‫חומצות ובסיסים‬ ‫הגדרות‬ ‫הידרידים‬ ‫תרכובות המכילות שני יסודות בלבד‪ ,‬כאשר אחד היסודות הוא מימן‪.‬‬ ‫דוגמאות‪:‬‬ ‫‪ – LiH , CaH2 , AlH3 .1‬הידרידים של מתכות‬ ‫‪ – H2S , PH3 .2‬הידרידים של אל‪-‬מתכות‬ ‫נחזור אל ההידרירים החביבים בהמשך הסמסטר‪ .‬בינתיים אפשר לשכוח מהם‬ ‫תחמוצות‬ ‫תרכובות המכילות שני יסודות בלבד‪ ,‬כאשר אחד היסודות הוא חמצן‪.‬‬ ‫דוגמאות‪:‬‬ ‫‪ – CaO , Na2O , Al2O3 .1‬תחמוצות של מתכות‬ ‫‪ – N2O5 , H2O .2‬תחמוצות של אל‪-‬מתכות‬ ‫חומצות‬ ‫‪ .1‬תרכובת של תחמוצת אל‪-‬מתכת ‪ +‬מים (‪)H2O‬‬ ‫דוגמאות‪:‬‬ ‫א‪ .‬חומצה גופרתית‪( :‬חומצה) ‪( ↔ H2SO4‬מים) ‪( + H2O‬תחמוצת אל‪-‬מתכת) ‪S2O‬‬ ‫ב‪ .‬חומצה זרחתית‪( :‬חומצה) ‪( ↔ 2H3PO4‬מים) ‪( + 3H2O‬תחמוצת אל‪-‬מתכת) ‪P2O5‬‬ ‫‪ .2‬חומצה היא תרכובת המסוגלת לחשרר בתמיסה מימית יוני מימן (‪)H+‬‬ ‫דוגמאות‪:‬‬ ‫א‪ .‬חומצת מלח ‪ HCl‬מסוגלת לשחרר יון אחד של ‪ ,H+‬ומתקבלת שארית החומצה‪ ,‬יון‬ ‫הכלור ‪Cl-‬‬ ‫ב‪ .‬חומצה גופרתית ‪ H2SO4‬מסוגלת לשחרר שני יוני ‪ ,H+‬ומתקבלת שארית החומצה‪:‬‬ ‫היון הגפרתי ‪So4-2‬‬ ‫ג‪ .‬חומצה זרחתית ‪ H3PO4‬מסוגלת לשחרר שלושה יוני ‪ ,H+‬ומתקבלת שארית‬ ‫החומצה‪ :‬היון הזרחתי ‪PO4-3‬‬ ‫בתמיסה מימית ניתן להשמיט את המים ולרשום את פירוק החומצה כך‪:‬‬ ‫‪( .1‬שארית חומצה) ‪( + Cl-‬יון מימן) ‪( ↔ H+‬חומצה) ‪HCl‬‬ ‫‪( .2‬שארית חומצה) ‪( + NO3-‬יון מימן) ‪( ↔ H+‬חומצה) ‪HNO3‬‬ ‫‪1‬‬ ‫למעשה‪ ,‬יוני המימן המשתחררים בתמיסה המימית יוצרים תגובה עם המים לקבלת יון‬ ‫הידרוניום ושארית החומצה‪ ,‬כך שהתגובה האמיתית נראית כך‪:‬‬ ‫‪( .1‬שארית חומצה) ‪( + Cl-‬יון הידרוניום) ‪( ↔ H3O+‬מים) ‪( + H2O‬חומצה) ‪HCl‬‬ ‫‪( .2‬שארית חומצה) ‪( + NO3-‬יון הידרוניום) ‪( ↔ H3O+‬מים) ‪( + H2O‬חומצה) ‪HNO3‬‬ ‫תכונות‪:‬‬ ‫חומצה גופרתית וזרחתית משנות צבע צמחי (למשל בנייר לקמוס) מכחול לאדום‬ ‫שם החומצה‬ ‫חומצת מלח‬ ‫חומצה גפרתית‬ ‫חומצה גפריתית‬ ‫חומצה זרחתית‬ ‫חומצה חנקתית‬ ‫חומצה פחמתית‬ ‫חומצת חומץ (אצטית)‬ ‫חומצה היפוכלורית‬ ‫נוסחה‬ ‫‪HCl‬‬ ‫‪H2SO4‬‬ ‫‪H2SO3‬‬ ‫‪H3PO4‬‬ ‫‪HNO3‬‬ ‫‪H2CO3‬‬ ‫‪CH3COOH‬‬ ‫‪HCIO‬‬ ‫נוסחה‬ ‫‪Cl‬‬‫‪SO4-2‬‬ ‫‪SO3-2‬‬ ‫‪PO4-3‬‬ ‫‪NO3‬‬‫‪CO3-2‬‬ ‫‪CH3COO‬‬‫‪ClO-‬‬ ‫שארית החומצה‬ ‫יון כלור (כלוריד)‬ ‫יון גפרתי‬ ‫יון גפריתי‬ ‫יון זרחתי‬ ‫יון חנקתי‬ ‫יון פחמתי‬ ‫יון אצטט‬ ‫יון היפוכלורי‬ ‫בסיסים‬ ‫‪ .1‬תרכובות של תחמוצת מתכתית ‪ +‬מים‬ ‫דוגמאות‪:‬‬ ‫א‪ .‬בסיס הנתרן‪( :‬בסיס) ‪( ↔ NaOH‬מים) ‪( + H2O‬חומצה מתכתית) ‪NaO‬‬ ‫ב‪ .‬בסיס הסידן‪( :‬בסיס) ‪( ↔ Ca(OH)2‬מים) ‪( + H2O‬חומצה מתכתית) ‪CaO‬‬ ‫‪ .2‬חומר המשחרר בתמיסה מימית יוני הידרוקסיד (‪)OH-‬‬ ‫דוגמאות‪:‬‬ ‫‪( .1‬שארית בסיס) ‪( + 2Na‬יון הידרוקסיל) ‪( ↔ OH-‬בסיס) ‪2NaOH‬‬ ‫בתגובה עם חומצה נוצר מלח משאריות החומצה והבסיס (יוני ‪ H+‬ו‪ OH--‬יוצרים מים)‬ ‫‪( .2‬שארית בסיס) ‪( + Ca2‬יון הידרוקסיל) ‪( ↔ 2OH-1‬בסיס) ‪Ca(OH)2‬‬ ‫בסיסים משנים את צבעו של צבע צמחי (לדוגמא לקמוס) מאדום לכחול‬ ‫הנוסחה‬ ‫‪NaOH‬‬ ‫‪KOH‬‬ ‫‪Mg(OH)2‬‬ ‫‪Ca(OH)2‬‬ ‫‪Al(OH)3‬‬ ‫‪NH3‬‬ ‫שם הבסיס‬ ‫בסיס הנתרן \ נתרן הידרוקסידי‬ ‫בסיס האשלגן \ אשלגן הידרוקסידי‬ ‫בסיס המגנזיום \ מגנזיום הידרוקסידי‬ ‫בסיס הסידן \ סידן הידרוקסידי‬ ‫בסיס האלומיניום \ אלומיניום הידרוקסידי‬ ‫אמוניה‬ ‫‪2‬‬ ‫משוואת שווי המשקל של המים‬ ‫‪ .1‬מים טהורים אינם מכילים מומסים‪.‬‬ ‫‪ .2‬הפרוק ליונים (הדיסוציאציה) של המים הוא מועט‪H2O ↔ H + OH :‬‬ ‫‪ .3‬לפיכך‪ ,‬במים טהורים ריכוזיהם של יוני המימן ויוני ההידרוקסיל שווים זה לזה‬ ‫‪-‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪ .4‬בטמפ' של ‪ 25‬מעלות צלזיוס‪ ,‬הריכוז של כל אחד יהיה‬ ‫‪ .5‬מכפלת הריכוזים של יוני המימן וההידרוקסיל במים ובתמיסות מימיות מהולות הוא‬ ‫גודל קבוע‪ ,Kw ,‬הנקרא קבוע הדיסוציאציה‬ ‫‪ .6‬בטמפרטורה של ‪ 25‬מעלות צלזיוס‪:‬‬ ‫‪ .7‬מתוך משוואה זו ניתן להוציא כי בכל תמיסה מימית מכפלת הריכוזים תמיד קבועה‪,‬‬ ‫כלומר החזקות של הריכוזים צריכות להיות תמיד שוות ‪-14‬‬ ‫ריכוז ‪OH-‬‬ ‫‪10-7M‬‬ ‫‪10-6M‬‬ ‫‪10-11M‬‬ ‫ריכוז ‪H+‬‬ ‫‪10-7M‬‬ ‫‪10-8M‬‬ ‫‪10-3M‬‬ ‫רמת חומציות (‪)PH‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫קביעת החומציות או הבסיסיות של תמיסה נעשית בהשוואה למים טהורים‪.‬‬ ‫מדידות שבוצעו גילו כי מים מזוקקים עוברים תהליך פירוק (דיסוציאציה) לפי הנוסחה‬ ‫הבאה‪2H2O ↔ H3O+ + OH- :‬‬ ‫מאחר וכאמור‪ ,‬במול אחד של מים בטמפרטורה של ‪ 25‬מעלות צלזיוס יש ‪ 10-7M‬יוני‬ ‫‪( H3O+‬או פשוט ‪ )H+‬ומספר שווה של יוני ‪.OH-‬‬ ‫שינוי בריכוז יוני המימן (‪ )H+‬יקבע את רמת החומציות של התמיסה‪ ,‬על פי‬ ‫‪pH = -log[H+] /‬‬ ‫הנוסחאות הבאות‪[H+] = 10-pH :‬‬ ‫‪3‬‬ ‫הרחבה‪ :‬מה זה ה‪ log-‬הזה?‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫לוגריתם (או בקיצור ‪ )log‬הוא פונקציה מתימטית ההפוכה לחזקה‪.‬‬ ‫ללוגריתם יש תמיד בסיס (‪ ,)b‬ומספר שעליו מפעילים את הלוגריתם (‪.)x‬‬ ‫תוצאת הפונקציה היא החזקה שבה יש להעלות את ‪( b‬הבסיס) כדי לקבל את ‪x‬‬ ‫(המספר עליו מפעילים את האלגוריתם)‪.‬‬ ‫אם לא מצוין מהו הבסיס של ה‪ ,log-‬ברירת המחדל היא בסיס ‪ .10‬זהו הבסיס שבו‬ ‫משתמשת פונקצית ה‪ log-‬במחשבון‪ ,‬וזהו גם הבסיס שעימו מחשבים בכימיה‪.‬‬ ‫איך משתמשים בזה במחשבון?‬ ‫א‪ .‬מכניסים את המספר שעליו נרצה להפעיל ‪( log‬ובנוסחא שלנו‪ ,‬זה יהיה תמיד‬ ‫ריכוז יוני המימן)‪.‬‬ ‫‪y‬‬ ‫ב‪ .‬מעלים אותו בחזקה המתאימה ע"י שימוש במקש ‪( X‬שימו לב שלפעמים צריך‬ ‫להכניס את החזקה לסוגריים כי היא שלילית וזה עשוי להרוס את החישוב)‪.‬‬ ‫ג‪ .‬לוחצים ‪ log‬וקיבלנו תוצאה שלילית‪ .‬נהפוך אותה לחיובית ונקבל את רמת ה‪pH-‬‬ ‫בתמיסה המדוברת‪.‬‬ ‫הגדרות‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫בתמיסות חומציות בהן ריכוז יוני המימן הוא יותר מ‪ ,10-7M-‬יהיה ה‪ pH-‬קטן מ‪.7-‬‬ ‫תמיסות שבהן ריכוז יוני המימן גדול מריכוז יוני הידרוקסיל הן חומצות‪.‬‬ ‫דגש‪ :‬החזקה היא שלילית‪ ,‬ולכן ככל שהיא קטנה יותר‪ ,‬המספר גדול יותר!‬ ‫בתמיסות בסיסיות בהן ריכוז יוני המימן הוא פחות מ‪ ,10-7M-‬יהיה ה‪ pH-‬גדול מ‪.7-‬‬ ‫תמיסות שבהן ריכוז יוני ההידרוקסיל גדול מריכוז יוני המימן הן בסיסים‪.‬‬ ‫דגש‪ :‬החזקה היא שלילית‪ ,‬ולכן ככל שהיא קטנה יותר‪ ,‬המספר גדול יותר!‬ ‫תמיסות חומציות או בסיסיות נוצרות מהרכב של בסיס חזק וחומצה חלשה או‬ ‫להיפך‪.