Lehrgang für Biologielehrkräfte Innsbruck, 19.-20.Jänner...

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.

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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

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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.

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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.

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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.