Canlıların Ortak Özellikleri

Madem ki Biyoloji canlı bilimi anlamına geliyor, o zaman demek ki önce "canlı" kelimesinin ne anlama geldiği ile ilgileniyor olmalıyız.

Canlı neye denir? Bu sorunun cevabı ilk bakışta düşündüğümüzden daha karmaşıktır. Etrafımızda gördüğümüz toprak, su, içimize çektiğimiz hava, gökyüzündeki bulutlar, parlayan güneş ve daha bunun gibi pek çok maddeyi canlı olarak nitelerken, kokladığımız çiçek, avucumuza konan uğur böceği, üzerinde yürüdüğümüz çimen, bizi hasta eden bakterileri canlı olarak nitelendiriyoruz. Hemen hemen aynı atomlardan oluşan bu iki grup arasındaki fark nerden kaynaklanıyor? Bir canlıyı cansızdan ayıran özellikler nelerdir?

1. Hücrelerden oluşma: İlerdeki konularımızda daha iyi göreceğimiz gibi, tüm canlılar "hücre" adı verilen birim ya da birimlerden oluşmuştur. Hücre, canlının yapı ve işlevsel açıdan en küçük birimi olarak kabul edilir. Bazı canlılar sadece tek bir hücreden oluşurlar. Bunlara "tek hücreli canlılar" denir. Tek hücreli canlılara örnek olarak su birikintilerinde yaşayan amip ve paramezyum gösterebiliriz. Bu canlılar sadece tek bir hücreden oluştukları için çıplak gözle görülemezler. Diğer birçok canlı ise birden fazla hücre içerir. Bunlara "çok hücreli canlılar" denir. Bu canlıların büyük bir çoğunluğu gözle rahatlıkla gözlemlenecek kadar büyüktür.

Bir amipin yakından görünüşü. 

(Bu fotoğraf http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/indexmag.html?http://www.microscopy-uk.org.uk/mag/artsep01/amoeba.html adresinden alınmıştır. 29 Mayıs 2013)

2. Bir organizasyona sahip olma: İster tek hücreli, isterse çok hücreli olsun tüm canlılar rastgele değil, organizasyona sahip bir yapı gösterirler. Tek hücreli canlılarda bu organizasyon, hücre içinde farklı görevlerin yürütülmesini sağlayan organellerle sağlanır. Çok hücreli canlılarda ise organizasyon bundan biraz daha karmaşıktır. Bu canlılarda hücreler dokuları, dokular organları, organlar organ sistemlerini, organ sistemleri ise bir araya gelerek canlıyı oluşturur.

3. Beslenme: Canlıları yaşamlarını sürdürebilmek için enerjiye gereksinim duyar. Bu enerji, beslenme ile sağlanır. Canlıların bir kısmı inorganik besin maddelerini organik maddelere dönüştürerek kendi besinlerini kendileri üretirken (ototroflar ya da üreticiler), bir kısmı besinlerini dışardan hazır olarak alır (heterotrof ya da tüketiciler).

Bitkilerin pekçoğu kendi besinini kendileri üretir, hayvanlarsa dışardan hazır alırlar. 

(Bu fotoğraf http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=deporting-plants-and-animals-to-protect-from-climate-change adresinden alınmıştır. 29 Mayıs 2013)

4. Solunum yapma: Canlıların beslenme yolu ile besin elde ederler, ancak besinlerde depo edilmiş bu enerjiyi kullanabilmeleri için besin maddelerini daha küçük parçalara ayırmaları, yani parçalamaları gerekir. Bu parçalama işlemi " hücresel solunum" olarak isimlendirilir. Canlıların kullandığı enerjinin temel kaynağı güneştir, güneş enerjisi, üreticiler tarafından fotosentez veya kemosentez adı verilen süreçler ile kimyasal bağ enerjisine çevrilir. Besinlerde depo edilen bu kimyasal bağ enerjisi hücresel solunum ile serbest hale geçerek hücresel düzeyde kullanılabilir hale gelir. Çeşitli canlılarda gerçekleşen hücresel solunum olayları incelendiğinde, iki temel tip ayırt edilmiştir. Besinlerde depo edilen kimyasal bağ enerjisi oksijen yardımı ile açığa çıkartılıyorsa "oksijenli solunum", oksijen olmadan ortaya çıkartılıyorsa "oksijensiz solunum" adını alır. Canlıların büyük bölümü oksijenli solunum yapar. Hücresel solunum ve çeşitlerine dair daha ayrıntılı bilgileri daha sonra ele alacağız, burada sadece kısa bir hatırlatma yapmış olduk.

5. Boşaltım yapma: Gerek besinlerin eldesi, gerekse enerji elde etmek için hücresel solunumla parçalanmaları ve daha birçok olay sırasında canlıda oluşan ve birikmesi durumunda canlının yaşamını tehlikeye atabilecek atık maddelerin canlı dışına çıkartılması "boşaltım" ile gerçekleşir. Tek hücreli canlılara örnek olarak verdiğimiz paramezyum hücre içine giren fazla suyu kontraktil koful adı verilen organeli ile dışarı atarak boşaltım yaparken, bitkiler fazla suyu yaprak yüzeyinde gerçekleşen terleme olayı ile atar. Yani terleme de bir tür boşaltımdır.

6. Büyüme ve gelişme: Canlılar kendilerinin ürettiği veya dışardan elde ettikleri besin maddelerini kullanarak tek hücreliler ise hücre boyutunu arttırırken, çok hücrelilerse hem hücre boyutunu hem de hücre sayısını arttırarak büyüme ve gelişmeyi gerçekleştirirler. Bitkilerde büyüme ve gelişme genellikle yaşam boyu gerçekleşirken, pek çok hayvan için sadece bebeklik ve ergenlik ile sınırlıdır.

7. Çevresel etkenlere yanıt verme: Tüm canlılar iç ve dış ortamda meydana gelen değişikliklere tepki gösterirler. Birçok hayvanda bu tepki davranışı hareket yoluyla gerçekleşir. Oysa süngerler, bazı parazit canlılar ve bitkiler hareket edemezler. Ancak bu durum, bu canlıların tepki vermedikleri anlamına gelmez. Pek çok tek hücreli canlı ve özellikle bitkiler ışık, nem ve çeşitli kimyasallar gibi değişen çevre koşullarına karşı alışık olduğumuzdan yavaş da olsa tepki gösterirler. Pencere önüne yerleştirdiğimiz çiçeğin yapraklarında bir süre sonunda gözlemlediğiniz yönelme hareketi de bir çeşit tepkidir.

Çimlenmiş mercimek tohumlarının  ışığa yönelişleri.

(Bu fotoğraf http://www.fastplants.org/resources/pauls_sandbox_category_article.php?entry_id=102 adresinden alınmıştır. 29 Mayıs 2013)

8. Üreme: Canlıların soylarını devam ettirebilmeleri, ancak üreme yolu ile sağlanır. Kimi canlılar üremek için başka canlılara gereksinim duyarken (eşeyli üreme) kimi canlılarsa başka hiçbir canlıya gerek duymadan eşeysiz üreme ile yeni canlılar meydana getirirler.

