Μοριακή μάζα γλυκόζης (C6H12O6)
Γλυκόζη (C6 H12 O6 ) είναι ένα οργανικό μακρομόριο που είναι απαραίτητο για το μεταβολισμό ουσιαστικά όλων των ευκαρυωτικών οργανισμών. Η γλυκόζη είναι ένας μονοσακχαρίτης (απλή ζάχαρη) και είναι ο πιο άφθονος υδατάνθρακας. Η γλυκόζη συνήθως αποθηκεύεται στο σώμα με τη μορφή αμύλου ή γλυκογόνου. Η γλυκόζη παρέχει τις πρώτες ύλες που απαιτούνται για την κυτταρική αναπνοή και την παραγωγή ATP.
Η μοριακή μάζα της γλυκόζης μπορεί να υπολογιστεί πολλαπλασιάζοντας τις μοριακές μάζες των ατομικών συστατικών της με τη συχνότητά τους σε ένα μόνο μόριο και προσθέτοντας αυτές τις τιμές μαζί. Η γλυκόζη αποτελείται από υδρογόνο (Η), άνθρακα (C) και οξυγόνο (Ο) Η μοριακή μάζα του Η είναι 1,0079, η μοριακή μάζα του C είναι 12,0107 και η μοριακή μάζα του Ο είναι 15,9994. Σε ένα μόριο γλυκόζης υπάρχουν 12 άτομα υδρογόνου, 6 άνθρακα και 6 άτομα οξυγόνου. Έτσι, συνολικά, η μοριακή μάζα ενός μόνο μορίου γλυκόζης είναι ίση με:
1.0079(12)+12.0107(6)+15.9994(6) =180,16 g/mol
Η γλυκόζη έχει μοριακή μάζα 180,16 g/mol . Ένα mole μορίου γλυκόζης έχει μάζα 180,16 g.
Μοριακή μάζα
Η μοριακή μάζα μιας δεδομένης ουσίας είναι ένα ποσοτικό μέτρο που σας λέει τη μάζα 1 mole αυτής της ουσίας. Στη χημεία, η μοριακή μάζα νοείται ως μια φυσική ιδιότητα που ορίζεται ως η μάζα μιας ουσίας διαιρούμενη με την ποσότητα αυτής της ουσίας.
Το μέτρο της μοριακής μάζας (g/mol) βασίζεται στη μονάδα SI για την ποσότητα, το mole (δεν πρέπει να συγχέεται με το χαριτωμένο θηλαστικό που τρυπώνει). 1 mole ορίζεται ως μια ποσότητα ουσίας που περιέχει ακριβώς 6,0221476 × 10 συστατικά σωματίδια. Ακριβώς όπως οι λέξεις «εκατομμύριο» και «δισεκατομμύριο», η λέξη «τυφλοπόντικας» αντιπροσωπεύει μια συγκεκριμένη ποσότητα πραγμάτων. περίπου 602.214.150.000.000.000.000.000 εξ αυτών. Αν είχα ένα mole μήλων, θα είχα 602.214.150.000.000.000.000.000 μήλα, αν είχα ένα mole ατόμων υδρογόνου, θα είχα 602.214.150.000.000.000.000.000.000 από αυτά. 
Κάθε στοιχείο έχει μια μοριακή μάζα, δηλαδή ένα μέτρο της μάζας ενός mole αυτού του στοιχείου. Η μοριακή μάζα οποιουδήποτε στοιχείου μπορεί να προσδιοριστεί πολλαπλασιάζοντας το τυπικό ατομικό βάρος αυτών των στοιχείων (αναφέρεται στον περιοδικό πίνακα) με τη σταθερά μοριακής μάζας Mu =1g/mol. Το υδρογόνο, για παράδειγμα, έχει τυπικό ατομικό βάρος 1,00794. Για να βρούμε τη μοριακή μάζα του υδρογόνου, απλώς πολλαπλασιάζουμε αυτόν τον αριθμό με τη σταθερά μοριακής μάζας για να πάρουμε 1,00794 g/mol. Άρα, το υδρογόνο έχει μοριακή μάζα 1,00794 g/mol. Δηλαδή, 6,0221476 × 10 άτομα υδρογόνου θα ζύγιζαν μαζί 1,00794 γραμμάρια.
