BIOQUÍMICA

Tipus d'enllaços:

Covalent: uneix dos àtoms mitjançant la compartició de dos electrons entre aquests. És l'enllaç mes fort.

Enllaços dèbils: poden determinar la forma tridimensional d'una molecula i poden determinar la col.locacio de les molecules a l'interior de les cel.lules.

Tipus d'enllaços debils:

Enllaç iònic: atracció electrostàtica (entre carregues oposades). Es el mes fort dintre dels dèbils.

Enllaç de pont d'hidrogen: atom d'H unit mitjançant un enllaç covalent amb un atom força mes electronegatiu que l'H. Solen ser l'O i el N.

Exemple:N___H-----O

P.H.

Una substància hidrofílica o polar és la substància soluble amb l'aigua. Son substancies en les quals, com en la molecula d'aigua, no estan repartides de manera homogènia. Hi ha zones on s'acumulen càrregues negatives i altres on s'acumulen carregues positives. Perque una molecula es pugui dissoldre amb aigua cal que s'introdueixi en la molècula.

Una substància insoluble o hidrofòbica és apolar, es a dir, totes les carregues estan repartides uniformement per la molecula, de manera que aquestes substancies tendeixen a fugir de l'aigua o apartar-se.

Interaccions hidrofobiques: son atraccions entre molecules de caracteristiques apolars o hidrofobiques que tenen tendencia a reunir-se en llocs allunyats de l'aigua.

Forces de Van Der Waals: son mes debils que el pont d'hidrogen. Es tracta d'una atraccio electrostatica, son forces entre molecules que es troben bastant aprop. Aquestes forces fan que les molecules es vagin acostant, entre molecules complementaries.

Caracteristiques generals de les biomolecules orgàniques:

• tota biomolècula orgànica es sempre un derivat d'un hidrocarbur (molecula formada per dos atoms, H i C).

• En les biomolecules organiques, alguns dels H de l'hidrocarbur del qual deriven, es substituit per un grup d'atoms que rep el nom de grup funcional.

Grups funcionals:

- Hidroxil o alcohol (OH): exemple CH3 - CH2OH

- Carbonil: Aldèhid (terminal): (CHO)

Cetona (no terminal) (CO)

- Acid carboxilic: (COOH)

- Éster: (COOR) R= radical

- Éter: R1- O - R2 (exemple: CH3-O-CH2-CH3)

- Amina:

NH2 (primaria)

NH (secundària)

N (terciària)

Exemple: CH3- NH2

- Tiol: -S-H

- Fosfat (H3PO4)

(àcid fosfòric)

Propietats de l'aigua:

elevada tensió superficial

elevada calor de vaporització (quantitat d'energia calorífica necessaria per a evaporar un gram d'aigua en el seu punt d'ebollició). Actua com a líquid refrigerant.

l'aigua liquida te una densitat mes elevada que l'aigua solida (gel); aixo fa que quan ens trobem barrejats aigua liquida i gel, aquest floti o formi una superficie per sobre de l'aigua. Aixo permet que sota d'aquestes capes de gel, quan la temperatura es molt baixa, es mantingui la vida dels organismes aquàtics.

L'aigua és un excel.lent dissolvent

Substàncies apolars (incapacitat d'establir ponts d'hidrogen amb la molecula d'aigua), substancies polars (tenen la capacitat d'establir ponts d'hidrogen amb l'aigua, es poden introduir dins la molecula), substancies amfipàtiques (no son totalment solubles ni insolubles, son constituides per molecules de mida molt gran. La major part de la molecula es apolar, pero tenen una petita part polar. La part polar tocara amb l'aigua, mentre que la part apolar s'amagarà formant micel.les o bicapes)

elevada calor específica: la calor especifica de l'aigua es la quantitat de calor necessaria per elevar 1ºC la temperatura d'1 gram d'aigua. A l'aigua cal donarli molta energia perque es calenti, aquesta propietat permet que l'aigua pugui absorbir una gran quantitat d'energia calorifica sense modificar gaire la seva temperatura, i aixo permet per tant que l'aigua sigui un excel.lent regulador tèrmic. Permet que la temperatura interior dels essers vius es mantingui constant.