9. Metabolizmaya sahip olma: Canlıların bir başka ortak özellikleri de metabolizmaya sahip olmalarıdır. Canlı içinde gerçekleşen kimyasal tepkimelerin tamamı "metabolizma" olarak isimlendirilir. Metabolizma, katabolizma (yıkım olayları) ve anabolizma (yapım olayları) olarak iki kısımda incelenir. Katabolizma, canlıda büyük moleküllerin parçalanarak daha küçük moleküllerin elde edilmesini sağlayan tepkimeler bütünüdür. Sindirim ve hücresel solunum katabolik tepkimelere örnektir. Anabolizma ise küçük moleküllerin bir araya gelerek daha büyük molekülleri oluşturduğu tepkimeler bütünü ifade eder. İnorganik maddelerden organik madde oluşturma süreçleri olarak niteleyebileceğimiz fotosentez ve kemosentez de anabolizma tepkimelerindendir.

Canlıda gerçekleşen bu iki çeşit metabolizma olayının birbirine göre olan miktarları canlının yaşamının hangi aşamasında olduğu hakkında bilgi verir. Büyüyen bir canlıda anabolizma (yapım) olayları, katabolizma (yıkım) olaylarından daha fazla gerçekleşir. Yaşlanan bir canlıda ise katabolizma (yıkım) anabolizmaya (yapım) göre daha baskın durumdadır.

Bu konuda çıkabilecek sorularda nelere dikkat edilmeli?

• Canlıların ortak özellikleri ile ilgili sınavlarda çıkan sorularda genellikle özellikler verilerek hangilerinin ortak olduğunun belirlenmesi istenmektedir. Bu sorularda dikkat edilmesi gereken noktaları şöyle toparlayabiliriz:
• Hareket: İlk başta bitkiler, süngerler vb. canlılar hareket edemeyen canlılar gelse de bu canlılar da çevresel değişikliklere tepki verebilen canlılardır. Bu anlamda, aynı şey olmasa da hareketin tüm canlıların ortak özelliği olduğu kabul edilmektedir. Sorular yanıtlanırken buna dikkat edilmelidir.
• Dokulardan oluşma: Etrafımızda sıklıkla gözlemlediğimiz canlılar çok hücreli canlılar olduklarından bu özellik size tüm canlıların ortak özelliği gibi gelebilir. Oysa dokular, aynı görevi gören hücrelerin bir araya gelmesiyle oluşan yapılar olduklarından tek hücreli canlıların hiçbirinde doku bulunmaz.
• Üreme: Üreme, canlıların ortak özelliklerinden olsa da canlının yaşamını sürdürebilmesi için gerekli özelliklerden değildir.

Bilimsel Bilginin Doğası ve Biyoloji

İnsan  bilgiyi nereden edinir? 

1- Kendi tecrübe ve deneyimlerinden.

2- Başkalarından (okuyarak, dinleyerek, vs.)

İşte bilimsel bilgi dediğimiz şey, bu seçeneklerden ilkinin yöntemleştirilmiş halidir. Bilim insanları bilgiye bu şekilde ulaşır. Ancak 2. si için de bir seçenek sunar. Biz, günlük hayatlarında bilgi üretimi ile uğraşmayan diğer kişilerse bizim için 1. seçeneği daha önce gerçekleştirmiş olan birilerinin bilgisinden faydalanırız. Bu gerçekleştirme şeklinin önemi nedir? Yani bilgi neden yöntemleştirilmiştir? Bu soruların cevaplarını bulmak için bilimsel bilginin özelliklerine göz atmamız yeter.

Bilimsel bilginin özellikleri şunlardır:

1- objektiflik (bilimsel bilgi kişiden kişiye, toplumdan topluma değişmez.)

2- denenebilirlik ve gözlemlenebilirlik (aynı koşullarda aynı şeyler hep aynı sonucu vermelidir, yoksa güvenilirlikten bahsedemeyiz.)

3- ölçülebilirlik (elde edilen verilerden sonuç çıkarabilmek, başkalarının sonuçları ile karşılaştırma yapabilmek için elde edilen bilginin ölçülebilir olması gereklidir.)

4- eleştiriye, şüpheye açık olma, değişebilirlik ve yanlışlanabilirlik (bilimsel bilgi, yalnızca o anki elde ettiğimiz bulguların mümkün olan en olası çözümünü/sonucunu yansıtır, ve tek doğru sonuç anlamına gelmez. Yeni bilgiler edinildiğinde, ya da yeni yaklaşımlar geliştirildiğinde değişime açıktır, durağan değil dinamiktir.)

5- kesinlik (Aynı zamanda kesindir, yanlışlığı kanıtlanana dek doğru kabul edilir.)

6- mantıksal tutarlılık (Bilimsel bilgi kendi içinde çelişmez, bir bütünlük ve tutarlılık gösterir.)

Peki bilim nedir? Türk Dil Kurumu bilim için üç farklı tanım öneriyor:

1- Evrenin veya olayların bir bölümünü konu olarak seçen, deneye dayanan yöntemler ve gerçeklikten yararlanarak sonuç çıkarmaya çalışan düzenli bilgi, ilim.

2- Genel geçerlik ve kesinlik nitelikleri gösteren yöntemli ve dizgesel bilgi.

3- Belli bir konuyu bilme isteğinden yola çıkan, belli bir amaca yönelen bir bilgi edinme ve yöntemli araştırma süreci.

Bilimin tanımı çeşitli bilimadamları tarafından da farklı şekillerde ifade edilmiştir. Einstein’a göre bilim, her türlü düzenden yoksun duyu verileri ile düzenli düşünceler arasında uygunluk sağlama çabasıdır. Russel’a göre ise bilim, gözlem ve gözleme dayalı akıl yürütme yoluyla dünyaya ilişkin olguları birbirine bağlayan yasaları bulma çabasıdır. Ben bu ikinciyi daha çok sevdim. J

Yöntem, yöntem, yöntem... Hep bunu vurguladık. O zaman şimdi, bilimsel yöntemin ne olduğuna bakalım. Bilimsel yöntemin aşamaları birbiri ile döngüsel bir ilişki içinde olduklarından doğrusal şekilde sıralanması anlamında eksiklik oluşturur. Bu nedenle aşağıdaki şekil üzerinden incelemek daha faydalı olacaktır:

Bilimsel problemin tespit edilmesi: Bu aşama, ilgi ve merak sonucunda etrafta gözlemlenen olaylardan yola çıkarak bir problemin ortaya konulmasını ifade eder. Her ne kadar bilimsel yöntemin ilk adımı ortaya bir problem konulması olsa da, bilimsel bilgi her zaman bu şekilde elde edilmez. Bazen, öyle planlanmamış olsa da dikkatli gözlemlerden elde edilen verilerin yorumlanması ilginç bilimsel bilgilerin elde edilmesine olanak tanır. Penisilin isimli dünyanın ilk antibiyotiğinin keşfi buna güzel bir örnektir.

