Şifre Sıfırlama

Canlıların Yapısında Bulunan Temel Bileşikler

İnorganik ve Organik Bileşenler

Karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfor ve kükürt bütün canlıların kullandığı temel moleküllerdir. Canlıları oluşturan temel bileşenler; inorganik bileşenler ve organik bileşenler olmak üzere ikiye ayrılır. Bu bileşenler canlıların; metabolizma için gerekli olan enerjinin üretilmesinde, metabolik faaliyetlerin düzenlenmesinde, hücre yapılarına katılmada, kısacası yaşamsal faaliyetlerini gerçekleştirmek için gereklidir.

1) İnorganik bileşenler

İnorganik bileşenler canlıların vücudunda sentezlenemez ve her canlı dışarıdan hazır olarak alır. İnorganik bileşenler genellikle hücre yapısına katılmada veya enzimleri oluşturmada kullanılır. Başlıca inorganik bileşenler; mineraller, asitler, bazlar, tuzlar ve hayatımızın olmazsa olmazı sudur. İnorganik bileşenler canlıya enerji vermez ve sindirilmeye ihtiyaç duymadan canlının vücuduna karışır.

 

 

A) Mineraller

Canlıların yapısında az da olsa minerallere gereksinim duyulur. Bu minerallerin her canlıda farklı kullanım alanları vardır.

İnsan vücudunda bulunan minerallerin önemli fonksiyonları:

  • Vitamin ve hormon gibi moleküllerin yapısına katılır.
  • Kanın ozmotik basıncının ayarlanmasında görev yapar.
  • Kas kasılmasında ve sinirlerde uyartı iletiminde rol oynar.
  • Bazı enzimlerin yapılarına katılarak katalizör görevi yapar.
  • Kemik ve diş yapısına katılıp dayanıklılık sağlar.

 

 

B) Su

Su tüm canlıların temel maddelerinden biridir. İnsan vücudunun üçte ikisi sudur. Hücre içinde, hücreler arasında, kanda su bulunur. İnsan vücudunda  % 10 su kaybedildiğinde hayati tehlike başlar. Bu kaybedilen su oranı % 20′ye ulaştığında ölüm meydana gelir.

Biyokimyasal reaksiyonların gerçekleşmesi ancak sulu bir ortamda olur. Enzimlerin çalışabilmesi için hücrede belirli bir oranda su bulunması gerekir (en az % 15).

Su iyi bir çözücüdür. Besin maddelerinin hücre içine alınması ve artık maddelerin atılışı ancak bu maddelerin erimiş olmalarıyla sağlanır. İnsan gibi canlılarda vücut ısısının ayarlanmasında su çok önemli bir rol oynar.

C) Asitler – Bazlar – Tuzlar

Bir çözeltinin asitliğini ve bazlığını içindeki  \(H^+\) ve \(OH^-\) iyon derişimleri belirler. Çözeltilerin asit ve bazlığını ölçmek için pH cetveli kullanılır.

I) Asitler

Suda iyonlaştıklarında; hidrojen iyonu (\(H^+\) veya (\((H_3O)^+\)) veren maddelere denir. Örneğin suyun HCl ile tepkimesi sonucu, hidrojen derişimi artar. Yani \(HCl\)  asittir.

Asitlerin genel özellikleri

  • Tatları ekşidir
  • Turnusol kağıdını kırmızıya çevirirler
  • Bazlarla tepkimeye girdiklerinde tuz ve su oluştururlar
  • Çözeltileri elektrik akımını iletir.
  • Yakıcı ve parçalayıcıdırlar.

II) Bazlar

Suda çözündüğü zaman \(OH^-\) (Hidroksil) iyonu veren bileşiklerdir. Örneğin suyun  \(NH_3\) ile tepkimesi gözlemlenirse ortamdaki \(OH^-\) arttığı gözlemlenir. Yani  \(NH_3\) bazdır.

Bazların genel özellikleri

  • Turnusol kağıdının rengini maviye dönüştürürler.
  • Tatları acımsıdır.
  • Genellikle suda çözünürler ve çözeltileri elektrik akımını iletir.
  • Sulu çözeltileri ele kayganlık hissi verir.
  • Metallerin büyük çoğunluğuna etki etmezler.
  • Genelde temizlik için kullanılırlar.

III) Tuzlar

Asitlerle bazların birleşmesi ile oluşan maddelerdir. Hücreler ve hücre dışı sıvılar çeşitli mineral tuzlarını içerirler. Bunların en önemlileri sodyum, potasyum, kalsiyum ve magnezyum tuzlarıdır. Tuzlar vücut sıvılarının pH değerini ve osmotik basıncını dengelenmede görevlidir.

2) Organik Bileşenleri

  • Yapılarındaki temel element C (Karbon)dur. Karbondan sonra en çok bulunan elementler H (Hidrojen) ve O (Oksijendir). Ancak içinde oksijen bulunmayan organik bileşiklerde vardır.
  • Bunların dışında birçok organik bileşikte N (Azot), P (Fosfor), S (Kükürt) gibi elementlerde bulunur.
  • Genellikle çok sayıda atom içeren büyük moleküllerdir.
  • Hücrede; yapı maddesi, enerji verici, metabolizma düzenleyici ve denetleyici olarak görev yaparlar.
  • Ototrof canlılar organik maddeleri inorganik maddeler kullanılarak kendileri üretilirler. Örneğin bitkiler.
  • Karbonhidratlar, yağlar, proteinler, vitaminler, nükleik asitler ve atp canlılarda bulunan en önemli organik bileşiklerdir.

