BIOMOLEKULAK 1. GAIA PDF

BIOMOLEKULAK 1.GAIA: BIZIAREN OINARRI KIMIKOA  1. Lotura kimikoak Elementu kimikoek, lotura kimikoen bidez elkartzen direnean, gas noblearen konfigurazioa hartzeko joera dute, hau da, balentzia-geruzan zortzi elektroi izateko joera (hidrogenoaren kasuan, bi baino ez). Arau honi zortzikotearen...

BIOMOLEKULAK 1.GAIA: BIZIAREN OINARRI KIMIKOA  1. Lotura kimikoak Elementu kimikoek, lotura kimikoen bidez elkartzen direnean, gas noblearen konfigurazioa hartzeko joera dute, hau da, balentzia-geruzan zortzi elektroi izateko joera (hidrogenoaren kasuan, bi baino ez). Arau honi zortzikotearen erregela deritzo. Horretarako, behar diren elektroiak ematen, hartzen edo partekatzen dituzte. 1.1. Lotura ionikoa Oso elementu elektronegatibo bat (adibidez, kloroa) oso elementu elektropositibo batekin (sodioa, esaterako) konbinatzen badugu, elektroiak elementu elektropositibotik (Na) elektronegatibora (Cl) lekualdatzen dira. Hau da, atomoetako batek joera handia du elektroiak hartu eta balentzia-geruza betetzeko. Horrela ioi negatiboa eratzen da (anioia). Beste atomoak elektroiak galtzeko joera handia duenez, ioi positiboa eratzen da (katioia). Kontrako zeinuko kargak dituzten ioiak sortzen direnean, bat-egitea aurkako karga duten ioien erakarpen elektrostatikoaren bidez sortzen da. Sodio eta kloro ioien eraketa, erakarpena eta konposatu ioinikoaren eraketa 1 Konposatu ionikoek ioi-agregatuak eratzen dituzte eta agregatu hauek kristal-sare bat osatzen dute. Sodio kloruroa edo gatz arrunta (NaCl) da adibide bat. Sodio kloruroaren kristal-sarea *Elektronegatibotasuna: atomo batek lotura bateko elektroiak beregana erakartzeko duen ahalmena da. Elektronegatibotasuna 2 1.2. Lotura kobalentea Elektronegatibotasun handia duten atomoen artean gertatzen da lotura kobalentea. Balentzia-geruza betetzeko, elektroi-pareak partekatzen dituzte. Elektroi-pare bakar bat partekatzen badute, lotura bakuna eratzen dute; 2 elektroi-pare partekatzen badituzte, lotura bikoitza; eta 3 elektroi-pare komun badituzte, lotura hirukoitza. Elektroi-pareak partekatzean, loturan parte hartzen duten atomoen nukleoak elkartuta geratzen dira. Lotura kobalente bidez lotutako atomoak berdin-berdinak direnean, hau da, elektronegatibotasun bera dutenean, eratutako loturari apolar esaten zaio. Lotura kobalente apolar bikoitza Atomoak bestelakoak direnean, ez dituzte elektroiak berdin partekatzen, elektronegatibotasun handiena duen atomoak partekatutako elektroiak indar handiagoz erakarriko baititu. Horren eraginez, atomo elektronegatiboenean karga partzial negatiboa sortzen da, eta bestean, karga partzial positiboa. Dipolo elektrikoa sortzen da eta lotura kobalente polarra dela esaten dugu. 3  Lotura kobalente polarra: dipolo elektrikoa 1.3. Molekulen arteko indarrak Van der Waals-en indarrak Indar hauen artean dipolo-dipolo indarrak daude. Molekula baten mutur positiboa beste molekula baten mutur negatibotik gertu dagoenean, erakarpen elektrostatikoa gertatzen da. Indar hauek oso ahulak dira eta eraginkorrak izateko, molekulek oso gertu egon behar dute elkarrengandik. 4  Dipolo iraunkorren arteko dipolo-dipolo indarrak (Van der Waals-en indarrak) Hidrogeno-loturak edo Hidrogeno-zubien bidezko loturak Hidrogeno-lotura hidrogeno atomo bat eta fluorra, oxigenoa edo nitrogenoa duten molekuletan eratzen da. Elektronegatibotasun handiaren eta F, O eta N atomoen tamaina txikiaren eraginez, partekatutako elektroiak haietatik gertuago gelditzen dira, eta ondorioz, karga negatibo gehiegi eratzen da haietan, δ-. Hidrogeno atomoaren gainean, berriz, karga negatiboaren gabezia sortzen da, δ+. Hidrogeno-lotura hidrogenoaren karga partzial positiboek eta fluor, oxigeno eta nitrogeno atomoen karga partzial negatiboek elkar erakarrita eratzen da. Hidrogeno-loturak Kasu adierazgarriena ur-molekula da. Hidrogeno loturak uraren propietate fisikoen arduradunak dira. Hidrogeno-loturak ur likidoari barne-kohesio handia ematen dio, besteak beste. 