Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals mineralsOriol Baradad
油
Presentaci坦 del tema 2 de l'assignatura de biologia de 2n de batxillerat.
Presentaci坦 preparada amb el llibre de 2n de Batxillerat Santillana i altres materials.
Biologia 2n Batxillerat. U02. Els bioelements, l'aigua i les sals mineralsOriol Baradad
油
Presentaci坦 del tema 2 de l'assignatura de biologia de 2n de batxillerat.
Presentaci坦 preparada amb el llibre de 2n de Batxillerat Santillana i altres materials.
2. 1. S坦n essers necessriament complexos.
2. S坦n essers cel揃lulars.
3. Es nodreixen.
4. Es relacionen.
5. Es reprodueixen.
6. Cal destacar els aspectes seg端ents:
Les mol竪cules dels essers vius reaccionen i es transformen
Cont鱈nuament; (metabolisme)
Els essers vius deuen la seva estructura corporal a la
informaci坦 biol嘆gica que contenen les mol竪cules dels cids
nucleics .
Mantenen el seu medi intern relativament constant.
Caracter鱈stiques dels essers vius:
La biologia i els 辿ssers vius.
La biologia es la ci竪ncia que estudia la vida
(La vida 辿s el conjunt de tres propietats: nodrir-se, reproduir-se i
relacionar-se)
4. Composici坦 qu鱈mica de la mat竪ria viva
Els elements qu鱈mics, els toms i les
mol竪cules :
Element qu鱈mic o substncia simple; No es
pot descompondre en daltres mitjan巽ant
reaccions qu鱈miques.
Exemple: H,N,C....
toms; s la part m辿s petita dun element
qu鱈mic. Bsicament estan constitu誰ts per un
nucli format per protons i neutrons i una
escor巽a formada per electrons.
Mol竪cula; s la uni坦 de dos o m辿s toms.
Subtncia composta; s la formada per dos
o m辿s elements qu鱈mics
6. Enlla巽os qu鱈mics: Enlla巽 i嘆nic
Es d坦na quan un dels toms capta electrons de
laltre.
Ltom que perd electrons queda carregat
positivament (cati坦)
Ltom que guanya electrons queda carregat
negativament (ani坦)
Els dos ions satreuen per mitj de forces
electrosttiques.
Les reaccions de p竪rdua-guany delectrons
sanomenen reaccions doxidaci坦-reducci坦.
Loxidaci坦 辿s la p竪rdua delectrons i la reducci坦 el
guany.
Aquest enlla巽 es d坦na entre toms delectronegativitat molt
diferent.
Llei de loctet
7. Enlla巽os qu鱈mics: Enlla巽 covalent
Uni坦 entre dos toms que comparteixen electrons.
Es dona entre toms delectronegativitat alta i similar.
Els electrons m辿s externs circulen en orbitals
compartits per completar la seva 炭ltima capa
d'electrons
s un enlla巽 molt fort.
8. Enlla巽os qu鱈mics: enlla巽 covalent apolar
Enlla巽os no polars:
Els electrons es
reparteixen
uniformement
-
entre toms amb
electronegativitat
semblant
9. Enlla巽os qu鱈mics: enlla巽 covalent polar
Entre toms amb diferent
electronegativitat on ltom de
major electronegativitat atrau
m辿s fortament els electrons
10. Enlla巽 o ponts dhidrogen
(enlla巽os febles)
Enlla巽os intermoleculars
Enlla巽 per forces de Van der
Waals
Es d坦na entre mol竪cules apolars
per distribuci坦 electr嘆nica
asim竪trica a latzar, sorgint un
dipol instantani.
11. Els bioelements
S坦n aquests elements qu鱈mics que es troben en la mat竪ria
viva; poden ser primaris i secundaris.
C H
C H O =92%
12. Ltom del carboni. Hidrocarburs
tom del carboni.
Les quatre val竪ncies
del carboni es disposen cap
als v竪rtexs dun hipot竪tic
tetraedre
Z=6
Enlla巽os covalents apolars molt estables i
forts.
Pot formar llargues cadenes
hidrocarbonades apolars (insolubles en
aigua)
Poden establir enlla巽os dobles i triples
14. Contingut d'aigua dels 辿ssers vius
L'aigua constitueix aproximadament un 70% del pes dels 辿ssers vius. Aquesta
proporci坦 dep辿n de tres factors:
+ Tipus d'organisme : medusa: 98% , algues: 95% , fongs: 80% , cos
hum: 63%
+ Classe d'嘆rgan o teixit : cervell: 90% , m炭sculs: 77% , os: 22% ,
dentina:10%
+ Edat de l'organisme: embri坦; 94% , nounat: 69% , adult: 63%
Hi ha una relaci坦 directa entre contingut h鱈dric i activitat fisiol嘆gica.
