Compostos Orgànics, Aigua i Sals Minerals: Claus Bioquímiques

Característiques dels Compostos Orgànics

• Compostos de carboni (C): element essencial en una molècula, que forma una cadena bàsica.
• Units per enllaços covalents: enllaços forts i estables formats quan els àtoms comparteixen electrons (e^-) (senzills, dobles o triples).

Característiques de l'Entorn del Carboni

• Número atòmic 6 a la taula periòdica.
• Té 4 electrons (e^-) a l'última capa, que li permeten formar fins a quatre enllaços covalents.
• Pot formar enllaços carboni-carboni (C-C), donant lloc a cadenes llargues i ramificades.
• Aquestes cadenes formen l'esquelet de les molècules orgàniques.

Propietats de l'Aigua (H₂O)

1. Dissolvent universal: pot formar ponts d'hidrogen amb substàncies polars (amb grups funcionals) o iòniques (+ o -). És el medi on es duen a terme la majoria de les reaccions bioquímiques.
2. Elevada força de cohesió: els ponts d'hidrogen mantenen les molècules d'aigua fortament unides, formant una estructura compacta. Això fa que l'aigua sigui un líquid pràcticament incompressible i explica la tensió superficial.
3. Elevada força d'adhesió: capacitat de l'aigua d'adherir-se a altres superfícies polars, també deguda als ponts d'hidrogen. Aquesta propietat, juntament amb la cohesió, explica la capil·laritat (ascens de l'aigua per tubs prims).
4. Elevada calor específica: es necessita molta energia (calor) per augmentar 1 °C la temperatura d'1 gram d'aigua. Això es deu a la necessitat de trencar ponts d'hidrogen. Com a conseqüència, l'aigua actua com a estabilitzador tèrmic, fent que la temperatura dels mars i oceans canviï poc i lentament.
5. Elevada calor de vaporització: es necessita molta energia perquè 1 gram d'aigua passi de líquid a gas (s'evapori), ja que cal trencar tots els ponts d'hidrogen. Això converteix l'aigua en un eficaç regulador de la temperatura corporal mitjançant la transpiració.

Funcions de l'Aigua (H₂O)

• Funció dissolvent i de transport: medi on es duen a terme les reaccions metabòliques i vehicle de transport de substàncies.
• Funció termoreguladora: gràcies a la seva elevada calor específica i calor de vaporització, ajuda a mantenir constant la temperatura.
• Funció estructural: dóna volum i turgència a les cèl·lules i teixits.
• Funció mecànica amortidora: actua com a lubricant i amortidor de cops entre òrgans (ex: líquid sinovial, cefalorraquidi).
• Funció bioquímica: intervé com a reactiu en moltes reaccions químiques, com la hidròlisi.
• Permet la circulació i contribueix a la flexibilitat i elasticitat dels teixits.

Fenòmens de transport a través de membranes

Osmosi

L'osmosi és el pas d'aigua a través d'una membrana semipermeable (que només deixa passar l'aigua, no els soluts) des d'una solució menys concentrada (hipotònica) a una solució més concentrada (hipertònica), fins a igualar les concentracions o fins que la pressió osmòtica ho impedeixi.

Comportament cel·lular en diferents medis

• Medi hipertònic (més concentrat que l'interior cel·lular): l'aigua surt de la cèl·lula, que es deshidrata (plasmòlisi en cèl·lules vegetals, crenació en animals).
• Medi hipotònic (menys concentrat que l'interior cel·lular): l'aigua entra a la cèl·lula. En cèl·lules vegetals, augmenta la pressió de turgència. En cèl·lules animals sense paret, pot provocar la lisis (ruptura).
• Medi isotònic (igual concentració que l'interior cel·lular): hi ha un equilibri dinàmic en el pas d'aigua.

Diàlisi

La diàlisi és un procés de separació de partícules de diferent mida en una dissolució a través d'una membrana dialitzadora (que deixa passar l'aigua i molècules de baix pes molecular, però no macromolècules ni partícules col·loïdals).

Difusió

La difusió és el moviment net de partícules (molècules o ions) des d'una regió de major concentració a una de menor concentració, tendint a distribuir-se uniformement. Si hi ha una membrana permeable al solut i al dissolvent, tots dos es mouran per equilibrar concentracions.

Dispersions Aquoses en els Organismes

Els líquids dels organismes són dispersions de substàncies en aigua. Segons la mida de les partícules de solut, es distingeixen:

• Dissolucions veritables: mescles homogènies on el solut es dissocia en ions o es dispersa en molècules molt petites. Són transparents.
• Dispersiones col·loïdals (o col·loides): sistemes amb partícules de mida intermèdia (macromolècules com proteïnes, polisacàrids) disperses en aigua. Presenten propietats específiques com l'efecte Tyndall. Segons la temperatura, el pH i la concentració, poden existir en estat de:
  • Sol: aspecte líquid (ex: citosol).
  • Gel: aspecte semisòlid o gelatinós (ex: gelatina, citoplasma en certes condicions).

Sals Minerals: Principis Immediats Inorgànics

Les sals minerals són biomolècules inorgàniques essencials. Es poden trobar de tres formes:

• Precipitades (o no dissociades): formen estructures sòlides, insolubles en aigua, amb funció esquelètica o de sosteniment. Exemples: carbonat càlcic (CaCO₃) en closques i ossos; fosfat càlcic (Ca₃(PO₄)₂) en ossos i dents.
• Dissoltes (o ionitzades): es troben dissociades en els seus ions (cations i anions) en els líquids corporals. Les seves funcions principals són:
  • Mantenir el grau de salinitat i la pressió osmòtica cel·lular i dels líquids interns.
  • Mantenir constant el pH (efecte tampó o amortidor).
  • Generar potencials elèctrics i participar en la transmissió de l'impuls nerviós.
  • Activar enzims (cofactors).
  • Funcions específiques: el Ca²⁺ intervé en la contracció muscular i la coagulació sanguínia; el K⁺ i Na⁺ en la transmissió nerviosa.
• Associades a molècules orgàniques: alguns ions són components essencials de molècules orgàniques complexes. Exemples: el ferro (Fe²⁺) en l'hemoglobina (transport d'oxigen) i mioglobina; el magnesi (Mg²⁺) en la clorofil·la; el iode (I^-) en les hormones tiroidals; el cobalt (Co²⁺) en la vitamina B₁₂.