Organik maddelerin yapıtaşlarına monomer, monomerlerin oluşturduğu kompleks yapıya polimer adı verilir. Monomerler, polimerleri oluştururken su açığa çıkarır ve kaynaşırlar; bu tepkime türüne dehidrasyon tepkimeleri denir. Polimerlerin su yardımıyla monomerlerine dönüşmesine ise hidroliz tepkimeleri denir.

  • Organik moleküller hücre yapı maddesi olarak belirli bir sırayla kullanılır. Bu sıra “Proteinler > Yağlar > Karbonhidratlar > Vitaminler > Nükleik asitler” şeklindedir.
  • Organik moleküller hücre enerji maddesi olarak belirli bir sırayla kullanılır. Bu sıra ”Karbonhidratlar > Yağlar > Proteinler” şeklindedir.
  • Organik moleküllerin içerdikleri enerji miktarına göre çoktan aza doğru şöyle sıralanır: “Yağlar > Proteinler > Karbonhidratlar“

İnsanlar uzun süreli açlık hallerinde; İlk önce depo besin olan karbonhidratı ve yağlarını kullanır. Açlığın devam etmesi durumunda eşeysel organ proteinleri, kas proteinleri ve en son sinirsel hücre proteinleri yakılarak enerji elde edilmeye çalışılır.

Karbonhidratlar

Karbonhidratlar; yapılarında karbon, oksijen, hidrojen atomlarını bulunduran organik bileşiklerdir. Bütün canlı hücrelerde bulunur. Doğada genellikle büyük moleküller halindedir. Vücuda alınan bu büyük moleküllerin hücrelere iletilmesi için canlı tarafından sindirilmesi ve uygun molekül büyüklüğüne kadar parçalanması gerekir. Genel formülleri  \(C_nH_{2n}O_n\) şeklindedir.

Karbonhidratlar; hücrelerin temel enerji kaynağı olmalarının yanı sıra hücre zarının yapısına katılma, hücre çeperinin temel yapı maddesi olma, nükleik asitlerin yapısında bulunma gibi hücre için önemli görevleri vardır.

A) Karbonhidratlar Hakkında Genel Bilgiler

  • Hayvan dokularında oluşturulan enerjinin ortalama % 50-60’ı karbonhidratlardan sağlanır.
  • Glikozun kandaki yoğunluğu en düşük düzeyde iken bile önce beyin beslenir.
  • Memelilerin kanında bulunması gereken temel maddeler arasındadır.
  • İnsan kanında ve dokularında glikozun belirli ve sabit bir oranı vardır.
  • Kandaki glikozun fazlası karaciğer ve kaslarda glikojen olarak depolanır. Gerektiğinde tekrar glikoza dönüştürülüp kullanılır.
  • Kan şekeri düştüğünde, karaciğerdeki glikojen pankreas tarafından salgılanan glukagon hormonunun etkisiyle glikoza dönüşerek kana geçer ve kan şekerini yükseltir.
  • Kan şekeri yükseldiğinde ise, pankreas tarafından salgılanan insülin hormonunun etkisi ile kandaki glikoz hücrelere geçerek yakılır.
  • Karaciğer ve kaslarda depolanmış yeterli glikojen olmadığında, kandaki aminoasitler glikoza dönüştürülerek kan şekeri oranı ayarlanır.
  • Karbonhidratlar yağlar ve proteinlerle bileşik oluştururlar. “Karbonhidrat + yağ (Lipit) = glikolipit”; “Karbonhidrat + protein = glikoprotein” . Bu şekilde oluşan karbonhidratlı bileşikler, hücre zarının yapısına katılırlar.

B) Karbonhidrat Çeşitleri

Karbonhidratlar; monosakkaritler, disakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere 3 gruba ayrılır.

1) Monosakkaritler (basit şekerler)

Sindirilerek daha küçük birimlere parçalanamazlar. Daha büyük yapılı karbonhidratların yapı taşlarıdır. Bazı monosakkaritler tatlıdır. Üç karbonlu olanlar trioz, dört karbonlular tetroz, beş karbonlular pentoz, altı karbonlular heksoz adını alırlar.

İçerdikleri C sayısına göre monosakkaritler:

  • 3C’li şekerler : Gliser aldehit (Triozlar)
  • 5C’li şekerler : Riboz, Deoksiriboz (Pentozlar)
  • 6C’li şekerler : Glikoz, Galaktoz, Fruktoz (Heksozlar)

a) Beş Karbonlu Monosakkaritler

Beş karbonlu pentozlardan ribozlar \( (C_5H_{10}O_5)\) ve deoksiribozlar  \( (C_5H_{10}O_4)\) nükleik asitlerin yapısına girerler.

Riboz: Deoksiribozlara göre 1 oksijen fazlası olan ribozlar; RNA nükleotitlerinde, ATP moleküllerinde, NADP-NAD-FAD gibi koenzimlerin yapısında bulunurlar.

Deoksiriboz: Deoksiriboz şekerleri ise DNA nükleotitlerinin yapısında bulunur.

b) Altı Karbonlu Monosakkaritler

Heksozların en önemlileri glikoz, fruktoz ve galaktoz dur. Bu 3 bileşik izomerdir (formülleri \( (C_6H_{12}O_6)\) aynı ama bağlanış şekilleri farklıdır). Bu moleküller sindirilmeden kana karışırlar. Bütün canlılardaki solunum olaylarının ham maddesidir.

Glikoz: Üzüm şekeri veya kan şekeri olarak bilinir. Yaşam için en önemli karbonhidratlardan biridir. Polisakkaritlerin yapı taşıdır (monomeridir). Hücreler glikozu bir enerji kaynağı ve metabolik reaksiyonlarda bir ara ürün olarak kullanırlar. Glikoz fotosentezin (ve kemosentezin) ana ürünlerinden biridir ve hücresel solunum glikozla başlar.

