¡Descarga Bioelements: Propiedades y Funciones de los Elementos Essenciales en la Vida y más Apuntes en PDF de Biología solo en Docsity!
Unitats 5 i 6 Els éssers vius són sistemes oberts, és a dir que incorporen de l'exterior una part que no tenen. La matèria viva es pot organitzar a nivell molecular en bioelements i biomolècules. Bioelements:
- Precursors: CO2 , H2O, N
- Intermediaris: Cetoàcids
- Monòmers essencials: Polisacàrids, lípids i proteïnes. Àcids nucleics. A nivell cel·lular s'organitza en procariotes (senzills) i eucariotes. A nivell d'organismes es poden estudiar per regnes o anatòmicament (unicel·lulars i pluricel·lulars) El següent nivell és el de població. Una població és un conjunt d'individus de la mateixa espècie que viuen en un lloc. Finalment hi ha el nivell d'ecosistema que es divideix en biòtop (lloc) i biocenosi (comunitat d'éssers vius). Els bioelements són els elements químics que composen la matèria.
- Plàstics a)Essencials −Carboni −Hidrogen −Oxigen −Nitrogen Són lleugers. Abundants en la hidrosfera, atmorfera i escorça Formen enllaços covalents C i N es combinen amb O i H per donar reaccions red−ox b)− Sofre Sodi Potassi Constitueixen un 99% de la matèria viva i són Calci els components essencials de la matèria orgànica Magnesi (processos immediats).
Clor Fòsfor
- Oligoelements : Elements químics que els éssers vius necessiten en poca quantitat −Coure: Forma part de l'hemoglobina (pigment sang artròpodes i mol·luscs) −Crom −Ferro: Hemoglobina Transporta O2 Forma part de citocroms (molècules que intervenen en reaccions occidatives). −Iode −Menganès −Molibdè −Níquel −Sel·leni −Silici −Zinc −Vanadi −Magnesi: Molt important com a catalitzador perquè forma part de molts enzims. La unitat d'orígen de qualsevol ésser viu és la cèl·lula. La tª cel·lular demostra que una cèl·lula sempre prové d'una altra. Característiques dels bioelements essencials : 1.Carboni: −Constitueix el 50% del pes sec de la matèria viva −És poc abundant a l'univers, xo amb unes característiques qmqs q fan possible q s kmbini x formar compostos −És un no metall.Té un nombre atòmic baix −Tetravalent (pot establir 4 enllaços covalents) −Té gran facilitat per establir enllaços compartint parells d'e amb altres carbonis. 2.Hidrogen −És un element bàsic que forma compostos amb la majoria de les molècules orgàniques i de la biomolècula
−àcid/base: Un àcid són substàncies que en dissolució aquosa donen protons H+ Ex.: Olor o sabor del vinagre Sörensen al 1909 va utilitzar el PH per valorar qualitativament i de forma numèrica el grau d'acidesa o de basicitat d'una dio.Com que utilitza nombres molt llargs i petits s'expressa en logaritmes PH= log 1/[H+]= −log [H+] log10= Podem definir el PH com a logaritme decimal canviat de signe de la concentració molar de ions d'hidrògen i l'escala varia entre 0 i 14. Es pot determinar utilitzant colorants indicadors que poden ser tornasol o fenoftaleina que són els que impregnen el paper indicador (qualitatiu) o amb phímetres, que són aparells que donen mesures exactes (quantitatiu) Sistema tampó Un sistema amortidor o tampó seria aquell format per un àcid dèbil i una sal del mateix àcid P.I. Inorgànics −Clorur de sodi (NaCl) : És la molècula inorgànica que : 1−.Intervé disassociant−se en la transmissió dels impulsos nerviosos en els vertebrats, ja que el sodi és molt important en aquesta transmissió. 2−. És important en la regulació de la pressió osmòtica dels líquids dels organismes en la concentració total. −Diòxid de silici (SiO2) 1−. Té importància estructural en alguns organismes com les diatomees on forma la coverta de la capsa on s'emmagatzema l'alga i igualment en els sílicoflagel·lats. Als vegetals com els esquisets (cues de caball) o algunes gramínees es nota al tacte una sensació rasposa deguda a aquest. −Carbonat de calci (CaCO3) 1−.Forma part de l'esquelet i l'exoesquelet d'organismes unicel·lulars i pluricel·lulars. Unicel·lulars Foramífers Algues coccolitoforals (plàncton) Formen roques calcàries Pluricel·lulars: −Animals Crustacis (epidermis de quitina +− calcificada) Mol·luscs (closca de CaCO3 cristalitzat) Cridaris (coralls: colònies arbustives en l'aspecte)