Bilim insanları, henüz 1900’lü yıllara gelmeden, hastalıklardan mikrop adı verilen küçük canlıların sorumlu olduğuna karar vermişlerdi. O zamanlar en küçük bir yaralanma, yaranın mikrop kapması sonucu ölümlere neden oluyordu.  Bilim insanları bu ölümleri engelleyebilmek için farklı fikirler ortaya atıyor, yaraların nasıl dezenfekte edilebileceğini araştırıyorlardı. Kimisi asidik veya bazik özellik gösteren kimyasalların yaraya uygulanması gerektiğini düşünür ve bunun işe yarayıp yaramayacağını denerken kimisi de bağışıklık sisteminin kuvvetlendirilmesinin bu sorunları ortadan kaldıracağı fikrini savunuyor ve bu konuda araştırmalarını sürdürüyordu. Bu bahsettiğim ikinci grup bilim insanı arasında doktor Alexander Fleming de vardı. Fleming, vücudun kendisinin ürettiği maddeleri (örneğin göz yaşının içinde bulunan ve lizozim adı verilen bir madde) hastalık yapıcı bakteriler üzerinde deniyor, sonuçları analiz ediyordu. Yine bu çalışmalar sırasında daha önceden büyümesi için hazırladığı bakteri kültürlerini incelerken, küflenmiş olan bir bakteri kültüründe küfün etrafında bakterinin çoğalmadığını farketti. Küf mantarı tarafından üretilen bir maddenin bakterinin çoğalmasını engellemiş olabileceğini düşünen Fleming, çeşitli çalışmalar sonucunda bu maddeyi elde etmeyi başardı. Fleming, buluşunu yayınlayıp bilim dünyasına duyurmaya çalışmışsa da öneminin anlaşılması için 10 yıldan fazla süre gerekecekti. Büyük miktardaki üretimine ancak 1941’de başlanabilen penisilinin başarısı kısa sürede yayıldı ve Alexander Fleming’e 1945 Nobel Tıp Ödülü’nü kazandırdı.

Problemle ilgili verilerin toplanması: Üstteki hikayeden de anlaşılacağı üzere bilimsel bilginin elde edilmesi dikkatli yapılan gözleme dayanır. Gözlem günlük hayatımızda da sıklıkla kullandığımız bir kelimedir ve iki şekilde incelenir: nitel gözlem ve nicel gözlem. Yalnızca duyu organlarıyla yapılan ve herhangi bir ölçüm aleti kullanılmayan gözlemler “nitel gözlem” olarak isimlendirilir. Bu terimi aklımızda tutmak için şunu kullanabiliriz, nitel kelimesi nitelemekten gelir, nitelemekle (bir şeyin incelenerek özelliklerin sıralanması)  elde edilen anlamına gelir. Bu gözlem sonucu elde edilen veriler herhangi bir ölçüm aleti ile elde edilmediklerinden  kişiden kişiye değişen özellik gösterir ve yanıltıcıdır. Duyu organlarının yanı sıra yardımcı ölçüm araçlarının da kullanılması ile yapılan gözlemlerse “nicel gözlem” olarak isimlendirilir. Bu gözlemler ile elde edilen sonuçlar birbiri ile karşılaştırılabilecek nitelikte olup, kişiden kişiye değişmezler ve bilimsel önem taşırlar. Örneğin balıklarınızı beslediğiniz akvaryum suyunun ısısını suya parmağınızı batırarak tespit etmeniz bir nitel gözlem, termometre ile ölçmeniz ise nicel gözlemdir.

Hipotezin oluşturulması ve hipotezle ilgili tahminin öne sürülmesi: Gözlemler sonucunda elde edilen veriler kullanılarak ortaya konan probleme yönelik geçici bir çözüm belirlenir. Bu geçici çözüme hipotez adı verilir. Ortaya konulan hipotez deney ve yeni gözlemlerle sınanmaya açıkken, eldeki verilerle çelişmemelidir. Kurulan hipotezden yola çıkılarak bir tahminde bulunulur.

Tahminin kontrollü deneylerle test edilmesi: Hipoteze dayanarak öne sürülen tahmin deneyler ile test edilir. Bu deneylerde olmazsa olmaz koşul deney yürütülürken her defasında yalnızca tek bir faktörün değiştirilerek sonucun gözlemleniyor olmasıdır. Bu şekilde yapılan deney “kontrollü deney” olarak isimlendirilir. Örneğin sıcaklığın belirli bir bitkinin çimlenme hızına etkisi gözlemlenmek isteniyorsa, farklı sıcaklıklara maruz bırakılan saksılardaki toprak ve su miktarı, saksıya ekilen tohum sayısı aynı olmalıdır.

Yapılan tüm bu çalışmalar sonucunda deneylerle elde edilen veriler organize edilerek incelenir ve bir çıkarımda bulunulur. Çıkarım hipotezi destekler nitelikte ise hipotezin doğruluğundan bahsedilebilir. Bu durumda, yeniden yapılan farklı deneyler de aynı sonuca işaret ediyorsa bulunan sonuç, çalışmada emeği geçen bilim insanı tarafından çeşitli bilimsel dergilerde, kongre ve konferanslarda paylaşılır ve diğer bilim insanlarına duyurulur. Unutulmaması gereken önemli bir nokta, elde edilen bilimsel bilginin eleştiriye açık olması, yanlışlanabilmesi ve değişebilirlik özelliği taşıyor olmasıdır.

Çıkarım hipotezi destekler nitelikte değilse, bulguları açıklamıyor veya bir kısmını açıklıyorsa yapılacak olan şey yeni bulguları açıklayan yeni bir hipotezin ortaya atılması ve yeni bir tahmin yürütülerek bu yeni hipotezin kontrollü deneylerle sınanmasıdır. Bu döngü, deneylerle birebir uyumlu bir hipotez ortaya atılana, sınanana dek devam eder, bu durumda döngü sona ermez, sadece bir ara verilmiş olur. Bilimsel bilgi, her zaman yeni çalışmalar ve gözlemlerle elde edilen bilgilere açıktır. Şu an sahip olduğumuz bilimsel bilgiler, ancak şu an elimizdeki bilgiler dahilinde problemlere sunulmuş çözümleri ifade eder.

Yararlanılan kaynaklar:

http://www.meb.gov.tr/aok/Aok_Kitaplar/AolKitaplar/Felsefe_1/3.pdf

http://www.genelbilge.com/bilim-nedir-ve-bilimin-temel-ozellikleri.html/

http://www.tdk.gov.tr/index.php?option=com_gts&arama=gts&guid=TDK.GTS.519cfb5a3e5480.01332929

http://www.uralakbulut.com.tr/wp-content/uploads/2009/11/PEN%C4%B0S%C4%B0L%C4%B0N.docD%C3%9CNYANIN-%C4%B0LK-ANT%C4%B0B%C4%B0YOT%C4%B0%C4%9E%C4%B0N%C4%B0NKE%C5%9EF%C4%B0-%C5%9EUBAT2010.pdf

Biyoloji Bilimi ve Alt Dalları

Biyoloji, en basit anlamıyla canlıları inceleyen bilimdalı olarak tanımlanır. Bu bilimle uğraşan, meslek olarak bu bilimle ilgili eğitim alan insanlara da "biyolog" adı verilir.

