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Ingo Wartusch, 2016
Gesundheitserziehung
Lehrgang für Biologielehrkräfte
Innsbruck, 19.-20.Jänner 2016
Ingo Wartusch
Ingo Wartusch, 2016
Ingo Wartusch, 2016
Saurer Regen
● Problem: S-haltige Brennstoffe
● S + O2 → SO
2
● SO2 + H
2O → H
2SO
3
● H2SO
3 + 1/2 O
2 → H
2SO
4 --> pic
● Lösung: RauchgasentschwefelungCaO + SO
2 → CaSO
3 → Ox. → CaSO
4 (Gips)
Ingo Wartusch, 2016
Ozonloch
FCKW
ClO
ClO3
2 O2
O3
O2
O2
Ozon-abbau
Ozon-neubildung
Ingo Wartusch, 2016
Ozonloch
Photostabile Chlorreserve ClONO2
Photolabile Chlorreserve Cl2O
2
Im polaren Winter bei Temperaturen < -85°CPolar Stratospheric Clouds PSC
Freisetzung der Radikale
Ende des polaren Winters
ClO
Ingo Wartusch, 2016
Ozonloch
● Ein Chlorradikal: spaltet 100.000 Ozonmolek.● Ozonabbau steigt quadratisch mit Chlorkonz.● Drei Wochen nach Ende des polaren Winters:
50% des Ozons abgebaut!
Ingo Wartusch, 2016
Ozonloch
Bild: wikipedia: Von San Jose - Karte basiert auf den Generic Mapping Tools, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3906714
Ingo Wartusch, 2016
Bodennahes Ozon
● Bildung bei hoher Strahlung im Sommer
NO2 + O
2 → NO + O
3
● Abbau durch Stickoxide = Autoabgase!
NO + O3 → NO
2 + O
2
● Höchste Belastung am Land!
Ingo Wartusch, 2016
Ernährung
● Mineralstoffe– Anorganische Nährstoffe
– <50 mg/kg: Spurenelemente
● Vitamine– Organische Nährstoffe, die nicht Energieträger
– Können nicht ausreichend hergestellt werden
– Fettlöslich / Wasserlöslich
– Provitamine: Vorstufen
Ingo Wartusch, 2016
Vitamine
● fettlösliche Vitamine:– Vitamin A (Retinol)
– Vitamin D (Calcitriol)
– Vitamin E (Tocopherol)
– Vitamin K (K1, K2, K3, K4 )
können im Körper gespeichert werden
Ingo Wartusch, 2016
Vitamine● wasserlösliche Vitamine:
– Vitamin C (Ascorbinsäure)
– Vitamin B1 (Thiamin)
– Vitamin B2 (Riboflavin)
– Vitamin B3 (Nicotinsäure, Niacin)
– Vitamin B5 (Pantothensäure)
– Vitamin B6 (Pyridoxin)
– Vitamin B7 (Biotin, Vitamin H)
– Vitamin B9 (Folsäure)
– Vitamin B12 (Cobalamin, kann gesp. werden!)
Ingo Wartusch, 2016
Bestimmung von Vitamin C (1)
Vitamin C reagiert mit Iod und wird dabei oxidiert, Iod wird zu Iodid reduziert. Wenn bei der Titration sämtliches Vitamin C oxidiert wurde, wird das nun zugegebene Iod nicht mehr reduziert und bildet mit dem Indikator Stärke eine blau-violette Färbung. Dadurch wird der Endpunkt der Titration angezeigt.
Asc H2 + I2 2 H+ + 2 I- + Asc
Ingo Wartusch, 2016
Bestimmung von Vitamin C (2)Die Brausetablette wird in Wasser gelöst, die Lösung wird in einen 100 ml Messkolben transferiert und mit Wasser bis zur Marke aufgefüllt. Nun werden 10,00 ml der Lösung in einen 100 ml Erlenmeyerkolben pipettiert. Nach Zugabe von einigen Tropfen Stärkelösung wird die Lösung mit deionisiertem Wasser auf ca. 50 ml aufgefüllt. Nun wird mit Iodlösung (c=0,00500 mol/l) titriert. Die Bestimmung wird mehrmals durchgeführt.
Berechne, wie viel mg Vitamin C in einer Brausetablette enthalten sind!
