3. Bioelements o elements biogènics •Són els elements químics que es troben en la matèria viva (≈70)

•Es classifiquen

• Bioelements primaris

• Indispensables per a la formació de les biomolècules orgàniques (glúcids, lípids, proteïnes i àcids nuclèics)

• Constitueixen el 96,2% del total de la matèria viva: C, H,O, N,

P i S

• Bioelements secundaris

• Són la resta dels bioelements

• Tipus:

• Indispensables: no poden faltar per a la vida de la cèl·lula: Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe, I

• Variables: poden faltar en alguns organismes: Cr, Br, Zn, Ti

1

Hydrogen (valence = 1)

Oxygen (valence = 2)

Nitrogen (valence = 3)

Carbon (valence = 4)

H O N C

2

3

C N O

H

P S

Ca

As a percentage of mass, humans are made up of mostly nonmetals.

Oxigen: 65% Carboni: 18% Hidrogen: 10% Nitrogen: 3% Calci: 2% Fòsfor: 1%

4

• Segons l’abundància amb la que es troben

• Bioelements plàstics

• Constitueixen > 99% del pes sec de la matèria orgànica

• Són: C, H, O, N, P, S, Na, K, Ca, Mg, Cl

• Oligoelements

• Es troben en proporcions < 0,1%

• Són imprescindibles per a la vida

• No hi ha relació directe entre abundància i essencialitat. Alguns oligoelements són indispensables, ja que actuen com a catalitzadors de reaccions químiques

5

6

El que diferencia la matèria inerta (roques minerals) de la matèria viva (cèl·lules dels organismes vius) no són els elements que la constitueixen , sinó la proporció en què es troben, i la naturalesa i la complexitat dels compostos que formen

7

• Si pugem un esglaó més en el nivell d’organització de la matèria trobem les biomolècules, que resulten de la unió dels diferents bioelements.

• Les molècules que constitueixen els éssers vius s’anomenen biomolècules.

• Es poden classificar en:

• Simples (O2, N2)

• Compostes

• Inorgàniques (H2O, CO2, sals minerals)

• Orgàniques (glúcids, lípids, proteïnes, àcids nucleics)

4. Els principis immediats o biomolècules

8

5. L’aigua

9

• Biomolècula més abundant en els éssers vius (humans 63%)

• L’aigua es troba a la matèria viva en tres formes:

• Aigua circulant: sang dels animals, saba de les plantes, etc.

• Aigua intersticial: entre les cèl·lules

• Aigua intracel·lular: citosol, interior dels orgànuls

• Els organismes poden obtenir aigua

• Directament de l’exterior

• Reaccions bioquímiques = aigua metabòlica

• Podem trobar-la en els tres estats: sòlid, líquid, gas

• Molècula polar

• Pol negatiu (àtom d’oxigen)

• Pol positiu (àtom d’hidrogen)

10

11

Na +

Cl– Cl–

+

+

+

+

+

+ +

–

–

–

–

–

–

– –

Na +

–

– –

+

Àtoms d’hidrogen

Catió = Na+

Anió = Cl-

Les regions negatives de l’oxigen són atretes cap als cations sodi (Na+)

Les regions positives de l’hidrògen s’uneixen als anions clor (Cl-)

12

13

Funcions biològiques de l’aigua 1.Dissolvent universal

• Transport i intercanvi de substàncies nutritives tant orgàniques com inorgàniques

• Medi on tenen lloc la majoria de les reaccions metabòliques

2. Funció bioquímica

• Intervé en reaccions químiques: digestió, fotosíntesi, etc.

3.Funció estructural

• Dóna volum i forma a les cèl·lules. Turgència. Esquelet hidrostàtic.

4.Funció mecànica

• Afavoreix el moviment d’òrgans (articulacions, músculs) perquè forma part de líquids orgànics que actuen com a lubricants.

5.Funció termoreguladora

• Actua com a esmorteïdor dels canvis bruscos de temperatura ambientals (suor).

14

6. Sals minerals •Són biomolècules inorgàniques que es troben tant precipitades com dissoltes en forma d’ions o associades a substàncies orgàniques.

•Les podem trobar en els éssers vius:

1. Precipitades

1. Constitueixen estructures sòlides, insolubles, amb funció esquelètica i de sosteniment

2. Exemples:

1. Carbonat càlcic : CaCO3 = conquilles dels mol·luscs

2. Fosfat càlcic : Ca3(PO4)2= ossos dels vertebrats

3. Sílice: SiO2= exoesquelets de diatomees, gramínies,etc.

15

2. Dissoltes

• Les trobem en forma iònica

• Cations:

• Anions:

• Mantenen el grau de salinitat constant dins l’organisme

• Ajuden a mantenir constant el grau d’acidesa (pH) = efecte tampó

33

2

42

2

4

2

4 ,,,,, NOHCOPOHHPOSOCl

22 ,,, MgCaKNa

3. Associades a substàncies orgàniques

• Amb proteïnes = fosfoproteïnes

• Amb lípids = fosfolípids

• Amb glúcids = agar-agar

16

Funcions biològiques de les sals minerals 1.Funció estructural

• Són components essencials d’òrgans de sosteniment i protecció de molts organismes: esquelets dels vertebrats (ossos i dents), conquilla dels mol·luscs, closca dels ous, etc.

2.Funció reguladora

• Mantenen la pressió osmòtica de l’interior de la cèl·lula constant.

3.Funció específica

• Certs cations participen en funcions determinades

• Ca2+ = contracció muscular

• Na+ i K+ = transmissió del impuls nerviós

4.Funció amortidora del pH

• Mantenen l’acidesa o basicitat de les dissolucions dins d’uns paràmetres compatibles amb la vida.

17

• Àcid: pH 0–6,99

• Neutre: pH 7,00

• Bàsic: pH 7,01–14

18

Paper de pH

pH 0 1 2 3 4 5 6

pH 7 8 9 10 11 12 13

19

20