ELS ELEMENTS QUÍMICS, BIOELEMENTS I BIOMOLÈCULES.

Tot un seguit d’investigacions dutes a terme durant la darreria del segle XVIII i la

primera meitat del segle XIX van demostrar que els elements que formaven els

organismes eren els mateixos que els que constituïen el món mineral.

Ara bé, tot i que aquests elements eren els mateixos, la majoria de compostos dels éssers

vius eren característics, encara que alguns – com l’aigua i certes sals minerals- es

trobessin igualment en el món inert.

En la matèria viva s’han detectat una sèrie d’elements que la formen, anomenats

bioelements o elements biogènics i que es poden classificar segons criteris diferents:

Per la seca abundància:

Elements abundants : presents en percentatge compresos entre 2 i 60% d’àtoms H,C,N,O

Elements poc abundants: presents en percentatge compresos entre 2.02 i 0.1%

d’àtoms Na, Mg, P; S; Cl, K; Ca

Elements rars presents en un percentatge inferior a 0.02 d’àtoms B,Si, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Mo, I

Pel seu percentatge en pes:

Bioelements primaris: elements que constitueixen un 96% del total de la matèria viva. Són O,C,H,N,P i S . Són indispensables per a la formació de glúcids

lípids , proteïnes i àcids nucleics.

Bioelements secundaris : la resta. Els indispensables són ; Ca, Na, K,Mg, Cl, Fe,

Si, F,I,Mn,B

Els més abundants per la seva presencia i , per tant, més adequats per edificar

l’estructura de la matèria viva són : C,H,N i O Presenten una sèrie de característiques

que el fan possible:

Capacitat de formar enllaços covalents de gran estabilitat

Són elements lleugers, de pes atòmic baix.

Entre ells poden formar enllaços simples i dobles

S’aconsegueixen amb facilitat perquè són abundants a les capes més externes de

la Terra.

Si ha aquets elements hi afegim el fòsfor i el sofre, tenim la base per a l’edificació de les

molècules de la matèria viva. Què són els glúcids i lípids C, H i O , les proteïnes

C,H,O,N i S i els àcids nucleics C,H,O,N i P

Els elements rars són els oligoelements que es troben en porcions insignificants, però

tenen un paper imprescindible des del punt de vista biològic, podem destacar:

El ferro, que forma part de l’hemoglobina

El iode, que és un element bàsic per produir l’hormona tiroxina de la glàndula

tiroides

El cobalt, necessari per sintetitzar la vitamina B12.

Les biomolècules

Els elements biogènics rarament es troben en estat lliure. En general, es combinen entre

ells per formar compostos químics. Aquest compostos, que es poden aïllar per mitjans

purament físics constitueixen els anomenats principis immediats o biomolècules,

N’hi de biomolècules inorgàniques i orgàniques. S’anomenen biomolècules

inorgàniques perquè apareixen tant en els éssers vius com en la matèria mineral, i són

l’aigua i les sals minerals.

Les biomolècules orgàniques són totes aquelles molècules orgàniques –aquelles que són

construïdes sobre la base d’una cadena de carboni enllaçats entre si- que forman part del

éssers vius.

Els glúcids són molècules orgàniques formades per C, H i O .També s’anomenen

hidrats de carboni, perquè la sena fórmula empírica correspon a (CH2 O)n La principal

funció dels glúcids és aportar energia a l'organisme. De tots els nutrients que puguin ser

utilitzats per obtenir energia, els glúcids són els que produeixen una meteorització més

neta dins les nostres cèl·lules i els que deixen menys residus en l'organisme. De fet, el

cervell i el sistema nerviós només utilitzen glucosa per obtenir energia. D'aquesta

manera, s'impedeix la presència de residus tòxics (com l'amoníac, que és resultat de

metabolitzar proteïnes) i el contacte d'aquests amb les delicades cèl·lules del teixit

nerviós.