. Una p竪rdua d'un 10% pot suposar la mort de l'organisme.
Alguns organismes primitius (bacteris i protozous) o els vegetals poden
reduir-ne el seu contingut sense morir, tot entrant en un estat de vida
latent (espores , llavors). Amb la rehidrataci坦 retorna l'activitat fisiol嘆gica.
LAigua
15. L'aigua es troba en la mat竪ria viva en
tres formes:
Aigua circulant: Sang, limfa, saba
Aigua intersticial, situada en l'exterior
cel揃lular, com en el teixit conjuntiu
Aigua intracel揃lular: citoplasma,
interior dels orgnuls
EIs organismes poden aconseguir
laigua:
a)Directament a partir de laigua
exterior
b)A partir daltres biomol竪cules per mitj
de diferents reaccions bioqu鱈miques; 辿s
el que sanomena aigua metab嘆lica.
http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/agua.htm#pq1http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/agua.htm#pq1http://www.ehu.es/biomolec
ulas/agua/agua.htm#pq1http://www.ehu.es/biomoleculas/agua/agua.htm#pq1
C6H12O6 + 6O2 6 CO2 + 6 H2O
16. Les propietats de laigua m辿s importants es basen en la polaritat de la seva
mol竪cula.
Per qu竪 辿s tan important?
s la font loxigen atmosf竪rica que respirem i de lhidrogen que forma part
de moltes mol竪cules grcies a lescissi坦 de laigua durant la fotos鱈ntesi.
La combinaci坦 de les propietats f鱈siques i qu鱈miques de laigua ha perm竪s
lorigen, la superviv竪ncia i levoluci坦 dels 辿ssers vius a la Terra.
17. Laigua (H2O) t辿 propietats excepcionals en
relaci坦 amb altres mol竪cules semblants (NH3,
CO2, CH4, SH2). Aquestes propietats depenen
de la seva estructura :
1. Disposici坦 tetra竪drica
2. Encara que t辿 una crrega total neutra
presenta una distribuci坦 asim竪trica dels
electrons i la converteix en una mol竪cula polar.
Estructura de la mol竪cula daigua
18. Laigua: Caracter鱈stiques fonamentals de laigua
Elevada for巽a de *cohesi坦 entre les
mol竪cules .
Aix嘆 explica:
Que sigui un l鱈quid gaireb辿 incompressible. Idoni per donar
volum a les c竪l揃lules, provocar la turg竪ncia de les plantes,
constituir lesquelet hidrosttic dalguns animals, etc.
Tamb辿 explica
Que tingui una elevada tensi坦 superficial
辿s a dir, que la seva superf鱈cie oposi una gran resist竪ncia a
trencar-se.
s responsable del fenomen conegut com capil揃laritat.
Dep竪n tant de ladhesi坦 de les mol竪cules daigua a les parets
dels conductes com de la cohesi坦 de les mol竪cules daigua entre
si.
*Cohesi坦: capacitat que tenen les substncies iguals a mantenir-
se juntes.
19. Elevada calor espec鱈fica.
(Es denomina calor espec鱈fica a la capacitat d'emmagatzemar energia per a un augment determinat de la temperatura)
L'aigua pot absorbir grans quantitats de calor, mentre que, proporcionalment, la
seva temperatura nom辿s s'eleva lleugerament.
Laigua absorveix la calor produ誰da per les reaccions metab嘆liques.
Aquesta propietat permet que el contingut aqu坦s de les c竪l揃lules serveixi de protecci坦 a les
sensibles mol竪cules orgniques davant els canvis bruscs de temperatura (fa desmorte誰dor
t竪rmic).
Laigua 辿s un bon refrigerant: es necessita molta calor per augmentar la temperatura.
Capta calor del cos sudoraci坦-acci坦 refrescant.
Laigua: Caracter鱈stiques fonamentals de laigua
20. Aquesta propietat, es deu a la seva
capacitat per a formar ponts d'H
amb substncies polars (grups
OH d'alcohols i sucres, grups -NH2
d'aminocids, prote誰nes, cids
nucl竪ics, etc.), es dissolen quan
interaccionen amb les mol竪cules
de l'aigua.
Laigua: Caracter鱈stiques fonamentals de laigua
L'aigua 辿s el l鱈quid que m辿s substncies dissol (dissolvent
universal).
Aigua:
Medi de transport de moltes
substncies.
Medi on es fan les
reaccions qu鱈miques.
21. Laigua: Caracter鱈stiques fonamentals de laigua
Elevada constat diel竪ctrica.
