BIOLOGIA Bioquímica I

BIOQUÍMICA I

Composició química dels organismes[pic 1]

• BIOELEMENTS

• Primaris.               96% m.v      C H O N P S
• Secundaris.          3’9%  m.v    Na K Mg Ca Fe Cl

• Oligoelements.     0’1% m.v     resta d’elements de la taula periòdca (excepte gasos      nobles), però no són presents en tots

• BIOMOLÈCULES = PRINCIPIS IMMEDIATS

• Inorgàniques.

• Elements    O2 N2
• Composos      

•  H2O CO2
• Sals minerals

• Orgàniques.

Bioelements

Elements que es troben en l

• a matèria viva
• Es poden classificar en 3 grups: bioelements primaris, bioelements secundaris i oligoelements
• Els bioelements primaris formen els principis immediats orgànics

Biomolècules = principis immediats

• L’AIGUA

• Es troba en la matèria viva en 4 formes:

• Com a aigua circulant (a la sang, a la saba…)
• Com a aigua intercel·lular = intersticial (entre les cèl·lules, sovint força adherida a la substància intercel·lular, com en el teixit connectiu)
• Com a aigua intracel·lular (al citosol i a l’interior dels orgànuls cel·lulars)
• Com a aigua metabòlica (quan els organismes aconsegueixen aigua a partir d’altres biomolècules per mitjà de diferents reaccions bioquímiques)

• Les molècules d’aigua són dipolars

• En la molècula d’aigua els 2 electrons dels 2 hidrògens estan desplaçats cap a l’àtom d’oxigen, per això en la molècula apareix un pol negatiu, on hi ha l’àtom d’oxigen, a causa de la densitat electrònica més alta, i els 2 pols positius, on hi ha els 2 nuclis d’hidrogen, a causa de la densitat electrònica més baixa

• Entre els dipols d’aigua s’estableixen les forces d’atracció anomenades ponts d’hidrogen. Que originen grups de 3, 4 i fins a poc més de 9 molècules. Amb això s’assoleixen pesos moleculars alts i l’aigua es comporta com un líquid. Aquestes agrupacions duren fraccions de segon, la qual cosa confereix a l’aigua totes les seves propietats de fluid. En realitat, coexisteixen aquests petits polímers d’aigua amb molècules aïllades que omplen els buits
• On hi ha més reaccions químiques són en els teixits més hidratats (sistema muscular i sistema nerviós),   - reaccions químiques → - aigua → + cèl·lules mortes
• Característiques fonamentals de l’aigua:

• Elevada força de cohesió entre les molècules gràcies als enllaços d’hidrogen. Això explica que l’aigua sigui gairebé incompressible i que tingui una elevada tensió superficial, és a dir, que la seva superfície oposi una gran resistència a trencar-se. Això permet que molts organismes visquin associats a aquesta pel·lícula superficial i que la saba bruta acendeixi pels tubs capil·lars. El fenomen de la capil·lartat 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 calor específica. La temperatura d’un cos és donada pel grau d’agitació de les seves molècules. Com que les molècules d’aigua formen polímers, perquè estiguin lliures i agitades cal trencar molts enllaços d’hidrogen. Per això, per augmentar la temperatura de l’aigua s’ha d’escalfar molt. Per això l’aigua té una elevada calor específica, això la converteix en estabilitzador tèrmic de l’organisme davant dels canvis bruscos de temperatura de l’ambient
• Elevada calor de vaporització. En l’aigua té un valor alt pel fet que per passar de l’estat líquid al gasós cal trencar tots els enllaços d’hidrogen, cosa que la converteix en una bona substància refrigerant que s’evapora, que és el que passa amb la suor
• 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
• Elevada constant dielèctrica. Pel fet de tenir molècules dipolars, l’aigua és un gran medi dissolvent de compostos iònics i de compostos covalents polars. El procés de dissolució és degut al fet que les molècules d’aigua, com que són polars, es disposen al voltant dels grups polars del solut; en el cas dels compostos iònics, arriben a desdoblar-los en anions i cations, que així queden envoltats per molècules d’aigua, aquest fenomen s’anomena solvatació iònica. Aquesta capacitat dissolvent de l’aigua i la seva abundància en el medi natural expliquen que sigui el vehicle de transport de moltes substàncies i el medi on es fan totes les reaccions químiques de l’organisme
• Baix grau d’ionització. De cada 10 milions de molècules d’aigua, només una es troba ionitzada
• Funcions de l’aigua en els èssers vius:

• Funció dissolvent i de transport de les substàncies. A l’aigua, medi aquós, tenen lloc gairebé totes les reaccions biològiques. Això li permet ser el mitjà de transport de les substàncies des de l’exterior fins a l’interior dels organismes i en el mateix organisme
• Funció bioquímica. L’aigua intervé en nombroses reaccions químiques, com la hidròlisi (ruptura d’enllaços amb la intervenció de l’aigua)

• Funció estructural. El volum i la forma de les cèl·lules qu 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

• Funció mecànica amortidora. Per exemple, els vertebrats tenen a les articulacions mo`bils bosses de líquid sinovial que evita el fregament entre els ossos
• Funció termoreguladora. És 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, en evaporar-se, pren calor del cos i, com a conseqüència aquest es refreda[pic 2][pic 3][pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8]

Les sals minerals

Es poden trobar en els éssers vius de 3 formes: precipitades, dissoltes o associades a molècules orgàniques

• Sals minerals precipitades.

