Nekorektní blog Petra Kubáče na Blog.cz

Nemohu si odpustit politickou vsuvku - když jsem se hlásil na vysokou školu měl jsem dvě možnosti - buď si dát JEDINOU přihlášku na JEDINOU vysokou školu, nebo vojna. Tak jsem si vybral Medicínu na Masarykově univerzitě kde byl přijímací poměr 2500 : 150 a jelikož jsem skončil jako 135. nejlepší tak jsem se tam ( s odřenýma ušima, ale bez odvolání ) dostal. Smamozřejmě si neodpustím štiplavou poznámku - chtěl bych vidět dnešní mládež jak jde do takového rizika - ale na druhé straně dnes vystuduje vysokou školu - vojenskou terminologií řečeno - "každý , kdo má díru a dýchá" !

Tudíž před přijímačkami bylo nutno poněkud studovat - poněkud hodně. Proto jsme měli na gymplu "biologický kroužek" a "chemický kroužek" což byl šílenou učitelkou vedený nelítostný dril - mnohem horší než příprava na maturitu. V té době bylo těsně před propuknutím dnešní "molekulárně genetické expoloze" a viselo to ve vzduchu - učili jsme se strukturu virů a kdo nevěděl že hlavička bakteriofága má tvar eikosahedru - byl mrtvý muž. Mrtvý muž byl dokonce, pokud použili americkou analfabetickou transkripci do latinky tedy ne správně - EIKOSAHEDR ale "americky" IKOSAHEDR.

Dril stejné intenzity kupodivu pokračoval i v Biologii a Biochemii na Medicíně, takže po jisté době člověk získal falešnou představu, že "bílkoviny jsou všechno". Nic není větší omyl, a už jsme se zmiňnovali, že první organická molekula umožňující život v podobě blízké dnešní byla RNA - ribonukleová kyselina, která sloužila jako genentický materiál i jako enzymy pro metabolismus zároveň.

Protože příroda nikdy neopouští osvědčené technologie můžeme stopy "kralování RNA" vidět dodnes. Základní energetickou molekulou je ATP - Adenosin trifosfát. Univerzální oxido-redukční molekula / přenašeč vodíku a elektronů je NAD / NADP - nikotin-adenin-dinukleotid (fosfát). Přenašeč methylové skupiny CH3- v metabolismu je SAM S-adenosyl-methionin. Cukry se syntetizují přes UDPG - uridin-difosfo-glycerát. Vzpoměl bych si ještě na další, ale to by nelidský dril před 25 lety musel být ještě nelidštější.

Proto dneska probíráme Bioinformatiku - což zní jako studijní obor, kam se jde mez přijímaček, pro mazánky, kteří nechtějí od maminky, ale ve skutečnosti jsem si tímto slovem pomohl, abych nemusel psát "informatika v buňce". Když se učíme biologii na vnitrobuněčné úrovni dojdeme brzy ke dvěma zásadním, ale nepřesným zjednodušením "všechno je gen" a "všechno je bílkovina". Informatickým jazykem řečeno - geny alias DNA jsou "software" někde na disku, a bílkoviny odpovídají procedurám při běhu tohoto software. Mezi DNa a bílkovinami ale máme veliký "RNA svět" kde kraluje ribonukleová kyselina jak před 3 miliardami let.

Ve škole vás budou učit, že metabolismus je na úrovni genetické informace řízen třemi procesy "genovou expresí" neboli zapínáním genů v DNA v jádře buňky. Trankripcí - tedy přepisem genů z DNA do RNA a translací tedy syntézou bílkovin na základě informace z genu, přepsané do RNA.

Genová exprese - jistě tušíte, že jako ostatně všchno tak vypínání a zapínání genů je přísně řízeno a katalyzovánío enzymy. Klíčový enzym pro tento proce je RNA polymeráza, která nasedne na vlákno DNA a podle vzoru této DNA nasyntezuje řetězec RNA, který nese pořadí bází přesně odpovídající původní DNA matrici. Celý proces však není jen takové prosté kopírování, protože RNA polymeráza může na DNA nasednout pouze v místě tzv. promotorové sekvence - tedy v míste, kde je v sekvenci DNA zakódován "klíč" který zamyká a odemyká příslušný gen. Promotorová sekvence může být buď holá - gen je aktivní, nebo methylovaná - vypnutá - gen je neaktivní. Aktivací a deaktivací genů se zabývá celý složitý buněčný aparát, jehož funkci ještě dodnes přesně nerozumíme a známe jenom nejjednodušší regulace - například výskyt určitho sacharidu v buňce stimuluje tvorbu tzv "represorové bílkoviny", což je enzym jehož jedinou úlohou je odblokovat geny pro syntézu enzymů metabolizujcích tento atypický cukr.

Drobná poznámka pro ženy trpící záněty močových cest - zajímavou funkci má v tomto procesu enzym zvaný DNA Topoizomeráza, neboli DNA gyráza - to je enzym, který rozmotáva spirálně stočený řetězec DNA. Tento enzym se radikálně liší u eukaryontních organismů (žena) a prokaryontních organismů (bakterie v močovém měchýři) - proto jsme vyvinuli blokátory bakteriálních DNA gyráz, které způsobí, že bakterie nemohou zamotat zpátky svou DNA což způsobí chaos uvnitř bakterie a smrt bakterie - příslušné inhibitory jsou velmi oblíbená antibiotika používáná (zneužívaná) na infekce močových cest.

Transkripce - zdálo by se že přepis informace z DNA do RNA "písmenko po písmenku" je elementární věc. Ale není příroda má totiž "v informacích bordel". Technik by si myslel že v DNA je zapsán rovnou "recept na bílkovinu" který se 1:1 přepše do RNA a pak se "vytiskne" do bílkoviny. Bohužel to tak není. Většina genů je chaos tvořený úseky platné informace a zvané exony a pak úseky které nekódují nic užitečného zvané introny, které je třeba z řetězce RNA enzymaticky vyseknout než vznikne funkční sekvence. Proš tomu tak je nevíme - ale tušíme, že to má mnoho společného s evolucí, kdy fungujcí geny vznikaly náhodnými kombinacemi úseků genetické informace z jiných fungujících genů spolu s úseky nesmyslů spolu s mutacemi všech těhchto řetězců a tzv "post-transkripční" úpravy RNA jsou jenom zrychlenou verzí této evoluce.

Následuje Tranlace - neboli "tisk bílkovin", což je proces, který je naprosto facsinující snad i pro blonýny, inženýry nebo státní úředníky. řetězec bílkovin je přesně určen a jednoznačně dán informací v RNA podle které se tiskne. Vtip je v tom, že příroda používá 20 aminokyselin - k zakódování 20 aminokyselin potřebujete 5 bitů informace, které vám dávají 32 kombinací. Vtip je v tom, že "dusíkaté báze" v RNA jsou 4 adenin, thymin, guanin, uracil, takýže každá báze nese 2 bity informace - ergo nemůžete použít kód, který má lichý počet - 5 - bitů. Ergo musíte použít sudý pošet bitů - 6 bitů což odpovídá tomu, že každá aminokyselina v bílkovině je určena 3 písmenky v genetické informaci tzv. tripletem.