5  Hidrogeno-loturak ur-molekulen artean 2. Bioelementuak Ezagutzen ditugun elementu kimiko guztietatik, gutxi gorabehera 70 baino ez daude izaki bizidunetan. 70 horietatik 25 inguru baino ez dira agertzen izaki bizidun guztietan. Elementu horiek bioelementu izena hartzen dute. Bioelementuak izaki bizidunen materia osatzen duten elementu kimikoak dira. 3 bioelementu mota bereizten dira: lehen mailako bioelementuak, bigarren mailako bioelementuak eta oligoelementuak. 2.1. Lehen mailako bioelementuak Zelulen masaren %97,5 betetzen dute. C-a, H-a, O-a eta N-a dira nagusiki, eta proportzio txikiagoan, S-a eta P-a. Hona hemen 1. mailako bioelementuen funtzioak: - C-a, H-a eta O-a biomolekula organiko guztien zati dira. - N-a proteinen funtsezko osagaietako bat da, baita azido nukleikoena, klorofilarena eta hainbat gluzido eta lipido talderena ere. 6  - S-ak proteina asko osatzen ditu eta hainbat entzimaren jarduera katalitikoa ere eragiten du. Sufrea aminoazido batzuetan dago eta disulfuro-zubia izeneko lotura mota eratu dezake. Honez gain, A koentzimaren parte ere bada; koentzima hori erreakzio metaboliko askotan esku hartzen duen kofaktore entzimatikoa da. - P-ak (fosforoak) fosfolipidoak (zelula-mintzetako lipidoak) eta azido nukleikoak osatzen ditu. Izaki bizidunek energia metatzeko eta askatzeko erabiltzen duten molekularen (ATP molekula) parte da. Fosfato bihurtuta, eskeletoetan eta hortzetan ageri da. Hona hemen 1. mailako bioelementuen ezaugarriak: - Elektroiak behar dituzte balentzia-geruza osatzeko (hidrogenoak bat, oxigenoak bi, nitrogenoak hiru eta karbonoak lau), eta hori dela eta, beste atomo batzuekin elektroiak partekatuta, lotura kobalenteak eratzeko gai dira. - Masa atomiko txikia dute. Hau dela eta, eratzen dituzten loturak indartsuak dira eta lotura horien bidez eratzen dituzten molekulei egonkortasun handia ematen diete. 2.2. Bigarren mailako bioelementuak 2. mailako bioelementuak ioi-itxuran aurkituko ditugu. Honako hauek dira: Na+, Ca2+, K+, Mg2+ eta Cl-. Zelulan kantitate txikian agertzen dira, ez baitute organismoaren guztizko pisuaren %2,5 gainditzen. Hona hemen 2. mailako bioelementuen funtzioak: - Na+, K+ eta Cl--a nerbio-bulkada transmititzeko beharrezkoak izateaz gain, oreka osmotikoari eusteko balio duten mintzaren gradienteak eratzeaz arduratzen dira. - Ca2+-ak muskulu-uzkurduran esku hartzen du, baita odol-koagulazioan eta nerbio-bulkadaren transmisioan ere. CaCO3 bihurtuta (hauspeatuta) eskeleto-egiturak eratzen ditu. - Mg2+ klorofila molekulan ageri da eta hainbat erreakzio kimikoren katalizatzailea ere bada. 7 2.3. Oligoelementuak Izena grezierako oligos hitzetik dator eta “urri” esan nahi du. Zelulen masaren %0,1 baino gutxiago betetzen dute. Funtsezkoak dira organismoak ondo funtzionatzeko. Biomolekula askoren osagai dira eta katalizatzaile moduan jarduten dute hainbat erreakzio kimikotan. Oligoelementuen gabeziak eskasia-gaixotasunak eragin ohi ditu eta haien kontzentrazio jakin bat gaindituz gero, intoxikazioak eragiten ditu. Hona hemen oligoelementu batzuk: burdina (Fe, oxigenoa garraiatzen duten molekulen hemo taldeen osagaia; hemoglobinaren osagaia, esaterako), fluorra (F, hezurren eta hortzen osagaietako bat da) kobrea (Cu), iodoa (I), litioa (Li),..... 