‬‬ ‫בתמיסה נייטרלית (מים‪ ,‬מלח של חומצה חזקה ובסיס חזקה או חומצה חלשה‬ ‫ובסיס חלש) ה‪.pH=7-‬‬ ‫תרגול‬ ‫נתונים ריכוזי ‪ H+‬או ‪ .OH-‬קבע אם התמיסה היא חומצית או בסיסית וסדר אותן על פי סדר‬ ‫חומציות עולה‪:‬‬ ‫‪[OH-] = 10-8‬‬ ‫‪[OH-] = 10-9‬‬ ‫‪[H+] = 10-9‬‬ ‫‪[OH-] = 10-7‬‬ ‫‪[OH-] = 10-11‬‬ ‫‪[OH-] = 10-5‬‬ ‫‪[H+] = 10-7‬‬ ‫‪[H+] = 10-2‬‬ ‫‪[H+] = 10-13‬‬ ‫מערכת חומצה‪-‬בסיס‬ ‫‪ .1‬כאמור‪ ,‬בתגובה עם מים חומצות עוברות תהליך של פירוק (דיסוציאציה) ליונים‪ :‬יון‬ ‫מימן חיובי ‪ H+‬מתנתק מהחומצה ומתרכב עם המים ליצירת יון הידרוניום‬ ‫‪ .2‬אם נסמן חומצה באופן כללי כ‪ ,HA-‬ניתן לרשום את התהליך כך‪:‬‬ ‫‪ HA + H2O ↔ H3O+ + A‬או ‪HA ↔ H+ + A-‬‬‫‪4‬‬ ‫‪ .3‬היון ‪ A-‬שנותר מפירוק החומצה נקרא הבסיס המצומד של החומצה‬ ‫דוגמאות‬ ‫א‪( .‬חומצה מצומדת) ‪( + H3O+‬בסיס מצומד) ‪(  C2H3O2-‬בסיס) ‪( + H2O‬חומצה) ‪HC2H3O2‬‬ ‫ב‪( .‬חומצה מצומדת) ‪( + H2O‬בסיס מצומד) ‪(  CO3-2‬חומצה) ‪( + HCO3-‬בסיס) ‪OH-‬‬ ‫‪ .4‬נשים לב שמים יכולים לשמש גם כבסיס וגם כחומצה‪ ,‬תלוי בחומר המומס‪.‬‬ ‫‪ .5‬פעילות חומצית מותנית בנוכחותו של חומר בסיסי במערכת (בסיס = חומר ששואף‬ ‫לקבל פרוטון)‬ ‫‪ .6‬פעילות בסיסית מותנית בנוכחותו של חומר חומצי במערכת (חומצה = חומר השואף‬ ‫למסור פרוטון)‬ ‫סוגי חומצות ובסיסים‬ ‫‪ .1‬מידת החוזק של החומצה נקבעת לפי מידת הפירוק (דיסוציאציה) שלה‪:‬‬ ‫א‪ .‬חומצה חזקה‪ :‬חומצה אשר יש לה שאיפה חזקה למסור פרוטון למולקולה‬ ‫אחרת‪ ,‬ולכן מתפרקת לגמרי – בתמיסה יהיו רק תוצרים‪.‬‬ ‫חומצה חזקה – ‪ 011%‬דיסוציאציה‬ ‫‪HA‬‬ ‫‪H+‬‬ ‫‪A-‬‬ ‫דוגמאות‪H2SO4 , HNO3 , HCL , KOH , NaOH :‬‬ ‫ב‪ .‬חומצה חלשה‪ :‬חומצה אשר כמעט ולא משחררת פרוטונים‪ ,‬ולפיכך כמעט ואינה‬ ‫מתפרקת – בתמיסה יהיו גם מגיבים וגם תוצרים‪.‬‬ ‫‪5‬‬ ‫חומצה חלשה – דיסוציאציה חלקית‬ ‫בכל נקודת זמן רק חלק מהמולקולה תהיה מפורקת ליונים‬ ‫‪HA‬‬ ‫‪H+‬‬ ‫‪A-‬‬ ‫דוגמאות‪CH3COOH , NH4OH :‬‬ ‫ג‪ .‬בסיס חזק‪ :‬בסיס אשר יש לו שאיפה חזקה לקבל פרוטון‪.‬‬ ‫ד‪ .‬בסיס חלש‪ :‬בסיס אשר כמעט ואינו מקבל פרוטונים‪ .‬בתמיסה יהיו גם מגיבים‬ ‫וגם תוצרים‪.‬‬ ‫‪+‬‬ ‫‪ .2‬במערכת שבה החומצה היא חומצה חזקה‪ ,‬אשר משחררת בקלות פרוטונים ( ‪,)H‬‬ ‫הבסיס המצומד יהיה בסיס חלש‪ ,‬אשר שאיפתו לקבל פרוטון היא קטנה‪.‬‬ ‫‪ .3‬במערכת שבה החומצה היא חומצה חלשה‪ ,‬המשחררת בקושי פרוטונים‪ ,‬הבסיס‬ ‫המצומד יהיה בסיס חזק‪ ,‬אשר שאיפתו לקבל פרוטון היא גדולה‪.‬‬ ‫תגובת חומצה‪-‬בסיס‪ :‬שיווי משקל דינאמי‬ ‫‪ .1‬ניקח את הדוגמא הקודמת לתגובה כללית‪HA ↔ H+ + A- :‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫החץ הוא דו כיווני משום שהתגובה מתרחשת ללא הרף בשני הכיוונים‬ ‫לפיכך‪ ,‬לא חלים שינויים בריכוזי החומרים במערכת‬ ‫במצב שיווי משקל דינאמי מהירות הריאקציה בכיוון אחד שווה למהירות הריאקציה‬ ‫בכיוון השני‬ ‫שני התהליכים מתקיימים במקביל‪ :‬דיסוציאציה והרכבה של התוצרים‬ ‫קבוע שיווי משקל‬ ‫‪ .1‬מהירות הריאקציה נמצאת ביחס ישר למכפלת הריכוזים של המגיבים בריאקציה‬ ‫‪ .2‬כלומר‪ ,‬ככל שיש יותר בסיס\חומצה‪ ,‬קצב הפירוק שלה ליונים יהיה מהיר יותר‪ ,‬וככל‬ ‫שיש יותר תוצרי פירוק‪ ,‬קצב תגובת החיבור שלהם בחזרה לחומצה‪/‬בסיס המקוריים‬ ‫מהיר יותר‪.‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪ .3‬קבוע שיווי המשקל (‪ )K‬הוא קבוע הדיסוציאציה של התגובה – הוא מייצג את היחס‬ ‫בין ריכוזי התוצרים לריכוזי המגיבים‪ .‬לפיכך (בהתאם לסעיף ‪ )2‬הוא מייצג את היחס‬ ‫בין קצב חיבור היונים לבין קצב הפירוק ליונים‪:‬‬ ‫‪ .4‬הקבוע נמצא ביחס הפוך לחוזקה של החומצה‪:‬‬ ‫א‪ .‬ככל שהקבוע נמוך יותר‪ ,‬כך היינון (הפירוק ליונים) מועט יותר‪ ,‬ומדובר בחומצה‬ ‫חלשה יותר‪.‬‬ ‫ב‪ .‬ככל שהקבוע גבוה יותר‪ ,‬היינון הוא גבוה יותר‪ ,‬ולפיכך מדובר בחומצה חזקה‬ ‫יותר‪.‬‬ ‫‪ .5‬לא לשכוח שריכוזים תמיד יימדדו ביחידות של מול לליטר!‬ ‫ריכוז חומצה\בסיס במים‬ ‫הגדרות‬ ‫‪ .1‬חומצות חד‪-‬פרוטיות‪ :‬במולקולה שלהן רק מימן אחד‪ .‬לדוגמא‪HCl :‬‬ ‫‪ .2‬חומצות רב‪-‬פרוטיות‪ :‬במולקולה שלהן יותר ממימן אחד‪ .‬לדוגמא‪H2SO4 :‬‬ ‫‪ .3‬בסיס חד‪-‬הידרוקסיד‪ :‬במולקולה קבוצה הידרוקסידית אחת‪ .‬לדוגמא‪NaOH :‬‬ ‫‪ .4‬בסיס רב‪-‬הידרוקסיד‪ :‬במולקולה יותר מקבוצה הידרוקסידית אחת‪ .‬לדוגמא‪Al(OH)3 :‬‬ ‫ריכוז חומצה\בסיס במים‬ ‫‪ .1‬הריכוז של יוני חומצה חד‪-‬פרוטית שווה לריכוזו המולרי של פרוטון המימן במים‪.‬‬ ‫‪ .2‬הריכוז של יוני בסיס חד הידרוקסיד שווה לריכוזו המולרי של יון ההידרוקסיד במים‪.‬‬ ‫חישוב קבוע שיווי משקל – דוגמא‬ ‫נתונה תמיסה של חומצה כלשהי בריכוז ‪ ,0.25M‬בעלת ‪ pH‬של ‪ .2.72‬מהו קבוע שיווי המשקל‬ ‫של התגובה?‬ ‫התגובה תהיה‪ .XH ↔ X- + H+ :‬הנוסחא לקבוע שיווי משקל‪:‬‬ ‫ידוע לנו ריכוז החומצה הראשוני (‪ ,)0.25‬וידוע לנו ה‪ pH-‬של התמיסה‪.‬‬ ‫דרך ה‪ pH-‬נחשב את ריכוז יוני המימן והחומצה המצומדת בתמיסה‪ .‬כעת אנו יודעית שריכוז‬ ‫החומצה הוא הריכוז הראשוני פחות הריכוז של יוני המימן והחומצה המצומדת (מאחר וכל‬ ‫מולקולת חומצה שהתפרקה הפכה ליון מימן ולמולקולת חומצה מצמודת)‪.‬‬ ‫אז אם ריכוז יוני מימן \ חומצה מצומדת (לשים לב שזהו אותו ריכוז!!!) ידוע דרך חישוב ה‪-‬‬ ‫‪ ,pH‬נכפיל את הריכוז בעצמו (ריכוז יונים ‪ X‬ריכוז חומצה מצומדת) ונחלק בריכוז הראשוני‬ ‫(‪ )0.25‬פחות ריכוז יוני המימן) ונקבל את קבוע שיווי המשקל‪.‬‬ ‫‪7‬‬ ‫תגובת סתירה\ניטרול‬ ‫הגדרה‪ :‬תגובה של בסיס עם חומצה‪ ,‬בה נוצרים מים ומלח‪.‬‬ ‫דוגמא‪ :‬תגובת הסתירה של מימן כלורי ונתרן הידרוקסידי‪HCl + NaOH  H2O + NaCl :‬‬ ‫‪ .1‬רק יוני המימן וההידרוקסיד משתתפים בתגובה (בדוגמא ‪ -‬יוני הנתרן והכלור לא‬ ‫משתתפים)‬ ‫‬‫‪+‬‬ ‫‪ .2‬כדי לסתור חומצה דרושים ריכוזים שווים של יוני ‪ H‬ושל ‪ OH‬המשתחררים‬ ‫מהחומצה ומהבסיס המגיבים‬ ‫‪ .3‬כלומר‪ ,‬בנקודת הסתירה מתקיים שווין ריכוזים בין ‪ HCl‬ו‪( NaOH-‬בדוגמא זו)‬ ‫‪ .4‬לכן מתקיים‪ MoleHCl = MoleNaOH :‬ומאחר ש‪( -‬נפח) ‪( X VL‬ריכוז) ‪ Mole = M‬אז‪:‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪Macid X Vacid = Mbase X Vbase‬‬ ‫דוגמא לחישוב נפחים‬ ‫איזה נפח של תמיסת ‪ NaOH‬בריכוז ‪ 0.5M‬יש להוסיף ל‪ 150-‬מ"ל תמיסת ‪ 0.1M HCl‬כדי‬ ‫להגיע לסתירה מלאה?‬ ‫נשתמש בנוסחא‪Macid X Vacid = Mbase X Vbase :‬‬ ‫ידוע לנו נפח החומצה (‪ 150‬מ"ל) והריכוז שלה (‪ .)0.5M‬ידוע גם ריכוז הבסיס (‪ .)0.5M‬נציב‬ ‫בנוסחא ונקבל ש‪0.5 X 150 = 0.5 X Vbase-‬‬ ‫תמיסת בופר (תמיסה מתריסה)‬ ‫‪ .1‬בופר (‪ – Buffer‬מתריס) הוא תמיסה המתנגדת לשינוי ברמת החומציות שלה‪ ,‬כלומר‬ ‫לשינוי בריכוז יוני ההידרוניום \ מימן‬ ‫‪ .2‬תמיסה זו מסולגת לשמור על ‪ pH‬קבוע בפני שינויים בעת הוספת כמויות לא גדולות‬ ‫של בסיס או חומצה‬ ‫‪ .3‬תמיסת בופר יכולה להתקיים בשני הרכבים‪:‬‬ ‫א‪ .‬חומצה חלשה והבסיס המצומד של החומצה‬ ‫דוגמא‪ :‬תמיסה המכילה חומצה אצטית (‪ - )COOH3CH‬שהיא חומצה חלשה ‪ -‬ויוני‬ ‫אצטט (‪ – )COO3CH-‬שהם הבסיס המצומד של החומצה‪.