1 Batxillerat: Biologia, Geologia i Ciències Ambientals

ÍNDEX

1. Els herois del temps.  ►
2. Terra, quants d'anys tens?  ►
3. Kola: viatge al centre de la Terra. ►

4. La matèria mineral: cristal·lització i ambients petrogenètics  ►
5. Magmatisme i roques magmàtiques  ►
6. Metamorfisme i roques metamòrfiques  ►
7. Ambients sedimentari i roques sedimentàries  ►
8. Els nivells d'organització dels éssers vius  ►
9. Teixits i òrgans  ►
10. La classificació dels éssers vius  ►
11. Biodiversitat
12. Nutrició de les plantes  ►
13. Relació de les plantes  ►
14. Reproducció de les plantes  ►
15. Nutrició als animals  ►
16. Relació als animals  ►
17. Reproducció als animals  ►

1. Els herois del temps.
Anem a emprendre un viatge fascinant al principi dels temps.

Un dels aprenentatges fonamentals que l'estudi de la Geologia ha d'aportar a les persones poder situar la ubicació de la evolució de la vida i de la nostra espècie en la història del planeta. Per aquesta raó s'ha de comprendre el temps geològic i la història del planeta s'ha de contextualitzar dins una escala temporal que permeti apreciar el temps transcorregut entre uns aconteixements i altres, i comparar les referències temporals habitual dels humans com les eres i períodes geològics.

- Das Rad

- Timeline earth history



- Col·loca aquestes imatges per ordre en aquesta escala de temps (Time line)

1. 2.  3. 4.

 

Una de les maneres més habituals és comparar la història de la Terra amb referències conegudes (dies, anys, mesos, etc)
En aquest treball apostam per utilitzar eixos cronològics a una escala que s'anomena "cintes del temps geològic"

 

Objectius

L'activitat proposada consisteia finals del Mesozoic de tres aconteixements: un impacte cometari, un fort vulcanisme basàltic i una gran extinció biològica.

- Cerca alguna d'aquestes relacions en la teva cinta de temps geològic.
 
Pautes a seguir:
- Una bona escala de partida és la de 1 milímetre de la cinta = 1 milió d'anys en la història de la Terra, de manera que la cinta resultant mx en elaborar, per part de cada alumne, d'una "cinta de temps geològic" en la qual han de situar els aconteixements més rellevants de la història de la Terra.
S'han de representar diferents aconteixements de la història geològica:
- Climàtics: glaciacions, moments greenhouse, màxims termals...
- Paleogeogràfics: situació dels continents i oceans (Pangea)
- Geològics: vulcanisme, variacions del nivell del mar, orogènies.

- Biològiques: radiacions, extincions, grups d'organismes emergents o preponderants
- Fets extraordinaris com la caiguda de meteorits, oxigenació, primers minerals...
- Paleomagnetisme

El resultat permet tenir una visió general de la història de la Terra i permet relacionar diferents fets; per exemple, la coincidència (casual o no) edeix 4,5 metres.
- La cinta ha de contenir almenys tres lapses temporals bàsics: eons, eres i períodes
- Els límits numèrics entre unitats es simplifiquen si es comença pel present i no per l'inici de la història.
- L'inici de la cinta ha d'estar a l'esquerra.
- La informació recopilada s'ha d'organitzar de forma visual: targetes amb dibuixos, retallables, dibuixos en la cinta, figures,...
- Aquesta activitat afavoreix la creativitat, per tant hi ha llibertat en quant als materials i al format de presentació.

Versió per imprimir

Earth. Making of a planet. National Geographic. YouTube

2. Terra, quants d'anys tens?

Geologia. Ressenyes històriques.
El temps en Geologia. Datació relativa.
El temps en Geologia. Datació absoluta.
Eons, eres.... Noves tecnologies en l'estudi de la Geologia

Notícies i articles

¿Porqué desaparecieron los dinosaurios?

3. Kola: viatge al centre de la Terra.

Investigació científica del nostre planeta
Estructura, composició i dinàmica de la geosfera I
Estructura, composició i dinica de la geosfera II

Notícies i articles

Kola. El pozo más profundo de la Tierra. 

Monitor sísmic IRIS
Per aprendre més sobre com s'obtenen les dades sísmiques i sobre els sismes que s'han produït recentment.

1. Accedeix al Monitor sísmic IRIS. Localitza i elabora una llista amb els 10 sismes de major magnitud dels darrers 30 dies. Si tens dubtes pots accedir a les instruccions d'us del monitor.

2. Descobreix com es localitza l'epicentre d'un terratrèmol i com funciona un sismógraf.
3. Quants sísmografs hi ha a la Terra? Xarxa de sismógrafs internacional.

4. I a Espanya? L'organisme encarregat de la vigilància sísmica és l'Institut Geogràfic Nacional. Investiga quins han estat els darrers sismes enregistrats a Espanya.
5. Vols saber més.... visita IRIS.

Gravimetria

El agua de la Tierra és más antigua que el Sol     

Contesta a les següents preguntes:

- Cerca que és l'isòtop deuteri.

- Quina finalitat presegueix l'experiment de L. Ilsidore Cleeves de la Universitat de Michiga?
- Explica amb les teves paraules l'experiment anterior.

- A quina conclusió s'ha pogut arribar?

Passat i futur del nostre planeta. Paleomap Projet - Scotese

 

4. La matèria mineral: cristal·lització i ambients petrogenètics

La matèria mineral: cristal·lització i ambinets petrogenètics

4.1 La matèria mineral

Totes les roques que constitueixn l'escorça terrestre es componen d'un o més minerals.
Aquests minerals estan formats per matèria inorgànica, composta de molècules senzilles que són agrupacions  d'àtoms diversos (Si, O, S, Fe, Al,...).
Aquest tipus de matèria, quan s'escalfa, experimenta canvis reversibles. Així, per exemple, les roques i els metalls es fonen, l'aigua s'evapora i la sal es dissol. Però quan es refreden, condensa o precipita, respectivament, es recupera la matèria amb totes les seves característqiues originals.
En canvi, els éssers vius són formats fonamentalment per matèria orgànica, constituïda per molècules complexes els àtoms més abundants de les quals són C, O, H i N. Aquesta matèria quan s'escalfa, experimenta canvis irreversibles. Exempel: sucre, paper, carbó, cera i tots els productes derivats dels éssers vius.

La matèria mineral és la matèria sòlida de la Terra o d’altres planetes que està formada per l’agrupament d’elements geoquímics que tenen afinitat o tendència a unir-se entre ells.

S'anomena mineral qualsevol sòlid natural inorgànic que es presenta en estat cristal·lí i que té una composició química definida.

4.2 Composició geoquímica de la Terra

Els elements més abundants de la Terra són el Fe, O i Si però cal recordar que el nostre planeta està diferenciat geoquímicament i l’abundància dels elements geoquímics varia entre capes.
Per exemple, a l’escorça els que tenen major proporció són Ca, Al, Na, K, Si, Fe, O, Mg; al nucli, Fe i Ni, etc.

4.3 Tipus de matèria mineral

Matèria vítria o amorfa

Els elements químics que la constitueixen no tenen cap ordre periòdic perquè estan disposats a l’atzar.

No tenen equilibri químic, l'estructura és inestable i transitòria i quan es donin les condicions favorables d’espai, temps i repòs tendirà a ordenar-se.

Exemples: vidres volcànics o obsidianes i òpal.

Matèria cristal·lina

Els seus constituents (àtoms, ions i molècules) tenen un ordre periòdic i estan units per enllaços químics que confereixen una estructura interna.

Quars, halita, fluorita, mica,etc.

Sí

4.4 Què és un cristall?

Un cristall és un sòlid orgànic (proteïnes, ADN) o inorgànic (quars) , amb una estructura interna ordenada i una composició química definida, que pot ser d’origen natural o sintètic.

- Cristall d'un sòlid orgànid: Rosalind Franklin va obtenir per difracció de RX la imatge 51 d'un cristall d'ADN en la qual Watson i Crick es van inspirar per proposar una estructura molecular per l'ADN.

 

- Quars: un sòlid inorgànic

- Composició química definida:

Silvina - clorur potàssic (KCl)         Malaquita - Atzurita Cu₂(CO₃)(OH)₂                                  Galena - PbS
                                       

- De origen natural o sintètic. Carbonat de Calci (CaCO3):

4.5 Propietats de la matèria cristal·lina.Què és

Com a conseqüència de la seva ordenació interna, la matèria cristal·lina presenta propietats de periodicitat i homogeneïtat.
- Periodicitat: si es tria a partir d'un punt determinat una direcció qualsevol, la amtèria (ions, àtoms o molècules) la trobam a intervals regulars, i aquests intervals són característics de la direcció elegida.
- Homogeneïtat: l'entorn d'un punt qualsevol és sempre invariable, sigui quin sigui el punt considerat. És a dir, en la matèria cristal·lina, cada àtom o molècula és envoltada sempre pels mateixos àtoms i molècules veïns que es col·loquen en la mateixa disposició.
- Cel·la elemental: a causa de la periodicitat i  homogeneïtat, la matèria cristal·lina té una estructura interna reticuar pròpia, és a dir, els ions, els àtoms o les molècules es disposen en enreixats espacials.
Aquests enreixats tridimensionals poden considerar-se formats per la juxtaposició d'unitats idèntiques entre elles, anomenades cel·les elementals. Aquestes cel·les són paral·lelepípeds de dimensions infinitament petites en els que els ions, àtoms o les molècules ocupen els vèrtexs. L'apilament entre les cel·les ha de ser tal que no quedi cap tipus de buit, si no es perdria l'homogeneïtat i la periodicitat.
La cèl·la elemental és característica del mineral, encar que pot apilar-se de diferents maneres que originen estructures diferents.
S'ha comprovat que el nombre de paral·lelepípeds que compleixen aquesta condició és de catorze, se'n diu cè·les elementals de Bravais.
- Simetria: del fet que la matèria cristal·lina sigui periòdica i homogènia se'n deriva una nova propietat, molt important en la matèria mineral, la simetria.
La simetria és una regularitat geomètrica que permet la superposició d'un objecte amb ell mateix mateix mitjançant una acció o moviment determinat:rotació o gir sobre un eix, refelxió sobre un pla, etc.
Els elements de simetria són tres:

- Eixos de simetria: són línies imaginàries sobre les quals l'objecte simètric pot girar repetint-se la posició original un cert nombre de vegades al llarg del gir complet. Aquest nombre es designa com l'ordre de  l'eix. En cristal·lografia només existeixen eixos d'ordre 1, 2, 3, 4 i 6.
A la natura no existeixen cristalls amb eixos d'ordre 5, 7, 8 o superiors. La raó cla buscar-la novament en el fet que el medi cristal·lí és periòdic. La superposició de cel·les ha d'omplir tot l'espai sense deixar ni un buit.
- Pla de simetria o pla de reflexió. Divideix un objecte en dues parts, cadascuna de les quals és la imatge de l'altra vista en un mirall. Es parla de simetria bilateral.
- Centre de simetria: és un punt que relaciona qualsevol punt del vidre amb un altre punt equivalent per mitjà d'una línia que inclou el centre de simetria i que justament es troba a la meitat de la distància que separa ambdós punts.