Fruktoz: Bitkiler tarafından üretilir. Meyvelerde bol miktarda bulunur, çok tatlıdır. Disakkarit olan sakkarozun yapısına katılır, polisakkaritlerin yapısına katılmaz.

Galaktoz: Süt şekeridir dolayısıyla da sadece memeli hayvanlar ve bazı bakteriler tarafından üretilir.

2) Disakkaritler

Disakkaritler çift şekerlerdir. Bir disakkarit, iki molekül monosakkaritin glikozit bağı ile bağlanmasıyla oluşur. Bu bağlanma sırasında bağ sayısı kadar su ortaya çıkar. Buna dehidrasyon sentezi denir. Sindirilmeden hücre zarından geçemezler. Suda çözünürler. Canlılarda en çok bulunan disakkaritler; maltoz (arpa şekeri), sakkaroz diğer adı sükroz (çay şekeri), laktoz (süt şekeri)dir.

Monosakkarit + Monosakkarit ⇒ Disakkarit + Su 

Yukarıdaki tepkime bir dehidrasyon sentezidir. Dehidrasyon sentezinin ters yönlü olarak gerçekleşmesine hidroliz denir.  Disakkariti oluşturan monosakkaritler aynı cinsten olabilecegi gibi, farklı cinsten de olabilirler;

  • Maltoz: (glikoz + glikoz = maltoz + \(H_2O\) ) Arpa şekeri veya malt şekeri olarak adlandırılır iki glikozun dehidrasyon sentezi ile birleşmesiyle oluşur.
  • Sükroz: (glikoz + fruktoz = sakkaroz + \(H_2O\) ) Sakkaroz olarak da bilinir çay şekeridir. Glikoz ve fruktozun birleşmesiyle oluşur, şeker pancarı ve şeker kamışı gibi bitkilerden elde edilir. İnsan beslenmesinde çok önemli bir yere sahip olan sükroz, sadece bitkiler tarafından üretilir.
  • Laktoz: (glikoz + galaktoz = laktoz + \(H_2O\) ) Süt şekeridir Glikoz ve Galaktozun birleşmesiyle oluşur hayvansaldır.
NOT: Glikozit Bağı: Birleşen monosakkartitler arasında oluşan bağın adıdır. En az iki monosakkarit birleştiğinde aralarında 1 adet Glikozit bağı oluşur, aynı şekilde 5 tane monosakkarit birleşirse 4 tane Glikozit bağı oluşur. Bu olayı genellersek n tane monosakkarit birleşirse n-1 tane glikozit bağı oluşmaktadır. Oluşan glikozit bağı sayısı ile tepkimede oluşan su molekülü sayısı eşittir.

 

 

3) Polisakkaritler

Polisakkaritler, birden fazla monosakkaritin glikozit bağıyla birleşmesiyle oluşan bileşiklerdir. Glikoz birimlerinin farklı şekilde bağlanması polisakkaritler arasında farklı özelliklerin doğmasına neden olur. “Kompleks şekerler” de denir. Az önce glikozit bağında anlattığımız n girene n-1 çıkan kuralı burada da geçerlidir. Hücre zarından geçemezler, vücutta yedek besin deposu olarak ya da yapı maddesi olarak kullanılır.

Polisakkaritler büyük moleküllerdir hücre zarından geçemezler önce sindirime uğaramalrı gerekir. Ayrıca tatsız olup çoğu suda erimez. En önemlileri; nişasta, glikojen, selüloz ve kitindir.  Bunlar çok sayıda glikoz molekülünün birleşmesinden türemişlerdir.

 

Nişasta: Bitkisel depo polisakkaritidir, yani bitkiler fotsentezle ürettikleri glikozun fazlasını nişastaya çevirip depo ederler. Nişasta hayvanlarda sentezlenemez ama sindirilebilir. Suda çözünmezler.

Glikojen: Hayvansal depo polisakkaritir. Hayvanlar glikozun fazlasını karaciğer ve kaslarda glikojen olarak depolar. Glikojen bitkilerde sentezlenemez. Mantarlarda da glikojen bulunur. Glikojenler, enzimler tarafından çok çabuk olarak yapılıp, yıkılabilir. Bu sayede insanlarda ve diğer omurgalı canlılarda karaciğer ve kaslar, glikojeni depo edilir. Örneğin insanlar spor yaparken kandaki glikoz azaldığında; karaciğerde bulunan glikojenler parçalanır ve kandaki glikoz oranını arttırılır.

Selüloz: Bitki hücresinin hücre duvarı (çeperi) selülozdan yapılmıştır. Selüloz kağıt, yapay ipek ve patlayıcı maddelerin yapımında da kullanılır. Selüloz bitkinin sert ve kuvvetli olmasını sağlar, otçul hayvanlar selülozu sindirebilirler bunun nedeni ise bağırsaklarında yaşayan simbiyoz bakterileri, protozoa türleri ve odun yiyen bazı böcek türlerinin salgıladıkları selülaz enzimidir.

Kitin: Eklembcaklıların dışındaki kabuksu iskelet kitinden oluşmaktadır ayrıca mantarların hücre duvarı kitinden oluşmuştur.

 

C) Karbonhidrat bakımından zengin maddeler

 

 

Yağlar(Lipitler)

Yağlar (lipitler) yüksek miktarda karbon ve hidrojen içeren, suda çözünmeyen fakat benzen, kloroform, aseton ve eter gibi çözücülerde iyi çözünen bir maddedir. Bazı lipitlerde azot (N), kükürt (S) ve fosfor (P) da bulunabilir.