Rèptils i aus (covertura dels ous) −Vegetals àcid fosfòric: algues coral·lines Estats de les sals Es troben en estat sòlid formant closques, indoesquelets i exoesquelets. Les podem trobar en dio aquosa formant part de líquids tan en medi intern com extern. Les podem trobar en forma de ions.Les podem trobar combinades (com l'àcid fosfòric que forma part de fosfolípids, àcids nucleics i ADP/ATP) Funcions de les sals 1.Estructural: ossos, dents, closques, exoesquelets, endoesquelets.. 2.Amortidores de l'acidesa (sistemes tampó) 3.Mantenen la salinitat del medi intern i això dona equilibri cel·lular 4.Són estabilitzadores de dions col·loidals impedint la gelificació o solubilitzant altres substàncies 5.Regulen els processos osmòtics (− + ) C C1=C2 equilibri C1>C2 turgència C1<C2 plasmòlisi 6.Funcions específiques −Excitabilitat nerviosa −La concentració de Na+/K+ i Ca2+/Mg2+ per separat paralitzen el cor −Fe2+per sintetitzar hb i Mg2+ x la Chla. L'aigua, l'essència de la vida Característiques: 1 .Molt abundant en els organismes, la que la majoria de les reaccions es desenvolupen en un medi aquós. En major o menor quantitat tots en necessiten 2 .Abunda a la Terra i les seves propietats só poc corrents 3 .Les reaccions físico−químiques de l'aigua són regulades per lleis físico−quimiques de les dissolucions aquoses. A les plantes s'absorveix per les arrels i es perd per transpiració a través de les fulles.
Canvia la densitat xq hi ha un augment de volum, cosa que fa q suri x sobre l'aigua líquida Estat físico−químic de la matèria viva Les biomolècules es troben dispersades en H2O
- Sòlid : sals minerals, cel·lulosa, lignina, colàgen, ceratina
- Gasós: oxigen (prové de la fotosíntesi i es gasta en la respiració) CO2 (prové de la respiració i ferminacions) En cefalòpads o peixos formen vesícules que ajuden a flotar
- Líquids Plasma intersticial en sang i citosol en cèl·lules (Forma dions aquoses). Si el diàmetre de les partícules de la fase dispersa <1nm (10−9m) es formen dissolucions veritables, però si és major es formen col·loides Dispersions col·loidals Molts líquids orgànics estan formats per una fase dispersadora i una fase dispersa que és el solut. Són estables i no+ els podem obtenir per ultracentrifugació. Classificació : 1.Segons el diàmetre del solut
- macromolècules PM>
- Micel·lars (agrupacions de molècules de petit diàmetre que formen micel·les) 2.Segons l'estat físic a)suspensions (solut sòlid) b)emulsions (solut líquid no miscible en H2O) 3.Segons l'afinitat
- Liòfils
- Liòfobs
- Si la fase dispersadora és aigua
- Hidròfils
- Hidròfobs Es presenten en dos estats diferents 1.Sol Fluïd (fase dispersadora abundant) Líquid
2.Gel −semisòlids − gelatinosos Propietats de les dispersions 1.Viscositat: És la resistència que presenta una dispersió al desplaçament relatiu de les molècules 2.Adsorció: Les partícules d'un fluïd es fixen a la superfície d'una partícula col·loidal 3.Moviment brawnià: Moviment caòtic de les partícules col·loidals en fase dispersadora que xoquen entre sí 4.Diàlisi: Dispersió en la que ens permet separar les partícules col·loidals de les no col·loidals a través d'una membrana semipermeable. 5.Osmosi: És un fenòmen durant el qual el dissolvent passa de la dio més diluïda a la més concentrada 6.Difusió: Procés que permet la barreja homogènia de les dues fases entre dos fluïds o entre un fluïd i un sòlid. La difusió és deguda al moviment continu de les partícules del fluïd, una part del transport a través de les memblanes cel·lulars per difusió simple. 7.Dissolucions vertaderes: Són dispersions aquoses on el solut té partícules de diàmetre < 1nm. S'uneixen per enllaços covalents, iònics, ponts d'H.. Enllaços moleculars 1.Pont d'hidrogen: Dos àtoms electronegatius i petits es mantenen units mitjançant un àtom d'H, que a la vegada està unit covalentment a un dels àtoms i és atret per l'altre 2.Forces de Van der Waals: És una atracció molecular dins d'una distància òptima (unitat de Waals −UDW−). Si se supera aqta força es produeix una repulsió 3.Interacció hidrofòbica: És una agragació molecular que rebutja l'aigua Tipus de reaccions biològiques 1.Reaccions de síntesi: El producte de la reacció és més complex que els substrats 2.Analítiques: El producte són molècules més senzilles que els substrats 3.Metabolits: Són substàncies que intervenen en una reacció metabòlica i les que en resulten s'anomenen productes finals 4.Reaccions d'occidació/reducció: L'àtom que perd electrons s'anomena agent reductor i el que els capta agent oxidant. En condicions normals no existeixen electrons lliures, per tant sempre van per parelles. 