UNG KEMI TILLÆG TIL
Opklar et mord Antioxidanter og helbred
4000-årig hilsen fra fortiden
Tang mod sukkersyge Naturens gifte
NUMMER
1 2012
INDHOLD INDHOLD
1 2
6
Forsiden
Forsidefoto: Thorkild Amdi Christensen.
Om bladet Ung Kemi Bladet er tænkt som inspiration til de 15-20-årige. Læs det for sjov, og lad dig inspirere til at dykke ned i kemiens fascinerende, nuancerede og varierede verden. Er bladet for let, svært eller lige tilpas fagligt? Har du forslag til spændende emner? Hvis ja, så hører vi meget gerne fra dig på km@ techmedia.dk.
4
8
Elever opklarede mord En person er fundet myrdet på Odense Tekniske Gymnasium. Sådan lød opgaven, da gymnasieelever arrangerede en bloddryppende undervisning for 8. klasse.
6 8
Giftige forhold Gifte er ikke kun en plage, men også grundlaget for livsvigtig medicin og industrielt vigtige kemikalier.
Antioxidanter – opgør med et dogme
10
14 Naverland 35 2600 Glostrup Telefon 43 24 26 28 Fax 43 24 26 26 Ledelse: Adm. dir. Peter Christensen Direktør Rikke Marott Schelde Direktør Susanne Eine Redaktion: Katrine Meyn (ansvarshavende) km@techmedia.dk Docent Carsten Christophersen (redaktør) carsten@techmedia.dk Annoncer: Annie Overgaard, Tlf. 43 24 26 93 ao@techmedia.dk
2
Mange antioxidanter optages dårligt, har en kort levetid i kroppen, og er formentlig ikke grunden til at frugt og grønt er sundhedsfremmende
Ældgammelt DNA afspejler fortiden Er det muligt at genskabe generne hos en person, hvis kultur uddøde for 4000 år siden? Find svaret i artiklen.
Grønt kontor 2009-2011 og modtager af Albertslund Kommunes Grønne Initiativpris 2009.
Annonceproduktion: Anni Jensen, Tlf. 43 24 26 96 aj@techmedia.dk Layout: Tryk: Susanne Amby KLS Grafisk Hus A/S Trykt på miljøvenligt papir med vegetabilske miljøfarver. Oplag: 7.600
www.danskkemi.dk
14
Tang mod sukkersyge? Sargalin lindrer symptomerne ved sukkersyge. Stoffet blev beskrevet fra en japansk brunalge for 63 år siden, alligevel kender man stadig ikke strukturen.
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
Verden er kemi Jern ruster, batterier giver strøm. Insulin virker i kroppen på sukkersyge, vitaminer virker på os alle. Mælkebøtter spirer op gennem asfalten. Det rene hokus pokus. Nej, det er såmænd bare kemi, så kemi er så godt at vide noget om, hvis vi mennesker vil redde verden. Bedre miljø, mindre sult og færre sygdomme. Atomer bindes sammen til molekyler store eller små, DNA og ammoniak, mens andre kombinationer brydes ned til vand og CO2. Naturens love sætter grænser for, hvad vi mennesker kan, og hvad vi ikke kan. Debat skal der til i et samfund, men uden viden om kemi, kommer vi slet ikke ud af stedet. Jytte Hilden, forfatter, tidligere kulturminister, og aktiv debattør
UNG KEMI/dansk KEMI/dansk kemi, kemi, nr. nr. 1, 1, 2012 2012 UNG
3
Elever opklarede mord ”En person er fundet myrdet på Odense Tekniske Gymnasium!” Eller næsten. Som et led i Dansk Naturvidenskabsfestival arrangerede gymnasieelever bloddryppende undervisning for en 8. klasse fra kommunen Af Lise Schmidt Søgaard Et fingeraftryk. En indtørret klat blod. En flaske alkohol… Sporene af en uhyggelig begivenhed lå klar for fødderne af en 8. klasse på besøg, da Odense Tekniske Gymnasium afholdt Naturvidenskabsfestival i uge 39. Ibrahim Slaiman fra 2.g på Bioteknologi og Matematik var en af arrangørerne bag den anderledes naturfagsundervisning, der blev udformet som et ’opklaringsløb’: - På den første post skulle eleverne fx analysere fingeraftryk. Derefter skulle de lave kemisk analyse for at finde den rigtige DNA-profil. Ved en anden post havde vi brugt lang tid på at opbygge en destilleringsstation. Her skulle eleverne destillere noget blod, for at finde ud af om den myrdede person var død af alkoholfor-
Dansk Naturvidenskabsfestival er med til at skabe begejstring for naturvidenskab, når den hvert år løber af stablen i uge 39. Det giver rig mulighed for anderledes kemiundervisning. Fotos: Sanne Vils Axelsen. De er taget på Birkerød og Espergærde gymnasier.
