BIOLOGIA. Tema 1. La composició dels éssers vius

ÉSSER VIU:

Característiques:

-Realitzen les funcions vitals:

-Nutrició à obtenir matèria i energia à construir i mantenir les estructures dels éssers vius ( cèl·lules ).

-Relació à captar informació ( estímuls ) del medi exterior i interior, processar-la, elaborar una desposta, i executar-la.

-Reproducció à originar altres éssers vius similars.

-Sexual à descendents semblants als progenitors ( un mascle i una femella ) à provenen de la unió dels seus gàmetes ( cèl·lules reproductores ).

-Asexual à descendents idèntics à un sol progenitor.

-Estan formats per cèl·lules.

NIVELLS D’ORGANITZACIÓ DE LA MATÈRIA:

-Subatòmic à partícules subatòmiques à formen àtoms

-Atòmic à àtoms de la taula periòdica à formen molècules

-Molecular à molècules à enllaç químic d’àtoms

            -Orgàniques à només en éssers vius

            -Inorgàniques à éssers vius i  matèria inerta

-Macromolecular à enllaç químic de molècules més petites

-Orgànuls cel·lulars à unió de molècules i macromolècules à fan alguna funció a la cèl·lula.

-Cel·lular à agrupació d’orgànuls à unitat més petita amb vida ( fa totes les funcions vitals ) à PRIMER NIVELL BIÒTIC ( a partir d’ara tots ho són ).

-Teixits à agrupació de cèl·lules à fan una funció comuna.

-Òrgans à agrupació de teixits à col·laboren per fer una funció més complexa.

-Sistemes i aparells à agrupació d’òrgans à col·laboren per fer una funció més complexa.

            -Sistemes à òrgans semblants

            -Aparells à òrgans diferents

-Organisme à conjunt de sistemes i aparells à donen vida a l’organisme.

-Població à conjunt d’individus d’una mateixa espècie à habiten un lloc concret ( biòtop ).

-Biocenosi à conjunt de poblacions d’un determinat lloc.

-Ecosistema à biocenosis + biòtop

Propietat important:

Cada nivell té característiques diferents que el nivell anterior. Hi ha diferents mètodes d’estudi per cada nivell.

LA COMPOSICIÓ DELS ÉSSERS VIUS:

Tipus d’enllaços químics entre àtoms:

            -Iònic à Metall + no metall

            Metall à tendència a perdre electrons à molt electronegatius à catió

            No metalls à tendència a guanyar-ne à anió

Es formen a partir de l’atracció magnètica entre pols negatius ( anió ) i pols positius ( catió ) à xarxes cristal·lines.

-Covalent à NM + NM à comparteixen electrons per omplir l’última capa à molècules individuals.

-Polar à quan un àtom comparteix més de 1 electró amb un altre, partició dels àtoms no és 50%-50% ( 1 element és més electronegatiu i atrau més estona els àtoms ), i aquest àtom agafa càrrega negativa, i l’altre agafa càrrega positiva.

            -Metàl·lic à no en els éssers vius.

Tipus d’enllaços entre molècules: NO SÓN ENLLAÇOS QUÍMICS. Es donen per les atraccions magnètiques entre molècules. Són unions dèbils.

-Ponts d’hidrogen à molècules dipolars à hidrogen ( + ) i oxigen ( - ) à s’atreuen.

-Van der Waals à molècules apolars ( possessió e- à 50%-50% ) à en un moment donar poden haver-hi més electrons en una part de la molècula que en l’altra à es creen camps magnètics que duren fraccions de segon i són molt dèbils à atrauen altres molècules durant aquesta fracció de segon à llavors la càrrega s’iguala altre cop à el procés es repeteix molts cop cada segon à les molècules queden més o menys juntes degut a aquestes forces.

BIOELEMENTS: es troben en els éssers vius:

Classificació segons necessitat:

            -Primaris: C,H,N,O à molt abundants & F,S à no tant abundants.

            97% de massa dels éssers vius à proteïnes, lípids, glúcids i àcids nucleics.

            -Secundaris: la resta de bioelements

-Indispensables à imprescindibles en tots els éssers vius à clor, sodi, magnesi, calci, potassi, ferro, iode, liti...

