1 Biomolecules

COMPOSICIÓ DELS ÉSSERS VIUS

La matèria viva està formada pels mateixos elements químics que la resta d'elements inanimats


ELS BIOELEMENTS

Són els elements químics que formen les molècules dels éssers vius

En qualsevol ésser viu podem trobar-hi uns setanta elements químics, però no tots són indispensables ni comuns a tots els éssers vius

Els elements químics que formen part de la matèria viva s’anomenen bioelements


Carboni (C)

Hidrogen (H)

Oxigen (O)

Nitrogen (N)

Fòsfor (P)

Sofre (S)

Es troben en tots els éssers viusTotes les biomolècules els contenenLa seva funció és essencial per a la vida

Bioelements primarisELS BIOELEMENTS

Apareixen en una proporció del 96% en la matèria viva

En funció de l’abundància es poden classificar en:


Sofre (S)

Fòsfor (P)

Magnesi (Mg)

Calci (Ca)

Potassi (K)

Sodi (Na) Pressió osmòtica

Forma part de les proteïnes

Ossificació, transferència energia en el metabolisme

Esquelets, contracció muscular

Conducció nerviosa

Cofactor de diversos enzims

ELS BIOELEMENTS Bioelements secundaris

Funcions de vital importància en fisiologia cel·lular

Proporció del 3,3%.


ELS BIOELEMENTS Oligoelements

En proporció menor a 0,1% micro constituents elements vestigials

Coure (Cu)Manganès (Mn)Fluor (F) Ossos i esmalt de les dents

Formació de hormones de la tiroides Iode (I)

Component de l’hemoglobinaFerro (Fe)

Indispensables

Bor (B)Silici (Si)Vanadi (V)Crom (Cr)Seleni (Se)

Variable Són essencials per a la vida


ELS BIOELEMENTS


ELS BIOELEMENTS


ELS BIOELEMENTS


ELS BIOELEMENTS

Elements químics més abundants en l’escorça terrestres i en els éssers vius (en % en pes)

En els éssers vius, formen biomolècules, que podem classificar en:

INORGÀNIQUESAigua Sals minerals Alguns gasos: O2, CO2, N2,

ORGÀNIQUESGlúcids Lípids Proteïnes Àcids Nuclèics


El paper primordial es deu a les seves propietats físiques i químiques, derivades de l’estructura molecular

A temperatura ambient es líquida


Principis immediats inorgànics

L’aigua: H2O

És el dissolvent universalForma ponts d’hidrògen amb altres substàncies, es dissolen amb les molècules polars de l’aigua

És el medi on tenen lloc la majoria de las reaccions del metabolisme



H2O

Transport de nutrients i la eliminació de deixalles a través de sistemes de transport aquosos

Transporta substàncies

Els ponts d'hidrogen mantenen a les molècules fortament unides, formant una estructura compacta és un líquid gairebé incomprensible

Confereix estructura



H2O

Serveix de lubricant



H2O

Intervé en la termorregulacióGran calor específic. L’aigua absorbeix grans quantitats de calor que utilitza en trencar els ponts d'hidrogen

Sals minerals

Són molècules inorgàniques (compostos minerals) necessàries per a certs processos vitals.



Sals minerals

• Es poden classificar en:

– Insolubles en aigua– Solubles en aigua



Sals minerals



Sals minerals

• Sals inorgàniques insolubles en aigua– La seva funció és de tipus plàstic, formen estructures

sòlides amb funcions de protecció i sostén• Closques de carbonat càlcic (CaCO3) de crustacis i

mol·luscs i closques silícies de radiolaris i diatomees

• Esquelet intern de vertebrats El carbonat i el fosfat càlcic dipositats sobre el col·lagen el transformen en una matriu dura que forma els ossos (fosfat, clorur, fluorur i carbonat de calci) i esmalts dentaris.

