14 Mayıs 2015 Perşembe

Hayatın Başlangıcı ve Evrim

Hayatın Başlangıcına Ait Görüşler

İnsanoğlu, aklının mevcudiyeti gereği ben neyim, hayat nedir, hayat nasıl başlamış olabilir gibi soruları kendine sormuş ve bu sorulara elindeki verilerle cevap aramıştır. Hayatın başlangıcına ait görüşler bir anlamda bilimdeki ilerlemelinin başlangıcı gibidir. İşte bu görüşlerden bazıları şunlardır:
  • Abiyogenez hipotezi
  • Biyogenez hipotezi
  • Panspermia (kozmik) Hipotezi
  • Ototrof hipotezi
  • Hetetrof hipotezi
  • Yaratılış görüşü

1. Abiyogenez hipotezi

Çok eskide bazı canlıların, kendiliğinden cansız maddelerden oluştuğuna inanılmıştır. Örneğin kokutmuş etten kurtçukların, balıklardan sivrisineklerin, çamur halindeki topraktan kurbağaların ve timsah yavrularının, suyu kurumuş bir havuzun dibindeki toprak ve cansız maddelerden yağmurdan sonra değişik tür canlıların meydana geldiği ileri sürülmüştür. Kısaca bu görüşün özü tüm canlıların kendiliğinden ve cansız maddelerden aniden ortaya çıktığıdır. 
Abiyogenez hipotezi kontrollü deneylerle desteklenmemiş ancak yine de uzun süre bu hipoteze inanan insanlar olmuştur. Bu hipotez, Francesso Redi tarafından çürütülmüştür. Redi'nin yaptığı kontrollü deney şöyledir. Birkaç cam balona et suyu, saman suyu ve şekerli su konmuştur. Deneydeki kontrol gruplarının ağzı açık, deney gruplarının ise ağzı kapalı tutulmuştur. Kontrol gruplarında canlı oluştuğu halde deney gruplarında canlı oluşmamıştır. Bu deney çok sağlıklı olmadığı halde Abiyogenez görüşüne karşı ilk olarak ortaya atılan eleştiridir. 
Daha sonra Pasteur da bu konuda deney yapmıştır. Pasteur, et suyundaki kurtçukların oluşmasının kendiliğinden olup olmadığını, kurtçukların çeşitli sineklerin yumurtalarından geliştiğini kanıtlamıştır. Pasteur deneyi şu şekilde yapmıştır:
  • Çok sayıdaki cam balona et suyu, şekerli su ve samanlı su koymuştur.
  • Bu balonların boyunlarını ısıtarak kuğu boynu haline getirmiştir.
  • Balondaki sıvıyı ısıtarak sıvıda bulunması muhtemel canlı organizmaların veya yumurtaların ölmesini sağlamıştır.
  • Bu balonlardan bir kısmını Fransa'daki Mont Blan Dağı'nın zirvesine, bazılarını ise evinin bahçesine bırakmıştır.
  • Dağın zirvesine bırakılan balonlarda canlı gözlenmediği halde, bahçedeki balonların bazılarında canlılar gözlenmiş, bazılarında ise gözlenmemiştir. 
Pasteur'un görüşünün özeti şudur. Hava ile beraber gelen mikroorganizma veya yumurtalar cam balonun boyun kısmını aşarak besine ulaşamazlar. Bu yüzden cam balonda canlılar çoğalmaz. Ancak çok kirli bir ortamda bazı mikroorganizma ya da yumurtalar kuğu boyunlu kısmı aşarak besine ulaşır. Sonuçta canlılar kendiliğinden oluşmuyor daha önce var olan canlılar hava ile birlikte besin karışımına geçiyor ve kurtlanma meydana geliyor. 
Pastörizasyon: Besin maddelerinin uygun şekilde ambalajlanıp kaynar suda 15 - 25 dakika bekletilmesi işlemidir. Bu uygulama ile besinin içerebileceği organizmalar öldüğü ve atmosferle teması kesildiği için bozulmadan uzun süre kalması sağlanır. 

2. Abiyogenez hipotezi

Redi ve Pasteur canlıların kendiliğinden oluşmadığını ileri sürdüler. Bu görüşe Biyogenez denir. Biyogenez, canlının nasıl ortaya çıktığını açıklayan bir hipotez değildir. Sadece Abiyogenez görüşünün geçersiz olduğunu kanıtlayan karşı bir görüştür. Abiyogenez hipotezini bilimsel olarak Pasteur çürütmüştür. 

3. Panspermia hipotezi

Bu görüşe göre dünyadaki hayat uzaydan gelen canlı tohumları veya sporları ile başlamıştır. Bilim kurgu olarak kabul edilen bu varsayım, uzay araştırmalarının özellikle incelenen konularından birisi olmuştur. Bu hipotezin tutarlı olmayan yönleri vardır. Uzaydan dünyada çeşitli şekillerde ulaştığı varsayılan tohum veya sporlar uzay boşluğundaki radyasyon enerjisini, çok değişken olan sıcaklık  ve basınç değişimlerini nasıl geçmişlerdir? Çünkü bilimsel veriler hiçbir canlının  bu değişimlere dayanamayacağı yönündedir.  Ayrıca bu spor veya tohumlar söz konusu gezegenlerde nasıl oluşmuşlardır  veya canlılık buralarda nasıl başlamıştır? Panspermia hipotezi bu sorulara mantıklı cevap vermekten yoksundur. 

4. Ototrof hipotezi

Bu görüşe göre ilk canlılar ototrof olarak beslenmişlerdir. Yani hayatı başlatan canlılar kendi besinlerini kendileri üretmişlerdir. Bu görüşün de çeşitli tutarsız yönleri vardır. Ototrof olarak beslenen canlıların gelişmişlik derecesi yüksektir. Yani ototrof canlılar, karmaşık yapılı canlılardır. Oysa ilk canlının çok basit yapılı olması gerekir. Ayrıca bu ototrof canlıların nasıl ortaya çıktığı da bu hipotezle ortaya konulmamıştır. Bu tutarsızlıklardan ötürü ototrof hipotezi de tutarsızdır. 

5. Hetetrof hipotezi

Bu hipotez, ilk oluşan canlıların basit yapılı ve hetetrof olduğunu iddia eder. Canlı oluşumundan önce dünyanın oluşumunu açıklar yani dünyanın oluşumu sırasında kimyasal bir evrim görüldüğünü ve bir defaya mahsus özel koşullarda canlının kendiliğinden oluştuğunu ileri sürer. Bu görüşe göre evreler şu şekilde gerçekleşmiştir. Yer kabuğu soğurken atomlar radyasyon enerjisi ve sıcaklığın etkisiyle inorganik molekülleri meydana getirmiştir. Bu moleküllerin tümü ilkel atmosferdir. İlkel atmosferden ultraviyole ışınları geçerken bu karışım aminoasit veya yağ asidi gibi basit moleküllere dönüşmüştür. Basit organik moleküller, ılık sularda birleşerek protein ve yağ gibi kompleks molekülleri oluşturmuştur. Kompleks moleküller, basit organik molekülleri çekerek koaservat denilen organik madde yığınlarına dönüşmüşlerdir. Koaservatların en gelişmiş ve ağır olanları suların biraz derinliklerinde ilkel hetetrof canlıyı meydana getirmiştir. 
Hetetrof hipotezine göre, bundan sonraki gelişmeleri adım adım şöyle sıralayabiliriz:
  • İlk olarak çekirdeksiz, kalıtsal maddelerin sitoplâzmaya dağılmış olduğu hetetrof prokaryotlar ortaya çıkmıştır. 
  • Ribozom ve çekirdek zarı ortaya çıkmıştır. 
  • Kloroplastlar oluşmuştur. 
  • Mitokondri ve diğer hücresel organeller meydana gelmiştir. 
İnorganik maddelerden organik maddelerin oluşumu herkesçe kabul edilen bir deneyle ispatlanmıştır. Stanley Miller ilkel atmosferde bulunduğu varsayılan CH4, NH3, H2 ve H2O karışımını hazırlayıp bir deney düzeneğinden geçirmiştir. Birkaç gün sonra canlıların yapısına katılan birçok bilişeğin ve bazı aminoasitlerin oluştuğunu gözlemiştir. Bu deney cansız ortamda kendiliğinden organik moleküllerin oluşabildiğini kanıtlamaktadır. 
miller deneyi

6. Yaratılış hipotezi

Bu görüş, bütün canlıların Allah tarafından yaratıldığını kabul eder. Bütün canlı çeşitleri ayrı ayrı yaratılmıştır. Canlı türlerinde ufak tefek değişmeler olmasıyla birlikte bir tür tamamen başka bir türe dönüşemez. Canlı ve cansızın hepsini var edicisi yüce bir güçtür. Dünyanın yaratılışı bir kez olmuştur ve insanlar tarafından gözlenemeyecek bir olaydır.  

Evrimle İlgili Görüşler

Canlılarda uzun zaman içerisinde meydana gelen ve yeni türlerin oluşumuyla sonuçlanan olaylara evrim denir. Evrim görüşüne göre,
  • Tür sayısı sabit olmayıp değişmektedir.
  • İlk canlı türleri basit yapılıdır ve basitten karmaşığa doğru bir değişme söz konusudur.
  • Bugün yaşayan türlerin hepsi bir veya birkaç türün zamanla değişiminden meydana gelmiştir.
  • Canlıların evrimleşme hızı ortam şartlarının değişim hızıyla paralellik gösterir.
  • Körelmiş organların eski haline dönmesi mümkün değildir.
  • Kısır bireylerin evrimsel açıdan önemi yoktur.
Evrim teorisinin temelini Lamarck ve Darwin'in hipotezleri oluşturmuştur. Lamarck'ın evrimle ilgi görüşleri genel anlamda iki başlık altında toplanabilir. Bunlardan ilki kullanma ve kullanmama ikincisi ise kazanılan özelliklerin kalıtım yoluyla oğul döllere geçmesidir.
Lamarck'a göre, hayvanların çevre koşullarına göre bazı organları çok görev yapar ve gelişir; bazı özellikleri ise kullanılmadığı için körelir. Özelliklerin değişmiş hali oğul döllere geçer. Bu olayların yıllarca sürmesi sonucunda yeni türler ortaya çıkar. Kullanılan özelliklerin gelişmesi kullanılmayan özelliklerin ise körelmesini modifikasyon olarak adlandırırız. Modifikasyon, çevrenin etkisiyle canlılarda görülen kalıtsal olmayan özelliklerdir. Bu açıdan bakıldığında Lamarck'a ait olan kazanılan özelliklerin kalıtımı hipotezi geçersizdir. Çünkü modifikasyonlar kalıtsal değildir.

