moln, luddiga i kanterna.

  • Trots att mycket av det som omger oss kan förefalla mycket påtagligt och solitt är det mesta tomrum.

Atomkärna med elektron

Bildkälla

Den allra enklaste atomen, väte (H, hydrogen), består av en proton samt en enda elektron som kan runda kärnan i flera olika banor på olika avstånd, där den enda långtidsstabila är den allra lägsta, de övriga har högre energi och kallas exciterade. Nästa grundämne är helium, He, där kärnan har två protoner, en eller fler neutroner och två elektroner. Varje nytt grundämne har fler och fler protoner i kärnan och samma antal elektroner i banor utanför. De två lagren utanför det första rymmer från 1 till maximalt 8 elektroner, sedan måste en ny nivå skapas där maximalt 18 elektroner ryms. Inget av de grundämnen som är essentiella (livsnödvändiga) för oss har elektronmoln som kan rymma mer än 18 elektroner. Jod (I) har störst antal protoner, 53, med elektronmoln där det yttersta är nästan fullt, det fattas en.

Ibland kan energin skilja något bland de elektroner som är kandidater för ett yttre moln och då hamnar de med större energi i ett ännu ”högre” moln. Dessa yttersta elektroner, normalt högst 8, bestämmer till stor del ämnets kemiska egenskaper och kallas valenselektroner.

Tumregel: De kemiskt mest reaktiva grundämnena har bara en elektron i yttersta skalet och kallas, förutom väte, alkalimetaller. De stabilaste har yttersta elektronmolnet helt besatt och kallas ädelgaser.

  • Den tyngsta alkalimetallen är Francium, radioaktivt med 22 minuters halveringstid och så kemiskt aktiv att man beräknar att det bara finns cirka 15 gram i hela jordskorpan.

I en kovalent bindning samsas två atomer om ett, två eller tre par elektroner.  När två lämpliga atomer hamnar nog nära varandra kan elektroner från vardera atomen ändra bana och göra svängar runt båda kärnorna istället, exempel på kovalent bundna molekyler är vätgas H2 och syre, O2.

  • Experiment: Blanda två delar vätgas med en del syre i ett provrör till knallgas. Tänd med öppen låga eller en gnista och det blir det en explosion som bildar vatten. Bildskärmsbundna kan googla själva eller titta på Wikipedia och Frågelådan

Det som händer på atom/molekylnivå är ungefär följande: I knallgasblandningen rör sig de olika gasatomerna huller om buller i hastigheter som är helt beroende av temperaturen. Vid rumstemperatur är deras hastigheter såpass måttliga att de aldrig riktigt ”krockar”, de negativt laddade elektronmolnen repellerar varandra och inget särskilt inträffar.

Om vi höjer temperaturen kraftigt någonstans i gasblandningen (till minst 570 grader Celsius) ökar de gasatomernas hastighet mycket kraftigt, elektronerna får högre energi, hamnar i en högre bana, exciteras, och kan ”tappa taget” om sin atomkärna. Den kan då börja cirkla runt mer än en atom, det nya sammanslagna systemets energi sjunker och avger överskottet i form av värme som driver reaktionen vidare. En sådan reaktion kallas exoterm, den avger energi även om man måste tillföra lite till att börja med för att få den att gå igång.

  • Hur lite/mycket energi krävs för att starta reaktionen? En tändsticka kanske, men gör du det med en gnista krävs cirka 20 mikrojoule. Energin i ett ordinärt 1,5V AA-batteri på 2000 mAh kan då, rent teoretiskt, starta över en halv miljard knallgasexplosioner.

Om reaktionen sker i ett provrör ser du hur den utrymmeskrävande gasblandningen sjunker ihop till några vattendroppar, kovalenta bindningar drar samman de nyss utspridda atomerna till kompakta vattendroppar, H2O.

  • Kovalenta bindningar är kraftiga och kräver en hel del tillförd energi för att sära igen.
  • Vattenmolekylen är inte ”rent” kovalent bundet.

