Biologia
Tema 1 La química de la vida
Índex
1. Organització de la matèria
2. Enllaços entre àtoms
3. L'aigua: estructura i propietats
4. Les sals minerals
5. Molècules exclusives dels éssers vius
1. Organització de la matèria
BIOELEMENTS
Formats per uns 70 elements químics
Primaris
Secundaris
- Na, K, Ca i Mg.
- 1.9 % de la massa dels organismes.
- C, H, O, N, P i S.
- 98 % de la massa dels organismes.
- C, H i O són el 92 %.
- Característiques:
- Formen enllaços covalents.
- Adaptació camp gravitatori
Oligoelements
- Inferiors al 0,1%.
- Mn, Fe, Cu, Co, Zn, Li, B, Al, Mo, V, I i Si.
- Indispensables i variables.
Bioelements. Font: Viquipèdia
Els elements químics
Repàs conceptes sobre l'àtom
Formats per àtoms Quina és la massa d'un àtom?
Isòtops
Utilitat pràctica dels isòtops
PET
18F-fluorodesoxiglucosa (FDG)
2. Enllaços entre àtoms
Enllaç iònic
Reaccions d'oxidació - reducció
Enllaç covalent
Forces de van der Waals
- Polaribilitat ("polarizability") Quan més electrons més possilibitats de polaritzar-se la molècula.
3. L'aigua: estructura i propietats
L'aigua
Dispersions col·loidals
Estructura
Propietats
δ+
Dipolaritat de l'aigua
δ-
https://biomodel.uah.es/agua/p1.htm
Propietats de l'aigua
Polaritat de l'aigua
Propietats de l'aigua
La densitat del gel a 0oC està al voltant dels 0,917 g/cm3. La densitat del l’aigua és màxima a 4oC i té un valor de 1 g/cm3 . A temperatures superiors a 4oC, l'aigua es comporta com altres líquids, es a dir, dilatant-se a l’escalfar-se i per tant disminunt la densitat.
Curiositats de l'aigua
Dispersions col·loïdals
Les dissolucions i les dispersions col·loïdals. Els líquids que contenen els éssers vius contenen molts tipus de molècules disperses o soluts. Totes aquestes molècules es troben immerses en un únic dissolvent (o fase dispersant) qué és l’aigua.
Dispersions col·loïdals
El conjunt de SOLUT i DISSOLVENT s’anomena ... ➔DISSOLUCIÓ quan el pes molecular del solut és baix (sals, glucosa ...). ➔DISPERSIÓ COL·LOÏDAL quan el pes molecular del solut és elevat (macromolècules) o, quan moltes molècules petites s'agrupen formant micel·les.
La major part dels líquids dels éssers vius són dispersions col·loïdals
Dispersions col·loïdals
Propietats de les dispersions col·loïdals
- Capacitat de presentar-se en estat de gel.
- Elevada viscositat.
- Elevat poder adsorbent.
- Efecte Tyndall.
- Sedimentació.
- Moviment brownià
- Diàlisi
Exemple: formació pseudòpodes (desplaçament amebes, fagocitosi glòbuls blancs i macròfags).
Dispersions col·loïdals
Capacitat de presentar-se en estat de gel.
Les dispersions col·loidals són mescles heterogènies de soluts. Fluids corporals: citosol, líquid intersticial, plasma sanguini, limfa, etc. Col·loide: del grec kolas = que es pot enganxar. Micel·les: són els agregats moleculars que formen els col·loides. Quan són inmiscibles reben el nom d'emulsió.
Les dispersions col·loidals poden trobar-se en dos estats:
- En forma de SOL (estat líquid), predomina la fase dispersant --> l'aigua
- En forma de GEL (estat semisòlid o gelatinós), predomina la fase dispersa, la macromolèlula.
Dispersions col·loïdals
Elevada viscositat
La viscositat és la resistència d'una dispersió al moviment de les seves molècules. Les dispersions col·loïdals són molt viscoses perquè contenen molècules molt grans o agrupacions de moltes molècules, que dificulta el seu moviment respecte la fase dispersant.
