Zelula

Wikipedia(e)tik
Hona jo: nabigazioa, Bilatu
Kortxoaren egituraren irudia mikroskopioaz, Robert Hookek egina. Zelula izena irudian ikus daitezkeen gelatxoetatik dator, latinez cellulae

Zelula (latinetik cellulae, "lekugune txikia") izaki bizidun guztien egitura-unitate eta funtzional garrantzitsuena da. Gaur egungo biologia Teoria zelularrean oinarritzen da, besteak beste.

Zelulak biziaren oinarrizko elementuak dira: izaki bizidun guztiak zelulez osatuta daude. Izaki bizidunen aniztasuna ikaragarria da, zelula bakar batez edo mila milioika zelulez egon daitezke osatuta; hala ere, konplexuenak ere, zelula bakar batetik sortzen dira. Hau da hain zuzen ere, zelulen ezaugarri nabariena: zelulak dira izaki bizidunak sortzeko gaitasuna daukaten egitura bakarrak.

Zelulak: izaki bizidunen oinarrizko unitateak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zelulak egitura mikroskopikoak dira, begi hutsez ez dira ikusten, beraz, zelulen aurkikuntza mikroskopioaren agerpenari lotuta dago. Mikroskopioak XVII. Mendean hasi ziren erabiltzen eta garai horretan lehenengo aldiz zelulak deskribatu ziren; horien artean, odol-zelulak, espermatozoideak, eta mikroorganismoak. Mende horretan ere “zelula” hitza lehenengo aldiz erabili zen kortxoan bereizten ziren gelaxkak izendatzeko.

Behaketa mikroskopiko hauek garrantzi handia bazuten ere, XIX. mende arte gai biziaren izaera azaltzeko nagusitu egin diren hiru hipotesiek ez zuten zerikusirik zelulekin:

  • Bitalismoak esateko bizi-indarraren existentzia aldarrikatzen zuen. Bizi-indarra izaki bizidun osoan zegoen baina ez atal edo elementu isolatuetan.
  • Berezko sorkuntzaren teoriak, onartzen zuen gai bizia materia inertetik zuzenean sor zitekeela; behe-mailako

organismoen kasuan behintzat.

Bi teoria hauen arabera izaki bizidunen osagaietan ez zegoen ezer berezirik; hori dela eta oztopo handiak izan dira organismoen unitatearen bilaketan eta, hortaz, zelularen kontzeptuaren garapenean. Bi hipotesi hauetaz gain, garai berean ere, beste bi teoria agertu ziren: Teoria Fibrilarra eta Teoria Globularra.

  • Teoria Fibrilarraren jarraitzaileen esanetan organismoen (batez ere goi-mailako organismoen) funtsezko elementuak zuntzak dira (nerbioak, odol-hodiak, eta abar), azterketa makroskopikoek (autopsiek, disekzioek) agerian uzten zuten bezala.
  • Teoria Globularra: Mikroskopista askok ordea gai bizian egitura globularrak ikusten zituzten; hala ere, lehen aipatu bezala, urte asko pasatu ziren oso txarto definitutako “globulu” horiek benetako zelulak bihurtu arte.

Teoria zelularra[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Robert Hooke, zelula izenaren sortzailea

Teoria Zelularrak zelularen kontzeptua ekarri zuen XIX mendearen hasieran bi aldaketa garrantzitsu gertatu ziren zeinek eragin handia izan zuten zelularen kontzeptuaren agerpenean. Alde batetik pentsaera eboluzionista indartu zen: izaki bizidun guztiek jatorri berbera badute gai biziaren oinarrizko elementua berdina izan behar da derrigorrez. Pentsaera eboluzionistak beraz, izaki bizidunen oinarrizko elementuen bilaketa bultzatu zuen. Beste aldetik mikroskopioaren hobekuntza: lenteen akatsak zuzentzea lortu zen eta ondorioz ikusten ziren irudiak askoz garbi eta zehatzago bihurtu ziren. Behaketa mikroskopikoak biderkatu ziren eta organismoen izaera zelularra argi eta garbi agertzen hasi zen: hasieran landare-ehunetan (landare zelulak handiagoak dira eta lodia den horma zelular batez inguratuta daude) eta gero animalia ehunetan.