Ionització de l'aigua i l'escala de pH

Tot i que l'aigua te una estructura molecular, en una petita part les molecules estan trencades, de manera que l'O queda carregat totalment negativament i l'H queda carregat positivament. En un litre d'aigua a 25ºC, nomes 10 elevat a - 7 mols de molecules d'aigua estan ionitzades (trencades)

10 elevat a - 7 ions H+

10 elevat a - 7 ions OH-

Producte iònic de l'aigua: a qualsevol temperatura la concentracio de H+ multiplicada per la concentracio OH- (en una mateixa dissolucio aquosa) es compleix:

H+ x OH- = 10 elevat a -14

Exemple:

[H+] = 10 elevat a -3 ---- [OH-] = 10 elevat a menys 11

El pH és una mesura de la concentracio de ions d'hidrogen( [H+] =acidesa) o de la concentracio de ( [OH-] = basicitat) d'una solucio aquosa.

Exemple: 10 elevat a -1 : pH = 1

10 elevat a -7 : pH = 7

Una substància àcida és aquella que en dissoldre's en aigua té tendencia a cedir o alliberar ions H+ i per tant el pH de la solució serà de tipus àcid, és a dir, inferior a 7.

Una substància bàsica o alcalina és aquella que en solucio mostra tendencia a captar ions H+. Aquestes substancies presenten un pH bàsic o alcalí (superior a 7)

Les solucions que presenten un pH de aproximadament 7 diem que tenen un pH neutre.

Sals minerals:

Les sals es poden presentar en la materia viva:

Precipitades: amb funció esquelètica o estructural.

Dissoltes: en forma iònica. La concentració de cadascun dels ions s'ha de mantenir constant.

Funcions:

- Funció específica: certs cations fan funcions determinades i no poden ser substituits per altres cations.

- Funció reguladora de l'equilibri àcid-bàsic: hem de mantenir el pH constant i aproximadament neutre.

- Colaboració en la regulació de la pressió osmòtica: la pressió osmòtica depen de la concentració global de substàncies dissoltes en aquesta solucio. Com mes concentració de substancies dissoltes tenim, més elevada és la pressio osmòtica de la solució.

Tampons o esmorteïdors o “Buffers”: substàncies que tenen la capacitat de cedir ions H+ o be captar H+ i d'aquesta manera aconsegueixen mantenir el pH constant.

Un sistema tamponal està constituit per un àcid dèbil (donadora de H+) i per una base conjugada (acceptora de H+)

El mitjà intracel.lular està separat del mitjà extracel.lular per una membrana semipermeable. Aquesta membrana permet el pas de l'aigua, pero no permet el pas de les substàncies dissoltes en ella. Quan dos concentracions tenen la mateixa concentració es diu que son isotòniques.

Procés osmòtic (osmosi): flux d'aigua (moviment d'aigua). La seva finalitat es que les solucions s'igualin, es a dir, que el nombre de molecules per gram d'aigua sigui el mateix. L'aigua de la dissolucio hipotònica (menys concentrada) passarà a la solució hipertònica (mes concentrada). Les concentracions de solut seran iguals.

Si posem una cèl.lula en un medi hipotònic, la cèl.lula s'inflarà perque l'aigua del medi entrarà en la cèlula i aquesta pot explotar.(proces anomenat turgència)

Si posem una cèl.lula en un medi hipertònic, la cèl.lula s'escurçarà (plasmòlisi) i acabarà morint també.

GLÚCIDS

La molècula d'un glúcid és im Polihidroxialdèhid o un polihidroxicetona (te dos o mes grups hidroxil)

Classificació:

Monosacàrids: glucids constituits nomes per una única unitat de polihidroxialdehid o polihidroxicetona.

Oligosacàrids: format per la unió de unes poques unitats de monosacàrids.

- disacàrids (dos monosacàrids), trisacàrids (tres monosacàrids), etc.

Polisacàrids: formats per la unió de moltes molecules de monosacàrids.

Monosacàrids

Sòlids i de color blanc, amb gust dolç. Tenen tendència a cedir electrons, i son molt solubles en aigua. (ex: glucosa, fructosa, sacarosa, etc.)

Classificació pel nombre de carbonis :

3 carbonis- trioses

4 carbonis- tetroses

5 carbonis- pentoses

6 carbonis- hexoses

7 carbonis- heptoses

Classificació pel grup carboxil:

Aldèhid: aldosa

Cetona :cetosa

Exemple: aldohexosa, cetotriosa, etc.

Àtom de carboni asimètric: atoms de carboni que nomes poden estar colocats d'una manera perque en els 4 enllaços del carboni trobem 4 molecules diferents.