3 bioelementu motak: lehen mailako bioelementuak, bigarren mailako bioelementuak eta oligoelementuak. 8 * Karbono atomoaren ezaugarriak Biomolekula organiko guztien osagai nagusia karbonoa (bioelementu primarioa) da. Hauexek dira karbonoaren ezaugarriak: 1. Tetrabalentzia Karbonoak balentzia-geruzan 4 elektroi dituenez, lotura kobalente indartsuen bidez 4 atomo edo talde funtzionalekin elkartu daiteke. Lotura horiek tetraedro erregular gisa antolatzen dira eta horrela molekulak egitura tridimentsionala du. Metano molekula. Tetrabalentzia: tetraedro erregular itxura Karbono atomoak beste karbono atomo batzuekin, lotura kobalente bakunak, bikoitzak edo hirukoitzak ezar ditzake. 2 karbono atomoren arteko lotura bakunak, bikoitzak eta hirukoitzak 9  2. Elkarren artean lotzeko eta kate luzeak eratzeko gaitasuna Tetraedroak alboetara dituzten beste tetraedro batzuekin elkartu ohi dira eta horrela kate luze eta sendoak eratzen dituzte. Osatzen dituzten kate ohikoenei eta bakunenei kate hidrokarbonatu deritze. Kate hauetan karbono atomoak eta hidrogeno atomoak lotura kobalente bakunen bidez elkartzen dira eta eskeletoa osatzen dute. Kate hauek kate luzeak dira eta linealak, adarkatuak edo ziklikoak (hau da, uztai forman itxiak) izan daitezke. Kate hidrokarbonatu linealak, adarkatuak eta ziklikoak Kate hidrokarbonatu hauek aseak (lotura bakunak dituzte) edo asegabeak (lotura bikoitzak edo hirukoitzak dituzte) izan daitezke. Karbono atomoek oxigenoarekin lotura bikoitzak eratzen dituzte eta nitrogenoarekin, aldiz, lotura hirukoitzak. Lotura bakun, bikoitz eta hirukoitzak 10  3. Aldakortasun molekular handia ahalbidetzen du. Talde funtzionalak Karbonoak aldakortasun molekular handia egotea ahalbidetzen du, zenbait elementurekin egin baititzake loturak. Hidrogeno, oxigeno eta nitrogenoarekin modu egonkorrean konbinatzen da. Karbono atomoek oxigenoarekin lotura bikoitzak eratzen dituzte eta nitrogenoarekin, aldiz, lotura hirukoitzak. C atomoek oxigenoarekin lotura bikoitzak eta nitrogenoarekin hirukoitzak eratu Karbono atomoak hidrogeno, oxigeno eta nitrogenoarekin konbinatzean, talde funtzionalak sortzen dira. Talde funtzional batzuk besteak bihur daitezke oxidazio-erredukzio (erredox) erreakzio kimikoen bidez. Interes biologikodun talde funtzional nagusiak Talde Formula Konposatu Adibidea funtzionala orokorra mota Hidroxiloa R-OH Alkohola Metanola Karboxiloa R-COOH Azido organikoa Gantz-azidoa R-COH Aldehidoa Glukosa Karboniloa R-CO Zetona Fruktosa Aminoa R-NH2 Amina Aminoazidoa 11 Molekula organikoen propietate asko talde funtzional hauen menpe egoten dira. Karbonoaren 3 ezaugarri hauei esker, askotariko formak eta propietateak dituzten molekula mota ugari eratu daitezke. Bioelementuen inguruko gurutzegrama 3. Biomolekulak. Sailkapena eta ezaugarriak Biomolekulak bioelementuak bat eginda eraturiko molekulak dira. 3.1. Biomolekulen sailkapena Biomolekulak honela sailkatzen dira: Organikoak. Molekula horiek materia bizidunean baino ez daude eta kate hidrokarbonatuek osatzen dituzte. Gluzidoak, lipidoak, proteinak eta azido nukleikoak dira. Ez-organikoak. Ez daude izaki bizidunetan soilik eta egitura kimiko bakuna dute. Ura, gatz mineralak eta zenbait gas (CO2, O2) dira. Biomolekulen sailkapena 12 3.2. Biomolekula organikoen propietateak Biomolekula organikoen egituraren oinarri kimikoa karbonoa da, molekularen hezurdura osatzen baitu (ikus karbono atomoaren ezaugarriak aurreko