Bioelements i biomolècules: conceptes bàsics

S.A. 2: Per què els fills dels mateixos pares són diferents?

• Els éssers vius estan formats per bioelements, que són els elements químics que els formen.
• Els bioelements s'agrupen i formen biomolècules.
• Les biomolècules poden ser orgàniques o inorgàniques.
• Les biomolècules orgàniques inclouen glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.
• Les biomolècules inorgàniques inclouen aigua i sals minerals.
• Les biomolècules s'agrupen per formar orgànuls, que a la vegada s'agrupen per formar cèl·lules.

Part 1: La cèl·lula i els seus components

• Hi ha diferents tipus de cèl·lules, que presenten similituds i diferències.
• La matèria viva mostra una uniformitat química.
• Només sis elements químics (carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen, fòsfor i sofre) constitueixen el 96% de la matèria viva.

Bioelements

• Els bioelements primaris, C, H, O, N, P, i S, es troben en un 96% de la matèria viva.
• Els bioelements secundaris (Na, K, Ca, Mg, Cl) es troben en proporcions inferiors al 5%.
• Els oligoelements (Mn, Fe, Co, Cu, Zn, B, Al, Mo, I, Si) es troben en proporcions inferiors al 0,1%.
• Tots són indispensables per als éssers vius.
• S'uneixen per a formar les biomolècules.

Bioelements Primaris

• Es troben en un 96 % del total de la matèria viva.
• Es troben a l'atmosfera, hidrosfera, litosfera i biosfera en diferents percentatges.
• Són indispensables per a la formació de les biomolècules orgàniques (glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics).
• La seva funció és indispensable per a la vida.

Compostos de les cèl·lules

• Biomolècules inorgàniques: Aigua, sals minerals, gasos.
• Biomolècules orgàniques: Glúcids, lípids, proteïnes, àcids nucleics.

Aigua

• La importància de l'aigua es deu a les seves propietats físiques i químiques.
• A temperatura ambient es pot trobar en els tres estats físics, però els éssers vius necessiten l'aigua en estat líquid.
• És un dissolvent universal i important per a les reaccions químiques dins dels organismes.
• L'elevada calor específica de l'aigua explica la funció de termoregulació dels éssers vius.

Sals minerals

• Les sals minerals poden estar precipitades i formar estructures sòlides amb funcions de protecció i sostenibilitat.
• Exemples inclouen les closques de crustacis i molluscs (carbonat càlcic), i l'esquelet dels vertebrats.
• Ions com el calci, sodi i potassi intervenen en processos cel·lulars.

Solucions, difusió i osmosis

• Les solucions estan formades pel dissolvent (aigua) i un o més soluts (sals minerals, sucres,...).
• La difusió és el moviment de les partícules de solut per distribuir-se uniformement.
• L'osmosi és el moviment del dissolvent a través d'una membrana semipermeable per igualar la concentració entre dues dissolucions.

Osmosi

• En un medi isotònic, la cèl·lula es manté igual, sense deformació. L'entrada i la sortida d'aigua estan en equilibri.
• En un medi hipotònic, les cèl·lules animals reben massa aigua i es poden trencar (hemòlisi), mentre que les cèl·lules vegetals augmenten de volum, però la paret cel·lular les manté intactes.
• En un medi hipertònic, la cèl·lula perd aigua i es panseix. En les cèl·lules vegetals, la membrana cel·lular es desprèn de la paret, provocant plasmòlisi.

Biomolècules orgàniques: Glúcids

• Són molècules orgàniques formades per carboni, hidrogen i oxigen (principalment).
• Els monosacàrids, com la glucosa, proporcionen energia a les cèl·lules.
• Els disacàrids, com la sacarosa o lactosa, són dos monosacàrids units.
• Els polisacàrids, com el midó, són molècules complexes amb funcions de reserva energètica o estructural (cellulosa).

Biomolècules orgàniques: Lípids

• Són molècules orgàniques insolubles en l'aigua, compostes principalment per carboni i hidrogen.
• Els lípids funcionen com a components estructurals de les membranes cel·lulars (fosfolípids), com a font d'energia (triglicèrids), com a aïllants i protectors (ceres), i com a reguladors del metabolisme (terpens, esteroides, colesterol).

Biomolècules orgàniques: Proteïnes

• Són molècules orgàniques formades per carboni, hidrogen, oxigen, nitrogen, i a vegades sofre.
• Estan formades per l'enllaç lineal d'aminoàcids.
• Les proteïnes tenen diverses funcions, com ara estructurals (queratina, col·lagen), transportadores (hemoglobina), defensives (anticossos) , enzims (maltasa, lipasa) hormònal (insulina), muscular (actina, miosina).

Biomolècules orgàniques: Àcids nucleics

• Són molècules orgàniques formades per la unió de nucleòtids.
• L'ADN és responsable de la informació genètica i es troba en el nucli de les cèl·lules.
• L'ARN té una funció important al citoplasma i implica el transport d'informació o la síntesi de proteïnes.

Replicació de l'ADN

• La replicació de l'ADN és fonamental per a la divisió cel·lular
• La replicació implica una separació de les cadenes de l'ADN, i la còpia de cada cadena per generar dues molècules d'ADN idèntiques.