UNITAT 1LA COMPOSICIÓ DELS

ÉSSERS VIUS

• La vida• Els nivells d’organització de la matèria• La composició química de la matèria viva• Els bioelements i les biomolècules• L’aigua i les sals minerals

LA VIDA

• La biologia és la ciència que estudia la vida.

• La vida és el conjunt de qualitats que només presenten un grup d’éssers, els éssers vius, a la resta d’éssers els anomenem éssers inerts.

Les característiques dels éssers vius són:

• Són éssers necessàriament complexos.• Són éssers cel·lulars, unicel·lulars o pluricel·lulars.• Tenen la capacitat de realitzar les tres funcions vitals:

– La nutrició. Capten energia i matèria del medi i la utilitzen per créixer, renovar-se, desenvolupar-se.

– La relació. Capten estímuls de l’exterior i emeten respostes adequades.

– La reproducció. Originen nous organismes iguals o diferents al seu o seus progenitors.

• Per tant, els éssers vius són éssers complexos, cel·lulars, que es nodreixen, es relacionen i es reprodueixen

ELS NIVELLS D’ORGANITZACIÓ DE LA MATÈRIA

• En la matèria podem observar diversos graus de complexitat estructural, són els nivells d’organització de la matèria.

– nivells abiòtics, presents també en els éssers no vius

– nivells biòtics, exclusius dels éssers vius

nivells abiòtics

• Nivell subatòmic. Comprèn les partícules més petites de la matèria: neutrons, protons i electrons.

• Nivell atòmic. Comprèn els àtoms, la part més petita d’un element químic.

• Nivell molecular. Comprèn les molècules, unitats formades per la unió de dos o més àtoms. Les molècules que formen els éssers vius se’n diuen biomolècules.

. N’hi ha dos tipus de biomolècules:

– Biomolècules orgàniques, característiques de la matèria viva, formades bàsicament per àtoms de C i H combinats generalment amb altres tipus d’àtoms com O, N, P, S. Són els glúcids, les proteïnes, els lípids i els àcids nucleics.

– Biomolècules inorgàniques, es podem trobar també formant part dels éssers inerts i no estan constituïdes bàsicament per C. Són l’H2O, el CO2, l’O2, les sals minerals.

Els orgànuls cel·lulars també estan inclosos en el nivell molecular.

nivells biòtics

• Nivell cel·lular. Comprèn les cèl·lules.Hi ha cèl·lules procariotes, sense nucli diferenciat, i eucariotes, amb un nucli que inclou el material genètic.

• Nivell pluricel·lular. Comprèn tal·lus, teixit, òrgan, sistema i aparell.

• Nivell de població, conjunt d’individus de la mateixa espècie que viuen junts.

• Nivell d’ecosistema Ecosistema = biocenosi + biòtop + relacionsEl conjunt d’ecosistemes de la Terra és la biosfera

LA COMPOSICIÓ QUÍMICA DE LA MATÈRIA VIVA

• Les molècules que constitueixen els éssers vius estan formades per uns 70 elements químics anomenats bioelements o elements biogènics.

• Tots aquests elements també es troben en compostos minerals, la matèria viva es va originar a partir de les substàncies del medi i hi ha un intercanvi constant entre aquest i els éssers vius.

• Els bioelements s’uneixen per formar les biomolècules: orgàniques i inorgàniques.

• Tota l’activitat dels organismes depèn de les característiques de les biomolècules i de les seves funcions.

Comparació de la proporció en què es troben els bioelements a la Terra:

• Escorça, abundància de Si, O, Al, Fe, Ca, Na i Mg.

• Éssers vius, l’O també és molt abundant, però la resta no. En canvi, predominen C, H, N, S i P.

• Atmosfera, constituïda per un 21% d’O i un 78% de N.

• Hidrosfera, formada per O i H. La matèria viva no es va originar a partir dels més

abundants, sinó a partir dels que són capaces de constituir-la gràcies a les seves propietats.

ELS BIOELEMENTS

• Bioelements primaris, constitueixen el 96% de la matèria viva i són indispensables per la formació de les biomolècules orgàniques. Són: C, H, O, N, S, P.

• Bioelements secundaris, classificats en:– Indispensables, es troben en tots els

éssers vius i són indispensables per el funcionament de les cèl·lules. Són: Cu, Si, Na, Fe, Mn, Mg, Cl, Ca, K, F, B, I.

– Variables, poden faltar en alguns organismes. Són: Ti, Zn, V, Br, Pb.

Els bioelements primaris. C, H, O, N, S, P.

• Propietats que tenen en comú i que són adequades per a la formació de matèria orgànica:

Massa atòmica relativament petita que facilita la formació d’enllaços químics estables.

Són electronegatius (tendència a atraure electrons d’altres àtoms), especialment l’O i el N, per això formen molècules bipolars.

Carboni

- 4 electrons a la perifèria que es disposen als vèrtexs d’un hipotètic tetraedre.

- Així forma enllaços simples, dobles o triples amb altres C, altres àtoms o radicals: -H, =O, -OH, -NH2, -SH, etc.

