Kimika Loturak eta Bioelementuak

LOTURA KIMIKOAK

Lotura kimikoak atomoen arteko elkarketak dira eta atomoei egonkortasuna ematen diete. Haien geruzan zortzi elektroi izatea lortzen dute (bi, hidrogenoaren kasuan) eta elektroiak ematen, hartzen edo partekatzen dituzte. Azken balentzia-geruzan zortzi elektroi badaude egonkortasun handia ematen die elementu kimikoei.

LOTURA IONIKOAK

Lotura ionikoa kontrako carga duten ioien arteko erakarpen elektrostatikoak eratutako elkartze kimikok dira. Elementuetako batek elektroiak galtzen baditu eta iol positibo bat bihurtzen da (katioia); eta irabazten baditu ioi negatibo bat (aniola). Kontrako zeinuko kargak sortzen direnean, ioi horien artean erakarpen-indar elektrostatiko handiak daude.

LOTURA KOBALENTEA

Lotura kobalentea afinitate elektroniko handia duten bi elementuren artean sortzen da. Atomoak lotzen dira elektroiak partekatzen dituztelako eta elementuek pare bat elektroi, bi pare edo hiru pare parteka ditzakete. Lotura bakunak, lotura bikoitzak eta lotura hirukoitza.

Elektronegatibotasun antzekoa dutenean, apolarra esaten zaio eta elektronegatibotasun desberdina denean polarra.

Molekulen arteko indarra (lotura kimikoak).

INDARRAK: Van der Waalsen indarrak intentsitate aldakorreko indarrak dira. Indar horiei esker hainbat fenomeno fisiko gertatzen dira hala nola, uraren propietateak, eta biologikoak hala nola, entzimen loturak. Bi mota:

• Sakabanatze indarrak: dipolo iraunkorrak ez dituzten molekulen artean gertatzten dira
• Dipolo-dipolo indarrak dipolo iraunkorrak dituzten molekulen karga partzialen arteko erakarpen elektroestatikoz gertatzen dira.

Hidrogeno-zubien bidezko loturak oso dipolo nabarmenen karga partzialen arteko erakarpen elektrostatikoagatik gertatzen da. Ur molekuletan, hidrogeno zubiak, molekula baten hidrogenoaren eta beste baten oxigenoaren artean eratzen dira.

BIOELEMENTUAK

Bioelementuak izaki bizidunen materia osatzen duten elementu kimikoak dira eta hiru mota daude lehen mailakoak, bigarren mailakoak eta oligoelementuak. Portaera akuosoa dute, masa atomiko txikienekoak dira, baina, erreaktiboagoak dira eta lotura-indar handia dute.

LEHEN MAILAKO BIOELEMENTUAK

Lehen mailako bioelementuak materia organiko lehorraren %96 dira. Masa atomikoa baxua da, eta oso lotura kobalente egonkorrak eratzen dituzte. Karbonoa (C) Hidrogenoa (H) Oxigenoa (O), Nitrogenoa (N) Fosforoa (P) eta sufrea (S) dira.

• Karbonoa (C) oinarrizko elementua da. Zenbait molekula inorganikoren eta organikoaen osagaia da. Bakarrik konbinatzen da eta egitura linealak, adarkatuak edo ziklikoak sortzen ditu eta lotura bakunak bikoitzak edo hirukoitzak eratzen ditu.
• Hidrogenoa (H) elektroi-emaile unibertsala da.
• Oxigenoa (O) oso elementu elektronegatiboa da elektroi-hartzailea.
• Nitrogenoa (N) hidrogenoarekin edo oxigenoarekin konbinatzen da propietate desberdineko molekulak eratzeko. Funtsezkoa da proteinak eta azido nukleikoak sorzteko.
• Fosforoak (P) Bere loturetan energia handia pilatzen da eta azido nukleikoen funtsezko osagaia da.
• Sufrea (S) aminoazidoetan agertzen da eta A koentzimaren parte da, erreakzio metabolikoetan dagoena

BIGARREN MAILAKO BIOELEMENTUAK

Sodioa (Na), potasio (K), magnesioa (Mg), kaltzioa (Ca) eta kloroa (Cl) dira. Izaki bizidunetan kantitate txikitan. Funtzio fisiologiko garrantzitsuak betetzen dituzte. Muskuluen uzkurduran, nerbio-bulkadaren transmisioan eta barne-ingurunearen erregulazioan parte hartzen dute

OLIGOELEMENTUAK

Burdina (Fe), kobrea (Cu), iodoa (I) eta litioa (Li). Biomolekula askoren osagaiak dira eta katalizatzaile moduan jokatu.