4
UNG KEMI/dansk kemi, nr.1, 2012
ved hjælp af kemi giftning. Ved at destillere væsken kunne vi ekstrahere alkoholen, og ved at se på lysbrydningen finde ud af en alkoholprocent, forklarer han.
blod. Det var en væske vi havde lavet, som lignede blod, og som vi havde blandet op med ren alkohol, griner 2.g’eren.
Den besøgende 8. klasse lod sig dog hverken skræmme af de større elevers makabre kemi-undervisning eller den lidt tunge teori om fx kromatografi, DNA-analyse og destillering: - De var søde og opførte sig ordentligt, men bagefter, da vi fik tilbagemeldingerne, syntes de, det havde været for nemt. Hvilket var lidt underligt, for vi gennemgik ret svær teori, funderer Ibrahim.
’Mordgåden’ blev afviklet som et led i Dansk Naturvidenskabsfestival, der løber af stablen hvert år i uge 39. Formålet med festivalen er at skabe begejstring for naturvidenskab hos børn og unge, og landet over afholder skoler, gymnasier, zoologiske haver og andre institutioner hundredvis af arrangementer. Flere steder blev der holdt ’brobygningsarrangementer’ som dette, hvor ældre elever underviser folkeskoleklasser. - Skolen havde lavet dette arrangement før, men vi er en meget kreativ klasse, så vi havde selvfølgelig optimeret hele konceptet lidt, forklarer Ibrahim.
Snydeblod skræmte ikke
Men der var også snydt lidt – heldigvis!
- Nej, blodet, vi brugte, var ikke rigtigt
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
Festivalen bygger bro
Elsker at formidle
For ham var det især det at bruge teorien fra biologi og kemi i praksis, og få til opgave at formidle det videre på en anderledes måde, han lærte noget af: - Jeg elsker at fremlægge for andre, og jeg tænker meget over, hvordan jeg kan gøre det spændende og sjovt. Jeg stiller også mange spørgsmål til eleverne, for at finde ud af hvad de kan. På den måde kunne jeg mærke, at jeg gjorde eleverne mere interesserede, slutter han. Derfor gentager skolen sandsynligvis også succesen med brobygningsarrangementet til næste år med de nye 2.g’ere. Så vi vil ikke afsløre morderen her. Men en ting er sikkert: Uden kemi finder vi ham aldrig!
5
Giftige forhold Gifte er ikke kun en plage, men også grundlaget for livsvigtig medicin og industrielt vigtige kemikalier
Af Carsten Christophersen, carsten@techmedia.dk Alle forbindelser, der kan optages i organismen er giftige. Men der er milevid forskel på graden af giftighed. Børn er døde af at drikke vand om kap, og salt (NaCl) er dødeligt i en mængde på 1-3 g/kg. Afhængig af indtagelsesmåden er 90–270 ng (nanogram – 10-9g) botulinustoksin, giftstoffet fra pølseforgiftning, nok til at dræbe en person på 90 kg. Et par kg er nok til at udrydde jordens 7 milliarder mennesker. Ikke desto mindre lader millioner sig behandle med indsprøjtninger for at fjerne rynker.
