• Tots els elements que es troben als éssers vius es troben a la Terra però en proporcions diferents s’han seleccionat els més idonis i disponibles per a construir estructures i realitzar funcions que permeten la supervivència

Bioelements

Bioelements primaris: C,H,O,N,S i P

a totes les biomolècules org

fonamental a proteïnes i ac. nuclèics, molts glúcids i lípids

en 2 aa (Cys, Met) i algunes prot (vit, CoA)

en ac. nuclèics, Coenzims (NADP+, NAD+...) i fosfolípids

95%

97%

Propietats fisicoquímiques que els fan

idonis:1. Poden formar enllaços covalents compartint parelles

d’electrons

2. Són elements lleugers e- prop del nucli enllaços molt estables

3. Els enllaços de C tenen una configuració tetraèdrica els diferents tipus de biomolècules tinguen estructures 3D diferents estereoisòmers diferents que són diferenciats i seleccionats pels éssers vius

4. El C és capaç de formar enllaços C-C molt estables permet formar llargues cadenes (lineals, ramif..) i unir-se a altres elements grups funcionals diversos

5. Els compostos formats per C,H,O,N es troben en estat reduït als éssers vius l’Oxigen els pot oxidar formant compostos de baixa energia l’energia que es desprèn es aprofitada per a funcions vitals

Bioelements secundaris: a tots els éssers vius (2.5% del pes total)

• Ca (2% del total) CaCO3 als ossos, impuls nerviós, coagulació sang, contracció muscular

• Mg forma part de la clorofil·la,

catalitzador, estabilitza ribosomes

membrana, ac nuclèics

• Na, K i Cl ions dissolts, impuls nerviós, estomes...

Oligoelements (0.5% del total)

Biomolècules inorgàniqueses troben a la matèria viva i inert

Aigua

Sals minerals

Gassos

1. Aigua

• Es considera el lloc d’origen de la vida

• Apareixen els primers agregats orgànics

• Suposa entre el 50-95% dels e.v. depenent de:

– Tipus d’organisme:↑ aquàtics i vegetals

– Edat de l’organisme: ↓ amb l’edat

– Tipus de teixit: ↑ en els bioquímicament més actius (és ontenen lloc les reaccions químiques)

Fetus humà de 3 mesos 94%

Nounat 70%

Jove 65%

Ancià 55 – 60%

Estructura aigua

• enllaços

• covalents

dipol

permanent

» Una molècula d’aigua pot formar fins a 4 enllaços:

» - 3,4 en estat líquid es formen i es trenquen molt ràpidament

» - 4 en estat sòlid

Propietats fisicoquímiques de l’aigua (derivades de

la seua estructura)

1. Bon dissolvent = dissolvent universal*

Gràcies a la seua estructura dipolar es capaç de

dissoldre compostos iònics i compostos polars (glúcids, aldehids, amines...) formant ponts d’H amb elles estes molècules queden allotjades dins del sinus de la

seua estructura reticular

• Segons si es poden dissoldre en aigua o no:

• Hidrofíliques (polars)

• Hidrofòbiques (apolars)

• Amfipàtiques: tenen regions polars i apolars (ac grassos)

• Permet (importància biològica):

– És el medi on transcorren la majoria de reaccions del metabolisme

– Absorció d’elements del sòl (dissolts a l’aigua) a través de l’arrel de la planta

– Circulació de substàncies dissoltes per tot l’organisme

– Expulsar substàncies tòxiques dissoltes a l’orina

– Dissol també gasos com l’O2 (per a la respiració aquàtica) i CO2 (per a la fotosíntesi dins l’aigua)

2. Dilatació anòmala de l’aigua

A diferència d’altres substàncies l’aigua sòlida és menys

densa que l’aigua líquida (i per això el gel sura damunt de l’aigua)

• Fins a 4ºC

- Les molèc d’aigua cada cop formen més enllaços es contrau el V augmenta la densitat

4ºC = màx densitat

• A partir de 4 ºC continua augmentant la formació d’enllaços s’atura la contracció i comença a dilatar-se d comença a ↓