• Funció de sosteniment, esquelètica, estructural
• SiO2  CaCO3  Ca3PO4

• Sals minerals dissoltes = dissociades = ionitzada.

• Fe+2  Fe+3  Cl-  Ca+2  Mg+2  Na+  K+  HPO4-2  HCO3-  H2PO4-
• El Ca+2 i el K+ són ions antagònics (l’ió K+  augmenta la turgència de la cèl·luoa, mentre que l’ió Ca+2  la minva)
• Funció amortidora de PH, hi ha reaccions químiques que necessiten un PH neutre, qualsevol variació del medi pot aturar les reaccions, i gràcies a aquestes sals es pot mantenir ( HPO4-2  HCO3- )   *els aminoàcids i les proteïnes també ho fan

• Sals minerals associades a molècules orgàniques.

• Fosfolípids, fosfoproteïnes i àcids nucleics

Les dissolucions i les dispersions col· loïdals

• Dissolució → ions en aigua (soluts de pes molecular baix) (cristal·loides)
• Dispersions col·loïdals → els soluts són substàncies grosses (soluts de pes molecular elevat) (col·loides, aquests poden ser macromolècules, com la proteïna albúmina, o micel·les, agrupació de moltes molècules petites)

• PROPIETATS DE LES DISSOLUCIONS

• Difusió. Repartició homogènia de les partícules d’un fluid (gas o líquid) en el si d’un altre en posar-los en contacte, és degut al moviment constant en què es troben les partícules de líquids i gasos
• Osmosi. Pas del dissolvent entre dues solucions de concentració diferent a través d’una membrana semipermeable que impedeix el pas de les molècules de solut. El dissolvent, que en els éssers vius és l’aigua, es mou des de la dissolució més diluïda fins a la més concentrada, ja que el percentatge de molècules d’aigua és més alt en la solució més diluïda. Per tant, el nombre de xocs d’aquestes molècules contra la membrana és superior en el medi més diluït. Apareix així un impuls d’aigua cap a la més concentrada, l’anomenada pressió osmòtica. La membrana citoplasmàtica és una membrana semipermeable i dóna lloc a diferents respostes davant de la pressió osmòtica del medi extern. Si aquest és isotònic (té la mateixa   concentració) respecte del medi intern cel·lular no es deforma. Si el medi extern és hipotònic (menys concentrat) la cèl·lula s’infla (turgència) perquè hi entra aigua a l’interior. Si el medi extern és hipertònic (més concentrat) la cèl·lula perd aigua i s’arruga i la membrana pot acabar trencant-se (plasmòlisi). Els processos d’osmosi expliquen com les plantes aconsegueixen absorbir grans quantitats d’aigua del sòl, i per què l’aigua del mar no fa passar la set, ja que, com qu conté més sals que el medi intracel·lular, provoca la pèrdua d’aigua en les cèl·lules
• Estabilitat del grau d’acidesa o PH. Tots els éssers vius mantenen constant el PH del seu medi intern. Això s’aconsegueix gràcies a les sals minerals dissoltes, que constitueixen les dissolucions tampó (amortiguen qualsevol canvi):

• Sistema tampó fosfat (ions H2PO4- i HPO42- )
• Sistema tampó bicarbonat

• PROPIETATS DE LES DISPERSIONS COL·LOÏDALS

• Capacitat de presentar-se en estat de gel. Es poden presentar en 2 estats: en forma de sol (líquid) i en forma de gel (espès, semisòlid). El citosol que hi ha a la perifèria de la cèl·lula presenta estat de gel, mentre que el citosol interior presenta estat de sol
• Elevada viscositat. És la resistència interna que presenta un líquid al moviment relatiu de les seves molècules. Són molt viscoses perquè contenen molècules o agrupacions de molècules molt grans
• Elevat poder absorbent. És l’atracció que exerceix la superfície d’un sòlid sobre les molècules d’un líquid o d’un gas. Exemples biològics d’adsorció són els contactes “enzims amb substrats” i els contactes “antigen amb anticòs”
• Efecte Tyndall. Les dispersions coloïdals poden ser transparents i clares, però si s’il·luminen lateralment i sobre fons fosc, s’hi observa una certa opalescència provocada per la reflexió dels rajos lluminosos
• Sedimentació. Les dispersions coloïdals són estables en condicions normals; però si se sotmeten a forts camps gravitatoris, es pot aconseguir que les seves partícules sedimentin

Tipus de membranes

...