Exercicis de biomolècules inorgàniques — Biologia i Geologia 3r ESO

Els 6 bioelements principals: carboni (C), hidrogen (H), oxigen (O), nitrogen (N), fòsfor (P) i sofre (S).

El ferro (Fe): cada molècula d'hemoglobina en conté 4 àtoms, un per cada grup on es fixa l'oxigen.

Les 4 funcions principals de l'aigua: dissolvent, reguladora de la temperatura, transportadora i estructural.

Dissolta: Na⁺ o $K^{+}$ a la sang (imprescindibles per a la transmissió nerviosa). Precipitada: fosfat de calci als ossos, que en concentren aproximadament el 99% del calci total del cos.

Els bioelements primaris són els que formen la major part de la matèria viva (C, H, O, N, P, S): l'oxigen i el nitrogen ho són.
El calci és un bioelement secundari: és abundant, però en menor proporció.
El zinc és un oligoelement: només en calen quantitats molt petites, però són imprescindibles.

Cal calcular el 60 % de 70 kg.
Aigua = 70 · $\tfrac{60}{100} = 70$ · 0,6 = 42 kg.
Resultat: uns 42 kg d'aigua (uns 42 L, ja que 1 kg d'aigua és aproximadament 1 L).

La molècula d'aigua ($H_{2}O$) té dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen.
L'oxigen atreu més els electrons i queda amb una càrrega parcial negativa; els hidrògens queden amb una càrrega parcial positiva.
Com que les càrregues no estan repartides de manera simètrica, la molècula té un pol negatiu i un de positiu: és polar.

a) Tensió superficial: les molècules de la superfície s'atrauen fortament entre elles (cohesió) i formen una mena de pellícula.
b) Alt calor específic: l'aigua absorbeix molta calor abans que la seva temperatura pugi gaire.
c) Capil·laritat: la cohesió entre molècules d'aigua i l'adhesió a les parets dels conductes fins la fan pujar.

L'oligoelement és l'iode.
La tiroide el fa servir per fabricar les hormones tiroïdals, que regulen el metabolisme.
S'afegeix iode a la sal perquè és una manera fàcil i barata d'assegurar que tothom en rep la petita quantitat que necessita, i així evitar problemes com el goll.

És l'oxigen (O₂) dissolt, que els peixos absorbeixen amb les brànquies.
L'aigua pot dissoldre gasos, de manera que els éssers vius aquàtics poden fer la respiració i les plantes aquàtiques poden agafar el CO₂ per a la fotosíntesi.

Les inorgàniques no porten cadenes de carboni, com l'aigua o les sals minerals. Les orgàniques sí que en porten, com els glúcids o les proteïnes.

Perquè és una molècula polar, amb una zona lleugerament negativa (a prop de l'oxigen) i una lleugerament positiva (a prop dels hidrògens). Aquesta polaritat li permet envoltar i separar moltes substàncies amb càrrega o polaritat pròpia, com les sals, dissolent-les.

Perquè quan es sua molt, es perden alhora aigua i ions dissolts (sodi, potassi...). Reposar només aigua no recupera aquests ions, que són necessaris per a la transmissió nerviosa i la contracció muscular; per això les begudes isotòniques inclouen sals minerals per reposar-los alhora.

L'aigua destil·lada té menys concentració de soluts que l'interior de la cèl·lula, així que és un medi hipotònic.
Per osmosi, l'aigua travessa la membrana cap a l'interior, on hi ha més soluts.
Els glòbuls vermells s'inflen i poden arribar a esclatar (hemòlisi).

La sal dissolta crea fora de les cèl·lules un medi amb més concentració de soluts que l'interior (medi hipertònic).
Per osmosi, l'aigua surt de les cèl·lules de l'enciam cap a l'exterior.
Les cèl·lules perden aigua i es desinflen, i per això la fulla perd fermesa i queda arrugada.

Primer passem els litres a mil·lilitres: 1,5 L = 1500 mL.
Nombre de porcions de 250 mL: $\tfrac{1500}{250} = 6$.
Sodi = 6 · 0,5 g = 3 g.
L'esportista pren 3 g de sodi.

Per a 250 mL (0,25 L): 9 g/L · 0,25 L = 2,25 g de sal.
Per a 2 L: 9 g/L · 2 L = 18 g de sal.
Comprovació: 2 L són 8 vegades 250 mL, i 8 · 2,25 = 18 g.

L'aigua té un calor específic molt alt: necessita absorbir molta energia per escalfar-se i en desprèn molta en refredar-se.
Durant el dia el mar emmagatzema calor i de nit la va alliberant lentament.
Per això la temperatura de la costa varia menys que a l'interior, on el terra es refreda molt més de pressa.