Es a dir molta facilitat per a trencar lenlla巽 i嘆nic de les sals, el que fa que es dissolguin.
Acci坦 dissolvent de laigua sobre els compostos i嘆nics i solvataci坦 daquests
Baix grau dionitzaci坦.
De cada 10.000.000 de mol竪cules daigua ,nomes una es troba ionitzada.
Aquesta capacitat dissolvent de laigua i la seva abundncia en el medi natural expliquen que sigui el vehicle de
transport i captaci坦 de sals minerals per les plantes, per exemple) i el medi on es fan totes les reaccions qu鱈miques de
lorganisme (aquest 辿s el cas de la digesti坦 dels aliments).
22. Elevada calor de vaporitzaci坦:
Degut al fet que per passar de lestat l鱈quid al gas坦s cal trencar tots els enlla巽os dhidrogen.
Densitat m辿s alta en estat l鱈quid que en estat s嘆lid
Avantatges:
Aix嘆 explica que el gel floti a laigua i que formi una capa superficial termoa誰llant que permet la
vida a sota, en rius, mars i llacs. Si el gel fos m辿s dens que laigua. al final es gelaria tota
laigua
Inconvenients:
La formaci坦 de gla巽 a linterior de les estructures pot destruir-les i provocar la mort.
Anticongelant (glicerol)
Els no adaptats han dhibernar.
Laigua: Caracter鱈stiques fonamentals de laigua
23. Funcions de laigua en els 辿ssers vius
Funci坦 dissolvent i de
transport de substncies.
Funci坦 bioqu鱈mica (durant la
fotos鱈ntesi)
Funci坦 mecnica
amortidora
Funci坦 estructural
Funci坦 termoreguladora
24. Funci坦 dissolvent de les substncies:
Laigua 辿s bsica per a la vida, ja que gaireb辿 totes les reaccions biol嘆giques tenen lloc al medi
aqu坦s.
Funci坦 bioqu鱈mica:
Laigua interv辿 en nombroses reaccions qu鱈miques, per exemple, en la hidr嘆lisi (ruptura denlla巽os
amb la intervenci坦 de laigua) que es d坦na durant la digesti坦 dels aliments, com a font dhidr嘆gens en
la fotos鱈ntesi, etc.
Funci坦 de transport. Laigua 辿s el mitj de transport de les substncies des de lexterior fins a
linterior dels organismes en el mateix organisme, com ara lascensi坦 de la saba bruta als arbres.
Funci坦 estructural. El volum i la forma de les c竪l揃lules que estan mancades de membrana r鱈gida es
mantenen grcies a la pressi坦 que exerceix laigua interna. Quan les c竪l揃lules perden aigua, perden la
turg竪ncia natural, sarruguen i fins i tot es poden trencar (lisi).
Funci坦 mecnica amortidora.
Per exemple, els vertebrats tenen a les articulacions bosses de l鱈quid sinovial que evita el fregament
entre els ossos
Funci坦 termoreguladora. Es deguda a la seva elevada calor espec鱈fica i a la seva elevada calor
de vaporitzaci坦. Per exemple, els animals, quan suen, expulsen aigua, la qual, per evaporar-se,
pren calor del cos i. com a conseq端竪ncia, aquest es refreda.
25. Moltes substncies en contacte amb aigua
es dissocien en ions. Algunes ho fan
totalment i altres parcialment.
Segons el seu mode de dissociaci坦 en aigua
podem establir tres tipus de mol竪cules:
cids: Subtncies que alliberen H+
quan es dissocien en aigua. Quan es
dissocia totalment parlem dcid fort. Si ho
fa parcialment parlem de cid feble.
Bases: Subtncies que alliberen OH- o
accepten H+.
Sals: Procedeixen duna reacci坦 dun
cid i una base. El H+ de lcid i el OH- de la
base suneixen per formar aigua i els ions
restants de lcid i de la base reaccionen
formant la sal.
Dissociaci坦 de les mol竪cules: cids, bases i sals
26. Sals minerals
. Quan es crema la mat竪ria orgnica, despr辿s deliminat laigua, queda un residu format
per sals minerals
Les sals minerals es poden trobar:
Precipitades; constitueixen estructures s嘆lides, no ionitzades.
Exoesquelets;ossos dels vertebrats; esmalt dental.
Dissoltes donen lloc a anions i cations. Els m辿s importants son:
Cations : Na+ , K+ , Ca2+ , Mg+
Anions : Cl- , SO 4- , HCO 3- , NO 3- .
Tenen funcions dinmiques: Mantenen la pressi坦 osm嘆tica , s坦n amortidors del pH o
realitzen accions espec鱈fiques : el Ca 2+ participa en la contracci坦 muscular o la
coagulaci坦 de la sang; el Na+ ,i el K+ en la transmissi坦 de l'impuls nervi坦s , etc.