Molècules isòmeres: tenen la mateixa fórmula condensada, pero no son iguals.

En les molècules que son isòmeres òptiques, la llum al entrar surt per costats oposats.

D= dextrògira (la llum surt per la dreta)

L= levògira (surt per l'esquerra)

Qualsevol monosacàrid pertany a la forma D si la posició del -OH situat sobre el C asimètric més allunyat del carboni carbonílic (cetona o aldèhid) es com en el D-gliceraldèhid (a la dreta)

Qualsevol monosacàrid pertany a la forma L si la posició del -OH situat sobre el C asimètric més allunyat del carboni carbonílic (cetona o aldèhid) està a l'esquerra.

Dos monosacàrids son epímers en el carboni nº 2 si les seves molecules son identiques i nomes es diferencien en la configuracio d'aquest carboni.

Formes cícliques:

Furanoses: en forma pentagonal (exemple: fructosa= fructofuranosa)

Piranoses: en forma hexagonal ( exemple: glucosa= glucopiranosa)

Quan l'hidroxil del carboni nº1 (abans carboni carbonilic, i ara nou carboni asimètric) està situat igual que l'hidroxil que determina la sèria D o L el monosacàrid ciclat es la forma “alfa”, en tant que en cas contrari es la forma “beta”

Oligosacàrids: Disacàrids

L'enllaç que uneix dos monosacàrids és un enllaç covalent que rep el nom d' O-glicosídic.

Carbonis anomèrics: son aquells C que abans de ciclar-se eren els carbonis carbonílics.

Exemples: lactosa, maltosa.

Polisacàrids:

Formats per la unió de molts monosacàrids mitjançant l'enllaç O-glicosídic. Formen cadenes lineals o cadenes ramificades. Son molecules de pes molecular molt elevat.

Classificació en funcio del nombre dels tipus de monosacarids que el formen:

Homopolisacàrids: un sol tipus de monosacàrid.

Heteropolisacàrids: 2 tipus de monosacàrids. (a-b-a-b-a-b-a-b)

Classificació segons la funció que fan:

• de reserva energètica (exemple: midó, exclusiu del regne vegetal, glicògen, exclusiu del regne animal).

• Estructurals: cel.lulosa, molt frequent en la biosfera, formant la paret vegetal, i la quitina, formant l'exoesquelet d'alguns artròpodes.

Funcions biològiques dels glucids:

Monosacàrids: funció de tipus energètica, son una font d'energia inmediata. La ribosa i la desoxiribosa tenen funció estructural.

Oligosacàrids: font de monosacàrids (trenquen els disacàrids en forma de monosacàrids quan els digerim.

Polisacàrids: funció de reserva d'energia i estructural.

Poder reductor dels glúcids:

Una reducció d'una molècula vol dir que aquesta molècula capta electrons. Una oxidació d'una molècula és quan perd electrons.

El grup carboxil pel qual esta format una molecula te la capacitat d'oxidar-se.

Ions Cu++ (capten els electrons). Son solubles i de color blau, pero quan capten els electrons es converteixen el en io Cu+, que son insolubles i vermells.

Reacció de Fehling: s'escalfa un tub que conté un glucid i una solució de Cu++.

Perque un glucid presenti poder reductor i doni positiu en la reaccio de Fehling cal que presenti un grup carbonil (COH) lliure que en oxidarse a grup carboxil (COOH) celedixi electrons que serviràn per reduir els ions Cu++ (solubles i de color blau) a la forma ions Cu+ (insolubles i de color vermell. Tots els monosacàrids tenen poder reductor.

Els disacàrids que tenen poder reductor, han de tenir el carboni carbonílic d'un monosacàrid lliure.

Els polisacàrids no presenten poder reductor.

LÍPIDS

Formats bàsicament per C, O i H, tot i que sovint també contenen N, P i S.

Propietats:

• insolubles en aigua

• solubles en dissolvents orgànics (éter, benzè, acetona, etc.)

Classificació:

- àcids grassos

• lípids saponificables (es poden fabricar sabons)

• lípids insaponificables (no es poden fabricar sabons)

Els lípids saponificables son els que contenen acids grassos (per tal de poder fabricar sabons) i els insaponificables no contenen acids grassos.

Lípids saponificables:

• simples : aciglicèrids (greixos)

• complexos: fosfoglicèrids i esfingolípids

Lípids insaponificables:

• terpens

• esteroides

Àcids grassos:

Llarga cadena amb un grup carboxil (COOH).