Darwin'in görüşleri

Canlıların evrimiyle ilgili çok sayıda gözlem yapan İngiliz bilim adamı Charles Darwin görüşlerini "türlerin kökeni" adlı eserinde yayınlamış ve doğal seçilim teorisini ortaya atmıştır. Doğal seçilim veya doğal seleksiyon teorisini ana hatları şu şekildedir. Canlılar sayıca geometrik dizi gibi artma halinde olduğu halde bir türdeki artma sınırlıdır. Bir türe ait bireyler kalıtsal özellikleri bakımından farklılık gösterirler. Canlılar yaşayabilmek için aralarında karşılıklı olarak besin, alan gibi konularda mücadeleye girerler. Çevreye uygun varyasyonlara sahip bireyler hayatta kalır. Sahip olmayanlar ise ölerek elenir. Dolayısıyla çevreye en iyi uyum gösteren ayakta kalır. Farklı ortamların koşulları da farklı olduğundan özelliklerin seçimi de her ortamda farklı olur. Bu farklı seçimler ve birçok döl boyunca meydana gelen uyumlar bir zaman sonra yeni türlerin oluşmasını sağlar.
Darwin canlılardaki varyasyonların nedenlerini açıklayamamış ve bunun canlıların iç özelliği olduğu kabul etmiştir. Bir tür içinde çeşitlilik olduğu için çevre bazı varyasyonları seçer bazılarını da eler. Seçme ve eleme sonucunda çevreye uygun özellikler seçilir. Buna adaptasyon denir. Eşeyli üreme, mayoz bölünme ve krossing-over ve kalıtsal mutasyonlar gibi faktörler bir tür içerisinde varyasyonlara neden olur.

Darwin'e yapılan eleştiriler

Aynı türe ait bireylerin veya aynı populasyonda yaşayan bireylerin birbirinden farklı özellikler taşıması doğaldır. Çünkü mayoz bölünmenin temel amaçlarından biri krossing-over ile çeşitliliği arttırmaktır. Bu çeşitliliğin yeni bir tür oluşturabilmesi çok zordur. Bütün canlılarda ortak bazı özelliklerin olması onların aynı atadan evrimleştiğini kanıtlamaz. Ayrıca mutasyonların çok büyük bir kısmı öldürücüdür. Yani mutasyonlara bağlı değişmelerin yeni türler meydana getirmesi pek tutarlı değildir. İnsanın başka canlılardan geldiğine dair yeterince delil yoktur.
Bu tür eleştiriler Darwin'in teorisine karşı yapılmıştır. Ancak bilim dünyasında bu konu hâlâ tartışılmaktadır. Canların evrimini destekleyen katınlar da mevcuttur. Canlı fosilleri de evrim teorisini desteklemektedir. Şimdi bu kanıtlardan bazılarını ele alalım.

Sınıflandırma verileri

Sınıflandırma canlılar arasındaki akrabalık derecelerine göre yapılmakta ve her zaman homolog organlar esas alınmaktadır. Canlıların âlemden türe doğru hiyerarşik bir biçimde dizilişi evrime kanıt olarak gösterilmektedir.

Morfolojik benzerlikler

Canlıların homolog organlarının karşılaştırılmasıyla elde edilen kanıtlardır. Omurgalılardaki sırt ipliği, körelmiş veya iz halinde kalmış olan yirmi yaş dişleri, kör bağırsak, kuyruk sokumu ve kulak kaşı gibi yapılar evrimi destekler niteliktedir.

Embriyolojik kanıtlar

Canlılardaki embriyolojik gelişimde benzerlikler vardır. Örneğin balık, tavuk, domuz gibi hayvanların embriyolarının erken evreleri birbirine çok benzer. Gelişim ilerledikçe bu özelliklerin birçoğu kaybolur. Bir canlının embriyolojik gelişimi sırasında ilk önce şubeye ait özellikler ortaya çıkar. Tür ve bireye ait özellikler ise en son ortaya çıkar.
Bunların dışında hayvan türlerindeki kan proteinlerinin benzerliği, hayvanların evcilleştirilmesi ve canlıların hücresel yapılarının benzerlik göstermesi gibi özellikler evrim teorisini destekler niteliktedir.

Hücre Bölünmeleri

Hücre Bölünmesi

Canlılarda büyüme, gelişme ve üreme hücrelerinin çoğalması ile gerçekleşir. Hücre çoğalması iki şekilde olur. Bunlar mitoz ve mayoz hücre bölünmeleridir. 

Mitoz Bölünme

Bu bölünmeyle ana hücredeki materyali eşit şekilde ve aynı nitelikte olmak üzere yavru hücreye aktarılır. Çok hücreli canlılarda büyüme, dokuların yenilenmesi ve rejenerasyon (onarım) mitoz bölünmeyle gerçekleşir. Tek hücreli canlılarda mitoz bölünme aynı zamanda üremeyi sağlar. 
Hücre belirli bir büyüklüğe eriştiği zaman mitoz bölünmeyle ikiye bölünür. Böylece hücre, hacmine oranla yüzeyini büyütmüş olur. Büyük bir yüzeyle madde alış verişi, artık maddelerin atılması daha hızlı gerçekleşir. Bu da hücre açısından iyi bir şeydir. Belirli bir büyüklüğe ulaşan hücrede bölünme çekirdekte başlar ve önce kalıtım maddesi iki katına çıkar. Daha sonra sitoplâzma bölünerek aynı nitelikte iki yavru hücre oluşur. Mitoz bölünmenin temeli bütün canlılarda aynıdır. Fakat bölünmenin süresi canlıdan canlıya farklılık gösterebilir. Örneğin yumurta hücresi yarım saatte bir olmak üzere çok hızlı mitoz bölünme geçirirken bu süre ortalama 20 saat kadardır. 
Mitoz bölünmenin gerçekleşmesi için hücrenin belirli bir büyüklüğe ulaşmasının şart olduğu ve hücrenin mutlaka çekirdek taşımasının gerektiği yapılan deneylerle ispatlanmıştır. 
Mitoz bölünme çok hücreli canlılarda büyüme, gelişme, yenilenme ve onarım, tek hücrelilerde ise üremeyi sağlar. Bölünme sonrası aynı kalıtsal özelliklere sahip iki tane yavru hücre oluşur. Kromozom sayısı bölünmeden sonra sabit kalır. Önce çekirdek bölünmesi sonra da sitoplâzma bölünmesi ile süreç tamamlanır. Hücre mitoz bölünmeye başlamadan önce interfaz denilen bir hazırlık devresi geçirir. 

Çekirdek Bölünmesi (Karyokinez)

İnterfaz: Bu evrede protein ve ATP sentezi artar. DNA ve sentrioller kendisini eşler. Her kromozom bir çift özdeş kromatid haline dönüşür.
Profaz: Kromatin iplikleri kısalıp kalınlaşır. Devrenin sonunda doğru çekirdek zarı ve çekirdekçik eriyerek tamamen kaybolur. Hayvansal hücrelerde sentriollerden, bitkisel hücrelerde ise kutuplardan kaynaklanan iğ iplikleri oluşmaya başlar. 
Metafaz: Çiftler halindeki kromatidler hücrenin ekvator düzlemine dizilmiş ve sentromerlerinden iğ ipliklerine tutunmuşlardır. Kromatidler çok belirgindir. Çekirdek zarı ve çekirdekçik yoktur. 
Telofaz: Her kutupta birer çekirdek zarı ile çekirdekçik oluşur. Kromatidler belirginliğini kaybeder. Bu şekilde çekirdek bölünmesi yani karyokinez tamamlanmış olur. 

Sitoplâzma Bölünmesi (Sitokinez)

Çekirdek bölünmesinden sonra hücrenin ortasından, her bölgeye birer çekirdek geçecek şekilde bölünmesidir. Her çekirdek hücrenin bir tarafında yer alır. Hayvan hücresinde hücre gövdesi boğumlanarak ortadan ikiye ayrılır. Bitki hücresinde hücre çeperi olduğu için ara lamel oluşumuyla sitokinez tamamlanmış olur. 
Hayvan hücresinde görülen sentrozom eşlenmesi bitkilerde görülmez. Çünkü bitkilerde bu organel mevcut değildir. Bu nedenle hayvan hücresinde iğ iplikleri sentriollerin üzerinde oluşurken bitki hücresinde ise kutuplarda iğ iplikleri oluşur. 

Mayoz Bölünme

Eşeyli üreyen canlılarda görülür. Mayoz bölünme sonucu oluşan hücrelere eşey hücresi ya da gamet denir. Yumurta, sperm ve polen gibi hücreler birer gamettir. Mayoz bölünme geçiren hücreler 2n kromozomludur ancak bölünme sonrasında ortaya çıkan hücreler n kromozomludur. Yani mayoz bölünme kromozom sayısını yarıya indirir diyebiliriz. 

Ekoloji

I. Populasyonlar ve Özellikleri

Bir türün doğanın belirli bir bölgesine yerleşerek oluşturduğu topluluğa populasyon denir. Bir populasyonda sadece bir türün bireylerinin bulunmasına rağmen aynı türe ait bireyler farklı populasyonları oluşturabilirler. Örneğin farklı iki adada yaşayan aynı türe ait canlılar iki ayrı populasyonu oluşturur. 

1. Populasyon Büyüklüğü

Bir populasyonu oluşturan bireyler ölse bile populasyonlar yeni oluşturulan bireylerle devam eder. Böylece populasyonlar devam ederken ayrıca büyüyebilir veya küçülebilir. Belli bir zamanda populasyonu oluşturan birey sayısına populasyon yoğunluğudenir. Populasyonun büyüklüğü temelde üç etkenin kontrolündedir. Bu etkenler; doğum oranı, ölüm oranı ve göçlerdir. 
Doğum oranı: Bir populasyona belli bir zaman dilimiyle üreme yoluyla katılan yeni bireylerin oranı doğum oranını verir. 
Ölüm oranı: Belli bir zaman diliminde populasyondan ölüm sonucu çıkan bireylerin oranına denir. Bireyler dış etkenler olmasa dahi yaşlanıp ölecekleri için bu oran her zaman vardır. 
Göçler: Bir yılda populasyona göç yoluyla giren ve populasyondan göç yoluyla çıkan bireyler arasındaki fark göç faktörü olarak tanımlanır.
Eğer bir populasyon verdiği göçten daha fazlasını alıyorsa bu populasyonun göç açısından büyüdüğünü söylebiliriz. Tersi için de bu populasyon göç açısından küçülüyordur. Aynı şekilde doğum oranı populasyonu büyütürken ölüm oranı populasyonu küçülten bir değişkendir. Bir populasyon çok göç veriyorsa ve ölüm oranı da artıyorsa bu populasyon yok olma tehlikesiyle karşı karşıya olabilir. 