• A 0ºC

– Cada molècula d’aigua forma 4 enllaços molècules en posicions fixes = xarxa cristal·lina tridimensional s’expandeix menys densitat

• Permet que la vida continue per baix d’un llac gelat xq no s’enfonsa i xq a més fa d'aïllant tèrmic

3. Calor específica elevada És la quantitat de calor que hi ha que a portar a 1g d’aigua per a pujar la Tª 1ºC

L’aigua té una calor específica de 1 cal/g ºC

Bon amortidor tèrmic = evita canvis bruscos de temperatura Ex: citoplasma

grans canvis de calor quasi sense canvi de temperatura

Es capaç d'absorbir (o perdre) molta calor sense augmentar (o disminuir) la Tª xq la que emprarà per a trencar els enllaços intermolec (ponts d’H) abans que per a pujar la temperatura

4. Calor de vaporització elevada

És l’energia necessària per evaporar 1g d’aigua líquida

Requereix molta energia per a:

- trencar els ponts d’H entre les molec d’aigua líquida i

- per a donar a estes molec l’E cinètica suficient per a abandonar la fase líquida i passar a vapor

Esta energia s’agafa (es “roba”) del medi ↓ Tª del medi

bon refrigerant

5. Elevada força de cohesió degut als enllaços (ponts d’H) formats entre molec d’aigua q les mantenen unides

Tensió superficial alta

Mesura la dificultat per a trencar

la superfície d’un líquid

Quasi incompressible

-Actua esquelet hidrostàtic-Permet turgència

http://www.youtube.com/watch?v=yiz_NRO0lP0

6. Elevada força d’adhesió unió de les molec d’aigua a les molec d’una superfície per ponts d’H

+ cohesió

Capil·laritat

- Ascens de la saba bruta

7. Dissociació de l’aigua

- L’aigua és capaç de dissociar-se en ions (ionitzar-se) degut a les forces dels ponts d’H entre elles:

- Ara bé la capacitat de ionització de l’aigua és molt baixa: de cada 107 molec, sols 1 es troba ionitzada

Producte iònic (KW) a 25ºC:

- Si varia qualsevol dels dos ions (afegint un àcid H+ o una base OH-) suposaria una variació de l’altre per a que el producte continue constant

Per açò, químicament NO és una substància pura

• Aquest valor és la base per establir una escala d’acidesa o alcalinitat d’una dissolució aquosa= escala de pH (potencial d'hidrogen)

Neutra si [H+] = 10-7

Àcida si [H+] > 10-7

Bàsica si [H+] < 10-7

pH = -log [H+]

2. Sals minerals

2.1 Sòlides o precipitades (insolubles en aigua)

– Carbonat càlcic FUNCIÓ: forma estructures dures:

• Closques de gasteròpodes i bivalves, coralls, crustacis, diatomees, ossos...

– Fosfat càlcic FUNCIÓ: esquelètica=forma els ossos

2.2 Dissoltes (solubles en aigua) es troben dissociades en els seus ions corresponents (electròlits):

– Anions (-): Cl-, HCO3-…

– Cations (+): K+, Na+, Mg2+ ,Ca2+

• FUNCIONS de les sals dissoltes:

1. Funció tamponadora = Regulació del pH

Mantenen el pH cte (dins i fora de la cèl·lula) sistemes tampó o buffer:

Mantenen els valor de pH cte (amortigüen els canvis de pH)

Formats per una dissolució d’àcid dèbil – base conjugada que actuen com a dador de H+ (l’àcid) i acceptor de H+ (base)

Les proteïnes també són capaces de tamponar

Els més comuns als éssers vius són:

tampó bicarbonat

tampó fosfat

• Parell carbonat-ió bicarbonat : manté el pH ≈ 7,4 desplaçant la reacció cap a un costat o altre

àcid carbònic ió carbonat (base)

• Parell monofosfat-bifosfat: manté el pH ≈ 6,8

ió dihidrogen fosfat ió monohidrogen fosfat

(àcid) (base)

