Bioelements, biomolècules i dissolucions en els éssers vius

Bioelements primaris

La matèria viva no és possible sense aigua. Els elements més abundants no són necessàriament els que formen la vida, sinó aquells que, gràcies a les seves propietats, són capaços de constituir-la.

Propietats

Els bioelements primaris tenen una massa atòmica petita (àtoms petits) i una alta tendència a completar el seu últim orbital.

• Carboni: Té 4 electrons a la perifèria i forma enllaços covalents. Amb l'hidrogen, forma llargues cadenes hidrocarbonades (apolars i insolubles). Pot formar enllaços simples, dobles o triples, i radicals afegits, permetent el replegament d'estructures tridimensionals. Una macromolècula de carboni conté informació.
• Hidrogen: Indispensable per a la matèria orgànica. Les molècules d'hidrogen i carboni formen enllaços covalents apolars.
• Oxigen: És el més electronegatiu. En enllaçar-se amb l'hidrogen, s'originen pols elèctrics (radicals apolars -OH).
• Nitrogen: Forma els grups amino dels aminoàcids (-NH₂) i les bases nitrogenades dels àcids nucleics.
• Sofre: Forma el radical sulfhidril (-SH). Aquests enllaços mantenen l'estructura de les proteïnes.
• Fòsfor: Constitueix els grups fosfats (PO₄)^3-. Quan es trenca l'enllaç, s'allibera molta energia.

Bioelements secundaris

• Més abundants: Sodi i potassi (transmissió de l'impuls nerviós), magnesi (components d'enzims) i calci (CaCO₃ en closques, Ca²⁺ actua en reaccions de contracció muscular).
• Oligoelements: Ferro (síntesi de la sang) i fluor (esmalt de les dents i ossos).

Biomolècules

• Simples: Àtoms del mateix tipus.
• Compostes: Àtoms de diferents tipus (inorgàniques: aigua i sals minerals; orgàniques: glúcids i lípids).

Aigua

Es troba en forma circulant, intersticial (entre cèl·lules) i intracel·lular. Entre els dipols de l'aigua s'estableixen forces d'atracció (enllaços d'hidrogen).

Sals minerals

• Precipitades: Formen estructures sòlides i insolubles amb funció estructural.
• Dissoltes: Donen lloc a cations (Cl^-, SO₄^2-) i anions (Na⁺, K⁺). Mantenen el grau de salinitat i acidesa constants.
• Associades a substàncies orgàniques: Es troben juntament amb proteïnes, lípids i glúcids.

Dissolucions i dispersions col·loïdals

Fase dissolvent: aigua. Pes molecular baix (cristal·loides) o elevat (col·loides: macromolècules i micel·les).

Propietats de les dissolucions (pes molecular baix)

• Difusió: Repartició homogènia de les partícules d'un fluid en el si d'un altre en posar-los en contacte.
• Osmosi: Pas de dissolvent entre dues solucions de concentració diferent a través d'una membrana semipermeable. (Dissolució isotònica: la cèl·lula no es deforma; hipotònica: la cèl·lula s'infla; hipertònica: la cèl·lula s'arruga perquè perd aigua).
• Estabilitat del pH: (pH > 7: bàsica, pH = 7: neutra, pH < 7: àcida). Es manté constant per les dissolucions tampó (fosfat i bicarbonat).

Propietats de les dispersions col·loïdals (pes molecular elevat)

• Capacitat de presentar-se en estat de gel: Sol (fase dispersa sòlida i dispersant líquida); gel (fase dispersa líquida i dispersant un conjunt de fibres entrellaçades).
• Elevada viscositat: Resistència interna que presenta un líquid al moviment relatiu de les seves molècules.
• Elevat poder adsorbent: Atracció que exerceix la superfície d'un sòlid sobre les molècules d'un líquid o gas.
• Efecte Tyndall: Amb el microscopi, les dispersions són transparents. Si s'il·luminen lateralment sobre un fons fosc, presenten una certa opalescència.
• Sedimentació: Si se sotmeten a forts camps gravitatoris, les partícules sedimenten.

Tècniques de bioquímica

Centrifugació, diàlisi, electroforesi, cromatografia, espectrofotometria, ús de marcadors radioactius.