Dispersions col·loïdals
Elevat poder adsorbent
L'adsorció és la capacitat d'atracció (adhesió) que exerceix la superfície d'un sòlid sobre altres molècules --> forces de van der Waals El poder adsorbent de les partícules d'una dispersió col·loïdal facilita les reaccions químiques.Exemples: contacte enzim-subtrat, contacte antigen-anticòs.
Dispersions col·loïdals
Efecte Tyndall
Les dispersions col·loïdals, igual que les dissolucions, són transparents i clares. Però si s’il·lumina lateralment sobre un fons fosc, es torna opalescent (tèrbola). Això es deu a la dispersió de la llum provocada per les partícules col·loïdals grans.
Dispersions col·loïdals
Sedimentació
Les partícules col·loïdals, en condicions normals es mantenen suspeses, però sotmeses a ultracentrifugació es pot aconseguir que sedimentin (separar la fase dispersa de la dispersant)
Dispersions col·loídals
Moviment Brownià
És el moviment caòtic de les partícules col·loïdals degut al xoc que es produeix entre les molècules de la fase dispersant.
Dispersions col·loídals
Diàlisi
Separació de la fase dispersa de la dispersant a través de una membrana semipermeable.
Les sals minerals
- Sals minerals precipitades
- Sals minerals en dissolució
- Sals minerals unides a altres molècules
Sals minerals precipitades
Constitueixen estructures sòlides, insolubles, amb funció esquelètica. Exemples: el carbonat càlcic, CaCO3, de les closques dels mol·luscs, el fosfat càlcic, Ca3(PO4)2, dels ossos de l'esquelet o la sílice, SiO2, de l’exoesquelet de les diatomees i de les gramínies.
Sals minerals dissoltes
Les sals minerals dissoltes donen lloc a anions i cations.Exemples: Ca2+, Na+, K+, Cl- , HCO3-, PO4-3 … Ajuden a mantenir constant el grau de salinitat i el pH (dissolucions tampó) dins de l’organisme.El medi intern dels organismes presenta unes concentracions iòniques constants. Una variació provoca alteracions de la permeabilitat, l’excitabilitat i la contractibilitat de les cèl·lules.
Sals minerals dissoltes
Sals minerals unides a altres molècules
Se solen trobar juntament amb proteïnes, glúcids i lípids.Exemples: ● Els fosfats (PO4-3) que formen part de fosfoproteïnes (caseïna de la llet, vitel·lina del rovell d’ou) i de fosfolípids (membranes cel·lulars).● El Fe2+ que forma part del grup hemo de l’hemoglobina de la sang.● El Mg2+ que forma part de l’anell porfirínic de la clorofil·la.● Els sulfats (SO42-) es troben formant part de l’agar-agar, un heteropolisacàrid.
Les sals minerals
Osmosi
L’osmosi és el pas del dissolvent entre dues dissolucions de concentració diferent a través d’una membrana semipermeable (impedeix el pas del solut). L’efecte de l’osmosi és el d’igualar les concentracions de les dues dissolucions.
H2O
En les cèl·lules:
- La membrana semipermeable és: la membrana plasmàtica.
- Les dues solucions són: el citosol i el medi extern.
- El dissolvent és: l’aigua.
- El solut són: les sals minerals i altres molècules dissoltes.
Implicacions osmosi
Alguns conceptes a tenir en compte:
Pressió osmòtica. Pressió exercida pel xoc de les molècules d’aigua sobre la membrana plasmàtica.
Regulacio del pH
La concentració de cadascun dels ions (H+ i OH-) en aigua pura a 25oC és de 10-7M. Això significa que hi ha només una deu milionèsima part de mols d'ions hidrògens per litre d'aigua pura i un nombre igual de ions hidroxil.
Normalment la concentració d’ions hidrogen (H+) en una dissolució s’expressa en termes de pH. El pH es calcula com el logaritme negatiu de la concentració de ions hidrogens que hi ha en una dissolució a 25oC.
Recorda que quan utilitzem el terme ió hidrogen o protó (H+) ens estem referint a l’ió oxoni o ió oxidani (H3O+)
Àcids: substàncies que alliberen H+ quan es dissocien en aigua.