Což znamená, že na zakódování 20 aminokyselin máme 64 kombinací tripletů - což znamená, že matička příroda používá jistou redundanci, kdy ty aminokyseliny, jejichž záměna by znamenala největší průser mají taky nejvíce kombinací "tripletů" v genetickém kódu, takže drobné změny genetické informace na úrovni jednoho písmenka často znamenají záměnu stejné aminokyseliny stejnou - tedy neznamenají nic.

Jak to přiroda dělá je neméně fascinující, protože syntéza bílkovin je "koncert RNA". 64 písmenům "genetické abecedy" odpovídá 64 krátkých tzv transferových RNA - což jsou řetězce, které na jednom konci mají triplet zvaný antikodon který se váže na příslušnou trojkombinaci na RNA a na druhé straně mají místo kam přesně zapadne příslušná aminokyselina. Celou syntézu katalyzuje obrovský enzymový komplex (založený převážně na RNA) zvaný ribozóm.

To bychom nebyli v přírodě, aby nám takto vznikla rovnou hotová bílkovina - takto vzninke "proto řetězec" který často obsahuje hluchá místa, která se musí vystříhnout a často obsahuje taky různé "zaváděcí sekvence" umožňující proniknout přes buněčné membrány a tak. Navíc na některé bílkoviny se musí navázat ještě sacharidové řetězce - celému tomuto cirkusu se říká "posttranslační modifikace".

Uvedu jeden - nikoliv extrémní příklad - Hypofýza produkuje bílkovinu jménem pro-opio-melanokortin - což je řetězce jehož rozštěpením vznikají ACTH - adrenokortikotropní hormon - regulující syntézu dalších hormonů. Alfa, beta a gama MSH - což jsou tři melnogen stimulunící hormony regulující produkci kožního pigmentu, beta a gama lipotropin, které regulují produkci hormonů podobně jako ACTH a navíc beta-endorfin - což je TEN endorfin o kterém mluví zdrogovaní puboši a milovních sebevražedných "adrenalinových" sportů.

Hezké ne "jak nám to pěkně funguje" - protože dostávám lehkou migrénu - končím dnes radou robotům - my známe princip vašich procesorů protože známe "hlubší smysl" každého funkčního bloku - tuto znalost bohužel nemáme u vlastního metabolismu - proto zatím tápeme jako bychom sledovali které tranzistory vašich procesorů se zapínají a netušili o smyslu této struktury ani zblo ! Takže pokud vy pochopíte hlubší smysl našeho metabolismu - budete moci vyrábět opravdu dokonalé androidy - asi jako ovaši bratranci Cyloni.

Povídání o "živých plastech", které mělo být na týden se nám díky složitosti tématu nějak natáhlo, ale dnes opravdu končíme. Takže si představte, že jste primitivní baktérie před 4 miliardami let, pokud je doba vašeho života ve dnech a délka vašeho genetického kódu ve stovkách tisíc "písmen" alias nukleotidů genetického kódu - v pohodě vystačíte s RNA. Vtip je v tom, že během vývoje genetický kód prudce narůstal a velice dlouhé úseky RNA jsou přece jenom poněkud chemicky nestabilní a u jednobuněčného organismu porucha genetické informace v 99% znamená smrt.

Takže matička příroda (nebo létající špagetové monstrum) museli vymyslet něco lepšího a přítom "při zachování zpětné kompatibility" a tak místo RNA alia ribonukleové kyseliny vznikla DNA alias Deoxyribonukleová kyselina. Ta umožnila vytvářet molekuly o délce stovek miliónů až miliard "bází".

Než budeme pokračovat dále - je třeba "dát věci do perpektivy" - tedy Lidská genetická informace obsahuje asi 25 000 genů a zahrnuje 3.1 miliardy párů bází DNA. Abyste vám nenarostl hřebínek tak náš genetický kód je překvapivě stručný, protože největší nám známý genom má měňavka polychaos dubium, která má 60 000 genů a 670 miliard párů bází. Mimochodem otrocký překlad "polychaos dubium" z latiny do češtiny zní "mnoho-zmatek pochybný".

A potom druhá věc - pořád mluvím o bázích, nebo nukleotidech takže aby bylo jasno¨"Dusíkatá báze" je třeba Adenin - to je "písmenko" které visí na sacharidovém řetězci RNA/DNA. Nukleotid je Adenin + sacharid + fosfát -tedy celé "patro" řetězce RNA+DNA a nakonec "Nukleosid" je volná molekula třeba notoricky známého adenosin-trifosfátu připravená k vestavění do RNA/DNA. tedy tolik "školní záležitosti" které se zkouší u tabule.

Tedy konečne se dostáváme k DNA. U RNA jsme říkali, že jsou tři jednotky které jsou v každém patře řetězce sacharid ribóza - vázaný k dalším ribózam zbytky kyseliny fosforečné a potom 4 typy dusíkatých bází. Adenin, Guanin, Cytidin, Uracil, u DNA je to velice podobné - místo ribózy je derivát Deoxyribóza - bez jedné OH skupiny v molekule a prom místo URACILU je THYMIN.

Obrázek nám rozdíly shrnuje, ale nevysvětluje postatu. Podstata spočívá v tom, že jak RNA tak DNA se mohou vyskytovat jako "jednoduchá šroubovice" a taky jako "dvojitá šroubovice" - přitom aby se jeden řetězec moh spojit s druhým musí informace v obou řetězcích být "jako zámek a klíč"

Mezi dusítkatými bázemi totiž existuje "komplementarita" tedy ADENIN se váže na THYMIN / URACIL a GUANIN se váže na CYTOSIN. Takže pokud počítačoví experti mezi námi znají RAID tak mezi řetězci je stejný vztah jako mezi dvěma harddisky v RAID 1 akorát, aby byla představa dokonalá, tak by na druhém disku byl gaždý bit negovaný - jinak by byla informace stejná.

Srovnáním s RAID harddisky je to počítačovým expertům jasné - DNA můžete "rozplést" a ke každému řetězci můžete "zrcadlit" nový řetězec - ANO ? Ano !!

A stejně tak můžete DNA rozplést a ke keždému řetězci udělat kopii do RNA. Smysl proč se jednou kopíruje celá DNA a apodruhé se dělá kopie do DNA by se dala popsat takto - syntéza nové DNA je ekvivalent kopírování dat z harddisku na jiný disk. Syntéza RNA - to je jako dělání pracovní kopie dat z Harddisku do paměti počítače. Jasné ?

Zbývá už jenom porovnat vlastnosti "přírodních plastů" - takže papír / dřevo - neboli celulóza - určitě vite jak vypadá, a vzhledem k tomu, že se nám zachovaly dřevěné stavby i písemnosti stovky až tisíc let staré - je jasné jak dlouho dřevo vydrží. RNA vydrží čitelná mnoho let a než se úplně rozloží trvá to stovky let. DNA prý vydrží čitelná stovky let a podle zkušeností archeologů má "poločas rozpadu" kolem 600 let !! Takže opět - příroda má navrch, protože si přestavte takovou bílou krvinku - lymfocyt - ta má průměr 10um a v jádře má celou genetickou informaci člověka - kolem 800 MB dat - asi jako hodně natlačené CD ! A pak si představte, že člověk má 10¹³ buněk, které mají všechny uvnitř stejný objem dat.