Gifte og medicin
Nogle gifte indvirker på utallige fysiolo-
giske funktioner, men ofte indeholder de forbindelser med meget specifikke virkninger. Det gør dem til interessante kandidater for lægemiddelforskere. En stor del af moderne medicin er udviklet fra toksiner. Her har kemikeren frit slag, fordi alle grupper af organismer – bakterier, planter, insekter, hvirvelløse dyr og hvirveldyr har utallige giftige medlemmer. Ifølge Paracelsus med det uhåndterlige navn Philippus Aureolus Theophrastus Bombastus von Hohenheim (1493–1541), er alt gift og intet er uden gift; kun dosis gør at noget ikke er gift. Altså virkning af et stof afhænger helt af mængden. http://en.wikipedia.org/wiki/Paracelsus
Farlig selvmedicinering
”Legal highs” er uregulerede psykoaktive stoffer, der udbydes i store mængder på internettet. Piller som ecstasy og amfetamin, der ændrer sindsstemning og humør, er vidt udbredte. Mange er ulovlige, men arsenalet indeholder så mange nye forbindelser, at lovgivningen ikke kan følge med udviklingen af nye midler. Det samme gælder eksotiske planter med psykoaktive forbindelser. Generelt er de karakteriseret ved at bivirkninger, og langtidsvirkning er ukendte. Ud over at være vanedannende så har de nogle drastiske giftige virkninger – ofte på hjernen og nervesystemet. Virkningerne er tit irreversible og forfølger brugeren resten af livet. http://www.bbc.co.uk/news/uk13354294
6
Stryknin liver op
Tidligere var stryknin et populært afrodisiakum og blev markedsført i styrkende tonika. Nu bruges det som rottegift og har en LD50 (mængden der dræber halvdelen af ofrene) på ca. 1 mg/kg for mennesker. Giften stammer fra udtræk af planter fra Strychnos-slægten og hører til blandt de bitreste stoffer, der kendes. Stryknin kan smages i koncentrationer på omkring 1 ppm. Stryknin lammer muskulaturen og fremkalder kramper, der i ansigtsmuskulaturen fremkalder risus sardonicus – det djævelske smil. http://en.wikipedia.org/wiki/Strychnine_poisoning
UNG UNGKEMI/dansk KEMI/danskkemi, kemi,nr. nr.1, 1, 2012
Den sorte mamba – et frygteligt bekendtskab
Den sorte mamba kan dræbe en elefant med sit bid. Den er frygtet for sin aggressivitet og ekstreme giftighed og angriber ofte uden provokation. Giften består af en kompliceret blanding af proteiner og 10–15 mg dræber en person, men et bid indsprøjter over 100 mg i offeret. Uden behandling med antiserum er dødeligheden 100%, og behandlingen skal startes umiddelbart efter bidet, da døden indtræffer efter 30–60 min. Som verdens hurtigste slange kan den bevæge sig med en hastighed i nærheden af 20 km i timen. Den kan blive over 4 m lang og rejser sig ofte før hugget, som derved kan ramme i ansigtet. http://en.wikipedia.org/wiki/Black_mamba
Fugu – kun for feinschmeckere
Et måltid bestående af kuglefisk – fugu, betragtes som en stor delikatesse i Japan. Men fisken kan være dødelig giftig, hvorfor kokken, der tilbereder fisken skal være specielt uddannet. Men selv kvalificerede kokke er bukket under for deres egen kogekunst. Det ansvarlige stof er tetrodotoksin, der er ekstremt giftigt. LD50 antages at ligge omkring 0,33 mg/kg, altså ca. 25 mg for en person på 75 kg. Tetrodotoksin produceres af bakterier, som lever sammen med mange forskellige organismer – frøer, salamandere, søstjerner og specielt sammen med kuglefisken. Der kendes ikke modgift, men offeret kan holdes i live ved kunstig ventilering indtil giften er udskilt. Fiskene kan nu opdrættes på en måde, der udelukker bakterieinfektionen og derved undgår giften. Spørgsmålet er så, om gastronomerne stadig finder måltidet antageligt, da den euforiserende virkning, som giften har, udebliver. http://en.wikipedia.org/wiki/Fugu
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
Den sorte enke – grønt lys for skilsmisse
Mange hunedderkopper bliver enke umiddelbart efter parringen. I kampens hede dør bejleren og bliver ædt efter et stik fra den eftertragtede hun, der har stærkere gift end hannen. Mange anser den lille edderkop for dødelig giftig. Det er en overdrivelse, men den er god at holde sig på afstand af. Giften består af en blanding af nervegifte og enzymer, der nedbryder væv. Nye undersøgelser har vist, at a-latrotoksin fra edderkoppen påvirker en receptor, der har betydning for udvikling af ADHD (attention deficit/hyperactivity disorder) hos børn og unge. Det giver mulighed for at studere denne mentale lidelse nærmere. http://animals.nationalgeographic.com/animals/bugs/blackwidow-spider/