• Sals inorgàniques solubles en aigua– L’activitat biològica que proporcionen es deu als seus

ions i tenen les següents funcions:• Funciones catalítiques• Cofactors enzimàtics• Hemoglobina (Fe2+/Fe3+)• Clorofil·la (Mg2+)• Coagulació sanguínia (Ca+)



Sals minerals

Estan dissociats en l’aiguaNa+, K+, Mg2+, NH4

+, Fe, Zn, Cl-, NO3-, I-

GLÚCIDS

Són biomolècules formades per C, H, i O (poden tenir N, S, o P)

El nom de glúcid deriva de la paraula "glucosa" grec glykysque significa dolç


Principis immediats orgànics

Els glúcids

• Molècules formades per un esquelet carbonat –C-C-C-C-C...– Tots els C presenten un grup alcohol (OH)

excepte un que presenta un grup corbonílic• Aldèhid• cetona



Els glúcids

Aldèhid Cetona

Grups funciuonals: determinen les propietats químiques

Monosacàrids

Disacàrids

Polisacàrids



Els glúcids

Classificació



Els glúcids

S’anomenen fent referència al nº de carbonis (3-12), acabat en el sufix osa.

3C: triosa4C: tetrosa5C: pentosa6C: hexosa7C: heptosa

MONOSACÀRIDS

Són solubles en aigua, dolços, cristal·lins i blancs



Els glúcids

MONOSACÀRIDS


Aldopentoses




Els glúcids

MONOSACÀRIDS

Aldohexoses Cetohexosa



Glucosa

Galactosa

Fructosa

Sucres més abundant, raïm, fruites. Sucre més important en animals on es troba lliure en sang o polimeritzat en forma de glucògen (en fetge i músculs estriats)

Llet

Fruites i mel, nèctar

Els glúcids

ALDOSES

CETOSES

Pentoses i hexoses formen anells



Els glúcids

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/af/Glucose_Fisher_to_Haworth.gif

DISACÀRIDS



Els glúcids



Els glúcids

• Són el resultat de la unió de dos monosacàrids a través d’un enllaç o-glucosídic

• Alguns dels disacàrids més comuns són– Maltosa– Lactosa– Sacarosa

• Són solubles en aigua, dolços i cristal·litzables• Poden hidrolitzar-se

Maltosa

Es troba a les llavors de civada, de reserva

Formada per dues glucoses



Els glúcids

Lactosa

És el sucre de la llet

Format per una galactosa i una glucosa



Els glúcids

Sacarosa

Es troba a la canya de sucre i la remolatxa

Formada per una glucosa i una fructosa



Els glúcids



Els glúcids

POLISACÀRIDS

Funcions biològiques:Energètica o de reserva

glucosa, midó i glucogen

Estructural cel·lulosa, quitina

• Estan formats per la unió de molts monosacàrids• Pes molecular elevat • No tenen sabor dolç • Poden ser insolubles



Els glúcids

• Homopolisacàrids

• Heteropolisacàrids

• Heteròsits

POLISACÀRIDS



Els glúcids

• Homopolisacàrids: formats per monosacàridsd’un sol tipus– Midó– Glucògen– Cel·lulosa– Quitina

Quitina

MIDÓ

S'emmagatzema als amiloplastes de les cèl·lules vegetals

Molt abundant en tubercles, bulbs i llavors

És una forma molt eficaç d’emmagatzemar glucosa

S’hidrolitza i dóna glucosa



Els glúcids

Format per amilosa (30%) i amilopectina(70%)



Els glúcids

GLUCOGEN

S’emmagatzema al fetge i a la musculatura llisa dels animals

És una forma molt eficaç d’emmagatzemar glucosa

S’hidrolitza i dóna glucosa

• Heteropolisacàrids: formats per més d’un tipus de monosacàrid o derivats d’aquests. Funcions estructurals, lubrificants o de defensa– Pectina– Arabinosa (goma aràbiga)– L’agar-agar– Mucopolisacàrids:

• Àcid hialurònic → sub. cimentant teixit conjuntiu, lubricant líquid sinovial, humor vitri ull i coberta oòcits

• Condriotina → cartílag, ossos i còrnia• Heparina → líquid tissular de pulmó i fetge. Anticoagulant.