Les combinacions entre aquests elements de simetria mai són a l'atzar, sinó que hi ha una sèrie de regles que fan que només algunes siguin possibles. Tots els cristall natsurals s'agrupen en set sistemes cristal·logràfics caracteritzats per tenir una determinada combinació d'elements de simetria i una cel·la elemental pròpia. Aquests istemes, excloents entre ells, són: regular, tetragonal, hexagonal, trigonal, ròmbic, monoclínic i triclínic.

L'ordre intern dels seus components (àtoms)  és una propietat fonamental dels cristalls

.- Forma geomètrica externa o formes polièdriques visibles a ull nu: resultat de l’ordre intern del cristall quan les condicions d’espai i temps han permès que es desenvolupi. Per tant, és una propietat accidental.

Els conceptes de cristall* i matèria cristal·lina es poden emprar indistintament i la CRISTAL·LOGRAFIA és la ciència que s’ocupa del seu estudi i que, actualment, té aplicacions no només en la Mineralogia sinó també en la Química, Biologia, Ciències dels Materials, etc.

*Tradicionalment el terme CRISTALL s’emprava per a referir-se a la matèria cristal·lina que presenta formes polièdriques, és a dir, que presenta planes,

arestes, vèrtexs i manifesta a l’exterior el seu ordre intern.

*Què determina que un cristall sigui un cristall? El terme cristal·lí, tal com s’emprageneralment en Mineralogia, significa que pugui produir un diagrama de difracció al qual se li puguin posar uns índex (índexs de Miller) quan la substància és travessada per una radiació amb una longitud d’ona determinada (RX, electrons,neutrons, etc)

https://cristales.fundaciondescubre.es/?page_id=178

https://cpig.wordpress.com/2016/05/01/100/#more-100

http://cristales.trianatech.com/?page_id=178

http://users.aber.ac.uk/ruw/teach/334/bravais.php

https://www2.uned.es/cristamine/inicio.htm

Notícies i articles

Cristales de Naica

Los científicos explican cómo se formaron los cristales gigantes de Naica.      

5. Magmatisme i roques magmàtiques

Processos petrogenètics de l'ambient magmàtic: magmatisme i roques magmàtiques.

6. Metamorfisme i roques metamòrfiques

1. Metamorfisme

1.1. Factors del metamorfisme

1. Canvis en la temperatura

2. Canvis en la pressió

3. Presència de fluids químicament actius
La major part dels fluids que intervenen en les reaccions metamòrfiques (bàsicament aigua i CO2) estan ja presents en els porus i en la pròpia estructura dels minerals. Aquests fluids solen actuar coma catalitzadors i afavoreixen les reaccions metamòrfiques sense intervenir directament en el canvis químics.

Processos petrogenètics de l'ambient metamòrfis: metamorfisme i roques metamòrfiques.

7. Ambients sedimentari i roques sedimentàries

8. Els nivells d'organització dels éssers vius

1. Nivells d'organització de la matèria viva

1.1 Nivell subatòmic
Protons, neutrons i electrons presents en diferents nombre per formar els diferents elements.

1.2 Nivell atòmic
Unitat elemental de la matèria.
De tots les elements que existeixen els que formen la matèria viva s'anomenen bioelements o elements biogènics (bio – vida, gènic – origen).

1.3 Nivell molecular
Organització de la matèria que resulta de la unnió de diversos àtoms mitjançant enllaços químics. Les molècules que formen els éssers vius estan formades per bioelemnts i per tant s'anomenen biomolècules.
Les biomolècules les podem classificar en:

1.3.1 Precursores: es troben al començament de la síntesi de la majoria de composts (H20, C02, O2,...)
1.3.2 Intermediàries: biomolècules senzilles que formen part o són intermediàries en moltes rutes metabòliques. (àcid pirúvic, àcid làctic, àcid acètic, acetilCoa,...)
1.3.3 Monòmers essencials: monosacàrids (glucosa, fructosa), aminoàcids, àcids grassos, glicerina, nucleòtids.
1.3.4 Principis immediats: glúcids, lípids, proteïnes, àcids nucleics.
1.3.5 Macromolècules i complexos supramoleculars: glucolípids, lipoproteïnes, nucleoproteïnes.
1.3.6 Orgànuls cel·lulars:

1.5 Nivell d'organisme
Ésser viu format per una o més cèl·lules que actuen de manera coordinada per fer possible les seves activitats i funcions.
Tipus d'organismes:

1.5.1 Segons el tipus de cèl·lules:
- Organismes procariotes
- Organisme eucariotes

1.5.2 Segons el nombre de cèl·lules:
- Organismes unicel·lulars: éssers vius contituïts per una sola cèl·lula. En algunes espècies d'organismes unicel·lulars, molts individus viuen units i coordinats els uns amb els altres, però mantenint una vida independent, formant un conjunt que s'anomena colònia.
- Organismes pluricel·lulars: éssers vius contituïts per una gran diversitat de cèl·lules que actuen de manera coordinada.
Teixit: conjut de cèl·lules iguals i d'origen comú que fan una mateixa funció.
Òrgan: estructura formada per diversos teixits que té unes funcions específiques dins de l'organisme.
Aparell: conjunt d'òrgans d'origen generalment comú, especialitzats a dur a terme una funció concreta (A. digestiu, circulatori). Quan els òrgans estan formats fonamentalment per un sol teixit, anomenen sistema (S. nerviós, endocrí).

Classificació dels organismes: 5 regnes (Whittaker)
- Moneres: procariotes, unicel·lulars. (Bacteris)
- Protoctists: eucriotes, unicel·lulars o pluricel·lulars, autòtrofs o heteròtrofs. (Protozous i algues: es troben en ambients aqüàtics d'aigua dolça o salada,, poden ser verdes, brunes o vermelles, formen part del fitoplàncton, no tenen divisió del treball de les seves cèl·luless, no tenen teixits).
- Fongs: eucariotes, unicel·lulars (llevats) o pluricel·lulars (floridures, ascomicets, basidiomicets), són heteròtrofs (una part important són sapròfits, alguns viuen en simbiosi- llevats, altres són paràsits), no tenen autèntics teixits.
- Vegetal: eucariotes, pluricel·lulars amb teixits diferenciats, autòtrofs fotosintètics, paret cel·lular formada per cel·lulosa.
- Animal: eucariotes, pluricel·lulars, heteròtrofs.

1.6 Nivell població
Conjunt d'individus de la mateixa espècie que coincideixen en l'espai i el temps.

1.7 Nivell ecosistema
Conjunt d'èssers vius (biocenosi) que habiten en un lloc (biòtop), les relacions que s'estableixen entre ells i la seva interacció amb el medi que els envolta.

2. Àtoms, molècules i els seus enllaços

- Elememt químic: substància que no es pot descompondre, formada per un sol tipus d'àtom (118 elements)
- Àtoms: la part més petita d'un element. Format per protons, neutrons i electrons. N atòmic: n electrons. N màssic: n protons + n neutrons.
- Molècula: unió de dos o més àtoms.
- Substància composta: susbtància formada per dos o més elements que es poden seperar per reaccions químiques.
- Enllaç químic: unió entre àtoms, molècules o ions.

- Enllaç iònic: atracció elèctrica entre un àtoms que capten e i altres que perden e. Té lloc entre àtoms molt electronegatius i molt electropositius.
- Enllaç covalent: àtoms que comparteixen e, és un enllaç molt fort.

Molècules apolars: entre àtoms d'electronegativitat semblant
Molècules polars o dipolars: àtoms que atreuen més cap a ell els e i formen un pol positiu i un negatiu.

- Enllaç d'hidrogen o pont d'hidrogen: quan un àtom d'H s'uneix a elements molt electronegatius (O, N, F). És un enllaç dèbil.
- Enllaç per forces de Van der Waals: té lloc entre molècules apolars o entre grups apolars d'una mateixa molècula.

3. Bioelements: tipus, exemples, propietats i funcions.

- Bioelements primaris: són els elements imprescindibles per a formar les biomolècules (glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics); són els esmentats anteriorment (C, H, O, N, P, S) i són clarament majoritaris. El 90% correspon a l'oxigen (62%), carboni (20%) i hidrogen (10%); l'elevat percentatge d'hidrogen i d'oxigen s'explica pel fet que la matèria viva és constituïda principalment per aigua (H2O). La presència dels altres bioelements primaris s'explica perquè les seves propietats són les idònies per a formar matèria viva:

- Són elements lleugers, de per atòmic baix.
- Són capaços de formar enllaços covalents de gran estabilitat.
- Atès que l'oxigen i el nitrogen són molt electronegatius donen lloc a molècules dipolars, que es dissolen bé en aigua el que facilita les reaccions metabòliques.
- El carboni, l'oxigen i el nitrogen poden compartir més d'un parell d'electrons, formant enllaços dobles, el que els dota d'una gran versatilitat.
- S'aconsegueixen amb facilitat perquè són abundants a les capes més externes de la Terra.

- Bioelements secundaris: són tota la resta d'elements químics que es troben a la matèria viva. Quatre són relativament abundants (sodi (Na), potassi (K), magnesi (Mg), calci (Ca); la resta es presenten en molt baixa proporció i reben el nom d'oligoelements.

- Els elements rars o oligoelements: que es troben en proporcions insignificants, tenen un paper imprescindible des del punt de vista biològics. Podem esmentar: el ferro (Fe), coure (Cu), iode (I) o el cobalt (Co).

3.2 Per la seva funció:

- Plàstics: C, H, O, N, S.
- Esquelètics: Ca, Mg, F.
- Energètics: H, O.
- Osmòtics: Cl, Na, K.
- Catalítics: Mn, I, Cu, Co.

4. Bioelements: exemples, propietats i funcions.

4.1 Carboni
Si descontem l'oxigen i l'hidrogen de l'aigua, el carboni és, de llarg, l'element més abundant als éssers vius (el segueix de lluny el nitrogen, amb el 3%). La seva abundància a la matèria viva s'explica per les seves propietats:
- Té quatre electrons a l'últim orbital el que fa que tingui gran capacitat per a formar enllaços covalents estables amb altres carbonis; els enllaços poden ser simples (C-C) i dobles (C=C) (rarament triples a la matèria viva), i formar anells i llargues cadenes estables, ramificades o no (macromolècules). Segons el nombre d'àtoms de carboni, d'enllaços simples i/o dobles i la presència o no d'anells, cada macromolècula té propietats diferents, de manera que, virtualment, poden existir un nombre il·limitat d'elles.
- Gran capacitat per a unir-se a l'hidrogen, oxigen, nitrogen i sofre, augmentant enormement la possibilitat de crear nous grups funcionals (carbonil (C=O), alcohol (C-OH), carboxil (COOH), amina (C-NH 2 ), sulfhidril (C-SH), etc.) que, junt amb la propietat anterior, origina una extraordinària diversitat de compostos orgànics.
- Degut a la configuració tetraèdrica dels enllaços de l'àtom de carboni, els diferents tipus de molècules orgàniques tenen estructures tridimensionals diferents, de manera que una mateixa molècula, depenent de la posició a l'espai dels seus àtoms, té propietats físico-químco-biològiques diferents, multiplicant així el nombre de compostos amb activitat biològica (per exemple, els estereoisòmers dels monosacàrids).