Min målsättning: Jag vill försöka lära mig något om den grundläggande kemi som är viktig för mat och metabolism, ämnesomsättning. Ett sätt är att försöka förklara för mig själv så att jag tror att jag förstår. För att öka insatsen avsevärt väljer jag att utmana genom skriva mina tankar här. Om det blir fel eller överförenklat bortom räddning så hoppas jag att eventuella läsare påpekar och rättar så snart som möjligt i kommentarer eller via mail, adressen finns uppe till vänster.

Anders Sultan, ägare av Ion-silver skriver om kolloidalt silver:

”…silver effektivt hämmar cancerceller i så små mängder att det bara krävs 14 ppb koncentration för att döda 100% av cancercellerna i den mexikanska bröstcancerstudie som tidigare redovisats.”

Jag kan inte vara 100% säker på vilken källa som Anders Sultan syftar på, men mycket tyder på att det är Antitumor activity of colloidal silver on MCF-7 human breast cancer cells. Avsikten var att bedöma om kolloidalt silver hade toxiska effekter på bröstcancerceller av typen MCF-7.

Låt oss backa ett par steg och betrakta citatet, vad där står och hur man kan tolka det. Vad är ”…(en) mexikansk bröstcancerstudie…”? Majoriteten läsare skulle sannolikt anta att det är en studie där man undersöker bröstcancer på mexikanska kvinnor, eventuellt gjort av mexikanska forskare. I detta fall stämmer andra delen av påståendet, studien kommer från Universidad Autónoma de Nuevo León och forskarnamnen verkar vara mexikanska. Men resten då, är det mexikanska kvinnors bröstcancer det gäller?

Låt oss nu backa ordentligt, tillbaka till 1970 och Detroit i Michigan, USA. Där lyckades forskare isolera och vidmakthålla bröstcancerceller från en nunna vid namn Frances Mallon. Detta var ett rejält framsteg för cancerforskningen då man dittills inte lyckats hålla bröstcancerceller vid liv mer än några få månader, de är nämligen notoriskt ovilliga att leva vidare utan sin ”värd”.  Bokstäverna i MCF-7 står för Michigan Cancer Foundation där Herbert Soule med medarbetare utförde pionjärarbetet. Tre celltyper står numera för mer än 2/3 av av alla bröstcancercelltyper som används i ”provrörsforskning” varav en är just MCF-7.

Så den ”mexikanska bröstcancerstudien” är alltså en ”provrörsstudie”, gjord i Mexico på celler som köpts från American Type Culture Collection (ATCC, Manassas, Virginia, USA)

”…and was maintained in Dulbecco’s modified Eagle’s medium supplemented with 10% fetal bovine serum (FBS) and 1% antibiotic-antimycotic solution. Cells were grown to confluence at 37°C, and 5% CO2 atmosphere.”

Det stora antalet forskare (10) som fått sitt namn publicerat på denna studie låter imponerande, men det känns som en grupplabb från 70-talet. Någon eller ett par gör det egentliga jobbet, resten tittar på.

I korthet går studien ut på att finna hur lite kolloidalt silver som krävs för att döda cancercellerna. Föga förvånande fann man ett samband mellan silverkoncentration och celldöd. 3,5 ng/ml kolloidalt silver dödade runt 50% av cellerna inom 5 timmar medan alla dog vid 17,5 nanogram/milliliter.

Koncentrationen 1 ng/ml är 0,000000001 gram fördelat på 1 gram vätska, ungefär massan av en människocell i ett gram vatten. Kolloidalt silver är alltså rejält giftigt för odlade celler från en amerikansk nunna, död 1970 i 69 års ålder, i ett ”provrör” i Mexico.

”The grenetine-stabilized colloidal silver* was purchased from MICRODYN (Mexico, D.F.) as a 0.35% stock solution.”