KARBONOAREN EZAUGARRIAK

Tetrabalentzia-> Lau atomorekin elkartzen da eta lotura kobalenteak egiten ditu. Lotura egonkorrak dira eta energia handia pilatzen dute. Kate luzeak eratu ditzake eta aldakortasun molekular handia ahalbidetzen du. Kate karbonatuak eratzen dituzte eta linealak, adarkatuak edo ziklikoak. Hidrogeno, oxigeno eta nitrogenoarekin modu egonkorrean konbinatzen da zenbait funtzio talde eratuz eta oxidazio-erredukzio erreakzioak bihurtu. Oxidazioa (atomo batek elektroiak galtzean) eta erredukzioa (elektroiak hartzean).

BIOMOLEKULAK ETA KONPOSATU EZ ORGANIKOAK

Biomolekula (organikoak) gluzidoak, lipidoak, proteinak eta azido nukleioikoak dira eta soilik izaki bizidunek dituzte, zenbait bioelementu konbinatuz eratuak. Konposatu ez-organikoak ura, gatz mineralak eta zenbait gas dira eta ez daude izaki biziduetan.

BIOMOLEKULA ORGANIKOEN EZAUGARRIAK

-Lehen mailako bioelementuz osatuta daude.

-Oinarri kimikoa karbonoa da.

-Tamaina handiko makromolekulak dira. Horietako asko polimeroak dira, monomero asko elkartuz eratutako molekulak

-Egitura tridimentsionala dute.

-Aldakortasun molekular handia dute loturak egiteko duen ahalmenagatik. Zenbait funtzio-talde izaten dituzte eta ematen dizkieten propietate bereziek erreakzio kimikoetan agertzea ematen die aukera

-Isomeroak eratzen dira, formula molekular bera duten molekula desberdinak

FUNTZIO TALDEAK (TALDE FUNZTZIONALA)

Funtzio-taldea molekula bati funtzio baten propietate bereizgarriak ezartzen dizkion atomoa edo atomo multzoa da eta kate karbonatuari lotutako hidrogenoetako bat edo gehiago ordezkatzen ditu. (FOTO TABLA PAG29)

URAREN EGITURA

Ur molekula bakuna da, bi hidrogeno atomoz eta oxigeno atomo batez osatuta dago. Atomoak 104,5°-ko angelua eratzen du. Uraren molekula elektrikoki neutroa da protoi eta elektroi kopurua berdina delako. Oxigenoa hidrogenoa baino elektronegatiboagoa denez indar handiagoz erakartzen ditu elektroiei. Horrek karga negatibo handiagoa (&- karga-dentsitate negatiboa) sortzen du oxigenoaren eremuan, eta hidrogeno atomoen eremuan &+ karga positibo handiagoa gelditzen da eta horregatik molekulak dipolo baten moduan jokatzen du. Dipolarrari esker, hidrogeno-zubien loturak sortzen dira. Nahiz eta likido eta solido egoeran egon barne-kohesio handiko sare-egitura garatzen du eta urari propietate bereziak ematen dio.

URA: Biomolekula inorganikoa. Ezinbestekoa iz.bizidunentzat, bizirik mantentzen gaituzten e.kim ingurune urtsuan (uran) gertatzen direlako.

UR MOLEKULAREN PROPIETATEAK

Disolbatzaile izateko ahalmen handia: Disolbatzaile biologiko nagusia da, polaritateagatik. Propietate hori hidrogeno-zubiak eratzeko duen ahalmenari zor dio. Horrela sortzen dira disoluzio molekularrak. Disoluzio ionikoak eratzen dituzte.

Garraio-funtzioa: Disolbazteko ahalmen handiari esker betetzen da, eta substantzia gehienek zirkulatzen dute organismoan.

Funtzio metabolikoa : Disolbatzaile ona izanik, izaki bizidunen metabolismoa osatzen duten erreakzio kimiko gehienak ur- ingurunean gertatzen dira.

Bero espezifiko altua :Ura berotzen denean, energiaren zati bat hidrogeno-zubi bidezko loturak hausteko erabiltzen da, ez tenperatura igotzeko.

Termoerrgulazio-funtzioa: Bero espezifiko handiari esker, zitoplasma urtsuak tenperatura-aldaketatik babesten du zelula. Gai da bero kantitate handiak pilatzeko eta poliki-poliki askatzeko.

Gardentasun nabarmena :Algei sakonera txikian bizitzeko aukera ematen die Izaki fotosintetikoei ur azpian bizitzeko aukera: gardentasunagatik eguzki-izpiak ur azpira sartzen dira eta uretako bizi fotosintetikoa garatzen da sakontasun bateraino

Kohesio-indar handia: Hidrogeno-zubiek indar handiz lotuta mantentzen dituzte ur molekulak, eta eratutako egiturak lIkido bihurtzen du ura. Horregatik gainazal-tentsio handiko likidoa da.