Bases: substàncies que alliberen OH- o accepten H+ quan es dissocien en aigua.
Sals: reacció d'un àcid i una base. NaOH + HCl NaCl + H2O
Importància del pH en el medi intern dels éssers vius
Els ions hidrogen (H3O+) i hidroxil (OH-) són molt reactius, petits canvis en les seves concentracions (canvis en el pH) poden afectar greument les proteïnes i altres molècules (afectació de ponts d'hidrogen i forces de van der Waals).
El rang normal de pH en el plasma està entre 7,38 - 7,42 (hi ha excepcions; per exemple, els sucs gàstrics tenen un pH al voltant de 2, o l'orina està entre 4,5 i 8,5).
Substància tampó
Tots els éssers vius són capaços de mantenir constant el pH del seu medi intern i ho fan mitjançant les dissolucions tampó. Les dissolucions tampó esmorteeixen els canvis de pH que es produeixen quan en un medi augmenta l’acidesa (augmenta la concetració d’ions hidrogen) o l’alcalinitat (disminueix la concetració d’ions hidrogen). Un tampó actua acceptant ions hidrogen de la solució quan aquests estan en excés o cedint-los quan aquests són escassos. Dos exemples de dissolució tampó:
Tampó bicarbonat
Tampó sanguini i d'altres líquids extracel·lulars
L’equilibri entre l’àcid carbònic i l’ió bicarbonat actua com un regulador del pH a mesura que determinats processos cel·lulars afegeixen o extreuen H+.
- Acidosi de la sang (excés de H+), l'equilibri es desplaça cap a l'esquerra. Ex: ingestió substàncies àcides o acidosi respiratòria.
- Alcalosi a la sang (disminució de H+), l'equilibri es desplaça cap a la dreta. Ex: alcalosi metabòlica (massa bicarbonat a la sang o disminució d'àcid) o bé per alcalosi respiratòria (disminució de CO2
a conseqüència d'una respiració ràpida)
Tampó fosfat
Principal tampó del medi intracel·lular
Els ions dihidrogen fosfat i el monohidrogen fosfat es troben en equilibri --> actuen com a reguladors del pH
- Si la concentració de H+ comença a baixar la reacció es desplaça cap a la dreta, restablint els H+ i el pH.
- Si la concentració de H+ comença a augmentar la reacció es desplaça cap a l'esquerra, baixant el pH.
Regulació del pH per la via respiratòria
És una afecció marcada per un nivell baix de diòxid de carboni en la sang a causa d'una respiración excesiva.Ex: ansietat o pànic, embaràs, etc.
Alcalosi respiratòria
Es una afecció que ocorre quan els pulmons no poden eliminar tot el diòxid de carboni que produeix el cos. Això fa que els líquids del cos, especialment la sang, es tornin massa àcids. Ex: Asma, EPOC, obesitat greu, apnea son, etc.
Acidosi respiratòria
Acidosi metabòlica compensada per la via respiratòria
5. Molècules exclusives dels éssers vius
Els principis immediats o biomolècules
Són les molècules que formen la matèria viva.
Dos grups de biomolècules:
- Biomolècules orgàniques: Glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.
Són exclusives dels éssers vius.
- Biomolècules inorgàniques: Aigua i sals minerals.
El carboni
Component de les molècules orgàniques
Té 4 electrons a la capa de valència (nivell energètic més extern) Un àtom de carboni completa la seva òrbita de valència compartint els seus 4 electrons amb altres àtoms mitjançant la formació de 4 enllaços covalents molt estables
Quan un àtom de carboni forma enllaços covalents simples, la disposició dels seus 4 orbitals determina que els 4 enllaços formin un angle que els situa als vèrtexs d'un tetraedre imaginari.
Els angles d'enllaç en el metà (CH4) són de 109,5o
CH4
És particularment significativa la capacitat del carboni per a formar enllaços covalents apolars amb altres àtoms de carboni i, també amb àtoms d'hidrogen.