Her ne kadar basitçe canlılık bilimi olarak isimlendirsek de, Biyolojinin ilgi alanı, dünya gibi canlı barındıran gezegenlerden, hastalık yapıcı bakteriler gibi ancak mikroskop adı verilen özel aletlerle gözlemleyebileceğimiz çok çok küçük canlılar, hatta moleküller düzeyine kadar geniş bir alanı kaplar. Alanı bu kadar geniş olan bir bilimin kendi içinde daha küçük alt dallara ayrılması da kaçınılmaz oluyor. Bu alt dalların isimlendirilmesini aklınızda tutmanız gerekir mi bilemiyorum, ancak gerekirse bunun için kolay bir yol mevcut. Bir çok alt dalın isminde bulunan "loji" ifadesi, eski yunancada "logos" kelimesinden gelir, "söz, söylem, akıl yürütme" anlamlarını taşır. Alt dalın ismindeki diğer kelimenin ne demek olduğunu aklınızda tutarsanız, o alt dalın neyle ilgilendiğini çabucak kestirebilirsiniz. Şimdi, bu alt dallara kısaca bir göz atalım:

Sitoloji: "Sito" ifadesi "hücreyle ilgili" anlamına gelir. Tahmin edebileceğiniz gibi bu bilimdalı, canlıları oluşturan temel birim hücre ve hücrede gerçekleşen olayları inceler.

Histoloji: "Histo" ifadesi, "doku" anlamındadır. Histoloji, dokuları, doku çeşitlerini, dokuların görevlerini ve yapılarını inceler.

Fizyoloji: "Fizyo" ifadesi "bedensel" anlamına gelir, fizyoloji canlıların doku ve organlarının çalışmasını, görevlerini, birbiri ile ilişkilerini inceler.

Embriyoloji: Döllenmiş yumurtadan itibaren canlının geçirdiği gelişme basamaklarını inceleyen daldır.

Viroloji: Latincede "zehir" kelimesinden türetilmiş "virüs" ifadesi, bir tür zararlı mikroorganizma anlamında olup, virüslerin yapısı, çoğalması ile ilgilenen Viroloji bilimdalı altına incelenir.

Patoloji: "Pathos" ifadesi, "his, duygu, özellikle de acı duygusu" anlamındadır. Patoloji, hastalıkları inceleyen bilimdalıdır.

Mikrobiyoloji: "Mikro", eski Yunancada "küçük" anlamına gelir. Mikrobiyoloji, gözle görülemeyecek kadar küçük canlıları ve bunların yapılarını inceler.

Ekoloji: Eski Yunancada "ev, yakın çevre" kelimesinden türeyen "eko" ifadesinden adını alan Ekoloji, canlıların birbirleri ve yaşadıkları çevre ile olan ilişkilerini inceler.

Birçok alt dalı bu şekilde tanımlamış olduk. Şimdi sıralayacaklarımı da bunlara ekleyip bitirelim:

Moleküler Biyoloji: Canlılarda gerçekleşen olayları moleküler düzeyde inceleyip ele alan bilimdalıdır.

Anatomi: Canlıların iç yapılarını, organlarını, bu organların yapı ve işlevlerini, birbirleriyle olan ilişkilerini inceler.

Biyokimya: Canlıları oluşturan organik ve inorganik maddeleri, bu maddelerin yapı ve işlevlerini, canlının yaşamı boyunca sürüp giden kimyasal süreçleri inceler.

Genetik: Canlıların sahip oldukları karakterlerin dölden döle nasıl aktarıldığını inceler. Kalıtım bilimi de denir.

Evrim: Canlıların yüz milyonlarca yıllık zaman içerisinde geçirdikleri değişimi inceleyen bilim dalıdır.

Sistematik (Taksonomi): Canlıların sahip oldukları çeşitli özellikler dikkate alınarak sınıflandırılması, bu bilimdalının ilgi alanına girer.

Biyocoğrafya: Canlıların yeryüzündeki coğrafi dağılışlarını inceleyen bilim dalıdır.

Organik Bileşiklere Giriş ve Karbonhidratlar

Organik Bileşiklere Giriş

Canlıların yapısında bulunan maddelerden karbon, oksijen ve hidrojen atomu bulunduran bileşenlerin organik bileşikler olarak adlandırıldığını daha önce söylemiştik. Bu ayrım oldukça uzun süredir (200 yıldan fazla) kullanılıyor. Bilim insanları bitkiler, hayvanlar ve diğer canlılardan elde ettikleri maddelere organik, cansızlardan elde ettikleri maddelere de inorganik adını vermişlerdi. O zamanki düşünceye göre organik maddeler inorganiklerden yapıca tamamen farklılardı, yapılarında canlılıkla ilgili özel bir güce, kuvvete sahiptiler. Ancak zamanla böyle bir durumun olmadığı ortaya çıktı. Bu durumun açıklığa kavuşturulmasındaki en önemli belki de ilk adım 1828'de Friederich Wohler'in çalışmalarıydı. Wohler, inorganik maddeler kullanarak bir organik madde olan üreyi sntezlemeyi başardı. Bu çalışmayı izleyen diğer çalışmalar ile birlikte hemen olmasa da bir süre sonra organik maddelerin yapısında canlılıkla ilgili herhangi bir kuvvetin bulunmadığı anlaşıldı.

Organik bileşikler, inorganik bileşiklerden farklı olarak:

• canlılar tarafından sentezlenebilen maddelerdir,
• yapılarında kovalent bağ bulundururlar,
• kendilerine has kokuları vardır,
• sayıları oldukça fazladır,
• erime ve kaynama noktaları düşüktür,
• çoğunlukla suda çözünmezler,
• yanıcıdırlar.

Canlıların yapısında bulunan organik bileşiklerin görevleri birbirinden farklıdır. Ancak genel olarak belirtmek gerekirse metabolik olaylarda düzenleyici olarak kullanılırlar, hücrede sentezlenen pek çok maddenin yapısına katılırlar, parçalanarak enerji elde etmede kullanılırlar. Ancak her organik madde bu görevler açısından aynı önemde değildir. Örneğin, yapıya katılma sırasında en çok proteinler, daha sonra yağlar, en son karbonhidratlar kullanılır. Enerji elde etmek içinse önce karbonhidratlar, daha sonra yağlar, en son proteinler parçalanır. Ancak aslında enerji verimi açısından en verimli organik bileşikler yağlar, daha sonra proteinler, en son karbonhidratlardır. Fakat, yağların parçalanması için karbonhidratlara göre çok daha fazla su gerekmesi nedeniyle, proteinlerinse hücre yapısında ve metabolik olaylarda üstlendikleri önemli roller (örneğin enzimler) nedeniyle enerji elde etmek için öncelikli olarak kullanılmadığı düşünülmektedir. Proteinler ancak uzun süreli açlık durumunda enerji verici olarak kullanılırken, vitaminler sadece metabolik olayları düzenleyici olarak görev yaparlar.