2. Populasyondaki Değişimler

Belirli şartlarda populasyında bulunabilen en yüksek fert sayısına populasyon taşıma kapasitesi denir. Populasyonların geleceği yaş dağılımlarıyla doğru orantılıdır. Bir populasyonda genç bireyler çoğunluktaysa populasyon gelişiyor denilebilir. Eğer genç ve yaşlı bireyler eşitse populasyon dengede, yaşlı fertler fazlaysa populasyon gerilemekte ve küçülmektedir. 

3. Populasyonların Dengelenmesi

Tabiat şartlarının normal seyrettiği durumlarda her populasyon belli bir zaman periyodunda dengelenir. Bu süre her tür için farklılık gösterir. Bazı türler için bir gün, bazılarında bir mevsim bazılarında ise on yıl sürebilmektedir. Populasyondaki bu dengelenmeler düzenli ve devirli olabileceği gibi yabancı türlerin bölgeye girmesiyle ani artmalar veya azalmalar şeklinde de olabilir. Populasyonların dengelenmesi etkileyen faktörler dört grupta toplanabilir.
Yoğunluğa bağlı faktörler: Populasyonun bulunduğu bölgenin belli bir taşıma kapasitesi vardır. Bu kapasitenin üst sınırına gelindiği zaman populasyonu oluşturan bireylerin göç etmesiyle veya doğum oranı azaltılarak denge noktasına ulaşır. Yoğunluğa bağlı faktörlerin etkisi fareler üzerinde yapılan deneyle ile ispatlanmıştır.

Hücrede Zarından Madde Geçişleri

Hücre Zarından Madde İletimi

Hücrelerin hayati faaliyetlerini yerine getirebilmesi ve canlılıklarını sürdürebilmesi için madde alış verişi yapmaları gerekir. Bu alış veriş hücre zarı aracılığıyla gerçekleştirilir. Hücre zarı yeterince küçük molekülleri geçirebilirken büyük olanları geçiremez. Sonuçta bu maddelerin hücre içine alınmasında veya atılmasında çeşitli yollar vardır. Bu yollardan enerji harcanmayanlarına pasif taşıma, enerji harcananlarına ise aktif taşıma denir. İsim olarak aktif taşıma hücre zarından geçebilecek maddelerin enerji harcanarak geçirilmesi olayıdır. Daha büyük maddelerin taşınmasında aktif olarak enerji harcandığı halde bunları endositoz ve ekzositoz olarak adlandırırız. 

Pasif Taşıma

Canlı - cansız bütün hücrelerde görülebilir. Yani bir hücrede pasif taşıma olması canlılığının delili değildir. Pasif taşıma sırasında enerji harcanmaz. Maddeler fizik kuralları gereğince hareket ederler. Hareket yönü çok yoğun ortamdan, az yoğun ortama doğrudur. 

Difüzyon

Herhangi bir maddenin (katı, sıvı, gaz) çok yoğun olduğu ortamdan daha az yoğun olduğu ortama madde parçacık­larının gelişigüzel hareketi sonucu geçişidir. Difüzyon sırasında enerji harcanmaz. Moleküller kendi enerjileriyle rastgele hareket eder. Örneğin, kapağı açılan parfüm şişesinden kokunun etrafa ya­yılması difüzyonla olur. İki ortam arasında homojenlik sağlanınca difüzyon durduğu teorik olarak varsayılır. Difüzyon hızı, por sayısı, konsantrasyon farkı, elektrik­sel yük farkı ile doğru orantılı, molekül büyüklüğüyle ters orantılı olarak değişir.
difüzyon
Hücrede madde geçişleri
  • Küçük moleküller (glikoz, su, aminoasit, yağ asidi vb.) zardan daha kolay geçer
  • Protein, disakkarit, polisakkarit, enzim, hormon gibi büyük maddeler hücre zarından geçemez.
  • Yağı eriten maddeler (Alkol, eter vb.) hücre zarının yapısını bozduğu için daha kolay geçer.
  • Yağda çözünen maddeler (A, D, E ve K vitaminle­ri) suda çözünen maddelere göre daha kolay geçer.
  • Nötr atomlar iyonlara; Negatif yüklü iyonlar, pozitif yüklü iyonlara göre zardan daha kolay geçer.

Kolaylaştırılmış Difüzyon

Zarda permeaz adı verilen enzimler ve taşıyıcı protein­ler kullanılarak glikozun, fruktozun vb. ATP harcanmadan yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona geçişi­ne kolaylaştırılmış difüzyon denir. Kolaylaştırılmış difüzyon bir difüzyon çeşididir. Tek fark bazı yardımcı proteinlerin kullanılmasıdır. 

Diyaliz

Yine bir difüzyon şeklidir. Bir ortamda fazla olan maddelerin az olan  tarafa geçirmek için araya yarı geçirgen zar konularak yapılır. Böbrek hastaları diyaliz makinesine bağlanarak diyaliz sistemine göre artık maddeleri vücutlarından atarlar.  

Ozmos (Suyun Difüzyonu)

Difüzyonun su ile olan özel bir şeklidir. Ozmos ile su molekülleri yarı geçirgen zar vasıtası ile çok yoğun olduğu bölgeden az yoğun olduğu bölgeye hareket eder. İki ortam arasındaki yoğunluk farkı sıfırlanın suyun geçişi durur. Bu olayda ATP harcanmaz.  
Hipertonik ortam hücreden daha yoğun ortamdır. Hücreden daha az oranda su bulundurur. Hipotonik ortam ise hücreye göre daha az yoğun ve daha yüksek oranda su bulunduran ortamdır. Hücrenin yoğunluğu ile eşit bir yoğunluk değerine sahip ortama ise izotonik ortam denir. 
ozmos

Plazmoliz

Hipertonik bir ortama konan bir bitki hücresinin dışa doğ­ru ozmosla vakuolündeki hücre özsuyundan bir miktar kaybederek protoplazma kütlesinin hücre çeperinden ayrılmasına plazmoliz denir. Uzun süre bu şekilde kalan hücrede sitoplâzma enzimleri görev yapamaz. Madde alışverişi durur ve hücre ölür. Plazmoliz durumundaki hüc­renin kofulları küçülür.

Deplazmoliz

Plazmoliz olmuş bir hücre saf su içerisine bırakılırsa, bir süre sonra dış ortamdaki su molekülleri koful içerisine gir­meye başlar ve hücre eski haline döner bu olaya deplazmoliz denir.

Turgor Basıncı

Hücre içerisindeki su moleküllerinin hücre zarına yaptığı basınçtır. Hücreye giren su miktarı arttıkça hücrenin tur­gor basıncı da artar Hayvan hücreleri bu yüksek basınca dayanamaz, parçalanır. Bitki hücrelerinde selüloz hücre duvarı olduğundan turgor basıncından, hayvan hücreleri­ne göre daha az etkilenirler.

Ozmotik Basınç

Belirli bir yoğunluğu olan her çözeltinin saf su ile ilişkiye geçtiğinde, ilişkiye geçtiği saf suyu emebilmesi bakımın­dan aktif bir değeri vardır. Bu değere o çözeltinin ozmotik değeri denir. Ozmozis olayları sırasında bizzat iş gören bu ozmotik de­ğere ozmotik basınç denir. Ozmotik basıncı artan hücre bulunduğu ortamdan su alma eğilimindedir.
Ozmotik basınç turgor basıncı ile ters orantılıdır. Emme kuv­veti turgor basıncı ile ters orantılıdır. Ozmotik denge halinde­ki hücrede sindirim olursa su alır, sentez olursa su verir. Turgor basıncı, ozmotik basınca eşitlenirse, emme kuv­veti sıfır olur.  Emme kuvvet ozmotik basınç ile turgor basıncı arasındaki farktır.
emme kuvveti

Hemoliz

Hücrenin fazla miktarda su alması sonucu patlamasına hemoliz denir. Hayvan hücrelerinde görülür. Bitki hücrelerinde görülmemesinde bitki hücrelerinin hücre çeperi bulundurması etkendir. 

Aktif Taşıma

Az yoğun ortamdan çok yoğun ortama madde geçi­şidir. Aktif taşıma sırasında taşıyıcılar, enzimler ve ATP iş görür. Taşınan her maddenin ayrı bir taşıyıcısı vardır. Aktif taşıma sadece canlı hücrelerde görülür. Nitellanın yaşadığı ortamdan K+ alması, ince bağır­saklarda besin maddelerinin seçilerek alınması, sinir hücrelerinde uyartının iletiminde aktif taşıma rol oynar. Aktif taşıma, pH, sıcaklık, zehir etkisi yapan kimyasal maddelerden etkilenir.
aktif taşıma

Endositoz

Makromoleküllerin (Protein, yağ vb) enerji harcana­rak hücre içine alınmasıdır. Hücre zarından bir cep oluşturularak madde alındığı için endositoz sonucunda hücre zarında küçülme meydana gelir. İşlem sırasında çeşitli enzimler görev alır. Hayvan hücrelerinde görülür. Fagositoz ve pinositoz olmak üzere İki tipi vardır. Fagositoz ile katı maddeler hücre içerisine alınır.Pinositoz ile ise sıvı maddeler hücre içerisine alınır. 

Ekzositoz

Hücre içerisindeki artık maddelerin ve salgıların bo­şaltım kofulu ile hücre zarından dışarıya atılması ola­yına ekzositoz denir. Boşaltım kofulunun zarı hücre zarına katıldığı için hücre zarı yüzeyi artar. Bu olay sırasında enzimler görev alır ve enerji harcanır. 

Nükleik Asitler

Nükleik Asitler (Yönetici Moleküller)

Virüsler dahil bütün canlılarda nükleik asit bulunur. Her canlı türünün taşıdığı nükleik asitlerdeki bilgiler birbirinden fark­lıdır. DNA ve RNA olmak üzere iki çeşit nükleik asit bulunur. Bu moleküller ilk olarak çekirdekte gözlendiği için çekirdek (nükleik} asitleri denilmiştir. Nükleik asitler nükleotid denilen birimlerden oluşmuştur. Her nükleotid azotlu organik baz, beş karbonlu şeker ve fosfattan oluşur.