Dos grups:

Saturats: cada àtom de carboni s'enllaça mitjançant un enllaç covalent. El punt de fusió deèm del nombre de carbonis de la molècula (com més carbonis tingui, mes costa que es fongui). Exemples: àcid butíric CH3-(CH2)2-COOH, àcid palmític (16 carbonis), àcid esteàric (18 carbonis).

Insaturats: presenten algun doble enllaç. El punt de fusió es mes baix que el dels saturats encara que tinguin el mateix nombre de carbonis. Exemples:

Àcid oleic i àcid linoleic.

Propietats dels àcids grassos:

• comportament amfipàtic (cua apolar, cap polar) es col.loquen formant micel.les o bicapes.

• Esterificació: reacció d'unió entre un àcid gras i un alcohol, i obtenim una molecula que es un éster (lípid saponificable)

• reacció de saponificació: per fer una reaccio de saponificació amb un lípid saponificable, s'ha de fer reaccionar aquest lípid amb una base forta (NaOH o KOH). En produir-se la reacció, recuperem l'alcohol que formava part de la molècula del lípid i l'àcid gras es combina amb els ions Na+ o K+, formant la sal sòdica o potàssica de l'àcid gras. Aquesta sal és el sabó.

Lípids saponificables

Formats per àcids grassos i un alcohol. Poden ser simples (glicèrids i cèrids) o complexos (fosfoglicèrids i esfingolípids).

Simples:

Glicèrids: l'alcohol que forma aquests lípids és un trialcohol (3 grups OH) i s'anomena glicerina (o glicerol).

-Monoglicèrids (un sol àcid gras)

-Diglicèrids (2 àcids grassos)

-Triglicèrids (3 àcids grassos)

Ceres: formats per un monoalcohol de cadena llarga i un àcid gras. Exemple: C30 H61-OH + COOH-(CH2)14-CH3

Complexos: (o lípids de membrana)

Formen la membrana de les cèl.lules, formant bicapes. Son molècules amfipàtiques.

- fosfoglicèrids: més abundants

- esfingolípids: abundants en les membranes de les cèl.lules del teixit nerviós. Son molècules amfipàtiques. En aquests lípids no hi trobem glicerol. Contenen un aminoalcohol de cadena molt llarga (esfingosina).

- glucolípids: derivats dels triglicèrids.

Lípids insaponificables:

Tipus:

Terpens o isoprenoides: provenen de la polimerització de l'isoprè. Exemples:cautxú, vitamina A, etc.

Esteroides: derivats de l'isoprè. Estructura cíclica.

• esterols (colesterol, formant part de les estructures de les membranes cel.lulars dels animals)

• hormones: hormones sexuals.

Funcions biològiques dels lípids:

• de reserva energètica de l'organisme.

• Funció estructural en la membrana cel.lular (colesterol, fosfolípids).

• Protecció de certs òrgans (ceres, glicèrids)

• Aïllant tèrmic

• Essències, olis essencials (terpens)

• Funció reguladora (esteroides)

PROTEÏNES

Formades per C, H, O i N. Sovint contenen S. En descomposar una proteïna per hidròlisi (trencament d'un enllaç mitjançant una molècula d'aigua), s'organitzen substàncies més senzilles, pèptids, i d'aquests, aminoàcids. Parlem de proteïna quan el nombre d'aminoàcids és major de 100.

Aminoàcids (aa)

Formades per un grup carboxil (COOH) i un grup amino (NH2).

Tipus d'aminoàcids:

Bàsics: Histidina (His), Lisina (Lys), Arginina (Arg).

Neutres polars: Asparagina (asn), Cisteïna (Cys), Glicocol.la (Gly), Glutamina (Gln), Tirosina (Tyr), Treonina (Thr), Serina (Ser).

Neutres apolars: Alanina (Ala), Fenilalanina (Phe), Leucina (Leu), Isoleucina (Ile), Metionina (Met), Prolina (Pro), Valina (Val), Triptòfan (Trp).

Àcids: Glutamat (Glu), Aspartat (Asp).

Classificació:

• Apolars

• Polars: sense càrrega (neutres) // amb càrrega: positiva (bàsics), negativa (bàsics).

Àcids: tenen un grup carboxil extra. A pH 7 aquest grup carboxil queda carregat negativament.

Bàsics: tenen un grup amino extra. A pH 7 queda carregat positivament.