‬‬ ‫או‬ ‫ב‪ .‬בסיס חלש והחומצה המצומדת של הבסיס (פחות נפוצים)‬ ‫איך פועלת תמיסת הבופר?‬ ‫‪ .1‬בבופר יהיה ריכוז שווה של החומצה ושל הבסיס המצומד (או של הבסיס והחומצה‬ ‫המצומדת)‪.‬‬ ‫‪8‬‬ ‫‪ .2‬אם תחול ירידה בכמות יוני ההידרוניום (כתוצאה מסתירה על ידי בסיס‪ ,‬לדוגמא)‪ ,‬על‬ ‫מנת שקבוע שיווי המשקל יישאר קבוע‪ ,‬יצטרך לרדת גם ריכוז החומצה (מכיוון‬ ‫שהחומצה נמצאת במכנה וריכוז היונים במונה)‪.‬‬ ‫‪ .3‬ברגע שהתמיסה תתפרק‪ ,‬יווצרו עוד יוני הידרוניום והריכוז יחזור למצבו המקורי‪.‬‬ ‫‪ .4‬כמובן שהדבר אפשרי רק עד גבול מסוים – לכן בגרף שמייצג את ה‪ pH-‬כפונקציה‬ ‫של נפח הבסיס שמתווסף לתמיסה‪ ,‬הוספת הבסיס תשנה את ה‪ pH-‬לאט מאוד (כל‬ ‫עוד הבופר יעיל) וברגע שעוברים נקודה זו – ה‪ pH-‬עולה בבת אחת‪.‬‬ ‫מערכות בופר בטבע‬ ‫‪ .1‬רוב האורגניזמים דורשים קביעות יחסית של התנאים בסביבת חייהם‪ ,‬הן בתוך‬ ‫התאים והן מחוץ לתאים‪.‬‬ ‫‪ .2‬בגוף האדם מערכות בופר המאפשרות שמירה על ה‪ pH-‬הקבוע בדם‪:‬‬ ‫א‪ .‬מערכת הנשימה‪ :‬ה‪ CO2-‬הנפלט מהרקמות מומס במים כך שנוצרת חומצה‬ ‫פחמתית‪( :‬חומצה פחמתית) ‪( ↔ H2CO3‬מים) ‪( H2O‬פחמן דו חמצני) ‪CO2‬‬ ‫ב‪ .‬החומצה הפחמתית עוברת דיסוציאציה ומתפרקת ליוני מימן וליוני פחמה‬ ‫(ביקרבונט)‪( :‬ביקרבונט) ‪( + HCO3-‬יוני מימן) ‪( ↔ H+‬חומצה פחמתית) ‪H2CO3‬‬ ‫ג‪ .‬יוני הביקרבונט יכולים להתנהג כחומצה (נטייה לשחרר יון מימן בסביבה מימית)‬ ‫או כבסיס (נטייה לקבל יון מימן בסביבה מימית)‪.‬‬ ‫‪ )1‬כשיתנהגו כחומצה יהפכו ל‪CO3-2-‬‬ ‫‪ )2‬כשיתנהגו כבסיס יהפכו ל‪H2CO3+-‬‬ ‫היבטים רפואיים‬ ‫‪ .1‬שני הגורמים העיקריים בגוף האדם שמעוברים במאזן החומצי בסיסי הן מערכת‬ ‫הנשימה והכליות‪ ,‬ששניהם משפיעים על ריכוז יוני הביקרבונט בדם‪ ,‬שמשפיעים‬ ‫בתורם על רמת החומציות של הדם‪.‬‬ ‫‪9‬‬ ‫‪ .2‬מערכת הנשימה אחראית על פינוי הפחמן הדו חמצני‪ ,‬שככל שהוא נמצא יותר בדם‪,‬‬ ‫עולה חומציותו של הדם‪.‬‬ ‫‪ .3‬הכליות אחראיות על פינוי יוני הביקרבונט‪ ,‬וככל שיפנו אותם בקצב מהיר יותר‪ ,‬יירד‬ ‫ריכוזם בדם והדם ייהפך לחומצי יותר (‪ pH‬יירד)‪.‬‬ ‫‪ .4‬קיימות ‪ 4‬קטגוריות עיקריות של הפרעה במאזן החומצי בסיסי בתהליך הנשימה‪:‬‬ ‫א‪ .‬חמצת נשימתית‪ :‬מאופיין בקצב נשימה איטי‪ ,‬שכתוצאה ממנו חלה ירידה בפינוי‬ ‫הפחמן הדו חמצני מהריאות‪ ,‬ולפיכך הוא מצטבר בדם‪ ,‬ומוריד את ה‪( pH-‬הופך‬ ‫את הדם לחומצי יותר)‪.‬‬ ‫על מנת להתמודד‪ ,‬קיים פיצוי כלייתי של ספיגה חוזרת של יוני הביקרבונט‬ ‫בכליות‪ ,‬מה שגורם לדם להפוך לבסיסי יותר (מעלה את ה‪.)pH-‬‬ ‫ב‪ .‬בססת נשימתית‪ :‬מאופיין בקצב נשימה מהיר‪ ,‬הגורם לפינוי מגובר מדי של‬ ‫פחמן דו חמצני‪ ,‬ולפיכך לעלייה ב‪( pH-‬הופך את הדם לבסיסי יותר)‪ .‬מצב זה‬ ‫מאופיין בד"כ כהיסטריה‪.‬‬ ‫על מנת להתמודד‪ ,‬קיים פיצוי כלייתי של הפרשה מוגברת של ביקרבונט‬ ‫מהכליות‪ ,‬מה שגורם לדם להפוך לחומצי יותר ומוריד את ה‪.pH-‬‬ ‫ג‪ .‬חמצת מטבולית‪ :‬הצטברות של חומצות לא נדיפות עקב הגברה בפינוי הכלייתי‬ ‫של ביקרבונט‪ ,‬מה שגורם לירידה ב‪( pH-‬עלייה בחומציות הדם)‪.‬‬ ‫כתוצאה מכך יהיה פיצוי נשימתי שיגרום לפליטה מוגברת של פחמן דו חמצני‪,‬‬ ‫לפיכך יהיה פחות פחמן דו חמצני בדם‪ ,‬ה‪ pH-‬יעלה והדם יהפוך פחות חומצי‪.‬‬ ‫ד‪ .‬בססת מטבולית‪ :‬ירידה בכמות החומצות הלא נדיפות בדם‪ ,‬עקב עליה בספיגה‬ ‫החוזרת של ביקרבונט בכליה‪ ,‬מה שגורם לעלייה ב‪ pH-‬בדם (ירידה בחומציות‬ ‫הדם)‪.‬‬ ‫כתוצאה מכך יהיה פיצוי נשימתי של פליטה מוקטנת של פחמן דו חמצני‪ .‬לפיכך‪,‬‬ ‫יהיה יותר פחמן דו חמצני בדם‪ ,‬שיעלה את חומציות הדם ויוריד את ה‪.pH-‬‬ ‫מבוא לכימיה אורגנית‬ ‫הגדרות‬ ‫‪ .1‬חומרים אנ‪-‬אורגניים‪ :‬חומרים מן הטבע הדומם (מינרלים‪ ,‬מלחים‪ ,‬מתכות וכו')‪.‬‬ ‫‪ .2‬חומרים אורגניים‪ :‬חומרים שניתן להפיק מהחי והצומח (שומנים‪ ,‬סוכרים וכו')‪.‬‬ ‫א‪ .‬תרכובות אורגניות מכילות את יסודות הפחמן (‪ ,)C‬מימן (‪ ,)H‬ויסודות נוספים כגון‬ ‫חמצן (‪ ,)O‬חנקן (‪ )N‬וסולפור (‪.)S‬‬ ‫ב‪ .‬היסוד המרכזי בתרכובות אורגניות הוא הפחמן‪ ,‬ולכן כימיה אורגנית מוגדרת‬ ‫ככימיה של תרכובות הפחמן‪.‬‬ ‫‪11‬‬ ‫קביעת הרכב תרכובת אורגנית‬ ‫‪ .1‬קביעת הרכב תרכובת אנ‪-‬אורגנית מתבצעת בד"כ הודות להפרדת יונים‬ ‫באלקטרוליזה‪.‬‬ ‫‪ .2‬לעומת זאת‪ ,‬קביעת הרכב תרכובת אורגנית מחייבת פיענוח פיזיקלי של קבוצות‬ ‫היסוד הבונות את המולקולה כולה‪ .‬דרך אפשרית היא על ידי אנליזת יסודות‪ :‬שורפים‬ ‫תרכובת אורגנית בנוכחות חמצן‪ ,‬ועל פי שקילת תוצרי הבעירה (‪ CO2‬ו‪ (H2O-‬ניתן‬ ‫למדוד את כמות כל יסוד בתרכובת שנשרפה)‪.‬‬ ‫‪ .3‬קיימות מספר שיטות להציג מבנה של תרכובת אורגנית‪:‬‬ ‫א‪ .‬נוסחא אמפירית‪ :‬מציינת את היחסים המספריים הבסיסיים בין האטומים בחומר‪,‬‬ ‫אך לא בהכרח את המספר האמיתי של כל אטום במולקולה של החומר‪.‬‬ ‫ב‪ .‬נוסחא מולקולרית‪ :‬מציינת את המספרים האמיתיים של האטומים במולקולה‪,‬‬ ‫ומספקת מידע על מבנה המולקולה‪.‬‬ ‫ג‪ .‬נוסחת מבנה‪ :‬מתארת את מבנה המולקולה בדו‪-‬מימד‪ .‬כל קו מתאר קשר בין‬ ‫אטומים‪ .‬ישנן גם תמונות תלת‪-‬מימדיות של מולקולות‪.‬‬ ‫דוגמא‪ :‬מולקולה של מי חמצן מורכבת משתי מולקולות מימן ושתי מולקולות‬ ‫חמצן‪ .‬הנוסחא האמפירית של מי חמצן תהיה ‪( HO‬יחס ‪ 1:1‬בין האטומים)‪ ,‬בעוד‬ ‫שהנוסחא האמפירית תהיה ‪( H2O2‬כמות מדויקת של אטומים במולקולה)‪ .‬נוסחת‬ ‫המבנה תיראה כך‪:‬‬ ‫ייחודו של אטום הפחמן‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫רוב היסודות בטבע נוטים האטומים להתקשר יותר לאטומים מסוגים שונים‪.‬‬ ‫אטומי הפחמן נוטים להתקשר זה עם זה בצורות שונות‪.‬‬ ‫הקשרים בין אטומי הפחמן הינם קוולנטיים וחזקים ביותר‪.‬‬ ‫הקשר בין אטומי הפחמן לאטומים אחרים (מימן‪ ,‬חמצן‪ ,‬חנקן) הוא קוולנטי גם כן‪.‬‬ ‫לפיכך‪ ,‬תרכובות אלה הם לא אלקטרוליטיים ואין להם נטייה להתפרק ליוניים‪.‬‬ ‫ההתקשרות של אטומי הפחמן עם אטומי מימן יוצרת מולקולה מאוזנת ללא מטען‪.‬‬ ‫חשוב‪ :‬כל אטום פחמן מסוגל ליצור ארבעה קשרים כימיים!!!‬ ‫סוגי קשרי פחמן‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫טטראדר‪ :‬מבנה תלת מימדי של אטום מרכזי שאליו קשורים ארבעה אטומים‪.‬‬ ‫פירמידה‪ :‬מבנה תלת מימדי של אטום מרכזי שאליו קשורים שלושה אטומים‪.‬‬ ‫זווית‪ :‬מבנה דו מימדי של אטום מרכזי שאליו קשורים שני אטומים‪.‬‬ ‫משולש‪ :‬מבנה דו מימדי של אטום מרכזי שאליו קשורים שלושה אטומים‪.‬‬ ‫צורה קווית‪ :‬מבנה חד מימדי שבו אטום מרכזי יוצר קשר יחיד‪ ,‬כפול או שני קשרים‪.‬‬ ‫האלקאנים (‪ :)Alkanes‬פחמימנים רוויים‬ ‫‪ .1‬כאמור‪ ,‬אטומי פחמן רבים מסוגלים להתקשר ביניהם לשרשראות‪ ,‬וליצור סידרה‬ ‫שלמה של פחמימנים‪.