Això li permet arribar a formar llargues cadenes hidrocarbonades, que són apolars i per tant insolubles en aigua.
Les cadenes hidrocarbonades formen l'esquelet de la majoria de molècules orgàniques. Els esquelets varien en longitud i forma i poden ser rectilinis, ramificats o cíclics.
Els isòmers
Són aquelles molècules que tenen idèntica fòrmula química però es diferencien en els enllaços o en la disposició espaial (forma) entre els àtoms o grups d'àtoms.
Dos tipos d'isòmers:
- Estructurals: tenen una distribució diferent entre els àtoms.
- Enantiòmers:
Isomer ia de cadena o ordenació
Isomeria de posició
Fi del tema
Química éssers vius
Antonio Carvajal
Created on September 12, 2021
Start designing with a free template
Discover more than 1500 professional designs like these:
View
Modern Presentation
View
Terrazzo Presentation
View
Colorful Presentation
View
Modular Structure Presentation
View
Chromatic Presentation
View
City Presentation
View
News Presentation
Explore all templates
Transcript
Biologia
Tema 1 La química de la vida
Índex
1. Organització de la matèria
2. Enllaços entre àtoms
3. L'aigua: estructura i propietats
4. Les sals minerals
5. Molècules exclusives dels éssers vius
1. Organització de la matèria
BIOELEMENTS
Formats per uns 70 elements químics
Primaris
Secundaris
Oligoelements
Bioelements. Font: Viquipèdia
Els elements químics
Repàs conceptes sobre l'àtom
Formats per àtoms Quina és la massa d'un àtom?
Isòtops
Utilitat pràctica dels isòtops
PET
18F-fluorodesoxiglucosa (FDG)
2. Enllaços entre àtoms
Enllaç iònic
Reaccions d'oxidació - reducció
Enllaç covalent
Forces de van der Waals
3. L'aigua: estructura i propietats
L'aigua
Dispersions col·loidals
Estructura
Propietats
δ+
Dipolaritat de l'aigua
δ-
https://biomodel.uah.es/agua/p1.htm
Propietats de l'aigua
Polaritat de l'aigua
Propietats de l'aigua
La densitat del gel a 0oC està al voltant dels 0,917 g/cm3. La densitat del l’aigua és màxima a 4oC i té un valor de 1 g/cm3 . A temperatures superiors a 4oC, l'aigua es comporta com altres líquids, es a dir, dilatant-se a l’escalfar-se i per tant disminunt la densitat.
Curiositats de l'aigua
Dispersions col·loïdals
Les dissolucions i les dispersions col·loïdals. Els líquids que contenen els éssers vius contenen molts tipus de molècules disperses o soluts. Totes aquestes molècules es troben immerses en un únic dissolvent (o fase dispersant) qué és l’aigua.
Dispersions col·loïdals
El conjunt de SOLUT i DISSOLVENT s’anomena ... ➔DISSOLUCIÓ quan el pes molecular del solut és baix (sals, glucosa ...). ➔DISPERSIÓ COL·LOÏDAL quan el pes molecular del solut és elevat (macromolècules) o, quan moltes molècules petites s'agrupen formant micel·les.
La major part dels líquids dels éssers vius són dispersions col·loïdals
Dispersions col·loïdals
Propietats de les dispersions col·loïdals
Exemple: formació pseudòpodes (desplaçament amebes, fagocitosi glòbuls blancs i macròfags).
Dispersions col·loïdals
Capacitat de presentar-se en estat de gel.
Les dispersions col·loidals són mescles heterogènies de soluts. Fluids corporals: citosol, líquid intersticial, plasma sanguini, limfa, etc. Col·loide: del grec kolas = que es pot enganxar. Micel·les: són els agregats moleculars que formen els col·loides. Quan són inmiscibles reben el nom d'emulsió.
Les dispersions col·loidals poden trobar-se en dos estats:
Dispersions col·loïdals
Elevada viscositat
La viscositat és la resistència d'una dispersió al moviment de les seves molècules. Les dispersions col·loïdals són molt viscoses perquè contenen molècules molt grans o agrupacions de moltes molècules, que dificulta el seu moviment respecte la fase dispersant.