Jatorri ezberdinetako ehun eta organo-mota anitz aztertu ondoren 1839.an Scheleiden eta Schwann ikerlariek Teoria Zelularra aldarrikatu zuten:

1) Zelula organismoen zati elementala (edo unitate estrukturala) da.

2) Zelulak funtsean mintz batez, gorputz zelular batez eta nukleo batez osatuta daude.

3) Zelula berriak masa organiko amorfo batetik kondentsazioz sortzen dira.

Tamalez, azken puntu honetan ikertzaile hauek guztiz oker zeuden. Hala ere, urte gutxi geroago, zatiketa zelularra deskribatu ondoren, azken adierazpen hau zuzendu zen: edozein zelula aurreko zelula batetik sortzen da. Proposamen honekin Teoria Zelularra osatzen da, arrakasta handia izan zuena izan zuen eta gainera urte gutxi pasa ondoren agertu zen Charles Darwin-en Eboluzioaren Teoriaren batera biologia modernoaren oinarriak jarriz.

Hala ere ia XX. mende arte salbuespen bat mantendu zen: ikerlari askoren ustez nerbioak zuntz ez-zelularrak ziren. Santiago Ramon y Cajal-ek frogatu zuen nerbioak neuronen luzakinak besterik ez zirela nerbio zuntzak. Teoria Zelularra funtsean gaur egun ere baliagarria den arren, XIX mendeko Teoria Zelularrak zelula eukariotoa deskribatzen zuen, prokariotoak, nukleorik gabeko zelulak, definizio horretatik kanpo geratzen baitziren.

Ezaugarriak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zelulak molekula espezifikoz osatutako sistema kimikoak dira, baina, oso gaitasun bereziak dituztenak. Gaur egun existitzen diren zelula guztiak oso antzekoak dira. Zelula-mota asko egon arren, guztiak patroi bereko aldaerak dira: molekula garrantzitsuenak eta zelularen barruan burutzen diren oinarrizko prozesuak berdinak dira zelula guztietan. Zelulak ulertzeko beraz, ikus dezagun zein diren zelula guztien gaitasunak eta ezaugarriak.

Ugaltzeko gaitasuna[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zelularen zatiketa eta ugaltzea: mitosia eta meiosia.

Biziaren ezaugarririk nabariena agian ugaltzeko gaitasuna da. Izaki bizidunek ugaltzeko gai dira eta prozesu honen ondorioz organismo berriak eta berdinak sortzen dituzte. Horretarako gurasoen ezaugarrien transmisioa gertatu behar da, edo hobeto esanda, ezaugarri horiek eragiteko informazioaren transmisioa. Informazio honi, hau da, organismoa eraikitzeko arau-multzoari gene informazioa deritzo. Gene-informazioa beraz, biziaren elementurik garrantzitsuentzat har dezakegu; hala ere, gene-informazioa bakarrik ez da nahikoa izaki bizidun bar sortzeko: gene-informazioa isolatzen badugu ezin dugu eraiki ezta organismorik sinpleena ere.

Gene-informazioak, erabilgarria izateko, gordeleku bat eskatzen du; gordeleku horiek zelulak dira hain zuzen. Organismoak ugaltzen direnean gene-informazioa transmititzen dute baina beti zelula batean sartuta. Era berean izaki bizidunak beti zelula batetik sortzen dira; baina zelula osoa behar dugu, ezin dugu eraiki organismoa zelularen atal batetik abiatuta. Zelulak beraz, horrelako moduan defini daitezke: zelulak izaki bizidunak sortzeko gutxieneko sistemak dira.