Για να βρείτε τη μοριακή μάζα ενός μορίου ή μιας ιοντικής ένωσης, το μόνο που χρειάζεται να κάνετε είναι πρώτα να πολλαπλασιάσετε τις μοριακές μάζες των συστατικών στοιχείων με τη συχνότητά τους στην ένωση και να προσθέσετε τις συνολικές τιμές μαζί. Μπορεί κανείς να προσδιορίσει τις σχετικές ατομικές συχνότητες μιας σύνθεσης από τον μοριακό τύπο της ένωσης. Με άλλα λόγια, η μοριακή μάζα μιας ένωσης είναι ίση με το άθροισμα των μοριακών μαζών των ατόμων που την αποτελούν.
Για παράδειγμα, το νερό αποτελείται από 2 άτομα υδρογόνου και 1 άτομο οξυγόνου και έχει μοριακό τύπο H2 O. Για να βρει κανείς τη μοριακή μάζα του νερού, πρέπει πρώτα να βρει τη γραμμομοριακή μάζα υδρογόνου και οξυγόνου, να πολλαπλασιάσει αυτές τις τιμές με τη σχετική συχνότητά τους σε ένα μόνο μόριο της ένωσης και να προσθέσει τα σύνολα μαζί. Το υδρογόνο έχει μοριακή μάζα 1,00794 και το οξυγόνο έχει μοριακή μάζα 15,9994. Κάθε μόριο νερού έχει 2 άτομα υδρογόνου και 1 άτομο οξυγόνου, επομένως η μοριακή μάζα του νερού ισούται με:
1,00794(2) + 15,9994(1) ≈ 18,02 g/mol
Έτσι, ένα γραμμομόριο μορίων νερού θα είχε βάρος 18,02 γραμμάρια.
Σημασία της μοριακής μάζας
Οι μοριακές μάζες είναι σημαντικές επειδή εμφανίζονται σε εξισώσεις που χρησιμοποιούνται για την πρόβλεψη της φυσικής και χημικής συμπεριφοράς των ουσιών. Το πιο σημαντικό, η έννοια της μοριακής μάζας χρησιμεύει ως γέφυρα μεταξύ μάζας και ποσότητας ουσίας, επειδή είναι γενικά αδύνατο να μετρηθούν άμεσα πόσα σωματίδια υπάρχουν σε μια ουσία. Εμείς μπορούμε μετράμε όμως τη μάζα, επομένως η γνώση της μοριακής μάζας μας επιτρέπει να μετρήσουμε έμμεσα τον αριθμό των σωματιδίων σε μια ουσία μετρώντας τη μάζα της.
Οι πειραματικές ρυθμίσεις συχνά αναφέρονται σε κρεατοελιές και μοριακές μάζες στα βήματά τους. Ας πούμε ότι ένα πείραμα απαιτεί 3 moles νερού. Δεν μπορούμε να μετρήσουμε απευθείας μεμονωμένα μόρια νερού (θα χρειαζόταν πολύς καιρός ακόμα κι αν μπορούσαμε), επομένως μπορούμε να βασιστούμε στη μοριακή μάζα του νερού για να καταλάβουμε πόσο νερό χρειαζόμαστε. 1 γραμμομόριο νερού έχει μάζα 18,02 γραμμάρια, οπότε αν ένα πείραμα απαιτεί 3 γραμμάρια νερού, γνωρίζουμε ότι χρειαζόμαστε 18,02(3) =54,06 γραμμάρια νερού. Ομοίως, εάν ένα πείραμα απαιτούσε 0,7 moles άνθρακα, γνωρίζουμε ότι χρειαζόμαστε 12,0107(0,7) =8,407 γραμμάρια άνθρακα.