Så långt ”…den mexikanska bröstcancerstudien…”, men fler funderingar finns:

Kolloidalt silver är inget väldefinierat begrepp, det beskrivs vanligen som ytterst små (nano-) partiklar av metalliskt silver och positivt laddade silverjoner (Ag+), förhållandet mellan dessa tycks variera beroende på källa. Rent silver är en ädel (stabil) metall med låg kemisk aktivitet vilket inte gäller silverjonen. Guld, silver och koppar metaller som man kan finna i ren form i naturen.

”Men silver i jonform har miljöfarliga egenskaper. Silverjoner är mycket giftiga för vattenlevande organismer och kan orsaka skadliga långtidseffekter i vattenmiljön. Fisk och små kräftdjur (till exempel vattenloppor) är särskilt känsliga.Tillväxten och fortplantningen försämras vid silverjonkoncentrationer även vid så låga halter som under 1 µg/l. 

Silver är långlivat vilket innebär att det silver som en gång släppts ut i miljön kommer att finnas kvar där. Det finns farhågor om att en utbredd silveranvändning kan bidra till utvecklingen av resistenta bakterier. Därför bör försiktighetsprincipen tillämpas när det gäller användning av silver där det inte är absolut nödvändigt.”

Källa: Kemikalieinspektionen

När man betraktar det periodiska systemet runt silver (Ag) så finner man att två av grannelementen är direkt farliga, kadmium och kvicksilver. Det periodiska systemet ordnar grundämnena på ett sätt som gör att ämnenas egenskaper i rätt stor utsträckning liknar grannarnas. Grundämnena i mittenkolumnen blir allt ”ädlare” ju längre ner man kommer. I grannkolumnen till höger blir ämnena gradvis allt giftigare.

Periodiska systemet, utsnitt runt Ag

Att silver i jonform har bakteriedödande egenskaper är välkänt och det utnyttjar man i medicinska sammanhang genom att belägga vissa instrument och kanyler med silver.

Silver har använts i stor omfattning i fotografisk film då det är ljuskänsligt. Avfallshanteringen runt fotografiska laboratorier och röntgenlabb var strängt reglerade. Kroppen har inget behov eller hantering av silver, inte heller någon mekanism för att göra sig kvitt silver vilket i extrema fall kan ge upphov till argyria, en gråaktig missfärgning i huden. Mannen på bilden fick sin färg av silver som tagit sig ut i huden och mörknat av solstrålning. 

Paul Karason

Paul Karason, ”The Blue Man”

Så länge silvret är metalliskt är det harmlöst, men som nanopartiklar alternativt i positivt laddad jonform gäller helt andra villkor. Som framgick i inledningen räckte det med 0,0000000175 gram fördelat på 1 gram vätska för att döda alla cancerceller på kort tid vid ett experiment i ”provrör”.

Ju finkornigare silvret är, som t.ex. nanosilver/kolloidalt silver, desto mer exponeras mot kroppens vävnader och sannolikheten för att ett onödigt stort antal atomer spontant hamnar i jonform ökar kraftigt. Kemiska reaktioner är inte absoluta på så sätt att de alltid/aldrig inträffar utan att de ofta(st) är beroende av sannolikheter. Där många silverytor/silveratomer finns ökar sannolikheten att någon/några av dem förlorar elektronen i det yttersta skalet och vips har vi en silverjon.

Att behandla kroppens ”ytor” med silver i lämplig form för att döda bakterier är okontroversiellt som jag ser det.

  • Gonorre är en könssjukdom som kan förorsaka blindhet hos barn som smittas redan vid födseln och den tyske läkaren Credé införde 1881 metoden att droppa en lösning av silvernitrat (till en början 2 %, senare sänktes den till 1 % lösning) i ögonen på nyfödda spädbarn för att förhindra blindhet.
  • SvT rapporterar om behandling av brännsår genom silverprodukter. Detta är en länk som ständigt dyker upp bland silverentusiaster men aldrig tycks få någon senare uppföljning. Vad kan det bero på? Är metoden effektiv borde åtminstone någon göra kommers av den.