Egitura-funtzioa: Kohesio-indar handiaren ondorioz,urak,konprimatu ezin denez, bolumena ematen die zelulei eta batzuetan, hezurdura hidrostatiko gisa jokatzen du. Esaterako, harrietan bizi diren har batzuk gai dira harri horiek zulatzeko presioagatik eta uraren gainazal-tentsio handiagatik organismo txiki batzuk ur gainean ibil daitezke.

Indargetze funtzioa: uraren kohesio indarrak ematen dio propietate hau, eta horri esker, organoen arteko marruskadura indargetu eta lubrikatu egiten du.

Lurruntze- eta urtze-bero sor altua: Propietate hau ere hidrogeno-zubiei zor die urak. Lehenik hidrogeno-zubiak hausten dira eta gero, ur molekulei egoera-aldaketa egiteko behar duten beroa eman.

Hozte-funtzioa: Lurruntze-bero sor altuagatik urak organismoaren tenperatura konstante mantentzen du.

Atxikidura-indar handia: Ur molekulen eta molekula polar batzuen artean jartzen diren hidrogeno zubien ondorioa da. Atxikidura-indar handia izan kapilaritatearen fenomenoa eragiten du.

Kapilaritatea errazten du: Ur molekulen arteko atxikidura eta kohesio-indarrek ahalbidetu egiten dute izerdi landugabea sustraietatik hostoetara igotzea landareetako baso zurkaretan zehar, energiarik gastatu gabe.

Ezohiko dilatazioa: Izotzak ur likidoak baino dentsitate txikiagoa duenez flotatzen du. Propietate horri esker, ur likidoa egon daiteke izotzaren azpian uretako organismoak bizi daitezke ur horretan.

Funtzio bero-isolatzailea: Solido-egoeran dentsitate txikiagoa duenez, flotatzen ari den izotzak ura isolatzen du eta izoztetik babesten du.

GATZ MINERALAK

Gatz mineralak konposatu ez-organikoak dira. Organismoetan solido egoeran eta uretan disolbatuta daude eta gatz mineralen ioiak, beste konposatu batzuei lotuta.

GATZ MINERALAK SOLIDO EGOERAN

Solido-egoeran, gatz mineralek funtzio eskeletikoa betetzen dute. Babesa ematen diete. Gatz mineralik garrantzitsuenak:

• Kaltzio karbonatoa, CaCO3: moluskuen oskolak eratzen ditu
• Kaltzio fosfatoa, Ca3(PO4)2: ornodunen hezurrek eta hortzek
• Silizea SiO2: belakien eskeletoa osatzen dute

GATZ DISOLBATUAK

Gatz mineralak uretan disolbatuta egon daitezke. Ioietan disoziatuta egoten dira funtzio erregulatzaileak eta espezifikoak betetzen dituztenak

Gatz mineralen funtzio erregulatzaileak

- Organismoaren pH-a mantentzea: gatz mineral asko sistema indargetzaileak dira eta pH-aldaketak arintzen dituzte.

- Entzimen aktibitatea erregulatzea

-Presio osmotikoa erregulatzea: gatz mineral disolabatuak zeluletako eta jariagai organikoetako gazitazunari eusten dute.

pH-a eta disoluzio indargetzaileak Disoluzio indargetzaileek arindu egiten dituzte zelulen barne-ingurunean izandako pH-aldaketak

Gatz mineralen funtzio espezifikoak

- Muskuluen uzkurdura: sodioak (Na+), potasioak (K+) eta magnesioak (Mg+) 

- Odolaren koagulazioa: kaltzioa (Ca++).

- Nerbio bulkadaren transmisioa: sodioak (Na+), potasioak (K+) eta kaltziaok (Mg+)

 Beste biomolekula batzuekin lotutako gatz mineralen ioiak

- Burdina (Fe2+) hemogoblinaren osagaietako bat da. Hemogoblina lau kate polipeptidikoz osatuta dago. Bakoitza hemo-talde bati lotuta dago. Burdinak oxigenoarekin lotzeko eta zirkulazio-sisteman zehar garraiatzeko gaitasuna ematen dio.

- Kobrea (Cu2+) hemozianinaren parte da. Hemozianina hemogoblinaren funtzioa ia berdinak dituen proteina bat da eta ornogabeak daukate. O2a garraiatzen du.

- Iodoa (I-) hormona tiroideek duten osagaia da.

- Magnesioa (Mg2+) klorofilaren egituran dago. Kate hidrokarbonatu bat du eta ematen dio klorofilari fotosintesirako behar duen eguzki-energi xurgatzeko gaitasuna.