Una part molt petita dels hidrats de carboni que ingerim es fa servir en la construcció de

molècules més complexes, juntament amb els greixos i les proteïnes, que llavors

s'incorporaran als nostres òrgans. També utilitzem una porció d'aquests carbohidrats per

aconseguir cremar de forma més neta les proteïnes i greixos que es fan servir com a font

d'energia.

Els lípids

Són un grup de biomolècules orgàniques, formades bàsicament per C, O, i H encara que

alguns poden tenir P,N i S. Són un grup de substàncies químicament molt heterogènies,

però totes presenten les següents propietats físiques:

Són insolubles en aigua

Són solubles en dissolvents orgànics, com l’acetona, el benzè, l’èter, etc.

Resulten untuoses al tacte.

Fan taques translúcides en el paper. Al igual que els glúcids, els greixos s'utilitzen sobretot per aportar energia a

l'organisme, però també són imprescindibles per a altres funcions com l'absorció

d'algunes vitamines (les liposolubles), la síntesi d'hormones i com a material aïllant i de

recobriment d'òrgans interns. També formen part de les membranes cel·lulars i de les

beines que envolten els nervis.

Són presents en els olis vegetals (oliva, blat de moro, gira-sol, cacauet...) rics en àcids

grassos insaturats, i en els greixos animals ( cansalada, mantega, llard de porc...) rics en

àcids grassos saturats. Els greixos dels peixos contenen majoritàriament àcids grassos

insaturats.

Malgrat que dins el grup dels lípids podem trobar productes amb composicions molt

diferents, la major part dels greixos que consumim procedeixen del grup dels

triglicèrids. Els triglicèrids estan formats per una molècula de glicerina, a la qual hi han

units tres àcids grassos de cadena més o menys llarga. El els aliments que normalment

consumim sempre trobem una combinació d'àcids grassos saturats i insaturats. Els àcids

grassos saturats són més difícils d'utilitzar per l'organisme, ja que les seves possibilitats

de combinar-se amb altres molècules es limiten perquè tots els seus possibles enllaços ja

estan utilitzats o saturats. Aquesta dificultat de combinació amb altres compostos fa que

sigui difícil trencar llurs molècules en altres de més petites que travessin les parets dels

capil·lars sanguinis i les membranes cel·lulars. Per això, en algunes condicions poden

acumular-se i formar plaques en l'interior de les artèries (arteriosclerosi).

Continuant en importància nutricional topem amb els fosfolípids, que inclouen fòsfor en

les seves molècules. Entre altres coses, formen les membranes de les nostres cèl·lules i

actuen com a detergents biològics. També és important assenyalar el colesterol,

substància indispensable en el metabolisme perquè forma part de la zona intermèdia de

les membranes cel·lulars ( manté la seva forma), i intervé en la síntesi de les hormones.

Existeix però un problema, com tots els excessos, un excés de colesterol pot provocar

problemes. Si la quantitat de colesterol en el nostre organisme és molt alta, aquest passa

a la sang. Un cop a la sang, és molt possible que aquest s'acumuli en els petits capil·lars

i vasos sanguinis i per tant que produeixi obstruccions que impedeixin el pas de la sang,

donant lloc a malalties cardiovasculars greus.

Els lípids o greixos són la reserva energètica més important de l'organisme dels animals.

Això es deu a que cada gram de greix produeix més del doble d'energia que els demés

nutrients, cosa que fa que per acumular una determinada quantitat de calories, només

sigui necessari la meitat de greix del que seria necessari de glicogen o de proteïna.

Les proteïnes

Són principis immediats orgànics formats per C, H, O i N. Sovint contenen també S i

algunes presenten, altres elements, com aram P, Fe, Cu, etc.

Les proteïnes són fonamentals en l’organització cel·lular, no solament per la seva

abundància, sinó també per l’enorme varietat de funcions que realitzen.