‬‬ ‫‪11‬‬ ‫‪ .2‬תרכובות אורגניות הבנויות רק מפחמן ומימן נקראות פחמימנים‪.‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫הנוסחא הכללית לפחמימנים היא ‪CnH2n+2‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫הפחמימנים מכילים קשרי פחמן‪-‬פחמן יחידים ומימנים בלבד‬ ‫שרשרת הפחמימנים היא רוויה )‪ (Saturated‬באטומי מימן‬ ‫כאמור‪ ,‬הקשרים בין הפחמנים למימנים הינם קוולנטיים‪ ,‬ולכן מדובר במולקולות‬ ‫יציביות מבחינה אנרגטית‪.‬‬ ‫שמות האלקינים‪:‬‬ ‫א‪ .‬מתאן‪ CH4 :‬מת‬ ‫ב‪ .‬אתאן‪ C2H6 :‬האתרוג‬ ‫ג‪ .‬פרופאן‪ C3H8 :‬של הפרופסור‬ ‫ד‪ .‬בוטאן‪ C4H10 :‬לבטוניקה‬ ‫ה‪ .‬פנטאן‪( C5H12 :‬פנטגרם = ‪ )5‬פנטסטי‬ ‫ו‪ .‬הקסאן‪( C6H14 :‬הקסגון = ‪ )6‬הקסילופון‬ ‫ז‪ .‬הפטאן‪( C7H16 :‬הפטגון = ‪ )7‬הפטתי שלך‬ ‫ח‪ .‬אוקטאן‪( C8H18 :‬אוקטגון \ אוקטופוס = ‪ )8‬אוקטובר‬ ‫ט‪ .‬נונאן‪( C9H20 :‬ניין = ‪ )9‬נובמבר‬ ‫י‪ .‬דקאן‪( C10H22 :‬דצימל \ ‪ )10 = Decimel‬דצמבר‬ ‫‪.7‬‬ ‫מתמיר‬ ‫מתמיר הוא אלקאן החסר מימן‪ ,‬ויש לו יסוד או קבוצה אחרת במקום המימן הזה‪ .‬מתמיר‬ ‫נקרא אלקיל‪ ,‬ולכן ייקרא באותו שם כמו האלקאן‪ ,‬אלא עם סיומת 'יל'‪ :‬מתיל‪ ,‬פרופיל‪ ,‬בוטיל‪...‬‬ ‫שינוי בשם יהיה רק לתוספת‪ ,‬כלומר למתמיר – שמתחבר על השרשרת הגדולה‪ ,‬שעדיין‬ ‫תקבל (בהתאם לדגשים שיוסברו בהמשך) סיומת אן‪...‬‬ ‫איזומרים וקונפורמציות של תרכובות הפחמן‬ ‫‪ .1‬איזומרים הם חומרים בעלי נוסחה מולקולרית זהה‪ ,‬אך נוסחת מבנה שונה‪ .‬כלומר‪,‬‬ ‫במקום שכל הפחמנים יתחברו זה לזה בשורה‪ ,‬אחד מהפחמנים בשרשרת יהיה‬ ‫מחובר לאחד הפחמנים במרכז השרשרת‪.‬‬ ‫‪ .2‬קונפורמציות הם סידורים שונים של המולקולה במרחב הנובעים מסיבוב סביב קשר‬ ‫יחיד‪.‬‬ ‫מתן שמות לאלקאנים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫מוצאים מהי השרשרת הקווית הארוכה ביותר – זהו השלד הפחמני (כל שאר‬ ‫הפחמנים הם מתמירים)‪.‬‬ ‫על פי מספר הפחמנים בשרשרת‪ ,‬קובעים את שם השלד הפחמני‪.‬‬ ‫ממספרים את פחמני השלד מהצד הקרוב למתמיר‪.‬‬ ‫מציינים את שם המתמיר (אלקיל‪ )Methane  Methyl :‬ולפניו את מספר הפחמן‬ ‫שאליו הוא מחובר‪.‬‬ ‫כאשר ישנם שני מתמירים זהים נוסיף קידומת ‪ ,di‬כאשר יש שלושה ‪ ,tri‬ארבעה‬ ‫‪ ,tetra‬ולפניהם את מספרי הפחמנים שאליהם הם מחוברים = ‪dimethyl, trimethyl,‬‬ ‫‪.tetramethyl‬‬ ‫‪12‬‬ ‫‪ .6‬כותבים את השם כך‪:‬‬ ‫מיקום המתמיר\ים‪ ,‬שם המתמיר\ים (עם קידומת)‪ ,‬שם השלד‪.‬‬ ‫תכונות האלקאנים‬ ‫‪ .1‬ככל שהאלקאן נעשה ארוך יותר (יותר פחמנים) נקודת ההתכה והרתיחה שלו עולות‪.‬‬ ‫‪ .2‬נקודת הרתיחה וההתכה של ארבעת האלקנים הקצרים ביותר הן נמוכות מאוד‪,‬‬ ‫ורובם גזים בטמפ' החדר‪.‬‬ ‫פחמימנים בלתי רוויים‪ :‬אלקנים (‪ )Alkenes‬ואלקינים (‪)Alkynes‬‬ ‫‪ .1‬פחמימנים בלתי רוויים הם בעלי קשרים כפולים בין חלק מהפחמנים‪.‬‬ ‫‪ .2‬מאחר וכל פחמן מסוגל ליצור ארבעה קשרים‪ ,‬אם יש קשר כפול (או משולש) הין שני‬ ‫פחמנים‪ ,‬בהכרח הם קשורים לפחות מימנים‪ ,‬ולכן הם אינם רוויים (‪.)Unsaturated‬‬ ‫‪ .3‬מבחינים בין שני סוגים של פחמימנים בלתי רוויים‪:‬‬ ‫א‪ .‬אלקנים (‪ :)Alkenes‬פחמימנים בלתי רוויים שלהם קשר כפול בשרשרת‪ .‬הנוסחא‬ ‫הכללית שלהם תהיה ‪ .CnH2n‬השרשרת תקבל סיומת '‪.'ene‬‬ ‫ב‪ .‬אלקינים (‪ :)Alkynes‬פחמימנים בלתי רויים שלהם קשר משולש בשרשרת‪.‬‬ ‫הנוסחא הכללית שלהם תהיה ‪ .CnH2n-2‬השרשרת תקבל סיומת '‪.'yne‬‬ ‫איזומרים ציס \ טרנס‬ ‫איזומריה זו מתקיימת כאשר לפחמני הקשר הכפול שני מתמירים שונים‪ .‬מבחינים בין שני‬ ‫מצבים‪:‬‬ ‫‪ .1‬איזומריה טרנס‪ :‬כאשר המתמירים נמצאים בשני צדדים שונים של שרשרת‬ ‫הפחמנים‪.‬‬ ‫‪13‬‬ ‫‪ .2‬איזומריה ציס‪ :‬כאשר המתמירים נמצאים באותו צד של שרשרת הפחמנים‪.‬‬ ‫האיזומרים יהיו דומים בתכונותיהם הכימיות‪ ,‬אך שונים בתכונותיהם הפיזיקליות (נקודת‬ ‫רתיחה‪ ,‬קוטביות וכו')‪.‬‬ ‫קבוצות פונקציונליות‬ ‫קבוצה פונקציונאלית היא חלק מתרכובת המשפיע באופן מכריע על התכונות הכימיות‬ ‫והפיזיקליות של התרכובת‪.‬‬ ‫מאחר ויש אינסוף תרכובות פחמן אפשריות‪ ,‬נהוג לסווג אותן על פי הקבוצה הפונקציונאלית‬ ‫שלהם‪ ,‬כמעין תבנית לתכונות הכימיות והפיזיקליות של השרשרת‪.‬‬ ‫הקבוצה הפונקציונאלית בשרשרת פחמן תופיע בנוסף או במקום חלק משרשרת הפחמן‬ ‫והמימן ונקראת גם "שארית ‪."R‬‬ ‫כהלים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫קבוצה פונקציונאלית‪( OH :‬קבוצה הידרוקסילית)‬ ‫מינוח‪ :‬סיומת '‪-‬ול'‪ ,‬כאשר לפני שם החומר יצויין מספר הפחמן שעליו יושבת הקבוצה‬ ‫הפונקציונאלית – מתחילים לספור מהצד הקרוב לקבוצה‪ :‬מתאנול‪ 2 ,‬פרופנול וכו'‬ ‫תכונות‪:‬‬ ‫א‪ .‬בעלי קשרי מימן‪ ,‬ולכן יהיו מסיסים במים‪.‬‬ ‫ב‪ .‬בעלי נקודת רתיחה גבוהה יחסית‪.‬‬ ‫ג‪ .‬יכולים לקבל\למסור אלקטרונים עד שיגיעו למצב יציב מבחינה אנרגטית‪.‬‬ ‫נחלקים לשלוש קבוצות‪:‬‬ ‫א‪ .‬כוהל ראשוני‪ :‬הפחמן אליו קשורה קבוצת ההידרוקסיד קשור לפחמן אחד נוסף‬ ‫ב‪ .‬כוהל שניוני‪ :‬הפחמן אליו קשורה קבוצת ההידרוקסיד קשור לשני פחמנים‬ ‫ג‪ .‬כוהל שלישוני‪ :‬הפחמן אליו קשורה קבוצת ההידרוקסיד קשור לשלושה פחמנים‬ ‫‪14‬‬ ‫אלדהידים וקטונים‬ ‫‪ .1‬קבוצה פונקציונאלית‪( O :‬קבוצה קרבונילית)‬ ‫א‪ .‬באלדהיד הקבוצה הקרבונילית נמצאת בקצה השרשרת‪.‬‬ ‫ב‪ .‬בקטון הקבוצה הקרבונילית נמצאת באמצע השרשרת‪.‬‬ ‫קבוצה קרבוכסילית‬ ‫‪ .1‬קבוצה פונקציונאלית‪( COOH :‬קבוצה קרבוכסילית)‬ ‫‪ .2‬מינוח‪ :‬סיומת –ואית (חומצה מתאנואית‪ ,‬חומצה אתאנואית‪ ,‬חומצה פרופאנוארית)‬ ‫‪ .3‬תכונות‪:‬‬ ‫א‪ .‬מכילות קשרי מימן‬ ‫ב‪ .‬טמפרטורות היתוך ורתיחה גבוהות מהכהלים‬ ‫ג‪ .‬מסיסות גבוהה במים (חומצות חלשות)‬ ‫ד‪ .‬המסיסות במים יורדת ככל שהשייר הפחמני ארוך יותר (פחות קשרי מימן)‬ ‫אמינים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫האמינים הן נגזרות אורגניות של אמוניה (‪ ,)NH3‬בה הוחלפו אחד או יותר מהמימנים‬ ‫בשרשרת פחמנים‪.‬‬ ‫מינוח‪ :‬סיומת 'אמין' (מתיל‪-‬אמין‪ ,‬אתיל‪-‬אמין וכו')‪.‬‬ ‫תכונות‪:‬‬ ‫א‪ .‬בעלי קשרי מימן ולכן מסיסים במים (בסיסים חלשים)‬ ‫ב‪ .‬מסיסות יורדת ככל שהשייר הפחמני ארוך יותר (פחות קשרי מימן)‬ ‫ג‪ .‬בעלי טמפרטורות היתוך ורתיחה נמוכות מהכהלים‬ ‫מתחלקים לשלושה סוגים‪:‬‬ ‫א‪ .‬אמין ראשוני‪ :‬החנקן קשור לקבוצת אלקיל אחת‬ ‫‪15‬‬ ‫ב‪ .‬אמין שניוני‪ :‬החנקן קשור לשתי קבוצות אלקיל‬ ‫ג‪ .