Bioelements, Biomolècules i l'Aigua: Fonaments de la Vida

Els bioelements

Els bioelements són els elements químics que formen la matèria viva (s'han identificat uns 70 bioelements).

• Bioelements primaris: representen el 96% de la matèria viva (O, C, H, N, P, S...). Formen les biomolècules orgàniques: glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.
• Bioelements secundaris: representen el 4% de la matèria viva (Ca, Na, K, Mg, Cl).
• Oligoelements: es troben en una proporció inferior al 0,1% (per exemple: Fe, Zn, Cu, Mn, I, F).

Capacitat d'enllaç dels bioelements

• H (Hidrogen): té 1 electró de valència i forma 1 enllaç.
• O (Oxigen): té 6 electrons de valència i forma 2 enllaços simples o 1 de doble.
• N (Nitrogen): té 5 electrons de valència i forma 3 enllaços simples, o un de doble i un de simple, o un de triple.
• C (Carboni): té 4 electrons de valència i forma 4 enllaços covalents. El carboni és la base de les biomolècules orgàniques!

Els grups funcionals

Són grups d'àtoms que confereixen propietats químiques concretes a les molècules:

1. Grup hidroxil (—OH): forma alcohols (per exemple, l'etanol).
2. Grup carbonil (—CO): pot formar cetones i aldehids (per exemple, l'acetona i el propanal).
3. Grup carboxil (—COOH): forma àcids carboxílics (per exemple, l'àcid acètic).
4. Grup amino (—NH₂): forma amines (per exemple, la glicina). Si una molècula conté un grup amino i un grup carboxil, és un aminoàcid.
5. Grup sulfhidril (—SH): forma tiols.
6. Grup fosfat (—PO₄³⁻): forma fosfats orgànics.

L'aigua i les seves propietats

La presència d'aigua en els éssers vius varia: algues (94%), humans (63%), cervell (86%) i ossos (22%).

• Elevada cohesió: les molècules d'aigua s'adhereixen fortament entre elles mitjançant ponts d'hidrogen.
  • Conseqüències: incompressibilitat (és difícil d'aixafar perquè les molècules estan molt unides), dona volum a les cèl·lules, turgència vegetal i funciona com a hidroesquelet.
• Tensió superficial: l'aigua resisteix a trencar-se, fet que permet que alguns insectes caminin sobre la seva superfície.
• Calor específica (Ce): Ce de l'aigua = 1 cal / g·ºC.
• Calor de vaporització (Cv): Cv de l'aigua = 540 cal / g a 100 ºC.
• Capacitat dissolvent: l'aigua dissol compostos iònics i substàncies polars. Això és important per al transport de substàncies i com a medi de les reaccions químiques.

Formes de les sals minerals

1. Precipitades: formen estructures sòlides (per exemple: closques, ossos i exoesquelets).
2. Dissoltes: formen ions (Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Cl^-).
   • Funcions: mantenir el pH, mantenir la salinitat, l'impuls nerviós i la contracció muscular.
   • Funcions importants dels ions:
     • Ca²⁺: contracció muscular.
     • Na⁺ i K⁺: impuls nerviós.
     • Fe²⁺: part de l'hemoglobina.
     • Mg²⁺: part de la clorofil·la.
3. Associades a substàncies orgàniques: per exemple, fosfolípids, hemoglobina i clorofil·la.

Fórmula del pH: pH = -log₁₀[H⁺]

Dissolucions tampó: ajuden a mantenir el pH constant (per exemple: tampó fosfat, tampó bicarbonat).

Propietats dels col·loides

• Estat de sol i gel
• Elevada viscositat
• Poder adsorbent
• Efecte Tyndall
• Sedimentació