atalean). Molekula organiko gehienak makromolekulak dira; kasu askotan polimeroak dira, 30 molekula bakun ingururen loturak. Molekula bakun horiek monomeroak edo egitura-unitateak dira. Molekula bakun horiek polimerizazio-erreakzioetan bat egiten dute. Biomolekula organikoek egitura tridimentsionala dute eta egitura hori funtsezkoa da molekulak betetzen duen funtzio biologikoan. Biomolekula organikoek aldakortasun molekular handia dute, 1. mailako bioelementuen konbinazioagatik eta karbonoak zenbait elementurekin loturak egiteko duen ahalmenagatik. Hala, molekula hauek zenbait talde funtzional izaten dituzte (ikus karbono atomoaren ezaugarriak aurreko atalean). 4. Ura Ur-ingurunean sortu zen bizia. Izaki bizidunetan ugarien dagoen konposatua da eta izaki bizidun askoren habitata ere bada. Gizakiengan %70 gutxi gorabehera ura da. Ura izaki bizidunetan zelula barnean (zitosolean eta zelulako organuluetan), ehunen eta organoen parte ur interstizial gisa eta zenbait jariagairen (odola eta izerdia, besteak beste) parte izanik ageri da. 4.1. Uraren egitura Ura oxigeno atomo bat eta bi hidrogeno atomo lotuta eratzen da, lotura kobalenteen bidez. Karga garbi neutroa izan arren, molekula dipolarra da. Ikusi dugun bezala, oxigeno atomoak hidrogeno atomoek baino elektronegatibotasun handiagoa du, eta hori dela eta, loturetan partekatutako elektroiak oxigenotik gertuago daude hidrogenoetatik 13 baino. Ondorioz, 2 karga partzial negatibo eratzen dira oxigenoaren inguruan, eta karga partzial positibo bat, berriz, hidrogeno bakoitzean. Hidrogeno atomo bakoitzean karga partzial positibo bana eta oxigeno atomoaren inguruan 2 karga partzial negatibo Urak karga garbi neutroa izan arren, molekula dipolarra da. Kargak egotean, ur molekulen artean hidrogeno-loturak sortzen dira, karga positiboen eta negatiboen artean. Horrek egitura erretikularra, sare formakoa, ematen dio ur likidoari. Egitura erretikularrak barne-kohesio handia du eta urak dituen propietate bereziak sorrarazten ditu. 14  Karga positiboen eta negatiboen arteko hidrogeno-loturak * Uraren egitura erretikularra Ur molekula bakoitzak inguruko 4 molekularekin (ur molekulak edo substantzia polarrak) eratu ditzake hidrogeno-loturak: 2, oxigenoaren karga negatiboekin, eta beste 2, hidrogeno bakoitzaren karga positiboekin. Lotura horiek ahulak izan arren, barne-kohesio handia ematen diote ur-likidoari, lotura asko eta asko baitira, hots, masa molekular handiagoko multzoak eratu ditzakete. Ur molekula bakoitza beste 4 ur molekulekin hidrogeno-loturak eratu ditzake 15 4.2. Ur molekularen propietateak eta funtzio biologikoak (uraren garrantzia izaki bizidunentzat) Disolbatzeko gaitasun handia Ura disolbatzaile unibertsala da. Urak, ezagutzen dugun beste edozein likidok baino substantzia gehiago disolba ditzake. Ur molekularen polaritateak ahalbidetzen du hori. Uraren polaritateari esker, hidrogeno-loturak eratu daitezke edozein ioi-konposaturekin (gatz arrunta adibidez) eta talde polarrak dituzten molekulekin (etxeko azukrea adibidez). Urarekin nahasteko erraztasuna duten substantzia horiei hidrofilo deritze. Beste substantzia askok, aldiz, ura aldaratzen dute eta ezin dira uretan disolbatu (hori dela eta uretan egitura bereziak sortzen dituzte), gantzak eta beste substantzia apolar batzuk esaterako. Azken substantzia horiei hidrofobo deritze. Hona hemen propietate honen ondoriozko funtzio biologiko nagusiak: Izaki bizidunen barrualdean ura substantzien garraiobidea da. Honi esker, urak zeluletan mantenugaiak sartzea eta zelula-metabolismoaren ostean