Dispersions col·loïdals
Elevat poder adsorbent
L'adsorció és la capacitat d'atracció (adhesió) que exerceix la superfície d'un sòlid sobre altres molècules --> forces de van der Waals El poder adsorbent de les partícules d'una dispersió col·loïdal facilita les reaccions químiques.Exemples: contacte enzim-subtrat, contacte antigen-anticòs.
Dispersions col·loïdals
Efecte Tyndall
Les dispersions col·loïdals, igual que les dissolucions, són transparents i clares. Però si s’il·lumina lateralment sobre un fons fosc, es torna opalescent (tèrbola). Això es deu a la dispersió de la llum provocada per les partícules col·loïdals grans.
Dispersions col·loïdals
Sedimentació
Les partícules col·loïdals, en condicions normals es mantenen suspeses, però sotmeses a ultracentrifugació es pot aconseguir que sedimentin (separar la fase dispersa de la dispersant)
Dispersions col·loídals
Moviment Brownià
És el moviment caòtic de les partícules col·loïdals degut al xoc que es produeix entre les molècules de la fase dispersant.
Dispersions col·loídals
Diàlisi
Separació de la fase dispersa de la dispersant a través de una membrana semipermeable.
Les sals minerals
Sals minerals precipitades
Constitueixen estructures sòlides, insolubles, amb funció esquelètica. Exemples: el carbonat càlcic, CaCO3, de les closques dels mol·luscs, el fosfat càlcic, Ca3(PO4)2, dels ossos de l'esquelet o la sílice, SiO2, de l’exoesquelet de les diatomees i de les gramínies.
Sals minerals dissoltes
Les sals minerals dissoltes donen lloc a anions i cations.Exemples: Ca2+, Na+, K+, Cl- , HCO3-, PO4-3 … Ajuden a mantenir constant el grau de salinitat i el pH (dissolucions tampó) dins de l’organisme.El medi intern dels organismes presenta unes concentracions iòniques constants. Una variació provoca alteracions de la permeabilitat, l’excitabilitat i la contractibilitat de les cèl·lules.
Sals minerals dissoltes
Sals minerals unides a altres molècules
Se solen trobar juntament amb proteïnes, glúcids i lípids.Exemples: ● Els fosfats (PO4-3) que formen part de fosfoproteïnes (caseïna de la llet, vitel·lina del rovell d’ou) i de fosfolípids (membranes cel·lulars).● El Fe2+ que forma part del grup hemo de l’hemoglobina de la sang.● El Mg2+ que forma part de l’anell porfirínic de la clorofil·la.● Els sulfats (SO42-) es troben formant part de l’agar-agar, un heteropolisacàrid.
Les sals minerals
Osmosi
L’osmosi és el pas del dissolvent entre dues dissolucions de concentració diferent a través d’una membrana semipermeable (impedeix el pas del solut). L’efecte de l’osmosi és el d’igualar les concentracions de les dues dissolucions.
H2O
En les cèl·lules:
Implicacions osmosi
Alguns conceptes a tenir en compte:
Pressió osmòtica. Pressió exercida pel xoc de les molècules d’aigua sobre la membrana plasmàtica.
Regulacio del pH
La concentració de cadascun dels ions (H+ i OH-) en aigua pura a 25oC és de 10-7M. Això significa que hi ha només una deu milionèsima part de mols d'ions hidrògens per litre d'aigua pura i un nombre igual de ions hidroxil.
Normalment la concentració d’ions hidrogen (H+) en una dissolució s’expressa en termes de pH. El pH es calcula com el logaritme negatiu de la concentració de ions hidrogens que hi ha en una dissolució a 25oC.
Recorda que quan utilitzem el terme ió hidrogen o protó (H+) ens estem referint a l’ió oxoni o ió oxidani (H3O+)
Àcids: substàncies que alliberen H+ quan es dissocien en aigua.
Bases: substàncies que alliberen OH- o accepten H+ quan es dissocien en aigua.