Azotlu organik baz

Organik bazların yapısında karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O) ve azot (N) atomları bulunur. Organik bazlar pürin ve pirimidin olmak üzere iki çeşittir.
Pürinler
  • Çift halkalıdır.
  • Adenin ve guanin bazlarıdır.
  • Hem DNA, hem de RNA da bulunur.
Pirimidinler
  • Tek halkalıdır.
  • Sitozin, timin ve urasil bazlarıdır.
  • Sitozin hem DNA hem de RNA da bulunur.
  • Timin sadece DNA'da, urasil ise sadece RNA'da bulunur.

5C'lu şeker (Pentoz)

Riboz ve deoksiriboz olmak üzere iki çeşittir. Deoksiriboz DNA'nın yapısına, riboz ise RNA'nın yapısı­na katılır. Riboz RNA'nın yanı sıra ATP, NAD, NADP, FAD gibi moleküllerin yapısında da bulunur. Deoksiriboz şekerinde riboz şekerine göre bir oksijen eksiktir. 

Fosforik asit (H3PO4)

DNA ve RNA da ortak olarak bulunur ve nükleik asitlere asit özelliğini kazandırır. Organik baz ve şekerin birleşmesiyle oluşan yapıya nükleozit denir. Nükleozitlere fosfat katılmasıyla nükleotidler olu­şur.
Nükleotidler yapılarındaki organik baza göre isimlendirilirler. Sitozin nükleotidi, timin nükleotidi, urasil nükleotidi gibi. Nükleik asitler ise yapılarındaki şekere göre isimlendirilirler. Deoksiribonükleik asit, ribonükleik asit gibi.

DNA (Deoksiribonükleik Asit)

İki nükleotid zincirinden oluşmuştur. Sarmal (heliks) bir yapıya sahiptir. İki zincir arasında bazların karşı karşıya gelmesi rastgele değildir. Daima adenin nükleotid karşısına timin nükleoti­di, guanin nükleotid karşısına ise sitozin nükleotidi gelir. İki zincir arasında adenin ile timin arasında ikili, guanin ile sitozin arasında ise üçlü hidrojen bağı bulunur. DNA sarmalında pürin bazı karşısına daima pirimidin ba­zı gelir. Bir DNA molekülünde adenin sayısı timin sayısına, gu­anin sayısı sitozin sayısına eşittir. Buna göre, aşağıdaki eşleştirmeler verilebilir.
DNA'nın özellikleri
  • Kendini eşleyebilir (Replikasyon = duplikasyon).
  • Tüm canlılarda (bazı virüsler hariç) ortak olarak bulunur. Ökaryot hücrelerde çekirdek, mitokondri ve kloroplastta bulunur. Prokaryot hücrelerde ise sitoplâzmada bulunur. Özel bazı timin, özel şekeri ise deoksiribozdur.
  • Bir zinciri oluşturan nükleotidler, fosfat - şeker bağlarıyla birbirine bağlanırlar. Bir zincirinin sentezi sırasında nükleotid sayısının bir eksiği kadar su oluşur.
  • Bir zinciri sağlam ise diğer zincir onarılabilir.
  • Önce baz, şeker ve fosfattan nükleotid, nükleotidlerden ise DNA oluşturulacak olursa, çıkan su sayısı (3n - 2) for­mülü ile bulunur. Buradaki n nükleotid sayısıdır.
  • Örneğin 4000 nükleotidli bir DNA’nın oluşumunda; (3n - 2) = 3 x 4000 - 2 = 11998 molekül su oluşur.
Fosfodiester ve glikozit bağlan kurulurken su açığa çıkar, yıkılırken su tüketilir. Hidrojen bağları­nın yapım ve yıkımlarında ise su üretim ve tüketimi olmaz.
DNA'nın kendini eşlemesi
DNA molekülü hücre bölünmesinin interfaz evresinde kendi­sini eşler. Bu eşleme sırasında önce iki zinciri birbirine bağ­layan hidrojen bağları koparak zincirler birbirinden ayrılır. Açılan kısım ortamdaki nükleotidleri kullanarak kendi eşini sentezlemeye başlar. Ortamdaki nükleotidler DNA’ların açık olan kısımlarına DNA polimeraz enzimi yardımı ile bağlanır. Bu bağlanma, DNA kendisini tamamen eşleyinceye kadar devam eder. Eşlenme sonucunda oluşan DNA’ların bir zin­ciri eski, bir zinciri de yeni olur. Böylece DNA kendini yarı korunumlu ve doğru olarak eşlemiş olur.
dna eşlenmesi
Bölünmeyen hücrelerde DNA eşlenmesi gerçek­leşmez. Örneğin sinir ve kas hücrelerinde DNA eşlenmez.
Yarı korunumlu eşlemedeki temel mantık şudur. DNA zincir­lerini birbirine bağlayan hidrojen bağları kopar, serbest ka­lan DNA zincir uçları ortamdaki nükleotidleri kullanarak ken­di eşlerini sentezler. Böylece meydana gelen DNA zincirle­rinden biri eski diğeri yeni zincir oluşur. Şimdi bu mantığa bağlı olarak bakterideki DNA eşlenmesini aşağıdaki şekil ve deneylerle inceleyelim.
DNA deneyi
DNA zincirindeki organik bazlardaki azot atomları 14 kütle numarasına sahipse hafif azotlu DNA denir. DNA'nın bir zin­cirindeki azotlar 14'lü, diğer zincirindeki azotlar 15’ti azot ağırlığına sahipse melez DNA denir. Çift zincirdeki azotlar 15 atom ağırlığına sahipse ağır azotlu DNA denir.
Aşağıda görüldüğü gibi hafif azotlu DNA ağır azotlu ortam­da çoğaltılırsa I. nesildeki DNA’lar melez olur, II. nesildeki bakteri DNA’larının %50 'si melez, %50 'si ağır olur. Sonraki bölünmelerde melez DNA sayısı sabit kalırken diğerlerinin hepsi ağır azotlu olur.
DNA eşlenmesi deneyi
DNA’nın eşlenmesi sonucu birbirinin aynı iki DNA molekülü oluşur, DNA’nın kendini eşleyebilmesinin önemi üremeye imkân tanımasından dolayı canlılar için önem taşır. Çünkü an­cak bu sayede kalıtsal karakterler oğul döllere aktarılarak ye­ni bireyler oluşturulabilir. Yaraların iyileşmesi, büyüme ve ge­lişme olayları DNA’ların kendisini eşlemesiyle meydana gelir.
DNA'nın görevleri
  • Hücredeki yönetici moleküldür.
  • Karakterlerin oluşumu ve aktarılması (kalıtımı) ile protein sentezinin kontrolünü gerçekleştirir. 
  • RNA’ların üretiminde kalıp görevi görür.
DNAnın yöneticiliği ile ilgili deney
DNA’nın kalıtımla ilgili molekül olduğu, zatürre hastalığına neden olan pnömokok bakterileri ile ilgili yapılan deneylerle ortaya çıkarılmıştır. Pnömokok bakterilerinin iki çeşidi vardır. I. tip kapsüllü olup zatürre hastalığına neden olur, II, tip ise kapsülsüz olup zatürre hastalığına neden olmaz.
  1. Kapsülsüz bakterilerin fareye enjekte edilmesi sonucu fare hastalanmayıp yaşamına devam etmiştir. Farenin ka­nında bulunan akyuvarlar kapsülsüz bakterileri fagositoz yolu ile yok etmiştir.
  2. Kapsüllü bakteriler fareye enjekte edildiğinde, fare zatürre hastalığına yakalanarak ölmüştür. Kapsül, bakterilere dayanıklılık sağladığından akyuvarlar savunmada etkili olamamıştır.
  3. Kapsüllü bakterilerin ısıtılarak öldürülmesi İle elde edilen özütün fareye enjekte edilmesi sonucu fare hastalığa yakalanmamıştır.
  4. Kapsüllü bakterilerin özütü ile kapsülsüz bakterilerin karıştırılarak fareye enjekte edilmesi sonucu fare zatürre hastalığına yakalanmıştır. Kapsüllü bakterilerin DNA sı, kapsülsüz bakteri tarafından alınarak kapsül oluşumuna neden olmuştur.
Sonuç
Kapsül yapma yeteneği DNA ya bağlıdır. Kapsül oluşturma bilgisi DNA da varsa bakteri kapsül oluşturur, yoksa kapsül oluşturamaz. Bu durum DNA’nın kalıtsal bilgileri taşıdığını gösterir.
Kapsüllü bakterilerin DNA ¡arının kapsülsüz bakte­rileri kapsüllü hale getirmesine bakteri dönüşümü, yani transformasyon denir.
DNA'nın Rejenerasyonu
Radyasyon, ışımalar, ağır metaller gibi dış faktörlerle DNA’da meydana gelen bozulmalar, eğer tek zincirde ise karşı sağlam zincir tarafından tamamlanır. Eğer bozulma DNA’nın çift zincirinin karşılıklı bölgesinde ise bu bozulma tamir edilemez ve mutasyon olarak kalır.

RNA'nın Yapısı ve Özellikleri

  • Tek nükleotid zincirinden oluşur.
  • Özel bazı urasil, özel şekeri ribozdur.
  • Bütün RNA çeşitleri DNA tarafından sentezlenir.
  • Sentezi sırasında RNA polimeraz enzimi kullanılır.
  • Sadece bazı virüslerde, doğrudan yönetici görevi vardır. Protein sentezinde görev alır.
  • Çekirdek, mitokondri, kloroplast, ribozom ve sitoplâzmada bulunur.
  • RNA çeşitleri tek zincirden oluştuğu için pürin ile pirimidin bazlarının eşitliğinden bahsedilemez.
  • Zinciri oluşturan nükleotidler fosfat - şeker bağlarıyla bir­birlerine bağlanırlar.
  • En küçük bileşenlerinden (fosfat, şeker ve baz) RNA sen­tezi yapılırken açığa çıkan su miktarı formülü (3n - 1) ite hesaplanır.
RNA çeşitleri
Üç çeşit RNA vardır ve bunların hepsi DNA tarafından sen­tezlenir.

a)   Ribozomal RNA (rRNA)

Çekirdekçikte bol olarak bulunurlar. Proteinlerle birlikte ribozomun yapısını oluştururlar. Hücrede en fazla bulunan RNA çeşididir. (Tüm hücrede­ki RNA’nın % 75-80 kadarını oluşturur.)

b)   Mesajcı RNA (mRNA)