7
Antioxidanter
– opgør med et dogme
Mange antioxidanter optages dårligt, har en kort levetid i kroppen og er formentlig ikke ansvarlig for den sundhedsfremmende virkning af frugt og grønt antioxidanter – ofte polyfenoler. Der er ingen tvivl om, at de fremmer et godt helbred, men det skyldes efter alt at dømme ikke deres antioxidative virkning. Undersøgelser har vist, at plantestofferne optages dårligt (1-10%) og har en meget kort levetid i kroppen. Polyfenoler nedbrydes hurtigt til forbindelser, der ofte er meget dårligere antioxidanter. Det er derfor usandsynligt, at de har betydning som antioxidanter. Mange undersøgelser viser, at selv om de findes i blodet i en
Af Lars Porskjær Christensen, Institut for Kemi-, Bio- og Miljøteknologi, Det Tekniske Fakultet, Syddansk Universitet
At antioxidanter beskytter mod alverdens sygdomme, forårsaget af frie radikaler har været god latin de sidste 20–30 år. Men selvom frugt og grøntsager er sunde, skyldes det antageligt ikke deres indhold af antioxidanter.
Hypotesen om antioxidanter
Oxidativt stress opstår, når frie radikaler dannes hurtigere, end kroppen kan fjerne dem. Radikalerne angriber så cellekomponenter og starter ødelæggelser, der udvikler sig til sygdomme. Fedtsyrer i cellemembranerne omdannes til reaktive peroxylipider, der gradvist resulterer i kredsløbssygdomme. Oxiderede proteiner resulterer i alvorlige sygdomme som type 2 diabetes og demenslidelser. DNA nedbrydes, hvilket kan resultere i kræft. Hypotesen antager, at indtag af anti8
oxidanter nedsætter eller forhindrer skaderne, og derved beskytter vævet. Antagelsen kræver, at antioxidanterne når frem til de områder, hvor radikalerne angriber. Men det afhænger af andre mere subtile forudsætninger, der er indbygget i den simple hypotese. Først skal antioxidanterne optages fra mavetarmkanalen, så skal de transporteres til det væv, hvor de skal virke samtidig med, at de er så stabile, at de ikke nedbrydes, inden de når deres mål.
Antioxidanter i føden
Især grøntsager og frugt indeholder UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
kortere periode, så afspejler det sig ikke i et samtidigt fald i oxidative skader. http://sv.wikipedia.org/wiki/Antioxidant http://www.biokemi.org/biozoom/ issues/511/articles/2244
Radikal anti-ældning
Antioxidanter forlænger livet og modvirker aldersdegeneration. Det har været godtaget i over 50 år, men ny forskning sætter et stort spørgsmålstegn ved
dogmet. Hydrogenperoxid (H2O2) og superoxidionen (O2•-) fjernes effektivt fra cellerne af enzymerne catalase og superoxid-dismutaser (SOD). Så hæmmes dannelsen af en vifte af reaktive oxygenholdige radikaler. Når genet, der koder for catalase, fjernes fra ølgær (Saccharomyces cerevisiae) dannes enzymet ikke, og koncentrationen af H2O2 stiger. Mængden af oxidative nedbrydningsprodukter vokser. Overraskende nok stiger cellens levealder. H2O2 stimulerer dannelsen af SOD og uden O2•forsvinder mange aldersrelaterede dårligdomme. Nedsat kalorieindtag virker livsforlængende ved samme mekanisme. Kilde PNAS 2010, Bind 107. Carsten Christophersen
Frie radikaler
Frie radikaler er atomer eller molekyler med en fri uparret elektron. De er meget reaktive og angriber det første det bedste, der kan komplettere deres elektronstruktur, således at alle elektroner er parrede. Nogle er så reaktive, at de splitter bindinger og snupper en gruppe fra andre forbindelser. Men derved efterlader de et nyt radikal. Reaktionerne kan udarte sig til kædeprocesser, der forløber eksplosivt og bringer ravage omkring sig. Vigtige er hydroxylradikalet (HO•) og superoxidionen (O2•-). HO• er så reaktivt, at det ikke kan bremses, men superoxidionen omdannes til hydrogenperoxid (H2O2), der fjernes enzymatisk. Organismen har udviklet specielle enzymsystemer for at neutralisere flere andre.