Att dricka kolloidalt silver och tro att det ger positiva effekter på t.ex. cancerceller och liknande är självbedrägeri. De ev. upplevda fördelarna är på sin höjd placeboeffekter. Till all lycka har människokroppen mycket effektiva skydd mot de silverjoner man dricker, nämligen negativa klorjoner i magsyran och blodet. De bildar nämligen silverklorid som är mycket svårlösligt och skäl till att 90-99% av allt silver lämnar kroppen inom 1 dygn.

Såhär beskriver Anders Sultan sin produkt:

”Kolloidalt silver är beteckningen på en produkt som innehåller mikroskopiska partiklar med silver svävande i vatten. Det är i realiteten en blandning av silverjoner och silverpartiklar. I vissa produkter är det silverjoner som dominerar inslaget medan det i andra produkter är mest silverpartiklar. Ionosil är en produkt som består av ca 80% silverjoner och resten i partikulär form. Partiklarnas storlek har i en mätning konstaterats vara mellan 1 och 24 nm. Då man i början av 1900-talet producerade tidiga former av kolloidalt silver på mekanisk väg – genom att man malde silvret – så brukar man kalla den moderna elektriskt framställda versionen som vi jobbar med för ”elektrokolloidalt silver”.”

Källa: Ion-silver 

  • Silverjonerna, särskilt om det rör sig om 80% av silvret i Ion-silvers produkt, är rejält många och skulle göra lösningen påtagligt positivt laddad om den inte motbalanseras av ett motsvarande antal negativa joner. Jag har inte stött på några uppgifter om vilka de är och deras eventuella inverkan. Någon som vet?
  • Antag att man vill uppnå en LD50-dos (3,5 ng/ml under 5 timmar) i direkt anslutning till en bröstcancercell ”in vivo”, alltså i en människas vävnad. Hur stor mängd av Ion-silvers produkt skulle en kvinna behöva konsumera oralt? Någon som vet?
  • Hur påverkas ”friska” celler av 3,5 ng/ml under tillräckligt lång tid för att döda de nämnda cancercellerna in vivo? Någon som vet?

Hur påverkar silverbehandlingen andra celler i närheten?

The effects of LD50 and LD100 in control cells only caused non-significant cytotoxicity of 3.05% (P < 0.05), respectively

Min tolkning: Silverbehandling av ”control cells” (antar att det innebär friska celler) förorsakade en ”non-significant” (obetydlig?) förgiftning av 3,05% av dem.

Bara 1/30 av de omgivande friska cellerna dog i jämförelse med cancerceller. Hurra!!! Eller….? Tänk på att detta är experiment utförda i provrör, inte en människa. Vill man utrota bröstcancer genom att dricka stora mängder av en silverprodukt kommer saken i ett betydligt allvarligare läge.

Det finns ingen mekanism i kroppen för att transportera silvret på ett organiserat sätt förutom ut via tarmen! Om man då lyckas nå kliniskt betydelsefulla nivåer i bröstcancerceller får man, enligt denna studie, räkna med att ungefär 3% av friska celler också dör!

Tidigare i ämnet: Silver – Del 1, grundläggande kemi,  Silver – del 2, hur farligt/ofarligt är ett ämne?,  Silver – del 3, utspädningseffekten,  Silver – del 4, Vad är en kolloid?,  Silver – del 5, Är det ”farligt”?,  Silver – del 6, passage genom hud,  Silver – del 7, metalloproteiner? Silver – del 8, vad är oligodynamisk effekt? ,  Silver – del 9, några av silverjonens egenskaper,  Silver – del 10 – en potent virusdödare?,  Silver – del 11, begreppsförvirring?,  Silver – del 12, Harmlöst eller farligt?,  Silver – del 13, silvernanopartiklar i blod in vivoSilver – del 14, Gramnegativa och grampositiva bakterier Silver – del 15 – Vad är ppm och mol?Silver – del 16 – Varför dör inte alla bakterier i tarmarna? Silver – del 17 – Vad kan hända med silverjoner i blodet?Silver – del 18 – silvernitrat och joner