Per tots aquests motius, la matèria viva està composta majoritàriament per molècules formades per un esquelet principal d'àtoms de carboni units entre si que, al seu torn, estan enllaçats amb àtoms d'hidrogen, oxigen i nitrogen. El sofre hi intervé en molta menys proporció, unit també directament a àtoms de carboni; el fòsfor està sempre en forma de fosfat inorgànic (PO 4–3 ) i no s'enllaça directament al carboni.

4.2 Hidrogen
A part de ser un dels components de la molècula d'aigua, l'hidrogen té una gran facilitat per formar enllaços covalents amb el carboni, prou forts per ser estables, però no tant per impedir-ne la ruptura, possibilitant així la síntesi d'altres molècules. De fet, a les llargues cadenes de carboni, l'hidrogen "omple" els enllaços que li queden lliures al carboni; l'exemple més evident són els àcids grassos, que són llargues cadenes d'hidrocarburs (hidrogen + carboni) amb un grup carboxil inicial.
L'hidrogen es combina també amb l'oxigen per a formar el grup hidroxil, molt estès en totes les biomolècules, ja sigui formant el grup alcohol (en glúcids, esteroides, aminoàcids, etc.) o formant part del grup carboxil (àcids grassos, aminoàcids, grups fosfat, etc.).

4.3 Oxigen
L'oxigen, també component de l'aigua, és el bioelement més electronegatiu (amb excepció del fluor que és molt poc abundant). Això el fa idoni per arrencar electrons a altres àtoms, és a dir, per oxidar-los; cosa que comporta l'alliberament d'energia que pot ser aprofitada per la cèl·lula, per exemple, en la respiració aeròbica, que és la forma més estesa d'obtenir energia per part dels éssers vius.
L'esquelet bàsic carboni-hidrogen de les biomolècules és apolar, per la qual cosa és insoluble en aigua; la presència d'oxigen fa que les cadenes fetes de carboni i hidrogen siguin polars i esdevinguin solubles en aigua, cosa imprescindible perquè es duguin a terme les reaccions metabòliques.

4.4 Nitrogen
El nitrogen, d'igual manera que el carboni i el sofre, mostra una gran facilitat en formar compostos tant amb l'hidrogen (com l'amoníac, NH 3 ) com amb l'oxigen (NO 2– , NO 3– ) el que permet la transformació d'una forma a l'altra amb alliberació d'energia. El nitrogen es troba principalment formant part del grup amino (-NH 2 ) dels aminoàcids (components de les proteïnes) i de les bases nitrogenades (components dels àcids nucleics). Cal destacar que, malgrat la gran abundància de nitrogen gas a l'atmosfera (N 2 ), molt pocs organismes són capaços d'aprofitar-lo; gairebé tot el nitrogen de la biosfera s'incorpora a partir de nitrat (NO 3– ) inorgànic, per acció de les algues i les plantes.

4.5 Sofre
El sofre es troba bàsicament en forma de radical sulfhidril (-SH) en alguns aminoàcids (com la cisteïna) i coenzims (per exemple, el coenzim-A). Els sulhidrils de la cisteïna poden formar ponts disulfur entre si, enllaços covalents forts que són clau en l'establiment de l'estructura terciària plegada de moltes proteïnes.

4.6 Fòsfor
El fòsfor es troba sempre en forma inorgànica, com a àcid ortofosfòric (H 3 PO 4 ) o alguna de les seves formes dissociades (fosfats: (H 2 PO 4– , HPO 42– , PO 43– ), combinades amb molècules orgàniques (com els fosfolípids de les membranes cel·lulars, i els nucleòtids de l'ADN i ARN). Cal destacar que els fosfats poden establir enllaços rics en energia (com a l'ATP), essent claus en l'intercanvi d'energia que es du a terme en el metabolisme. Les sals de l'àcid fosfòric (com el fosfat càlcic) formen part dels ossos dels vertebrats i dels esquelets calcaris d'alguns invertebrats.

5. Biomolècules o principis immediats

Biomolècules: molècules formades per la combinació de bioelements i poden aïllar-se per mitjans físics:

- Inorgàniques: no són exclusives dels éssers vius. Aigua i sals minerals.
- Orgàniques: exclusius de la matèria viva. Glúcids, lípids, proteïnes i àcids nucleics.

- Centrifugació: utilitzant centrifugadores es sotmet a la mostra a forts camps gravitatoris i ś possible seperar les estructures grans de les menudes.
- Diàlisi: una membrana semipermeable que només deixa passa molècules menudes ens permet seperar partícules de diferent massa molecular.
- Cromatografia: en un medi fix immiscible (fase estacionària) és fa passar el fluid o fase mòbil.

Segons el tipus de fase estacionària tenim: cromatografia en capa fina - sòlida, cromatografia en columna - líquida en columna, HPLC cromatografia líquida d'alta resolució.
Si el fluid és un gas tenim una cromatografia de gasos

- Electroforesi: transport de partícules a través d'un gel gràcies a l'acció d'un camp elèctric.

- Espectofotometria:

6. Aigua - Biomolècula inorgànica

La vida, tal com es coneix en la Terra, es desenvolupa sempre al medi aquós.
Fins i tot en els éssers no aquàtics el medi intern és bàsicament hídric.
La immensa majoria de les reaccions bioquímiques es desenvolupen en l’aigua i obeeixen les lleis fisicoquímiques de les dissolucions aquoses.
Per tot això no és d’estranyar que l’aigua sigui la susbtància química més abundant en la matèria viva (humans 63%).
Hi ha relació directa entre el contingut en aigua i l'activitat fisisològica d'un organisme (teixit nerviós 85%, teixit ossi 20%)
L'aigua pot trobar-se en la matèria viva de tres formes:
- Circulant: sang o saba (8%)
- Intersticial: entre les cèl·lules (15%)
- Intracel·lular: citosol i orgànuls cel·lulars (40%)

Propietats de l'aigua:

1. Dipol       

La molècula d’aigua té un marcat caràcter dipolar. Encara que té una càrrega total neutra (posseeix el mateix nombre de protons i d’electrons), presenta una distribució asimètrica dels seus electrons: al voltant de l'O es concentra una densitat de càrrega negativa (δ-) degut al fet que és un element molt més electronegatiu que l'H, per això els nuclis d'H queden nus, desproveïts parcialment dels seus electrons i manifesten, per tant, una densitat de càrrega positiva (δ+).
Aquest caràcter dipolar de la molècula d’aigua és de transcendental importància i té múltiples conseqüències: la més rellevant és que es poden establir interaccions dipol- dipol entre les pròpies molècules d’aigua formant unions electrostàtiques anomenades ponts o enllaços d’hidrogen: la càrrega parcial negativa de l'O d’una molècula exerceix atracció electrostàtica sobre les càrregues parcials positives dels àtoms d'H d’altres molècules adjacents. Encara que són unions febles, el fet que al voltant de cada molècula d’aigua es disposin altres 3 molècules unides per ponts d’hidrogen permet que es formi en l’aigua (líquida o sòlida) una estructura reticular, responsable del seu comportament anòmal i de la peculiaritat de les seves propietats fisicoquímiques. Totes les restants propietats de l’aigua són, doncs, conseqüència d’aquesta.
   

2. Alta força de cohesió i adhesió.
L’aigua posseeix una elevada força de cohesió entre les seves molècules. Els ponts d’H mantenen a les molècules d’aigua fortament unides, formant una estructura compacta que la converteix en un líquid gairebé incomprensible. Gràcies a aquesta propietat alguns éssers vius utilitzen l’aigua com esquelet hidrostàtic. Aquesta força també evita que els fluxos vasculars s’interrompin.

3. Alta tensió superficial

4. Ample marge de temperatures en què es troba en fase líquida.
L'aigua és l'única substància que existeix a temperatura ordinària en Els Tres ESTATS de la matèria: Solid, líquid i gas.
L’ample marge de temperatures en que es troba en fase líquida (0ºC-100ºC) proporciona variades possibilitats de vida, des dels organismes psicròfils que poden desenvolupar-se a temperatures pròximes a 0ºC, fins als termòfils que viuen a 70ºC-80ºC.

5. Elevat calor específic
L’aigua posseeix una elevada calor específica (calor necessari per elevar 1ºC la temperatura de 1g).
Es denomina calor específica a la capacitat d’emmagatzemar energia per a un augment determinat de la temperatura: l’aigua pot absorbir grans quantitats de calor, mentre que, proporcionalment, la seva temperatura només s’eleva lleugerament. De la mateixa manera, la seva temperatura descendeix amb més lentitud que la d’altres líquids a mesura que va alliberant energia al refredar-se.
L'aigua és un bon regulador tèrmic.
     

6. Elevat calor de vaporització
Per a passar d'estat líquid a gasós fa falta trencar tots els ponts d'hidrogen, procés que requereix molta energia. (Per vaporitzar 1g d'aigua es necessiten 536 cal)
L'aigua és una bona susbtància refrigerant.
   

7. Densitat més alta en estat líquid que en estat sòlid
Amb una densitat màxima a 4ºC, determina que el gel floti en l’aigua líquida actuant com aïllant tèrmic i, en conseqüència, possibilitant el manteniment de la gran massa d’aigua dels oceans en fase líquida albergant a la major part de la Biosfera.
 

8. Baix grau d'ionització
  
Dues molècules d’aigua es poden ionitzar gràcies a forces d’atracció per ponts d’hidrogen que es formen entre elles: un ió hidrogen (H+) d’una molècula es dissocia del seu àtom d’oxigen al qual es troba unit covalentment i passa a unir-se amb l’àtom d’oxigen d’altra molècula, amb la qual mantenia contacte mitjançant l’enllaç d’hidrogen. Per això, l’aigua no és un líquid químicament pur, ja que conté alguns ions H+ i OH-.
Es pot considerar una barreja de:

En realitat aquesta dissociació és molt feble en l’aigua pura, concretament en 1litre d'aigua a 24ºC trobam 10-7 mols de H+ i 10-7 mols OH-. El baix grau d'ionització és degut a què l'àtom H és un apartícula molt petita i està fortament unit a l'àtom d'O.


Per a simplificar els càlculs Sorensen ideà expressar aquestes concentracions mitjançant logaritmes, i definí el pH com el menys logaritme de la concentració d’hidrogenions.
pH = - log 10 (H+)

Segons això tenim:
- dissolució neutra pH = 7
-  dissolució àcida pH < 7 (dissolució amb molts hidrogenions lliures)
- dissolució bàsica pH > 7 (dissolució amb pocs hidrogenions lliures)
A la figura s’assenyala el pH de algunes solucions. En general cal dir que la vida es desenvolupa a valors de pH pròxims a la neutralitat


9. Elevada constant dielèctrica.
A causa de la seva constant dielèctrica elevada l’aigua dóna lloc, més que cap altre solvent, a la dissociació electrolítica. Els ions, i en particular els cations (sobretot els petits) s’envolten de molècules d’aigua. La solvatació es produeix, o bé per formació d’enllaços hidrogen (cas dels anions) o de coordinació (cas de l’ió H⁺ que dóna H₃O⁺), o bé per simple atracció electroestàtica entre l’ió i el dipol de l’aigua. En les reaccions de descomposició l’aigua, sota la influència de substàncies àvides d’oxigen o d’hidrogen, es descompon alliberant un dels seus components.