sortutako hondakinak kanporatzea ahalbidetzen du. Ura metabolismoaren erreakzio kimiko gehienen ingurunea da. Erreakzio horietan ura erreaktiboa nahiz produktua izan daiteke. Biomolekula askok elkarri eragiteko uretan disolbatuta egon behar dute. Lurruntze-bero altua Uraren kasuan, energia kantitate oso handia behar da hidrogeno-loturak apurtu eta likidoaren gainazaleko molekulak airera igarotzeko, hots, likidoa gas bilakatzeko. Uraren urtze-tenperatura ere oso altua da. 16 Hona hemen propietate honen ondoriozko funtzio biologiko nagusia: Urak, lurruntzean, izaki bizidunetan hozgarri-lanak (errefrigeratzaile funtzioa) egiten ditu. Hori gorputzaren tenperatura erregulatzeko lagungarria da. Landare baten azalean ura edo larruazalean izerdia lurrunduta, gehiegizko beroa ekidin eta gorputza hozten da, tenperatura egonkortuz. Kohesioa-atxikidura Molekulen artean hidrogeno-zubiak eratzeko gaitasun handia izateari esker, urak barne-kohesio handia du, hau da, hidrogeno-zubiek indar handiz lotuta mantentzen dituzte ur molekulak (KOHESIOA). Honi esker urak ere gainazal tentsio altua du. Uraren polaritatea dela eta, urak karga positiboak edo negatiboak dituen edozein molekulari edo gainazali lotzeko gaitasuna du. Honi esker, urak atxikitzeko gaitasun handia du. (ATXIKIDURA) Hona hemen propietate honen ondoriozko funtzio biologiko nagusiak: Barne-kohesio handiari esker, ura likido ia konprimaezina da. Hori dela eta, hainbat izaki bizidunek ura eskeleto hidrostatiko gisa erabiltzen dute, hala nola, anelidoek, nematodoek eta beste hainbat ornogabek lokomoziorako. Landareen kasuan, honi esker, zelulek hanpadura edo turgentzia eta bolumena lortzen dute. Gainera, uraren gainazal-tentsio handia dela eta, zenbait organismo txiki ur gainean ibili daitezke. Kohesioa eta atxikidurari esker, kapilaritatez izerdi landugabea (ura eta gatz mineralak) xileman gora sustraietatik hostoetaraino doa, energiarik gastatu gabe. Esperimentua 17  Bero espezifiko handia Ura bero-kantitate handia xurgatzeko gai da, uraren tenperaturan aldaketa handirik nabaritu gabe. Uretan hidrogeno-zubiek ur-molekulen energia zinetikoa edo mugimendua mugatzen dute. Uraren tenperatura handitzeko behar den beroaren zati bat, ur molekulak elkarrekin mantentzen dituzten hidrogeno-zubiak suntsitzeko erabiltzen da. Beraz, bero-energiaren zati txiki bat baino ez da tenperatura handitzeko erabiltzen. Horregatik, ura mantsoago berotzen da gainerako likidoak baino. Beroa kentzean ere, ura mantsoago hozten da gainerakoak baino. Beraz, bero-gehikuntza edo -gutxitze garrantzitsuek tenperaturaren gorabehera txikiak baino ez dituzte eragiten ur-inguruneetan. Hona hemen propietate honen ondoriozko funtzio biologiko nagusia: Izaki bizidunetan ura bero-indargetzailea edo termoerregulatzailea da. Inguruko tenperatura aldatu arren, urari esker, izaki bizidunetan organismoaren barruko tenperatura nahiko egonkor mantentzen da (animalia homeotermoen kasua). Era berean, propietate honi zor diote ozeanoek lehorreko tenperatura erregulatzeko ahalmena, eta horrela ahalbidetzen dute bizia garatzeko ingurune egokia. Erreaktibotasun kimikoa Urak ioietan banantzeko berezko joera duenez, erreaktibo kimiko indartsua da. Urak partzialki disoziatzeko berezko joera du eta hidrogeno katioiak (H+) sortzen ditu, uretan hidronio katioi gisa (H3O+) eta hidroxilo anioi gisa (OH-) ageri direnak. Urak ioietan disoziatzeko duen berezko joera 18 Hona hemen propietate honen ondoriozko funtzio biologiko nagusia: Urak hidrolisi- eta erredox-erreakzioetan (oxidazio-erredukzio