*) Djävulen bor i detaljerna! ”Äkta” kolloidalt silver är extremt små oladdade silverpartiklar i vatten. Förr eller senare börjar de klumpa sig samman och faller till botten vilket förfelar hela idén. För att kunna saluföra en vattenlösning av nanostora silverpartiklar med någorlunda hållbarhet (några månader eller mer) måste tillverkaren ta till knep. (I studien skriver man ”grenetine-stabilized” från Microdyn. Google hjälper mig i sökningen och rapporterar ett antal länkar som pekar tillbaka till denna enda text, alternativt till många ställen där det ålderdomliga ordet grenetine bytts ut mot det vanligare gelatin!

Gelatinet är protein som håller isär silverpartiklarna och gör det möjligt att öka koncentrationen mångfalt och samtidigt behålla lagringsbarheten. Studien rapporterar att den inköpta produkten innehöll 0,35% silver. Låter rätt lite, men måste ändå spädas ut flera tusen gånger till de koncentrationer (1.75 – 17.5 ng/ml) som användes.

Till saken hör att silver i kombination med protein är ett stort no-no bland de som saluför silverprodukter. Det är nämligen väldigt lätt att med dem skapa produkter med höga silverkoncentrationer som kan förorsaka oönskade förändringar, t.ex. blåfärgning av huden. (Se bilden ovan av Paul Karason) Användare av silverprodukter är ofta entusiastiska och risken är uppenbar att åtminstone några skulle överdriva användningen och sätta branschen i fara. Numera saluförs på elektrisk väg framställda silverjonlösningar under den irrelevanta benämningen ”kolloidalt silver”. Dessa kan, på grund av kemiska begränsningar, aldrig bli farligt koncentrerade.

 

Är fruktos i frukt och honung annorlunda än i  ”raffinerat socker”, i någon diffus mening ”nyttigare” och inte ställer till problem?

”Fel, fel, fel” som Brasse ofta säger i Fem myror är fler än fyra elefanter,

Det som främst betyder något är mängden fruktos man äter/dricker på kort tid.

  • Skalade äpplen (5.8 gram fruktos /100 gram) och apelsiner (4,5 gram fruktos /100 gram) är drygt 90% vatten och så pass svårnedbrytbara att man inte klarar att äta flera i ett svep. Äppeljuice ger 6,8 gram fruktos / 100 gram dryck och apelsinjuice ger 5 gram fruktos / 100 gram dryck. Hur mycket frukt äter du och/eller hur mycket juice dricker du i en ”sittning”?
  • Ett exempel från Leila Lindholms saftiga sockerkaka. För en deg gjord på 3,5 dl mjöl använder hon 2,5 dl socker (hälften är fruktos). ”Saftigheten” beror på att vanligt vitt socker sackaros är starkt hygroskopiskt och drar till sig vatten. Hur många bitar får man ut av en sådan sockerkaka och hur mycket annat liknande äter man från samma kakfat?
  • Så har vi hittepåsockret HFCS, High Fructose Corn Syrup (majssirap) som kan produceras i olika varianter varav 55% fruktos och 45% glukos är vanligast. ”Men det är så liten skillnad att det inte betyder något”. Åja, sakta i backarna, Det är faktiskt (55/45 cirka 1.22) 22% mer fruktos än glukos, som jag ser det är det definitivt inte obetydligt. Ännu inte i Europa men sannolikt på ingång från USA beroende på frihandelsavtal och okunniga beslutsfattare.