Karbonhidratlar

Genel formüllerinden Cn(H2O)n de anlaşılabileceği gibi karbonhidrat kelimesinin anlamı sulu karbondur (carbohydrate: watered carbon). Yapılarında sadece karbon, oksijen ve hidrojen atomuna sahip olan karbonhidratlar, genelde enerji elde etmek için ve yapısal hammadde olarak kullanılır. Doğada karbonhidratların oluşma şekli yeşil bitkilerin ve klorofile sahip diğer canlıların yaptığı fotosentez ve yine bazı canlılar tarafından gerçekleştirilen kemosentez sonucunda gerçekleşir.

Karbonhidratlar sakkarit adı verilen küçük şekerlerden oluşur. Yapılarında bu şekerlerden sadece bir adet bulunduran karbonhidratlar monosakkaritler (tekşekerler), iki tane olanlar disakkaritler (ikişekerler), çok daha fazla bulunduranlarsa polisakkaritler (çokşekerler) olarak sınıflandırılır.

Monosakkaritler

Basit yapılı karbonhidratlar olup çoğu tatlıdır ve suda çözünebilir. Fotosentez sonucunda ilk olarak oluşan karbonhidratlar olup, depolanmazlar, hücre zarından geçebilirler. İçerdikleri karbon sayısına göre farklı gruplara ayrılırlar.

Beş karbonlu şekerlerin (pentozlar) genel formülü C5H10O5 olarak ifade edilir. RNA ve ATP'nin yapısında bulunan riboz, DNA'nın yapısındaki deoksiriboz beş karbonlu şekerlere örnek olarak gösterilebilir. Diğer bir beş karbonlu karbonhidrat olan ribuloz fosfat ise fotosentezin ışığa bağımlı olmayan olaylarında önemli rol üstlenir.

Beş karbonlu deoksiriboz ve riboz şekerleri. 

(Bu çizim http://butane.chem.uiuc.edu/pshapley/Enlist/Labs/GenTest/GenTest.html adresinden alınmıştır.)

Altı karbonlu şekerler (heksozlar) arasında en bilinenleri glikoz, fruktoz ve galaktozdur. Genel formülleri C6H12O6 olarak ifade edilir. Glikoz, fotosentez ve kemosentezle elde edilen temel karbonhidrat olup solunumda harcanan ana yakıttır. Üzüm şekeri, bal şekeri veya kan şekeri isimleriyle de bilinir. Kanda miktarı ölçülebilecek şekilde olan tek karbonhidrat olup, metabolizmamızın sağlıklı çalışabilmesi için kandaki miktarının belirli bir aralıkta bulunması gereklidir. Bu aralıktan az ya da fazla olması çeşitli rahatsızlıklara neden olur.

Fruktoz, meyva şekeri olarak da bilinir. En tatlı monosakkarittir.

Galaktoz, memeli hayvanların ürettiği laktozun yapısına katılan bir monosakkarittir.

Altı karbonlu şekerler. 

(Bu çizim http://classes.midlandstech.edu/carterp/courses/bio210/chap02/chap02.html adresinden alınmıştır.)

Disakkaritler

İki monosakkaritin bir su molekülü çıkarıp, aralarında glikozit bağı oluşturarak birleşmesiyle oluşan karbonhidratlardır. Hücre zarından geçemeyen bu karbonhidratlar, canlılar tarafından depo edilebilirler. En bilinenleri maltoz, sükroz ve laktozdur.

(Bu çizim http://bioserv.fiu.edu/~walterm/Fund_Sp2004/lec2_biomolecule_cell/biomolecules.htm adresinden alınmıştır.)

Maltoz iki glikoz molekülünün birleşmesiyle meydana gelir. Diğer bir adı da malt şekeridir. Bira yapımında sıklıkla kullanılan bir şekerdir.

 Glikoz + Glikoz → Maltoz + su

En çok tükettiğimiz şeker olan sükroz bir glikoz ve bir fruktoz molekülünün birleşmesiyle oluşur. Bitkilerin yapraktan köklere taşıdığı karbonhidrat sükroz şeklindedir.

Glikoz + Fruktoz → Sükroz + su

Laktoz, sütte bulunduğundan süt şekeri olarak da bilinir. Bir glikoz ve bir galaktoz molekülünün birleşmesiyle meydana gelir.

Glikoz + Galaktoz → Laktoz + su

Polisakkaritler

Polisakkaritler hücre zarından geçmesi mümkün olmayan oldukça büyük moleküllerdir. En az 100 monosakkaritin glikozit bağıyla birbirlerine bağlanmasıyla polisakkaritler oluşur. Polisakkaritlerin bir kısmı depo görevi görür, gerektiğinde parçalanarak glikoza dönüştürülür. Kimisi ise canlının yapısına katılır, hücreyi veya canlıyı dış etkenlerden korur.

1- Depo polisakkaritleri:

Nişasta: Bitkilerde bulunan temel depo polisakkarittir. Amiloz ve amilopektin olmak üzere iki tipi bulunur. Amiloz dalsız düz bir zincire sahipken amilopektin yaklaşık 100 glikoz molekülünün birleşmesiyle oluşmuş dallanmış yapıda bir moleküldür.

Bitkiler nişastayı genelde amiloplast adı verilen özel bir çeşit plastit içerisinde depolar. Amiloplast içindeki nişasta enerji gerektiğinde parçalanarak glikoza dönüştürülür. İnsanlar ve tüm diğer hayvanlar nişastadaki bağları parçalayacak enzimlere sahiptir.

Glikojen: Hayvanlarda bulunan temel depo polisakkaritidir. İnsan ve diğer omurgalılarda özellikle karaciğer ve kaslarda depolanması gerçekleşir. Nişastada olduğu gibi enerji ihtiyacı sözkonusu olduğunda glikojen parçalanarak glikoz elde edilir. Ancak glikojen deposu ancak kısa zaman için enerji sağlar. Örneğin insanda kas ve karaciğerdeki glikojenin tükenmesi için 1 gün yeterlidir. Bu nedenle gereğinden az karbonhidrat alımını öneren diyetler sağlık için sakıncalıdır.

Glikojenin ne zaman depolanıp ne zaman harcanacağı vücudumuzdaki hormonlar aracılığıyla düzenlenir. Yemek yendikten sonra pankreastan salgılanan insülin hormonu yediğimiz besinlerdeki glikozun glikojen olarak depolanmasını tetikler.

Yapısal açıdan nişastaya benzeyen glikojen nişastaya nazaran daha dallı bir molekül olup suda daha kolay çözünür.

2- Yapısal polisakkaritler:

Selüloz: Dünya üzerinde en çok bulunan karbonhidrattır. Bitkilerdeki karbonun %50'den fazlası selüloz molekülünde bulunur. Ahşabın yarısı, pamuğun ise %90'ını selüloz oluşturur. Selüloz molekülü bitki hücrelerinin hücre duvarının yapısına katılır.