‬אמין שלישוני‪ :‬החנקן קשור לשלוש קבוצות אלקיל‬ ‫חלבונים‬ ‫תפקידי החלבונים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫‪.8‬‬ ‫‪.9‬‬ ‫מתפקדים כנשאים של מולקולות קטנות ויונים רבים (לדוגמא המוגלובין) ומתפקדים‬ ‫כחלבוני ממברנה (משאבות \ תעלות)‬ ‫שמירה על מאזן נוזלים (אלבומין) ומאזן חומצה‪-‬בסיס (תמיסות בופר)‬ ‫סיבי השריר הינם סיבי חלבון להם יכולת תנועה (כיווץ)‬ ‫רקמת החיבור בגוף הינה רקמה חלבונית (ייצוב רקמות)‬ ‫קטליזה אנזימתית – קביעת מהלכם של שינויים כימיים בהיותם זרזי תהליכים‬ ‫המערכת החיסונית – נוגדנים הינם חלבונים המסוגלים לזהות ולקשור חומרים זרים‬ ‫המערכת העצבית – תגבותם של תאי עצב לגירויים מתבצעת בעזרת חלבונים‬ ‫בקרת גדילה והתמיינות – ביטוי רצוף ומבוקר של מידע גנטי הכרחי לגדילה‬ ‫מקור לאנרגיה – ‪ 4‬קק"ל לגרם‬ ‫מבנה החלבונים‬ ‫‪ .1‬יחידות המבנה הבסיסיות של החלבון הן חומצות אמינו‪.‬‬ ‫‪ .2‬חומצה אמינית כוללת‪:‬‬ ‫א‪ .‬קבוצת אמינית (‪)H3N+‬‬ ‫ב‪ .‬קבוצת קרבוקסיל (‪)COO-‬‬ ‫ג‪ .‬אטום מימן‬ ‫ד‪ .‬קבוצת ‪ R‬מסוימת הקשורה לאטום פחמן (נקרא פחמן ‪ – )α‬נקראת קבוצה צדדית‬ ‫‪ .3‬הקבוצה הצדדית היא המבדילה בין החומצות האמיניות השונות‬ ‫‪16‬‬ ‫‪α‬‬ ‫איזומריה אופטית‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫ברוב חומצות האמינו‪ ,‬פחמן ‪ α‬קשור ל‪ 4-‬מתמירים שונים‪ ,‬ונוצר פחמן א‪-‬סימטרי‪.‬‬ ‫הקבוצות הקשורות לפחמן ‪ α‬יכולות להסתדר בשני מבנים מרחביים שונים‪ ,‬כך‬ ‫שהאחד הוא דמות ראי של השני‪.‬‬ ‫שתי המולקולות השונות שמתקבלות הן בעלות תכונות כימיות שונות‪ ,‬והן מסומנות‬ ‫באותיות ‪ D‬ו‪ ,L-‬על פי כיוון שבירת קרני האור‪.‬‬ ‫תופעה זו נקראת איזומריה מרחבית \ אופטית‪.‬‬ ‫הדרך היחידה להפוך מולקולה מסוג אחד לשני היא על ידי ניתוק הקשרים‬ ‫הקוולנטיים הקיימים ויצירת קשרים חדשים‪.‬‬ ‫חלבונים בנויים אך ורק מחומצות ‪ L‬איזומר‪.‬‬ ‫מאפייני החומצות האמיניות‬ ‫‪ .1‬בעלי נקודת היתוך גבוהה יחסית‬ ‫‪ .2‬בעלי מסיסות מאוד גבוהה במים‬ ‫‪ .3‬בתמיסה בעלת ‪ pH‬נייטרלי (‪ )7‬נמצאות החומצות בעיקר בצורת יונים דו‪-‬קוטביים‪ ,‬כך‬ ‫שהקבוצה הקרבוקסילית מוסרת פרוטון והיא בעלת מטען שלילי‪ ,‬והקבוצה האמינית‬ ‫מקבלת פרוטון והיא בעלת מטען חיובי‬ ‫‪ .4‬לעומת זאת‪ ,‬בתמיסה שאינה נייטרלית‪ ,‬ישתנה מצב היינון בהתאם לשינוי ב‪:pH-‬‬ ‫א‪ .‬בתמיסה חומצית (‪ ,)pH = 1‬קבוצת הקרבוקסיל אינה מיוננת (‪ ,)COOH‬והקבוצה‬ ‫האמינית מיוננת (‪.)NH3+‬‬ ‫ב‪ .‬בתמיסה בסיסית (‪ )pH = 11‬קבוצת הקרבוקסיל מיוננת (‪ )COO-‬והקבוצה האמינית‬ ‫אינה מיוננת (‪.)NH2‬‬ ‫‪17‬‬ ‫הקבוצה הצדדית (קבוצת ‪)R‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫כאמור‪ ,‬הקבוצה הצדדית היא שקובעת את סוג החומצה האמינית‪.‬‬ ‫קיימים ‪ 20‬סוגים של קבוצות צדדיות בחלבונים בבעלי חיים‪ ,‬ולכן קיימות ‪ 20‬חומצות‬ ‫אמיניות שונות‪.‬‬ ‫החומצות שונות בגודלן‪ ,‬בצורתן‪ ,‬במטען שלהן‪ ,‬בפעילות הכימית וביכולתן ליצור‬ ‫קשרי מימן‪.‬‬ ‫העובדה שחלבונים מבצעים מגוון כה מרשים של תפקידים נובע מהשונות ומהרב‬ ‫גוניות של עשרים הסוגים של אבני הבניין הללו‪.‬‬ ‫סוגי חומצות אמיניות‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית לא קוטבית‪ :‬וולין‪ ,‬אלנין‪ ,‬גליצין‪ ,‬איסלוצין‪,‬‬ ‫מתיונין‪ ,‬ליוצין‪ .‬פרט לגליצין‪ ,‬כולן הידרופוביות‪.‬‬ ‫חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית קוטבית‪ ,‬לא מיוננת ולא טעונה‪ :‬ציסטין‪,‬‬ ‫תירונין‪ ,‬סרין‪ ,‬גלוטמין‪ ,‬אספרגין‪ ,‬פרולין‪ .‬כולן יוצרות קשרי מימן עם מים מאחר‬ ‫והקבוצה הצדדית קוטבית אך אינה עוברת יינון ב‪ pH-‬פיזיולוגי‪.‬‬ ‫חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית מיוננת וטעונה חיובית ב‪ pH-‬פיזיולוגי‪:‬‬ ‫היסטדין‪ ,‬ארגינין‪ ,‬לייזין‪ .‬מכונות חומצות אמיניות בסיסיות‪.‬‬ ‫חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית מיוננת וטעונה שלילית ב‪ pH-‬פיזיולוגי‪:‬‬ ‫מכונות חומצות אמיניות חומציות‪.‬‬ ‫חומצות אמיניות בעלות קבוצה צדדית ארומטית‪ :‬טריפטופן‪ ,‬טירוזין‪ ,‬פנילאלנין‪.‬‬ ‫חומצות אלו מכילות טבעת של קשרים כפולים מצומדים‪ .‬שלושתן בולעות אור בתחום‬ ‫האולטרא‪-‬סגול‪ ,‬וניתן למדוד בעזרתן ריכוז של חלבון באורך גל זה‪.‬‬ ‫מבנה החלבון‬ ‫מבנה החלבון מורכב מארבעה מבנים‪ ,‬אשר קובעים את תפקידו הביולוגי של החלבון‪:‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫מבנה ראשוני‪ :‬רצף חומצות האמינו ומיקומם של קשרי הדו‪-‬גופרית (דיסולפידים –‬ ‫אם ישנם)‪.‬‬ ‫מבנה שניוני‪ :‬יחסים מרחביים בין שיירי חומצות האמינו הקרובים זה לזה‪.‬‬ ‫מבנה שלישוני‪ :‬יחסים מרחביים בין שיירי החומצות האמיניות המרוחקים זה מזה‪.‬‬ ‫מבנה רביעוני‪ :‬בחלבונים עם מספר שרשראות פוליפפטידיות‪ ,‬כאשר כל שרשרת‬ ‫נקראת תת‪-‬יחידה‪.‬‬ ‫‪18‬‬ ‫מבנה ראשוני‪ -‬קשר פפטידי‬ ‫‪ .1‬קבוצה הקרבוקסיל של חומצה אמינית אחת קשורה לקבוצה האמינית של חומצה‬ ‫אמינית שניה בקשר פפטידי (נקרא גם קשר אמידי)‪.‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫בתהליך יצירת הקשר הפפטידי משתחררת מולקולת מים‪.‬‬ ‫שיווי המשקל של התגובה נוטה לכיוון הפירוק ולא לכיוון ההרכבה‪ ,‬ולכן יצירת קשרים‬ ‫פפטידיים דורשת השקעה של אנרגיה‪ ,‬בעוד שפירוק קשרים אלו משחרר אנרגיה‪.‬‬ ‫חומצות אמיניות רבות (מעל ‪ )100‬מחוברות ביניהן בקשים פפטידיים ליצירת‬ ‫שרשרת פוליפפטידית‪ ,‬שהיא מבנה לא מסועף‪.‬‬ ‫יחידה אחת של חומצה אמינית בשרשרת פוליפפטידית נקראת שייר‪.‬‬ ‫לשרשרת יש כיוון‪ :‬מקובל לראות את הקצה האמיני כתחילתה של השרשרת‪.‬‬ ‫השרשרת מורכבת מחלק שחוזר על עצמו ונקרא שרשרת עיקרית (השלד) ומחלק‬ ‫משתנה שהוא הקבוצות הצדדיות השונות‪.‬‬ ‫‪ .8‬במידה ובחלבון יש שיירים של חומצות אמיניות מסוג ציסטאין‪ ,‬הקבוצות הצדדיות‬ ‫תיצרנה קשרי דו‪-‬גופרית (קוולנטיים) שמייצבים את המבנה הראשוני של החלבונים‪.‬‬ ‫מבנה שניוני‬ ‫במבנה שניוני קיימים שלושה מבנים אפשריים בין שיירי חומצות אמינו הקרובים זה לזה‪:‬‬ ‫‪ .1‬סלילי ‪:α‬‬ ‫א‪ .‬המבנה השניוני הנפוץ ביותר‪.‬‬ ‫ב‪ .‬בסלילים אלו קשרי המימן נוצרים בין מימן הקשור לחנקן של הקשר הפפטידי‪,‬‬ ‫לבין קבוצת הקרבוניל של החומצה האמינית הרביעית שאחריו‪.‬‬ ‫‪19‬‬ ‫ג‪.‬‬ ‫ד‪.‬‬ ‫ה‪.‬‬ ‫ו‪.‬‬ ‫הקשרים יוצרים מבנה של סליל‪ ,‬כאשר הקבוצות הצדדיות פונות החוצה‬ ‫והשרשרת סובבת לכיוון ימין‪.‬‬ ‫בכל סיבוב שלם יהיו ‪ 3.6‬חומצות אמינו (סיבוב שלם = ‪.)A = 0.1nm ,5.4A‬‬ ‫לא ימצאו חומצות אמינו עם מטען מנוגד או זהה בעמדות שיכולות לגרום לעיוות‬ ‫הסליל (נקרא ‪.)α-helix‬‬ ‫לרוב לא ימצאו חומצאות אמינו גדולות כגון גליצין או פרולין‪.‬‬ ‫‪ .2‬משטחי ‪:β‬‬ ‫א‪ .‬מבנה של משטחים הנוצר על ידי קשרי מימן בין מקטעים מקביליים של‬ ‫השרשרת הפוליפפטידית‪.‬‬ ‫ב‪ .‬מורכבים מחומצות אמיניות עם קבוצה צדדית קטנה יחסית‪.‬‬ ‫ג‪ .‬בחלבונים יופיעו שני משטחים או יותר‪.‬‬ ‫‪21‬‬ ‫‪ .3‬סיבובים ולולאות‪ :‬מקטעים ללא מבנה קבוע היוצרים חיבורים בין סלילי ‪ α‬ומשטחי ‪β‬‬ ‫ומטרתם להפוך את כיוון השרשרת הפוליפפטידית‪.