Gene-informazioa transmititzea eta gordetzea[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zelula guztiek, salbuespenik gabe, molekula berean gordetzen dute gene informazioa; molekula hori azido desoxierribonukleikoa (DNA) da, oso luzea den polimero lineala. DNA lau monomero (nukleotidoz) ezberdinez osatuta dago:

Hauek bata bestearen ondoan lerrotzen dira sekuentzia espezifiko bat jarraituz. Sekuentzia honetan hain zuzen, gene-informazioa kodetuta dago. DNA zati konkretuak informazio-unitateak edo geneak dira: zelularen (edo organismoren) ezaugarri bat kodetzen duen molekularen zatia.

Gene-informazioa transmititzeko mekanismoa berdina da zelula guztietan eta DNAren egituran oinarritzen da. DNA molekula bi harizpiz osatuta dago. Bi harizpi hauek osagarriak dira; hau da, harizpi bakoitzeko nukleotido sekuentziak aztertzen baditugu agerian geratzen da beti A nukleotido bat T nukleotido batekin elkartzen dela; era berean, G nukleotido baten aurrean beti C nukleotido bat egongo da. Ezaugarri honetan hain zuzen DNAren bikoizpena oinarritzen da: bikoizteko DNA molekula irekitzen da eta harizpi bakoitzeko sekuentzia jarraituz harizpi osagarri berri bat eraikitzen da. DNA erreplikazio-mekanismo hau unibertsala da.

DNAtik proteinara: RNA mezularia[aldatu | aldatu iturburu kodea]

DNAren egituraren animazioa

Zelulak informazioa erabiltzen du bere osagaiak eraikitzeko. Informazioa kodetuta dago eta deskodetzea beharrezkoa da, hau gene-espresioa dugu.

  • Prozesu honetan, hasieran, gene batetik RNA molekula bat sortzen da; hau, DNA bezala, 4 nukleotido desberdinez osatutako polimero lineala da, baina askoz txikiagoa eta harizpi bakar batez osatua. Prozesu honi transkripzioa deitzen diogu.
  • Bigarren urrats batean RNA erabiltzen da beste molekula-mota bat sortzeko: proteinak, zelularen eragile nagusiak.

Proteinak ere polimero linealak dira baina kasu honetan monomeroak aminoazidoak (aa) dira (20 aa desberdin). RNAren nukleotidoen sekuentziak aminoazidoen sekuentzia eragiten du hori dela eta prozesu honi itzulpena deritzo (bi alfabeto desberdin). RNA, azken finean, informazioaren mezularia delako (mRNA) erabiltzen du zelulak. Mezulari baten erabilerak abantaila handia dauka: kopia asko egin daitezke gene beretik eta hondatzen bada ez dauka garrantzirik, ordezkatua izango baita. RNAri esker beraz geneak babestuta mantentzen dira.

Itzulpena RNAz eta proteinez osatutako konplexu handi batean burutzen da: erribosoman. Erribosoman RNAm eta aminoazidoak biltzen dira, eta aminoazidoen arteko loturak eraikitzen dira. Baina, nola pasatzen da RNAren 4 letrako alfabeto batetik proteinen 20 letrako alfabeto batetara?.

Mekanismo eta kode berbera erabiltzen dira edozein zelulatan: hiru nukleotidoko sekuentzia espezifiko batek (kodon)ak aminoazido espezifiko baten polimerizazioa eragiten du. Kodonaren eta aminoazidoaren arteko ezagutzea ez da zuzena: aminoazidoa erribosoman sartzen da beti RNA molekula txiki bati lotuta (RNA garraiatzailea edo transferentziazkoa, tRNA) eta kodoiak tRNA honetan dagoen hiru nukleotidoko sekuentzia espezifiko bat, antikodoia hain zuzen, ezagutzen du. Azken finean beraz, itzulpena ere nukleotidoen arteko osagarritasunean datza.