Funcions de l'aigua

1. Gran dissolvent (Propietats 1, 4, 8 i 9)
Gran capacitat de dissolució. L’aigua és el líquid que més substàncies dissol (dissolvent universal). Aquesta propietat, tal vegada la més important per a la vida, es deu a la seva capacitat per a formar ponts d'H, amb altres molècules d’aigua (com ja s’ha dit) i amb altres substàncies polars (grups –OH d’alcohols i sucres, grups -NH2d’aminoàcids, proteïnes, àcids nucleics, etc.), doncs es dissolen quan interaccionen amb les molècules de l’aigua. A més, el fet d’ésser una molècula dipolar li confereix una elevada capacitat dielèctrica, és a dir molta facilitat per a rompre l’enllaç iònic de les sals, el que fa que es dissolguin.
 

Hi ha tres tipus de substàncies si considerem el seu comportament respecte a l’aigua:
- Polars (hidròfiles): hi són solubles

- Substàncies no polars (hidròfobes). No són solubles. Tenen tendència a unir-se entre elles tot excloent l’aigua. Formen emulsions (definitives o transitòries). Ex: oli.

- Substàncies amfipàtiques: es tracta de molècules que posseeixen en la seva estructura grups polars i no polars. Se solubilitzen mitjançant la formació de micel·les o bicapes lipídiques. Ex: àcids grassos , fosfolípids.

2. Funció de transport (Propietats 2,3 i 4)
A causa de la seva gran capacitat de dissolució és el mitjà de transport de les substàncies i és el medi on tenene lloc quasi totes les reaccions metabòliques.

3. Vehicle d'excreció (Propietats 2,3 i 4)
És el mitjà de transport de substàncies de rebuig de l’organisme (orina i suor).

4. Funció bioquímica (Propietats 1, 4, 8 i 9)
Intervé en nombroses reaccions químiques. Reaccions d'hidròlisi o en la fotosíntesi.
AB + HOH ⇌ AH + BOH

5. Funció estructural (Propietats 2 i 3)
L'hidroesquelet consisteix en una cavitat plena de fluid, celòmic pseudocelòmic, envoltada de musculs.
Els esquelets hidrostàtics tenen un rol en la locomoció dels equinoderms (estrelles de mar, eriçons de mar), anèl·lids, nematodes i altres invertebrats.
El hidroesquelet té similituds amb els músculs hidrostàtics.
És característic d'organismes celomats com els anèl·lids. Aquests animals poden moure's contraient els músculs que envolten la borsa de fluids, creant una pressió dins de la mateixa que genera moviment. Alguns cucs de terra usen el seu esquelet hidrostàtic per canviar de forma mentre avancen, contraient i dilatant el seu cos. Dóna forma i volum a les cèl·lules. Quan les cèl·lules perden aigua, perden la turgència (veure sals minerals).

6. Funció lubricant (Propietats 2 i 3)
Quan l’aigua dissol substàncies, produeix diverses substàncies amb la viscositat adient per actuar de lubricants, per amortir els moviments bruscs en les articulacions, músculs i tendons, i també per adquirir flexibilitat.
Les articulacions mobils com les bosses de líquid sinovial per a evitar la fricció entre els ossos.

7. Funció termoreguladora o amortidora (Propietats 4, 5, 6 i 7)
Gràcies a les seves notables característiques tèrmiques (elevats calor específica i calor d'evaporació) constitueix un excel·lent termoregulador, una propietat que permet el manteniment de la vida dels organismes, en una àmplia gamma d'ambients tèrmics.
Ajuda a regular la calor dels animals. Té un important paper com absorbent de radiació infraroja, crucial en l'efecte hivernacle.
Quan suam, expulsam aigua, la qual en evaporar-se, pren calor del cos i, com a conseqüència, permet refredar-nos.

7. Sals minerals. Biomolècula inorgànica.

1. Formes

 

2. Funcions de les sals minerals

1. Estructural (Precipitades)
Forma estructures sòlides i insolubles .
Quan les sals minerals dissoltes superen una concentració determinada, precipiten de manera sòlida, ja sigui com a minerals o com a estructures esquelètiques, de protecció o de sosteniment. Aquestes estructures poden ser externes o internes:
- Closques de les petxines i altres mol·luscs (CaCO3) o closques silícies (SiO2)
dels frústuls de les diatomees .
- Esquelet intern dels vertebrats, la part mineral dels quals està formada per fosfats (Ca3(PO4)2) i carbonats de calci; el CaF2 és present a l’esmalt dentari.
- Determinades cèl·lules vegetals incorporen sals minerals a la seva paret de cel·lulosa: impregnacions de silici a les tiges de blat, pèls d’ortiga , etc.
 

2. Manteniment de la salinitat del medi
Els ions són utilitzats per les cèl·lules per a mantenir costant el grau de salinitat. Una variació en aquestes concentracions provoca alteracions de la permeabilitat, l'excitabilitat i la contractilitat de les cèl·lules. (Sólució fisiològica de Ringer per a mantenir un òrgan en funcionament).

3. Funció tampó o amortidors del pH (Dissoltes)
Els ions són utilitzats per les cèl·lules per a mantenir costant el grau d'acidesa (pH). Els líquids biològics mantenen costan el pH a pesar de l'addició d'àcids i bases, això és gràcies a què contenen sals minerals que poden ionitzar-se en major o menor grau i donar lloc a ions H+ o OH-, que contraresten l'efecte de le bases o àcids afegits. El fenomen s'anomena efecte tampó i les dissolucions tampó, amortidores (buffer).
 

- Tampó Bicarbonat - medi extracel·lular
- Tampó Fosfat - medi intracel·lular
 
4. Estabilitzadora de col·loides
Les dispersions de soluts de massa molecular alta o col·loides reben el nom de dispersions col·loïdals. Una substància (proteïnes, fosfolípids) pot ser insoluble en aigua però dispersable en aquest medi.
La major part dels líquids dels éssers vius són dispersions col·loidals. Aquestes poden presentar-se en forma de sol (la fase dispersa és un sòlid i la fase dispersant és un líquid) o en forma de gel (la fase dispersa és un líquid i la fase dispersant és un conjunt de fibres entrellaçades entre les quals queden retingudes les molècules del líquid).

5. Osmosi (Dissoltes)
Un dissolvent passa a través d'una membrana semipermeable (la membrana no deixa passar soluts) entre dues dissolucions de concentració diferent, fins a assolir l'equilibri o la igualtat de concentracions.
L'aigua, es mou des de la dissolució més diluïda fins a la més concentrada.
Apareix així un impuls d'aigua cap a la dissolució més concentrada, que rep el nom de pressió osmòtica.
Osmosi
Osmosi en els éssers vius:
- Isotònic: el mei intern i extern tenen la mateixa concentració, en aquestess condicions la cèl·lula no es deforma.
- Hipotònic: en un medi extern meys concentrat, la cèl·lula s'infla, es posa turgent, per l'entrada d'aigua.
- Hipertònic: en un medi extern més concentrat, la cèl·lula perd aigua. s'arruga i la membrana pot acabar trencant-se. Aquest procés s'anomena plamòlisi.


6. Funcions específiques
- Els glòbuls vermells de la sang contenen l’hemoglobina, proteïna que porta unit un àtom de Fe 2+. L’hemoglobina fa el transport d’oxigen, que va unit al ferro. En la majoria de mol·luscs i molts artròpodes, el Cu2+ fa el mateix paper en la molècula d’hemocianina, a la qual dóna el color blau.
  
- El pas de Na+ i K+ a traves de la membrana de les neurones crea un potencial elèctric, una diferència de càrrega elèctrica, que es desplaça al llarg de la membrana cel·lular efectuant la transmissió de l’impuls nerviós.

- El Ca 2+ és fonamental per a la contracció muscular, i actua també sobre la càrrega elèctrica de la membrana de les fibres musculars. A més, cal un equilibri de les concentracions de Ca2+ i de Mag2+ per a l’activitat dels músculs.

8. Glúcids. Biomolècula orgànica.

1. Glúcids. Classificació.

Els glúcids són compostos orgànics constituïts per C, H i O.
Alguns glúcids poden contenir àtoms d'altres elements, com ara N, S o P.
La fórmula empírica de molts glúcids és (CH2O)n. Això va fer que es coneguin com a hidrats de carboni, és a dir combinacions de C amb aigua. (Sabem que aquesta no és la seva estructura química però el nom s’ha conservat, també reben vulgarment el nom de sucre, tot i que no tots presenten la propietat de ser dolços).
Químicament són polihidroxialdehids o polihidroxiacetones. Són molècules amb un esquelet d'àtoms de carboni, que posseeixen grups alcohol (-OH) en tots els seus àtoms de C llevat d’un on hi ha un grup aldehid (-CHO) o cetona (-CO-).


1. Classificació.

2. Funcions

1. Energètica
- Com a font energètica
  Es diu que els glúcids són substrats energètics perquè la majoria dels monosacàrids, i principalment la glucosa, són degradats per tal d’alliberar  l’energia acumulada en els enllaços entre els seus àtoms.
La glucosa és el principal compost on es reté l’energia solar obtinguda mitjançant la fotosíntesi, per a la seva posterior conversió a altres formes utilitzables pels organismes vius no fotosintètics, la cèl·lula la fa servir per extreure l’energia dels seus enllaços mitjançant el procés de respiració cel·lular.
La glucosa és el monosacàrid més abundant en el medi intern i pot travessar la membrana plasmàtica sense necessitat de ser transformada en molècules més menudes (4,3 Kcal/g)

- Com a reserva energètica
Els organismes utilitzen diversos polisacàrids, com el glucogen (animals) i el midó (vegetals), per emmagatzemar un bon nombre de molècules de glucosa. Quan la situació ho requereix, els polisacàrids alliberen glucosa, que es degrada per proporcionar energia.

2. Estructural
L'enllaç B- glicosídic possibilita estructures moleculars molt estables i perdurables, ja que la majoria dels organismes no tenen enzims que puguin trencar-lo.
La cel·lulosa en els vegetals, la quitina en els artopodes, peptidoglicans en els bacteris, condroïtina en ossos i cartílags, ribosa i desoxiribosa en els àcids nucleics.