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
Myten om den søde benzin Skurke i film og bøger bliver tit stoppet af den snarrådige helt, der putter sukker i benzintanken på bandittens bil og får motoren til at brænde sammen. Men ak – havde helten kendt til kemi, ville han vælge noget andet. Det er en god gammel myte, at sukker ødelægger en motor, men det er en myte. Sukkeret antages at komme ind i motoren opløst i benzinen. Den høje temperatur karamelliserer det, og blokerer ventiler og stempler. Men hvad helten ikke ved er, at sukker er uopløseligt i benzin. Derfor lægger det sig som krystaller i tankens bund, hvor det ikke umiddelbart skader. Sukker er polært, og benzin er upolært. Polære stoffer opløses kun i polære opløsningsmidler. Allan Malmberg 9
Ældgammelt DNA Er det muligt at genskabe generne hos en person, hvis kultur uddøde for 4000 år siden? Svaret kom da det lykkedes danske forskere at videreudvikle en DNA-sekventeringsteknik i 2010 Af Katrine Meyn, km@techmedia.dk Det var professor Eske Willerslev og hans daværende ph.d.-studerende Morten Rasmussen fra Grundforskningscenter for Geogenetik på Statens Naturhistoriske Museum, der stod i spidsen for det internationale forskerhold, der i 2010 kunne fremlægge en række spændende forskningsresultater. Udgangspunktet var en gammel hårtot fra Nationalmuseet i København. Alt hvad man vidste, var at den tilhørte en
person fra Saqqaq-kulturen, der levede i Nordvestgrønland for ca. 4000 år siden. Personen blev døbt Inuk, hvilket betyder menneske på Grønland. Morten Rasmussen udførte en stor del af arbejdet med at analysere og stykke de mange sekvenser og kemiske analyser sammen. Men hvordan gør man egentlig det? Og hvor mange hemmeligheder kunne man fravriste den gamle hårtot?
Gammelt DNA giver ny viden
Når man arbejder med meget gammelt
DNA*, er der ifølge Morten Rasmussen to store udfordringer: forurening (kontaminering) og DNA-nedbrydning. - Vores opgave var at genskabe det humane genom for en mand, der døde
Inuks hår blev dateret til at være 4170-3600 år gammelt. Det var meget velbevaret. for over 4000 år siden. Det var en stor udfordring, for jo ældre DNA er, jo flere skader har det, og jo sværere er det at få noget fornuftigt ud af, fortæller han og fortsætter: - F.eks. har dinosaur-DNA så mange skader, at man sandsynligvis aldrig vil kunne genskabe genomet, fordi DNAsekvenserne er blevet nedbrudt i alt for små stykker. Der skal være mindst 20-25 baser i DNA-fragmenter, før vi kan få information ud af sekvensen. Inuks hårprøve var lovende, og selvom den var ca. 4000 år gammel, så havde den været opbevaret under ideale forhold, dvs. koldt og tørt, hvor nedbrydningen af DNA er forholdsvis langsom. Dertil kommer at hår er et godt materiale. Det er ikke porøst og al forurening sidder på ydersiden og kan fjernes.