Poslední otázka - jak vypadá RNA / DNA - tyhle molekuly se v suchém stavu prakticky nevyskytují a pokud jsou v roztoku vytvářejí zcela průhledné vysoce viskózní kapaliny, které se táhnou - asi jako sliny, kdyz vám zubař rozvrtá hubu.

Musím připustit, že taky mám polymerů se sacharidovým řetězcem plnou hubu (a to jsme zdaleka neprobrali všechny), proto pro dnešek dáme radu roboům ke zničení lidstva a končíme : Tedy v každé buňce mají lidi vždy 2 retězce DNA v každém chromozómu po matce a krom toho mají další 2 řetězce ve druhém chromozómu po otci - takže každý gen se v každé buňce vyskytuje nejméně ve 4 kopiích - máte taky takovou redundanci ?

V elektro - vidlácích jsme se pohybovali na nebezpečné hraně chemie v chemicích se začínáme pohybovat na nebezpečné hraně biologie, ale snad to zvládneme aniž bychom příliš překročili nastavený level přírodopisu v 7. třídě Husákovských základních škol.

Minule jsme probírali polymery z glukózových jednotek které byly určeny jako stavební materiál případně jako energetická zásoba. Dnes se od 6 uhlíkatého cukru Glukózy přesuneme k polymerům z 5 uhlíkatého cukru - Ribózy. ta má obvyklý vzorec [C(H₂O)]₅ tedy školsky C₅H₁₀O₅.

Jako obvykle ribóza je syntezována jako lineární molekula, ale reaguje vnitřní cyklizací "sama se sebou" a tak se v metabolismu vyskytuje jako kruhová molekula, kterou vidíte na obrázku. Když si do BINGU zadáte heslo ribóza, vyskočí na vás milion stránek a převaha z nich bude obsahovat zkratku RNA alias ribonukleová kyselina, ciož je patrně nejdůležitější makromolekula na Zeměkouli.

Takže představte si otázku "jak vznikl život" ? Dneska jsem jsem ochoten připustit i ty nejdivočejší varianty ve stylu "ve čtvrtek nás stvořil Bůh" nebo "naklonovali nás UFOni", protože dneska se neptáme kdo, kdy a jak, ale "jak je to uvnitř uděláno". Takže abych nemusel zabíhat příliš do temných vod nějaké věrouky - předpokládejme čistě formálně, že sledujeme prababičku prabakterii jak si plave v praoceánu na prazeměkouli. Už víme, že je obehnaná dvojitou vrstvou mastných kyselin alias lipidů alias mýdlových bublin a uvnitř ní "se něco děje". Takže když vezmeme jak život funguje dneska tak víme, že všechny chemické reakce v organismu jsou katalyzovány enzymy - bílkovinami, které organismums právě pro tento účel vyrábí.

Hlavním úkolem každé buňky je vyrábět ty správné enzymy a "návod na jejich výrobu" předat do další generace. "Návody" jsou uloženy v DNA - deoxyribonukleové kyselině, podle té se vyrábí mRNA tzv. mediátorová RNA a podle té se pomocí tRNA transferových RNA produkují bílkoviny - to všecno je "moderní život", ale prababička prabakterie to takto složitě organizované mít nemohla. Takže když ze současného systému "jak funguje život" postupně vyškrtáváme jednotlivé součásti, které vznikly později zůstane nám jenom obří molekula RNA, která funguje zároveň jako nositel genetické informace i jako enzym.

Připadá vám přitažené za vlasy, že moderní buňky mají jako enzymy bílkoviny, ale "archaické" buňky měly mít jako enzymy RNA ? Pátráním po archaických enzymech, které se používají dodnes můžeme usoudit jak vypadal "prametabolismus" prabaktérií. Jedním z nejstarších enzymových systémů jsou bakteriální ribozomy - enzymové komplexy které produkují bílkoviny. Je jasné, že pokud chcete pomocí RNA produkovat bílkoviny musíte se objejít bez "bílkovinných enzymů" jinak jste v situaci "slepice a vejce". Příklad na obrázku je jedna z podjednotek bakteriálního ribozomu - továrny na bílkoviny - hnědě řetězec RNA a modře bílkovinové "přílepky", červeně "aktivní centrum" enzymu. Vidíte tu převahu RNA ?

OK - RNA tu byla před DNA i před bílkovinami a prabaktérie vypadala jako tuková kapka s primitivními RNA enzymy / chromozomy uvnitř. Takže už stačí jenom probrat chemickou strukturu RNA a můžeme končit.

Takže školsky řečeno RNA má tři složky Ribózu, Fosfát a Dusíkatou bázi. Předpokládám, že ribózy na obrázku vicíte, ty jsou spojeny můstky ze zbytků kyseliny fosforečné, což je pozůstatek po syntéze řetězce založené na energeticky bohaté molekule ribóza-5-trifosfátu. Ribóza + fosfát tvoří mechanický základ "magnetofonového pásku" a dusíkaté báze nesou informaci.

Dusíkaté báze jsou totiž celkem 4 pro RNA to jsou Adenin, Thymin, Guanin a Uracil - takže každá pozice v RNA může být jedna z těchto 4 ergo 1 "jednotka" s ribózou nese 2 bity informace. Čistě jenom abych předešel příliš "inženýrskému" pohledu na syntézu RNA - není to tak jak máte pocit po přečtení Husákovské přírodovědy - že totiž se řetězec ribóz syntezuje jako první a na něj "se pověsí" dusíkaté báze - je to tak že máme čtyři typy kompletních molekul i s ribózou zvané Adenosin-trifosfát , Guanosin-trifosfát, Cytidin-trifosfát a Uridin-trifosfát které vstupují do reakce a z nich vznikne vždy celé jedno "patro" RNA najednou.

Jenom tak mimochodem jedna z molekul je ADENOSIN-TRIFOSFÁT - ano to není omyl - to je již zmiňovaný univerzální energetický substrát a přenašeč chemické energie v živých organismech, který zároveň slouží jako jeden z "dvoj-bitů na harddisku"

Původně jsme měli probrat i DNA a skončit, ale opět jsem zcela vyčerpán a vy jste jistě jeleni alespoň na týden, proto končím, pokračujeme příště, dneska už zbývá jenom rada robotům ke zničení lidstva - zmutujte jejich geny radioaktivními paprsky - ale pozor radioaktivita dělá poruchy i v polovodičových pamětech.