Μοριακή μάζα έναντι μοριακής μάζας
Είναι σημαντικό να μην συγχέουμε τις έννοιες της μοριακής μάζας και της μοριακής μάζας. Η μοριακή μάζα μιας ένωσης σας λέει πόσο ζυγίζει ένα mole μιας ουσίας, αλλά στην πραγματικότητα δεν σας λέει τίποτα για τα βάρη των μεμονωμένων μορίων. Το μέτρο της μάζας ενός μεμονωμένου μορίου μιας ένωσης είναι η μοριακή του μάζα . Οι μοριακές μάζες μετρώνται σε daltons (Da), που πήρε το όνομά του από τον πατέρα της ατομικής θεωρίας, John Dalton. Τα μόρια της ίδιας ένωσης μπορούν να έχουν διαφορετικές μοριακές μάζες επειδή μπορούν να αποτελούνται από διαφορετικά ισότοπα του ίδιου στοιχείου. Το νερό μπορεί να έχει μοριακή μάζα 18,02 g/mol, αλλά μεμονωμένα μόρια νερού μπορεί να έχουν βάρος που κυμαίνεται από 18,011 Da έως 22,028 Da, λόγω της παρουσίας διαφορετικών ισοτόπων υδρογόνου και οξυγόνου. Στη συνέχεια, η μοριακή μάζα μπορεί να θεωρηθεί ως μέτρο της μέσης μοριακής μάζας των μεμονωμένων μορίων σε ένα μόριο μιας ουσίας.
Μοριακή μάζα γλυκόζης
Χρησιμοποιώντας τους παραπάνω ορισμούς, μπορούμε να προσδιορίσουμε τη μοριακή μάζα της γλυκόζης βήμα προς βήμα. Αρχικά, εξετάζουμε τον μοριακό τύπο για να προσδιορίσουμε τα ατομικά συστατικά και τις σχετικές συχνότητές τους σε ένα μόνο μόριο. Η γλυκόζη έχει μοριακό τύπο C6 H12 O6 , έτσι ένα μόνο μόριο γλυκόζης περιέχει 6 άτομα άνθρακα, 12 άτομα υδρογόνου και 6 άτομα οξυγόνου.
Οι μοριακές μάζες άνθρακα, υδρογόνου και οξυγόνου είναι 12,0107 g/mol, 1,00794 g/mol και 15,9994 g/mol, αντίστοιχα. Αυτές οι τιμές μπορούν να προσδιοριστούν πολλαπλασιάζοντας το τυπικό ατομικό βάρος για κάθε στοιχείο με τη σταθερά μοριακής μάζας. Στη συνέχεια, μπορούμε να πολλαπλασιάσουμε αυτές τις τιμές με τη συχνότητα κάθε στοιχείου, οπότε:
12.0107 × 6
1,00794 × 12
15,9994 × 6
Προσθέτοντας όλες αυτές τις τιμές μαζί θα έχουμε τη συνολική μοριακή μάζα γλυκόζης:
1.0079(12)+12.0107(6)+15.9994(6) =180,16 g/mol
Γλυκόζη ως ένωση
Η γλυκόζη είναι ένα απλό σάκχαρο (μονοσακχαρίτης) που είναι πανταχού παρόν στους ζωντανούς οργανισμούς. Είναι η κύρια πηγή μεταβολικής ενέργειας σε όλα σχεδόν τα ζωντανά πλάσματα και είναι φυσικά άφθονη σε πολλές δομές του σώματος. Η γλυκόζη ταξινομείται ως εξόζη (έξι άτομα άνθρακα) και έχει πολλά διακριτά πολύμορφα. Η πιο κοινή και φυσικά απαντώμενη μορφή, η D-γλυκόζη, αποτελείται από μια κυκλική αλυσίδα 5 ατόμων άνθρακα το καθένα συνδεδεμένο με μια ομάδα υδρογόνου και υδροξυλίου, κλειστή με μια ομάδα αλδεΰδης που περιέχει άνθρακα (R[CHO]). Σε ορισμένα διαλύματα, η γλυκόζη θα ξετυλιχθεί από την κυκλική της διάταξη για να σχηματίσει μια γραμμική αλυσίδα ατόμων άνθρακα που καλύπτεται με την ομάδα αλδεΰδης.
