Per què és tan important la presència d'aigua perquè pugui haver-hi vida?
Perquè totes les reaccions químiques necessàries per a la vida es realitzen en el si de l'aigua i generalment entre substàncies solubles en aigua.
Quines característiques ha de reunir un planeta o un satèl·lit per a tenir aigua líquida?
Ha de mantenir una distància adequada respecte a un estel perquè la seva temperatura permeti l'existència d'aigua líquida. També ha de tenir una mida suficient per mantenir una atmosfera prou important per poder estabilitzar la temperatura superficial del planeta i per poder filtrar les radiacions ultraviolades.
Penses que podria existir vida al nostre planeta si no hi hagues oxigen i totes les aigües estiguesen saturades de matèria orgànica?
Sí, aquestes són les condicions ideals per als bacteris fermentadors, i possiblement eren les condicions del nostre planeta quan va començar la vida fa 3800 m.a.
Quines altres molècules coneixes, a més de l'aigua, que siguin imprescindibIes per a la vida?
Indica els nivells d'organització de la matèria que coneguis i posa un exemple de cada un.
Quina és la partícula més menuda de les que componen els elements?
Quin nivell presenta més complexitat?
La partícula més petita és l'àtom i el nivell que presenta major complexitat és la biosfera (o ecosfera, si considerem la part abiòtica de la Terra).
1. Els àtoms i les molècules s'uneixen per mitjà d'enllaços químics
Element químic o substància simple.
No es pot descompondre en d'altres per mitjà de reaccions químiques
Està constituïda per un sol tipus d'àtom.
H, O, C, Ca, etc.
Àtom. Es la part més menuda d'un element químic.
Constituït per un nucli format per protons i neutrons, i una escorça formada per electrons.
El nombre de protons és característic de cada tipus d'atom
Molècula. És la unió de dos o més àtoms.
Homogènies (02, N2), o heterogènies (H20, C6H12O6).
ló: àtom o molècula amb càrrega elèctrica, per guany o pèrdua d'electrons.
Els àtoms carregats negativament s'anomenen anions, i els carregats positivament, cations.
Substància composta.
La part més menuda és una molècula heterogènia
Enllaç químic. Són les unions entre àtoms, molècules o ions.
Tipus principals: enllaç iònic, l'enllaç covalent, l'enllaç d'hidrogen i les forces de Van der Waals.
Enllaç iònic
Un àtom capta electrons de altre, i ambdos queden units elèctricament.
Els àtoms tendeixen a completar l'últim orbital.
Uns àtoms tendeixen a captar electrons → són electronegatius o no metàl·lics
Altres tendeixen a perdre els electrons de l'última capa → són els electropositius o metàl·lics.
Enllaç covalent
Els àtoms comparteixen electrons.
Cada parell d'electrons compartits (electrons que giren al voltant dels dos nuclis atòmics) forma un enllaç covalent.
L'enllaç covalent té lloc entre àtoms d'alta electronegativitat i és un enllaç molt fort.
Si els àtoms units tenen una electronegativitat semblant, originen molècules apolars, sense càrrega elèctrica.
Per exemple, els compostos formats per àtoms iguals, H2, 02, N2, etc.
Per exemple els constituïts per carboni i hidrogen (hidrocarburs), com per exemple el metà (CH4) i el benzè (C6H6).
Si uns àtoms atrauen més cap a si els electrons, formen molècules dipolars.
Per exemple, H20, NH3 (el H2S no és polar).
Enllaç d'hidrogen (=pont d'hidrogen)
Específic dels àtoms d'hidrogen units a altres molt electronegatius (com O, N...).
Molt dèbil, de tipus electrostàtic
L'electró de l'hidrogen és atret fortament pel nucli de l'element electronegatiu al qual està unit i atrau cap a si els electrons dels àtoms propers.
Pot ser
Intermolecular, com s'esdevé entre les molècules d'aigua.
Intramolecular, com passa, per exemple, entre els grups -NH- i -CO- d'una mateixa molècula de proteïna, o al ADN.
Enllaç per forces de Van der Waals
Són forces electrostàtiques entre molècules o parts d'una mateixa molècula, sense intervenció de l'H.