Minule jsme popisovali jak "pažravá prababička baktérie" začala provozovat fotosyntézu a odpadním produktem - tohoto způsobu obživy - kyslíkem - málem několikrát po sobě vyhubila vše živé na zeměkouli. Abychom jí nekřivdili, tak každý evoluční krok vedoucí ke zdokonalení fotosyntézy, vedl ke "kyslíkové krizi" - a době ledové - když se objevily sinice - když se objevily eukaryontní řasy a poslední "kyslíková krize" v prvohorách byla způsobena notoricky známými "přesličkami a plavuněmi"- tedy de facto mnohobuněčnými rostlinami staršího typu, ze kterých dodnes zůstalo uhlí, teprve po této kyslíkové krizi se - v druhohorách - rozvinul dosti intenzivní živočišný život, který spotřebou kyslíku a produkcí CO2 celou planetu stabilizoval....

Tímto směrem ale dnešní úvaha nejde - dnešní úvaha jde směrem - plavete si takhle z rána před 3 miliardami let v oceánu a sluníčko svítí tak pěkně, že už nevíte kam fotosyntézou vyprodukované cukry strčit. Opravdu - pokud totiž koncentrace molekul (čehokoliv tedy i cukru) uvnitř vašeho "bakteriálního těla" přesáhne koncentraci solí v pravěkém oceánu začne do vás oceán "osmotickým tlakem" tlačit vodu.

Takže "prababička baktérie" musela vymyslet jak uložit do buňky více cukru a přitom nezvyšovat počet molekul uvnitř - šalamounská věc. První cestou je syntéza disacharidů z monosacharidů - příklad - dvě glukózové molekuly se spojí dohromady a vznikne disacharid maltóza, který "bratři chlastači" znají velmi dobře - z piva. Nebo jiný disacharid "sacharóza" alias "řepný cukr" je glukóza a fruktóza spojená kovalnentní vazbou. Podobně mléčný cukr - laktóza je glukóza + galaktóza atd. atd.

Disacharidy umožní uložit ve stejném množství roztoku 2x tolik energeticky bohatých cukrů, ale pokud sluníčko svítí je to stále málo a tak u prvních eukaryontních řas se objevila finta v podobě syntézy škrobu. škrob je nekonečný řetězec glukózových jednotek - který ač obsahuje tisíce glukózových jednotek - z hlediska osmotického tlaku působí jako jedna glukóza (teoreticky). Ukládání energie do škrobů je natolik populární, že všechny rostliny jej hojně používají a tak významné z hlediska člověka, že obiloviny, rýže i brambory nám poskytují prakticky jenom škrob a téměř nic jiného po nich nechceme.

Už jsem zmiňoval, že škrob je velice snadno stravitelný a není na zeměkouli žádný organismus, který by jej neuměl zpracovat, ale z mechanického hlediska je to mazlavá hňahňanina - pro ty kteří si nepamatují "jak se škrobilo prádlo" mohu přirovnat ke špagetám rozvařeným až na rosol (špagety jsou taky 99% škrobu).

Rostliny v evoluci brzy přišly na to, že kromě škrobu dá se z "glukózových jednotek" syntezovat ještějiný polymer a to celulóza. Celulóza - pokud si ji představíte ve formě dřeva je 100% opak škrobu - vydrží tisíce let a až na specialisované mikroorganismy ji neumí odbourat ani ten, kdo ji syntezoval.

legrační je jak je škrob a celulóza chemicky příbuzná - tedy škrob je vázán 1-4-ALFA glykosidickou vazbou zatímco celulóza 1-4-BETA glykosidickou vazbou - představit si rozdíl je dětsky snadné - koukněte na obrázek nahoře a povšimněte si že všechy skupiny CH2OH jsou jedním směrem - to je snadno stravitelná ALFA vazba pokud by byly střídavě NAHORŮ DOLŮ byla by to nezničitelná BETA vazba - to je jediný podstatný rozdíl mezi zachovalým 1000 let starým dřevěným trámem a hnijící hňahňaninou v popelnici....

Přesně tytéž problémy s uložením energetických zásob mají i živočichové. Ti však nemají fotosyntézu a tudíž ani přebytek sacharidů - i ti však vytvářejí sacharidové zásoby jako zdroj "rychlé energie" a mají podobný polysacharid jako rostliny škrob - tedy glykogen. Ten se od škrobu liší dvěma rozdíly - má bílkovinné jádro a je tvořen krátkými rozvětvenými retězci, které dávají molekulám tvar kuliček.

Živí tvorové nepoužívají glykogen jako hlavní "zásobárnu energie" tou je tuk - jak může dosvědčit každý majitel "pivního panděra" a každá majitelka "prostorově výrazného pozadí". Nicméně zásoba sacharidů i u zvířat je nutná, protože živočichové nemohou žít jenom z tuku a potřebují i za naprostého nedostatku potravy malé množství cukru. Jak říkali staří biochemici "tuk hoří v plameni sacharidů".

Aby to nebylo tak jednoduché i živočichové používají "konstrukční sacharidy" ve stylu celullózy / dřeva. Od baktérií přes hmyz po měkkýše - si zvířátka ze sacharidů syntezují své pancíře a další části těl, které tvoří chititn. To je polymer velice podobný celulóze, akorát monomerem místo čisté glukózy je N-acetyl-glukosamid - prostě zvířátka si na každou glukózu "přivařily madlo" aby jejich enzymové systémy měly molekulu "za co chytit".

Tím bych dnes byl opět vyčerpán zbývá už jenom rada robotům ke zničení lidstva - pracujte na nějakém zdroji chemické energie - je hezké "jet na baterky" ale "elektrikou vám pařát nedoroste"...

Biochemie - pokdud se v ní zrovna nekradou veřejné peníze - je neuvěřitelně zajímavá. Představte si například následující situaci : Celý energetický metabolismus veškerého živova na zeměkouli je založen na tom, že substráty z potravy rozštěpíte až na vodíkové protony a vodíkové protony proháníte enzymovým systémem zvaným ATP syntáza - který funguje tak trochu jako vodní elektrárna - z "přetlaku" vodíkových protonů vně a uvnitř baktérie (nebo mitochondrie) se vyrábí sloučenina zvaná ATP - adenosin trifosfát - která slouží jako v civilizaci elektřina - univerzální zdroj energie pro všechny ostatní chemické reakce.

Podobnost ATP syntázy s turbínou nebo s "něčím z filmu Matrix" je az zarážející. Tento způsob výroby energie má ale malý problémeček - pokud štěpíte vodík na H⁺ - zůstávají vám elektrony, kterých se musíte nějak zbavit. Matička příroda to dělá tak, že přenese elektrony na organické zbytky metabolismu a ty vyloučí - v případě organismů dýchajících kyslík je to právě kyslík, který přijme elektrony a sloučí se s uhlíkovými zbytky za vzniku CO₂.

4 miliardy let zpátky byla zemská atmosféra složena z dusíku, CO₂, methanu a nějakých par čpavku a tak takže "přijetí elektronu kyslíkem" nebylo možné - ergo tehdejší prababičky baktérie měly tzv. "anaerobní metabolismus" při kterém předávaly elektrony pestrému spektru molekul "co se namanuly" Pro zájemce ZDE je fascinující tabulka, kde zjitíte, že žít se dá i na "oxidaci uranu" a tak.