Les proteïnes són els materials que desenvolupen major nombre de funcions en les

cèl·lules de tots els éssers vius. Per una banda, formen part de l'estructura bàsica dels

teixits (músculs, tendons, pell, ungles...) i, per altra banda, tenen funcions metabòliques

i reguladores (assimilació de nutrients, transport d'oxigen i greixos a la sang, inactivació

de materials tòxics o perillosos...). També són els elements que defineixen la identitat de

cada ésser viu i dels sistemes de reconeixement d'organismes estranys en el sistema

immunitari.

Les proteïnes són molècules de gran mida formades per llargues cadenen lineals

d’aminoàcids.

Existeixen uns vint tipus d'aminoàcids diferents, que poden col·locar-se en qualsevol

ordre i repetir-se de qualsevol manera. Una proteïna mitjana està formada per uns cent o

dos-cents aminoàcids alineats, cosa que dóna lloc a un nombre de possibles

combinacions aclaparador. I per si no n'hi hagués prou, segons la configuració espacial

tridimensional que agafi una determinada seqüència d'aminoàcids, les seves propietats

poden ser totalment diferents. Tant els glúcids com els lípids tenen una estructura

relativament simple comparada amb la complexitat i diversitat de les proteïnes.

Àcids nucleics

Els àcids nucleics són biomolècules formades per C, H,O, N i P. A diferència de les

proteïnes, no tenen sofre i el fòsfor no hi és ocasionalment, sinó que n’hi ha sempre i

amb una quantitat d’un 10% aproximadament. Tenen caràcter àcid i un pes molecular

molt elevat.

Químicament es tracta de polímers que, per hidròlisi, es poden separar en nucleòtids

que , al seu torn, estan formants per l’àcid fosfòric, un sucre amb cinc àtoms de carboni

–pentosa que pot ser la ribosa i la desoxiribosa i diferents compostos nitrogenats que

anomenen bases

nitrogenades.

Les vitamines

Les vitamines són molècules orgàniques l'absència de les quals pot provocar malalties

anomenades avitaminosi. Ja que l'organisme no és capaç de sintetitzar-les ha d'adquirir-

les junt amb els aliments. Una dieta en què manqui alguna d'elles provocarà trastorns

metabòlics que acabaran per provocar malalties, i inclús la mort.

També el seu excés hipervitaminosi pot resultar tòxic, especialment en el cas de les

vitamines A, B6,C, D, i la niacina, i amb la resta es poden donar molèsties de diferent

tipus. En alguns casos la intoxicació es pot produir fins i tot de manera acumulativa,

durant un llarg període d'abús.

Les vitamines també actuen com a substàncies antioxidants, que prevenen distints tipus

de càncer. Així per exemple la vitamina E, sembla que presa en els aliments que la

contenen, prevé del càncer de pròstata.

Actuen com a coenzims i grups prostètics dels enzims. En l'actualitat existixen 13

substàncies que es classifiquen com a vitamines, classificades en dos grans grups.

Vitamines hidrosolubles

Complex B

o Vitamina B1 o Tiamina (Antineurítica)

o Vitamina B2 o Riboflavina

o Vitamina B3, Vitamina PP o Niacina

o Vitamina B5 o Àcid pantotènic

o Vitamina B6 o Piridoxina

o Vitamina B8, Vitamina H o Biotina

o Vitamina B9, Vitamina M o Àcid fòlic.

o Vitamina B12 o Cianocobalamina

Vitamina C o àcid ascòrbic (Antiescorbútica)

Vitamines liposolubles

Vitamina A o Retinol

Vitamina D o Colecalciferol (antiraquítica)

Actualment la vitamina D, no es considera una vitamina, sinó una hormona.

Vitamina E o Tocoferol

Vitamina K o Naftoquinona (antihemorràgica)

ACTIVITATS

1. Quina és la funció principal dels glúcids?

2. Quina és la funció principal dels greixos?

3. Esmenta polímers constituents dels éssers vius que desenvolupin: missió

estructural, missió energètica, missió reguladora, defensiva i missió de reserva.

4. Què vol dir que les proteïnes i els àcids nucleics són molècules específiques?