  • Hücrede DNA’nın anlamlı zincirinden sentezlenir.
  • DNA dan mRNA’nın sentezlenmesi olayına transkripsi­yon (yazılım) denir.
  • Protein sentezinde kalıp olarak kullanılır.
  • DNA’dan aldığı şifreleri üçlü diziler halinde ribozoma ta­şır. Bu üçlü nükleotid dizilerine kodon denir. Her kodon bir aminoasidi şifreler Her mRNA bir gen tarafından sentezlenir.
  • Her kodon bir tRNA ya karşılık gelir. Buna bağlı olarak aminoasit çeşidi belirlenir.
  • Sentezi sırasında DNA'nın anlamlı zincirindeki adenin bazına karşılık urasil bazı gelir.
  • Hücrede en az bulunan RNA çeşididir. (%5)
  • Sentez sırasında aynı protein çeşidi için tekrar tekrar kul­lanılabilir.
  • Görevi biten mRNA lar sitoplâzmada enzimlerle nükleotidlerine parçalanır.

c) Taşıyıcı RNA (tRNA)

  • Sitoplâzmadaki aminoasitleri mRNA şifresine uygun olarak ribozoma taşıyan RNA çeşididir.
  • Her tRNA çeşidi bir aminoaside özeldir.
  • Canlı hücrelerde protein sentezinde 20 çeşit aminoasit kullanıldığından hücrede en az 20 çeşit tRNA bulunmalıdır. Sitoplâzmada her aminoasit çeşidini taşıyan birkaç çeşit tRNA vardır.
  • RNA’nın mRNA ya bağlandığı kısımlardaki üçlü baz dizi­sine antikodon denir. Kodonlarla antikodonlar birbirine uyumludur.
DNA ve RNA'nın her ikisi de DNA'dan sentezlenir. Her ikisi de adenin, guanin ve sitozin bazlarını taşır. Her ikisi de fosforik asit içerir.
DNARNA
İki zincirden oluşur.Tek zincirden oluşur.
Deoksiriboz şekeri bulundurur.Riboz şekeri bulundurur. 
 Bazları A, G, S, T dir.Bazları A, G, S, U dur. 
 Kendini eşleyebilir.Kendini eşleyemez. 
 DNA polimeraz ile sentezlenir.RNA polimeraz ile sentezlenir. 
 Genetik bilgiyi taşır.DNA'nın kontrolünde çalışır. 
 Özel bazı timindir.Özel bazı urasildir. 
 Hidroliz enzimi DNAaz dır.Hidroliz enzimi RNAaz dır. 
A = T, G = S eşitliği vardır. Böyle bir eşitlik aranmaz. 

Canlıların Temel Bileşenleri

Canlıların Yapısında Bulunan Temel Bileşenler

Canlıların yapısında bulunan maddeler İnorganik ve organik bileşikler olmak üzere iki grupta incelenir. Bunlar inorganik bileşikler ve organik bileşiklerdir.
canlıların temel bileşenleri

Canlılardaki İnorganik Bileşikler

  • Genellikle karbon içermezler.
  • Metabolik faaliyetlerin düzenlenmesinde ve yıpranan dokuların onarımında görev yaparlar. Ayrıca hücrelerin yapı­sına da katılırlar.
  • Canlı vücudunda sentezlenmeyip dışarıdan besinlerle alınırlar.
  • Sindirime uğramadan hücre zarından geçebilir ve hücrede enerji sağlamak amacıyla kullanılmazlar.

Su

Canlıların yaşaması için hayati öneme sahip bir maddedir. Hücrenin, dolayısıyla da canlıların büyük bir kısmı sudan oluşur. 
Su moleküllerinin hidrojen bağları sayesinde kopmadan bir arada kalması kohezyon olarak adlandırılır. Kohezyon, bitkilerde su ileten kılcal borular içindeki suyun yukarıya doğru çekilmesine yardım eder. Kohezyon, suyun yüzey geriliminden de sorumludur. Bazı böceklerin su üzerinde yürümesi yüzey geriliminin etkisiyle gerçekleşir.
Suyun öz ısısı yüksektir. Hidrojen bağları kırıldığında ısı soğurulurken, hidrojen bağları kurulduğunda ısı açığa çıkar. Bu özellik, sıcaklığın canlıların yaşamasına izin veren sınırlar içinde tutulmasına yardımcı olur Su buharlaştığında geride kalan suyun yüzeyi soğur. Bu durum karasal organizmaların aşırı ısınmasını önlemeye yarayan bir mekanizmadır.
Buz, sıvı sudan daha az yoğun olduğu için suyun dibine batmayıp üzerinde yüzer. Bu durum su içindeki canlıların donmuş haldeki yüzeyin altında yaşamalarına olanak sağlar.
Su, eriyebilen birçok madde için çok iyi bir çözücüdür. Metabolizma sonucu oluşan birçok zararlı atığın seyreltile­rek vücuttan atılması, kandaki bileşenlerin çözünmesi ve taşınması, bitkilerin kökleriyle mineral maddeleri alması suyun çözücü özelliği sayesinde gerçekleşir.

Asitler ve Bazlar

Su içinde çözündüğü zaman hidrojen iyonu (H+) veren maddelere asit, hidroksil iyonu (OH-) veren maddelere baz denir.
Bir çözeltinin asitlik ve bazlık derecesi hidrojen iyonu konsantrasyonunun bir ölçümü olan pH şeklinde ifade edilir. Hücredeki biyokimyasal reaksiyonlar belirli bir pH'de meydana gelir. pH'deki küçük değişikliklere bile canlılar çok duyarlıdır.
Canlılardaki pH dengesinin kurulmasında çeşitli mekanizmalar bulunur. Bunlardan biri vücuttaki proteinlerin tam­pon özelliğidir. Çok hücreli organizmalarda hücre içi ve hücre dışı sıvıların pH dengesini korumada bazı maddeler önemli rol oynar. Bunlara amonyak (NH3) ve karbonik asit (H2C03) örnek verilebilir. Karbonik asit kan pH'si düştü­ğünde H+ iyonu alıcısı, arttığında H+ iyonu vericisi olarak görev yapar.
Toprağın pH değeri de bitkilerin gelişimi için önemlidir. Bitkilerin çoğu için uygun pH değeri 6 ile 7 arasıdır. Bataklık yosunu, hindiba, yaban mersini gibi bitkiler asidik topraklarda; kırmızıbiber, atlas sediri gibi bitkiler ise bazik top­raklarda yetişir.

Mineraller ve Tuzlar

Canlıların yapısında az da olsa minerallere gereksinim duyulur.
Vücuttaki minerallerin en önemli fonksiyonları aşağıda özetlenmiştir.
  • Vitamin ve hormon gibi moleküllerin yapısına katılırlar.
  • Kanın ozmotik basıncının ayarlanmasında görev yaparlar.
  • Kas kasılmasında ve sinirlerde uyartı iletiminde rol oynarlar.
  • Bazı enzimlerin yapılarına katılarak onların katalizör görevine yardımcı olurlar.
Mineral içeren besinlerin düzenli olarak vücuda alınması gereklidir. Çünkü ter, idrar ve dışkı ile vücuttan sürekli mineral kaybı olur.
Tuzlar, asitlerle bazların birleşmesi ve aradan bir molekül su çıkmasıyla oluşurlar. Mineraller, hücreler ve hücre dışı sıvılarda mineral tuzları şeklinde bulunur.
Sodyum, klor, potasyum, fosfor, magnezyum ve kalsiyum gibi minerallere vücudun daha fazla ihtiyacı varken; demir, manganez, bakır, çinko, iyot gibi minerallere daha az miktarda gereksinim duyulur.

Canlılardaki Organik Bileşikler

Karbon içeren bileşiklere "organik bileşik" adı verilir.
Organik bileşiklerin yapısında karbona ilaveten genellikle hidrojen (H), oksijen (O), azot (N), kükürt (S) ve fosfor (P) da bulunur. Ancak organik moleküllerdeki çeşitliliğin asıl sorumlusu karbondur.
Canlıların yapısında bulunan organik bileşiklerin başlıcaları; karbonhidratlar, lipitler, proteinler, vitaminler, enzimler, hormonlar, nükleik asitler ve ATP'dir.
Organik bileşikler yapı maddesi olarak kullanılışa göre proteinler, yağlar, karbonhidratlar; enerji ham maddesi olarak kullanılışa göre karbonhidratlar, yağlar, proteinler; enerji verimi açısından ise yağlar, proteinler, karbonhid­ratlar şeklinde sıralanır.

Karbonhidratlar

  • Canlıların enerji ihtiyaçlarını öncelikle karşıladıkları organik bileşiklerdir.
  • Karbon, hidrojen ve oksijen atomu içerirler. Genel formülleri (CH2O)n ile gösterilir.
  • Enerji vermelerinin yanı sıra yapı maddesi olarak da görev yaparlar.
  • Monosakkaritler, disakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere üç grupta incelenirler.

1. Monosakkaritler

Basit şekerler olarak da adlandırılan monosakkaritler sindirime uğramazlar ve hücre zarından doğrudan geçerler. Monosakkaritlerin en önemlileri beş karbonlu pentoz ve altı karbonlu heksoz şekerleridir.
Pentozlara, RNA'nın yapısına katılan riboz ve DNA'nın yapısına katılan deoksiriboz şekerleri örnek olarak verile­bilir. Bunlar enerji kaynağı olarak kullanılmazlar.
Heksozlara, glikoz (üzüm şekeri, kan şekeri), fruktoz (meyve şekeri) ve galaktoz (süt şekeri) örnek olarak verile­bilir. İnsan kanında belirli miktarda glikoz bulunur. Beyin hücrelerinin çalışması glikoz varlığına bağlıdır.
glikoz ve fruktoz

2. Disakkaritler

İki molekül monosakkaritin dehidrasyon senteziyle birleşmesi sonucu oluşan şekerlerdir. (Küçük moleküllerin birle­şirken su açığa çıkarması şeklindeki tepkimelere dehidrasyon sentezi denir.)
Disakkaritlerin oluşumu sırasında monosakkaritler birbirlerine glikozit bağı ile bağlanır.
Canlılarda en çok bulunan disakkaritler maltozsakkaroz (sükroz) ve laktozdur.
Disakkaritler insan ve hayvanların sindirim sisteminde monosakkaritlere ayrılarak kullanılır. Bu olay hidrolizle gerçekleşir. (Büyük moleküllerin su katılarak kendisini oluşturan yapı birimlerine yani monomerlerine ayrılmasına hidroliz denir.)