Proteinak, zelularen eragile nagusiak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Proteinak dira zelularen eragilerik nagusienak zelularen bizitzerako elementurik garrantzitsuenak proteinak dira; izan ere zelularen masa gehiena proteinez osatuta dago. Proteinak polimero linealak dira baina tolesten dira hiru dimentsiozko egiturak sortzeko; ondorioz proteina mota asko sortzen dira, oso funtzio desberdinak betetzen dituztenak:

  • proteina estrukturalak; hau da, egitura zelularrak eraikitzeko erabiltzen direnak, molekulen garraioaz arduratzen direnak,
  • mugimendua eragiten dutenak
  • seinale moduan jokatzen dutenak
  • proteinak zelularen katalizatzaile nagusiak dira: hauek entzimak ditugu.

Entzimak ezinbestekoak dira zelularen bizitzerako: entzimarik gabe erreakzio zelularrak ez lirateke gertatuko edo astiroegi burutuko lirateke. Izan ere entzimek azaltzen duten jarduera katalizatzailea ikaragarria da: erreakzio baten abiadura milioika aldiz altuago eragin dezakete. DNA bikoizteko ere entzimak beharrezkoak dira, hori dela eta, gaurko zeluletan, gai genetiko eta proteinen artean mendetasuna dago: DNA beharrezkoa da proteinak sintetizatzeko eta proteinak DNA erreplikatzeko.

Egitura zelularrak[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zelulak bere baitan ordena sortzeko gai dira, zelularen osagaiak - proteinak eta azido nukleikoak - makromolekulak dira. Makromolekula zelularrak oso egitura ordenatuak dira, polimeroak dira, non monomeroak lotura kobalenteen bidez elkartuta dauden. Are gehiago, makromolekulak askotan elkartzen dira konplexu handiak sortzeko. Elkarte makromolekular hauetariko batzuk makina molekular moduan ikus ditzakegu: benetako makina batean bezala, konplexu hauetan hainbat osagai biltzen dira, bakoitza bere eginkizunarekin eta guztiek modu koordinatuan lan egiten dutenak, energiaren gastuarekin.

Erribosoma, esate baterako, horietako bat izaten da. Zeluletan beraz, maila molekularrean oso konplexuak diren egiturak sortzen dira. Izatez, hau da, hain zuzen ere, zelulen eta orokorrean izaki bizidunen ezaugarri nagusienetariko bat: ordena edo konplexutasuna sortzeko duten gaitasuna. Printzipioz egoera hau termodinamikaren bigarren legearen kontra dago: lege honek dioenez unibertsoan beti desordena-kopurua igo behar da, edo beste moduan esanda, sistema kimiko guztiek ordena gutxieneko egoeran egoteko joera azaltzen dute. Orduan, ¿nola azaltzen da zelularen gaitasuna hau? Erantzuna honako hau da: zelulak sistema irekiak dira.

Zelulek beren konplexutasuna mantentzeko etengabe energia hartzen dute ingurunetik eta beren jardueraren ondorioz etengabe energia askatzen dute bero moduan; beraz, azken finean, unibertsoan desordena igotzen da.

Energetika eta ATPa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

ATParen egitura molekularra

Egitura ordenatuak sortzeko zelulak energi iturri bat behar du. Energiaren kontsumoa biziaren oinarrizko ezaugarria da: eteten bada zelula hilko da. Baina, nondik ateratzen dute energia zelulek?. Zelulek estrategia desberdinak garatu dituzte. Zelula askok eguzkitiko energia erabiltzen dute; hauek argi-erradiazioa osatzen duten fotoiak harrapatzeko gai dira eta energia hau erabiliz molekula organikoen sintesia burutzen dute, hauek fototrofoak dira; landare-zelulak esate berako.

Beste zelula askok (horien artean animali zelula guztiek) zuzenean molekula organikoen degradazioz lortzen dute prozesu zelularrak burutzeko behar duten energia; hauek organotrofoak dira. Azkenik zenbait zelulak molekula ez-organikoen oxidazioz lortzen dute energia, hauek litotrofoak deitzen dira eta guztiak bakterioak dira. Zelulak erabiltzen duen energia kanpotik dator beti. Baina energia hori erabilgarri izan behar da prozesu zelular biosintetikoetan erabili ahal izateko. Horretarako zelulak energiaren garraiatzaileak erabiltzen ditu.