Sekventering - rækkefølgen
Det første trin i processen, er at sekventere DNA’et, dvs. at finde ud af, i hvilken rækkefølge baserne sidder. Vha. PCR*reaktioner kan spor af DNA blive til rigtig meget. I PCR bruger man primere*, der er spe10
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
afspejler fortiden
cifikke for den DNA-sekvens, der ønskes opformeret. Der laves PCR direkte på primerne tilsat DNA blandingen, der skal analyseres. Reaktionerne sker på en glasoverflade – bridge-amplification. Resultatet er skove af de forskellige DNAsekvenser. De små skove er forskellige, og der er en million af dem, forklarer Morten Rasmussen. Når DNA nedbrydes omdannes cytosin til uracil, der ikke fore-
kommer i ubeskadiget DNA. Inden projektet med Inuk var den type skader svære at finde og de bidrog ofte til misvisende resultater. - Vi løste problemet ved at bruge UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
en polymerase* af typen pfu, som ikke kan læse gennem uracil, og som derfor stopper ved fejlene i DNA’et. Den polymerase man ellers bruger opdager ikke uracil, men læser det som
Ved at sammenligne protein- eller DNA/RNA-sekvenser kan man se, hvor nært beslægtede organismer er. Jo længere tid organismerne har udviklet sig hver for sig, jo mere forskellige er sekvenserne. 11
Med den nye sekventeringsteknik kan man i modsætning til før kortlægge kombinationen af de genetiske egenskaber fra faren og moren. Det kan være en vigtig hjælp for arkæologer, når de skal finde ud af, hvad der skete med mennesker fra uddøde kulturer.
thymin og giver derfor fejl, forklarer han. Alle DNA-stykker starter med den anvendte primer. Der indsættes en base ad gangen, der i laserlys fluorescerer i en karakteristisk farve afhængigt af hvilket af de fire baser, der er tale om.
lidt om enkelte positioner, forklarer Morten Rasmussen. Det gav i
nuværende grønlandske befolkning, så hænger de ikke genetisk sammen. Inuk ligner befolkningsgruppen fra Sibirien mest.
Puslespil for viderekomne
Nu er alle puslespillets brikker til stede. I dette tilfælde var der 3,5 mia. DNA-stykker, der skulle samles til 24 kromosomer. For at kunne placere brikkerne, skal de bestå af mindst 20 enheder, der så skal samles i den rigtige rækkefølge. Jo længere brikkerne er, des lettere bliver de at samle, og for Inuk var brikkerne i gennemsnit 57 baser. De behøver ikke at passe fuldstændig perfekt, forskerne forventer en vis diversitet. Det er forskernes afgørelse, hvor mange fejl i DNA’et de vil tillade inden det frasorteres. Når de vurderer, at sandsynligheden for at en brik passer er for dårlig fjernes den af et specielt computerprogram. Processen tog i dette tilfælde en måneds tid for en supercomputer.
Hvor kom de fra?
- Uden at have flere genomer at sammenligne med, er det ikke ret meget det færdige genom fortæller os. Men vi ved 12
Ordforklaringer:
Inuks tilfælde oplysninger som at han havde tendens til skaldethed, havde tør ørevoks, at han var genetisk tilpasset til lave temperaturer, hans blodtype og at han havde skovlformerede tænder. Disse kendetegn er ifølge Morten Rasmussen ikke overraskende, men hvad man ville forvente af en mand med hans baggrund. For at kunne konkludere noget mere overordnet havde forskerne brug for nogle referencepunkter, dvs. noget moderne DNA til sammenligning. Det lykkedes at få lavet en samling af DNA fra forskellige befolkningsgrupper. I alt lykkedes det at nå op på 1000 individer at sammenligne med. Det viste sig, at selvom den uddøde Saqqaq-kultur har visse kulturhistoriske træk tilfælles med den
DNA: Deoxyribonucleic Acid, Deoxyribonukleinsyre. DNA er et kædeformet makromolekyle. Det udgør arvematerialet i alle levende organismer og i mange virus. Det består af en polymer af nukleotider. Nukleotiderne adenin (A), guanin (G), thymin (T) og cytosin (C) forkortes ofte med forbogstavet fra deres base: A, G, T og C. PCR: Polymerase Chain Reaction er en genforstærkningsteknik. Princippet i teknikken er, at man har to stykker DNA, der er komplementære til enderne af det gen, der ønskes forstærket (amplificeret). Disse små stykker DNA kaldes primere, idet de bruges til at starte processen. De to primere binder pga. komplementariteten til hver ende af genet. Det forlænges herefter ved brug af en DNA polymerase, et enzym, der ud fra enkelte nukleotider kopierer DNA. Det dannede stykke DNA kan nu indgå i en ny primerreaktion, hvorved processens hastighed bliver eksponentielt stigende.
