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