Yağlar yiyecek, yakıt, boya, makine sanayii dahil birçok değişik amaçla kullanılır. Yağların sindirimi ince bağırsakta başlar. Vücudun ikinci sıradaki enerji kaynağı lipitlerdir (birinci sıra karbonhidratlara aittir). Vücutta ikinci sırada kullanılmasına rağmen yakıldığında en çok enerji açığa çıkaran besin sınıfıdır. Bu yüzden depo besin olarak kullanılır.

A) Yağların Canlılar İçin Önemi

  • Yağlar hücresel solunuma uğrarken (hidrojence zengin olduğundan) çok fazla su oluşturur. Örneğin ayı gibi hayvanlar bol bol yağ depolar kış uykusu boyunca hem enerji hem de su ihtiyaçlarını yağlardan karşılarlar.
  • Yağlar karbonhidratlara göre çok daha hafiftir ve iyi bir ısı yalıtımı sağlar. Hafifliği sayesinde kuşlarda çok fazla yağ deposu bulunmaktadır, böylece kuşlar daha az enerji harcayarak daha kolay havada kalabilir.
  • Hayvanlarda iç organlar gibi hayati öneme sahip yapıları sararak dış etkenlerden korur.
  • A , D , E , K vitaminleri yağda çözünmekte ve depolanmaktadır.
  • Karbonhidrat ve proteinlerin fazlası yağlara dönüştürülür.
  • Bazı hormonların yapısında bulunduğu için yağların düzenleyici görevler yaptığı söylenmektedir.

B) Yağ Çeşitleri

Yağlar; trigilseritler (nötral yağlar), fosfolipitler, steroidler olmak üzere 3 gruba ayrılırlar

 

1) Trigliseritler (Nötral Yağlar)

Bitki ve hayvan hücrelerinde depolanmış halde bulunan yağlar nötral yağlardır. 3 molekül yağ asidi ile 1 molekül gliserolün ester bağı ile birleşmesi ile oluşur. Birleşme sırasında 3 ester bağı ve 3 su oluşur (bağ sayısının su sayısına eşit olduğuna dikkat edin). Bir nötral yağda en az 2 çeşit en fazla 4 çeşit monomer bulunabilir.

 

Nötral yağların yapısındaki yağ asitlerinin karbon atomlarının arasında çift bağ olup olmamasına göre doymuş ve doymamış yağ asidi olarak ikiye ayrılırlar.

a) Doymuş yağ asitleri

Yağ asidinin karbon zincirinde tüm karbon atomları arasında tek bağ bulunur. Yağ asidinde bulunan karbon zincirinin tüm karbon atomları hidrojene doyurulmuştur. Doymuş yağ asitleri oda sıcaklığında katı halde bulunurlar ve hayvansal kaynaklıdırlar. İç yağı, tereyağı, kuyruk yağı, margarinler doymuş yağlardır. Sadece doymuş (katı) yağlarla beslenen insanlarda kalp ve damar hastalıkları gibi sağlık sorunları yaşanmaktadır.

b) Doymamış yağ asitleri

Çift bağlı karbon atomları içerirler. Neredeyse tamamı sıvı haldedir. Sık karşılaşılan örnekleri linoleik asit, linolenik asit ve oleik asittir. Böyle yağ asitlerine doymamış yağ asitleri denir.

 

2) Fosfolipitler

Fosforik asit içeren lipitlerdir. Enerji vermek için çok kullanılmazlar, daha çok yapısal işlevleri olan bir lipit çeşididir. Hücre zarında ve sitoplazmasında bulunur ve hücrenin çalışmasında önemli bir rol oynar. Hücre zarına geçirgenlik kazandırır, lipitlerin organizmanın içinde ve hücreler arası taşınmasında görev alır. Hücre zarının yapısı oluşturulurken suyu seven kısımlar dışarıya, sevmeyen kısımlar ise içeriye bakacak şekilde dizilir.

 

3) Streoitler

Steroidler  hormonların, erkek ve dişi eşey hücrelerinin ve bazı vitaminlerin yapısına katılan lipit çeşitleridir. Sinir hücrelerinde yalıtım görevi görürler ve D vitamini sentezinde kullanılırlar.

Kolesterol da bir streoit çeşididir ve hayvansal hücrelerin zar yapısına katılır. Kolesterol artarsa damar sertliğine neden olur. Safra tuzları ve kortizol hormonu kolesterolden üretilmiştir.

Proteinler

Proteinler, amino asitlerin zincir halinde birbirlerine bağlanması sonucu oluşan büyük organik bileşiklerdir. Proteinler, açlık anında en son tüketilirler. Kimyasal sindirimleri midede başlar. Proteinler, amino asitlerin yapıtaşlarından oluşan polimerlerdir. Her proteinin kendisine has özelliklerinin olmasını sağlayan özel amino asit dizilimleri vardır. Canlılarda kullanılan 20 çeşit amino asit (canlıdan canlıya değişiklik gösterebilir) vardır.