erreakzioetan) aktiboki parte hartzen du. Urak solido-egoeran (izoztuta) likido-egoeran baino dentsitate gutxiago du Izotzean, ur molekulak inguruko ur molekulekin 4 hidrogeno-zubi edo lotura eratzen ditu. Horrek egitura erretikular irekia sortzen du. Egitura honetan, ur molekulak likido-egoeran baino bereiziago daude. Izotzean ur molekulak bereiziago daudenez, ur-masa berberak bolumen handiagoa izango du solido-egoeran likido-egoeran baino. Urak solido-egoeran bolumen handiagoa duenez, dentsitatea txikiagoa izango du. Hori dela eta, izotzak uretan flotatzen du. Izotzean ur molekulak bereiziago daude, ur molekula batek inguruko ur molekulekin 4 hidrogeno-zubi eratzean sortzen den egitura erretikular irekia dela eta 19 Hona hemen propietate honen ondoriozko funtzio biologiko nagusia: Ur-masa handiak gainazalean izozten direnez, azpian dagoen ur likidoa izotz-geruza baten bidez isolatuta eta izoztetik babestuta geratzen da. Izotz-geruzak nolabait isolatzaile termiko gisa funtzionatzen du. Horrela, tenperatura 0ºC-tik gora mantentzen da eta barruan bizia garatzen da klima hotzetako aintziretako eta ibaietako eremu sakonetan. Gardentasun nabarmena Ur purua gardentasun-maila altua duen substantzia da. Hona hemen propietate honen ondoriozko funtzio biologiko nagusia: Uraren gardentasun handia dela eta, eguzki-izpiak ur azpira sartzen dira eta argi hori organismo fotosintetikoek erabiltzen dute, uretako bizi fotosintetikoa garatu ahal izateko argi-izpiak iristen diren sakontasun jakinetaraino. 5. Gatz mineralak Gatz mineralak izaki bizidunetan bi eratan egon daitezke: solido-egoeran edo hauspeatuta eta disoluzioan. Gatz mineralen ioiak, berriz, beste konposatu batzuei lotuta egoten dira. 5.1. Gatz mineral solidoak Gatz mineral solidoek eskeleto- eta euskarri-egiturak eratzen dituzte. Sostengua eta babesa ematen diete eskeleto-egiturei. Adibidez: Kaltzio karbonatoa (CaCO3): ornogabe askoren oskolak (moluskuak eta krustazeoak esaterako) eta hezurdurak (koralak) eratzen ditu. Ornodunen hezurren parte ere bada, eta zenbait 20  ornodunen (narrastiak adibidez) arrautzen kanpoko estalkietan ere egoten da. Moluskuen oskolak Krustazeoa Koralak Dortoken (narrastiak) oskola Kaltzio fosfatoak [Ca3(PO4)2] ornodunen hezurrak gogortzen ditu. Hortzen osagaien artean ere ageri da. Silizeak (SiO2) zenbait mikroorganismoren oskola eratzen du, hala nola diatomeoena (alga zelulabakar talde bat). Belakien (poriferoak) eskeletoa osatzen duten espikuletan ere badago. Diatomeoen oskola Belakien espikulak 21 5.2. Gatz mineralak disoluzioan Gatz mineralak ioi gisa uretan disolbatuta ere egon daitezke. Kasu horretan, gatzen osagai diren atomoen ioietan disoziatuta egoten dira. Ioien artean hauek dira ohikoenak: Anioiak: sulfatoa (SO42-), bikarbonatoa (HCO-), fosfatoak (HPO43-, H2PO4-), nitratoa (NO3-) eta kloruroa (Cl-). Katioiak: Na+, K+, Ca2+, Fe3+ eta Mg2+. Ioi horiek funtzio erregulatzaileak eta espezifikoak betetzen dituzte organismo bizietan. Gatz mineralen funtzio erregulatzaileak Hona hemen disolbatutako gatz mineralen funtzio nagusiak: Gatz mineral asko sistema indargetzaileak dira. Tanpoi-sistema bezala funtzionatzen dute, metabolismoaren ondoriozko pHaren aldaketak kontrolatzen baitituzte. Entzimen aktibitatea erregulatzea. Entzima batzuek ioi jakin batzuk behar izaten dituzte katalizatzen ari diren erreakzioa gauzatu dadin. Presio osmotikoa erregulatzea. Gatz mineral disolbatuak arduratzen dira zeluletako eta jariagai organikoetako gazitasunari eusteaz, hots, oreka osmotikoari eusteaz. Horrela, presio osmotikoa ez ezik, bolumena ere erregulatzen da. *pHa: disoluzio baten azidotasuna edo basikotasuna kuantitatiboki adierazteko erabiltzen den eskala da. pHa hidronio ioien kontzentrazioaren oinarri hamartarreko logaritmo negatiboa da: 22 Gatz mineralen funtzio espezifikoak Sodioak, potasioak eta kaltzioak muskuluen uzkurduran eta nerbio-bulkadaren transmisioan parte hartzen dute. Kaltzioa behar-beharrezkoa da odolaren koagulaziorako. 