3. Altres
- Les glicoproteïnes i els glicolípids donen especificitat a la membrana plasmàtica (les cèl·lules de diferents teixits es reconeixen entre si i, a més, seleccionen les  olècules que entren a la cèl·lula)
- Funció antibiòtica (estreptomicina)
- Funció vitamínica (Vit C)
- Anticoagulant (heparina)
- Hormonal (hormones hipofisiàries)
- Immunitària (immunoglobulines, anticossos)
- Formen part d'altres biomolècules (ATP)

3. Classificació

3.1 Monosacàrids

Monosacàrids formats per 3 àtoms de carboni, aldotriosa o cetoriosa.
- Gliceraldehid (aldotriosa): és una molècula molt abundant en l'interior de la cèl·lula ja que és un metabòlit intermediari de la degradació de la glucosa.

- Cetohexosa: fructosa
Es troba lliure en la fruita i, associada a la glucosa formant la sacarosa.
Es troba en forma cíclica pentagonal. (Ciclación de cetohexosas)

3.2 Òsids

Els monosacàrids es poden enllaçar amb:
- altres monosacàrids: enllaç O-glicosídic
- amb altres tipus de molècules: enllaç N-glucosídic

- Enllaç O-glicosídic
Sucre reductor
1r monosacàrid (-OH de C aldehid o cetona) + 2n monosacàrid (-OH de C) —► enllaç + H2O

Sucre no reductor
1r monosacàrid (-OH de C aldehid o cetona) + 2n monosacàrid (-OH de C aldehid o cetona) —► enllaç + H2O



- Enllaç N-glicosídic
1r monosacàrid (-OH) + radical amino (-NH2) d'un altre compost —► enllaç + H2O

3.2.1. Disacàrids (Síntesis de disacáridos)
Glúcids formats per la unió de dos monosacàrids.
També són sòlids cristal·lins, blancs, solubles en aigua i dolços.
- Maltosa: Glucosa + Glucosa (Þ 1 - 4) Maltosa
Es troba lliure en el gra germinat de l'ordi.
 

- Cel·lobiosa: Glucosa + Glucosa (ß 1 - 4) Cel·lobiosa
S'obté per hidròlisi de la cel·lulosa.

- Lactosa Glucosa + Galactosa (ß 1 - 4) Lactosa
Es troba lliure en la llet dels mamífers.
En les persones l'enzim lactasa hidrolitza la lactosa durant la digestió. Les persones intolerants a la lactosa deixen de fabricar aquest enzim i la lactosa s'acumula en el tub digestiu, fet que provoca la entrada d'aigua per osmosi i produeix diarrees, vòmits, rampes i dolor.


- Sacarosa: Glucosa + Fructosa (Þ 1 - 4) Sacarosa
Es troba a la canya de sucre o a la remolatxa sucrera.
Es un sucre no reductor.


3.2.2. Polisacàrid
Són glúcids formats per la unió de molts monosacàrids mitjançant l'enllaç O-glicosídic.
Propietats: Tenen masses moleculars molt grans, són sòlids amorfs, insolubles o formen dispersions coloïdals, no tenen gust dolç, no són reductors.

- Homopolisacàrids: formats per un sol tipus de monosacàrids.

- Glicogen:
És un polímer ramificat de maltoses (Þ 1 - 4) amb ramificacions (Þ 1 - 6) (estructura molt semblant a l’amilopectina però amb ramificacions més freqüents).
Es troba en totes le cèl·lules animals, on constitueix una reserva instantània i abundant de glucosa.
Els músculs i el fetge són, en l’organisme humà, els òrgans amb més contingut glucogènic.
El glucogen emmagatzemat en els músculs és per el seu propi consum en forma de glucosa, i es calcula que representa l’1% de la massa fresca dels músculs.
El glucogen hepàtic és la reserva per a la resta de cèl·lules de l’organisme. Per tant la seva síntesi i degradació dependrà de les informacions que el teixit hepàtic rebi sobre l’estat dels altres òrgans i de la concentració de glucosa en sang.


- Midó: l’amilosa i l’amilopectina  constitueixen el material de reserva de les plantes i barrejades en diferent proporció formen el midó (diferent en cada espècie vegetal). En general, podríem dir que el midó està constituït per un 70% d’amilopectina i un 30% d’amilosa.
L’amilosa és un polímer lineal de maltoses  (Þ 1 - 4) , forma una estructura helicoïdal que inclou unes 300 glucoses polimeritzades. L’amilosa pot ser hidrolitzada per la ptialina, enzim present en la saliva i al suc pancreàtic, formen maltoses que la maltasa transforma en glucoses lliures.
L’amilopectina és un polímer ramificat de maltoses (Þ 1 - 4) amb ramificacions (Þ 1 - 6). Hi ha 3.000 unitats de glucosa per molècula.
L’amilopectina també pot ser atacada per le amilases però necessita altres enzims per la seva total digestió.

- Cel·lulosa
És un polisacàrid amb funció estructural pròpia del vegetals.
És un polímer de glucoses unides mitjaçant enllaços (ß 1 - 4), formen cadenes moleculars no ramificades que es disposen paral·lelament i s'uneixen per mitjà d'enllaços d'hidrogen.
La disposició que adopten les diferents cadenes de cel·lulosa, superposades unes a les altres i alineades en el mateix eix, fa que també es formin enllaços d’hidrogen entre els seus grups hidroxils. En conjunt, resulta un complex macromolecular (60 – 70 cadenes de cel·lulosa) de gran rigidesa i impermeable.
És el component principal de les parts cel·lulars de les cèl·lules vegetals. Les parets de les cèl·lules joves són gairebé exclusivament de cel·lulosa, però a mesura que es van fent velles s’impregnen d’altres tipus de substàncies com la lignina, suberina, cutina o sals minerals.
La majoria d'animals no tenen enzims capaços de trecar aquest enllaç i per tant no podn aprofita la cel-lulosa com a font d'energia (només els insectes xilòfags i els herbívors remugants gràcies als microorganismes simbiòtics del tracte digestiu.
 

- Quitina
Polímer d'aminosucre, com la N-actil-glicosamina, units per enllaços . Cada parella de molècules forma una quitobiosa.
Forma cadenes lineals disposades en paral·lel.
La quitina és el component essencial de l'exoesquelet dels artròpodes. En els crustacis es troba impregnada de carbonat càlcic augmentant la duresa.

- Heteropolisacàrids: formats per dos o més tipus de diferents monosacàrids o derivats.

- Pectina: paret de les cèl·lules vegetals.


- Agar-agar: s'xtreu de les algues roges, s'utilitza per a medis de cultiu o en la industria alimentària


- Goma aràbiga: secretat per plantes per a tancar ferides i com a cola adhesiva

- 3.2.3. Heteròsids: resulten de l'unió d'un monosacàrid, o petit oligosacàrid, amb una molècula o grup de molècules no glicídiques.

- Glicolípids: part glucídica + part lipídica
Cerebrids i gangliòsids que actuen com a receptors específics de membrana

- Glucoproteïnes: part glucídica + part proteïca
NAG n-acetil glucosamina o NAM n- acetl muràmic de la paret bacteriana
Àcid hialurònic del teixit conjuntiu
Heparina anticoagulant de la sang
Receptors específics de membrana
Immunoglobulines del ssistema immunitari

3. Lípids - Principis immediats orgànics

1. Concepte. Funcions. Classificació.
2. Àcids grassos: tipus i propietats.
3. Lípids saponificables.
4. Lípids no saponificables.

1. Concepte. Funcions. Classificació.

  

2. Àcids grassos: tipus i propietats.

Són àcids orgànics: una cadena hidrocarbona llarga i un grup carboxil (- COOH).

Són amfipàtics: part polar - hidròfila i part apolar - hidofoba.

Cadena llarga de carbonis (més de , normalment amb nombre parell.
Els més abundants en la naturalesa són els 16 a 22 C.

Si l'enllaç és simple s'anomena saturat.

 
Si té dobles o triples enllaços s'anomena insaturat.

 

Propietats físiques

- Punt de fusió: la formació de més o menys enllaços de Van der Walls entre àcids grassos fa variar el seu punt de fusió.
Depén de la longitud de la cadena i dels nombre d'insaturacions.
A major cadena major punt de fusió
A major nombre de insaturacions menor punt de fusió

- Capacitat de formar miceles a causa del seu caràcter amfipàtic: micela de monocapa o de bicapa.

Propietats químiques

- Reacció d'esterificació
grup carboxil (R1-COOH) +  grup alcohol (OH-R2) -------►  éster (R1 - COO- R2) + H2O

- Reacció de saponificació
śter R1 - COO- R2 + base forta (NaOH) -------► sabó R1- COO-Na + alcohol (OH-R2)

- Enranciament (ranci)
Autooxidació dels àcids grassos.

Els olis verjos s'obtenen  esprement les olives en fred els olis tarden més en alterar-se. No es destrueix la vitamina E.
Els olis refinats amb la calentor es destrueix la vit E que té propietats contra l'autoxidació. Torna ranci més aviat.

3. Lípids saponificables

3.1 Acilglicèrids

Formats per 1 (monoacilglicèrid), 2 (diacilglicèrid) o 3 (triacilglicèrid) àcids grassos units per un enllaç éster a una molècula de glicerina (propanotriol).
   R1 - COO - CH2            R1 - COO - CH2            R1 - COO - CH2

            OH - CH2           R2 - COO - CH2            R2 - COO - CH2
               OH - CH2                      OH  - CH2            R3 - COO - CH2
 
- Són els principals components dels greixos de reserva en el teixit adipós animal.
- No formen part de les membranes biològiques.
- Són insolubles en aigua - apolars.
- Són menys densos que l'aigua.

- Exemples:

- olis són rics en àcids grassos insaturats, d'origen vegetal i líquids a temperatura ambient.
- saïm rics en àcids grassos saturats de cadena curta, són d'origen animal i pastosos a temperatura ambient.

- mantega rics en àcids grassos saturats de cadena curta, d'origen animal i pastosos a temperatura ambient.

 

3.2 Ceres

Són ésters d'un àcid gras amb un alcohol de cadena llarga.

CH3 - (CH2)14 - COO - (CH2) 27 - CH3

- Sovint formen capes impermeables sobre la superfície d'organismes o estructures com: pèl, plomes, fulles o fruits.
- Tenen un elevat poder calorífic.
- Les balenes tener l'òrgan espermaceti que a més de la capacitat calorífica les serveix com a òrgan de flotabilitat, poden controlar la densitat de les ceres amb la temperatura, disminuint la irrigació de sang al cervell, la densitat augmenta i baixen a més profunditat.
- Molt resistent a determinades substàncies químiques.
- Molts vertebrats tenen glàndules que en segregeuen (ocells i mamífers aquàtics o cerumen de les orelles).
- Es poden combinar amb altres susbtàncies (àcids grassos i esteroides)
- La trobam en el cerumen de les orelles, cera de les abelles, espermaceti de les balenes, lanolina de les ovelles.
    
  

3.3  Fosfolípids

Són ésters de 2 àcids grassos, glicerina i àcid fosfòric i poden tenir altres components
R1 - COO - CH2
R2 - COO - CH
X   - P - O - CH2
- Són el component de totes les membranes biològiques
- No tenen funció de reserva energètica
   

3.4 Esfingolípids

Són ésters d'un àcid gras, esfingosina (alcohol) i altres components (colina, monosacàrids, oligosacàrids,...).