ZELULAREN BARNE-INGURUNEAREN ERREGULAZIOA

Zelulen barne ingurunea zitosola edo hialoplasma izeneko disoluzio urtsu batez osatuta dago. Hialoplasman gertatzen dira hainbat prozesu zelularrak eta erreakzio kimikoak. Izaki bizidun batzuk ditugun ezaugarri bat da bizirik mantentzeko. Hainbat propietate fisiko-kimiko erabiliz, ezaugarri horiek mantentzea beharrezkoa da gure bizimodua mantentzeko. Adibidez, tenperatura (T): gizakiok behar dugun tenperatura tartea 36º-37ºC-koa da. 

Homeostasiaren erregulazio-mekanismo garrantzitsuenak:

-Zelula barruko pH-aren erregulazioa.

-Presio osmotikoaren erregulazioa.

-Substantziak garraiatzea mintz plasmatikoan zehar.

ZELULA BARRUKO PH-AREN ERREGULAZIOA

Bikarbonato sistema indargatzailea da, baina, oinarrizko eginkizuna betetzen du giza odolean. Honela jarduten du bikarbonato sistema indargatzaile (Odolaren pH kontrolatzeko) Hidronio ioien kontzentrazioa gutxitzen denean, erreakzioak azido karbonikoa disoziatzeko joera hartzen du. 

Substantziak garraiatzea mintz plasmatikoan zehar Funtzio garrantzitsuena substantziak erregulatzea da. Aldea egon behar du zitoplasmako eta zelulaz kanpoko inguruneko zenbait substantziaren kontzentrazioan beraz, mintz biologikoak erdiirazgazkorrak dira. Presio osmotikoa erreguatzeko substantziak mintz plasmatikoan zehar garraiatzeko mekanismo asko daude.

PRESIO OSMOTIKOAREN ERREGULAZIOA

Difusio-prozesua substantzia batek mintz plasmatikoa zeharkatu dezakeenean gertatzen da. Substantzia kontzen-trazio handieneko lekutik kontzentrazio txikienekora garraia-tzen da, bi konzentrazioak berdintzen diren arte.Osmosia substantziak mintza zeharkatu ezin duenean gertatzen den garraio mota bat da; Difusioa egiten duen molekula substantziaren disolbatzailea da; hau da, ura.

Mintz plasmatikoaren bi aldeetako solutu-konzentrazioaren arabera, ingurune mota hauek bereiten dira: ingurune isotonikoak, hialoplasmakoaren antzeko solutu-konzentrazioak dituztenak; Ingurune hipertonikoak, hialoplasmakoak baino solutu-konzentrazio handiagoak badituzte, eta ingurune hipotonikoak, hialoplasmakoak baino solutu-konzentrazio txikiagoak dituztenak. Osmosi-prozesuaren ondorioz, mintz plasmatikoa desegitera ere heldu daiteke. Horri lisi zelularra esaten zalo.

Homeostasia: Izaki bizidun batzuk ditugun ezaugarri bat da bizirik mantentzeko. Hainbat propietate fisiko-kimiko erabiliz, ezaugarri horiek mantentzea beharrezkoa da gure bizimodua mantentzeko. Adibidez, tenperatura (T): gizakiok behar dugun tenperatura tartea 36º-37ºC-koa da. Homeostasia prozesuak erabiliz, honako zenbaki horiek mantentzen ditugu gure gorputzean.* pH-a eta disoluzio indargetzaileak, pH-a hidronio ioien kontzentrazioaren oinarri hamartarreko logaritmo negatiboa da. pH=-log(H3O+) pH-a disoluzio baten azidotasuna edo basikotasuna kuantitatiboki adieratzeko erabiltzen da. Ur puruan, hidronio ioien kontzentrazioa eta hidroxilo ioiena berdina da. Hori dela eta, uraren pH-a 7 da. Disoluzio neutro bati dagokio. Azido batean, pH-aren balioa 7 baino txikiagoa da. Disoluzio basiko batean pH-a 7baino handiagoa da. Tanpoi disoluzioa —> Buffer disoluzioa. Foto del libro. Disoluzio indargetzaileek arindu egiten dituzte zelulen barne-ingurunean izandako pH-aldaketak. pH- fisiologikoa 7,4 mantendu behar da salbuespena, urdailaren pH azido delako azido gastrikoak direla eta. Odolaren pH-a egonkorra mantentzeko indargatzaile disoluzio bikarbonato sistema deitzen da. Irudikatuko dugu oreka kimiko baten bitartez:  Oreka kimikoa apurtzen da eta ezkerretara desplazatzen da soberan dauden H3O+-ren molekulakan kentzeko CO2+2H2O← H3O+ HCO3-