1. Substanţele care alcătuesc organismele VII

Chimia biologică descriptivă se ocupă cu studiul substanţelor care intră în alcătuirea organismelor (cu structura, proprietăţile, sistematica şi rolul lor), nu însă şi cu modul de formare, de transformare şi de degradare a acestor substanţe în organismul viu, care face obiectul biochimiei dinamice sau metabolismului.

1. Compoziţia elementară şi sumară a organismelor

Compozitia elementara a organismelor

Fiecare substanţă care intră în alcătuirea organismelor vii, are o anumită constituţie chimică, care este caracterizată în primul rînd de natura, proporţia diferitelor elemente chimice care o compun şi în al doilea rînd, de modul de aranjare sau de legatura atomilor în moleculă. Stabilirea naturii şi proporţiei elementelor care alcătuiesc diferite substanţe sau diferite ţesuturi se face cu ajutorul analizei elementare.

Cercetările privind compoziţia elementară a materiei vii au evidenţiat că în alcătuirea organismelor vegetale şi animale intră în primul rînd următoarele 12 elemente, C, H, O, N, S, P, Cl, Ca, Mg, K, Na, şi Fe, (macroelemente) - formează 99,0% din masa organismului, din care cauză se numesc şi elemente plastice.

În afara macroelementelor, în structura organismului vegetal şi animal intră încă un număr mare de elemente chimice, în cantitate mică, sub 1% în total, numite oligoelemente sau microelemente: Mo, Cu, Zn, Si, B, Mn, Co, As, F, Br, AI, etc.

În general numai 21 elemente sunt permanent prezente în materia vie şi sunt denumite elemente esenţiale (unii autori numesc bioelemente), care au fost distribuite în trei grupe în raport cu concentraţia lor în organism:

• Grupa I: elemente abundente (prezente în proporţie de peste 60% din totalul atomilor) - C, H, O, şi N;

• Grupa II: elemnte puţin abundente (prezente în raport de 0,02-0,1 atomi%) - Na, Mg, P,S,Cl, Ca, K;

• Grupa III: elemente rare (prezente în proporţie mai mică de 0,02 atomi%) – Si, B, Fe, Cu, Mn, Zn, Va, I, Ni, Co.

În organismul viu, aceste elemente chimice se găsesc sub forma diferitelor combinaţii în:

a) Apă;

b) Cîteva săruri minerale (cloruri, sulfaţi, azotaţi şi fosfaţi de potasiu, calciu, sodiu si magneziu);

c) Substanţe organice plastice (glucide, lipide, protide);

d) Substanţe organice active (enzime sau fermenţi, vitamine, hormoni,

numeroşi pigmenţi);

e) Produse intermediare şi finale de metabolism (esenţe şi răşini, alcaloizi, glicozizi, tanini, antibiotice).

Compoziţia sumară a organismelor.

Apa este un component esenţial al organismului şi cel mai important lichid pentru menţinerea vieţii, fiind parte componentă structurală a sistemelor biologice şi participă la activitatea metabolică a acestora. Structural moleculele apei sunt simetrice - organizate sub formă de tetraedru avînd în centru un atom de oxigen, manifestă proprietăţi fizico-chimice specifice:

• Capacitate calorică mare, ce permite păstrarea temperaturii constante un timp îndelungat - proprietate foarte necesară în desfăşurarea proceselor metabolice;

• Căldura specifică aproape constantă, între + 27C şi +40C;

• Formarea rapidă a legăturilor de hidrogen;

• Disociază uşor în (H₃O)⁺ şi (HO)^-

Apa participă direct la formarea citoplasmei celulare unde determină starea fizică şi respectiv şi cea fiziologică. Apa este un bun solvent, formează legături de hidrogen şi participă la structura unor compuşi macromoleculari. Apa participă direct la multe reacţii chimice (hidroliză, hidratare, deshidratare, oxidare, sinteză, etc) şi este mediul unde decurg diverse reacţii biochimice.

Apa apare în ţesutul vegetal şi animal în 3 forme;

• apa care intra în constituţia chimică a compuşilor organici - apă legată;

• apa care asigura starea coloidala a materiei vii protoplasmatice apă absorbita;)

• apa libera - apă de îmbibiţie.

Apa are în organism un rol multiplu si complex - dizolvant pentru numeroase substanţe, servind în acelaşi timp şi ca agent de transport al acestora în organism. Apa are rol chimic, provocînd numeroase fenome de hidratare, de hidroliză, de oxido-reducere, de sinteză, serveşte la menţinerea presiunii osmotice şi la reglarea concentraţiei ionilor de hidrogen şi de hidroxil în organism, constituind un factor important de legatură între organism şi mediu.

Determinarea apei în diferite ţesuturi sau organe se efectuează în general prin încalzirea acestora la temperatura de 105C, adică la o temperatură la care apa liberă, ce îmbiba ţesutul, se poate evapora fară ca materia organică să se altereze. Prin această operaţie, în unele cazuri se pierde însă, şi mici cantităţi din unele substanţe ale ţesutului, care sunt volatile la această temperatură sau care sunt antrenate de vaporii de apă; acesta fiind cazul uleiurilor eterice, amoniacului, etc.

În afară de apă, organismele vii sunt constituite din materie uscată -

substanţa uscată. Se poate pune în evidenţă prezenţa substanţelor organice şi minerale din materia uscată prin încinerarea acesteia la o temperatură de circa 500C. La ardere se formează substante volatile (CO₂, H₂O, NH₃) şi substanţa fixă (cenuşa).

Materia vegetală şi animală este deci formată din apă, substanţe minerale, a căror proporţie este în general mică şi din substanţe organice, care constituie principalele componente ale materiei vii.

Compoziţia chimică generală a organismelor vii:

• Substanţe anorganice:

- apa (≈60%)

- săruri minerale( 3 – 5%)

• Substanţe organice:

- rol plastic şi energetic - glucide, lipide, proteine,

- rol catalic – enzime;

- rol informaţional – ARN+AND;

- rol de reglare – enzime, vitamine, hormoni.