Ingo Wartusch, 2016
Kohlenhydrate
● Name: C6H
12O
6 = C
6(H
2O)
6
● Aldosen = Aldehyde● Ketosen = Ketone● Mono-, Di-, Polysaccharide● Pyranosen: 6gliedrige Ringe● Furanosen: 5gliedrige Ringe
Ingo Wartusch, 2016
Kohlenhydrate – Fischer Projektion
Bild: wikipedia: Von Roland Mattern - Roland1952, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=7312225
Enantiomere: Bild und Spiegelbild
Ingo Wartusch, 2016
Kohlenhydrate - Glucose
Merksatz: “ta tü ta ta” für “rechts links rechts rechts”
Ingo Wartusch, 2016
Kohlenhydrate - Halbacetal
OH
O
H OH
OH H
H OH
H OH
CH2OH
H OH
OH H
H OH
H
H OH
O
CH2OH
H OH
OH H
H OH
H
OH H
O
O
H
HH
H
OHOH
H OH
OH
OH
O
OHH
HH
OHOH
H OH
H
OH
=
=
"a-D-Glucose"
a-D-Glucopyranose
"b-D-Glucose"
b-D-Glucopyranose
64 %
36 %
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Kohlenhydrate - Halbacetale
● Fischer Projektion → Haworth Projektion– Rechts in Fischer = unten in Haworth
● Betrifft C1 bis C
4
– D-Zucker: C6 schaut bei Haworth nach oben
– L-Zucker: C6 schaut bei Haworth nach unten
Ingo Wartusch, 2016
Fructose
OH
OH H
H OH
H OH
O
OHOH
OH H
H OH
H
O
OH
OH
OH
OH H
H OH
H
O
OH
OH
O OH
H
OH
OH
HH
OH
OH
O
OHH
OH
OH
HH
OH OH
=
=
"a-D-Fructose"
a-D-Fructofuranose
"b-D-Fructose"
b-D-Fructofuranose
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Saccharose
a-D-Glucose b-D-Fructose
1
2
1
2
Bild: I.W.
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Zellulose
Bild: I.W.
b-D-Glucose
Ingo Wartusch, 2016
Stärke
Bild: wikipedia: Von NEUROtiker - Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=3962568
a-D-Glucose
Ingo Wartusch, 2016
L-Ascorbinsäure
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Fette / Öle
116
18
18
11
1
1
9
C16
: PalmitinsäureC
18: Stearinsäure
C18
mit Doppelbindung an C9: Ölsäure
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Essentielle Fettsäuren
1
9 12
1 9 12 15
Linolsäure
Linolensäure Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Fette / Öle
● Anteil ungesättigter Fettsäuren → Fett / Öl● Mehrfach ungesättigte Fettsäuren →
essentiell
● W-Fettsäuren: Position der ersten Doppelbindung vom Ende ausgehend gezählt
● Härtung: Umwandlung Doppelbindung → Einfachbindung (mit H
2)
Ingo Wartusch, 2016
Aminosäuren
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Peptidbindung
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Proteine
● Primärstruktur: Sequenz● Sekundärstruktur: Helix, Faltblatt● Tertiärstruktur: räumliche Anordnung der
gesamten Struktur● Quartärstruktur: Funktionseinheiten mehrerer
Proteine link
Ingo Wartusch, 2016
Proteine - Denaturierung
● Hitze● Säuren / Basen● Schwermetalle● Salze● Alkohol
Ingo Wartusch, 2016
Waschmittel
Bild rechts: wikipedia: Von Poyraz 72 - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44510026
Wasseroberfläche Im Wasser: Mizelle
Bild links: wikipedia: Von Poyraz 72 - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44835834
Bild rechts: wikipedia: Von Poyraz 72 - Eigenes Werk, CC-BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=44510026
Ingo Wartusch, 2016
Drogen
● Amphetamine● Heroin, Morphin● Kokain● THC● KO-Tropfen
Ingo Wartusch, 2016
Drogen - Überblick
Bild: Von Thomas Wydra Originalversion: Apartmento2 bzw. Gandulf - (Originaltext: ''Daten: (Ursprung) Drug classification: making a hash of it?; Tabelle; Diagramm: Deutsche Version (nicht in Commons)), Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=9000314
Ingo Wartusch, 2016
Drogenbericht
● Drogenbericht Österreich 2015: link– Drogenkonsum Jugendliche: Seite 49
– Stimulantien.: ab Seite 59
– Reinheit und Preis: ab Seite185
– Todesfälle in Ö: ab Seite 176
– Mengen in Ö: ab Seite 201
– CheckIt: Seite 203
– Substitutionsbehandlungen: ab Seite117
Ingo Wartusch, 2016
THC Tetrahydrocannabinol
● Haschisch● Marihuana● Öl
Bild:wikipedia: Von Yikrazuul - Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5951266
Ingo Wartusch, 2016
Methylamphetamin
Pihkal: link
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Methylamphetamin - Synthese
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Methylamphetamin - Enantiomere
Bild: wikipedia: Von Jü - Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=5662125
Ingo Wartusch, 2016
Heroin
Bild: wikipedia: Von NEUROtiker - Eigenes Werk, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1753217
Ingo Wartusch, 2016
Heroin – Gewinnung (1)● Ernte: Samenkapseln des Schlafmohns werden
angeritzt– Milchsaft tritt aus, wird über Nacht hart →
Rohopium
● Reinigung von Rohopium:– wird in Wasser aufgekocht → unlöslich
Bestandteile können abgetrennt werden
● Extraktion von Morphium:
– Wird mit Ca(OH)2 in Wasser aufgekocht →
lösliches Calciummorphinat
– Nach Abkühlung: Filtration der Lösung durch Baumwolltücher o.äh.