- També es formen gran varietat de molècules amb estructures lineals o tridimensionals

Oxigen

• És el bioelement primari més electronegatiu, atrau electrons d’altres àtoms i els oxida. Aquesta és la base de la respiració aeròbica, sostreure H als àtoms de C per formar H2O i alliberar energia:

• C6H12O6 + 6 O2 6 CO2 + 6 H2O + energia

• Hidrogen

Alguns lípids i hidrocarburs com el petroli estan formats per C i H

• Nitrogen

Gran facilitat per formar compostos amb H i O

• Sofre

Es troba en les proteïnes en forma de radical o en enllaços disulfur

• Fòsfor• En àcids

nuclèics i en l’ATP, molècula rica en energia

Els bioelements secundaris

• Na+, K+, Cl+. Mantenen el grau de salinitat i l’equilibri de càrregues entre l’exterior i l’interior de la cèl·lula. Na+ i K+ , fonamentals en la transmissió de l’impuls nerviós.

• Ca. En forma de CaCO3 forma part de closques i ossos, com ió Ca++ participa en la contracció muscular.

• Mg. Component de molts enzims i pigments com la clorofil·la. També intervé en la síntesi i estabilitat dels àcids nuclèics.

• Fe. Forma part de la molècula d’ hemoglobina, pigment respiratori dels vertebrats.

• Zn. Abundant en cervell, òrgans sexuals i pàncrees.

• Cu. Forma part de l’hemocianina, pigment respiratori dels invertebrats.

• Co. Necessari per sintetitzar vit B12.• Mn. És un factor de creixement vegetal i

participa en fenòmens fotosintètics.• Li. Afavoreix l’estabilitat dels estats d’ànim.• Si. Es troba en exosquelets d’algues i les tiges

d’algunes plantes.• I.Imprescindible per fabricar l’hormona tiroide.• F. Es troba als ossos i a l’esmalt de les dents.

L’aiguaSubstància imprescindible i la més

abundants de la matèria viva.

És troba en forma:• Intracel·lular• Intersticial, entre les

cèl·lules• Circulant, formant part

de la sang o la saba.

Proporció:• 63% a l’ésser humà,

però arriba al 90% al cos d’una medusa o de les algues.

• Més abundant quanta més activitat fisiològica: 10% en la dentina, 20% en llavors i 94% en embrions.

Estructura de la molècula de l’aigua

• l’electronegativitat de l’àtom d’O fa que els electrons de l’H es trobin desplaçats cap a l’O, apareix aquí un pol negatiu, en contraposició al pol positiu format pels nuclis d’hidrogen. Es diu que la molècula d’aigua és un dipol elèctric.

• Entre el pol positiu i el negatiu s’estableixen atraccions elèctriques anomenades enllaç d’hidrogen. És el motiu pel qual l’aigua és líquida a temperatura ambient, en canvi, molècules semblants com el CO2 són gasos.

Característiques fonamentals de l’aigua

• Elevada força de cohesió entre les molècules, fa que l’aigua sigui incompressible, tingui elevada tensió superficial i el fenomen de la capil·laritat.

• Elevada calor específica i elevada calor de vaporització. És necessari proporcionar gran quantitat d’energia per elevar la temperatura de l’aigua, és a dir, per trencar els enllaços d’hidrogen.

• Densitat més alta en estat líquid que en estat sòlid. Així el gel flota sobre l’aigua líquida i forma una capa termoaïllant que permet la vida a sota, en rius, llacs, mars.

• Elevada constant dielèctrica. És un gran dissolvent, les molècules d’aigua, com que són polars, es col·loquen al voltant dels grups polars del solut i els separen.

Funcions de l’aigua en els éssers vius

• Funció dissolvent, pràcticament totes les reaccions biològiques tenen lloc en medi aquàtic.

• Funció bioquímica, intervé directament en moltes reaccions: hidròlisi en la digestió, donadora d’H en la fotosíntesi, etc.

• Funció transportadora de tot tipus de substàncies, és el cas de la sang, la saba.

• Funció estructural, dóna forma i volum a cèl·lules i teixits.

• Funció mecànica amortidora, líquid sinovial en articulacions, líquid aquós a l’ull.

• Funció termorreguladora, la temperatura corporal pujaria molt més ràpidament si no fos per la quantitat d’aigua que conté o bé, l’evaporació de la suor sobre la pell rebaixa la temperatura.

LES SALS MINERALS

• Sals precipitades: carbonat i fosfat de calci,sílice• Sals dissoltes: cations i anions• Sals associades a molècules com l’hemoglobina

DISSOLUCIONS I DISPERSIONS COL·LOÏDALS

• Els líquids als éssers vius estan formats per soluts dispersos en un dissolvent.

• Si els soluts són molècules petites, sals, glucosa, parlem de dissolucions.

• Si són molècules grans, proteïnes, parlem de dispersions col·loïdals.

• La major part dels líquids dels éssers vius són dispersions col·loïdals.

Propietats de les dissolucions• Difusió, repartició homogènia de partícules en un fluid.• Osmosi, pas de dissolvent entre dues solucions de

diferents concentració a través d’una membrana semipermeable, la que no deixa passar el solut.

• Estabilitat del grau de pH, dissolucions tampó.

Propietats de les dispersions col·loïdals

• Capacitat de presentar-se en forma de gel (semisòlid) o de sol (líquid)

• Són viscoses.• Tenen poder adsorbent.• Efecte Tyndall.• Sedimentació.• Diàlisi.• Electroforesi.