Όλα τα είδη γλυκόζης είναι άχρωμα και διαλύονται εύκολα σε νερό, αλκοόλ και άλλους οργανικούς διαλύτες. Η διαλυτότητά του το καθιστά απαραίτητη ένωση για βιολογικές διεργασίες. Τα φωτοαυτότροφα, όπως και τα φυτά, παράγουν τη δική τους πηγή γλυκόζης μέσω της φωτοσύνθεσης, αλλά τα ετερότροφα, όπως οι άνθρωποι και όλα τα άλλα θηλαστικά, πρέπει να λαμβάνουν τη γλυκόζη τους από εξωτερικές πηγές. Η γλυκόζη είναι το κύριο συστατικό που υφίσταται επεξεργασία κατά την κυτταρική αναπνοή.
Κατά τη διάρκεια της κυτταρικής αναπνοής, ένα μόριο γλυκόζης διασπάται σε δύο μόρια πυροσταφυλικού σε μια διαδικασία που ονομάζεται γλυκόλυση. Τα μόρια πυροσταφυλικού στη συνέχεια μετατρέπονται σε ακετυλο-CoA, το οποίο επεξεργάζεται σύμφωνα με τον κύκλο του Krebs. Η ενέργεια που παράγεται κατά τη διάρκεια του κύκλου του Krebs είναι ο κύριος μοχλός της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης, της διαδικασίας με την οποία το σώμα παράγει πραγματικά ATP, το θεμελιώδες ενεργειακό νόμισμα των βιοχημικών διεργασιών. Το ATP οδηγεί κυριολεκτικά κάθε βιολογική αντίδραση στο σώμα, επομένως χωρίς σταθερή παροχή γλυκόζης, το σώμα δεν θα μπορεί να παράγει το καύσιμο του. Για κάθε ένα μόριο γλυκόζης, μια πλήρης στροφή του κυτταρικού κύκλου αναπνοής έχει θεωρητική απόδοση 38 μορίων ΑΤΡ. Στην πράξη, η αναποτελεσματικότητα στις χημικές αντιδράσεις ή η απώλεια ενέργειας κατά την οξειδωτική φωσφορυλίωση δίνουν μια πραγματική απόδοση περίπου 33-34 μορίων ATP ανά μόριο γλυκόζης.
Η γλυκόζη στο αίμα ονομάζεται σάκχαρο του αίματος. Η φυσιολογική σωματική λειτουργία απαιτεί κάποιο επίπεδο σακχάρου στο αίμα, αλλά η υπερβολική ποσότητα μπορεί να είναι επιβλαβής. Τα αυξημένα επίπεδα σακχάρου στο αίμα, που ονομάζονται υπεργλυκαιμία, μπορεί να οδηγήσουν σε ναυτία, κόπωση, πόνους στο στομάχι, θολή όραση και συχνουρία. Οι διαβητικοί δεν έχουν την ικανότητα να παράγουν ινσουλίνη, την ορμόνη που ρύθμιζε τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα, επομένως οι διαβητικοί κινδυνεύουν να εμφανίσουν υπεργλυκαιμία. Σε σοβαρές περιπτώσεις, τα υψηλά επίπεδα σακχάρου στο αίμα μπορεί να περιορίσουν τη ροή του οξυγόνου μέσω των τριχοειδών αγγείων, με αποτέλεσμα τη μόλυνση και τον θάνατο των ιστών.
Για να ανακεφαλαιώσουμε, κάθε στοιχείο έχει μια μοριακή μάζα, ένα μέτρο του πόσο ζυγίζει ένα mole αυτής της ουσίας. Η μοριακή μάζα ενός στοιχείου μπορεί να προσδιοριστεί πολλαπλασιάζοντας το τυπικό ατομικό βάρος με τη σταθερά μοριακής μάζας g/mol. Η μοριακή μάζα μιας ένωσης είναι ίση με το άθροισμα των μοριακών μαζών των στοιχείων που την αποτελούν. Η μοριακή μάζα μιας ένωσης μπορεί να προσδιοριστεί πολλαπλασιάζοντας τις μοριακές μάζες των επιμέρους στοιχείων με τη σχετική συχνότητά τους σε ένα μόριο μιας ένωσης και αθροίζοντας τις συνολικές τιμές. Στην περίπτωση της γλυκόζης (C6 H12 O6 ), η γλυκόζη έχει μοριακή μάζα 180,16 g/mol.