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
Mystisk heliumstjerne vækker undren For omkring 13 milliarder år siden blev en stjerne mindre end vores sol dannet i stjernebilledet Løven. Den er der stadig. Men ifølge astronomernes teorier burde den aldrig være dannet, for den består næsten udelukkende af helium og brint. Teorien forudsiger, at skyer af så lette elementer ikke kondenserer til stjerner. Kosmologer mener, at umiddelbart efter Big Bang bestod universet af ~25% helium, ~75% hydrogen og spor af lithium.
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012
De tungere elementer (som astronomerne kalder metaller) opstod senere i stjerner og blev spredt ved supernovaeksplosioner. Der er ikke påvist spor af Li i stjernen. Det er mystisk, men kan forklares, hvis temperaturen har været over 2 millioner grader Kelvin. Muligvis kræves en revision af opfattelsen af udviklingen efter Big Bang. Carsten Christophersen
13
Tang mod sukkersyge? Sargalin lindrer symptomerne ved sukkersyge. Det blev beskrevet Det blev frabeskrevet en japansk frabrunalge en japansk allerede brunalge for 63 allerede år siden. for 63 år siden. Alligevel Alligevel er er strukturen strukturen stadig stadig ukendt. ukendt Af Carsten Christophersen, carsten@techmedia.dk I 2011 passerede verdens befolkning syv milliarder. Ud Menaf350 demmillioner har 350 millioner har sukkersyge – diabetes sukkersyge – diabetes og årligt – og årligt dør over dør tre over millioner tre millioner af sygdommen. af sygdommen. Diabetes Diabetes type 1 kan1kun type kan behandles kun behandles med med insulin, insulin, mens type 2,type mens der 2, tidligere der tidligere hed ”gammelmands hed ”gammelsukkersyge” mands sukkersyge” kan holdes kan nede holdes med nede medimed cin, motion medicin, motion og sunde og sunde diæter. diæter. Det erDet især er type type især 2, der2,stiger der stiger eksplosivt. eksplosivt. En stor del af verdens befolkning har ikke adgang til sunde madvaner og medicin. En anden stor del er fanget i en
14
fedmefælde, der øger risikoen for type 2 væsentligt. For at modvirke epidemien er et holdningsskift nødvendigt. Samtidig er billig medicin et nødvendigt skridt på vejen. Naturstoffer, der sænker blodsukkeret er kendte, men især et – sargalin er gået i glemmebogen. Det findes i næringsrig tang og er et oplagt emne for nøjere studier.
får sargalin. Detafblev undertrykkelse symptomer, beskrevetnår allerede de ifår 1949, sargalin. men kun Det blev på japansk. beskrevet Sargalin allerede i 1949, men stammer frakun brunalgen på japansk. Sargassum Sargalin constammer fusum. Ved frakogning brunalgen med Sargassum vandig syre confusum. Ved kogning hydrolyseres forbindelsen, med vandig og virkningen syre hydrolyseresMen forsvinder. forbindelsen, et af hydrolyseprodukog virkningen forsvinder. terne, som er Men en et phenol, af hydrolyseprodukvirker kraftigere terne, end sargalin som ermod en phenol, spoleormen virkerAscaris. kraftigere end sargalin mod spolormen Ascaris.