A) Proteinlerin Özellikleri

  • Sindirilmeden hücre zarından geçemezler. Çünkü polimer yapılıdır.
  • Yapılarında peptit bağı bulunmaktadır.
  • DNA şifresine göre ribozomlarda sentezlenir. Proteinlerin farklı yapılarda olmasının nedenleri arasında, aminoasitlerin toplam sayısı, aminoasitin miktarı ve aminoasitlerin dizilişinin farklılık göstermesi yer alır. (Proteinlerin farklılık göstermesinin bir diğer nedeni de canlı DNA’larının farklı olmasıdır. Kromozomlar üzerinde dizilmiş olan her bir gen ayrı bir protein şifresi taşır).
  • Bitkiler ihtiyaç duydukları aminoasitleri kendileri sentezler. Hayvanlar ise 20 aminoasit çeşidinden 12 tanesini sentezler; 8 tanesini dışarıdan hazır olarak alırlar. Bu 8 aminoasite esansiyel (temel) aminoasitler denir.
  • Sindirimde hayvanlar yedikleri proteini serbest aminoasitlere parçalayıp bunlarla yeni proteinler sentez.
  • Yüksek sıcaklık, pH gibi nedenlerle proteinlerin yapısı bozulur buna denatürasyon denir.
  • Uzun süreli açlık halinde proteinlerin kullanım sırası; “üreme hücresi proteinleri, kas hücresi proteinleri, sinir hücresi proteinleri” şeklindedir.

B) Proteinlerin Yapı Taşı – Aminoasitler

Her aminoasitte karboksil grubu \((COOH)\), hidrojen grubu (H), amino grubu (\(NH_2\)) ve radikal (değişken) grubu (R) bulunur. Aminoasitlerin sadece radikal grupları değişiklik gösterir. Bu sayede aminoasitler birbirinden farklı özellikler gösterir.

NOT: Proteinler çok sayıda aminoasitin bir araya gelmesiyle oluşmuştur.

Peptit Bağı: İki aminoasitin birleşmesi aminoasitlerden birisinin karboksil, diğerinin amino gurubu arasında peptit bağı kurulması ile meydana gelir. Dehidrasyon olayı olduğu için bağ oluşumu sırasında su oluşur.

Peptitleşme tepkimesinde oluşan peptit bağı sayısı kadar su çıkışı olur. Örneğin 2 aminoasitin girdiği (örnekteki gibi) bir peptitleşme tepkimesinden 1 peptit bağı oluştuğu için 1 molekül su açığa çıkar. n  tane aminoasit tepkimeye girseydi n-1 tane peptit bağı oluşacak ve n-1 tane su açığa çıkacaktı.

 

C) Proteinlerin Vücutta Üstlendiği Bazı Görevler

  • Bir canlının kendisine ait molekülleri ve yönetimsel organların çoğu proteinler sayesinde işler ve proteinler tarafından yönetilir. Bu yüzden yaşam boyunca sentezlenen proteinlerin düzenleyici ve denetleyici görevleri sürdürmesi canlı için kritik önem taşımaktadır.
  • Hücre yapısındaki organik bileşiklerin %60’ını proteinler oluşturur. Kas, kıkırdak, kemik gibi dokuların oluşumu, yıpranan kısımlarının onarımı için proteinlere ihtiyaç vardır. Örneğin, keratin proteini saç ve tırnak yapısına katılır.
  • Alyuvarın içinde bulunan demirli bir protein olan hemoglobin oksijen ve karbondioksit taşınmasında görevlidir.
  • Akyuvar hücrelerinin ürettiği antikor adı verilen protein yapılı sıvı, hastalık yapıcı mikroorganizmaları çöktürür.
  • Hem hücre içinde hem de hücreler arasında koordinasyonu sağlayan bazı hormonlar protein yapılıdır.
  • Açlık durumunda protein eksikliği nedeniyle kanın osmotik basıncı normalin altına düşer. Kişide ödem oluşur.
  • Hücre zarının yapısında bulunan glikoproteinler hücrelerin birbirini tanımasında etkilidir.

Protein yetersizliği sonucu canlılarda oluşabilecek sorunlar:

  • Büyüme yavaşlar hatta zamanla durabilir.
  • Zihinsel gelişmede gerileme görülebilir.
  • Hastalık yapan mikroorganizmalara karşı vücudun direnci azalır (savunma sistemi zayıflar), kolay hastalanılır.
  • Hastalık ağır seyreder, açılan yaralar geç iyileşir.
  • Alyuvar yapımında aksamalar olabilir.
  • Uzun süreli açlıklarda kan proteinlerinin bir kısmı enerji üretmek amacıyla kullanıldığında kanın osmatik basıncı düşer ve kanın plazma sıvısı dokular arasında birikmeye başlar. Buna açlık ödemi denir.
  •  Kanın pıhtılaşması gecikebilir.

D) Protein bakımından zengin besinler

Hayvansal proteinler: Keçi, sığır ve koyun gibi hayvan etlerinde; kümes hayvanlarında, balıklarda, süt ve yumurtada bol miktarda protein bulunur.

Bitkisel Proteinler: Baklagillerde (börülce, burçak, fasülye, mercimek, soya …) ve tahıllarda (pirinç, buğday, çavdar, mısır, yulaf …)  bol miktarda protein bulunur.

Not: Hayvansal proteinlerde bitkisel proteinlere göre daha çok esansiyel (temel) aminoasitleri bulunur. Bu yüzden hayvansal proteinler biyolojik olarak daha gereklidir.

 

Enzim - Hormon - Vitamin

Canlıların vücutlarında gerçekleşen tepkimelere biyokimyasal reaksiyonlar denilir. Vücutta gerçekleşen yaşamsal tepkimelerin tamamı biyokimyasal reaksiyondur ve bu reaksiyonlar enzimler sayesinde gerçekleşir.

I) Enzimler

Enzim: Canlı hücrelerde görev yapan ve biyokimyasal tepkimelerin gerçekleşmesi için gerekli olan aktivasyon enerjisini düşüren katalizörlere denir. Enzimler olmasaydı bütün (enzimlerin etki ettiği) tepkimeler çok daha uzun zamanda çok daha az miktarda parçalanırdı. Örneğin Karaciğerde üretilen katalaz enzimi; \(H_2O_2\) (hidrojen peroksiti) 1 saniyede 5.000.000 tanesini parçalar. Eğer katalaz enzimi bu tepkimede kullanılmasaydı tepkime 300 yıl sürecek ve sadece 1 tane \(H_2O_2\)  molekülü parçalanacaktı.