Té lloc
Entre molècules apolars pel fet que la distribució electrònica per atzar es torna asimètrica durant uns moments.
Entre molècules polars.
Fer les activ 1, 2 i 29 del llibre
2. Els éssers vius estan constituïts per bioelements
Els bioelements o elements biogènics:
Bioelements primaris.
Estructurals a les biomolècules orgàniques. (96% de la materia viva)
C, H, O, N, P i S.
Bioelements secundaris.
Secundaris indispensables.
Imprescindibles, en tots els éssers vius.
Ca, Na, K, Mg, Cl, Fe i I.
Secundaris variables.
Per exemple: Br, Zn i Ti.
Els bioelements que es troben en proporcions inferiors al 0,1 % en pes reben el nom d'oligoelements.
Els que constitueixen més del 99 % del pes de la matèria viva reben el nom de bioelements plàstics
C, H, O, N, P, S, Na, K, Ca, Mg i Cl.
Característiques dels bioelements primaris
Els alts percentatges d'H i O a la biomassa → relacionat amb:
El principal component de la M.O. és l'aigua.
Les reaccions químiques dels éssers vius tenen lloc en el medi aquós.
Per tant, la vida degué originar-se en el medi aquàtic.
La M.O. no està contitudida pels elements més abundants a la Terra, si no pels químicament adients (C, H, O, N, P i S).
Els bioelements permeten formar enllaços covalents estables.
Bioelementes primaris
C i H:
C: És la base per constituir llargues cadenes hidrocarbonades molt estables (macromolècules).
Les formades únicament per carboni i hidrogen, són apolars, insolubles en aigua (lípids).
Entre els C enllaços simples, dobles o triples i possibilita la formació de molts tipus diferents de molècules (també l'ADN).
O, N, P i S:
Són elements electronegatius que originen molècules polars.
Els grups polars, com per exemple =0, -OH, -NH2, -SH, -H3P04, etc, donen polaritat a les cadenes hidrocarbonades apolars i, per tant, certa solubilitat en l'aigua → possibiliten reacc. en medi aquós → vida.
O:
Forma radicals alcohol o hidroxil (-OH), aldehid (-CHO) i àcid o carboxil (-COOH) → a multitud de molècules orgàniques
N:
Forma els grups amino (-NH2) → aa, àcids nucleics.
S:
Formant el radical sulfhidril (-SH) →aa.
P:
Forma grups fosfat (-P04H) → Funció energètica...
Bioelements secundaris
Na, K i Cl → dissolts → formant els ions Na+, K+ i Cl- → equilibri osmoelèctric.
Ca:
Closques, esquelets → carbonat (CaC03)
Com a ió (Ca2+) → moltes funcions.
Mg (Mg2+) → enzims, clorofil·la.
Fe → hemoglobina.
Cu → hemocianina.
Co → vitamina B12.
Li → funcionament neurones.
I → tiroxina.
F → ossos (més resistència).
Fes les activitats 4, 6 , 7, 30, 31, 33 del llibre
3. Els principis immediats o biomolècules constitueixen la matèria viva
Fes les activitats 8, 34, 37 del llibre.
4. L'aigua és fonamental per a les reaccions que permeten la vida
Substància química més abundant en la matèria viva.
Pot trobar-se
Aigua circulant → sang, saba, ...
Aigua intersticial → entre les cèl·lules
Aigua intracel·lular.
Origen als sers vius: de l'exterior, o metabòlic.
Sorprenentment, l'aigua és lìquida a temperatura ambient (lectura gràfic pg 13).
Propietats de l'aigua
Alta força de cohesió entre les molècules.
→ quasi incompressible → esquelet hidrostàtic.
→ capil·Iaritat
Alta tensió superficial.
Alta calor específica. → bon estabilitzador tèrmic.
Alta calor de vaporització. → bon refrigerant
Densitat més alta en estat líquid que en estat sòlid. → el gel sura.
Alt poder dissolvent. Pel fet de contenir molècules dipolars
Gran dissolvent dels compostos iònics, com les sals minerals.
I de compostos covalents polars, com la glucosa.
Baix grau d'ionització.