L'àcid gras i l'esfingosina formen una ceramida.
- Són components de les membranes biològiques.
- La seva classificaació és complexa i està relacionada amb el grup que acompanya la ceramida.
- Així es divideixen en:

4. Lípids saponificables

4.1 Isoprenoides o terpens

Format per polimerització de l'isoprè (2 - metil - 1, 3 - butadiè).
Es classifiquen segons el nombre de molècules d'isoprè que tenen:
- Monoterpens (2). Essències vegetals: metol, limoné,...
- Diterpens (4). Fitol: component de la clorofil·la.
- Triterpens (6). Esqualé i lanosterol (precursors del colesterol)
- Tetraterpens (8). Carotens i xantofil·les (són pigments fotosintètics).
- Politerpens. Cautxú i gutaperxa.

4.2 Prostaglandines

Formades per àcids orgànics liposolubles derivats de l'àcid araquidònic.
La seva activitat és poc coneguda però se sap que intervenen en processos com: vasodilatació, cicle menstrual i embaràs, fertilitat masculina, control de la pressió sanguínia, secreció gàstrica, febre, coagulació de la sang, protecció per la trombosi.

4.3 Esteroides

Derivats de l'esterà o ciclopentanoperhidrofenantré.
Inclou substàncies de gran interès biològic.




Inclou dos grans grups:

Són: colesterol (abundant a la membrana cel·lular, precursor d'altres molècules i control de la fluidesa de la membrana, àcids biliars (àcid còlic emulsionant dels greixos), estradiol (principal hormona sexual femenina), vitamina D (metabolisme del calci - raquitisme).

Hormones sexuals: progesterona ( cicle mestrual) i testosterona (caràcters sexuals masculins)

4. Proteïnes - Principis immediats orgànics

1. Concepte. Propietats. Funcions. Classificació.
2. Aminoàcids i l'enllaç peptídic.
3. Estructura de les proteïnes.
4. Classificació de les proteïnes.

1. Concepte. Propietats. Funcions. Classificació.

Biomolècules orgàniqes compostes per C, H, O i N (ocasionalment P i S)
Estan formats per monòmers anomenats aminoàcids.
Presenten especificitat tant en la seva composició com en la seva funció.

1.1. Propietats
- Especificitat: la seqüència dels aa d'una proteïna està determinada per la seqüència dels nucleòtids de l'ADN. Tenen especificitat de seqüència i de conformació.
 
- Amfòters: tenen capacitat amortidora, ja que els aa tenen un grup amí (-NH2) i un grup àcid (-COOH). El grup amí té tendència a captar protons, mentre que el grup àcid té tendència a alliberar protons. Capacitat tamponadora.

- Desnaturalització: pèrdua d'un o més nivells estructurals a causa de la temperatura, el pH, la concentració salina del medi. Propietat típica de proteïnes i àcids nucleics. Es produeix una pèrdua de la funcionalitat que pot ser temporal (es pot recuperar l'estructura amb la renaturalització) o permanent.
 
- Solubilitat: Els radicals dels aa formen ponts d'hidrogen amb l'aigua i com que les proteïnes són molt grans, formen dispersions coloïdals. A causa del seu elevat pes molecular.

1.2. Funcions
- Estructural: components de les membranes i d'altres òrgans que són importants en l'organisme.
(A nivell cel·lular: citoesquelet, proteïnes de membrana, cilis i flagels)
(A nivell d'organisme: pels, ungles, col·lagen dels cartilags)
    

- Reserva energètica: les proteïnes tenen el mateix contingut d'energia que els glúcids.
Albúmines: llet (lactoalbúmines), ous (ovoalbúmines), sèrum (serumalbúmines)
Caseïna de la llet
Totes les proteïnes que desenvolupen aquesta funció, són d'un elevat valor biològic.
Les d'origen animal contenen més diversitat i més quantitat d'aa que les proteïnes d'origen vegetal.
- Transport: proteïnes que transporten substàncies a nivell cel·lular o a nivell d'organisme (hemoglobina transporta O2 i CO2)

- Catalítica o enzimàtica: Tots els enzims són proteïnes.
  
- Contràctil: actina i miosina que participen en la contracció dels músculs, tubulina a nivell cel·lular.

- Hormonal i reguladora: hi ha hormones de naturalesa proteïca com la insulina, tiroxina, GH-hormona del creixement.

- Defensa: anicossos (immunoglobulines). Els antígens són proteïnes.

- Homeostàtica: manteniment de certes costants (pH, salinitat, solubilitat) Això és possible gràcies al caràcter amfòter dels enzims. Aquesta funció és pròpia dels aa.

2. Els aminoàcids i l'enllaç petídic

 

Hi ha 20 aa diferents que formen les proteïnes.
Poden tenir formes D o L, determinades per la posició del grup amí (NH2) respecte al carboni a (són més freqüents les formes L a la natura).
Per això els aa també tenen activitat òptica.
El carboni a és un carboni asimètric i té activitat òptica (capacitat de desviar la llum polaritzada). Excepte un aa que és la glicina (Gly)
AA essecials són aquells que no podem sintetitzar i, per tant, s'han de incloure en la dieta. En els humans són 8: Met, Lys, Leu Ile, Thr, Trp, Val, Phe.

Punt isoelèctric: valor de Ph pel qual un aa presenta igual nombre de càrregues positives i negatives. Especialment relacionat amb els aa polars. És específica de cada aa.
 
Enllaç peptídic: enllaç que s'estableix entre el grup amí d'un aa i el grup àcid d'un altre aa. És un enllaç molt fort ja que té característiques d'enllaç covalent. A més és un enllaç rígid (en un sol pla sense possibilitat de rotació). Es necessiten uns enzims especials per trencar-los - peptidases o proteases.
El primer C de la cadena és el que presentarà un grup amí lliure, mentre que el darrer és el que presentarà un grup àcid lliure, Extrems N i C respectivament


 

3. Estructura de les proteïnes

Trobam 4 nivells de complexitat estructural:

3.1. Estructura primària
És la seqüència d'aa d'una proteïna.

És important el nombre d'aa i i l'ordre dels aa que ve determinat genèticament.
La seqüència dels aa determina els altres nivell estructurals.
Els aa s'uneixen mitjançant l'enllaç peptídic.


3.2. Estructura secundària

- Þ-hèlix: forma una estructura en forma d'espiral.
Es manté gràcies als ponts d'H que es formen entre aa no consecutius.
- ß- plegada o làmina plegada: no hi ha aa dins la mateixa cadena que formin ponts d'H.
L'estructura es manté perquè es formen pont d'H o ponts disulfur  entre altres cadenes d'aa


El cas del col·lagen - Superhèlix
El col·làgen és la proteïna més abundant en els vertebrats. És una proteïna molt resistent.
Forma un Þ-hèlix formada per aa una mica especials (hidroxiprolina, prolina i glicina) que no permeten que el col·làgen formi una a-hèlix normal, sinó que forma una hèlix molt més estirada, per aquesta raó els enllaços per pont d'H són menys freqüents. Però agrupa tres cadenes hi forma una superhèlix.

3.3. Estructura terciària

Estructura plegada sobre ella mateixa
Domini estructural: variacions de l'estructura terciària d'una proteïna.

3.4. Estructura quaternària

Associació de diferents elements d'estructura terciària
És la unió de monòmers d'una proteïna
Hemoglobina: és un tetràmer. Està formadaa per 4 cadenes de globina més un grup hemo per cada unitat de globina.
Les diferents unitats es mantenen estables gràcies als enllaços per pont d'H i als enllaços disulfur.

4. Classificació de les proteïnes

• Holoproteïnes globulares o esferoproteïnes
  

• Holoproteïnes fibroses o escleroproteïnes

• Heteroprotïnes = fracció proteica + grup prostètic

5. Àcids nucleics

1. Àcids nucleics. Nucleòsids. Nucleòtids. Nucleids no nucleics.
2. ADN: tipus i formes.
3. Nivells estructurals de l'ADN.
4. ARN: composició i tipus.

1. Àcids nucleics. Nucleòsids. Nucleòtids. Nucleids no nucleics.

  

• Nucleòtids no nucleics
  

2. ADN: tipus i formes

3. Nivells estructurals de l'ADN

3.1 Estructura primària - Seqüència

L'estructura primària és la seqüència de nucleòtids d'una sola cadena.
La unió d'un sucre + base nitrogenada + grup fosfat = nucleòtid
Un eix de fosfopolidesoxirriboses del qual hi ha unit una seqüència de bases nitrogenades.
La unió entre nucleòtids es fa mitjançant l'enllaç fosfodiéster. Queda un  extrem lliure 5' del grup fosfat i un altre extrem lliure 3' hidroxil. (El principi de la cadena sempres és el 5')

46 molècules d'ADN d'una cèl·lula humana són uns 6400 milions de parells de bases.
La longitud de l'ADN no té relació amb la complexitat que presenta, tene més ADN del necessari (ADN supernumerari).

El gran nombre de combinacions permet entendre que en la seqüència de nucleòtids és possible emmagatzemar la informació biològica o informació genètica

3.2 Estructura secundària - Doble hèlix

• Dades experimentals que van permetre deduir l'estructura secundària de l'ADN.
  

• Watson i Crick 1953
  

Segons el model de la doblehèlix:

- La molècula d'ADN consisteix en una hèlix doble, ja que està formada per dues cadenes de nucleòtids enrotlladas al llarg d'un eix comú.
- Aquesta doble hèlix és dextrogira.
- L'enrotllament és plectonímic (
- Dóna un gir complet cada 34 A.
- Les dues cadenes es disposen en sentits oposats, és a dir, una en sentit 3' → 5' i l'altra en sentit 5' → 3'. Les dues cadenes són, per tant, antiparal·leles.
- Les bases nitrogenades són a l'interior de la doble hèlix, amb els plans dels seus anells perpendiculars a l'eix de l'hèlix, mentre que els esquelets pentosa-fosfat de les dues cadenes es troben a la part exterior. La distància entre cada parell de bases és de 3,4A, conté 10 parells de bases per volta.
- Les dues cadenes queden unides per ponts d'hidrogen formats entre la base nitrogenada d'una cadena i la de l'altra cadena amb la qual queda enfrontada. Els aparellaments sempre són entre A-T i G-C, és a dir, sempre s'enfronta una base púrica amb una pirimidínica, i mai dues del mateix tipus. Això possibilita que es mantingui constant el diàmetre de la doble hèlix ja que les bases púriques, en tenir dos anells, són més grans que les pirimidíniques, que només en tenen un.
- L'aparellament A-T i G-C explica també el principi d'equivalència establert per Chargaff. En l'orientació en la qual queden les bases a l'interior de la doble hèlix, el parell A-T pot formar 2 ponts d'hidrogen i el parell G-C en pot formar 3.