Dalsız yapıda düz bir molekül olan selüloz suda çözünmez. İnsanda selülozu parçalayacak enzimler bulunmadığından insanlar tarafından besin maddesi olarak kullanılamaz. Ancak bu selülozun tüketiminin insan için gereksiz olduğu anlamına gelmez, selüloz içeren bitkiler lifli yapıda olduklarından bağırsağın düzenli çalışmasını ve sağlıklı görev yapmasını sağlar.

Bazı mikroorganizmalar selülozu sindirebilecek enzimlere sahiptir. Otçul canlıların bağırsaklarında yaşayan bu bakteriler selülozu parçalayarak glikoza dönüştürür. Bundan başka termit denilen böceklerin de bağırsakları bu bakterileri içerir.

Kitin: Böcekler ve eklembacaklıların dış iskeletlerini oluşturan polisakkarittir. Saf halde yumuşak olan kitin bir tuz çeşidi olan kalsiyum karbonat ile birleştiğinde sert ve koruyucu bir madde haline gelir. Kitin aynı zamanda mantarlarda da hücre duvarının yapısını oluşturur.

Yapısal açıdan selüloz ile benzerlik taşır, sadece ondan farklı olarak azot atomlarına da sahiptir. Tıpkı selüloz gibi kitin de suda çözünmez ve hayvanlar tarafından sindirilmez. Bazı antibakteriyel ve antiviral özelliklerinden dolayı ilaç sanayiinde sıklıkla kullanılır.

Karbonhidratlarla proteinlerin birleşmesiyle glikoproteinler, yağların birleşmesiyle glikolipitler meydana gelir. Glikoproteinler ve glikolipitler hücre zarının yapısına katılan moleküllerdir.


Yararlandığım kaynaklar:
http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/1organic/organic.html

İnorganik Bileşikler: Asitler, Bazlar ve Tuzlar

Asitler, bazlar ve tuzlar da canlıların yapısında bulunan inorganik bileşiklerdendir.

Asitler ve Bazlar

İsveçli bilim insanı Svonte Arhenius tarafından 1884 yılında yapılan tanımına göre sudaki çözeltilerine H iyonu veren maddelere asit, OH iyonu veren maddelere ise baz (alkali) adı verilir. Örneğin aşağıdaki tepkimelere bakarak HCl'nin asit, NaOH'ın ise baz özellik gösterdiğini söyleyebiliriz.

Maddeler tarafından suya verilen H iyonu miktarı biliminsanları tarafından incelenerek pH cetveli veya skalası denilen bir değerlendirme ölçeği oluşturulmuştur (1909). Buna göre bir çözeltinin (suda çözünmüş maddenin) pH'ı bu çözeltinin H iyonu derişiminin eksi (-) logaritmasına eşittir. Örneğin litresinde 0,001 mol H iyonu bulunan çözeltinin pH değeri 3'tür. pH cetveli sayesinde sulu çözeltilerinde çok çok az miktarda H iyonu bulunan maddeleri tam sayılar şeklinde ifade ederek birbiri ile karşılaştırabiliyoruz. pH cetvelinde ifade edilen rakamların aralığı 1 ile14 arasındadır. Buna göre pH'ı 0 ile 7 arasında olan çözeltiler asidik, 7 ile 14 arasında olan çözeltiler bazik çözelti olarak isimlendirilir. pH'ı 7 olan çözeltilerde ise H iyonu ve OH iyonu miktarı birbirine eşittir, bu çözeltilere nötr çözeltiler denir.

Karşılaştığımız çözeltilerin asitlik derecelerini, yani pH'larını kolayca ölçebilmek amacıyla özel kimyasallarla işlemden geçirilmiş kağıtlar hazırlanmıştır. Bunların bazıları ile (örneğin turnusol kağıdı) herhangi bir çözeltinin aist mi baz mı olduğu kontrol edilebilirken (çözeltiye batırdığınız mavi turnusol kağıdı kırmızı renge dönüşüyorsa çözeltiniz asidik, kırmızı turnusol kağıdı mavi renge dönüşüyorsa çözeltiniz bazik demektir), daha farklı hazırlanan bazıları ile ise sadece asit mi baz mı olduğu değil, asitlik derecesi de kolaylıkla belirlenebilmektedir.

Günlük hayatımızda karşımıza çıkan pek çok madde asidik veya bazik özellik gösterir. Örneğin limon suyunun pH'ı 2.2, sirkenin 2.9,  domates suyunun 4.2, kahvenin 5, sütün 6.5, tükürüğün 7.2, kanın 7.4'tür.

Asitlerin özellikleri:

• Sulu çözeltilerinde H iyonu bulundururlar.
• Tadları ekşidir (çok zararlı olmaları nedeniyle asla tatlarına bakılmamalı, çıplak elle dokunulmamalı ve koklanmamalıdır). 
• Sulu çözeltileri elektrik akımını iyi iletir.
• Metalleri aşındırır, yapılarını bozarlar ve tepkime sonunda H2 gazı oluştururlar.
• Bazlarla tepkimeye girdiklerinde tuz ve su oluştururlar.

Karıncada formik asit, sirkede asetik asit, elmada malik asit, zeytinyağında oleik asit, aspirinde asetil salisilik asit, limonda sitrik asit, yoğurtta laktik asit bulunur.

Bazların özellikleri:

• Sulu çözeltilerinde OH iyonu bulundururlar.
• Tadları acıdır ve elde kayganlık hissi uyandırır (çok zararlı olmaları nedeniyle asla tatlarına bakılmamalı, çıplak elle dokunulmamalı ve koklanmamalıdır).
• Asitlerle tepkimeye girdiklerinde tuz ve su oluştururlar.
• Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
• Metallere etki etmezler. CO2 ile tepkimeye girerek karbonatlı bileşikler ve su oluştururlar.

Evlerimizde sıklıkla kullandığımız şampuan ve sabunlar, diş macunlarının, kabartma tozlarının, yağ ve kireç çözücü temizlik malzemelerinin yapımında bazlar kullanılır.

Canlı vücudunda metabolik olayların işleyebilmesi için vücut içi sıvılardaki iyon miktarının önemi büyüktür. Bu nedenle biyolojik tepkimelerin gerçekleşebilmesi için ortamdaki pH değerinin belirli bir aralıkta olması gerekir.

Tuzlar

Asitlerin bazlarla tepkimeye girmesi sonucunda tuzlar oluşur. Nötrleşme tepkimesi olarak isimlendirilen bu tepkimede yan ürün olarak su da oluşur. Aşağıda bir nötrleşme tepkimesi gösterilmektedir.

Genellikle hücrede ve hücreler arası sıvılarda bulunan tuzlardan en önemli olanları kalsiyum, sodyum, potasyum ve magnezyum tuzlarıdır. Kalsiyum, sodyum ve potasyum tuzlarının kasların kasılmasında, enerji eldesinde, sinir uyartılarının iletilmesinde rolleri çok büyüktür. Bu nedenle vücut içerisindeki miktarları her zaman kontrol altında tutulur.