5.Reaccions de condensació: Es porten a terme amb la unió de dos o més metabolits i en la formació de molècules més complexes alliverant−ne un per cada enllaç químic d'una molècula d'H2O 6.Reaccions d'hidròlisi: Són les inverses a les de condensació. Un producte agada H2O i es trenca formant dues substàncies 7.Reaccions de polimerització: consisteixen en la fusió de monòmers per donar polímers. Hi ha polipèctics que s'ajunten a altres grups prostètics
Sent quan l'OH queda per sota el pla de l'anell i viceversa. Substàncies derivades dels monosacàrids S'originen per red, ox i per add de grups de monosacàrids Els més interessants són:
- Glucoalcohols (Addició de grups OH) −Sorbitol, manitol, inositol
- Glucoàcids (red/ox) −Urònic i vit.C
- Aminoglúcids (Add amino) −D−glucosina i D−galactosina L'enllaç glucosídic La unió d'oligo o polisacarids sempre es fa mitjançant aquest. Reaccionen dos grups hidroxílics de dos monosacàrids o−glucosídics i s'assenyalen indicant el tipus d'isòmers que enllacen i els números d'àtoms de carboni portadors de grups hidroxílics que reaccionen. S'anomenen o segons el primer monosacàrid sigui o. Cal indicar entre parentesis quins C s'enllacen 2.− Disacàrids: Són oligosacàrids que es formen per la unió d'n monosacàrids. Si l'enllaç és entre el C anomèric (1) del primer monosacàrid i un C no anomèric del segon el disacàrid resultant conserva el poder reductor. La sacarosa està formada per una molècula de glucosa i una de fructosa. Per identificar la glucosa cal trencar l'enllaç amb HCl Oligosacàrids a les membranes Moltes de les membranes formades per dues capes proteíniques tenen oligosacàrids enganxats com a grups prostètics. Els seus monòmers es poden combinar. El seu paper en les membranes és d'identificadors o com a senals específiques d'unes cèl·lules determinades. Les selectines són proteïnes que reconeixen els oligosacàrids. La membrana dels limfòcits en aquests casos reconeix aquests oligosacàrids, se'ls enganxen i s'uneixen a una altra aconseguint la retenció de limfòcits a la zona inflamada Els proteoglicans són proteïnes que van unides als oligosacàrids,que es formen a l'aparell de Golgi i són expulsats per constituir substàncies intersticials. D'altres romanen a la membrana i d'altres fan de capa defensora. Els polisacàrids són glúcids d'elevat pes molecular que formen cadenes linials o cadenes ramificades. Formats per monosacàrids units per enllaç glucosídic. Propietats: −Insolubles en aigua −Formen col·loides
−No són dolços −No són reductors Funcions 1)Reserva energètica: S'emmagatzemen en el citoplasma. Els enllaços són −glucosídics (midó, glicògen i dextrans) 2)Estructural: (parets vegetals, teixits connectius, parets bacterianes.) Enllaços −glucosídica (cel·lulosa) Classificació
- a)homopolisacàrids: 1 sol grup de monosacàrids, tots ells de reserva −Midó −Glicògen −Dextrans: Es troben en bacteris , llevats i fongs Emmagatzemen glucosa en forma de grànuls al citoplasma. S'eviten així problemes d'osmosi. b)Homopolisacàrids estructurals: −Cel·lulosa −Quitina 2.Heteropolisacàrids: monosacàrids variats −Agar−agar (pasta de dents, cultius bacterians) S'extreu de Rodofits (algues vemelles). −Gomes vegetals −Mucopolisacàrids 3.Heteròsids −Mureïna (estructural) parets bacterianes El midó −S'obté de llavors (blat, llegums) i també en estructures subterrànies dels vegetals (arrels, tubercles) −És el principal glúcid de reserva vegetal −És un polímer de D−glucopiranosa −El midó primari es forma als cloroplastos per fotosóntesi i després s'emmagatzema als amiloplastos. −Està format per dos polímers de la glucosa
Heteropolisacàrids Formats per diferents polisacàrids inclouen mucosacàrida i mucopolisacàrids Mucopolisacàrids: Són gelatinosos. El principal és l'àcid hiaurònic que es troba a l'humor vitri i en líquids d'articulacions.