-Variables à necessaris en algunes espècies concretes à coure ( insectes ), silici ( plantes ), cobalt ( alguns animals ), zinc...

Classificació segons abundància en la matèria viva:

            -Bioelements plàstics à 99% à bioelements primaris, Cl, Na, Mg, K, Ca...

-Oligoelements à cadascun forma menys d’un 0,1% à entre tots formen gairebé un 1% de la matèria viva. Alguns són imprescindibles.

Propietats d’alguns bioelements:

-Primaris:

-Carboni à 1s² 2s² 2p² à forma 4 enllaços covalents ( en forma tetraèdrica ) per omplir la última capa à 1s² 2s² 2p⁶.  Pot formar cadenes llargues C-C-C-C-C-C... à la estructura és el suficientment resistent per mantenir la figura de la molècula, però el suficientment dèbils per què es pugui tallar. Forma la base de les molècules orgàniques.

-Hidrogen à enllaç CH à conté molta energia química à formen la base de les molècules energètiques à lípids i glúcids.

-Oxigen à molt electronegatiu à forma molècules polars à solubles en aigua ( que és polar ) à permeten reaccions químiques en éssers vius.

-Fòsfor à forma parts dels àcids nucleics i de l’ATP à el seu enllaç conté molta energia que s’allibera al trencar-lo.

-Sofre à forma part de 2 aminoàcids que mantenen l’estructura de les proteïnes.

-Secundaris:

-Sodi i potassi à intervenen en la transmissió d’impulsos. Es troben en forma dissolta o iònica.

            -Magnesi à forma part de la clorofil·la.

            -Calci à ions à intervenen en la contracció muscular.

            Mantenen l’equilibri osmòtic ( pH ).

            -Ferro à forma part de l’hemoglobina

-Cobalt à forma part de la vitamina B12 ( cianocobalamina ) à fabrica l’hemoglobina.

-Fluor à esmalt de les dents.

-Etc...

BIOMOLÈCULES: formen l’estructura dels éssers vius

            -Inorgàniques à aigua i sals minerals ( dissolucions i dispersions col·loïdals )

            -Orgàniques à glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.

Biomolècules més importants:

-Aigua à molècula més abundant en els éssers vius à la quantitat en cada zona depèn de l’activitat biològica ( reaccions químiques = metabolisme )

Es pot trobar en forma de:

                        -Aigua lliure à circulant à sang, LCD, saba... à 8% de l’organisme

-Aigua intersticial à ocupa l’espai entre cèl·lules, adherida a molècules polars à 15% de l’organisme

-Aigua intracel·lular à forma part del citoplasma i dels orgànuls cel·lulars à 40% de l’organisme

            Característiques: Molècula dipolar à

-Molècules fortament cohesionades

-Elevada tensió superficial

-Elevada calor específica

-Elevada calor de vaporització

-Densitat + elevada en estat sòlid que en estat líquid

-Molt bon dissolvent

Funcions:

-Regulador tèrmic⁽¹⁾

-Refrigerant⁽²⁾

-Medi per a les reaccions químiques⁽³⁾

-Transport⁽⁴⁾

-Estructural⁽⁵⁾

-Amortidora mecànica⁽⁶⁾

-Medi per als organismes que viuen units a la capa superficial de l’aigua⁽⁷⁾.

-Els oceans no es congelen totalment en zones polars⁽⁸⁾.

1 à Elevada calor específica

2 à Elevada calor de vaporització

3 à Molt bon dissolvent

4 à Molt bon dissolvent

5 à Molècules fortament cohesionades

6 à Molècules fortament cohesionades

7 à Elevada tensió superficial

8 à Densitat + elevada en estat sòlid que en estat líquid

PROPIETATS:

-Molècules fortament cohesionades à pels ponts d’hidrogen, que es van fent i desfent però sempre n’hi han.

-Elevada tensió superficial à les molècules de l’interior del líquid fan forces atractives cap a totes les direccions i en rep de totes direccions, i s’anul·len. En canvi, les que estan a la superfície només en fan i en reben cap avall i cap als costats, no de dalt, de manera que les forces que reben des de sota no queden anul·lades. Aquesta capa exterior està més compactada i és més densa à petits animals poden surar en ella.