Associades a mol竪cules orgniques, Se solen trobar juntament amb prote誰nes,
com les fosfoprote誰nes (case誰na llet); juntament amb l鱈pids, com els fosfol鱈pids. i
tamb辿 amb gl炭cids, com lagar.
27. Les dissolucions i les dispersions col揃lo誰dals
CONCEPTE DE DISPERSI AQUOSA
Definici坦 de dispersi坦: mescla heterog竪nia de mol竪cules distintes. En aquest
cas aigua i altres components. (Citosol, plasma sanguini, linfa)
Fases de que consta: fase dispersant (aigua) i fase dispersa (formada per
mol竪cules de baix pes molecular (anomenades dispersions moleculars o
dissolucions) o part鱈cules grans (dispersions col揃lo誰dals, emulsions i suspensions
30. Propietats de les dissolucions
1. Osmosi. Difusi坦 passiva d'aigua a trav辿s d'una membrana semipermeable des de la
dissoluci坦 m辿s dilu誰da a la m辿s concentrada.
2. Difusi坦. Repartici坦 homog竪nia de les part鱈cules dun fluid.
32. Turg竪ncia
- Si una c竪l揃lula es col揃loca en un medi hipot嘆nic guanya aigua i s'infla.
- Pot esclatar si 辿s una c竪l揃lula animal.
- No esclata si t辿 paret cel揃lular (c竪l揃lules vegetals i fongs).
Plasm嘆lisi
- Si una c竪l揃lula es col揃loca en un medi hipert嘆nic perd aigua i s'arruga.
- Mor si perd molta aigua.
33. Regulaci坦 del pH
El grau dacidesa o basicitat (alcalinitat) duna soluci坦 sexpressa per mitj del
seu valor de pH.
El pH neutre t辿 valor 7.
El pH es pot mesurar mitjan巽ant un test colorim竪tric o amb un mesurador
electr嘆nic (pHmetre).
36. En els 辿ssers vius existeix sempre una certa quantitat de hidrogenions (H+) i d'ions hidroxil (OH-
)
Els hidrogenions tenen carcter cid, mentre que els ions hidroxil ho tenen alcal鱈. Per tant
l'acidesa o alcalinitat del medi intern d'un organisme dependr de la proporci坦 que es trobin els
dos ions
Perqu竪 els fen嘆mens vitals puguin desenvolupar-se amb normalitat 辿s necessari que la
concentraci坦 d'H+, que s'expressa en valors de pH sigui m辿s o menys constant i pr嘆xima a la
neutralitat, 辿s a dir, pH=7.
En les reaccions que tenen lloc durant el metabolisme s'estan alliberant productes tant cids
com bsics que tendiran a variar aquesta neutralitat si no fora perqu竪 els organismes disposen
d'uns mecanismes qu鱈mics que s'oposen automticament a les variacions de pH. Aquests
mecanismes es denominen sistemes esmorte誰dors o sistemes tamp坦, i en ells
intervenen de forma fonamental les sals minerals.
Regulaci坦 de l'equilibri cid-base:
38. Un tamp坦 est format per una barreja d'un cid feble i una sal del mateix cid;
el m辿s est竪s 辿s el format per l'cid carb嘆nic (CO3H2) i el bicarbonat s嘆dic (CO3HNa).
Suposem que l'organisme es veu sotm竪s a un exc辿s d'cid clorh鱈dric que, en conseq端竪ncia
alliberar protons que faran disminuir el pH. En aquest moment entra en funcionament el sistema
esmorte誰dor i ocorre el seg端ent:
Regulaci坦 de l'equilibri cid-base:
1. La sal (bicarbonat s嘆dic) reacciona amb l'cid clorh鱈dric:
CO3HNa + ClH NaCl + CO3H2.
La sal que es forma (NaCl) 辿s neutra i, encara que es dissoc誰i, no
allibera protons i, a m辿s, 辿s habitualment expulsada per l'orina.
2. L'cid carb嘆nic que s'ha format podria incrementar l'acidesa, per嘆
rpidament es descompon en CO2, que s'allibera amb la respiraci坦, i
aigua que 辿s neutra:
CO3H2 CO2 + H2O
39. Exemple desregulaci坦 pH: Hiperventilaci坦
Una respiraci坦 accelerada redueix de manera drstica la quantitat de CO2 a la
sang.
Per sota dun m鱈nim de CO2, li坦 bicarbonat no pot mantenir els nivells normals
de pH i es poden produir: v嘆mits, mareigs, problemes visuals, esvaiments i, fins
i tot, la mort.