1.-LA COMPOSICIÓ DELS ÉSSERS VIUS

1r BATXILLERATINS BAIX A MAR

Són essers necessàriament complexos.

Són essers cel·lulars.

Es nodreixen, relacionen es reprodueixen.

Cal destacar els aspectes següents:

Les molècules dels essers vius reaccionen i es transformen

Contínuament; (metabolisme)

Els essers vius deuen la seva estructura corporal a la informació

biològica que contenen les molècules dels àcids nucleics .

Mantenen el seu medi intern relativament constant.

Característiques dels essers vius:

LECTURA RECOMANADA

Els nivells d’organització de la matèria

Son els diferents graus de complexitat estructural.

Composició química de la matèria viva

Els elements químics, els àtoms i les molècules :

Element químic o substància simple; No es pot descompondre en d’altres mitjançant reaccions químiques.

Exemple: H,N,C....

Àtoms; És la part més petita d’un element químic. Bàsicament estan constituïts per un nucli format per protons i neutrons i una escorça formada per electrons.

Molècula; És la unió de dos o més àtoms.

Subtància composta; És la formada per dos o més elements químics

Enllaços químicsL’enllaç químic és la unió entre àtoms, ions o molècules

Enllaços químics: Enllaç iònic

Es dóna quan un dels àtoms capta electrons de l’altre.

L’enllaç iònic es dona entre àtoms d’electronegativitat

molt diferent, entre àtoms molt electronegatius i àtoms

mot electropositius.

Enllaç covalent:

Es forma quan dos àtoms comparteixen electrons.

Es dona entre àtoms d’electronegativitat alta i similar.

Els electrons més externs circulen en orbitals

compartits per completar la seua última capa d'electrons

Enllaços químics: enllaç covalent apolar

Els electrons es reparteixen uniformement entre

àtoms amb electronegativitat semblant.

Enllaços químics: enllaç covalent polar

Entre àtoms amb diferent electronegativitat on l’àtom de

major electronegativitat atrau més fortament els electrons

Enllaç intermolecular del tipus enllaç d’hidrogen

Enllaços intermoleculars

Enllaç intermolecular per forces de Van der Waals

Els BioelementsSón aquests elements químics que es troben en la matèria viva; poden ser primaris i secundaris depenent de la seva abundància.

BIOELEMENTS PLÀSTICS 99%

OLIGOELEMENTS

ELS BIOELEMENTS PRIMARIS

O i H són abundants als e.v. perquè formen part de l’aigua.

65-90% Medi de les reaccions

químiques

C,N,P iS són més abundants a la biosfera. La vida ha utilitzat els elements més apropiats, no els més abundants.

REPASSEM• Quina diferència hi ha entre bioelements plàstics i oligoelements?• Hi ha relació entre la quantitat i la seva importància biològica ?• A què són deguts els percentatges diferents d’hidrogen i d’oxigen a

la biosfera respecte a les diferents capes de la terra?• Quines són les propietats dels bioelements primaris?

L’àtom del carboni. HidrocarbursÀtom del carboni. Les quatre valències del carboni es disposen capals vèrtexs d’un hipotètic tetraedre

Forma estructures tridimensionals estables

Massa atòmica relativament petita

Amb l’H fa enllaços covalents apolars, amb l’O,N i P els forma polars

Pot enllaçar-se amb altres C amb un dos o tres enllaços.

Altres bioelements primaris

Forma enllaços estables amb el carboni com en els hidrocarburs, que són insolubles en aigua.

OXIGENBioelement més electronegatiu, forma enllaços covalents polars i per tant les molècules que el contenen són hidrosolubles.

NITROGENSOFRE

FOSFOR

Formen grups funcionals com el grup amino –NH2

grups sulfidril o tiol –SHgrup fosfat (PO4)3-.

Bioelements secundaris

Els principis immediats o biomolècules

Imatge d’estructura d’una proteïna feta amb ordinador

Una pèrdua d’un 10% de l’aigua d’un organisme pot provocar la seva mort. Alguns organismes primitius (bacteris i protozous) o els vegetals poden reduir-ne el seu contingut sense morir, tot entrant en un estat de vida latent (espores , llavors). Amb la rehidratació retorna l'activitat fisiològica.