Enzimler sadece aktivasyon enerjisine etki etmekle kalmaz, aynı zamanda tepkimenin gerçekleşmesi için uygun ortamı yaratır böylece tepkimeler daha hızlı ve ortamın kimyasal dokusunu (örneğin PH’ını) etkilemeden gerçekleşir.

A) Enzimlerin görevleri

Reaksiyon hızını canlılar için uygun bir seviyeye indirmek.

Reaksiyonun başlaması için gerekli aktivasyon enerjisinin düşürülmesi. Böylece canlı daha az enerji harcayarak tepkimeyi başlatır.

Reaksiyon oluşurken açığa çıkan enerjinin canlıya zarar vermeyecek düzeyde tutulmasını sağlamak.

B) Enzim çeşitleri

 

  • Basit enzimler: Sadece protein kısımdan meydana gelmiş enzimlerdir. Örnek olarak sindirim enzimleri verilebilir.
  • Bileşik enzimler: Protein olan esas kısmın yanında protein olmayan organik veya inorganik yardımcı kısımların birlikte bulunmasıyla oluşur. Protein kısmına apoenzim kısım denir. Yardımcı kısmı ise; vitamin bağlanarak (koenzim) veya mineral bağlanarak (kofaktör) oluşabilir.

C) Enzimlerin Görev ve Özellikleri

  • Enzimler protein yapılıdır, yani yüksek sıcaklıkta yapıları bozulur ve çalışamaz duruma gelir. Bu yüzden çoğu canlı yüksek sıcaklıkta ölür.
  • Enzimlerin aktiviteleri düşük sıcaklıkta yavaşlar veya tamamen durma noktasına gelir. Buzdolabına konulan sebze-meyvelerin yavaş bozulma sebebi budur.
  • Enzimler tepkimeden zarar görmeden çıkar, böylece tepkimelerde tekrar tekrar kullanılabilir.
  • Enzimler genellikle takımlar halinde iş yapar. Reaksiyonun her basamağına farklı bir enzim etki edebilir.
  • Enzimler DNA şifresine göre ribozomlarda sentezlenir.
  • Enzimlerden etkilenen maddeye substrat denir.
  • Her hücre kendi enzimini kendisi üretir.
  • Her enzim, özel bir substratı etkiler. (Anahtar – kilit uyumu)
  • Substratın yüzey artışı, temas yüzeyini arttırdığı için enzim etkinliğini artırır.
  • Her enzim özel bir kofaktörle veya koenzimle çalışır.
  • Bir kofaktör veya koenzimbirden çok enzimin yardımcı kısmı olabilir.
  • Canlı sistemlerdeki hemen hemen her tepkime enzimlerle olur.
  • Enzimler %15’in altında su içeren ortamlarda çalışmaz. Turşu, bal, reçel, salamura, kurutma ile saklanan besinlerin bozulmama nedeni budur.

D) Enzimlerin çalışması

Enzimler substratlarla birleşerek “enzim substrat geçici” kompleksini oluşturmaktadır. Oluşan ara kompleks hızlıca ürüne dönüşür ve enzim hiç bir değişiklik geçirmeden tepkimeden çıkar. Her enzim kendine özgü substratlarıyla tepkime verir. Buna anahtar kilit uyumu da denilebilir.

 

E) Enzimlerin çalışma hızını etkileyen faktörler

1) Sıcaklık

Enzimlerin en hızlı çalıştığı sıcaklığa optimum sıcaklık denir. İnsan vücudundaki çoğu enzimin optimum sıcaklığı 36 derecedir. Optimum sıcaklıktan uzaklaştıkça enzimin çalışma hızı yavaşlar.

 

0 ºC’ nin altında çoğu enzim çalışmaz ama yapıları bozulmaz (uygun ortamlar sağlanırsa tekrar çalışmaya başlar).

55 ºC’ nin üstünde çoğu enzim çalışmaz ve yapıları bozulur yani denaturasyon olur (uygun koşullar sağlansa bile enzim bir daha çalışmaz).

Sıcaklık etkisine verilecek en güzel örnek buzdolabı örneğidir. Buzdolabına koyduğumuz sebze ve meyvelerin geç bozulmalarının nedeni enzim aktivitesinin azalmasıdır. Daha sonra buzdolabından çıkardığımız sebze veya meyveler yine eski hızında bozulmaya başlar.

2) Substrat düzeyi

Enzimler, substratın dış yüzeyinden içine doğru tepkimeyi gerçekleştirirler. Bu yüzden substratın yüzey genişliğinin artması tepkime hızını arttırır. Aynı miktarlardaki kıymanın, kuşbaşı ete oranla daha kolay sindirilmesi kıymanın yüzeyinin daha geniş olmasından kaynaklanır.

3) PH seviyesi

Bazı enzimler asidik, bazı enzimler bazik ve bazı enzimler de nötr ortamda optimum çalışır. Optimum seviyeden uzaklaştıkça enzimin aktivetesi azalır. Örneğin midedeki proteinlerin sindiriminden sorumlu pepsin enziminin optimum pH noktası 2’dir. Buna karşılık ince bağırsaktaki polipeptitlerin sindiriminden sorumlu tripsin enziminin optimum pH değeri 8’dir.