‬‬ ‫מבנה שלישוני‬ ‫גם במבנה השלישוני קיימים שני סוגים של סידור מרחבי‪:‬‬ ‫‪ .1‬חלבונים כדוריים (‪ )Globular Proteins‬המאורגנים ככדור‪.‬‬ ‫החלבונים הפונקציונאליים (כדוריות דם‪ ,‬אנזימים‪ ,‬הורמונים וכו') הם לרוב חלבונים‬ ‫כדוריים‪.‬‬ ‫‪ .2‬חלבונים סיביים (‪ )Fibrous Proteins‬המאורגנים סביב ציר אורך דמיוני‪.‬‬ ‫‪21‬‬ ‫חלבוני המבנה (שיער‪ ,‬שרירים‪ ,‬גידים‪ ,‬ציפורניים) הם לרוב חלבונים סיביים‪.‬‬ ‫מבנה רביעוני‬ ‫מספר שרשארות פוליפפטיד סמוכות זו לזו‪ .‬לדוגמא‪ :‬בהמוגלובין קיימות ארבע שרשרות של‬ ‫החלבון גלובין (כל אחת מכילה קבוצת הם – תצמיד של ארבעה פירולים ויון ברזל)‬ ‫שמרכיבות ביחד את המולקולה‪.‬‬ ‫סיכום המבנה המרחבי של חלבון‬ ‫דוגמא למבנה חלבון‬ ‫חלבון המבנה של השיער ‪:α-kertain‬‬ ‫‪ .1‬מבנה ראשוני‪ :‬קשרי דו‪-‬גופרית‬ ‫‪ .2‬מבנה שניוני‪ :‬סלילי ‪α‬‬ ‫‪ .3‬מבנה שלישוני‪ :‬סיבי‬ ‫‪22‬‬ ‫דנטורציה של חלבונים‬ ‫דנטורציה היא שינוי מרחבי של מבנה המולקולה ואובדן תכונותיה ותפקודה כתוצאה מטיפול‬ ‫כימי או פיזיקלי‪ .‬חלבון יעבור דנטורציה כתוצאה מהגורמים הבאים‪:‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫חום‪ :‬משפיע על אינטראקציות חלשות כמו קשרי מימן‪.‬‬ ‫‪ pH‬קיצוני‬ ‫שימוש בממסים‬ ‫ריאגנטים מחזרים השוברים קשרי דו‪-‬גופרית‬ ‫חלבון כחלק מתזונת האדם‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫בני האדם מקבלים חלבון משני מקורות‪ :‬מן החי ומן הצומח‪.‬‬ ‫גופנו מורכב מ‪ 20-‬חומצות אמינו‪ ,‬שנחלקות בצורה הבאה‪:‬‬ ‫א‪ .‬חיוניות‪ :‬חומצות אמינו שאיננו מסוגלים ליצור בגופנו ולכן חייבים לקבל אותם‬ ‫במזון שאנו אוכלים‪.‬‬ ‫ב‪ .‬חיוניות למחצה‪ :‬חומצות שישנם מצבים שבהם לא ניתן ליצור באופן עצמאי‬ ‫(למשל אצל ילדים) ואז יש לקבל אותם כחלק מהמזון שאנו אוכלים‪.‬‬ ‫ג‪ .‬לא חיוניות‪ :‬חומצות אמינו שניתן ליצור בגוף באופן עצמאי‪ ,‬ולכן לא הכרחי לקבל‬ ‫אותם במזון שאנו אוכלים‪.‬‬ ‫חלבון מלא הוא חלבון הכמיל את כל חומצות האמינו החיוניות לגוף‪ ,‬והוא חלבון‬ ‫שמגיע בעיקר ממקור החי‪.‬‬ ‫חלבון שמגיע ממקור צמחי נקרא חלבון חסר‪ ,‬משום שהוא אינו מכיל את כל‬ ‫החומצות החיוניות‪ ,‬ולכן דרושה השלמת חלבון‪ ,‬כלומר צירוף שני מקורות צמחיים‬ ‫שונים כדי לקבל את כל החומצות הדרושות‪.‬‬ ‫לאדם בוגר דרוש ‪ 0.8‬גרם חלבון לכל ק"ג משקל גוף‪ ,‬כאשר ספורטאי סיבולת יצרכו‬ ‫‪ 1.2-1.4‬גרם‪ ,‬וספורטאי כוח יגיעו עד ‪ 1.6-1.7‬גרם‪.‬‬ ‫ממוצע הצריכה באוכלוסיה הוא ‪ 1‬גרם לק"ג‪.‬‬ ‫אנזימים‬ ‫אנרגיה – מבוא‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫צמחים משתמשים באנרגיית האור לבניית חומרים אורגניים‪ :‬אנרגית אור מתגלגלת‬ ‫בצמח לאנרגיה כימית זמינה‪ ,‬שמשמשת לבניית חומרים אורגניים‬ ‫תהליך זה נקרא פוטוסינתזה‪ :‬אור ‪  CO2 + H2O ‬גלוקוז (אורגני) ‪ ‬עמילן‬ ‫(צורת אגירה של גלוקוז בצמחים)‬ ‫תרכובות כימיות אורגניות (פחמימות‪ ,‬חלבונים‪ ,‬שומנים) אוצרות בתוכן אנרגיה‪.‬‬ ‫כדי לשחרר את האנרגיה‪ ,‬יש צורך בהשקעת אנרגיה נוספת (חימום‪ ,‬שריפה וכו')‪.‬‬ ‫אנזימים‬ ‫אנרגיית הפעלה ‪ -‬הגדרה‬ ‫הגדרה‪ :‬האנרגיה הדרושה להפעלת תגובות כימיות‬ ‫‪23‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫מאחר שרמת האנרגיה (והחום הנלווה אליה) הנדרשת הינה גבוהה מאוד‪ ,‬יצור חי‬ ‫לא יוכל לעמוד בהפקתה‪.‬‬ ‫על מנת לאפשר הפקת אנרגיה זו‪ ,‬דרושים זרזים (קטליזטורים)‪.‬‬ ‫הקטלזיטורים מפחיתים את אנרגית ההפעלה של התגובות שהם מזרזים‪ ,‬ולפיכך‬ ‫מקצרים את זמן התגובה על יד הפחתת מחסום ההפעלה‪.‬‬ ‫ביצורים חיים הקטליזטורים הם אנזימים‪.‬‬ ‫אנזימים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫האנזימים מעלים את קצב הגעת התגובה לשיווי משקל‪ ,‬איך אינם משנים את קבוע‬ ‫התגובה (שתלוי בסוג החומרים ובריכוזם)‪.‬‬ ‫גם ללא אנזימים התהליך הכימי היה יוצא אל הפועל‪ ,‬אולם בזמן רב הרבה יותר‪,‬‬ ‫שלא היה מספיק לצורכי התא‪.‬‬ ‫לפיכך‪ ,‬היעדר אנזימים יגרום לתפקוד לקוי של התא‪.‬‬ ‫ישנם אנזימים המעורבים באופן פעיל בהמרת אנרגיה מצורה אחת לאחרת‪ .‬לדוגמא‪,‬‬ ‫העת יצירת מולקולת ‪ ATP‬ממולקולות המרכיבות את המזון ושימוש בהן לכיווץ שריר‬ ‫– בתהליך זה סייע האנזים להפיכת אנרגיה כימית לאנרגיה מכאנית‪.‬‬ ‫תכונות האנזימים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫האנזימים הם חלבונים מסיסים‪.‬‬ ‫האנזימים פועלים בתוך התא ומחוצה לו ואחראים על תהליכים רבים בתא‪ ,‬ובכלל זה‬ ‫חילוף חומרים = מטבוליזם‪.‬‬ ‫האנזימים מחישים תהליכים פי מיליון לפחות!‬ ‫האנזימים הם בעלי ספציפיות גבוהה‪ ,‬ויפעלו רק בתגובות מסוימות עם חומרים‬ ‫מסוימים‪.‬‬ ‫אנזימים שונים יפעלו בתנאי סביבה משתנים‪ ,‬בהתאם לסביבה שבה הם פועלים‬ ‫(אנזימים בקיבה‪ ,‬במעי או בתאים יפעלו אופטימלית ב‪ pH-‬שונים)‪.‬‬ ‫מנגנון פעולה‬ ‫‪ .1‬בתהליך התגובה האנזימטית‪ ,‬האנזימים פועלים על הסובסטרט‪/‬מצע (מגיב) והופכים‬ ‫אותו לתוצר התגובה‪.‬‬ ‫‪ .2‬בכל אנזים יש מבנה חלבון המאפשר לאתר הפעיל של האנזים לפעול על‬ ‫הסובסטרט‪ ,‬בהתאם לעיקרון של מנעול ומפתח‪.‬‬ ‫‪ .3‬האנזים אינו מתבלה במהלך התגובה האנזימטית‪.‬‬ ‫מאפייני האתר הפעיל‬ ‫‪24‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫לכל אנזים אתר פעיל אחד או יותר‪.‬‬ ‫האתר הפעיל מהווה חלק קטן מהנפח הכולל של האנזים‪.‬‬ ‫האתר הפעיל הינו בעל מבנה מורכב תלת מימדי‪.‬‬ ‫יצירת תצמיד אנזים סובסטראט היא המאפשרת את פעולת האנזים על‬ ‫הסובסטראט‪ ,‬שתתבטא לרוב ביצירה או שבירה של קשרים כימיים‪.‬‬ ‫ייתכנו שינויים באתר הפעיל בעקבות היקשרות הסובסטרט אליו‪.‬‬ ‫קצב פעילות האנזים‬ ‫פעילת האנזים מותאמת לתנאים השוררים בתאי היצורים החיים‪ ,‬ותלוי במספר גורמים‪:‬‬ ‫‪ .1‬טמפרטורה‪ :‬ככל שהטמפרטורה עולה‪ ,‬אנרגיית התנועה של המולקולות גדלה‪,‬‬ ‫ולפיכך מהירות פעילות האנזימים עולה‪ .‬מעל לטמפ' של ‪ 40‬מעלות צלזיוס‪ ,‬רוב‬ ‫האנזימים עוברים דנטורציה ואינם מתפקדים‪.‬‬ ‫‪ .2‬רמת ה‪ :pH-‬לכל אנזים יש רמת ‪ pH‬שבה פעילותו אופטימלית – כל תזוזה מרמה זו‬ ‫תוריד את קצב הפעילות‪ ,‬עד להפסקת פעילות מוחלטת ברמת חומציות‬ ‫גבוהה\נמוכה מסוימת‪ .‬לדוגמא‪ ,‬האנזים טריפסין פעיל אופטימלית ב‪ ,pH=8-‬ויחדול‬ ‫לפעול ב‪ pH-‬של ‪ 11‬ומעלה או ‪ 5‬ומטה‪.‬‬ ‫‪ .3‬ריכוז המצע (סובסטרט)‪ :‬ככל שריכוז המצע עולה קצב התגובה עולה‪ ,‬עד לשלב שבו‬ ‫כל האנזימים מצויים בצורת תצמיד‪ ,‬ולכן לא ניתן עוד להחיש את התהליך בצורה זו‪.‬‬ ‫מצב זה הוא מצב של רווייה‪ ,‬והוא מהווה את המהירות המירבית של התהליך‪.‬‬ ‫בקרה על פעילות האנזימים‬ ‫קיימות מספר דרכים לבקרה על פעולת האנזימים בגוף האדם‪:‬‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫אנזימים מסויימים יפעלו רק בזמן ובמקום מתאימים מבחינה פיזיולוגית כתוצאה‬ ‫משינויים סביבתיים‪.