Tuzların özellikleri:

• Katı ve kristal haldedirler.
• Çoğunluğu suda çözünür ve iyonlaşır.
• Katı haldeyken elektriği iletmezler, ancak sudaki çözeltileri elektriği iletir.
• Erime ve kaynama noktaları yüksektir.

Yararlandığım kaynaklar:
http://w2.anadolu.edu.tr/aos/kitap/ehsm/1222/unite11.pdf

Organik Bileşikler: Yağlar

Yağların Yapısı

Yağlar karbonhidratlardan farklı olarak polimer özelliği taşımayan moleküllerdir. Burada polimer kavramını hatırlatma ihtiyacı hissediyorum. 

Polimer: Monomer adı verilen görece daha küçük ve basit moleküllerin birbirine tekrarlı bir şekilde eklenmesiyle oluşan molekül.

Yağlar neden polimer değildir? Çünkü yağlar birbirini tekrar eden monomerlerden oluşmaz. Yağların monomerleri yoktur. Bir yağ molekülü basitçe 1 gliserol molekülüne 3 adet yağ asidi molekülünün bağlanmasıyla meydana gelir. Gliserol adının sonundaki -ol ekinden de anlayabileceğiniz gibi bir çeşit alkoldür. Yağ asitleri ise genellikle 16 veya 18 karbon atomu ve onlara bağlı hidrojen atomlarından oluşan uzun, zincir şeklinde moleküllerdir. Her yağ asidi 1 adet karboksil grubu bulundurur. Yağ molekülünün oluşumu sırasında gliserol molekülünde bulunan karboksil grupları ile gliserol molekülünün OH grupları arasında ester bağları kurulur, bu sırada 3 molekül su açığa çıkar. Şu şekilde göstermeye çalıştım. Şekilde kırmızı renkle gösterdiğim bağlar ester bağları oluyor. Örnekte öyle çizdim ama aslında yağ asitleri birbiriyle aynı uzunlukta olmak zorunda değil, farklı da olabiliyor.

Çevremizde yağ olarak adlandırdığımız besinleri düşündüğünüzde, bu besinlerin kiminin sıvı kimininse katı olduğunu farkedeceksiniz. Yağların oda sıcaklığında katı veya sıvı olup olmadıkları yapılarında bulunan yağ asitleri ile çok yakından ilişkilidir. Yukarıda bahsetmedik belki ama yağ asitleri yapılarına göre iki çeşittir. Bunlardan doymuş yağ asidi dediklerimizde (örneğin yukarıdaki şekilde gördükleriniz bu gruba girer), karbon atomları birbirine tek bir bağ ile bağlıdır. Bunun nedeni de karbon atomlarının tamamen hidrojene doymuş olmasıdır. Bunu biraz açalım, kimya dersinizden de hatırlayacağınız gibi elementler en dış orbitallerinde bulundurdukları elektron sayısına bağlı olarak diğer elementler ile belirli sayıda bağlar kurabilirler. Karbon elementi, yapısından dolayı etrafındaki elementler ile 4 bağ kurar. Yukarıdaki tepkimedeki yağ asitlerini incelerseniz bu yağ asitlerindeki karbon atomlarının da bağ sayılarının 4 olduğunu farkedeceksiniz. İşte, doymuş yağ asitlerinde karbon atomları bir bağ ile yanındaki karbona bağlanmış, geri kalan bağların tamamını ise hidrojenlerle kurmuştur, yani istese de 1 tane daha hidrojen bağlayamaz, hidrojene doymuştur. İşte bu nedenden dolayı da doymuş yağ asidi olarak adlandırılır. Bu çeşit yağ asitleri içeren yağlar doymuş yağlar olarak adlandırılır. Doymuş yağlar genellikle hayvansal yağlar olup (balık yağını hariç tutuyoruz), oda sıcaklığında katıdır. Tereyağı, margarin, kuyruk yağı doymuş yağlara örnek olarak verilebilir.

Yağ asitlerinin diğer çeşidinde karbon atomları karbon dışındaki tüm bağlarını hidrojen ile yapmaz, aralarından en az bir tanesi hidrojen yerine yanındaki karbon ile bir bağ daha yapar. Bu çeşit yağ asitlerine uygun koşullarda uygulanan tepkimeler ile hidrojen eklenerek doymuş yağ asitlerine dönüştürülebilir. Aşağıda doymuş ve doymamış yağ asitlerini gösterdim, mavi okla gösterdiğim yere dikkat; iki karbon atomu arasında çift bağ var, yandaki karbona iltimas geçilmiş. :)

Artık tahmin edebileceğiniz gibi yapısında doymamış yağ asitlerini bulunduran yağlara da doymamış yağlar denir. Bu çeşit yağlar genellikle bitkisel yağlar olup oda sıcaklığında sıvıdır. Ayçiçek yağı, fındık yağı, zeytinyağı doymamış yağlara örnektir.

Yağların Gruplandırılması

Yağlar bu bahsettiğimizden farklı şekillerde de gruplandırılır. Burada fazla detaya inmeden birkaç çeşidinden bahsedelim. Yağlar temel olarak 2 grupta incelenir: basit yağlar (nötral yağlar) ve bileşik yağlar. Şimdiye kadar bahsettiğimiz yağlar basit yağlardır. Basit yağlar sadece gliserol ve ona bağlı yağ asitlerinden oluşmuştur. Basit yağlar canlılarda depo işlevi gören yağ çeşididir.

Bazı diğer yağlar ise yapısında gliserol ve yağ asitlerinden başka maddeler de bulundurur. Bunlara bileşik yağlar denmesinin sebebi budur. Bu bileşik yağların başlıcaları şunlar:

Fosfolipitler: Bunların yapısında bir gliserol, ancak üç yerine iki yağ asidi, bir de fazladan fosfat grubu bulunur. Fosfolipitler hücre zarının temel yapısını oluşturan yağlardır. Bu yağ çeşidi hakkında biraz daha fazla bilgiyi hücre zarı konusunu işlerken öğreneceğiz.

Glikolipitler: Bu yağların yapısında gliserol bulunmaz, fosfat da yoktur, bunlar yağ asitlerine ilave olarak glikoz veya galaktoz gibi karbonhidratları içerir. Bu yağlar da hücre zarının yapısında bolca bulunur, hücrelerin birbirlerini ve bazı molekülleri tanımasında işlev görür.

Bu saydığımız bileşik yağlar dışında iki yağ çeşidimiz daha var, onları da kısaca açıklayalım.

Mumlar: Gliserolden çok daha büyük yine alkol özellikli bir molekül ile bir yağ asidinden oluşmuşlardır. Mumlar yaprakların yüzeyini kaplar, arıların peteklerinde de bol bol bulunur. 