4) Su miktarı

Enzimlerin çalışması için sulu ortama gereksinim vardır. Su oranı hücrede % 15 ‘in altında olursa enzimler görev yapamaz. Bitki tohumlarının kuru ortamda çimlenmemesinin nedeni budur. Ortamdaki su oranının %70′ e karar artması enzimin çalışmasını hızlandırır. %70’ ten sonra reaksiyon sabit bir hızla devam eder.

5) Kimyasal Maddeler

Bazı kimyasal maddeler enzimlerin etkisini hızlandırır. Bu maddelere aktivatör maddeler denir. Örneğin vitaminler enzimlere aktivatör özellik gösterir. Bazı kimyasal maddeler enzimlerin çalışmasını yavaşlatır. Bu tür maddelere de inhibitör madde denir. Kurşun, siyanür, cıva gibi ağır metaller inhibitör özellik gösterir. Birçok reaksiyonda tepkime sonucu oluşan ürün miktarının belli bir değerin üzerine çıkması, ilgili enzimlerin çalışmasını engellemektedir. Bu durumda artan ürün, enzim için inhibitör etki yapmaktadır.

F) Enzimlerin Kullanım Alanları

Enzimlerin hücre dışında da aktivite gösterebilme ve girdikleri tepkimeden bozulmadan çıkmaları gibi özellikleri sayesinde enzimler bir çok tıp, eczacılık, ilaç sanayi, tedavi ürünleri sanayisinde kullanılabilmektedir. Peynir üretiminden, deri sanayisine kadar çok yaygın sanayi uygulamaları bulunmaktadır.

II) Hormonlar

Vücudumuzdaki özelleşmiş hücre grupları tarafından üretilip kana salgılanan kimyasal maddelerdir. Vücut içinde organlar arasındaki haberleşmeyi ve koordinasyonu sağlar. Düzenleyici moleküllerdir. Bazıları protein, bazıları streoit, bazıları ise amino asit yapılıdır. Her hormonun kanda belirli bir eşik değeri vardır. Seviyelerindeki azalma ya da çoğalma hastalıklara sebep olur ve ölçülmesi ya da takip edilmesi gereken durumlar olabilir.

Hayvanlarda hormonların üretildiği özelleşmiş hücre gruplarına salgı bezi denir. Bitkilerde salgı bezi yoktur. Bitkisel hormonlar, özel hücre grupları tarafından üretilip taşıma sistemi ile görevli oldukları yere aktarılır.

III) Vitamin

Vitaminler direnç arttırıcı ve düzenleyici organik moleküllerdir. Sindirilmez, hücrenin yapısına katılmaz ve enerji vermez. Bitkiler ihtiyaç duydukları vitaminleri sentezleyebilirken hayvanlar dışarıdan besinler aracılığıyla almak zorundadır.

Vitaminler yağda ve suda çözünen olmak üzere 2 ana gruba ayrılır. Suda çözünen vitaminler insan vücudunda depolanamaz, bu yüzden düzenli olarak dışarıdan alınmak zorundadır. Yağda çözünebilen vitaminler, yağda depolanabildiği için düzenli olarak sürekli dışarıdan alınmaya ihtiyaç duyulmamaktadır.

Vitaminlerin Genel Özellikleri ve Vitamin Çeşitleri

  • Hücrede bulunan bazı enzimlerin yapısına katılarak koenzimleri oluşturur.
  • Vitaminler canlı organizmaların sağlıklı olarak büyümesi ve gelişmesi için gereklidir.
  • Günümüzde bazı vitaminler sentetik olarak üretilmektedir.
  • Vitaminler oksijen, güneş ışığı, ısı, bakır, demir ve benzeri metallerle temas gibi etkileşimler sonucu bozulurlar.

 

Vitaminle yağda çözünenler ve suda çözünenler olmak üzere iki guruba ayrılır; A, D, E, K vitaminleri yağda çözünürken C ile B vitaminleri suda çözünür.

 

Nükleik Asitler - ATP

I) Nükleik Asitler

Nükleik asitler, bütün canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotit birimlerden oluşmuş polimerlerdir. Nükleik asitler;

  • protein sentezi sürecinin yönetilmesi,
  • enerjinin üretilmesi,
  • büyüme ve gelişmenin sağlanması
  • canlının üremesi

gibi metabolik olayların gerçekleşmesini sağlar. Bu yönüyle incelendiğinde nükleik asitler yönetici moleküllerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)’dır. İnsan kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik asitler sayesinde genetik bilgi nesilden nesile geçer.

Nükleik asitlerin yapı birimlerine nükleotit adı verilir. Bir nükleotidin yapısında azotlu organik baz, beş karbonlu şeker ve fosfat bulunur. Nükleotitler yapılarındaki azotlu organik baza göre isimlendirilir. Örneğin yapısında adenin “azotlu organik bazı” bulunan nükleotite; Adenin nükleotiti denir. Azotlu organik bazlar yapılarına göre pürin ve pirimidin olmak üzere iki gruba ayrılır.

Pürin: Pürin grubu bazlar çift halkalı olup Adenin (A) ve Guanin (G) olmak üzere iki çeşittir. Adenin ve guanin bazları hem RNA hem de DNA’nın yapısında bulunur.

Pirimidin: Pirimidin grubu bazlar tek halkalı olup Sitozin (C), Timin (T) ve Urasil (U) baslarını içerir. Bu bazlardan sitozin, hem DNA hem de RNA’da bulunur. Buna karşılık Timin sadece DNA’da , Urasil ise sadece RNA’da yer alır.

Nükleik asidin yapısına katılan beş karbonlu şeker; riboz veya deoksiriboz şekeridir. Riboz şekeri RNA’nın yapısına katılırken Deoksiriboz şekeri DNA’nın yapısına katılır. Şeker ve bazla birlikte nükleotitin yapısına katılan diğer bir molekül de fosforik asittir. Fosforik asitler, DNA ve RNA’da ortak olarak bulunur.

