Biziaren Oinarri Molekularra: Bioelementuak eta Biomolekulak

Biziaren Oinarri Molekularra

Izaki Bizidunen Ezaugarriak

Izaki bizidunek konposizio kimiko berdintsua dute, elementu kimiko gutxi batzuez osatuta daude (gehienak Karbonoaren (C) konposatuak dira) eta zelulaz osaturik daude.

Hiru funtzio nagusi betetzen dituzte:

• Nutrizioa: Materia eta energia behar dituzte hazteko, egiturak mantentzeko eta berritzeko (metabolismo zelularra).
• Ugalketa: Izaki berriak sortzen dituzte espeziea iraunarazteko.
• Erlazioa: Kanpo zein barruko informazioa jaso eta estimuluen bidez erantzun egiten dute.

Bioelementuak

Izaki bizidunen materia osatzen duten elementu kimikoak dira. Ugaritasunaren eta funtzioaren arabera 3 taldetan bereizten dira:

1. Lehen Mailako Bioelementuak

Zelulen masaren %96 dira. C, H, O, N eta neurri txikiagoan S eta P dira.

• C, H, O eta N: Biomolekulen oinarrizko osagaiak.
• S: Proteina eta entzima askoren osagai.
• P: Fosfolipidoetan, azido nukleikoetan, ATPn, hezurretan eta hortzetan (fosfato eran).

2. Bigarren Mailako Bioelementuak

Kantitate txikiagotan egoten dira: Na, Ca, K, Mg eta Cl.

• Na, K eta Cl: Nerbio-bulkada transmititzen dute.
• Ca: Muskuluen uzkurdura, odolaren gatzaketa, eskeletoan CaCO₃ bezala.
• Mg: Klorofila molekulan dago (fotosintesia).

3. Oligoelementuak

Izaki bizidunetan %0,1 baino gutxiagoko presentzia dute. Funtsezkoak dira funtzionamendu onerako. Katalizatzaile gisa funtzionatzen dute erreakzio kimikoetan (erreakzioak azkartu).

Gutxiegi daudenean gabezia-gaixotasunak agertzen dira; gehiegi daudenean, intoxikazioak.

Aipagarrienak:

• Fe: Oxigenoa garraiatzen du.
• I: Hormonak eratzen ditu.
• Li: Neuronen babeslea.
• Cu, Zn: Entzima askoren kofaktoreak.
• Co: Bitamina batzuen osagaia.

Karbonoaren Ezaugarriak

Karbonoak bere ezaugarri bereziei esker biomolekulen eskeletoa eratzen du:

Tetrabalentzia

4 atomorekin elkar daiteke gehienez, tetraedro itxuran kokatua. Beste karbono atomo batzuekin lotura kobalente bakunak, bikoitzak edo hirukoitzak sor ditzake. Lotura egonkorrak dira, energia handia pilatzen dutenak. Loturak apurtzean energia askatu egiten da.

Kate Luzeak Eratzeko Gaitasuna

Kate karbonatu luze eta sendoak sor ditzake. Bakunenak eta ugarienak hidrokarburo-kateak dira (hidrogenoarekin bakarrik osatzen direnak). Kateak linealak, adarkatuak zein ziklikoak izan daitezke.

• Aseak: Lotura bakunak dituzte.
• Asegabeak: Lotura bikoitzak edo hirukoitzak dituzte.

Aldakortasun Molekular Handia

Hidrogeno, oxigeno eta nitrogenoarekin konbinatzen da funtzio-taldeak osatuz. Funtzio-talde batzuk beste bihur daitezke oxidazio-erredukzio (erredox) erreakzio kimikoen bidez.

Biomolekulak

Izaki bizidunak osatzen dituzten molekulak dira, bioelementuak konbinatuz sortuak. Biomolekulak 2 taldetan sailkatzen dira:

1. Biomolekula Ez-organikoak

Materia bizian zein inertean topa ditzakegu, hala nola, ura, gatz mineralak eta gas batzuk (O₂, CO₂...).

2. Biomolekula Organikoak

Materia bizian bakarrik aurki daitezke. Kate hidrokarbonatuak osatzen dituzte:

• Gluzidoak
• Lipidoak
• Proteinak
• Azido Nukleikoak

Funtsezko elementua karbonoa da.