‬‬ ‫אנזימים מסויימים יעברו שינוי באמצעות קו‪-‬אנזים (ויטמינים ומינרלים הנקשרים‬ ‫לאנזים‪ ,‬משנים את קישורו לסובסטראט ומאפשרים את פעולתו) ורק אז יוכלו לפעול‪.‬‬ ‫אנזימים מסויימים יפסיקו לפעול בעקבות עיכוב על ידי משוב כימי‪ ,‬לדוגמא כתוצאה‬ ‫מהצטברות של תוצרי התגובה‪.‬‬ ‫מעכבי אנזימים‪.‬‬ ‫‪25‬‬ ‫מעכבי אנזימים‬ ‫‪ .1‬עיכוב אנזימים עשוי להתרחש על ידי מולקולות קטנות או יונים ספציפיים‪ ,‬והוא בעלל‬ ‫חשיבות כמנגנון בקרה ווויסות במערכות ביולוגיות (לדוגמא‪ ,‬תרופות ורעלנים פועלים‬ ‫על ידי עיכוב של אנזימים)‪.‬‬ ‫‪ .2‬מבחינים בין שני סוגים של סוגי עיכוב‪:‬‬ ‫א‪ .‬עיכוב בלתי הפיך‪ :‬המעכב נקשר לאנזים בקשר חזק‪ ,‬ששבירתו היא איטית‬ ‫מאוד‪.‬‬ ‫ב‪ .‬עיכוב הפיך‪ :‬נוצר שיווי משקל בין המעכב והאנזים‪ ,‬כך שהתנתקותו תלויה לרוב‬ ‫בריכוז בסובסטראט (לדוגמא – מעכב תחרותי)‪.‬‬ ‫‪ .3‬צורה נוספת למיין עיכובים‪:‬‬ ‫א‪ .‬עיכוב תחרותי‪:‬‬ ‫‪ )1‬מעכב שדומה לסובסטראט נקשר לאתר הפעיל של האנזים‪ ,‬ומונע ממנו‬ ‫להיקשר לסובסטראט הייעודי שלו ולבצע את מטרתו‪.‬‬ ‫‪ )2‬המעכב לא מותאם בהרכב הפנימי שלנו לאנזים‪ ,‬ולכן האנזים יכול רק‬ ‫להיקשר אליו‪ ,‬אולם לא לבצע עליו פעולות כלשהן‪.‬‬ ‫‪ )3‬המעכב מקטין את מהירות הקטליזה מאחר שהוא מפחית את המספר של‬ ‫מולקולות האנזים שנקשרות לסובסטראט‪.‬‬ ‫‪ )4‬עיכוב זה הלא לרוב מסוג הפיך‪.‬‬ ‫ב‪ .‬עיכוב לא תחרותי‪:‬‬ ‫‪ )1‬מעכב נקשר לאנזים באתר אחר ולא לאתר הפעיל‪ .‬הקישור גורם לשינוי‬ ‫מרחבי קטן‪ ,‬שמונע את יצירת התוצר המבוקש‪.‬‬ ‫‪ )2‬המעכב לא נקשר באתר הפעיל‪ ,‬ולכן האנזים יכול להיקשר לסובסטראט‪.‬‬ ‫‪ )3‬המעכב מקטין את מהירות הקטליזה על ידי הקטנת כמות הסובסטראטים‬ ‫שהופכים לתוצרים הרצויים‪.‬‬ ‫אנזימים ‪ -‬מינוח‬ ‫שמות האנזימים מקבלי אם שם הסובסטראט או התגובה אותה הם מאיצים‪ ,‬בתוספת‬ ‫הסיומת '‪:'ase‬‬ ‫‪ .1‬גלוקוז אוקסידאז‪ :‬מאיץ את תהליך חימצון הגלוקוז‪.‬‬ ‫‪ .2‬גלוקוז ‪-6‬פוספטאז‪ :‬מאיץ את ההידרוליזה של זרחן מגלוקוז‪-6-‬פוספאט‪.‬‬ ‫‪ .3‬פוספוטרנספראז‪ :‬מעביר זרחן מ‪ ATP-‬למולקולה אחרת (נקרא גם קינאז)‪.‬‬ ‫פחמימות‬ ‫כללי‬ ‫‪ .1‬פחמימות הן המרכיב העיקרי בתזונת האדם (‪ 75%‬בארצות מתפתחות‪50% ,‬‬ ‫בארצות מפותחות)‪:‬‬ ‫א‪ .‬סיבות פיזיולוגיות‪:‬‬ ‫‪ )1‬יעילות וזמינות גבוהה‬ ‫‪ )2‬תרכובת אורגנית נפוצה ביותר‬ ‫ב‪ .‬סיבות היסטוריות‪/‬כלכליות‪:‬‬ ‫‪26‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫‪ )1‬מצויות בזרעי דגנים‬ ‫‪ )2‬עלות נמוכה‬ ‫‪ )3‬איחסון ארוך טווח‬ ‫תפקידן המרכזי הוא להוות מקור אנרגיה עיקרי לגוף‪.‬‬ ‫כל גרם פחמימה = ‪ 4‬קק"ל‪.‬‬ ‫בצמחים מופקות הפחמימות בתהליך הפוטוסינתזה ונאגרות כעמילן‪.‬‬ ‫בבעלי חיים מופקות בתהליך גלוקוניאוגנזה ונאגרת כגליקוגן בכבד ובשריר‪.‬‬ ‫הפחמימות מתחלקות לפשוטות (חד סוכרים‪ ,‬דו סוכרים) ומורכבות (רב סוכרים)‪.‬‬ ‫חד סוכרים‬ ‫‪ .1‬נוסחה אמפירית‪)CH2O)n :‬‬ ‫‪ .2‬רב כהלים המכילים גם קבוצה קרבונילית‪ :‬אלדהיד או קטון‬ ‫גלוקוז‬ ‫‪ .1‬מולקולת הגלוקוז מכילה ששה אטומי פחמן‪ ,‬והיא שייכת לקבוצת הסוכרים המכונים‬ ‫הכסוזות (‪.)Hex = 6‬‬ ‫‪ .2‬קבוצת האלדהיד על פחמן מספר ‪ 1‬במולקולת הגלוקוז מגיבה עם קבוצת הכהל על‬ ‫פחמן מספר ‪ ,5‬כך שמתקבלת טבעת – טבעת ה‪ D-‬גלוקוז‪:‬‬ ‫‪‬‬ ‫‪ .3‬הטבעת מכילה חמישה אטומי פחמן ואטום חמצן אחד‪.‬‬ ‫‪ .4‬אטום פחמן אחד נמצא מחוץ לטבעת‪.‬‬ ‫‪ .5‬קבוצת ה‪ CH2OH-‬שנמצאת מחוץ לטבעת נקראת מתילול‪.‬‬ ‫‪ .6‬לכל אטום פחמן יש מספר קבוע‪.‬‬ ‫‪ .7‬כל אטום פחמן שבטבעת קשור בשני קשרים נוספים מחוץ לטבעת‪( .‬ל‪ H-‬ול‪.)HO-‬‬ ‫‪ .8‬על פי שיטת הייוורת לייצוג מבנה הטבעת‪ ,‬כל מתמיר שרשום מעל הפחמן נמצא‬ ‫מעל מישור הטבעת‪ ,‬ולהיפך‪ .‬אוזר מושחר בולט ממישור הדף‪.‬‬ ‫‪ .9‬קיימים שני אנומרים של גלוקוז‪ ,‬בהתאם למיקום קבוצת ה‪ OH-‬של פחמן מספר ‪,1‬‬ ‫שנקרא בגלוקוז פחמן אנומרי‪:‬‬ ‫א‪ Dβ .‬גלוקוז‪ :‬קבוצת ה‪ OH-‬של ‪ C-1‬נמצאת מעל מישור הטבעת‪ ,‬בדומה למתילול‪.‬‬ ‫ב‪ Dα .‬גלוקוז‪ :‬קבוצת ה‪ OH-‬של ‪ C-1‬נמצאת מתחת למישור הטבעת‪ ,‬בניגוד‬ ‫למתילול‪.‬‬ ‫‪ .10‬בתמיסה מימית חד סוכר יכול לעבור מאנומר ‪ α‬לאנומר ‪ β‬עד להשגת שיווי משקל‬ ‫דינאמי‪ ,‬כאשר התהליך מתרחש דרך צורת השרשרת הפתוחה של הסוכר‪ .‬תהליך‬ ‫זה נקרא מוטרוטציה‪.‬‬ ‫פרוקטוז‬ ‫‪27‬‬ ‫‪ .1‬בפרוקטוז קיימות שתי קבוצות של ‪( CH2OH‬מתילול) וגם לו קיימים שני אנומרים‪,‬‬ ‫בהתאם למיקום קבוצת ה‪ OH-‬של פחמן מספר ‪ ,2‬שהוא הפחמן האנומרי בפרוקטוז‪:‬‬ ‫א‪ Dβ .‬פרוקטוז‪ :‬קבוצת ה‪ OH-‬נמצאת מעל מישור הטבעת‪ ,‬בדומה למתילול שעל‬ ‫‪ ,C-5‬כאשר המתילול של ‪ C-2‬נמצא מתחת למישור הטבעת‪.‬‬ ‫ב‪ Dα .‬פרוקטוז‪ :‬קבוצת ה‪ OH-‬נמצאת מתחת למישור הטבעת‪ ,‬בניגוד למתילול‬ ‫שעל ‪ ,C-5‬כאשר המתילול של ‪ C-2‬נמצא מעל למישור הטבעת‪.‬‬ ‫‪ .2‬גם בפרוקטוז קיימת תופעה של מוטרוטציה‪ ,‬כך שבתמיסה מימית קיים שיווי משקל‬ ‫בין האנומרים שמתבצע באמצעות מעבר דרך מצב של שרשרת פתוחה‪.‬‬ ‫דו סוכרים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫דו סוכרים נוצרים בתגובה של תהליך דחיסה של שתי מולקולות חד סוכר‪.‬‬ ‫לרוב יהיו מתוקים ומסיסים במים‪ .‬לדוגמא‪:‬‬ ‫א‪ .‬סוכרוז (מקורו בקנה\סלק) מורכב מגלוקוז ופרוקטוז‪ .‬קשר זה מסומן כ‪α(1--‬‬ ‫‪ ,2)β‬משום שפחמן ה‪ C-1-‬בגלוקוז הוא במצב ‪ ,α‬והוא מתחבר לפחמן ‪C-2‬‬ ‫במולקולת הפרוקטוז שהוא במצב ‪.β‬‬ ‫ב‪ .‬לקטוז (סוכר החלב) מורכב מגלוקוז וגלקטוז‪.‬‬ ‫קשר זה מסומן כ‪ ,β)1-4(-‬כאשר קבוצת ה‪ OH-‬של הפחמן האנומרי ‪C-1‬‬ ‫בגלקטוז היא במצב ‪ β‬והחיבור הוא לפחמן ‪ C-4‬במולקולת הגלוקוז‪.‬‬ ‫ג‪ .‬מלטוז (תוצר פירוק העמילן) מורכב משתי מולקולות של גלוקוז‪.‬‬ ‫קשר זה מסומן כ‪ .α(1-4)-‬ה‪ α-‬מסמן את מיקום קבוצת ה‪ OH-‬על הפחמן‬ ‫האנומרי בטבעת השמאלית (‪ )C-1‬הקשורה ל‪ C-4-‬בטבעת השמאלית‪.‬‬ ‫הקשר בין שני חדר סוכרים נקרא קשר גילקוזידי‪ ,‬וכפי שניתן לראות‪ ,‬הוא יסומן‬ ‫תמיד באמצעות מספרי הפחמנים המחוברים‪ ,‬בצירוף אות סוג האיזומר‪.‬‬ ‫ניתן לפרק את הדו‪-‬סוכר לחד‪-‬סוכרים המרכיבים אותו באמצעות מולקולת מים‪.‬‬ ‫תהליך זה נקרא הידרוליזה‪.‬‬ ‫רב סוכרים‬ ‫פחמימות המורכבות מ‪ 3-10-‬יחידות של חד סוכר נקראות אוליגוסוכרים‪ .‬פחמימות‬ ‫המורכבות מיותר מ‪ 10-‬יחידות נקראות רב סוכרים‪.‬‬ ‫מרבית רבי הסוכרים מורכבים מגלוקוז‪ ,‬והם נחלקים לשני סוגים‪:‬‬ ‫‪ .1‬רב סוכרים אגירתיים‪ :‬משמשים כחומרי תשמורת המנוצלים בשעת הצורך להפקת‬ ‫אנרגיה (לדוגמא‪ :‬עמילן בצמחים‪ ,‬או גליקוגן בבעלי חיים)‪.‬‬ ‫‪ .2‬רב סוכרים מבניים‪ :‬משמשים למשען ולתמיכה (לדוגמא‪ :‬תאית הבונה את דופן‬ ‫התא בצמחים‪ ,‬או כיטין שהוא המרכיב העיקרי של השלד החיצוני של חרקים‬ ‫וסרטנים)‪.