Barne lotura nukleotidoak energiaren gordeleku iragankorrak dira. Funtzio honi dagokionez nukleotidorik garrantzitsuena adenosina trifosfato (ATP) molekula da. ATP molekulak hiru fosfato talde lotuta dauzka lotura kobalenteren bidez eta lotura hauek apurtzen direnean energia asko askatzen da. ATP ekoizten da elikagaiak apurtzen direnean askatzen den energia erabiliz. Esan dezakegu elikagaietan dagoen energia kimikoa ATP loturetan metatzen dela. ATP molekulak oso kontzentrazio altuan daude edozein zelulatan (izan ere kontzentrazioa asko jaisten bada zelularen heriotza gertatuko da); hau da, beti dago eskura edozein prozesu zelular erabili ahal izateko: ATParen hidrolisia burutzean ADP gehi energiaren askapena gertatzen da.

Nukleotidoak energiaren gordeleku iragankorrak dira. Funtzio honi dagokionez nukleotidorik garrantzitsuena adenosina trifosfato (ATP) molekula da. ATP molekulak hiru fosfato talde lotuta dauzka lotura kobalenteren bidez eta lotura hauek apurtzen direnean energia asko askatzen da. ATP ekoizten da elikagaiak apurtzen direnean askatzen den energia erabiliz. Esan dezakegu elikagaietan dagoen energia kimikoa ATP loturetan metatzen dela. ATP molekulak oso kontzentrazio altuan daude edozein zelulatan (izan ere kontzentrazioa asko jaisten bada zelularen heriotza gertatuko da); hau da, beti dago eskura edozein prozesu zelular erabili ahal izateko: ATParen hidrolisia burutzean ADP gehi energiaren askapena gertatzen da.

Mintz plasmatikoa[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Gai genetikoa eta gene-espresiorako beharrezkoak diren elementuak fisikoki gertu egon behar dira eta gune estrazelularretik banatuta. Hori dela eta zelulak konpartimentu itxiak dira. Zelula guztiak egitura berberaz mugatuta daude, mintz plasmatikoaz hain zuzen. Mintzari esker zelularen integritatea mantentzen da. Mintza desagertu ezkero espezifikotasun hori galduko litzateke barne eta kanpoko osagaiak nahastuko baitirateke.

Mintz plasmatikoa funtsean berdina da zelula guztietan: molekula anfipatikoz osatuta dago. Molekula hauetan bi eremu molekular daude, hidrofoboa eta hidrofiloa. Ezaugarri honi esker molekula hauek, uretan daudenean, berez elkartzen dira egitura itxiak edo xixkuak sortuz. Mintz plasmatikoak zelula isolatzen du baina baita ere kanpokoarekiko elkartrukeak baimentzen ditu: elkartrukeak ezinbestekoak dira zelularen bizitzerako, hala nola, elikagaiak eskuratzeko edo seinaleak transmititzeko.

Karbonoaren kimika[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zelulek, beste sistema kimikoekin alderatuz, ezaugarri bereziak aurkezten dituzte. Alde batetik zelulak osatzen dituzten oinarrizko elementu kimikoak gutxi dira: izan ere lau elementu (karbonoa, hidrogenoa, nitrogenoa eta oxigenoa), masari dagokionez zelularen %96,5 izaten dira. Hauetaz gain beste batzuk oso garrantzitsuak badira ere askoz urriagoak dira: sodioa, magnesioa, sufrea, kloroa, potasioa eta kaltzioa.

Elementu kimiko hauek konbinatuz molekula asko sortzen dira baina ia guztiak karbonoan oinarritzen dira; hori dela eta karbonoa izaten duten molekulei molekula organikoak deitzen diegu. Zelula guztietan hainbat molekula organiko txiki (30 C inguru) egon daitezke (1.000 molekula desberdin), baina funtsean lau motatakoak dira:

Zelulak erabiltzen ditu molekula hauek bai energia ateratzeko, bai makromolekulak (polinukleotidoak, polipeptidoak edo polisakaridoak) eta egitura zelularrak (mintzak) sortzeko. Makromolekulak molekula organiko txikiak baino askoz ugariak dira edozein zelulatan baina molekula zelular guztietatik ugariena ura izaten da: zelularen %70 urez osatuta dago. Bizia beraz, uretan oinarritzen da eta uraren ezaugarrien menpean dago.