L’aigua Contingut d'aigua dels éssers vius

L'aigua constitueix aproximadament un 70% del pes dels éssers vius. Aquesta proporció depèn de tres factors:

+ Tipus d'organisme : medusa: 98% , algues:

95% , fongs: 80% , cos humà: 63%

+ Classe d'òrgan o teixit : cervell: 90% , músculs: 77% , os: 22% , dentina:10%

+ Edat de l'organisme: embrió; 94% , nounat:

69% , adult: 63%Hi ha una relació

directa entre contingut hídric i

activitat fisiològica.

Aigua intracel·lular: citoplasma, interior dels orgànuls

Aigua intersticial, situada en l'exterior cel·lular, com en el teixit conjuntiu

Aigua circulant: Sang, limfa, saba

L'aigua es troba en la matèria viva en tres

formes:

EIs organismes poden aconseguir l’aigua:

a) Directament a partir de l’aigua exterior

b) A partir d’altres biomolècules per mitjà de diferents reaccions bioquímiques; és el que s’anomena aigua metabòlica.

Estructura de la molècula d’aigua2. Encara que té una càrrega total

neutra presenta una distribució asimètrica dels electrons i la

converteix en una molècula polar.

1. Disposició tetraèdrica dels orbitals sp3

L’aigua (H2O) té propietats excepcionals en relació amb altres

molècules semblants (NH3, CO2, CH4, SH2). Aquestes propietats

depenen de la seva estructura :

L’aigua: Características fundamentales de l’aigua

Líquid gairebé incompressible: Idoni per

donar volum a les cèl·lules, provocar la turgència de

les plantes, constituir l’esquelet hidrostàtic d’alguns animals, etc.

Té una elevada tensió superficial: la seva superfície oposi una gran resistència a

trencar-se.

És responsable del fenomen conegut com capil·laritat: depèn tant de l’adhesió de les molècules d’aigua a les

parets dels conductes com de la cohesió de les molècules

d’aigua entre si.

Elevada força de cohesió entre les

molècules .

Elevada calor específica.

calor específica: capacitat d'emmagatzemar energia per a un augment determinat de la temperatura) L'aigua pot absorbir grans quantitats de calor, mentre que, proporcionalment, la seva temperatura només s'eleva lleugerament.

Aquesta propietat permet que el contingut aquós de les cèl·lules serveixi de protecció a les sensibles molècules orgàniques davant els canvis bruscs de temperatura (fa d’esmorteïdor tèrmic).

L’aigua: Características fundamentales de l’aigua

L'aigua és el líquid que més substàncies dissol (dissolvent universal).

Aquesta propietat, es deu a la seva capacitat per a formar ponts d'H amb substàncies polars (grups –OH d'alcohols i sucres, grups -NH2 d'aminoàcids, proteïnes, àcids nuclèics, etc.), es dissolen quan interaccionen amb les molècules de l'aigua.

L’aigua: Características fundamentales de l’aiguaElevada constat dielèctrica.

Es a dir molta facilitat per a trencar l’enllaç iònic de les sals, el que fa que es dissolguin.

Acció dissolvent de l’aigua sobre els compostos iònics i solvatació d’aquests

Baix grau d’ionització.De cada 10.000.000 de molècules d’aigua ,nomes una es troba ionitzada.

vehicle de transport i captació de sals minerals per les plantes, per exemple) medi on es fan totes les reaccions químiques de l’organisme

Elevada calor de vaporització:

Degut al fet que per passar de l’estat líquid al gasós cal trencar tots els enllaços d’hidrogen.

Densitat més alta en estat líquid que en estat sòlid

Això explica que el gel floti a l’aigua i que formi una capa superficial termoaïllant que permet la

vida a sota, en rius, mars i llacs. Si el gel fos més dens que l’aigua. al final es gelaria tota l’aigua

L’aigua: Característiques fonamentales de l’aigua

Funcions de l’aigua en els éssers vius

Funció dissolvent i de transport de substàncies. Funció bioquímica (durant la fotosíntesi)

Funció mecànica amortidora

Funció estructural

Funció termoreguladora

Funció dissolvent de les substàncies:

L’aigua és bàsica per a la vida, ja que gairebé totes les reaccions biològiques tenen lloc al medi

aquós.

Funció bioquímica:

L’aigua intervé en nombroses reaccions químiques, per exemple, en la hidròlisi (ruptura

d’enllaços amb la intervenció de l’aigua) que es dóna durant la digestió dels aliments, com a font

d’hidrògens en la fotosíntesi, etc.

Funció de transport.

