Tema 23 La base química de la vida: components inorgànics i orgànics. L’aigua i les sals minerals. Glúcids i lípids. La seva biosíntesi.
1. Introducció • Propietats dels elements de la litosfera i dels de la biosfera. Estructura electrònica del carboni. Enllaços del carboni amb oxigen, hidrogen i nitrogen. 2. Elements biogènics • Definició i classificació. Elements primaris: C, H, O, N. Elements secundaris: P, Mg, K, Ca, S, Na i Cl. • Oligoelements essencials per a tots els organismes: Fe, Mn, Cu, Zn, F, I, B, Si, Va, Cr, Co, Se, Mo i Sn. Oligoelements no essencials per a tots els organismes: Al i Li. 3. L’aigua • Quantitat d’aigua en els organismes. Distribució: intracel·lular i extracel·lular. • Estructura de l’aigua. Ponts d’hidrogen. • Propietats físico-químiques de l’aigua: acció dissolvent, elevada força d’adhesió, gran calor
específica, elevat calor latent de vaporització, aigua líquida i aigua sòlida. 4. Sals minerals • Classificació segons solubilitat en aigua. • Funcions. Esquelètiques. Osmosi i diàlisi. diàli si. Regulació del pH. Accions específiques.
5. Glúcids • Característiques generals. Classificació. Carbonis asimètrics. Estereoisomeria. Formes D i L. Formes + i -. Epímers, enantiòmers, anòmers. • Monosacàrids. Formes pirano i furano. Formes senzilles comuns: ribosa, desoxiribosa, glucosa, galactosa i fructosa. Formes derivades: aminosucres, glicoalcohols i àcids urònics. • Disacàrids: enllaç O-glicosídic. Lactosa, sacarosa. • Polisacàrids. Homopolisacàrids: midó, glicogen, cel·lulosa, quitina. Heteropolisacàrids: agar-agar, agar-agar, gomes i mucilags. • Heteròsids: glicolípids i glicoproteïnes (peptidoglicans, mucines...).
6. Lípids • Definició. Propietats físiques. Classificació. • Lípids saponificables. Acilglicèrids. Àcids grassos: saturats i insaturats. Triacilglicèrids. Lípids complexos: glicerofosfolípids i esfingolípids. Ceres. Estructura química, distribució i funcions. • Lípids insaponificables. Terpens, esteroides i prostaglandines. Estructura química, distribució i funcions. 7. Biosíntesi de glúcids i lípids. • Gluconeogènesi. Importància. Etapes irreversibles de la glucòlisi. Biosíntesi de glicogen. • Biosíntesi d’àcids grassos i de triglicèrids.
La química de la vida
El seu comportament en el medi aquós, és a dir, si són insolubles o solubles, i, en aquest cas, el nombre de càrregues elèctriques que presenten en la forma iònica; l’efecte que exerceix sobre la viscositat de les solucions aquoses, etc. La reactivitat dels àtoms i els tipus d’enllaços (bàsicament covalents) que es
poden establir per construïr les molècules orgàniques.
Elements biogènics • Es troben en proporcions superiors a l’1% en
Primaris.
tots els éssers vius: carboni (C), oxigen (O), hidrogen (H) i nitrogen (N). Formen la base de la matèria viva.
• Es troben en proporcions entre l’1 i el 0,01 %:
Secundaris
sodi (Na), clor (Cl), magnesi (Mg), calci (Ca), potassi (K), fòsfor (P) i sofre (S). Realitzen funcions vitals en la fisiologia cel·lular
• Es troben en proporcions menors al 0,01 %.
Oligoelements.
Malgrat això, tots són imprescindibles per a la vida, ja que la seva mancança pot produir trastorns greus i fins i tot la mort.
Iode.
• Necessari per formar les hormona tiroïdal que regula el
metabolisme energètic cel·lular
Fluor
• Forma part de l’esmalt de les dents i dels ossos i també el trobem a l’estructura de la pell, les glàndules, etc.
Cobalt
• Component de la vitamina B12 (cianocobalamina) • Proporciona resistència i elasticitat al teixit conjuntiu, als
Silici
Crom
Alumini
cabells, la pell, les ungles, etc. Als cereals forma part de la tija (silicats de calci) i es molt abundant als equisets.
• Intervé juntament amb la insulina en el manteniment de la
tolerància normal a la glucosa.