Aquest model mostrava ja la possibilitat que l'ADN pogués complir les següents funcions:

- Contenir la informació genètica codificada a la seqüència de bases. Malgrat que l'ADN estigui forma només per quatre tipus de bases, el número de seqüències possibles i, per tant, la diversitat de la informació emmagatzemada, és enorme.
- Reproduir-se exactament per a originar dues molècules filles idèntiques a la molècula original. Això és absolutament necessari per tal que la informació genètica pugui ser transmesa fidelment i es pot aconseguir gràcies al fet que l'aparellament entre les bases sempre és A-T i G-C. D'aquesta manera, si les dues cadenes se separen, cadascuna pot servir de motlle per a la síntesi d'una nova cadena complementària idèntica a aquella de la qual s'ha separat.
- Un canvi en la seqüència (mutació) pot modificar la informació i aquest canvi pot ser transmès a la descendència.
Les dues cadenes que formen la doble hèlix poden ser separades per diferents mètodes, entre ells la calor. El procés de separació de les dues cadenes s'anomena desnaturalització de l'ADN. La doble hèlix es pot restaurar i s'anomena renaturalització (aquesta tècnica s'utilitza en diferents tècniques per l'estudi del genoma).

James Watson explains DNA basepairing

3.2 Estructura "terciària" - Nivells d'empaquetament.

• Bacterià i mitocondrial - Estructura terciària

• Eucariotes
  

• Nivells d'empaquetament
  

- La condensació o encapsidament continuaria fins aconseguir el nivell màxim de condensació del cromosomes - metafàsics.
(4 cm de fibra de cromatina encapsidats en 5,5 µm).



L'ARN (àcid ribonucleic) és un polímer format per la unió de ribonucleòtids d'A, G, C i U mitjançant enllaços fosfodièster.
L'ARN es troba a totes les cèl·lules eucariotes i procariotes així com als virus d'ARN (els virus mai tenen ARN i ADN alhora), tant mono- com bicatenari.
La major part dels ARN són monocatenaris, és a dir, a diferència de l'ADN la molècula està formada per una sola cadena lineal de ribonucleòtids. Això no obstant, poden tenir zones amb estructura de doble hèlix per aparellament de bases complementàries de la mateixa cadena. Els aparellaments en aquest cas són A-U i G-C.
Tan sols un tipus de virus, els retrovirus, posseeixen ARN bicatenari, amb dues cadenes aparellades i estructurades en una doble hèlix.

  
 

- ARN nucleolar (ARNn)
Contitueix el nuclèol.
S'origina a partir de segments d'ADN per a formar l'ARN ribosòmic.

- ARN petit nucleolar (ARNpn)
Es troba en el nucli.
S'uneix a proteïnes formant ribonucleoproteïnes nuclelars
Elimina els introns - madració de l'ADN

- ARN d'interferència (ARNi)

1. Teoria cel·lular

Robert Hooke (1665) observant una làmina de suro amb un microscopi molt simple va veure unes cel·les poligonals que es repetien, semblants a les cel·les d'una bresca d'abelles i les va anomenar cèl·lules.

 

Teoria cel·lular
- La cèl·lula és la unitat morfològica dels éssers vius. Tots els éssers vius estan formats per una o més cèl·lules.
- La cèl·lula és la unitat fisiològica dels éssers vius. És la unitat mínima capaç de dur a terme les funcions vitals d'un ésser viu. (Schleiden, Schwann - 1838)
- Tota cèl·lula procedeix, per divisió, d'una altra cèl·lula prexistent. (Ommis cellula ex cellula)(Virchow - 1855)
- La cèl·lula és la unitat genètica autònoma dels éssers vius. La cèl·lula conté la informació sobre la síntesi de la seva estructura i el control del seu funcionament, i és capaç de transmetre-la als descendents.

2. Mida, forma i longevitat de le cèl·lules.

- Funció <——> Mida i forma
-Cèl·lules humanes: 5 - 20 µm.
Òvul 150 µm.
(1 micra = 1 µm= 0,000001m)

Forma de les cèl·lules

- Funció <——> Mida i forma
aplanades - pell
esfèriques - glòbuls blancs
bicòncaves - glòbuls vermells
fusiformes - musculars
estrellades -neurones

  

Relació grandària - forma i maduresa cel·lular

- Captar prou nutrients. Quan augmenta la grandària, la relació superfície/ volumen disminueix.
Les cèl·lules joves tenen forma esfèrica però amb el temps passen a ser aplanades, prismàtiques o irregulars, per a mantenir costant la relació S/V.
- L'ADN no és capaç de fabricar els enzims que es necessiten en un citoplasma massa gran.
- El grau d'encapsidació de la cromatina ens indica el nivell de maduresa cel·lular.

Longevitat cel·lular

Procariotes es divideix cada 20 - 60 min
Eucariotes - cos humà:
- Epitelials 8h
- Hepàtiques 2 anys
- Neuronals o musculars estriades mai

3. Procariotes vs eucariotes

Totes les cèl·lules estan formades per:
- membrana plasmàtica
- citoplasma
- material genètic

- Procariotes: cèl·lules sense embolcall nuclear. El material genètic es situa en una zona del citoplasma anomenada nucleoide (del grec pro - abans i karyon - nucli).
- Eucariotes: material genètic envoltat per l'embolcall nuclear formant el nucli (del grec eu - veritable i karyon - nucli).

- Eucariota animal: sense paret cel·lular, sense plats i tenen centríols.
- Eucariota vegetal: tenen paret cel·lular, tenen plasts i snse centríols.
 

4. Evolució cel·lular.

- Fosfolípids
- Glicolípids
- Colesterol: disminueix la fluïdesa de la monocapa i estabilitza la bicapa. Evita la ruptura de la mb per cristal·lització.

- Bomba Na+/K+ / Bomba de Ca2+/ Bomba de protons

- Endocitosi i exocitosi

• Procariotes
  

• Cèl·lules de fongs
  

- Xarxa de fibres de quitina (polisacàrid estructural (N-cetil-glucosamina amb enllaç ß 1-4- quitobiosa-)) i glucans.
- Matriu o material cimentant que formen un gel viscós que permet l'organització de la xarxa de fibres de quitina:proteïnes, lípids, sals mineral

• Cèl·lules animals. Glucocàlix.
  

• Cèl·lules vegetals. Paret cel·lular.
  

Estructura:
1r- Làmina mitja:

Citoplasma espai situat entre la membrana plasmàtica i l'embolcall nuclear.
Citoplasma = citosol + citoesquelet + orgànuls
Citosol = hialoplasma

5.3.1. Citosol o hialoplasma
Citosol és el medi intern líquid del citoplasma.

Composició:
És una dispersió coloïdal que la podem trobar en dos estats de gel (-H2O) o sol (+H2O).
- H₂O 85%
- Molècules dissoltes: 

 

5.4.2. Aparell de Golgi
Vesícules aplanades i apilades formant grups de 3 o 4 (dictiosoma), deriven del RE i estan en creixement continu.
Funció: modificació de proteïnes per a la realització de diferents funcions, lisosomes o vesícules.

5.5. Orgànuls i estructures no membranoses
5.5.1 Ribosomes
És una ribonucleoproteïna= ARNr + proteïnes.
Format per 2 subunitats (Eucariotes (80S = 40S + 60S), procariotes (70S = 30S + 50 S)
No tenen membrana
Els podem trobar aïllats en el citoplasma o aferrats a la cara externa del RER.
Funció: síntesi de proteïnes.

5.5.2. Centrosoma
No està present en les cèl·lules vegetals.
No té membrana
Funció: centre organitzador dels microtúbuls de la cèl·lula i creació del fus acromàtic (mitosi i meosi)
Estructura: centríol (2 cossos cilíndrics que es situen perpendicularment un respecte a l'altre). Cada centríol està format per nou grups de 3 túbuls. És capaç d'autoduplicar-se.

5.6. Orgànuls membranosos no energètics
5.6.1. Vacuols
Presents en cèl·lules eucariotes animals i vegetals.
Són vesícules esfèriques formades per 1 membrana.
En cèl·lules animals: hi ha molts vacuoles però de mida petita

5.6.2. Lisosomes
Presents en totes les cèl·lules (execpte eritròcits)
Orgànuls membranosos formats per 1 membrana que provenen de l'aparell de Golgi.
Intervenen en el procés de nutrició cel·lular ja que ajuden a la digestió intracel·lular de macromolècules gràcies als enzims hidrolases àcides que contenen.

5.6.3. Peroxisomes
Són orgànuls molt especialitzats, no tenen ADN o ribososmes però es divideixen.
Contenen enzims d'oxidació com peroxidases o catalases.
Participa en l'oxidació dels àcids grassos i participa en la biosíntesis de lípids.

5.7. Orgànuls membranosos energètics
5.7.1. Mitocondris
Orgànul productor d'energia.
Forma dee bastonet (ovalada i allargada)
Present en totes les cèl·lules eucariotes animals i vegetals.
El nombre està relacionat amb l'activitat metabòlica.
Orgànul amb doble membrana

5.7.2. Plasts
En funció de la seva capacitat de síntesi i emmagatzament de substàncies es classifiquen en:
- cromoplasts: emmagatzemem pigments
- leucoplasts: sense pigments, emmagatzemen susbtàncies de reserva (midó, lípids).

Cloroplasts
Són capaços de captar l'energia lluminosa i transformar-la en energia química.
Només estan presents en les cèl·lules vegetals.
Generalment tenen forma ovoidal.
Estructura:

A la cara externa de la membrana tilacoidal es localitzen els enzims, proteïnes transportadores d'electrons i pigments fotosintètics associats a proteïnes formant els fotosistemes I i II.
Fase lluminosa - membrana externa dels tilacoides.
Fase obscura - estroma dels cloroplasts

5.8. Nucli cel·lular
Part de la cèl·lula que conté i aïlla l'ADN de la resta d'orgànuls cel·lulars.
- Membrana nuclear: és una membrana doble i porosa.
Té un petit espai intermembranós.
Presenta porus que comuniquen el carioplasma i el hialoplasma.
- Carioplasma
Suc on flota la cromatina, té una composició similar al hialoplasma però més  ric en àcids nucleics, nucleòtids i enzims.

6. Cicle cel·lular

En la vida cel·lular podem distingir 4 etapes:

- naixement
- creixement
- diferenciació
- reproducció o mort cel·lular (apoptosi - autolisi ruptura dels lisosomes de la pròpia cèl·lula)

Durant la vida de la cèl·lula els orgànuls són renovats constatment.
La durada de la vida cel·lular és molt variable (8h - 200 dies, altres duren anys o tota la vida d'un individu)

Cicle cel·lular o cicle vital: perìode de temps que va des del moment en què una cèl·lula es forma - neix fins que es divideix i genera altres cèl·lules noves.

- Interfase

- G1

- S

- G2

- Divisió o fase M

- Mitosi o cariocinesi

- Profase
- Metafase
- Anafase
- Telofase

- Citocinesi

6.1. Interfase

Interfase: és l'etapa més llarga, en la qual el nucli presentta l'embolcall nuclear complet i no poden distingir-se els cromosomes.

- G1: (Gap - interval)

- Síntesi d'ARNm i de proteïnes (transcripció i traducció)

- La durada varia segons el tipus de cèl·lula (En un cicle imaginari de 24h, G1 duraria 11h) Pot durar hores, dies o anys.