5.3. Beste biomolekula batzuekin lotutako gatz mineralen ioiak Burdina (Fe3+) hemoglobinaren osagaietako bat da, hau da, oxigenoa odolean zehar garraiatzeaz arduratzen den proteinaren parte da. Burdinak oxigenoarekin lotzeko eta oxigeno hori zirkulazio-sisteman zehar garraiatzeko gaitasuna ematen dio hemoglobinari. Kobrea (Cu2+) hemozianinaren parte da. Hemoglobinaren antzeko funtzioak dituen proteina bat da hemozianina. Zenbait ornogabek izan ohi dute, hala nola krustazeoek eta moluskuek. Magnesioa (Mg2+) klorofilaren egituraren parte da. Zati horrek ematen dio klorofilari hain zuzen ere fotosintesirako behar duen eguzki-energia xurgatzeko gaitasuna. 6. Zelularen barne-ingurunearen erregulazioa Zelulen barne-ingurunea zitosol edo hialoplasma izeneko disoluzio urtsu batez osatuta dago. Disoluzio horretan zelula-organuluak daude. Hialoplasmaren %70 gutxi gorabehera ura da eta bertan hainbat substantzia disolbatuta edo dispertsio koloidalak (nahaste heterogeneo bat da non solutua ez den disolbagarria. Hori dela eta, mikroskopioz osagai desberdinak bereizi daitezke) osatuz egoten dira. Substantzia horien artean daude gasak, gatz mineralak ioi forman, proteinak, aminoazidoak, gluzidoak, lipidoak, azido nukleikoak, nukleotidoak eta beste osagai batzuk. Proteinek, polisakaridoek eta azido nukleikoek dispertsio koloidalak osatzen dituzte. Hialoplasman hainbat prozesu zelular eta erreakzio kimiko gertatzen dira. Prozesu horiek guztiak gauzatzeko, inguruneak parametro 23 fisiko-kimiko egonkorrei (homeostasia) eutsi behar die muga batzuen barruan. Zelularen barne-inguruneko homeostasia erregulazio-mekanismoen bidez lortzen da. Mekanismo horiek arindu egiten dituzte metabolismoaren eta kanpo inguruneko aldaketen ondorioz hialoplasman izaten diren gorabeherak. Hauek dira homeostasiaren erregulazio-mekanismo garrantzitsuenak: sistema indargetzaileak eta substantziak garraiatzea mintz plasmatikoan zehar. 6.1. Sistema indargetzaileak Izaki bizidunen funtzio gehienak 6 eta 8 arteko pHan garatzen dira. pHan aldaketa txikiek nabarmen oztopatzen dituzte entzimen jarduera. Zelulen barnean izaten diren erreakzio kimiko gehienak entzimek katalizatzen dituztenez, horrelako aldaketek zelula-metabolismoaren erreakzioei eragiten diete. pHaren gorabeherak kontrolatzeko, izaki bizidunek indargetze-, tanpoi- edo buffer-sistemak dituzte. Tanpoi biologiko nagusiak bikarbonato-tanpoia eta fosfato-tanpoia dira. Azido edo base baten kantitate txikiak gehitzen direnean, substantzia horiek pHaren aldaketak neutralizatzen dituzte. 6.2. Substantziak garraiatzea mintz plasmatikoan zehar Zelulen mintzek betetzen duten funtzio garrantzitsuetako bat da haietatik sartzen diren eta ateratzen diren substantziak erregulatzea. Funtzio hori funtsezkoa da zelulen metabolismorako eta funtzionamendurako. Izan ere, mantenugaiak zelulan sartu behar dira eta hondakinak, aldiz, kanporatu egin behar dira. Bestalde, prozesu fisiologiko batzuk gauzatzeko, hala nola nerbio-bulkadaren transmisioa, aldea egon behar du zitoplasmako eta zelulaz kanpoko inguruneko zenbait substantziaren kontzentrazioan. 