Konplexutasuna[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Zelulen konplexutasunaz ohartzeko gaur egun existitzen diren zelularik sinpleenak azter ditzakegu: mikoplasmak. Mikoplasmak bakterio-talde bat osatzen dute. Oso txikiak dira, jarduera biosintetikoa oso mugatua daukate, eta beren genoma ere oso txikia da. Izan ere hau existitzen den genoma zelular txikienak: giza-zelulek 30.000 gene dituzte, zenbait mikoplasmek ordea 500 gene baino gutxiago besterik ez daukate. Mikoplasmen genomaren analisiak beraz, agerian jar dezake zein den gutxieneoa zelula bat antolatzeko.

Zer kodetzen dute mikoplasmen geneek?. Gene batzuen funtzioa ezezaguna izan arren (100 baino gehiago) badakigu 300 gene inguru proteinak kodetzeko eta 40 gene inguru RNA molekulak, mezulariak ez direnak, (RNA erribosomikoa, RNA garraiatzailea eta beste RNA txikiak) kodetzeko erabiltzen direla. Proteinak honako prozesu hauetan inplikatuta daude: DNAren erreplikazioan, transkribapenean eta itzulpenean (153 gene), energia lortzeko prozesuetan eta molekula organiko txikien degradazio eta sintesiaren prozesuetan (71 gene), molekulen garraioan mintzean zehar (33 gene), mintz-osagai eta egituren eraketan (29 gene) eta zelularen zatiketan (11 gene).

Bizitzaren muga[aldatu | aldatu iturburu kodea]

Birusak biziaren mugan dauden egitura biologikoak dira. Birusen osagaiak funtsean bi dira: genoma eta estalki proteiko bat. Genoma birikoa oso txikia da (GIB birusa: 9 gene), DNA ala RNA molekula batez osatua. Gainera DNA zein RNA genoma harizpi sinple ala bikoitza izan daiteke, zirkularra ala lineala. Estalki proteikoa askotan unitate berdinez osatuta dago (ehun batzuk) eta egitura poliedriko hutsik osatzen dute. Zenbait kasutan bi elementu hauetaz gain, birusa lipidozko gaineztadura batez inguratuta dago; gripearen birusaren kasu.

Birusak zelularen barruan sartu ondoren birusa desantolatzen da eta zelularen makinaria entzimatikoa erabiliz alde batetik genoma birikoa erreplikatzen da, eta beste aldetik gene-informazio birikotik abiatuta proteina birikoak ekoizten dira. Gero proteina eta azido nukleiko sintetizatu berriak elkartzen dira partikula biriko berriak sortzeko. Prozesu hau osatzeko birusak kodetutako zenbait proteinak ere erabiltzen dira. Birus bakar batetatik milaka birus ekoiz daitezke zelula ostalarian eta honek askotan zelularen heriotza eragiten du. Batzuetan genoma birikoa zelularen genoman sartzen da eta luzaroan egon daiteke horrela, ugaldu gabe.

Argi dago beraz, birusek zelulen zenbait ezaugarri aurkezten dutela, ugaltzeko gaitasuna esate baterako, edo informazioaren transmisioa; baina ez daukate metabolismo propiorik eta beti zelula bat behar dute ugaltzeko; hori dela eta birusak elementu genetiko mugikor moduan defini daitezke. Bestalde, zelulak baino sinpleagoak badira ere, gaur egun birusak ez dira ikusten zelulen aitzindariak bezala; aitzitik onartzen da birusak ebolutiboki beranduago agertu zirela; segur aski zelulen jardueraren ondorioz.


Commonsen badira fitxategi gehiago, gai hau dutenak: Zelula Aldatu lotura Wikidatan