La unió dels aminoàcids es fa mitjançant un enllaç anomenat enllaç peptídic.

Estructures:

Primària: seqüència d'aminoàcids que formen les proteïnes. Determmina la funció de la proteïna i la resta de l'estructura.

Secundària: plegaments repetitius, en forma d'hèlix alfa (en forma de tirabuxó, plegaments intracatenaris), o en forma d'hèlix beta (plegaments intercatenaris en forma d'acordió). El triple hèlix són tres cadenes d'aminoàcids que trobem, per exemple, en la colàgena.

Terciària: plegaments que es mantenen per: pont disulfur, pont d'hidrogen, enllaç covalent, etc. Dona la forma arrodonida de la proteïna.

Quaternària: estructura que presenten aquelles proteïnes que consten de més d'una cadena polipeptídica.

Classificació de les proteïnes:

Segons l'estructura:

• fibroses: cadenes d'aminoàcids estructurades com a l'estructura secundària, en forma de fibra o làmina. Son insolubles i tenen funció estructural.

• Globulars: aspecte arrodonit, amb molta varietat de funcions. Son solubles i presenten estructura terciària.

Segons la composició:

• holoproteïnes o proteines simples: només contenen aminoàcids.

• Heteroproteines o proteines complexes: cadenes d'aminoàcids unides a un altre grup químic anomenat grup prostètic. Tipus: Cromoproteines (proteines unides a un pigment o substància de color, com la hemoglobina), lipoproteines (el grup prostètic és un lípid), glicoproteines (el grup prostetic es un glucid), fosfoproteines (grup prostetic es un àcid fosfòric) i les nucleoproteines (grup prostètic és un àcid nucleic).

Funcions biològiques:

• funció estructural: formen part de les membranes cel.lulars juntament amb els lípids.

• Funció de reserva d'energia: hi ha poques proteines amb aquesta funció.

• Funció transportadora: algunes proteines transporten molècules pel medi intern (hemoglobina).

• Funció homeostàtica: algunes proteines col.laboren amb el manteniment de la temperatura interna. (trombina).

• Funció contràctil: funció d'escurçar i allargar els músculs. Permet el moviment muscular (actina i miosina).

• Funció hormonal: fabriquen hormones proteines com la insulina, la tiroxina, etc.

• Funció defensiva: ens defensen dels antigens (anticossos).

• Funció tòxica.

ÀCIDS NUCLEICS

Formats per C, H, O, N i P. Són polímers formats per nucleòtids.

Cada nucleòtid conté un àcid fosfòric, una pentosa (ribosa o desoxiribosa) i una base nitrogenada (purina: adenina o guanina// pirimidina: citosina, timina, uracil).

Nucleòsid: pentosa + base nitrogenada

Nucleòtid: nucleòsid + àcid fosfòric.

Nucleòtids lliures:

Monofosfat , difosfat i trifosfat. Tenen com a funció transportar energia (ATP) i funcionar com a coenzims (NAD).

Tipus d'àcids nucleics:

ADN: es troba en el nucli principalment, tot i que també s'ha trobat en els mitocondris i en els cloroplasts. Contenen la informació genètica. És una cadena molt gran constituida per dos cadenes de nucleòtids. Poden ser lineals (més usuals, en el nucli) o circulars ( en els mitocondris i cloroplasts). L'ADN sempre és bicatenari, excepte en alguns virus que pot ser monocatenari.

ARN: es troben en el nucli i en el citoplasma. Transporta la informació de l'ADN, desde el nucli al citoplasma.L'ARN sempre és monocatenari, excepte en alguns virus que és bicatenari. Tipus de ARN:

- ARN- missatger: encarregat de transmetre la informació de l'ADN. És complementari de la cadena d'ADN de la qual es transcriu.

- ARN- de transferència: encarregat de portar fins al ribosoma la molècula

necessària per construir la proteina.

- ARN- ribosomal: es troba als ribosomes i s'encarrega d'ajuntar les molècules per formar la proteïna.

Lleis d'en Chargaff:

La composició de bases en l'ADN varia d'una espècie a altra, pero sempre es compleix que:

% adenina = % timina

% guanina = % citosina

%A + % G = %T + %C

Funcions biològiques dels àcids nucleics:

• porten la informació genètica (ADN).

• Responsables de la transmissió de la informació genètica

• Participen en l'excecució (transcripció i traducció) de la informació genètica.