Fructose-isomers

Fruktos finns i olika former, isomererna* D och L, frågan är om detta ger en avgörande skillnad i effekterna av ”naturlig” och ”raffinerad” fruktos? Ännu har jag inte stött på något vetenskapligt välgrundat argument som visar att det är så. Någon som kan bidra, borde vara lätt för de som hävdar att det finns en betydelsefull skillnad?

I vart fall, om vi äter/dricker någorlunda måttliga mängder glukos så är det i första hand levern som tar upp och metaboliserar fruktosen till leverglykogen och fettsyror/fett som ofta ger förfettad lever, något som kallas NAFLD, Non Alcoholic Liver Disease. Det är en leveråkomma alldeles lika den som drabbar långt gångna alkoholister, men här kommer den av tungt fruktosbruk.

Var fruktosen kommer från har mindre betydelse, det är den totala mängden och om vi överskrider leverns processkapacitet som är viktigt.

En artikel av Henrik Ennart från 22 september 2008: Fruktsocker gör oss snabbt feta

Fruktsocker omvandlas lättare till fett än vad man tidigare trott. Resultaten från en ny studie tyder på att läsk och andra drycker sötade med fruktos kan spela en viktig roll i fetmaepidemin.


Data på äpplen och apelsiner kommer från www.fineli.fi, den lättanvända finska matdatabasen.

*) Isomerer är molekyler som inte är helt symmetriska och kan förekomma som spegelbilder av sig självt. Vanligt i organisk kemi där kol har stora möjligheter att skapa alternativa molekylstrukturer av samma atomer.

Du har hört det många gånger, fria radikaler skadar din hälsa. Men vad är det och hur skadar dom? Wikipedia beskriver så här:

”En fri radikal eller bara radikal är en atom eller molekyl som har oparade elektroner i det yttersta elektronskalet.”

Free-radicals-oxygen

Den som kan kemi har säkert inga problem med detta, det är glasklart, men för resten av oss, vad betyder det? Med lite förenkling kan beskrivningen bli så här:

En fri radikal är en ofullständig molekyl med ett elektronunderskott!

Den fria radikalen är hela tiden på jakt för att ersätta bristen. Om den kommer i kontakt med en annan molekyl som inte ”håller i” sina elektroner tillräckligt hårt så stjäl den helt enkelt det den kan få tag i. Och nu är det ombytta roller, molekylen som nyss slarvade med sina tillgångar har hux flux blivit en fri radikal och börjar i sin tur gå på rövarstråt.

På det sättet kan elektronbristen vandra vidare tusentals steg till dess den inte hittar något vidare ”offer” eller stöter på en antioxidant som permanent sätter stopp för det kemiska elektronröveriet. Till dessa hör C– och E-vitamin.

Av och till stannar röveriet upp i någon viktig fett- eller aminosyra och kan då skada den cell som den tillhör. Om det sker i alltför stor utsträckning så blir det en vävnadsskada. I klartext:

En fri radikal är en simpel elektrontjuv. Svårare än så är det inte 

Enkel– och fleromättade fetter har lättåtkomliga elektroner att röva, de finns i de dubbla bindningarna mellan atomerna i kolkedjan. Mättade fettsyror/fetter skyddar sina elektroner effektivare och har därför betydligt större hållbarhet. 

Men finns det något positivt med dessa fria radikaler? Jo, det gör det och den egenskapen utnyttjar immunförsvaret! Beroende på sin ringa storlek är bakterier känsliga för de fria radikalernas elektrontjuveri. Om immunsystemet bombarderar med ”radikal ammunition” så dör de. Normalt sett är vår urin praktiskt taget steril vilket beror på ett ständigt bombardemang av fria radikaler.

Varifrån kommer ”ofullständiga molekyler”?

Där kan nog finnas mängder av svar men inget ämne kan byggas upp från sina beståndsdelar på oändligt kort tid och till dess den sista elektronen är på plats så har vi en fri radikal på jakt. Så länge du andas kommer syret att producera miljarder fria radikaler per sekund. Energirika fotoner i UV-ljus från solen eller solarier, har också kapacitet att bryta upp bindningar mellan atomer och peta loss elektroner.