3. Polisakkaritler

Kompleks şeker olarak da adlandırılan polisakkaritler çok sayıda monosakkaritin dehidrasyon senteziyle birleşmesi sonucu oluşurlar. Polisakkaritlerin temel yapı birimi glikozdur. Glikozların farklı şekillerde bağlanması, polisakkaritlerde çeşitliliğe neden olur.
Nişasta, glikojen, selüloz ve kitin birer polisakkarittir. Nişasta bitkilerin besin maddesi olarak depo ettikleri karbon­hidrattır. Glikojen karbonhidratların insan ve hayvanlardaki depo şeklidir. Özellikle karaciğer ve kas hücrelerinde depolanır. Selüloz bitkilerde hücre duvarının yapı maddesidir. Kitin eklembacaklı hayvanlarda dış iskeletin ve mantarlarda hücre duvarının yapı maddesidir.

Karbonhidratların Canlılar İçin Önemi

  • Karbonhidratların vücuttaki en önemli görevi, kimyasal reaksiyonlar için gerekli enerjiyi sağlamaktır. Glikozun oksi­jenli solunumla parçalanması sonucu karbondioksit ve su oluşurken önemli miktarda da enerji açığa çıkar.
  • Glikoz, kan şekerini oluşturur. Beyinin en önemli yakıt maddesidir. Kandaki glikoz miktarının düzenlenmesinde pankreasın salgıladığı insülin ve glukagon hormonları önemli rol oynar. İnsülin, glikozun kandan hücrelere geçerek enerjiye dönüşmesini (kan şekerinin düşmesini) sağlar. Glukagon ise karaciğerdeki glikojenin glikoza dönüşmesini hızlandırarak kan şekerini artırır.
  • Karbonhidratlar, glikoprotein ve glikolipit halinde hücre zarının yapısına katılır.
  • Riboz şekeri RNA ve ATP’nin, deoksiriboz şekeri ise DNA’nın yapısına katılır.
  • Memeli hayvanların sütünde bulunan laktoz, yavrunun beslenmesinde önemlidir.
  • Kitin, tıpta ve endüstriyel işlemlerde kullanılan bir karbonhidrattır. Elastik ve sağlam bir madde olduğundan ameliyat ipliğinin yapımında kullanılır. Gıdalarla ilaçlarda koruyucu; boya, kumaş ve yapıştırıcılarda bağlayıcı olarak kitinden yararlanılır. Ayrıca kağıdı sertleştirmek ve sağlamlaştırmak için de kitin kullanılmaktadır.
  • Vücudun ihtiyacından daha fazla alınan karbonhidratlar karaciğerde yağa dönüştürülür. Fazla karbonhidratla bes­lenen insanların şişmanlamasının nedeni budur.
  • Karbonhidratlar bakterilerin üremesini hızlandırarak dişlerin çürümesine yol açar.

Karbonhidrat Bakımından Zengin Besinler

Karbonhidratlar, proteinlere ve yağlara göre insanın beslenmesinde miktar bakımından daha ön planda gelirler. Karbonhidratların sindirimi protein ve yağlarınkinden daha kolaydır. Ekmek, pasta, tahıllar (buğday, arpa, pirinç vs.), baklagiller (mercimek, bakla vs.) ve patates karbonhidrat bakımından zengin bazı besin maddeleridir. İncir, hurma, üzüm gibi çok tatlı meyve­lerde de karbonhidratlar bulunur.

Lipitler

Yapılarını karbon, hidrojen ve oksijen atomları oluşturur. Ayrıca fosfor ve azot da içerebilirler.
3u gruba giren moleküller suda çözünmeyen ya da çok az çözünen; buna karşılık eter, kloroform, benzen, aseton gibi organik çözücülerde çözünebilen heterojen bir grubu kapsar.
Polosakkaritler, proteinler ve nükleik asitlerden farklı olarak birbirlerine bağlı monomerlerden oluşan uzun zincirler seklinde değildirler. Bu nedenle polimer olarak kabul edilmezler.
Biyolojik yönden önemli lipitler; fosfolipitler, steroitler ve trigliseritlerdir.
FosfoIipitler hücre zarının önemli bir bileşenidir.
Steroitler bazı vitamin ve hormonların yapısına katılırlar. Örneğin D vitamini, erkek ve dişi eşey hormonları steroit yapıdadır. Kolesterol, hayvansal hücrelerde zarın yapısına katılan bir steroittir.
Trigliseritler (nötr yağlar) hücrede parçalandığı zaman karbonhidrat ve proteinlere göre daha çok enerji veren moleküllerdir. Ayrıca bitki ve hayvan hücrelerinde depo edilen lipit çeşididir. Trigliseritler, üç molekül yağ asidi ve bir molekül gliserolün ester bağlarıyla bağlanması sonucu oluşurlar.
Trigliseritlerin yapısında yer alan yağ asitleri, doymuş yağ asitleri ve doymamış yağ asitleri olmak üzere ikiye ayrılır. Doymuş yağ asitlerinden meydana gelen yağlara "doymuş yağ" denir. Bunlar genellikle hayvansal kökenli katı yağlardır. Doymamış yağ asidi bulunduran yağlar "doymamış yağ" olarak adlandırılır. Bunlar genellikle bitkisel kökenli sıvı yağlardır. Bazı doymamış yağ asitleri vücutta sentezlenemez ve besinlerle alınır. Bunlara "temel (esansiyel) yağ asitleri" denir.
doymuş ve doymamış yağlar

Lipitlerin Canlılar İçin Önemi

  • Yağlar vücudun en ekonomik enerji kaynağıdırlar. Enerji kaynağı olarak karbonhidratlardan sonra kullanılırlar.
  • Hücrede yapı maddesi olarak kullanılırlar. Özellikle hücre zarının yapısına büyük ölçüde katılırlar. Ayrıca vitamin ve hormon olarak da görev yaparlar.
  • Yağların hücresel solunumla yıkılması sonucu fazla miktarda metabolik su oluşur. Bu yolla kış uykusuna yatan hayvanların, çöl hayvanlarının ve göçmen kuşların su ihtiyacı karşılanır. Ayrıca hafif olup az yer kapladıkları için göçmen kuşların uçmasında kolaylık sağlarlar.
  • Vücudun yağda çözünen vitaminlerden (A, D, E, K) yararlanmasını sağlarlar.
  • Vücutta sentezlenemeyen esansiyel yağ asitleri yağlarla alınır.
  • Aşırı yağlı besinlerle beslenme damar sertliği ve dolaşım bozukluklarına yol açabilir. Damar sertliğinde kan damarlarının iç yüzeylerini kaplayan yağ birikintisi, damar iç dokusunun sertleşmesine yol açar. Esnekliği azalan damarlarda kan akışı zorlaşır, damar çapları küçüldüğü için de kan basıncı artar ve tansiyon yükselir.
  • Vücuda fazla miktarda alman yağlar, yağ hücrelerinde depo edilerek yağ dokusunu oluşturur. Yağ dokusu, iç or­ganlara desteklik ettiği gibi deri altında birikerek vücut sıcaklığını korumaya da yarar. Örneğin kutup ayıları derile­rinin altına büyük miktarda yağ depo etmek suretiyle soğuk ortamda yaşamlarını sürdürebilmektedir.

Yağ Bakımından Zengin Besinler

Besinlerle alman yağlar, bitkisel veya hayvansal kaynaklı olabilir. Bitkisel kaynaklı besinlerden zeytin, ayçiçeği, soya fasulyesi, fındık ve cevizde yağ miktarı fazladır. Hayvansal kaynaklı yağlar et, süt, süt ürünleri, tereyağı, kuyruk yağı ve yumurta gibi besinlerle alınır.

Proteinler

Yapılarında karbon, hidrojen, oksijen ve azot atomları bulunur. Genellikle kükürt ve fosfor da içerirler. Organizmaların gerçekleştirdiği işlevlerin çoğunda yer alırlar. Örneğin enzimatik proteinler kimyasal tepkimeleri hızlandırır. Diğer bazı proteinler ise savunma, depolama, taşıma, hücresel haberleşme, hareket ya da yapısal destek sağlamada rol oynar.
Proteinlerin yapı taşları aminoasitlerdir. Hücreler binlerce proteini sentezlemek için 20 çeşit aminoasit kullanır. Aminoasidin merkezin­deki karbon atomuna bir karboksil grubu, bir amino grubu, hidrojen atomu ve R ile sembolize edilen değişken bir grup bağlanmıştır. R grubunun farklı olması amino asitlerin çeşitliliğini sağlar.
Amino asitler proteinleri oluşturmak için birbirlerine peptit bağları ile bağlanırlar. İki aminoasit birleşirse oluşan bileşik dipeptit, üç aminoasit birleşirse tripeptit, çok sayıda aminoasit birleşirse polipeptit adını alır.
Polipeptit kavramı protein kavramının eş anlamlısı değildir. Bir protein, bir ya da birkaç polipeptidin çok özel bir şekilde bükülüp kıvrılarak özgül biçim kazanmasıyla işlevsel hale gelir. Hücrede protein sentezi ribozom denilen organelde gerçekleşir. Protein sentezi sırasında amino asitlerin dizilişini DNA belirler.
Aminoasitlerin çeşidi, sayısı ve dizilişlerinin farklı olması her canlıdaki protein çeşitlerinin de birbirinden farklı ol­masına yol açar.
Vücutta üretilemeyen ve besinlerle alınması gereken amino asitlere "temel (esansiyel) amino asitler" denir. Sıcaklık, pH, tuz derişimi gibi etkenler proteinlerin üç boyutlu yapısını bozar. Bu olaya denatürasyon denir.

Proteinlerin Canlılar İçin Önemi

  • Vücut dokularının onarım ve yapımında kullanılırlar.
  • Enzim ve hormon gibi yaşamsal olayları düzenleyen moleküllerin yapısına katılırlar.
  • Kas, kemik, kıkırdak gibi dokuların yapısına katılırlar.
  • Kanın pıhtılaşmasında rol oynarlar. Çünkü pıhtılaşmayı sağlayan fibrinojen molekülü protein yapılıdır.
  • Vücuttaki asit-baz dengesini korumada rol oynarlar. Çünkü proteinleri oluşturan amino asitlerin amino grubu bir baz gibi, karboksil grubu da bir asit gibi davranır (amfoterlik özelliği). Böylece hücrede meydana gelen pH değişiklikleri tamponlanmış olur.
  • Alyuvarlardaki hemoglobinin yapısında bulundukları için oksijenin dokulara taşınmasında görev yaparlar.
  • Vücutta bağışıklığın sağlanmasında görev yaparlar. Çünkü mikroplara karşı vücudun savunmasında görevli anti­korlar proteinden yapılmıştır.
  • Albumin ve globulin gibi kan proteinleri kan plazmasının ozmotik basıncını dengelemede rol oynarlar. Kasların kasılmasında görev alırlar.
  • Hücre zarının yapısına katılırlar ve madde geçişlerinde görev yaparlar.
  • Uzun süren açlık durumlarında (karbonhidrat ve yağlar tükendikten sonra) enerji kaynağı olarak kullanılırlar.
İnsan vücudunda önemli bir protein deposu bulunmaz. İhtiyaçtan fazla alınan proteinler vücutta karbonhidrat ve yağa dönüştürülerek depo edilir. Besinlerle alınan protein miktarı az olduğunda protein yetersizliği görülür. Protein yetersizliğinde ortaya çıkan belirtiler aşağıda verilmiştir.
  • Büyüme yavaşlar ve zamanla durur.
  • Zihinsel gelişim geriler.
  • Bağışıklık sistemi zayıflar.
  • Yaralar geç iyileşir.
  • Alyuvar yapımında bozukluklar ortaya çıkar.
  • Karaciğer işlevinde bozukluklar ortaya çıkar ve siroz hastalığı daha fazla görülür.
  • Vücutta su toplanır (ödem).