Condroïtina: La trobem en cartílags, ossos i teixits connectius. La pectina és un additiu gelificant d'algunes fruites
- Heparina: És un anticoagulant
- Agar−agar: És L i D−galactosa. Es troba en algues. S'utilitza en cultius bacterians, en dietètica..
- Goma aràbiga: són gomes vegetals. Heteròxids són polímers que per hidròlisi donen:
- Monosacàrids
- Aglicans (substàncies no glúcides)
- Glucolípids: És un greix. Porta algun monosacàrid però no és una substància glucídica
- Glicopròtics: Ex.: Immunoglobulines i hormones Peptidoglicans: Parets de bacteris i algues. Són polímers d'aminoglúcids N−acetil i D−glucosamina + N−acetil−murànica. Formen la mureïna de les parets bacterianes.
Els lípids són un grup heterogeni de molècules orgàniques (greixos) i els seus derivats. Són estructures hidrocarbonades sense polaritat. Estan formades per H, C i O i moltes vegades per P, N i S. En la seva molècula hi soles haver àcids grassos. Hi ha 70 àcids grassos diferents. Els lípids es caracteritzen per les seves propietats físiques
- Són impermeabilitzants de superfícies
- Estan a les membranes cel·lulars per separar
- N'hi ha que emmagatzemen combustibles
- Tots són més o menys untuosos al tacte
- Tenen una densitat inferior a 1g/cc, és a dir que suren
- Són insolubles en H2O
- Són solubles en dissolvents orgànics (xilol, èter, cloroform, benzè..) Funcions
- Font d'energia
- Font de reserva
- Aïllants tèrmics
- Components estructurals de les membranes (fosfolípids)
- Funció reguladora energètica (s'acumulen en el teixit adipós i quan es trenquen generen 9'8Kcal/g)
- Protegeixen i donen consistència als fruïts (vitamines liposolubles i hormones).
- En homeoterms el teixit adipós és aïllant tèrmic Classificació
- Lípids simples
- Lipoides
- saponificables: Per hidròlisi s'originen sabons −Fosfoglicèrids
−Esfingolípids −Glucolípids −Ceres
- insaponificables −Esteroides −Terpens −Prostaglandines Àcids grassos són components essencials de l'estructura de tots els lípids saponificables. Es troben lliures només en molt petites quantitats. Són elements de trancisció de reaccions de síntesi i d'hidròlisi. Són components fonamentals dels lípids. Són àcids orgànics de cadena hidrocarbonada oberta (alifàtics), cosa que significa q porten el grup hidroxil R−cooh. L'H d'aquest grup es pot dissociar actuant com a polar Classificació Saturats: Són substàncies sòlides i dures com el greix animal. Tenen enllaços covalents simples. Van units per àtoms d'H. Cal conèixer: Butíric (n=2), palmític (n=14) i esteàric (n=16)
Insaturats: Els greixos que porten aquests àcids són substàncies líquides volàtils i olioses. Són més abundants. Porten un o més enllaços dobles en les cadenes de C. Cal conèixer: Àcid oleic (1 molècula asimètrica) n=7.Porta un enllaç doble. La seva T de fusió és de 13'4ºC. El linoleic té 2 enllaços i la seva T de fusió és de −5ºC
Característiques : Són anfipàtics, és a dir que la molècula té un grup hidrofílic que es pos dissociar i un hidròfob a l'altre.Els grups carboxílics sempre qden kp a l'aigua. Els mamífers sintetitzem uns àcids grassos: àcids grassos essencials que es diuen aixó xq són precursors de les hormones (prostaglandines) Hi ha 3 q n sintetitzem −Linoleic −Linoleni −Araquidònic Industrialment s'obtenen sabons, cosmètics, alcohols grassos, emulsionants, lubrificants i additius alimentaris. Lípids simples o triacilglicèrids són lípids que duen àcids grassos a la seva molècula i que s'uneixen a l'alcohol ester. 1 C