Els glúcids

• Heteròcits– Formats per una part glucídica i una no

glucídica (aglucó)• Glucolípids → membranes cel·lulars• Glucoproteïnes

– Peptidoglicans– Mucoproteïnes– Hormones gonadotropines de la hipòfisi– Glucoproteïnes estructurals de la membrana palsmàtica



Els glúcids



Els glúcids

Les cèl·lules tenen certa capacitat de reconèixer-se entre sí.

Les molècules responsables d’aquest reconeixement són els sucresassociats a aquestes proteïnes, presents en les envoltes cel·lulars, lligats a lípids i proteïnes

Glucoproteïnes estructurals de la membrana plasmàtica

Determinats antigènics

LÍPIDS



Els lípids

La paraula lípid ve del grec lypos que significa greix

• Molècules formades per un esquelet carbonat –C-C-C-C-C...



Els lípids

Energètica -

Protectora -

Estructural



Els lípids

FUNCIÓ

Reguladora del metabolisme

Reguladora de la temperatura



Els lípids

CLASSIFICACIÓ



Els lípids

Saponificables• Àcids grassos

•Saturats •Insaturats

• Triglicèrids o greixos (olis, sagins, sèu)• Ceres• Lípids complexos (fosfolípids, glicolípids)

Insaponificables• Esteroids (colesterol)• Hormones eicosenoides (prostaglandines)

SAPONIFICACIÓ DELS LÍPIDS

Molts lípids, reaccionen amb bases fortes, NaOH o KOH, donant sals sòdiques o potàssiques que reben el nom de sabons. Aquesta reacció es denomina de saponificació.



Els lípids

ÀCIDS GASSOS

Saturats

Insaturats



Els lípids

Són àcids carboxílics de cadena llarga

tenen nº parell de carbonis (12 a 22)

SATURATS• Làuric• Mirístic• Palmític

Els lípids rics en àcids grassos saturats constitueixen els greixos



Els lípids

Punt de fusió alt

ÀCIDS GASSOS

INSATURATS• Olèic• Linolèic• Linolènic• Araquidònic

vegetals (oli d’oliva o de girasol)

en els greixos dels peixos blaus



Els lípids

ÀCIDS GASSOS

Són molècules bipolars o anfipàtiques (del grec amphi, doble).



Els lípids

ÀCIDS GASSOS



Els lípids

ÀCIDS GASSOS

Els àcids grassos insaturats són essencials per al correcte funcionament del nostre cos i s’han d’aportar en quantitats suficients amb els aliments.

La manca d’aquests en la dieta s’associa amb les malalties coronàries i un elevat nivell de colesterol.



Els lípids

ÀCIDS GASSOS

TRIGLICÈRIDS O GREIXOS

Són substàncies de reserva energètica en vegetals (llavors) i animals (teixit adipós)

Olis

Sagins

Sèus

Greixos líquids

Greixos semisòlids

Greixos sòlids

Classificació dels greixos



Els lípids

OLIS

Si els àcids grassos són insaturats la molècula és líquida a temperatura ambient i s’anomena oli

Els trobem en plantes oleaginoses: l’oliva, les llavors del girasol, blat de moro, soja.

SAGINS

Són greixos semisòlids a temperatura ambient. La fluïdesa depèn del seu contingut en àcids insaturats



Els lípids

SÈUSSón greixos sòlids a temperatura ambientEstan formades per àcids grassos saturats i cadena llarga

TRIGLICÈRIDS O GREIXOS

FuncionsProtectora (conducte auditiu)

Impermeabilitza (evita la dessecació de fruits i fulles)



Els lípids

CERES

En animals:

En els vegetals:



Els lípids

CERES

Estan formats per àcids grassos i altres components com alcohols, glúcids, àcid fosfòric, derivats aminats etc.