Ingo Wartusch, 2016
Heroin – Gewinnung (2)● Extraktion von Morphium:
– Filtrierte Lösung wird wieder erhitzt
– Mit NH4Cl angesäuert → Niederschlag von
Morphin
– Filtration durch Baumwolltücher
● Umwandlung in Heroin:– In einem abgedeckten Topf mit Acetanhydrid:
85°C, 5h
– Abkühlung / + Wasser / + Chloroform
– Wässrige Phase: + Aktivkohle / Filtration
– Zugabe von Natriumcarbonat bis kein CO2 mehr
– Heroin fällt aus → Filtration, Trocknung (wenn nicht weiß → Auflösen mit Säure → + Aktivkohle ...)
Ingo Wartusch, 2016
Kokain
Bild: wikipedia: Von NEUROtiker - selbst erstellt, Gemeinfrei, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1748105
Kokain im Rhein: http://www.spiegel.de/wissenschaft/mensch/flusswasser-studie-deutsche-koksen-ungeahnte-mengen-a-383687.html
Ingo Wartusch, 2016
Kokain – Gewinnung (1)● Cocablätter:
– Werden mit verdünnter Schefelsäure extrahiert
– Mit Ca(OH)2 basisch machen → Extraktion mit
Kerosin
– Wieder mit Schwefelsäure extrahieren → „Agua rica“
– Agua Rica → Trocknen → Coca Paste
Ingo Wartusch, 2016
Kokain – Gewinnung (2)● Kokain aus der Coca Paste:
– Basische Lösung: Oxidation mit Kaliumpermanganat
– Ansäuern → Kokain
● Reinigung Kokain → Kokain-Hydrochlorid:– Lösen in Ether, Zugabe von Aceton/HCl
→ Niederschlag von Kokain-Kristallen
Ingo Wartusch, 2016
Mephedron
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Mephedron
● Legaler Verkauf als „Pflanzendünger“ oder „Badesalz“
– weil Vermerk „nicht zum Verzehr geeignet“
● Spiegel-online: → link● MDPV als Zombiedroge: link TT
Ingo Wartusch, 2016
MDPV Methylendioxypyrovaleron
Bild: I.W.
TT: link
Ingo Wartusch, 2016
Biochemie - Energiebereitstellung
Monosaccharide Fette
Pyruvat
Acetyl-CoA
Citratzyklus
Atmungskette
Lactat
Glykolyseb-Oxidation
NADH, FAD H2
Ingo Wartusch, 2016
Glykolyse
Glucose
2
+ 2 ATP
+ 2 NADH + H+
Pyruvat
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Pyruvat
NADH
NAD+
NAD+
NADH
HSCoA
CO2
ANAEROB AEROB
Bild: I.W.
Lactat
Acetyl-CoA
Ingo Wartusch, 2016
Citratzyklus
● Verarbeitung von Acetyl-CoA aus Glykolyse bzw. Betaoxidation
– Oxalacetat + Acetyl-CoA → Citrat
– Citrat → Oxalacetat in vielen Schritten
● Freisetzung von:– 3 NADH
– 1 GTP
– 1 FAD H2
– 2 CO2
Link: Citratzyklus
Ingo Wartusch, 2016
Betaoxidation
● Schrittweise Abspaltung von jeweils 2 Kohlenstoffatomen
● Freisetzung pro Schritt:– 1 Acetyl-CoA
– 1 FAD H2
– 1 NADH
Ingo Wartusch, 2016
AtmungsketteE
nerg
ieNADH NAD+
K I
Coenzym QK II
K III
K IV
Cytochrom c
2 H+ + ½ O2
2 e-
FAD H2
2 e-
H2O
2 e-
ADP + P
ATP
ADP + P
ADP + P
ATP
ATP
Bild: I.W.
Ingo Wartusch, 2016
Muskelbewegung
Animation: Suchbegriff “Muskelbewegung” auf www.chemgapedia.de
link
Ingo Wartusch, 2016
Energiebereitstellung
KP, ATP
Anaerobe Glykolyse
Aerobe Glykolyse
Betaoxidation
10s 1 min 1 h
Ene
rgie
fluss
rate
Bild: I.W.
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