Biomolekula Organikoen Propietateak

Biomolekula organikoen propietateak faktore hauen menpe daude:

• Karbono atomoen antolaketa: Kate lineala, adarkatua, ziklikoa.
• Katearen luzera: Zenbateraino den disolbagarria uretan.
• Funtzio-taldea: Molekula bereizten du eta bere izaera ematen dio.

Isomeria

Formula molekular bera baina egitura edo banaketa desberdina duten molekulak dira.

1. Egitura-Isomeria

Atomo berberek molekula desberdinak eratzen dituzte. Bi mota daude:

• Kate Isomeroak: Formula molekular bera dute, eta kate hidrokarbonatuaren ordenan baino ez dira aldatzen.
• Funtzio-Talde Isomeroak: Funtzio-talde desberdinak dituzte. Adibidez: glukosa (aldehidoa) eta fruktosa (zetona). Bi azukreek formula molekular bera daukate: C₆H₁₂O₆.

2. Espazio-Isomeria (Estereoisomeria)

Formula molekular bera baina atomoen kokapen espaziala ezberdina. Bi mota daude:

• Cis-Trans Isomeria Geometrikoa: Bi funtzio-talde molekularen alde berean (CIS) edo kontrako aldeetan (TRANS) kokatzen dira.
• Isomeria Optikoa: Karbono asimetrikoak egotearen eraginez sortzen da. Karbono asimetrikoa 4 funtzio-talde desberdinei loturik dagoen karbono atomoa da. Honek orientazio desberdinak sortzen ditu, ispilu-irudi diren molekulak sortuz.

Ura

Urak garrantzi bikoitza du: zelulen (eta biziaren) funtsezko osagaia da, eta zenbait bizidunen habitata.

Uraren Egitura

Ura oxigeno atomo bat eta bi hidrogeno atomoren arteko lotura kobalente bidez eratzen da. Lotura ez da lineala: 104,5º-ko angelua eratzen du.

Oxigeno atomoak elektronegatibotasun handiagoa duenez, indar handiagoz erakartzen du lotura kobalentean dagoen elektroi-parea. Ondorioz, oxigenoan karga negatibo gehiegi pilatzen da, eta hidrogenoan, berriz, karga positibo gehiegi. Banaketa desberdin horrek polaritatea sortzen du ur molekulan, eta horregatik esaten da ura molekula dipolarra dela.

Polo bat negatiboa da (oxigeno aldekoa) eta beste polo bat positiboa (hidrogeno aldekoa). Dipolarra izateari esker, ur molekulen artean hidrogeno-zubiak era daitezke, sare formako egitura sortuz ur likidoan. Lotura hauek etengabe sortu eta deuseztatzen dira eta oso ahulak dira, baina kopuru handian agertzen direnez, kohesio handia ematen diote ur likidoari.

Uraren Propietate eta Funtzio Biologikoak

Uraren izaera dipolarrak (eremu positibo eta eremu negatiboak) propietate fisiko-kimiko bereziak ematen dizkio, eta hauek izaki bizidunentzat onuragarriak dira. Ikus taula:

Gatz Mineralak

Bizidunetan gatz mineralak 2 modutan aurki daitezke:

1. Hausperatuak (Solido Egoeran)

Eskeleto eta euskarri-egituretan aurkitzen dira:

• Karbonatoak: Animalien oskoletan.
• Fosfatoak: Hezurretan.
• Silikatoak: Belakien barne-eskeletoan, mikroorganismo batzuen oskoletan (alga diatomeak) eta landare batzuen zurtoinean (gramineoak).

2. Disoluzioan (Forma Ionikoan)

Erregulazio funtzioak betetzen dituzte, izakien barne-ingurunea egonkor mantentzeko (Homeostasia).

Ioi motak:

• Anioiak: Karbonatoak (HCO₃⁻), fosfatoak (HPO₄²⁻, H₂PO₄⁻), kloruroak (Cl⁻), nitratoak (NO₃⁻) eta sulfatoak (SO₄²⁻).
• Katioiak: Na⁺, K⁺, Ca²⁺, Mg²⁺.

Funtzio Espezifikoak:

• Homeostasia: Organismoen barruko gazitasuna eta pH-a konstante mantentzea. Entzimen aktibitatea erregulatzea. Presio osmotikoa eta zelulen bolumena erregulatzea.
• Muskuluen uzkurdua (Na⁺, K⁺ eta Mg²⁺ behar dira).
• Odolaren koagulazioa (Ca²⁺).
• Nerbio-bulkada transmisioa (Na⁺, K⁺, Ca²⁺).