Bioelements i biomolècules inorgàniques

Explica la diferència entre bioelements primaris, secundaris i oligoelements, i posa un exemple concret de cadascun dels tres grups.

Observa el gràfic de barres de l'abundància dels principals bioelements en la matèria viva. Indica a quin grup de bioelements pertanyen els quatre elements més abundants, quin percentatge de la matèria viva representen aproximadament en conjunt i per què es consideren imprescindibles per formar biomolècules.

Pots fer-ho en paper i enviar una foto amb la teva resposta.

S'analitza al laboratori la composició elemental (% en massa seca) de dues mostres desconegudes:

• Mostra 1: Oxigen 62,4 %, Carboni 19,8 %, Hidrogen 9,5 %, Nitrogen 3,1 %, Calci 1,4 %, Ferro 0,005 %, Zinc 0,003 %.

• Mostra 2: Oxigen 46,6 %, Silici 27,7 %, Alumini 8,1 %, Ferro 5,0 %, Calci 3,6 %, Carboni 0,03 %.

1. a) Dedueix raonadament quina de les mostres procedeix de matèria viva i quina de l'escorça terrestre, justificant la teva elecció a partir de les propietats fisicoquímiques del carboni que el fan més idoni que el silici per constituir les biomolècules.
2. b) A partir de les dades de la mostra biològica, classifica els seus elements en primaris, secundaris i oligoelements atenent a la seva abundància relativa.
3. c) Justifica per què un oligoelement com el zinc és tan indispensable per al manteniment de la vida cel·lular com el carboni, tot i trobar-se en una proporció milers de vegades inferior.

Indica dues funcions de l'aigua en els éssers vius que siguin conseqüència directa de la seva polaritat i explica breument cadascuna d'elles.

A diferència de gairebé tots els líquids, la densitat dels quals augmenta de manera contínua a mesura que es refreden fins a solidificar, l'aigua assoleix la seva densitat màxima a 4 °C (1,000 g/cm³) i disminueix a 0,917 g/cm³ en congelar-se a 0 °C.

1. a) Explica la causa molecular d'aquesta anomalia tèrmica de l'aigua, descrivint com es reorganitzen els enllaços per ponts d'hidrogen en la transició d'aigua líquida a gel.
2. b) Imagina un escenari hipotètic en què l'aigua no presentés aquesta anomalia i el gel fos més dens que l'aigua líquida. Prediu de manera raonada l'evolució tèrmica i física que experimentaria un llac de muntanya de 20 m de fondària durant un hivern amb temperatures de -10 °C, i justifica com afectaria la supervivència dels organismes aquàtics bentònics i nectònics.

Relaciona l'elevada capacitat calorífica de l'aigua amb la termoregulació dels organismes i posa un exemple que mostri aquesta funció en un ésser viu concret.

Una cèl·lula acumula ions $\text{K}^+$ al seu interior i manté ions $\text{Na}^+$ a l'exterior. Explica en quina forma es troben aquestes sals minerals en el medi cel·lular (dissoltes o precipitades) i anomena dues funcions que poden exercir.

L'esquelet humà conté sals de calci en forma precipitada. Anomena una sal mineral concreta que el formi i explica quin avantatge aporta que estigui precipitada en lloc de dissolta.

En un cultiu hidropònic experimental s'estudia l'efecte de la deficiència de bioelements en plàntules de tomàquet. El lot 1 creix en un medi mancat de nitrogen i el lot 2 en un medi mancat de ferro. Després de dues setmanes, tots dos lots pateixen clorosi severa i aturada del creixement. Un alumne afirma que les conseqüències en el lot 2 haurien de ser insignificants en comparació amb el lot 1, argumentant que el nitrogen representa al voltant del 3 % de la massa seca de la planta (bioelement primari), mentre que el ferro suposa menys del 0,01 % (oligoelement).

1. a) Rebat l'argument de l'alumne explicant la diferència fonamental entre el paper biològic dels bioelements primaris i el dels oligoelements.
2. b) Justifica a escala bioquímica per què la carència d'una quantitat tan minúscula de ferro bloqueja la síntesi de clorofil·la i la fotosíntesi amb una gravetat comparable a la falta de nitrogen.