• Actua sobre el SNC, augmenta l’activitat cerebral i regula la son; afavoreix l’ossificació dels cartílags durant l’etapa fetal i infantil i activa els mecanismes d’oxidoreducció. • És un estabilitzador de l’estat d’ànim (s’utilitza en el
Liti
tractament d'algunes psicosis maniaco-depressives), ja que actua sobre els neurotransmissors i la permeabilitat
L’aigua
Acció dissolvent de l’aigua
Punts de fusió, ebullició i calor de vaporització
Forces de cohesió i d’adhesió
Sals minerals • Closques de carbonat càlcic • Esquelet intern de vertebrats (fosfat, clorur, fluorur i
Insolubles en aigua
carbonat de calci). • Esmalt dentari (fluorur de calci) • Paret de cel·lulosa de les cèl·lules vegetals
• Cristalls d’oxalat càlcic • Altres acumulacions de minerals en animals
• Cations: sodi (Na+), potassi (K+), magnesi (Mg++) i amoni
Solubles en aigua
(NH4+); d'altres menys abundants: ferro (Fe 2+/Fe3+), zinc (Zn2+), coure (Cu+/Cu2+) i manganés (Mn2+). • Anions: clorur (Cl-), carbonat-bicarbonat (CO 3=/HCO3-), fosfat-bifosfat (PO43-/HPO4=), sulfat (SO4=), nitrat (NO3-), iodur (I-) i silicat (SiO44-).
Manteniment del grau de concentració salina adequat en els mitjans biològics
Manteniment del grau de concentració salina adequat en els mitjans biològics
Acció reguladora del pH
Acció específica de cada catió Na+.
Conducció de l’impuls nerviós i manteniment de l’equilibri hídric en l’organisme. És el catió més abundant en el medi intern. K+.
Transmissió i generació de l’impuls nerviós, contracció cardíaca i muscular. Ca++.
Contracció muscular, coagulació sanguínia, alliberament de neurotransmissors en sinapsi. Cofactor d’alguns enzims i funció esquelètica (ossos, petxines, etc.). Mg++.
Cofactor d’enzims, contracció muscular, funcionament del sistema nerviós, resistència contra les infeccions, etc.
Glúcids
Aldosa
Cetosa
Triosa
Tetrosa
Pentosa
Hexosa
Enantiòmers
Epímers
Anòmers
Monosacàrids
Derivats dels monosacàrids
Aminosucres
Glicoalcohols
Àcids urònics
Disacàrids
Polisacàrids
Midó
Amilosa
Amilopectina
Midó
Glicogen
Quitina
Cel·lulosa
Mucopolisacàrids
Heteròsids
Àcid siàlic (àcid N-acetil-neuramìnic)
Peptidoglicans
Glicoproteines estructurals
Lípids Acilglicèrids Lípids saponificables
Lípids complexos
Glicerofosfolípid s Esfingofosfolípids Esfingolípids
Ceres Terpens Lípids insaponificables
Esteroides Prostaglandine s
Esfingoglicolípids
Lípids saponificables
Acilglicèrids
Glicerol
Àcid gras saturat
Àcid gras insaturat
Olis
Llards
Sèus
Triacilglicèrid
Lípids complexos
Fosfatidilcolina
Esfingomielina
Esfingoglicolípids
Ceres
Lípids insaponificables
Terpens Isoprè (2-metil-1,3-butadiè)
Vitamina A
Esteroides
Àcid taurocòlic
Colesterol Vitamina D
Hormones sexuals
Hormones suprarenals
Corticosteroides
Prostaglandine s
Són vasodilatadors arterials potents relacionats amb els processos inflamatoris que provoquen febre, rubor, edema i dolor. Per això, l’aspirina, que inhibeix la síntesi de prostaglandines, té acció antipirètica, antiinflamatòria i analgèsica. Quan es lesiona la paret interna d’un vas sanguini, s’allibera un tipus de prostaglandina, tromboxà, responsable de l’agregació plaquetària que condueix a la formació de trombes i l’aparició de trombosi.
Exerceixen una potent acció sobre la musculatura llisa; així, per exemple, provoquen les contraccions de l’úter durant el part i sembla que també estan relacionades amb el desenvolupament de l’asma bronquial
Biosíntesi de glúcids i lípids Gluconeogènesi
Glicogenogènesi