  • Den som solar onödigt mycket får stora mängder fria radikaler i huden som förstör bindvävsproteinet kollagen som då tappar sin elasticitet och ger rynkig hud.
  • En annan följd av fria radikalers inverkan på kollagen är skörbjugg vilken motverkas genom antioxidanten C-vitamin som motverkar vidarespridning av fria radikaler.
  • Tobaksrök har enorma mängder laddade partiklar och är därmed en betydande producent av fria radikaler. Du märker det genom att tobaksdoften fastnar i ”allt” som inte är elektriskt ledande, tapeter, mattor, gardiner. Diskbänken av rostfritt stål slipper undan sånär som på de partiklar som helt enkelt dalar ner och är lätta att torka bort. Ett sätt att sanera en rökares bostad (eller bil) utnyttjar ozon, O3. Ozone_moleculeDet är trevärt syre där en av molekylerna sitter så löst att den närmast spontant faller loss. Den har då med sig en negativ laddning, en elektron, som dras till tobakspartikeln som blir elektriskt neutral, ”tappar greppet” och lätt lossnar. Ozon har en karakteristisk doft som känns i mycket små koncentrationer. Prova gärna att lukta nära t.ex. en elektrisk borrmaskin när den är igång.

Verkligheten är långt mer komplicerad än i mina exempel och jag tar gärna emot rättelser och kompletteringar.

Fruktos och rännskita

Publicerat: 2015-04-30 i Fruktos, glukos, GLUT2, Kemi, Socker
Etiketter:, ,

Vanligt vitt socker, sukros, är en disackarid som består av en glukos– och en fruktosmolekyl. Sukrosen bearbetas av enzymet amylas till sina beståndsdelar i tunntarmen som tas upp via två skilda mekanismer.

Glukos:Na+:K+
Bilden: Glukos har större värde för kroppen som därför lägger energi på den processen via en Na+/glukos-symport (* i bilden ovan). Den vågiga sidan antyder tarmluddet. GLUT2 är en icke insulinberoende glukostransportör som passivt släpper igenom glukos i pilens riktning om och när koncentrationen inne i cellen är högre än i det passerande blodet till höger. ** nere till höger är en energikrävande Na+/K+ – pump som aktivt sänker natriumhalten inne i cellen och på så sätt ”suger” in nytt natrium genom Na+/glukos-symporten till vänster. En symport släpper igenom två eller fler molekyler av noga definierade slag samtidigt, i detta fall natrium och glukos

Fruktosen står längre ner på värdeskalan och diffunderar passivt in till blodet. Tarminnehållet töms aktivt på glukos medan en del av fruktosen, beroende på mängd, kan sköljas ner i tjocktarmen.

Där uppkommer en ”lösande” situation. Fruktosen är starkt hygroskopisk, vattensugande, vilket ”armerar” tjocktarmens innehåll (det blir helt enkelt vattnigare) När sedans tjocktarmens bakterier börjar jäsa fruktosen producerar de gaser och situationen kan snabbt bli ”explosiv” (diarré).

Därför är plommon effektivt mot ”långsam tarmaktivitet”. Eller, ja, de ger helt enkelt rännskita vid överkonsumtion.

Två experiment (som du antagligen gjort vid ett eller annat tillfälle i livet utan att inse vad som händer):

1) Vad händer om du tokäter sockersötat godis?

2) Vad händer om du under några dagar äter väldigt lite natrium, i praktiken inget salt?


Det finns för övrigt bara en process i kroppen som direkt kan använda fruktos som energikälla och det bara hos män. Ytterst små mängder om än livsnödvändigt. Men den fruktosen produceras med glukos som utgångsmaterial. Undrar just hur många som vet var?

Beklagar den usla bilden, men den är åtminstone ärligt menad och jag vill inte inkräkta på andras copyright.