Pak některé baktérie "objevily" - lépe řečeno se u ní darwinisticky vyvinul - nový způsob obživy - "žraní světla". Dnes tomuto procesu říkáme fotosyntéza - ale původě a v principu o žádnou syntézu nejde - právě naopak základem je "fotolýza vody" tedy "světelné štěpení" vody. Které probíhá dle zjednodušené rovnice

2 NADP⁺ + 2 H₂O + světlo → 2 NADPH + 2 H⁺ + O₂

NADP⁺ je nikotin-adenin-dinukleotid-fosfát - což je molekula sloužící k přenosu vodíku a elektronů - podobně jako ATP slouží k přenosu energie. (Organismy mají na všecho specializované sloučeniny !)

OK takže absorbovali jsme pár fotonů a zbyly nám vodíkové protony (které se ihned využijí na syntézu ATP) a molekula NADPH kterou musíme nějak recyklovat zpátky na NADP^+. Vodík a elektrony, které tato molekula nese musíme někam "uložit". Čeho bylo kolem nás před 4 miliardami let nejvíce ? CO2 ! Ergo tady máme druhý stupeň fotosyntézy - uložení přebytečné energie do cukrů a regeneraci NADPH

NADPH + H⁺ + CO₂ → C(H₂O) + H₂0 + NADP⁺

6 C02 + 6 H20 → C6H12O6 + 6 O2

která je samozřejmě "součet a vykrácení" vzorečků které jsme si popsali, a to záhadné C6H12O6 je totéž co moje [C(H₂O)]₆ tedy 6 uhlíkatý cukr, v našem případě autor myslel nejspíše glukózu, ale všechy 6 uhlíkaté cukry mají stejný sumární vzorec - tak se to vlastně ani nedá poznat.

Takže máme nějaké záhadné [C(H₂O)]₆ ale jak ta molekula vypadá ve skutečnosti ? Glukosa je syntezována jako 6 uhlíkatý řetězec vlevo, ale ihned po sytnéze dojde k vnitřní cyklizaci molekuly, takže v organismu glukóza většinou vystupuje jako cyklická sloučenina vpravo.

Neustálým evergreenem mého blogu je věta "lidi mají málo informací o chemii". A vskutku paranoik by řekl, že "to je pro někoho výhodné" ale to nemusíme být paranoici, abychom mohli připustit že neinformovanost veřejnosti nahrává prodejcům leštěných prdů a jiným agentům s teplou vodou. Nicméně, pokud už se stane ta nehoda, že se díváte na TV Nova, kde dlouhé úseky reklam jsou střídány krátkými úseky filmu - někdy vám z drzosti "inzerentů" leštěných prdů prostě stéká pot po čele.

Tedy už jsem to tu uváděl, že magický preparát jménem VANISH není v práškové formě nic jiného než SODA a pak nepatrné příměsi nějakého parfému (aby to nesmrdělo jako soda) a nepatrné příměsi nějakého tenzidu (aby jste nemohli firmu žalovat, že vám prodává předraženou sodu). No a když už tak sledujete ty reklamní spoty - je dobré se zmínit o podstatě věci - kilo SODY stojí kolem 20 kč. 1,5 kg práškovéh Vanishe - jako "rodinné balení" stojí kolem 190 kč. Je vám po úvodním vysvětlení jasné proč se dnešní článek jmenuje "soda nad zlato" ???

Bylo by pěkné se jako klasický nerudný dědek rozčilovat nad tímto jdením přikladem okrádání veřejnosti, ale pak přijdou další - SOMAT - tablety do myčky - složení identické jako Vanish - to jest 99% soda a 1% nějaké zbytečnosti, které nádobí nemyjou. cena za balení 60 talblet - taky kolem 200 kč.

Prací prášky - je jasné, že prádlo je po nich "ultra bílé" nebo naopak "barvy jsou obnoveny" (někdy obojí se stejným práškem) a že obsahují "magické enzymy", které fungují už od 30 stupňů, ale základem je SODA, fosfáty a tenzid.

Alkalizační tablety do bazénu - cena 90 korun / kilo - složení 100% SODA bez jakýchkoliv příměsí..... Mám pokračovat, nebo věříte, že některé reklamní relace jsou pro chemika s lehkým odporem k podvádění - ryzí utrpení ?

Zbývají dvě otázky

Tedy Ad 1 Soda je uhličitan sodný Na₂CO₃ - sůl extrémně slabé kyseliny s extrémně silnou zásadou - jestli čtete "chemiky" tak vítě, že ač z teorie roztoky solí jsou neutrální - v praxi soli slabých kyselin se silnými hydroxidy jsou zásadité. Uhličitan sodný má přesně ty vlastnosti, že je silně alkalický, ale ne tak alkalický aby byl nebezpečný jako Hydroxid sodný. Proto se používá všude tam, kde bychom mohli - s rizikem použít i hydroxid a to je v domácnosti zejména rozpouštění organických nečistot. Soda bílkovinnou složku nečistot hydrolyzuje a tukovou složku zmýdelňuje. Dalo by se říci že soda je základní surovina moderních chemických výrob a není divu, že třeba fabrika BASF - se plným jménem jmenuje Bayerische Anilin und SODA fabrik.

Ad 2. Máme vzácnou příležitost využít moderního EU blbismu proti korporacím, které jej jinak hojně podporují. Každý výrobek v EU musí mít "bezpečnostní list" anglicky MSDS neboli "material safety data sheet". Pokud chchete ušetřit v domácnosti - při sebemenších pochybnostech zadávejte do BINGU heslo XXXXXXXXX MSDS kde XXXXXXXXX je název patřičného reklamou opěvovaného "zázračného produktu". Výrobci, ač neradi, musí v "MSDS" složení svých "zázraků" zveřejňovat.

Dnes výjimečně mám neodolatelnou chuť místo rady robotům dát radu pro žeby obecně - dělejte to jako vaše (pra)babičky. Kupte si sodu a dávkovací lopatičku. Obojí dohromady se dá koupit do 30 Kč - a na podvodníky s "čistým nádobím" a s "odolnými skvranami" se vykašlete.....

Poznámka při druhém čtení - pokud koupíte "výhodné" 9 kg balení pracího prášku - nemyslete si, že máte 9 kg sody - tak vysoká koncentrace by prádlo při opakovaném praní poškodila. Výrobci proto sodu "ředí" dalšímí sypkými, ve vodě rozpustnými bílými prášky - nejoblíbenější je křemičitan sodný známý v tektuté formě jako "vodní sklo" a rozpustné zeolity - obojí fungují jako slabé povrchově aktivní látky, které praní neškodí, ale prášku je díky nim "véééliká bedna".

Abyste v dnešním povídání něměli zmatek, musím pointu prozradit už na prvním řádku. Kromě látek, které se chovají jako kyseliny a jako zásady existují i molekuly, které se ZÁROVEŇ chovají jako kyseliny i zásady a ty se jmenují AMFOLYTY. Nejběžnější amfolyty, z oblasti organické chemie jsou AMINOKYSELINY, ze kterých matička příroda dělá bílkoviny, proto budeme dneska probírat obojí zároveň.