Binlerce nükleotit biriminin şeker ve fosfat birimlerinin birbirine bağlanarak oluşturduğu uzun zincirler (polinükleotid) nükleik asitleri oluşturur. Doğadaki canlıların çeşitli olmasının nedeni, nükleik asitleri oluşturan sekiz çeşit nükleotitin sayı ve dizilişinin farklı olmasıdır. Canlılarda iki çeşit nükleik asit vardır.

A) DNA (Deoksiribonükleik Asit)

DNA iki nükleik asit zincirinin karşılıklı gelerek bazlar ile birbirine bağlanmış haldedir. Karşılıklı olarak A ile T, G ile C bazları hidrojen bağları ile bağlanmasıyla dna’nın spiral sekil almasını sağlar. Guanin ile Sitozin arasında 3’lü zayıf hidrojen bağı, Adenin ile Timin arasında 2’li zayıf hidrojen bağı kurulur. DNA ökaryot canlıların hücrelerinde çekirdekte, kromozomlarda, mitokondrilerde, kloroplastlarda ve çok az miktarda stoplazmada bulunur. Prokaryot hücrelerde ise DNA sitoplazmada bulunur. DNA’nın en önemli özelliği kendisini eşleyebilmesidir. Bu özellik sayesinde canlı türleri her nesil sabit bir kromozom sayısında kalır. DNA’nın kendisini eşlemesini sağlayan enzimin adı “DNA polimeraz”dır.

DNA molekülü ile ilgili olarak aşağıdaki eşitlikler kurulabilir.

  • A=T ve G=C
  • Pürin miktarı=Pirimidin miktarı(A+G = C+T)
  • A+G/C+T=1 veya A+C/G+T=1
  • A+G+C+T=Toplam nükleotit sayısı
  • Nükleotit sayısı = Baz sayısı = Şeker sayısı = Fosfat sayısı

B) RNA (Ribonükleik Asit)

RNA tek sıra nükleotitten oluşur. Bu nedenle RNA’da, G=C ve A=U olma zorunluluğu yoktur. RNA’nın işlevi, DNA’dan aldığı genetik şifreye göre protein sentezini gerçekleştirmektir. RNA molekülü ribozomlarda, sitoplazmada, çekirdekte, mitokondri ve kloroplastlarda bulunur. RNA molekülü kendisini eşleyemez; DNA molekülü üzerindeki bilgiye göre gerekli RNA molekülleri sentezlenir. Bu yüzden her hücredeki RNA molekülü miktarı farklıdır.. Kas hücreleri gibi protein sentezinin yoğun olduğu hücrelerde fazla miktarda bulunur.

Görevlerine göre hücrede üç çeşit RNA bulunur.

Mesajcı RNA (mRNA): DNA’dan aldığı genetik bilgiyi, belirli şifreler halinde sitoplazmadaki ribozomla taşır. Bu bilgi sentezlenecek proteinin amino asit diziliş sırasını belirler.

Taşıyıcı RNA (tRNA): Sitoplazmadaki amino asitleri tanır ve ribozomla taşır.

Ribozomal RNA (rRNA): Proteinlerle birlikte ribozomların yapısını meydana getirir.

 

II) ATP

ATP (Adenozin Trifosfat), hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir. En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez, kemosentez ve hücresel solunum sırasında oluşur. ATP molekülü; adenin bazı, beş karbonlu bir şeker olan riboz ve üç fosfat grubundan meydana gelir.

 

ATP, yapısındaki fosfatlar arasında yüksek enerjili bağlar oluşturur ve hücrenin ihtiyaç duyması halinde bu bağlardaki yüksek enerjiyi açığa çıkarır. ATP’lerde genelde 2 yüksek enerjili bağın koparılması yerine; 1 yüksek enerjili bağ koparılır ve ATP’ler ADP şeklinde hücre içinde tekrar ATP’ye dönüşmek için beklerler.

ADP’den ATP sentezine fosforilasyon denir. Fosforilasyon 4’e ayırılır.

Substrat düzeyinde fosforilasyon: Bütün oksijensiz solunum çeşitlerinde ve oksijenli solunumun bir kısmında ATP üretilmesine substrat düzeyinde fosforilasyon denir. Substrat düzeyinde fosforilasyon sitoplazmada gerçekleşir. ATP çok verimi düşüktür. Bütün canlılar substrat düzeyinde fosforilasyon yapabilir.

Oksidatif fosforilasyon:  Oksijenli solunumun ETS evresinde gerçekleşir. Çok sayıda ATP üretilir. Verimi diğer fosforilasyon çeşitlerine göre çok yüksektir. Oksijenli solunum yapan canlılar oksidatif fosforilasyon yapabilir.

Fotofosforilasyon:  Fotosentez sırasında açığa çıkan enerjiyi kullanılarak gerçekleşen fosforilasyon çeşididir. Sadece fotosentez yapan canlılar fotofosforilasyon yapabilir.

Kemofosforilasyon: Kemosentez sırasında açığa çıkan kimyasal enerjiden yararlanılarak gerçekleştirilen fosforilasyon çeşididir. Sadece kemosentez yapan canlılar kemofosforilasyon yapabilir.

 

Mehmet KÜÇÇÜK

Sosyal Medyada Paylaş

53 Görüntülenme

Eklenme Tarihi: 30.03.2021 15:42
Son Güncelleme: 30.03.2021 16:19

0 Yorum

İPTAL
Bu işlemi gerçekleştirebilmek için giriş yapmanız gerekmektedir!