- Al final de G1 es troba el punt de control G1, punt de no-retorn, punt de restricció R (en mamífers)

- G0: algunes cèl·lules expressen gens que transformen la cèl·lula en cèl·lules especialitzades (diferenciació cel·lular) i hi poden estar molt de temps o no sortir-ne mai.

- S: (síntesi)

- Duplicació de l'ADN
- Continua la síntesi de l'ARNm i de proteïnes, sobretot histones.

- Es comença a duplicar el centríol.
- En un cicle imaginari de 24h, S duraria 8h.

- G2: (Gap - interval)

- Comença quan acaba la síntesi de l'ADN i acaba en el moment en què es poden distingir els cromosomes
- Continua la síntesi de l'ARNm i de proteïnes, sobretot histones H1 i proteïnes dels microtúbuls del fus mitòtic.
- En un cicle imaginari de 24h, G2 duraria 4h.

Control del cicle cel·lular

6.2. Divisió o fase M

Divisió o fase M:  És la etapa final, en la qual poden distingir-se els cromosomes.

- Mitosi o cariocinesi: procés del cicle cel·lular en què a partir d'una cèl·lula mare, naixen dues cèl·lules filles idèntica dotació comosòmica.
- Si n és el nombre de tipus diferents de cromosomes, dotació haploide. En els éssers diploides, a partir d'una cèl·lula amb 2n cromosomes s'obtenen dues cèl·lules amb 2n cromosomes, amb la mateixa dotació cromosòmica.
- En un cicle imaginari de 24h, duraria 1 - 2h.

-Profase

- Comencen a veurer-se el cromosomes (fibra 100 A —► 300A). Cr profàsic.

- Desapareix el o els nuclèols

- Es formen dos centrosomes per duplicació
- Els centrosomes s'allunyen un de l'altre per l'allargament dels microtúbuls polars o fibres polars. Addició de tubulina.
Profase tardana
- Es fragment l'embolcall nuclear
- Es forma en cinetocor o placa cinetocòrica a l'altura del centròmer de cada cromàtide.
- Els microtúbuls de cada centrosoma es fixen al cinetocor. S'inicia un estira i arronsa que produeix el moviment dels cr cap al centre de la cèl·lula i l'orientació de les cromàtides, cada una cap a un dels pols.
- Duració 15 minuts.

- Metafase

- El microtúbuls creixen per l'extrem final del cinetocor, fins a situar el cr en l'equador de la cèl·lula formant una placa imaginària: la placa metafàsica o equatorial.
- Els microtúbuls de l'aster creixen cap a la membrana plasmàtica.

- Els microtúbuls polars i els cinetocòrics formen els fus mitòtic.

- Duració 20 minuts.

- Anafase

- Les dues cromàtides germanes es separen. Es formen els cr anfàsics amb una sola cromàtide.
- La proteïna motora situada en el cinetocor desplaça el cr anafàsic cap als pols.

          - Els microtúbuls cinetocòrics s'acurcen perdent tubulina.
- Telofase

- Comença la descondensació dels crromosomes.
- Es construeix un nou embolcall nuclear a partir de les restes de l'antic embolcall i del RE.

- Comença la transcripció i apareixen les nucèols a partir de les regions organitzadores de nuclèols.
- Els microtúbuls polars se separen del material pericentriolar. S'ajunten  i formen feixos en la interzona o zona intermèdia. Formen els cilindres de substància densa.

- Citocinesi: divisió del citoplasma

- Bipartició: dos citoplasmes fills iguals, cada un conté un nucli.

- Gemmació: dos citoplasmes fills desiguals, posteriorment el nucli es divideix en dos i el citoplasma es divideix per estrangulació. Les dues cèl·lules filles, desiguals, encara queden adherides entre si durant molt de temps.

- Pluripartició: el citoplasma de la cèl·lula mare, plurinucleada, dóna lloc a tantes cèl·lules filles com nuclis conté.

6.3. Reproducció sexual i asexual

Reproducció: procés pel qual els éssers vius generen nous individus.
Pot ser:

R. Sexual:

- Els descendents són genèticament diferents del progenitor o progenitors.
- Els progenitors generen unes cèl·lules haploides, cel reproductores sexuals, mitjançant el procés de meiosi.
- En la meiosi el nombre de cr es redueix a la meitat i cada cr és fruit d'una recombinació a l'atzar dels gens dels dos cr homòlegs. Els cr són diferents en cada cèl·lula sexual.
- Les cèl·lules poden ser:

- Gàmetes: (animals i plantes) el gàmeta masculí s'uneix al gàmeta femení i generar el zigot.
Les espècies diploides generen els gàmetes per meiosi i les espècies haploides les generen per mitosi.
- Meiòspores: (plantes i fongs) la meiòspora pot donar lloc a un nou individu sense necessitat d'unir-se a una altra.

- Els dos progenitors aporten informació genètica i es poden generar moltes combinacions diferents de gens.
- Les diferents combiacions de gens dóna variabilitat a l'espècie i més probabilitat de sobreviure als canvis ambinetals.
- La variabilitat genètica és deguda a:

- Recombinació de gens en cada cromosoma (Meiosi I - Profase I - Paquité)
- Combinacions a l'atzar de cromosomes (Meiosi I - AnafaseI)
- Influència de l'atzar en la fecundació

- Inconvenients:

- En un ambient sense canvis la variabilitat disminueix la capacitat de supervivència de l'espècie.
- És un procés dificultós i en el qual s'ha d'invertir molta energia: formació de gàmetes (s'han de produir molts gàmetes perquè es pugui produir la fecundació.), recerca de parella, unió de individus diferents, la fusió dels gàmetes (almenys un dels gàmetes ha de ser mòbil per poder trobar-se amb l'altre, la fecundació ha de ser en un medi aquàtic, la qual cosa dificulta la fecundació en el organismes terrestres), desenvolupament del zigot.

R. Asexual:

- Un sol individu - progenitor.
- Els descendents són genèticament idèntics al progenitor.
- Un sol individu és capaç de produir molts descendents adaptats al medi

- Inconvenients:

 - Progenitors i descendents són iguals per aixó un canvi ambiental negatiu pot provocar la mort de tots (són idèntics i tots reponen de la mateixa manera davant un canvi).

 - Avantatges:

- Només és necessita un progenitor (no ha de cercar parella).
- És un procés ràpid i molt efectiu: un sol individu en poc temps produiex nombrosos descendents en les condicions ambientals adequades i suficient aliment.

- Asexual: algues, protozous, fongs, protoctists.
Asexual a animals

- unicel·lulars: bipartició, gemmació, esporulació
- pluricel·lulars: gemmació, escissió o fragmentació, regeneració

Asexual a plantes: vegetativa (estolons, bulbs, tubercles), esporulació.

6.4. Meiosi

Procés pel qual es generen cèl·lules amb la meitat de cromosomes que la cèl·lula mare.
És imprescindible en la reproducció sexual per a la formació dels gàmetes.
Inclou dues divisions successives:
- Meiosi I - reduccional. 2n —► n + n
- Meiosi II - duplicativa - normal n + n —► n + n + n + n

- Interfase

- G1

- S: duplicació de l'ADN

- G2

- Meiosi

- Meiosi I

- Profase I

- Comencen a veurer-se el cromosomes (fibra 100 A —► 300A). Cr profàsic.
- Els dos cr homòlegs s'ajunten i formne un parell bivalent o tètrada

- Es produeix un intercanvi de segments d'ADN.
- La profase I pot durar mesos o anys segons l'espècie.

- Fases:

- Leptoté

- Els filament d'ADN es condensen i apareixen els cr.
- Els cr estan duplicats però no seperats i presenten 2 cromàtides.

- Zigoté

- Els cr homòlegs es reconeixen i s'ajunten - sinapsi
- L'aparee¡llament és total, gen a gen - complex sinaptonèmic

- El complex es forma gràcies a filaments proteics (eix lateral i central)

- Paquité

- Les cromàtides germanes s'entrecreuen en un, dos o tres punts.
- Entrecreuament: ruptura de les dues dobles hèlixs i posterior unió alternada

- Es produeix recombinació genètica: intercanvi de material genètic entre cromàtides homòlogues.
- Els dos cr estan molt junts i no es poden observar els entrecreuaments al microscopi.

- Diploté

- El cr homòlegs tendeixen a separar-se.
- Es veuen els punts d'unió - quiasmes.

- Diacinesi

- Els cr homòlegs augmenten la condensació.
- Es distingeixen el cr homòlegs, les dues cromàtides germanes de cada un i els quiasmes.

- Metafase I

- Desapareixen l'embolcall nuclear i els nuclèols
- El cr homòlegs junts (bivalents o tètrades), es col·loquen en el pla equatorial (placa metafàsica)

- Anafase I

- Es separen els cr homòlegs i migren cap a pols oposats

- Telofase I

- En unes espècies: els cr es descondensen un poc i es forma un embolcall nuclera de curta durada abnas d'iniciar la segona divisió.
- En altres espècies s'inicia la sengona divisió

- Citocinesi

- Intercinesi: breu interfase sense duplicació de l'ADN.

- Meiosi II

- Profase II

- Es trenca l'embolcall nuclear.

- Es dupliquen els diplosomes.
- Es forma el fus mitòtic.

- Metafase II

- Els cr es disposen en la placa equatorial.

- Anafase II

- Les dues cromàtides de cada cr se separen.
- Els cr fills migren cap a pols oposats.

- Telofase II

- Els cr es descondensen.
- Es forma l'embolcall nuclear.

- Citocinesi

 

6.5. Comparació Mitosi - Meiosi

 9. Teixits i òrgans 

1. Teixits
2. Teixits vegetals
3.
4. Teixits Animals
5. Òrgans, aparells i sistemes

1. Teixits

2. Teixits vegetals

2.1. Teixits protectors

2.2. Teixits embrionaris

2.3. Teixits fonamentals

2.4. Teixits esquelètics

2.5. Teixits conductors

2.6. Teixits secretors

2.6.1. Teixit glandular

4. Teixits animals

10. La classificació dels éssers vius
Apunts
Presentació

12. Nutrició de les plantes


  Fotosíntesi - Fase luminosa
Fotosíntesis - El profe en casa
Respiració cel·lular - El profe en casa   

13. Relació de les plantes

Sismonàsties - Mimosa pudica

14. Reproducció de les plantes
Reproducción vegetal sin flores. Reproducción vegetativa o asexual de las plantas.
Sembra de patates
Recollida de patates
Animación: ciclo de vida del pino (Gimnosperma)
Animación: ciclo de vida del paraíso (Angioesperma)
Tema polinización

Semilla voladora

15. Nutrició als animals
 
Nutrició en els animals
Digestió respiració
Circulació
Excreció

Todo corazon

16. Relació als animals

17. Reproducció als animals

U 0.0 Índex
U 0.1
U 1
U 2
U 3
U 4
U 5
U 6
U 7
U 8
U 9
U 10
U 11
U 12 La Terra: estructura i materials.
U 13 La tectònica de plaques.
U 14 Processos interns: magmatisme i metamorfisme.
U 15 Processo externs i deformació de les roques.
U 16 Història d'un planeta en continu canvi.