Tedy typická organická kyselina má někde v molekule skupinu -COOH a pak je to tzv. karboxylová kyselina - vzdálená sestřenice kyseliny uhličíté. To jsou relativně slabé kyseliny. Druhé mnohem méně časté organické kyseliny jsou kyseliny se skupinou -SO3H - což jsou vzdálené sestřenice kyseliny sírové - a ty jsou zase docela silné, a proto je matička příroda dvakrát nemiluje a dvakrá ráda je nepužívá.

Typická organická zásada - jsou organické AMINY které mají funkční skupinu -NH2 a jsou to vzdálení bratranci starého známého AMONIAKU.

A teď zase čistě gramaticky aminokyseliny si rozepíšeme jako AMINO-KYSELINY - už sám název naznačuje, že na jednom konci bude AMIN a na druhém konci bude KYSELINA jasné ?

Takže si aminokyseliny rozkreslíme zcela obecně jako

zkratkou R - označují chemici "jakýkoliv organický zbytek molekuly" tedy "R" v chemii je něco jako "X" v matematice. Logicky pak existují 4 možnosti

Jenom byste viděli jak je matička příroda chytrá - tak tady máte "titrační křivky" alias křivky ionizace všech 20 aminokyselin, které příroda používá. Všimněte si, že každá křivka bez výjimky má nejméně 2 inflexní "body ekvivalence" - při kyselém pH tato "disociační konstatnta" odpovídá ionizaci aminu -NH2 a při alkalickém pH druhá "disociační konstanta" odpovídá ionizaci karboxylové kyseliny -COOH.

Jasné nebo jste z toho jeleni ? Jestli jeleni VRAŤTE SE ke článku o disociaci organických molekul.

Z obrázku titračních křivek vyplývají ještě dvě zajímavé věci - povšimněte si jak některé aminokyeliny jsou více kyselé, jiné více zásadité, některé inizované jiné neionizované, některé polární jiné nepolární - matička příroda si sice z obroského množství aminokyselin vybrala jen 20 které používá ale zato jejich vlastnosti nakombinovala tak pěkně, že se z nich dá stavět jako z Merkura.

Druhá věc - pokud v kyselém prostředí převažují na bílkovině skupiny -NH3⁺ a v zásadítém prostředí skupiny -COO^- má to samozřejmě zásadní vliv na celkový i lokální náboj každé části molekuly bílkoviny a tím pádem to má zásadní vliv i na přitažlivost a odpuzování jednotlivých částí molekuly bílkoviny - tím pádem to má zádadní vliv na tvar molekuly - tentýž řetězec aminokyselin se může v kyselém prostředí jevit jako úplně jiná molekula než v zásaditém.

Ze změny tvaru vyplývá další fakt - pokud nějaká organická molekula má alespoň trochu nějakou barvu - tato se bude měnit s pH takže všechny barevné organické sloučeniny bez výjimky - jsou svého druhu pH indikátory.

Poslední věc - pokud se všechny amoflyty chovají v kyselině jako zásada a v zásaditém protředí jako kyselina - je jasné, že mají, automaticky z podstaty věci, nezanedbatelnou pufrační schopnost.

Myslím, že dnes už zbývá jenom rada robotům ke zničení lidstva - vážení roboti - taky se divíte jak i blonďatá blbka bez mozku má složitou vnitřní strukturu ? Laskavě nás lidi neurážejte - my taky nebádáme nad tím jestli vaše procesory jsou opravdu inteligentní, nebo inteligenci jenom předstírají žejo !!

Minule jsme nakousli kyselinu palmitovou, která je součástí každého tuku, včetně vepřového sádla, ale své jméno dostala podle palmového oleje, ve kterém je jí nejvíce. Problém je v tom, že pokud chcete kyselinu palmitovu "vidět naživo" nekupujte si v Kauflandu sádlo, prototože v tucích jsou tyto tzv "mastné kyseliny" jako estery s glycerinem. Kupte si mýdlo (tuhé - kostku - nejlépe "na praní") - tam je kyseliny palmitové nejvíce - ve formě sodné soli - tedy "palmitát sodný".

Oblíbeným domácím pokusem je "vaření mýdla" tedy ve vodě rozpustíme vepřové sádlo a do roztoku, který tak - tak vaří přidáváme "sodu" (uhličitan sodný) nikolivu "jedlou sodu" tedy hydrogenuhličitan sodný. Odvážní mohou za přísných bezpečnostních opatření zahrnujících rukavice, plášť a chemický štít na obličej přidávat do roztoku i pecičkový hydroxid sodný. Najednou začne - za stálého pomalého míchání a pomalého vaření - reakce probíhat a na povrchu roztoku začne místo "masných ok" plavat bílá vločkovitá hňahňanina - mýdlo. Mimochodem plášť, rukavíce a ochranný štít doporučuju i u varianty se sodou a ne že na mně pošlete svoji vdovu, sirotky, nebo rodiče pro alimenty, bolestné a odškodné za vypálené oko nebo jiný orgán.

Princip mýdla z kyseliny palmitové je v tom, že palmitát sodný je "povrchově aktivní látka" - molekula která má dva konce - jeden s -COONa skupinou, který je rozpustný ve vodě a druhý -CH2-CH2-CH2- - silně nepolární a díky své mastné podstatě "rozpustný v tucích" - a dalších nepolárních rozpouštědlech jako je třeba oblíbený toluen, hexan atd.

Pokud má jedna molekula dva výrazně odlišné konce - snaží se v roztoku dostat do pozice aby oba konce si našly "vyhovující podmínky" V případě mýdla je to tak, že COONa se rozpouští ve vodě a CH2CH2CH2 se "rozpouští" v mastné špíně na vašich rukou / prádle / nádobí. Výsledkem je že mýdlo rozdělí špínu na nepatrné kapičky zvané "micely". Shoppaholičky znají totéž z kosmetických reklam pod jménem "liposomy" akorát tam není uvnitř špína, ale nějaké "zázračné molekuly" po kterých se mládne nejméně o 100 let.

V pradávných dobách před 4 miliardami let se stalo že dovnitř micel v tehdejších oceánech pronikla voda a micela se tím změnila ve váček tekutiny oddělé dvojitou vrstvou "povrchově aktivních molekul" od okolního moře. Tím začala mezi micelou a okolím probíhat výměna molekul a prababička baktérie byla na světe.

Matička příroda používá tento princip dodnes akorát dneska už "buněčné membrány" netvoří jen tak nějaké molekuly "co se namanuly" ale je říženě syntetizovaná a přísně organizovaná "buněčná kůže" oddělující buňky od okolního světa tvořená "fosfolipidovou dvojvrstvou". dokonce i mozek obsahuje 60% vody a (skoro) 40% těchto "ušlechtilých tuků" a krom nepatrné příměsi bílkovin a sacharidů - téměř nic jiného.