H2PO4- + H2O ↔ HPO4

2- + H+

H2CO3 + H2O ↔ HCO3- +H+

Hipoventilació = ↑*CO2] per malaltia o ingesta de certes drogues ACIDOSI

Hiperventilació = ↓*CO2] per estats d’ansietat ALCALOSI

• 2. Funcions catalítiques:

– Com cofactors enzimàtics Cu, Mn, Mg, Zn

– Formen part de proteïnes Fe (Hb i Mb) Mg (clorofil·la)

– Contracció muscular i coagulació de la sang Mg

– Impuls nerviós (Ca)

• 3. Funcions nutrients

– Els organismes autòtrofs utilitzen algunes als com NO3-,

SO4-2, PO4

-3 per a sintetitzar compostos orgànics

• 4. Funcions osmòtiques

– Processos relacionats en la distribució de l’aigua dins i fora de les cèl·lules Na+, K+, Cl- i Ca+2

CONCENTRACIÓ DE LES DISPERSIONS

- Els líquids de l’int cel són dispersions de subst en aigua:

Partícules < 10-7cm = dispersions moleculars o dissolucions verdaderes sals minerals o molec org menudes (sucres o aa)

PROPIETATS

1. Difusió: les molècules es mouen en totes direccions i es

distribueixen uniformement per tota l’aigua pot ocórrer a través d’una membrana si les substàncies poden travessar-la

2. Osmosi: pas de les molècules d’aigua a través d’una memb semipermeable (deixa passar l’aigua però no els soluts) des de la solució més diluïda (HIPOTÒNICA) a la més concentrada (HIPERTÒNICA) fins arribar a igualar les concentracions (ISOTÒNICA)

PRESSIÓ OSMÒTICA = la pressió necessària per a detindre el flux d’aigua a través de la membsemipermeable

MEDI HIPOTÒNIC

CÈL·LULA ANIMAL

• Entra aigua a la cèl·lula → s’infla

fins a rebentar → LISI

CÈL·LULA VEGETAL

• Entra aigua a la cèl·lula → s’infla

però NO SE LISA → la rígida paret

cel·lular ho impedeix.

• La pressió de la cèl·lula espentant

contra la paret s’anomena pressió

de TURGÈNCIA.

MEDI HIPERTÒNIC

CÈL·LULA ANIMAL

• Ix aigua de la cèl·lula → s'encongeix

→ ↓ el seu VOLUM= PLASMÒLISI

• La cèl·lula es DESHIDRATA i perd les

seus funcions fisiològiques

CÈL·LULA VEGETAL

• Ix aigua de la cèl·lula → s’encongeix,

allunyant-se de la paret cel·lular, el

resultat és la PLASMÒLISI.

• La cèl·lula queda deshidratada i perd

les seus funcions fisiològiques.

La mb plasmàtica és semipermeable → hi ha que mantindre una concentració de sals dins de la cèl·lula igual a la del medi extern per a que no hi haja guany ni pèrdua d’aigua . Si introduïm la cèl·lula en:

CRENACIÓ HEMÒLISI

Partícules entre 10-5 i 10-7 cm = dispersions col·loïdals molèc org grans (polisacàrids, prot, ac nuclèics)

PROPIETATS:

1. Podem trobar-les en 2 estats:

Sol = aspecte líquid perifèria del citoplasma = ectoplasma

Gel = aspecte sòlid centre del citoplasma=endoplasma

Es pot passar d’un estat a altre creació de pseudòpodes

2. Elevada viscositat

3. Elevat poder adsorbent atracció que exerceix un sòlid sobre les molèc d’un líquid o gas: Ag-Ac, EZ-substrat

4. Efecte Tyndall: si les dispersions s'il·luminen lateralment sobre fons fosc s’observa opalescència per la reflexió dels raigs de llum (els col·loides dispersen la llum)

5. Diàlisi: pas a través d’una membrana d’aquelles substàncies que la membrana deixa passar pel seu tamany es poden seleccionar per massa molecular hemodiàlisi

6. Capacitat de sedimentació centrífuga

7. Resposta a una electroforesi es separen per càrrega i massa molecular

https://www.youtube.com/watch?v=xU

yEkXXcig8