Funcions de l'aigua en els éssers vius
Funció dissolvent i de transport.
Funció bioquímica.
Funció estructural.
Funció d'amortidor mecànic.
Funció termoreguladora.
Fes les activ. 10, 11, 35, 36, 48 del llibre.
5. Les sals minerals poden trobar-se precipitades o dissoltes
Sals minerals precipitades.
Funció esquelètica.
CaC03 →closques dels mol·luscos, ossos vertebrats
Ca3(PO4)2 → ossos
Si02 → diatomees, gramínies, etc.
Sals minerals dissoltes.
Quan es dissolen originen:
Cations: Na+, K+,Ca2+ i Mg2+.
Anions: Cl-, S042-, P043+, C032-, HC03- i N03-.
Responsables del grau de salinitat i el grau d'acidesa (pH) → regulen funció biològica biomolècules i permeabilitat membranes.
Responsables de l'efecte tampó als líquids biològics (contraresten els canvis de pH sobrevinguts). → homeostasi.
6. Les dissolucions vertaderes estan formades per cristal·loides
Fluids biològics:
Soluts poden ser de baixa massa molecular = cristal·Ioides (ClNa, glucosa...) → dissolucions vertaderes
Responsables de fenòmens com la difusió, òsmosi, ...
O poden ser d'alta massa molecular = col·loides → dispersions col·loidals i suspensions.
Difusió
Repartició homogènia de les partícules d'un fluid (gas o líquid) en el si d'un altre fluid quan entren en contacte.
Òsmosi
És el pas del dissolvent (aigua en els èssers vius) a través d'una membrana semipermeable, que impedeix el pas dels soluts, entre dues dissolucions de concentració distinta, fins a assolir l'equilibri o la igualtat de concentracions.
El dissolvent (l'aigua), es mou des de la dissolució més diluïda fins a la més concentrada, el que provoca una pressió osmòtica (= la que seria necessària per aturar el flux d'aigua a través de la membrana semipermeable).
Estabilitat del grau d'acidesa o pH
El pH es defineix com a: pH = -log [H+]. Els valors de pH oscil·len entre 0 i 14.
Valors de pH inferiors a 7 corresponen a dissolucions àcides
Valors de pH superiors a 7 són bàsiques.
Si el pH és igual a 7, la dissolució és neutra.
Els éssers vius han de mantenir estable el pH del seu medi intern (una variació del pH seria nefast pel funcionament cel·lular)..
Ho fan amb sals minerals dissoltes que constitueixen dissolucions tampó o amortidores.
Fes les act 16, 17, 18, 38 i 39 del llibre
7. Els medis interns de molts organismes són dispersions col·loïdals
Una substància pot ser insoluble en aigua però dispersable en aquest medi, com passa amb els fosfolípids i les proteïnes.
La major part dels líquids dels éssers vius són dispersions col·loïdals.
Poden presentar-se en dos estats (sol i gel):
En forma de sol o estal líquid (± sòlid dispers en un líquid)
En forma de gel o estat semisòlid (± líquid dispers en el sòlid)
De l'estat de sol pot passar-se al de gel, però aquest procés no sempre és reversible.
Els moviments de membrana estan relacionats amb el pas reversible sol → gel de fraccions del citoplasma (moviment ameboide, fagocitosi...)
Els gels, que retenen l'aigua, permeten mantenir humides estructures corporals en el medi terrestre, com la pell dels caragols.
Presenten alta viscositat. Les dispersions col·loïdals són molt viscoses perquè contenen molècules o agrupacions de molècules molt grans.
Tenen un alt poder adsorbent o d'adhesió (atracció que exerceix la superfície d'un sòlid sobre les molècules d'un líquid o d'un gas).
Contactes enzim-substrat o antigen-anticòs.
No s'ha de confondre amb absorció (incorporació d'un fluid o gas a dins un sòlid o líquid)
Presenten efecte Tyndall.
Però si les dispersions s'il·luminen lateralment i sobre fons fosc, s'hi observa una certa opalescència.
8. Diverses tècniques permeten separar els diferents tipus de biomolècules
i possibilita la formació de molts tipus diferents de molècules (també l'ADN).