Steroitler: Yapıca yağlara pek benzememelerine karşın çözünürlük ve diğer pek çok özelliklerinin yağlara benzemesi nedeniyle yağlar içinde sınıflandırılmışlardır. Steroitler karbon atomlarının birbiriyle oluşturdukları dört halkadan ve bunlara bağlı çeşitli yan gruplardan oluşan karmaşık yapılı moleküllerdir. Yan grupların yapısının farklı olması farklı steroitlerin oluşmasını sağlar. Steroitler arasında belki de en bilineni kolesteroldür. Kolesterolün en önemli görevi hayvan hücrelerinde hücre zarının yapısına katılır. Pek çok hormon (erkeklik ve dişilik hormonları, yani östrojen ve testesteron, böbrek üstü bezinden salgılanan aldesteron) steroit yapılıdır. Bunun dışında D vitamini, ince bağırsakta yağların sindirimini sağlayan safra tuzları da steroit yapılı moleküllerdir.

Yağların özellik ve görevlerini maddeleyerek bitirelim:

• Yağlar suda çözünmeyen moleküllerdir.
• Vücutta enerji verici (nötral yağlar), yapıcı onarıcı (fosfolipitler, glikolipitler, steroitlerden kolesterol) ve düzenleyici (hormon özellikli steroitler) olarak görev yaparlar.
• Sıcakkanlı canlılarda deri altında bulunan yağlar izolasyon malzemesi gibi görev yaparak vücut sıcaklığının korunmasını sağlar.
• İç organların etrafında bulunan yağ tabakası bu organları olası darbelere karşı korur.
• Birçok vitamin molekülü ancak yağda çözünebilir, yağlar sayesinde bu vitaminler bağırsaklardan emilir.
• Yağların yanması sonucunda aynı miktardaki karbonhidratlara göre daha fazla enerji açığa çıkar.
• Bitkilere yeşil dışındaki renkleri veren karetinoidler de bir çeşit yağdır.

Organik Bileşikler: Proteinler

Proteinlerin yapısı

Proteinler, bilinen en karmaşık yapılı moleküller olup birçok hücrenin kuru ağırlığının (hücrenin içerdiği suyun özel bir teknikle çıkarıldığını düşünün) yarısını oluşturur. Proteinlerin miktarının bu kadar fazla olmasının bir nedeni pek çok görev üstlenmeleri olabilir. Proteinler yapıcı-onarıcı, düzenleyici moleküllerdir, zorunluluk durumlarında enerji verici olarak da kullanılabilirler.

Her protein molekülü kendine özgü bir üç boyutlu yapıya sahiptir. Bu üç boyutlu yapıyı kendisini oluşturan daha küçük moleküllerin birbirleriyle yaptıkları bağlar belirler. Peki bu daha küçük moleküller nelerdir? Evet bildiniz, bunlar amino asit olarak adlandırılır. Doğada bilinen 20 çeşit amino asit vardır. Şu an bildiğimiz ve henüz bilmediğimiz binlerce protein çeşidi hep bu amino asit çeşitlerinin farklı sayı ve sıralarda birbirlerine bağlanmasından meydana gelmiştir.

Bu farklı çeşit amino asitlerin yapılarına göz atacak olursak hepsinin bir karbon atomu (C, alfa karbon olarak da isimlendirilir) etrafında sıralanmış bir amino grubu, bir karboksil grubu, bir H atomu ve amino asitten amino aside değişkenlik gösteren bir değişken grup (R) içerdiğini görürüz. Değişken grubun fiziksel ve kimyasal özellikleri (polarlık, apolarlık, asitlik, bazlık vb. gibi) amino asidin de kendine özgü özelliklerini belirler.

Amino asitlerin genel yapısı

Peki amino asitler proteinleri nasıl meydana getirir? Bir proteinin oluşma sürecinde önce amino asitler birbirlerine bağlanarak polipeptit isimli zincirleri oluşturur. Hücrede bu polipeptit zincirleri protein olarak iş görebilir,  ancak farklı polipeptit zincirlerinden oluşmuş protein molekülleri de vardır.

İki amino asitin birbirine bağlanmasıyla oluşan moleküle dipeptit adı verilir. Bu olay sırasında 1 molekül de su açığa çıkar. Aşağıdaki şekilde solda kırmızı ile işaretlediğim OH- ve H+ molekülleri birleşerek su molekülünü oluştururken, iki amino asitte sağda kırmızı okla işaret ettiğim peptit bağı isimli bağ ile birleşerek dipeptit molekülünü oluşturur.

Dipeptit molekülünün oluşumu

Dipeptit molekülüne bir amino asidin daha eklenmesiyle tripeptit molekülü oluşur, Bu olayın bu şekilde devam etmesiyle polipeptit dediğimiz daha büyük moleküller meydana gelir.

Bir polipeptit oluştuğunda yapısında bulunan amino asitler birbiriyle çeşitli hidrojen bağları yapar. Bu da molekülün kendi üzerine katlanmasını sağlar. Katlanmalar sonucu oluşan yeni hidrojen bağları protein molekülünün kendine özgü üç boyutlu yapısını meydana getirir.

Proteinlerin bu üç boyutlu yapıları, onlara özellik kazandırır ancak çeşitli koşullardan da kolayca etkilenip bozulmalarına yol açar. Sıcaklık, yüksek basınç, pH değişimleri preoteinlerin yapısına zarar verir, bu durum denatürasyon olarak adlandırılır. Denatürasyona uğrayan protein işlevini kaybeder. Denatürasyon genelde tek yönlüdür, koşullar daha sonra düzelse de yapısı bozulan protein tekrar işlev göremez.


Proteinler çeşitli özelliklerine göre gruplara ayrılır:

Basit proteinler sadece amino asit zincirlerinden oluşur. Kanda bulunan albümin ve globülin basit proteinlere örnek verilebilir.

Bileşik proteinler amino asitler haricinde başka moleküller de içeren proteinlerdir. İçerdikleri farklı moleküllere göre fosfoproteinler, glikoproteinler gibi farklı isimler alırlar.

Proteinlerin sentezi hücrede ribozom isimli organelde gerçekleşir. Bitkiler fotosentez ve diğer bazı farklı metabolik tepkimeler ile kendilerine gerekli tüm proteinleri sentezleyebilecek amino asitleri oluşturabilirken, hayvanlar temel (esansiyel) amino asitleri besinlerle dışarıdan almak zorundadır.

Proteinlerin görevleri

Proteinlerin canlılardaki görevleri çok çeşitlidir. Bunlardan en öne çıkanlarını burada sıralayalım:

• Proteinler hücrenin temel yapısını oluşturur. 
• Enzimlerin yapısına katılarak metabolik tepkimelerin gerçekleşmesini sağlar.
• Hormonların yapısına katılarak düzenleyici olarak iş görür.
• Mikroplara karşı vücut savunmasında görev yapan moleküller protein yapılıdır.
• Hayvanların oksijen ve karbon dioksitin vücut içerisinde taşınmasını sağlayan moleküller protein yapılıdır.
• Kas kasılmasında, kanın ozmotik basıncının ayarlanmasında proteinler görev yapar.
• Zorunlu hâllerde (karbonhidrat ve yağ depolarının tükenmesi hâlinde)  enerji eldesi için kullanılır (1 gram protein 4,2 kalori enerji verir).