‬‬ ‫עמילן‬ ‫הומו רב סוכר הבנוי מיחידות גלוקוז‬ ‫הקשר הוא בין פחמנים ‪1-4‬‬ ‫סוג הקשר )‪α(1-4‬‬ ‫כל הטבעות פונות לאותו כיוון‬ ‫צורת סלילית או מסועפת‬ ‫תאית‬ ‫הומו רב סוכר הבנוי מיחידות גלוקוז‬ ‫הקשר הוא בין פחמנים ‪1-4‬‬ ‫סוג הקשר )‪β(1-4‬‬ ‫כל טבעת שנייה הפוכה‬ ‫צורה סיבית‬ ‫‪28‬‬ ‫חומר תשמורת בצמחים‬ ‫חומר מבנה בצמחים‬ ‫סיבים תזונתיים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫סיבים תזונתיים הם רבי סוכרים לא עמילניים (תאית) שמקורם בצומח – ירקות‪,‬‬ ‫קטניות‪ ,‬פירות ודגנים מלאים‪.‬‬ ‫הסיבים התזונתיים אינם מפורקים על ידי אנזימי העיכול של הגוף‪.‬‬ ‫תפקידם בגוף האדם הוא לסייע בתהליכים שונים במערכת העיכול‪ ,‬ולשמור על איזון‬ ‫רמת הסוכר והשומנים בדם‪.‬‬ ‫בעלי חוליות (ובכלל זה בני האדם) אינם מסוגלים לעכל תאית‪ ,‬משום שאין במערכת‬ ‫העיכול שלהם אנזים לפירוק הקשרים בין יחידות הגלוקוז המרכיבות אותה ()‪.)β(1-4‬‬ ‫לעומת זאת‪ ,‬בקרב מעלי הגירה קיים אותו אנזים (צלולוזיס) המאפשרים להם לעכל‬ ‫תאית‪.‬‬ ‫מטבוליזם ואנרגיה‬ ‫מבוא‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫מטבוליזם הם תהליכי הפירוק‪ ,‬והבנייה מחדש של חומרים בתאים החיים‪.‬‬ ‫התהליכים מורכבים מתהליכי ביניים רבים המתרחשים במקביל‪.‬‬ ‫המטבוליזם מורכב משני תהליכים עיקריים‪:‬‬ ‫א‪ .‬קטבוליזם‪ :‬שרשרת תהליכי פירוק שבמהלכם משתחררת אנרגיה‪.‬‬ ‫ב‪ .‬אנבוליזם‪ :‬שרשרת תהליכי בנייה הצורכים אנרגיה‪.‬‬ ‫האנרגיה המופקת בתהליכים קטבוליים היא מקור האנרגיה החיצוני‪ ,‬שמספק את‬ ‫האנרגיה להפעלת התהליכים האנבוליים‪.‬‬ ‫במצב יציב ישנו איזון בין האנרגיה המשתחררת לאנרגיה הנצרכת‪ ,‬כלומר בין‬ ‫הקטבוליזם לאנבוליזם‪.‬‬ ‫‪ATP‬‬ ‫‪ .1‬ה‪ ATP-‬הינו מולקולה האוצרת בתוכה אנרגיה כימית‪.‬‬ ‫‪29‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪.6‬‬ ‫‪.7‬‬ ‫אנרגיה זו משתחררת כאשר ה‪ ATP-‬עובר הידרוליזה (פירוק באמצעות מים) והופך ל‪-‬‬ ‫‪ ADP‬או ל‪.AMP-‬‬ ‫כל אחת משלוש התרכובות הנ"ל יכולה להפוך לשתיים האחרות‪.‬‬ ‫האנזים אדנילאט קינאז מזרז את התגובה‪.‬‬ ‫מכל מול של ‪ ATP‬המתפרק ל‪ ADP-‬ו‪ P-‬משתחררים כ‪ 7-8-‬קק"ל‪.‬‬ ‫בתאי שריר קיימות ‪ 4-6‬מילימול בכל ק"ג של שריר‪ .‬כמות זו מספיקה בממוצע‬ ‫לשחרר ‪ 1.5-2‬קק"ל‪ ,‬שמספיק לעבודה למשך שניות ספורות בלבד‪.‬‬ ‫כדי ליצור יותר ‪ ,ATP‬הגוף חייב לנצל מאגרי קריאטין פוספאט (‪ )CP‬וכן רכיבי מזון‬ ‫שונים (פחמימות‪/‬שומנים‪/‬חלבונים) בתהליכים מטבוליים‪:‬‬ ‫א‪ .‬קריאטין פוספט יכול לשמש לייצור מחודש של ‪ ATP‬באופן מהיר‪.‬‬ ‫ב‪ .‬בשריר קיים קריאטין פוספט בשיעור של פי ‪ 3‬מ‪ 15-17( ATP-‬מילימול בכל ק"ג‬ ‫שריר)‪ ,‬המאפשרים תוספת אנרגיה של ‪ 5-8‬שניות של פעילות עצימה‪.‬‬ ‫ג‪ .‬תהליך זה מבוצע באמצעות מנגנון ה‪ ,ATP-CP-‬המאפשר את תהליך‬ ‫הפוספורילציה שבו זרחן עובר ממולקולה אחת לשניה (הענקת אנרגיה)‪.‬‬ ‫תהליכי יצירת האנרגיה בגוף‬ ‫נתונים‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫‪ 1‬קלוריה‪ :‬כמות אנרגית החום הדרושה להעלות את הטמפרטורה של ‪ 1‬גרם מים‬ ‫במעלת צלזיוס אחת‪.‬‬ ‫‪ 1‬ג'אול‪ :‬כמות האנרגיה הדרושה להזזת ‪ 1‬ק"ג למרחק של ‪ 1‬מטר בכוח של ‪ 1‬ניוטון‬ ‫(הכוח המעניק למסה של ‪ 1‬ק"ג תאוצה של ‪ 1‬מ‪/‬ש‪.)2‬‬ ‫‪ 1000‬קלוריות = ‪ 1‬קילו קלוריות (קק"ל)‪.‬‬ ‫‪ 1‬קק"ל = ‪ 4.184‬ק"ג'אול‪.‬‬ ‫‪ 1‬ק"ג'אול = ‪ 0.239‬קק"ל‪.‬‬ ‫על מנת לייצר אנרגיה בגוף‪ ,‬יש לפרק מולקולות של ‪ .ATP‬מבחינים בין פירוק אנאירובי‪,‬‬ ‫המשתמש במנגנון ה‪ ATP-CP-‬ובגליקוליזה‪ ,‬לבין פירוק אירובי‪ ,‬שבו קיים מעגל חומצת לימון‬ ‫וזרחון חיצוני‪.‬‬ ‫פירוק אנאירובי ‪ -‬גליקוליזה‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫גליקוליזה הינה רצף התגובות שבמהלכן הופך גלוקוז לפירובאט‪ ,‬תוך כדי יצירת ‪.ATP‬‬ ‫הגליקוליזה מתבצעת בתנאים אנאירוביים (ללא נוכחות חמצן)‪.‬‬ ‫בתהליך הגליקוליזה 'מרוויח' הגוף שתי מולקולות ‪ ATP‬בלבד‪ :‬בתהליך מושקעות ‪2‬‬ ‫מולקולות‪ ,‬ובסופו נוצרות ‪ 4‬מולקולות‪.‬‬ ‫בגוף האדם מהווה הגליקוליזה הקדמה לתהליכי הפקת אנרגיה במסלולים אירוביים‪.‬‬ ‫גורל הפירוברט תלוי בתנאי הסביבה‪:‬‬ ‫א‪ .‬בסביבה אנאירובית יהפוך ללקטאט‪.‬‬ ‫ב‪ .‬בסביבה אירובית ייכנס למיטוכונדריה להמשך פירוק אירובי ויצירת מולקולות ‪ATP‬‬ ‫נוספות מהגלוקוז‪.‬‬ ‫‪31‬‬ ‫‪ .6‬לפיכך‪ ,‬ממולקולת אחת של גלוקוז ייווצרו בשורה התחתונה שתי מולקולות של‬ ‫חומצת חלב ושתי מולקולות של ‪.ATP‬‬ ‫‪ .7‬כמות האנרגיה המשתחררת מהווה רק כ‪ 10%-‬מהאנרגיה האצורה במולקולה‪.‬‬ ‫חומצה לקטית‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫‪.5‬‬ ‫החומצה הלקטית (לקטאט) הינה תוצר לוואי של מטבוליזם אנאירובי של גלוקוז‪.‬‬ ‫הצטברות החומצה הלקטית בתאי השריר תגרום לתאים להתעייף‪ ,‬וזאת עקב‬ ‫הירידה ברמת ה‪( pH-‬עלייה בחומציות)‪.‬‬ ‫במנוחה ריכוז החומצה הלקטית יהיה ‪ ,1.5M‬ובמאמץ יכול להגיע עד ‪ ,4M‬תלוי‬ ‫בכושרו הגופני של האדם‪.‬‬ ‫בנוכחות חמצן‪ ,‬החומצה הלקטית יכולה להפוך בחזרה לפירובאט ולהמשיך לתוך‬ ‫המיטוכונדריה כחלק ממעגל קרבס‪.‬‬ ‫באמצעות מעגל קורי בכבד‪ ,‬תהפוך החומצה הלקטית בחזרה לפירובאט ולגלוקוז‪.‬‬ ‫פירוק אירובי‬ ‫‪ .1‬מעגל חומצת הלימון הוא התחנה הסופית של פירוק המזון‪.‬‬ ‫‪ .2‬במהלכו‪ ,‬אטומי הפחמן שמקורם בגלוקוז‪ ,‬בחלבונים ובחומצות השומן מתחמצנים‬ ‫באופן מלא והופכים לפחמן דו חמצני‪ ,‬ונפלטים מהגוף אל הסביבה‪.‬‬ ‫‪ .3‬כחלק מתהליך החימצון‪ ,‬מאבדים המגיבים אלקטרונים שמועברים ממעגל קרבס אל‬ ‫השלב הסופי של הנשימה התאית – הזרחון החמצוני – שם הם נמסרים למולקולות‬ ‫החמצן‪.‬‬ ‫מעגל חומצת לימון ‪ /‬מעגל קרבס‬ ‫‪.1‬‬ ‫‪.2‬‬ ‫‪.3‬‬ ‫‪.4‬‬ ‫מקור השם‪:‬‬ ‫א‪ .‬חומצת הלימון היא תוצר הביניים הראשון (ציטרט) בתהליך‪.‬‬ ‫ב‪ .‬מעגל קרבס‪ :‬כיוון שציטרט‪ ,‬איזוציטרט ואלאפ‪-‬קטוגלוטרט הם יונים המכילים‬ ‫שלוש קבוצות רבוקסיל‪.‬‬ ‫החוליה המקשרת בין הגליקוליזה למעגל קרבס היא האצטיל קו‪-‬אנזים ‪.A‬‬ ‫המעגל מתרחש במטריקס של המיטוכונדריה‪ ,‬בסביבה אירובית‪.‬‬ ‫המעגל מורכב משרשרת של שמונה תגובות כימיות‪ ,‬ובמהלכו מתקבלות כ‪32-‬‬ ‫מולקולות ‪.ATP‬‬ ‫‪31‬‬ ‫‪ .5‬בכל תהליך החימצון (גליקוליזה ‪ +‬יצירת חומצת לימון ‪ +‬זירחון חימצוני) נוצרות‬ ‫בסה"כ ‪ 38‬מולקולות ‪ ATP‬ממולקולת גלוקוז אחת (פחות ‪ 2‬מולקולות שנצרכות‬ ‫במהלך הגליקוליזה)‪.‬‬ ‫‪ .6‬החמצן הוא קולט האלקטרונים הסופי בשרשרת הובלת האלקטרונים (הנשימה‬ ‫התאית)‪ ,‬ולאחר קליטתם הוא הופך למולקולת מים‪.‬‬ ‫‪ .7‬נוכחות החמצן מאפשרת את הובלת האלקטרונים‪ ,‬ובמידה ואין חמצן‪ ,‬לא יהיה מי‬ ‫שיקלוט אותם‪ ,‬התהליך ייפסק‪ ,‬והתא ימות‪.‬‬ ‫שומנים‬ ‫חומצות גרעין‬ ‫‪32‬‬