Protein Bakımından Zengin Besinler

Besinlerle aldığımız proteinler hayvansal ve bitkisel kay­naklı olabilir. Hayvansal kaynaklı proteinler süt, yoğurt, pey­nir, tüm et çeşitleri, yumurta gibi besinlerde bulunur. Bitkisel kaynaklı proteinler soya fasulyesi, kuru fasulye, fındık, fıstık, badem, ceviz ve tahıl gibi besinlerde yer alır.
Genellikle hayvansal besinlerden elde edilen proteinler, temel aminoasitleri yeterince içerdiği ve kolay sindirildiği için üstün kaliteli olarak değerlendirilir. Bitkisel besinlerden sağla­nan proteinler, temel aminoasitleri az bulundurduğu ve zor sin­dirildiği için düşük kalitelidir.

Vitaminler

  • Hücrenin normal metabolizması için az miktarlarda gerekli olan düzenleyici ve direnç artırıcı maddelerdir.
  • Bitkiler ihtiyaç duydukları vitaminleri sentezleyebilirler. Hayvanlarda vitaminler sentezlenemediği için besinlerle alınır.
  • Hayvanlarda vitaminler besinlerle ya doğrudan ya da provitamin olarak alınırlar. Provitaminler, vitaminlerin ön maddesidirler ve vücutta vitamine dönüştürüldükten sonra etkili olurlar.
  • Vitaminler; hücrenin yapısına katılmazlar, enerji kaynağı olarak kullanılmazlar ve sindirilmeden hücre zarından geçebilirler.
  • Büyük bir bölümü enzimlerin çalışmasını sağlayan koenzim kısmının yapısını oluşturur.
  • Yağda ve suda çözünenler olarak iki gruba ayrılırlar.
A, D, E, K vitaminleri yağda çözünen vitaminlerdir. Bunlar fazla alındıklarında özellikle karaciğerde depo edilirler. B grubu vitaminler ve C vitamini suda çözünen vitaminlerdir. Vücutta uzun süre depolanamayan (B12 hariç) bu vitaminlerin fazlası idrarla atılır.

Düzenli ve Dengeli Beslenme

Tüketilmesi gereken besin miktarı kişinin yaşına, cinsiyetine, boy ve ağırlığına, hastalık durumuna, yaptığı işe göre değişir. Ancak tüm insanların sağlıklı beslenmesi için; karbonhidrat, protein, yağ, vitamin, mineral ve posa (lif) içe­ren besinleri yeterli miktarda ve öğün içinde dengeli bir şekilde almaları gerekir.
Öğünlerin planlanmasında "beslenme piramidi" denilen bir yöntem vardır. Gerekli besin öğelerini içeren bu piramit­te ekmek ve tahıllar grubu; sebze ve meyve grubu; süt ve süt ürünleri grubu; et, yumurta ve kuru baklagiller grubu yer alır.
dengeli beslenme
Aşırı beslenme obezite denilen aşırı şişmanlığa yol açar. Yüksek yağ içerikli besinler ile obezite arasında pozitif bir ilişki bulunur.
Obezite, insülin direnci ve şeker hastalığı gibi birçok hastalığın ortaya çıkışını kolaylaştırır. Pankreastan salgılanan insülin hormonu kandaki şekerin hücre içine girmesini sağlar. İnsülin hormonunun doku veya hücrelerde yeterince etkili olamamasına insülin direnci denir. İnsülin direnci yıllar içinde şeker hastalığının bir çeşiti olan Tip 2 diyabet gelişimini tetikler. Bu diyabet tipinde pankreastan insülin üretilmesine rağmen, insülinin etkisi yetersiz kalır. Böylece hücreye giremeyen şeker kanda yükselir.

Enzimler

Bir kimyasal reaksiyonun başlayabilmesi için gerekli olan en düşük enerji miktarına aktivasyon enerjisi (eşik ener­jisi) denir. Enzimler aktivasyon enerjisini düşüren biyolojik katalizörlerdir.
Çoğunlukla protein yapısındadırlar. Bununla birlikte az sayıda enzim RNA'lardan meydana gelmiştir. (Biz bu bö­lümde protein yapılı olan enzimler üzerinde duracağız.)
Bazıları sadece proteinden oluşur. Birçok enzim ise etkinlik gösterebilmek için apoenzim adı verilen protein kısım ile birlikte protein olmayan moleküllere ihtiyaç duyar. Enzimin protein olmayan kısmına kofaktör adı verilir. Kofaktörler organik veya inorganik moleküller olabilir. Kofaktörler organik bir molekül ise koenzim olarak adlandı­rılır.

Enzimlerin Özellikleri

  • Canlı sistemlerde gerçekleşen hemen her reaksiyon enzimlerin denetiminde olur.
  • Enzimlerin etkilediği maddeye substrat ya da etkinen madde denir.
  • Enzimler kimyasal reaksiyonlardan değişmeden çıkarlar ve defalarca kullanılırlar.
  • Enzimin protein kısmında aktif merkez (aktif bölge) denilen özel bir bölüm bulunur. Reaksiyon sırasında enzim substratına geçici olarak aktif merkezden bağlanır. Aşağıda sükrozun enzim etkisiyle yapı birimlerine ayrılması gösterilmiştir.
  • Enzimlerin çoğu belirli bir kimyasal reaksiyona özgü olduğundan her hücrede genellikle reaksiyon çeşidi kadar enzim çeşidi vardır.
  • Enzimler genellikle çift yönlü (tersinir) çalışırlar.
  • Enzimler sadece hücre içinde değil, uygun ortam sağlandığında hücre dışında da çalışabilirler.
  • Enzimlerin etkinlikleri son derece hızlıdır. Örneğin sığır karaciğerinden elde edilen katalaz enzimi, bir dakikada 5 milyon hidrojen peroksit (H2O2) molekülünü su ve oksijene parçalayabilir.
  • Enzimler hücrede genellikle takım halinde çalışırlar. Bir enzimin son ürünü, kendisinden sonraki enzimin substratı olabilir.
Takım halinde çalışan enzimlerin aktiviteleri “geri besleme mekanizması” ile sağlanır. Reaksiyon ürünlerinden bir kısmı substrat ile yapısal benzerlik gösterir. Son ürün miktarı yeterli düzeye ulaştığında bunların bazıları ilk enzime bağlanarak onun çalışmasını durdurur ve böylece takımdaki diğer enzimler de çalışamaz. Son ürünün tükenmesiyle birlikte takımdaki enzimler yeniden çalışmaya başlar.
Vücutta hangi tip enzimlerin sentezleneceğine ait bilgileri genler belirler.

Enzim Reaksiyonlarının Hızına Etki Eden Faktörler

Sıcaklık: Enzimler protein yapılı moleküller oldu­ğundan proteinleri etkileyen sıcaklık değişimlerine duyarlıdırlar. Her enzimin en fazla aktivite gösterdiği bir sıcaklık derecesi vardır. Buna optimum sıcaklık denir. Bu değer pek çok canlıda 30 - 40 °C arasında­dır (İnsanda 37°C). Sıcaklık derecesi optimum değe­rin altına düştüğünde veya üstüne çıktığında enzimatik reaksiyon hızı azalır. Yüksek sıcaklıkta (genellikle 55 - 60°C de) enzimlerin yapısı bozulur. Düşük sıcak­lıkta enzimlerin etkinliği azalır. Bu durumda sıcaklığın belirli bir dereceye kadar artırılması, enzimin etkinliğini de artırır. Yani düşük sıcaklık enzimlerin yapısını boz­maz.
Not: Sütün kaynatılmasındaki amaç, bakteri enzimlerinin etkisiz hale getirilmesi ve böylece ekşimenin önlenmesidir. Besin maddelerinin dondurulduğunda bozulmaması, yine enzimlerin etkisiz hale getiril­mesiyle sağlanır.
PH derecesi: Enzimler pH değişimlerine karşı çok duyarlıdır. Enzimlerin büyük çoğunluğu optimum ola­rak nötre yakın pH’larda çalışırken bazıları farklılık gösterebilir. Örneğin midede proteinleri sindiren pep­sin enzimi pH = 2’de, yani oldukça asidik bir ortamda en iyi çalışır. Buna karşılık pankreastan ince bağırsa­ğa salgılanan ve yine protein sindiriminde görev alan tripsin enzimi pH = 8,5’ta, yani bazik ortamda etkilidir. Kuvvetli asit ve bazlar enzimlerin yapısını bozar.
Enzim yoğunluğu: Eğer pH ve sıcaklık uygunsa yeterli miktarda substrat bulunan bir ortamda, enzim yoğunluğu arttıkça reaksiyon hızı da artar. Sınırlı mik­tarda substrat bulunan bir ortamda, enzim yoğunlu­ğu artırılırsa reaksiyon bir süre devam eder ve son­ra durur. Bunun sebebi ortamda enzimin etkileyeceği substratın kalmamasıdır.
Substrat yoğunluğu: Enzim miktarı sabit tutulup substrat yoğunluğu artırılırsa, reaksiyon hızı en yük­sek noktaya ulaştıktan sonra sabit kalır. Bunun nede­ni enzimlerin bir süre sonra substrata doymuş hale gelmeleri ve hiç boş kalmaksızın çalışmalarıdır. Yani enzimlerin hepsi bir substrata bağlı durumda bulunur­lar ve birini bıraktıklarında diğerine bağlanırlar. Sonuç­ta daha fazla substrat eklense bile reaksiyon hızı art­maz.
Substrat yüzeyi: Enzimler etkilerini substratın dış yüzeyinden başlayarak gerçekleştirdikleri için, subs­trat yüzeyi arttıkça reaksiyon hızı da artar. Substratın küçük parçalara bölünmesi, toplam yüzeyi artıraca­ğından enzimin etkinliğinde de artışa yol açacaktır. Bu yüzden kıyılmış et aynı miktar parça etten daha kolay sindirilir.
Su: Enzimlerin büyük bir kısmı işlevlerini su içinde gösterirler. Çünkü moleküllerin birbirine çarparak reaksiyonu gerçekleştirebilmesi için hareketi sağlayacak sıvı bir ortamın olması gerekir. Bu nedenle su miktarı enzim etkinli­ğinde önemlidir. Genellikle su miktarı % 15’in altında olduğu zaman enzimler işlev göstermezler.
Not: Sulandırılan reçel ve balın bozulmasının ya da besinlerin kurutularak saklanmasının nedeni, enzimle­rin etkinlik gösterebilmeleri için belirli miktarda suya ihtiyaç duymalarıdır.
Aktivatör ve inhibitör maddeler: Enzimlerin etkinliğini artıran maddelere aktivatör denir. Bazı aktivatörler enzimin substratı ile birleşmesini kolaylaştırırken, bazıları enzimin aktif merkezini daha da aktif hale getirerek enzim etkinliğini artırırlar. Aktivatörlere örnek olarak klor ve magnezyum gibi bazı iyonlar verilebilir. Enzim etkinli­ğini yavaşlatan veya engelleyen maddelere inhibitör denir. Bazı inhibitörler enzimin aktif merkezine bağlanarak bazıları da aktif merkezi bozarak enzim etkinliğini durdururlar. Kurşun, cıva, bakır gibi ağır metaller inhibitör mad­delere örnek olarak verilebilir. Bir diğer inhibitör madde olan siyanür solunumda görev yapan bir enzimin etkinliği­ni durdurarak zehirlenmeye neden olmaktadır.