Pokud do roztoku vháníme vzduch - povrchově aktivní molekuly se svojí "hydrofobní částí" -CH2-CH2-CH2- postaví tak že tyto části vyčnívají do vzduchu a mohou takto bubliny vzduchu uzavřít a oddělit od sebe. Vzduch obalený mýdlem pak stoupá k hladině, kde vznikně "pěna". Vtíp je v tom, že koncentrace látek v pěně se velice výrazně liší od koncentrace látek ve zbytku vodného roztoku. obecně vzato všechna "špína" a nepolární - ve vodě nerozpustné molekuly, které nikdy nejsou 2x zdraví prospěšné se koncentrují v pěně.

Přírodní čistírny odpadních vod tedy fungují takto - voda v peřejích se napění, spodem proudu relativně čistá voda proteče a do pěny na hladíně svítí sluníčko UV světlem a rozkládá vše, co je tam zakoncentrováno. Vymysleli byste to lépe ?

Zbývá už jemom vysvětlit jaký je rozdíl mezi buňkami a bublinami. Pricnip je v tom, že v buňkách je ve vodě rozpustná část povrchově aktivních molekul směrem ven z buňky a dovnitř "lipidové dvojvrstvy" čouhají "nepolární ocasy" molekul. U bublin je to přesně naopak - do vzduchu uvnitř a vně bubliny čouhají nepolární "ocasy" a dovnitř membrány bubliny směřuje ve vodě rozpustný konec.

Jasné ? Myslím že teď chápete nejen význam "povrchově aktivních látek" ale myslím že i podstatu některých lidí to docela vysvětluje ne ? Mimochodem - na téma tohoto příspěvku mě přivedl kolega robotik, když si stěžoval, že mu pění voda v septiku a nechápal, proč jsem se mu snažil vnutit myšlenku, že z hlediska čistoty vody je to spíše dobře.

Doufám, že jsem nezapoměl na nic podstatného - snad jedině na radu robotům ke zničení lidstva - husté pěny jsou lidem nebezpečné, protože znemožňují dýchání. Po napěněné vodě nemohou plout lodě, ale pozor - pěny, zejména ty husté často bývají lepkavé a korozivní a elektrickým obvodům se v takových pěnách daří stejně špatně, jako lidem.

Byl jsem upozorněn svými čtenáři, že jsem věnoval 20 kapitol plastům a ani jednu kapitolu současné moderní otázce to jest "ekologické likvidaci" plastů. Na jedné straně tady máme dokonalé materiály jako je dřevo a papír, které - drženy v suchu - vydrží stovky až tisíce let, ale pak je zakopeme někde do hlíny a za pár sezón je po nich veta.

Kouzlo dřeva a papíru je celulóza tedy polymer vyrobený z "glukózových jednotek" - ano dřevo je vyrobeno z kovalentně vázaných molekul cukru - tudíž je pro jisté organismy zdrojem velice energeticky bohaté obživy. Na druhé straně rozštěpit vazby mezi glukózovými jenotkami není zase taková legrace, takže celulózou se živící býložravci - třeba krávy - jsou většinou přežvýkavci - pozřou trávu do "bachoru" obrovské komory před žaludkem - pak v klidu ji "zvracejí" zpět do tlamy, kde ji rozkoušou na kaši a pak znovu v bachoru tráva kvasí - energii z ní se živí mohutně se pomnožující armáda mikroorganismů a teprve tyto mikroorganismy kráva ve skutečnosti žere !!!

Z toho vyplývají dva závěry - vegetariání mluvící o "obrovských zvířatejch velikosti slona a krávy" jako o důkazu "vydatnosti" čistě rostlinné stravy - nemají tuchy jak věci skutečně fungují. A pak druhý závěr - ani polymery, na jejichž odbourávání "máme specialisty" není žádná sranda rozložit. Tím méně je sranda rozložit polymery z ropy, jejichž molekuly za celou historii Zeměkoule nikdy neviděla.

Ekologové teď skáčou do stropu ale položím provokativní otázku - je to vůbec špatně ? Máme přece absolutně nerozložitelné materiály, které nepovažujeme za zdroj rizika - třeba sklo - má kolem sebe nimbus "ekologického materiálu", přestože energie potřebná na jeho výrobu je enormní a jeho odbouratelnost je nulová.

Pokud tedy plast vydrží v přírodě stejně dloho jako sklo - patrně tohle nebude vlastnost, která by nás ohrožovala, co nás ohrožuje jsou jiné vlastnosti plastů - třeba to že zůstávají po stovky let pružné a přitom pevné - a kdo se má potom dívat na ubohá zvířata umírající zamotáním do "tašky igelitky".

Takže přece jenom když se zvířata můžou do něčeho plastového zamotat - nebylo by špatné aby se plasty přece jenom časem rozpadly. Tím se konečně dostáváme k otázce odbouratelnosti a tím se dostáváme k jejím dvěma podotázkám

K první otázce je třeba dodat - že plasty se spontánně rozkládají špatně a to tím hůře čím je jejich chemická struktura odlišnější od toho co běžně používá matička příroda. Příkladem "absolutního plastu", který s námi vydrží tisíce let je třeba polystyrén - který je absolutně nepolární, vodu a tím život odpuzující molekula. Na opačné straně spektra jsou mnohé kaučuky - kde se pružnosti dosahuje budadienovými dvojnými vazbami, které jsou slabým místem pro oxidaci kyslíkem a tím i slabým místem pro vznik karboxylových kyselin, se kterými si již některé bakterie umí pradit - "guma puchří". Králem v odbouratelnosti je PLA - dnešní "zlaté tele 3D tisku" neboli kyselina polymléčná - plast složený z laktátových monomerů podobně jako celulóza je složená z glukózových monomerů.

Poučeni puchřením gumy, snaží se chemici vyrobit "odbouratelné plasty". Opět pojem "odbouratelnost" je velice široký. Od "taška se rozpadne na kusy" po "bakterie seřerou plast a odbourají jej až na CO₂ a H₂O". Pro klid veřejnosti ovšem stačí aby moře na pláže nevyplavovalo zdechlé lachtany uškrcené polypropylenovými držáky na "sixpack" pivních plechovek. Tedy "odbouratelnost" dnes nejčastěji znamená, že plast se mechanicky rozpadne na mikroskopické částečky ve stylu "co oko nevidí - to srce nebolí"

Takovéhoto způsobu rozpadu lze dosáhnout dvěma způsoby :

Na závěr nezbývá než zmínit dva paradoxy

Nejhůře odbouratelné materiály jsou paradoxně nejlépe recyklovatelné - sklo nevyrobíte bez přídavku skla do "sklářského kmene". Stejně polystyrén se tepelně rozkládá na styrenový monomer - zcela bez újmy na kvalitě produkovaného monomeru. Polyester se dá přetavit opakovaně - viz Čínský zájem o evropské PET flašky a též zájem o reexport našeho odpadu v podobě textilu zpět do EU.

I současné metody zvýšení "odbouratelnosti" plastů zvyšují jejich skutečnou odbouratelnost. A to opět dvěma metodami. Jednak rozbití výrobku na mikroskopické částečky velice zvětši plochu kontaktnu vnějšího prostředí s plastem - tím se i mimořádně pomalé procesy oxidace plastu na přírodou zničitelné produkty velice urychí (z tísíců na stovky let).