Gamle glemte undersøgelser Gamle glemte Sukkersyge rotter oplever undersøgelser sænkning af
drolysen En af forbindelserne, med saltsyre,der er dannes a-aminosyren ved hydrolysen arginin. En med anden saltsyre forbindelse er a-aminosyer en pheren arginin. nol, der smelter En anden ved 162-3°C. forbindelse Pheno-len er en phenol, kan danne deretsmelter acetat ved acetylering 162-3°C. Pheno med
blodsukkeretrotter Sukkersyge og bemærkelsesværdig oplever sænkning af blodsukkeret ogafbemærkelsesværdig undertrykkelse symptomer, når de
Dele af strukturen kendes Dele En af forbindelserne, af strukturen derkendes dannes ved hy-
UNG UNG KEMI/dansk KEMI/dansk kemi, kemi, nr. nr. X, 1, 2012
”
Trods lovende resultater i i Trods lovende resultater behandlingen af af sukkerbehandlingen sukkersyge, gikgik stoffet sargalin syge, stoffet sargalin i glemmebogen. i glemmebogen. Måske fordi detdet kun blev Måske fordi kun blev beskrevet påpå japansk. beskrevet japansk.
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, X, 2012 2012
15
Analyse af sargalin
Sammensætningen af sargalin angives som C20H24O8N4K. Men det er formlen for et frit radikal. Kaliumionen erstatter en proton, så bruttoformlen for den frie syre bliver C20H25O8N4. Det ulige antal hydrogenatomer sammen med et lige antal nitrogenatomer efterlader en fri valens. Da frie radikaler er yderst reaktionsdygtige og reagerer videre med andre forbindelser, er konklusionen, at formlen er forkert. Sargalin smelter ved 243-5°C og danner et pikrat, som er et salt med syren 2,4,6-trinitrophenol. Da sargalin også danner et benzoat med benzoylchlorid må det have en basisk gruppe. Den kan kun være aminogruppen -NH-.
eddikesyreanhydrid. Analogt danner den et benzoat ved benzoylering med syrechloridet benzoylchlorid.
Hvordan mon det ser ud?
Hvilken phenol opstår ud fra sargalin? Da den dannes ved hydrolyse, og da sargalins syregruppe findes som kaliumsalt, er det nærliggende at antage, at phenolen har en syregruppe, som er knyttet til arginin gennem en amidbinding. Men en opløsning af sargalin viser næsten neutralt pH. Det tyder på at de to mest basiske grupper, argininens guanidin gruppe og a-aminogruppen er gjort neutrale ved
amiddannelsen. Det kræver, at der findes to phenoliske syreamider, og da der kun isoleres en phenolisk forbindelse, så må de være ens. Der er netop syv carbonatomer til den phenoliske syre, som så kan være benzosyre. Ud fra bruttoformlen deduceres det, at så må syren være en dihydroxybenzosyre. Hvis det er rigtigt, får sargalin formlen C20H21O8N4K, og det er nær ved den eksperimentelt fundne sammensætning.
Dihydroxybenzosyrer
Der findes i alt seks forskellige isomere dihydroxybenzosyrer. De har de to
Strukturen med sumformlen C20H21N4O8K, der opfylder alle de offentliggjorte iagttagelser. Er det sargalin?
Aminogrupper kan benzoyleres, men det kan hydroxylgrupper (–OH) også.
hydroxygrupper i henholdsvis: 2,3-, 2,4-, 2,5-, 2,6, 3,4- eller 3,5-position. Alle disse syrer angives i litteraturen at smelte ved 200°C eller derover, med undtagelse af 2,6-dihydroxybenzosyre. Den beskrives med et noget varierende smeltepunkt der ligger et sted mellem 148-167°C. Diacetatet af 2,6-dihydroxybenzoesyre smelter ved en værdi, der ved forskellige undersøgelser, blev fundet mellem 145-153°C. Japanerne angiver værdien 147°C. Benzoatet er ikke beskrevet for den rene 2,6-dihydroxybenzosyre i litteraturen.
Alger fra tidevandszonen nær Roscoff, Bretagne. Ved ebbe afsløres bestanden af marine alger, der gemmer eksempler på både grøn- brun- og rødalger. Foto: Marianne Pereira
16
UNG KEMI/dansk kemi, nr. 1, 2012