En congelar-se, les molècules d'aigua s'ordenen i queden una mica més separades: el gel és menys dens que l'aigua líquida i per això flota.
Se forma una capa de gel a la superfície que actua d'aïllant tèrmic.
Sota el gel, l'aigua continua líquida i els peixos poden sobreviure a l'hivern.

Els ions calci intervenen en la contracció dels músculs (sense calci, el múscul no es pot contraure bé).
També participen en la coagulació de la sang, que tanca les ferides.
(Una altra funció possible és la transmissió de l'impuls nerviós.)

Percentatge: $\tfrac{88}{100}$ · 100 = 88 % d'aigua.
En 250 g: 250 · 0,88 = 220 g d'aigua.
Comprovació: els 30 g restants (250 - 220) són la matèria seca, que és el 12 % de 250.

Perquè cada oligoelement es troba en aliments concrets (el ferro sobretot en carn vermella i llegums, el iode en peix i sal iodada, etc.), i encara que la quantitat total de menjar sigui suficient en calories, si la dieta no és variada poden faltar oligoelements específics que només aporten certs aliments. La quantitat de menjar no garanteix la varietat de nutrients que el cos necessita.

Perquè en aquestes situacions el cos perd més aigua del normal (per la suor en la calor, per l'augment del metabolisme en la febre), i sense reposar-la, el volum de sang baixa i es dificulta el transport de nutrients, oxigen i la regulació de la temperatura corporal, que depenen totes de l'aigua. Esperar només a tenir set pot no ser suficient per reposar-la a temps en situacions de pèrdua ràpida.

Perquè els ossos no són un dipòsit fix: el cos hi extreu calci contínuament per mantenir els nivells de calci dissolt a la sang que necessita per a funcions vitals com la contracció muscular i la coagulació. Si la dieta no aporta prou calci, el cos el trau dels ossos per compensar-ho, cosa que a llarg termini els debilita (com passa a l'osteoporosi), encara que la persona ja hagi acabat de créixer.

Tub A: medi hipotònic. L'aigua entra a la cèl·lula per osmosi, s'infla i pot esclatar.
Tub B: medi isotònic. Entra i surt la mateixa quantitat d'aigua, i els glòbuls mantenen la forma normal.
Tub C: medi hipertònic. L'aigua surt de la cèl·lula, que es deshidrata i s'arruga.
Per injectar-la, la solució adequada és la del tub B (isotònica), perquè no malmet les cèl·lules de la sang.

Es tallen dos trossos de patata iguals i se'n mesura la massa inicial.
Se'n posa un en aigua destil·lada (control) i l'altre en aigua amb molta sal, el mateix temps (variable que canviem: la concentració de sal).
Passada una estona, s'assequen i es tornen a pesar.
Resultat esperat: el de l'aigua salada perd massa i queda tou (surt aigua per osmosi); el control manté la massa o en guanya una mica.
Cal que la resta de condicions (mida, temps, temperatura) siguin iguals.

L'aigua de mar té molta més concentració de sals que els líquids del cos: en beure-la, la sang i els líquids es tornen hipertònics.
Per osmosi, les cèl·lules perden aigua per intentar compensar-ho.
Els ronyons han d'eliminar l'excés de sal amb l'orina, i per fer-ho gasten més aigua de la que s'ha begut.
El balanç d'aigua és negatiu i el nàufrag se'n deshidrata més.

Fórmula: Q = m · c · ΔT, amb m = 1000 g.
Aigua: Q = 1000 · 4,18 · 10 = 41800 J = 41,8 kJ.
Oli: Q = 1000 · 2,0 · 10 = 20000 J = 20 kJ.
L'aigua necessita més del doble d'energia per escalfar-se els mateixos graus.
Conclusió: un cos ple d'aigua es refreda i s'escalfa lentament i manté la temperatura força estable. A més, en evaporar-se la suor, l'aigua emporta calor i refreda el cos.

a) Pèrdues: 1,5 + 0,9 + 0,1 = 2,5 L. Guanys: 1,2 + 1,0 + 0,3 = 2,5 L. Balanç = 2,5 - 2,5 = 0 L: el cos està en equilibri.
b) Amb 1 L més de pèrdues, les pèrdues passen a 3,5 L i els guanys són 2,5 L, així que falta 1 L.
Cal beure 1 L més per tornar a l'equilibri (en la pràctica una mica més, perquè el cos també ajusta la quantitat d'orina).

L'iode és necessari per fabricar les hormones de la tiroide. Si en falta, la glàndula no pot fabricar-les bé i creix per intentar compensar-ho: és el goll.
Però els oligoelements s'han de prendre en la quantitat justa: un excés d'iode també altera el funcionament de la tiroide.
Per això el correcte és una dieta variada i equilibrada, i no suplements sense necessitat.