-Calor específica elevada à pot absorbir o alliberar molta energia calorífica sense que variï molt la seva temperatura à regulador tèrmic à ajuda a mantenir la temperatura corporal estable.

-Calor de vaporització elevada à necessita molta calor per a canviar d’estat à suor à ens allibera de molta calor i ajuda a mantenir la temperatura corporal estable.

-Molt bon dissolvent à dissol substàncies iòniques i polars.

-Densitat més elevada en estat sòlid que en líquid.

º ,         -Sals minerals: es poden trobar de 3 formes:

-Precipitades à sòlides à formant estructures esquelètiques en els animals.

-Dissoltes à en forma d’anions i cations à mantenen l’acidesa de l’aigua ( pH ) i la salinitat ( pressió osmòtica ). Algunes fan funcions específiques:

                        -Ca⁺² à necessari per a les contraccions musculars

                        -K⁺ & Na⁺ à participen en la transmissió d’impulsos nerviosos.

-Associades a substàncies orgàniques:

                        -A lípids à fosfolípids

                        -A proteïnes à   fosfoproteïnes

-Formant quelats à ió metàl·lic lligat per diversos lligams covalents à solubles à permeten que els metalls puguin ser absorbits per l’intestí.

L’ESTAT LÍQUID A LA MATÈRIA VIVA:

-Dissolucions à molècules polars de menys de 0,001μm ( solut ) envoltades per aigua ( dissolvent ). Si són apolars, no es dissoldran degut a que l’aigua només dissol substàncies polars, i l’aigua és l’únic dissolvent en els organismes vius.

-Dispersions col·loïdals à molècules > 0,001μm o molècules < 0,001μm apolars.

Dissolucions:

-Difusió à les partícules tendeixen a distribuir-se uniformement per tot el líquid que les conté.

-Osmosi à pas del dissolvent ( aigua ) d’una dissolució més diluïda a una de més concentrada a través d’una membrana semipermeable

-Medi hipertònic à té més concentració de soluts respecte un altre medi. La cèl·lula en un medi hipertònic à plasmòlisi à la cèl·lula pateix la osmosi entre el citoplasma i l’aigua à deixa anar citoplasma a l’exterior de la membrana cel·lular à es deshidrata

-Medi hipotònic à té menys concentració de soluts respecte un altre medi. La cèl·lula en un medi hipotònic à osmosi à entra aigua dins de la cèl·lula à s’omple molt à ‘’explota’’

-Medi isotònic à té la mateixa concentració de soluts que un altre medi.

            -Grau d’acidesa o pH:

            Conceptes previs:

-Àcid à substància que en aigua allibera ions H⁺. L’H normal és un protó i un electró, per tant l’H⁺ és un protó sol à l’hidrogen es dissocia en H⁺ ( un protó sol ) o en H^- ( un protó i dos electrons ). Aquests ions H⁺ s’associen a l’aigua formant H3O+.

-Base à substància que en aigua capta ions H⁺ i/o deixa anar ions OH^- ( ions hidroxil ) perquè captin els H⁺. El que fan es captar els ions H⁺ perquè al tenir càrrega negativa ho neutralitzen amb el ió H+, formant H₂O.

El pH és l’acidesa de l’aigua à la concentració d’àcid en aquesta = la càrrega elèctrica de l’aigua. Tipus de dissolucions segons el grau de pH:

            -Dissolucions neutres à pH = 7 à 10-7 mols/l (H3O+)

-Dissolucions àcides à pH < 7à ex: 10-4 mols/l (H3O+)

-Dissolucions bàsiques à pH > 7 à ex: 10-9 mols/l (H3O+)

            Importància biològica del pH:

            Si canvia el pH à moltes reaccions són alterades.

            Per a mantenir-ne el nivell a les cèl·lules:

                        H3O+  +  HCO3  ßà H2CO3  +  H20  ßà CO2  + 2H20

Si el medi és àcid à sobren ions hidroni ( H+ ) à S’eliminen convertint-los en CO2 i 2H20.

            Si el medi és bàsic à es necessiten ions hidroni à la reacció es fa al revés.