Sals: reacció d'un àcid i una base. NaOH + HCl NaCl + H2O
Importància del pH en el medi intern dels éssers vius
Els ions hidrogen (H3O+) i hidroxil (OH-) són molt reactius, petits canvis en les seves concentracions (canvis en el pH) poden afectar greument les proteïnes i altres molècules (afectació de ponts d'hidrogen i forces de van der Waals).
El rang normal de pH en el plasma està entre 7,38 - 7,42 (hi ha excepcions; per exemple, els sucs gàstrics tenen un pH al voltant de 2, o l'orina està entre 4,5 i 8,5).
Substància tampó
Tots els éssers vius són capaços de mantenir constant el pH del seu medi intern i ho fan mitjançant les dissolucions tampó. Les dissolucions tampó esmorteeixen els canvis de pH que es produeixen quan en un medi augmenta l’acidesa (augmenta la concetració d’ions hidrogen) o l’alcalinitat (disminueix la concetració d’ions hidrogen). Un tampó actua acceptant ions hidrogen de la solució quan aquests estan en excés o cedint-los quan aquests són escassos. Dos exemples de dissolució tampó:
Tampó bicarbonat
Tampó sanguini i d'altres líquids extracel·lulars
L’equilibri entre l’àcid carbònic i l’ió bicarbonat actua com un regulador del pH a mesura que determinats processos cel·lulars afegeixen o extreuen H+.
- Acidosi de la sang (excés de H+), l'equilibri es desplaça cap a l'esquerra. Ex: ingestió substàncies àcides o acidosi respiratòria.
- Alcalosi a la sang (disminució de H+), l'equilibri es desplaça cap a la dreta. Ex: alcalosi metabòlica (massa bicarbonat a la sang o disminució d'àcid) o bé per alcalosi respiratòria (disminució de CO2
a conseqüència d'una respiració ràpida)Tampó fosfat
Principal tampó del medi intracel·lular
Els ions dihidrogen fosfat i el monohidrogen fosfat es troben en equilibri --> actuen com a reguladors del pH
Regulació del pH per la via respiratòria
És una afecció marcada per un nivell baix de diòxid de carboni en la sang a causa d'una respiración excesiva.Ex: ansietat o pànic, embaràs, etc.
Alcalosi respiratòria
Es una afecció que ocorre quan els pulmons no poden eliminar tot el diòxid de carboni que produeix el cos. Això fa que els líquids del cos, especialment la sang, es tornin massa àcids. Ex: Asma, EPOC, obesitat greu, apnea son, etc.
Acidosi respiratòria
Acidosi metabòlica compensada per la via respiratòria
5. Molècules exclusives dels éssers vius
Els principis immediats o biomolècules
Són les molècules que formen la matèria viva.
Dos grups de biomolècules:
- Biomolècules orgàniques: Glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.
Són exclusives dels éssers vius.El carboni
Component de les molècules orgàniques
Té 4 electrons a la capa de valència (nivell energètic més extern) Un àtom de carboni completa la seva òrbita de valència compartint els seus 4 electrons amb altres àtoms mitjançant la formació de 4 enllaços covalents molt estables
Quan un àtom de carboni forma enllaços covalents simples, la disposició dels seus 4 orbitals determina que els 4 enllaços formin un angle que els situa als vèrtexs d'un tetraedre imaginari.
Els angles d'enllaç en el metà (CH4) són de 109,5o
CH4
És particularment significativa la capacitat del carboni per a formar enllaços covalents apolars amb altres àtoms de carboni i, també amb àtoms d'hidrogen.
Això li permet arribar a formar llargues cadenes hidrocarbonades, que són apolars i per tant insolubles en aigua.
Les cadenes hidrocarbonades formen l'esquelet de la majoria de molècules orgàniques. Els esquelets varien en longitud i forma i poden ser rectilinis, ramificats o cíclics.
Els isòmers
Són aquelles molècules que tenen idèntica fòrmula química però es diferencien en els enllaços o en la disposició espaial (forma) entre els àtoms o grups d'àtoms.
Dos tipos d'isòmers:
Isomer ia de cadena o ordenació
Isomeria de posició
Fi del tema