Elements químics, àtoms i biomolècules: Estructura i funció

Elements químics i àtoms

Element químic: Substància que no es pot descompondre en altres per reaccions químiques, ja que està constituïda per un sol tipus d'àtom (Exemple: H).

Àtom: Part més petita d'un element químic. Hi ha 104 tipus diferents. Estan constituïts per protons, electrons i neutrons.

Substància composta: Formada per dos o més elements químics. La part més petita és la molècula heterogènia.

Tipus d'enllaços químics

Enllaç iònic

Es dóna quan un dels àtoms capta electrons de l'altre. El que capta esdevé un ió negatiu, i el que perd, un ió positiu. Pot ser electropositiu o electronegatiu (hi ha d'haver un àtom més electronegatiu que l'altre).

Enllaç covalent

Es forma quan dos àtoms comparteixen electrons. Cada parell d'electrons compartits forma un enllaç covalent. Es dóna entre àtoms d'electronegativitat alta i similar (molècules apolars). Si un àtom atrau més cap a si els electrons, es formen molècules dipolars.

Enllaç d'hidrogen

Es dóna entre molècules dipolars dels hidrurs. Es produeixen perquè la mida petita de l'àtom d'hidrogen permet que s'aproximi molt a l'altre àtom. Hi ha forces febles d'atracció entre elles.

Forces de Van der Waals

Es donen entre molècules apolars a causa de les atraccions electrostàtiques que s'originen perquè la distribució electrònica es torna asimètrica. Aquest tipus de forces s'originen també entre molècules polars i hi ha més atracció.

Bioelements

Bioelements primaris: Són els indispensables per a la formació de biomolècules orgàniques, que constitueixen els éssers vius. També s'anomenen immediats (Exemple: Carboni).

Bioelements secundaris: La resta. Dos tipus:

• Indispensables (Exemple: Calci): No poden faltar per a la vida de la cèl·lula.
• Variables: Sí que poden faltar (Exemple: Brom, Br).

Conclusions sobre els bioelements primaris:

• Els alts percentatges d'hidrogen (H) i oxigen (O) a la biosfera són deguts al fet que la matèria està constituïda per una proporció variable del 65% d'aigua terrestre i 90% marina.
• Els percentatges a la biosfera són molt diferents dels que s'han trobat a l'atmosfera.
• Tenen una massa atòmica relativament petita.
• L'àtom de carboni té 4 electrons a la perifèria i pot formar enllaços covalents apolars estables.
• Hidrogen: Indispensable. Entre l'H i el C es forma un enllaç covalent prou fort per ser estable.
• Oxigen: Més electronegatiu. Quan s'enllaça, atrau cap a si l'únic electró de l'hidrogen i s'originen pols elèctrics.
• Nitrogen: Es troba formant els grups amino dels aminoàcids.
• Sofre: Forma radicals sulfhidril en moltes proteïnes.
• Fòsfor: Construeix grups fosfat units entre si.

Bioelements secundaris (Exemples més abundants): Na, K, Mg i Ca.

• Sodi (Na) i Potassi (K): Fonamentals en la transmissió de l'impuls nerviós.
• Magnesi (Mg): Component de molts enzims i del pigment clorofil·la.
• Calci (Ca): En forma de carbonat, dóna lloc a les closques dels mol·luscs.

Oligoelements: Fe, Zn, Li, Si, F, Co.

L'aigua

L'aigua es troba en la matèria viva en tres formes:

• Aigua circulant: Sang.
• Aigua intersticial: Teixit conjuntiu.
• Aigua intracel·lular: Al citosol.

Característiques de l'H₂O:

• Elevada força de cohesió entre molècules.
• Elevada calor específica.
• Elevada calor de vaporització.
• Densitat més alta en estat líquid que en estat sòlid.
• Elevada constant dielèctrica.
• Baix grau d'ionització.

Propietats col·loïdals

• Capacitat de presentar-se en estat de gel.
• Elevada viscositat.
• Elevat poder adsorbent.
• Efecte Tyndall (la mida de les partícules col·loïdals oscil·la entre 1 μm i 0,2 μm).
• Sedimentació.
• Diàlisi.
• Electroforesi.