Hormonlar

Metabolizma, büyüme ve gelişme, üreme, davranış, su ve mineral dengesi gibi fonksiyonların düzenlenmesinde rol oynayan kimyasal uyarıcılardır. Bilgi taşıyıcı bu maddeler organizmanın kendisi tarafından üretilir.
Hayvanlarda hormon salgılayan hücrelerin tümüne endokrin sistem, hormon salgılayan organlara ise endokrin bezler denir.
Endokrin bezlerden salgılanan hormonlar kana verilir. Hormonlar kan dolaşımı yoluyla vücudun her tarafına ula­şabilmelerine rağmen genellikle belirli hücreleri veya organları etkiler. Hormonlar tarafından etkilenen bu yapılara hedef hücreler veya hedef organlar adı verilir.
endokrin bezler ve hormonlar
İnsanlarda hormon salgılayan endokrin bezlerin en önemlileri hipofiz bezi, tiroit bezi, paratiroit bezi, böbrek üstü bezleri, pankreas ve eşeysel bezlerdir.
İnsanlarda hormon sisteminin bozulması birçok hastalığa yol açar. Örneğin şeker hastalığının temelinde hormon sistemindeki bozukluk yatmaktadır. Hormon yoğunluğundaki en küçük bir değişiklik bile vücudun normal işlevlerin­de bozukluk ortaya çıkarır.
Hormonlar hayvanlarda olduğu kadar bitkilerde de önem taşır. Örneğin tohum çimlenmesi, çiçek açma, meyve verme, yaprakların güneşe yönelmesi gibi olaylar hormonların düzenleyici etkisiyle gerçekleşir.

Nükleik Asitler

Azotlu organik bazlar kimyasal yapılarına göre pürin ve pirimidin olmak üzere iki gruba ayrılırlar. Pürin grubu bazlar çift halkalı olup Adenin (A) ve Guanin (G) olmak üzere iki çeşittir. Adenin ve Guanin bazları hem RNA'nın hem de DNA'nın yapısında bulunur. Pirimidin grubu bazlar tek halkalı olup Sitozin (C), Timin (T) ve Urasil (U) bazlarını içerir. Bu bazlardan sitozin, hem DNA hem de RNA'da bulunur. Buna karşılık timin sadece DNA'da, urasil ise sadece RNA'da yer alır.
Nükleotitlerin yapısına katılan beş karbonlu şekerler riboz ve deoksiribozdur. Riboz şekeri RNA'nın, deoksiriboz şekeri ise DNA'nın yapısına katılır.
Şeker ve bazla birlikte nükleotitin yapısına katılan fosfat grubu DNA ve RNA'da ortak olarak bulunur.
Nükleotitler taşıdıkları bazlara göre isimlendirilir. Örneğin yapısında adenin bazı bulunan nükleotite adenin nükleotit denir. DNA'nın bazlarına deoksiriboz şekeri bağlı olduğundan nükleotitlerine deoksiribonükleotit, RNA'nın bazla­rına ise riboz şekeri bağlı olduğundan nükleotitlerine ribonükleotit adı verilir.
DNA ve RNA molekülleri çok sayıda nükleotitin birbirine bağlanarak uzun bir zincir (polinükleotit zinciri) oluşturma­sıyla meydana gelir. Nükleotitier birbirlerine şeker ve fosfat birimleri arasındaki fosfodiester bağlarıyla bağlanarak molekülün ana omurgasını oluştururlar. (Azotlu bazlar, şeker-fosfat omurgasına dahil değildir.)

DNA (Deoksiribonükleik Asit)

Sarmal oluşturan iki nükleotit zincirinden meydana gelmiş merdivene benzer bir moleküldür.
Şeker-fosfat omurgaları sarmalın dışında yer alırken, azotlu bazlar sarmalın iç kısmında birbirleriyle eşleşirler. İkili sarmal içinde belirli bazlar birbirlerine uygunluk gösterir. Adenin bazı daima timin bazıyla, guanin bazı ise daima sitozin bazıyla eşleşir.
Adenin bazı ile timin bazı arasında iki, guanin bazı ile sitozin bazı arasında üç tane zayıf hidrojen bağı kurulur.
DNA’yı oluşturan zincirlerden birinin baz sırası bilinirse, bunu tamamlayan ikinci zincirin baz sırası da bulunabilir. Örneğin birinci zincirin baz sırası ATTCGACG şeklinde ise, diğer zincirin baz sırası TAAGCTGC şeklinde olur.
DNA’nın başlıca iki önemli fonksiyonu vardır. Bunlardan birincisi hücre bölünmesinden önce kendisini eşlemesidir. Bu olaya replikasyon denir. Böylece genetik bilginin yavru hücrelere aynen geçmesi sağlanmış olur. DNA’nın ikinci fonksiyonu, sentezlediği RNA sayesinde her hücrenin kendine özgü protein oluşturmasını sağlamaktır.
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

RNA (Ribonükleik Asit)

RNA, prokaryot hücrelerin sitoplâzmasında bulunur. Ökaryot hücrelerde ise çekirdek, sitoplâzma ve organellerin bazılarında (mitokondri, kloroplast, ribozom) yer alır.
RNA’nın en önemli özellikleri şu şekilde özetlenebilir:
  • RNA molekülü de DNA gibi çok sayıda nükleotitin birleşmesiyle olu­şur.
  • RNA’nın nükleotitlerinde DNA’dan farklı olarak deoksiriboz yerine riboz şekeri, timin bazı yerine urasil bazı bulunur.
  • RNA molekülü tek nükleotit zincirinden meydana gelir. Bu nedenle RNA’da, G = C ve A = U olma zorunluluğu yoktur.
  • RNA molekülü kendini eşleyemez. DNA’nın bir zinciri üzerinden sen- tezlenir.
  • RNA’nın işlevi, DNA’dan aldığı genetik şifreye göre protein sentezini gerçekleştirmektir. Hücrede yeni proteinlere ihtiyaç duyulduğunda DNA’dan RNA’lar sentezlenir.
  • RNA’nın her hücredeki miktarı az çok farklıdır. Protein ve enzim sen­tezinin yüksek olduğu hücrelerde RNA miktarı da fazladır.
  • Görevlerine göre hücrede üç çeşit RNA bulunur.
    • Mesajcı RNA (mRNA): DNA'dan aldığı genetik bilgiyi, belirli şifreler halinde sitoplazmadaki ribozomlara taşır. Bu bilgi sentezlenecek proteinin amino asit diziliş sırasını belirler.
    • Taşıyıcı RNA (tRNA): Sitoplazmadaki amino asitleri tanır ve ribozomlara taşır.
    • Ribozomal RNA (rRNA) : Proteinlerle birlikte ribozomların yapısını meydana getirir.

Canlıların Enerji Molekülü ATP (Adenozin Trifosfat)

ATP, hücrede oluşan metabolik olaylar için gerekli enerjiyi sağlayan moleküldür. ATP, bir nükleotittir. Adenin bazı, riboz şekeri ve üç fosfat grubundan meydana gelir.
ATP molekülündeki üç fosfat grubundan sondan iki tanesi yüksek enerjilidir. Bu bağlar (~) işaretiyle gösterilir. ATP'de en uçtaki fosfat bağı su eklenerek kırılır (hidroliz) ve bir molekül inorganik fosfatın ayrılmasıyla ATP ADP'ye dönüşür. Bu sırada enerji açığa çıkar ve bu enerji de hücresel olaylarda kullanılır.
ATP yenilenebilen bir kaynaktır. Bunun için ADP'ye fosfat eklenmesi gerekir. ADP'nin fosforilasyonu için gerekli enerji, hücre içindeki organik bileşiklerin oksijenli ya da oksijensiz solunumla parçalanması sonucu açığa çıkan enerjiden sağlanır.
ATP sentezi oksijenli solunum, oksijensiz solunum ve fotosentez olmak üzere başlıca üç yolla gerçekleşir. Hücrede gerçekleşen enerji dönüşümleri sırasında ATP’nin rolü aşağıda gösterilmiştir.
atp'nin sentezi ve kullanılması
ATP'nin asıl kaynağı güneş enerjisidir. Üreticiler, fotosentezin başlangıç reaksiyonlarında güneş enerjisini kullana­rak ATP üretir. Fotosentezin daha sonraki reaksiyonlarında bu ATP enerjisinden yararlanılarak besin sentezlenir. Bitkilerin depo ettikleri besinler, besin zinciri yoluyla tüketici canlılara aktarılır. Üretici ve tüketici canlıların yaptıkları solunum olayı ile besinlerin kimyasal bağ enerjisi ATP enerjisine dönüşür. Kas kasılması, yeni moleküllerin sentezi (biyosentez) gibi olaylarda da ATP enerjisi harcanır.
KAYNAKÇA:webders.com