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 inorgàniques es 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 on tenen 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) 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 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 grans canvis de calor  quasi sense canvi de 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

Tensió superficial alta 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

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: 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 monofosfat-bifosfat: manté el pH ≈ 6,8 H2CO3 + H2O ↔ HCO3- +H+ 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) H2CO3 + H2O ↔ HCO3- +H+ Hipoventilació = ↑[CO2] per malaltia o ingesta de certes drogues  ACIDOSI Hiperventilació = ↓[CO2] per estats d’ansietat  ALCALOSI H2PO4- + H2O ↔ HPO42- + H+

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 memb semipermeable

MEDI HIPOTÒNIC MEDI HIPERTÒNIC 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: MEDI HIPOTÒNIC 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. 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. 

CRENACIÓ HEMÒLISI

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

6. Capacitat de sedimentació  centrífuga 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=xUyEkXXcig8