GlicerolípidsGliceroglucolípids

Glicerofosfolípids (fosfolípids)

EsfingolípidsEsfingoglucolípids

Esfingofosfólípids



Els lípids

LÍPIDS COMPLEXOS

FOSFOLÍPIDSSón lípids que formen part de les membranes cel·lulars



Els lípids

LÍPIDS COMPLEXOS

Són molècules anfipàtiques (zona hidròfoba i zona hidròfila)



Els lípids

LÍPIDS COMPLEXOS



Els lípids

ESTEROIDS

Reguladora:

Estructural:

Funcions Hormonal:



Els lípids

ESTEROIDS



Els lípids

ESTEROIDS

Prostaglandines

Intervenen en la resposta inflamatòria



Els lípids

PROSTAGLANDINES

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/0/07/Prostaglandin_E1.svg

PROTEÏNES

Són molècules molt complexes

A través d’elles s’expressa la informació genètica

Són molècules específiques de cada ser viu.

L’element més característic de les proteïnes és el nitrogen

Formades per C, H, O i N i gairebé totes tenen també sofre

Són les molècules orgàniques més abundants en les cèl·lules

Són polímeres formats por la unió, a través d’enllaços peptídics, d’unitats anomenades aminoàcids



Les proteïnes

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/90/G-Protein.png

Existeixen uns 20 aminoàcids que formen les proteïnes



Les proteïnes

En infants també ho són:

arginina

histidina

metioninatreoninatriptòfanvalina

fenilalaninaisoleucinaleucinalisina

Aminoàcids essencials:



Les proteïnes



Les proteïnes

Els aminoàcids es van enllaçant mitjançant enllaços químics anomenats peptídics entre ells formant cadenes anomenades pèptids

OLIGOPÈPTIDS → nº aminoàcids és menor que 10

• Dipèptids → nº aminoàcids és 2

• Tripèptids → nº aminoàcids és 3

• Tetrapèptids → nº aminoàcids és 4

POLIPÈPTIDS o cadenes polipeptídiques → nº aminoàcids és més 10



Les proteïnes

Caràcter jeràrquic. Nivells de complexitat creixent

4 tipus d’estructures: • Primària• Secundària• Terciària• Quaternària

Activitat biològica

ESTRUCTURA TRIDIMENCIONAL



Les proteïnes

ESTRUCTURA PRIMÀRIA

Successió lineal d'aminoàcids que formen la cadena peptídica. L’ordre dels aa en cada polipèptid el determina l’ADN



Les proteïnes

ESTRUCTURA SECUNDARIA

a) Formes en espiral (configuració hèlix α)



Les proteïnes



Les proteïnes

b) Formes plegades (configuració de full β)



Les proteïnes

ESTRUCTURA TERCIÀRIA

ESTRUCTURA QUATERNÀRIA



Les proteïnes

Reserva:

Estructural:

Enzimàtica:

Homeostàtica:

FUNCIONS



Les proteïnes

Immunològica:

Transport de gasos:

Moviment:

Hormonal:



Les proteïnes

ÀCIDS NUCLÈICS

Biopolímers d’unitats (monòmers), anoments nucleòtids

Una pentosa(D-ribosa en el ARN o D-2- desoxirribosa en l’ADN)

Una base nitrogenada:- Púriques: Guanina (G) i Adenina (A)

- Pirimidíniques: Timina (T), Citosina (C) i Uracil (U)



Àcids nuclèics

Ácid fosfòric

Uneix dos pentoses a través d’una unió fosfodiester, entre el C-3´d’una pentosa, amb el C-5´de l’altra



Àcids nuclèics



Àcids nuclèics



Àcids nuclèics

PolimeritzacióDe nucleòtids

Funció

Intervenen en l’herència (ADN i ARN)

Intervenen el la transferència d’energia (ATP)



Àcids nuclèics

ADN Àcid desoxirribonuclèic

Forma una doble hèlix



Àcids nuclèics

ADN

Es localitza al nucli de les cèl·lules eucariotes

Codifica la informació genètica



Àcids nuclèics

ADN



Àcids nuclèics

ESTRUCTURA

Unió de molts ribonucleòtids, en sentido 5´-3´

Formats per una sola cadena, a excepció del ARN bicatenari dels reovirus

ESTRUCTURA PRIMARIA

ESTRUCTURA SECUNDARIA

ARN



Àcids nuclèics

ARN

ARN missatger (ARNm)

ARN de transferència (ARNt)

ARN ribosòmic (ARNr)

Technology

1 Biomolecules