Bioelements

• 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 estructura i funció

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

a totes les biomolècules org 95%

97%

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

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 tpus 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

1. Bon dissolvent

Gràcies a la seua estructura dipolar es capaç de dissoldre compostos iònics i compostos polars (glúcids, aldehids, amines...) formant ponts d’H amb elles

• Segons si es poden dissoldre en aigua o no:• Hidrofíliques

• Hidrofòbiques

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

• Permet:– 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 pesa menys 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

3. Regulador (amortidor) tèrmic açò es degut a que:

- Té una calor específica molt alta es capaç d'absorbir molta calor sense augmentar la Tª la que emprarà per a trencar els enllaços intermolec abans que per a pujar la temperatura

grans canvis de calor quasi sense canvi de temperatura

- Té un calor de vaporització molt alt passar 1g d’aigua a vapor requereix molta energia xq han de trencar-se tots els enllaços bon refrigerant de l’organisme

Calor específica

4. Elevada cohesió degut als enllaços 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

5. Elevada adhesió unió de les molec d’aigua a les molec d’una superfície

+ cohesió

Capil·laritat

- Ascens de la saba bruta

6. Dissociació de l’aigua

- L’aigua és capaç de dissociar-se en ions (ionitzar-se):

- 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 continue cte

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

– Àcida si [H+]> 10-7

– Neutra 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,ossos...

– Fosfat càlcic FUNCIÓ: esquelètica=forma els ossos

2.2 Dissoltes (solubles en aigua)

– Anions (-): Cl-, HCO3-…

– Cations (+): K+, Na+, Mg2+ ,Ca2+

• FUNCIONS:

1. Regulació del pH

El pH s’ha de mantindre cte a l’org (dins i fora de la cèl·lula) sistemes tampó o buffer:

Mantenen els valor de pH cte

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 són capaces de tamponar

Els més comuns als éssers vius són:

tampó bicarbonat

tampó fosfat

• Parell carbonat-ió bicarbonat : manté el pH ≈ 7,4 desplaçantla 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+

2. Funcions fisiològiques i bioquímiques

IONES FUNCIONES

Na+ • Transmisión del potencial de acción

K+ • Contracción muscular

• Regulación actividad cardíaca

• Transmisión del potencial de acción

Ca2+ • Coagulación

• Mineralización esqueleto

• Contracción muscular

• Regulación actividad cardíaca

• Sinapsis

• Cofactor enzimático

Mg2+ • Contracción muscular y transmisión potencial

acción

• Constituyente ribosomas

• Cofactor enzimático

3. 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 les zones de ↑*aigua+ (HIPOTÒNICA) a zones de ↓*aigua+ (HIPERTÒNICA) fins arribar a =[aigua] (ISOTÒNICA)

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

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 es la PLASMÒLISI.

• La cèl·lula queda deshidratada y

també perd les seus funcions

fisiològiques.

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