24 Hau guztia dela eta, mintz biologikoak erdiiragazkorrak dira, hau da, zenbait substantziari pasatzen uzten diete, eta beste batzuei sarrera eragozten diete. Substantziak mintz plasmatikoan zehar garraiatzeko bi era daude: difusio bidez eta osmosi bidez. Difusio bidez Substantziak kontzentrazio handieneko lekutik kontzentrazio txikienekora garraitzen dira, 2 kontzentrazioak berdintzen diren arte. Osmosi bidez Diluituen dagoen disoluziotik kontzentrazio handiena duen disoluziora ura igarotzen da, kontzentrazio desberdina duten 2 disoluzioen kontzentrazioak berdindu arte. Mintz erdiiragazkorrek urari pasatzen uzten diote, baina ez uretan disolbatutako substantziei. Mintz erdiiragazkorraren bidezko ur-jarioa bi disoluzioek kontzentrazio bera izan arte gertatzen da. Ur-fluxu hori geldiarazteko behar den presioari presio osmotiko deritzo. Presio osmotikoa oso garrantzitsua da zelulentzat eta erregulatu egin behar da, osmosi-prozesuaren ondorioz, mintz plasmatikoa desegitera (lisi zelularra) heldu daiteke eta. Mintz plasmatikoaren 2 aldeetako solutu-kontzentrazioaren arabera, 3 ingurune mota bereizten dira: Ingurune isotonikoak: hialoplasmakoaren antzeko solutu-kontzentrazioak dituztenak. Kasu honetan, zelulatik ateratzen den ur-kantitatea eta sartzen dena berdina da. Hortaz, ez da fenomeno osmotikorik gertatzen eta zelulak ez du aldaketarik jasaten. Ingurune hipertonikoak: hialoplasmakoak baino solutu-kontzentrazio handiagoak dituztenak. Kasu honetan, urak zelulatik ateratzeko joera du. Zelula zimurtu egiten da. Landare-zeluletan, zelula-mintza zelula-hormatik bereizten da. Fenomeno honi plasmolisi deritzo. 25  Adibidez: Itsas-mailaren igoerak itsasoko ur gazia ortuetara eramanez gero (uholdeak), inguruneko solutu kontzentrazioa (gatza) landareen zeluletako solutu kontzentrazioa baino handiagoa izango da, hots, ingurunea hipertonikoa izango da. Ura zeluletatik aterako da eta zelulak zimurtu egingo dira (mintz plasmatikoa zelula-hormatik bereiziz). Honi plasmolisia deritzo. Landareak zimeldu eta hil egingo dira. Landarea zimelduta Ingurune hipotonikoak: hialoplasmakoak baino solutu-kontzentrazio txikiagoak dituztenak. Kasu honetan, ura zelulan sartzen da. Zelula puztu egiten da. Fenomeno honi hanpadura edo turgentzia deritzo. Animalia-zelulak fenomeno honen ondorioz lehertu daitezke. Landare-zelulak, aldiz, ez dira lehertuko, zelula-hormak lehertzea eragozten baitu. Adibidez: Ur nahikotxo duen lurzoru batean hazten den landare batek, lurzorutik ura xurgatzen du. Inguruneko solutu kontzentrazioa landarearen zelulen barrualdeko solutu kontzentrazioa baino txikiagoa da (ingurune hipotonikoa). Hau dela eta, urak zeluletara sartzeko joera du. Zelulak puztu egiten dira, hau da, hanpadura edo turgentzia jasaten dute. Zelulak zelula-horma dutenez, ez dira lehertzen, landare-zelulek zelula-hormaren bidez presio osmotikoari aurre egiten baitiote. Honek landarea tente mantentzea ahalbidetzen du. 26  Landarea hanpatuta Ingurune isotoniko batean animalia- eta landare-zeluletan ez da fenomeno osmotikorik gertatzen. Ingurune hipotoniko eta hipertonikoetan, aldiz, animalia- eta landare-zeluletan osmosi-prozesuak gertatzen dira, hanpadura edo turgentzia eta plasmolisia hurrenez hurren 27  Ingurune hipertoniko, isotoniko eta hipotonikoetan odoleko globulu gorriek edo eritrozitoek plasmolisia, ezer ez eta hanpadura jasaten dute Ura, gatz mineralak eta osmosiaren inguruko galdetegia Osmosia: esperimentua USE PROBAKO GALDERAK 2012ko Uztaila 28 2013ko Ekaina 2014ko Uztaila 29 2015eko Uztaila 2018ko Ekaina 2021eko Uztaila 30 2022ko Ekaina 31