L’aigua és el mitjà de transport de les substàncies des de l’exterior fins a l’interior dels

organismes en el mateix organisme, com ara l’ascensió de la saba bruta als arbres.

Funcions de l’aigua en els éssers vius

Funció estructural.

El volum i la forma de les cèl·lules que estan mancades de

membrana rígida es mantenen gràcies a la pressió que exerceix

l’aigua interna. Quan les cèl·lules perden aigua, perden la

turgència natural, s’arruguen i fins i tot es poden trencar (lisi).

Funció mecànica amortidora.

Per exemple, els vertebrats tenen a les

articulacions bosses de líquid sinovial que

evita el fregament entre els ossos

Funció termoreguladora.

Es deguda a la seva elevada calor específica i a la seva

elevada calor de vaporització. Per exemple, els animals,

quan suen, expulsen aigua, la qual, per evaporar-se, pren

calor del cos i. com a conseqüència, aquest es refreda.

Funcions de l’aigua en els éssers vius

Sals mineralsLes sals

minerals es poden trobar

Precipitades DissoltesAssociades a

molècules orgàniques

Cations : Na+ , K+ , Ca2+ , Mg+Anions : Cl- , SO4- , CO32- , HCO3- , NO3- .

Tenen funcions dinàmiques: Mantenen la pressió osmòtica , són amortidors del pH o

realitzen accions específiques : el Ca2+ participa en la contracció muscular o la

coagulació de la sang; el Na+ ,i el K+ en la transmissió de l'impuls nerviós , etc.

Les dissolucions i les dispersions col·loïdals

Depenent del tamany de les partícules

mescla homogènia de molècules distintes. En aquest cas aigua i altres componentsdispersió

Fases

fase dispersant (aigua) fase dispersa

dispersions moleculars o dissolucions

dispersions col·loïdals, emulsions i

suspensions

Propietats de les dissolucions

1. Osmosi. Difusió passiva d'aigua a través d'una membrana semipermeable des de la dissolució més diluïda a la més concentrada.

2. Difusió. Repartició homogènia de les partícules d’un fluid.

Propietats de les dissolucions. Processos d’osmosi

Estabilitat del grau d’acidesa 0 pH

En els éssers vius existeix sempre una certa quantitat dehidrogenions (H+) i d'ions hidroxil (OH-)

• Els hidrogenions tenen caràcter àcid, mentre que els hidroxilions ho tenen alcalí. Per tant l'acidesa o alcalinitat del medi intern d'un organisme dependrà de la proporció que es trobin els dos ions

• Perquè els fenòmens vitals puguin desenvolupar-se amb normalitat és necessari que la concentració d'H+, que s'expressa en valors de pH sigui més o menys constant i pròxima a la neutralitat, és a dir, pH=7.

• En les reaccions que tenen lloc durant el metabolisme s'estan alliberant productes tant àcids com bàsics que tendiran a variar aquesta neutralitat si no fora perquè els organismes disposen d'uns mecanismes químics que s'oposen automàticament a les variacions de pH. Aquests mecanismes es denominen sistemes esmorteïdors o sistemes tampó, i en ells intervenen de forma fonamental les sals minerals.

REVISIÓ: Estabilitat del grau d’acidesa 0 pH

Un tampó està format per una barreja d'un àcid feble i una sal del mateix àcid; el més estès és el format per l'àcid carbònic (CO3H2) i el bicarbonat sòdic (CO3HNa).Suposem que l'organisme es veu sotmès a un excés d'àcid clorhídric que, en conseqüència alliberarà protons que faran disminuir el pH. En aquest moment entra en funcionament el sistema esmorteïdor i ocorre el següent:

Regulació de l'equilibri àcid-base:

1. La sal (bicarbonat sòdic) reacciona amb l'àcid clorhídric:

CO3HNa + ClH NaCl + CO3H2.La sal que es forma (NaCl) és neutra i, encara que es dissocïi, no allibera protons i, a més, és habitualment expulsada per l'orina.

2. L'àcid carbònic que s'ha format podria incrementar l'acidesa, però ràpidament es descompon en CO2, que s'allibera amb la respiració, i aigua que és neutra: CO3H2 CO2 + H2O

Les dispersions col·loïdals: sol i gel

Formes de sol i de gel d’una dispersió col·loïdal

Diàlisi

AMPLIACIÓ Òsmosi i pressió osmòtica

TEMA 1 BIOLOGIA I INS.BAIX A MAR Juny 2013 M.Jaén