Druhá věc - narušení chemické struktury plastu často velice zvýší jeho "stravitelnost" pro mikroorganismy. Příklad : Nedbouratelný polyethylén :

Snadno staravitelná kyselina palmitová - součást každého tuku v naší potravě :

Jasné ?

Zbývá už jenom rada robotům pro zničení lidstva : Začít vyrábět držáky na "sixpack" tak veliké aby se v nich uškrtili lidi - to by vám asi neprošlo, ale přestat dávat do plastů "sebezničující příměsi" - to by asi šlo - jenom je otázka jestli byste se pak sami nezačali zamotávat do svinčíku, který by takto vznikl ?

Bratří chemici - přijměte moji hlubokou omluvu, že neustále opakuju chemii pro 7. třídu (Husákovských) základních škol, ale chemie je asi nějak prokletá, protože poptávka po dalších a dalších (relativně) elementárních kapitolách je stále veliká.

Takže minule jsme probrali, že zásady a kyseliny ( a vůbec všechny ionizovatelné molekuly) jsou ve vodném roztoku dvojího druhu tzv. "silné" - tedy ve vodných roztocích jsou vždy (téměř) zcela disociované - rozštěpené na kladný a záporný iont a tzv. "slabé" kde se vytváří ronováha mezi disociovanou a nedisociovanou složkou.

Pak exituje taková středoškolská poučka, že reakcí kyselé kyseliny a zásaditého louhu vznikají neutrální soli - tedy roztoky solí by měly mít pH kolem 7, ale tuhle poučku vám ještě v 7 třídě rozbijí dalšími 2 poučkami, totiž, že že soli silných zásad a slabých kyselin vytváří zásadité roztoky a soli slabých zásad a silných kyselin vytvářejí kyselé roztoky.

Podvědomě nějak tušíme, že to bude tím, že taková sůl silného louhu a slabé kyseliny má tak trochu "schisofrenii".

Příklad "octan sodný" - sodík by nejraději octovou kyselinu zcela opustil a kroužil si v roztoku nako iont Na⁺, ale octová kyselina by nejraději byla jako CH3-COONa a sodík nepustila. Tím pádem nám v roztoku kolují i nějaké ionty CH3-COO^-, které zoufale hledají (jakýkoliv) kationt. No a co je látka, která váže kationt (vodíkový proton) - zásada.

Ta zoufalost hledání kationtu je vyjádřena taky školní poučkou - "ionty slabých kyselin jsou silné zásady" a naopak.

ERGO: máme v roztoku octanové anioty, které se chovají jako silná zásada a celý roztok - soli - tím získá alkalické pH.

Teď je mi jasné, že jste z toho naprostí jeleni, ale nedělejte si z toho těžkou hlavu - osobně jsem tuto věc slyšel poprvé v 7. třídě v roce 1984, ale pochopil jsem ji až v roce 2001 při čtení této knížky.

Abyste nebyli tak úpní jeleni -probereme to ještě z jiné strany - sledujte obrázek. Do dvou kádinek, lejeme louh sodný NaOH v jedné kádince je silná kyselina chlorovodíková (alias solná) a v druhé je slabá kyselina octová.

Když lijeme louh do HCl - tak dochází k "neutralizaci" to jest v roztoku je moře H+ iontů odštěpených kyselinou, které okamžitě reagují s OH- ionty z louhu a v roztoku tak zbývá H+, Cl-, Na+ všechny složky ionizované a reaktivní. To se odrazí i v pH, které je neustále silně kyselé z nadbytku H+. Pak dojdeme k "bodu ekvivalence". V tomto jediném bodě je v roztoku jenom Na+ a Cl -, ale už další kapkou louhu navíc se reakční směs změní tak, že je v ní Na+, Cl- a OH- (z louhu).

Staří chemici říkali že "titrací silné kyseliny silnou zásadou - jedinou kapkou přechází pH z 0 na 14"

Co se děje s octovkou ? Pokud do octovky lijeme louh sodný tak octovka velice ochotně váže sodík a odštěpuje vodíkový proton, který zase reaguje s OH- takže ve reakční směsi je velmi dlouho CH3-COONa = octan sodný a jenom nepatrné množství disociované kyseliny, která uvolňje H+, proto pH není nijak extrémní a přidáváním dalšího NaOH se ani příliš němění !!! Tento fakt je na grafu pH myslím docela jasně vidět. pak ale dojde k tomu, že drtivá většina kyseliny octové dostane svůj sodík - a pak už to běží jako s kyselinou solnou - dalším přidáváním louhu se v roztoku začne vyskytovat Na+ a OH- a roztok se stane zásaditým.

Takže jsme probrali teorii - a teď další definice : Pufr (anglicky Buffer) - staří chemici říkali taky "ústojný roztok" - je směs slabé kyseliny a její soli se silnou zásadou, nebo směs slabé zásady a její soli se silnou kyselinou, který při přidávání kyseilny, nebo zásady drží pH relativně konstantní. Mnemotechnická pomůcka "ústojný roztok - ustojí všechno".

Každý Pufr má dva parametry - pH, které udržuje a "pufrační kapacitu" - tedy jak velký přídavek kyseliny / louhu snese.

pro pH máme elegantní vzoreček

Kde pK je disociační konstanta slabé kyseliny ( v našem případě octové) a ten divný logaritmus je poměr koncentrace soli a kyseliny.

Pufrační kapacita - se nepočítá tak snadno protože závisí na koncentraci složek, ale pokud se týče pH tak pufr má největší pufrační kapacitu v bodě svého pK - tedy když log ( [CH3COONa] / [CH3COOH] ) = 0 neboli když[CH3COONa] = [CH3COOH].

Pro šťouraly mám ještě 2 poznámky - hranaté závorky jako všude v chemii značí koncentraci látky uvnitř nich.

Pak jěště druhá poznámka - co když budu do octanového pufru lít kyselinu ? Pokud to bude klasický dobře udělaný pufr, ze směsi CH3COOH a CH3COONa pak bude v pufru probíhat reakce

Takže pufr ač založen na slabé kyselině - je schopen vázat i vodíkové protony ze silné kyseliny a tuto neutralizovat. Jako slabou složku pufru můžeme použít prakticky jakoukoliv organickou, nebo slabou anorganickou kyselinu - uhličitou, fosforečnou, existuje dokonce "barbitalový pufr" z kyseliny barbiturové - známé z - barbiturátů - primitivních prášků na spaní, kterými se v 60 a 70 letech sebevraždily herečky a zfetovaní rockeři.

Naprosto poslední poznámka - prostředí živých organismů - díky vysokému obsahu organických slabých kyselin a zásad - je jeden obrovský pufr - takže když můj "tajný čtenář" válčí s kyselostí svého "tajného reaktoru" - patrně se při alkalizaci směsi nadře.

Jsem zcela vyčerpán - proto zbývá už jenom rada robotům ke zničení lidstva - až budete na lidi "lejt louh" uvědomte si že se mohou bránit třeba octanem sodným, a že i jejich těla sama mají nezanedbtelnou pufrační kapacitu - co máte vy až na vás lidi budou "lejt kyselinu" ?