CANLILARIN TEMEL BİLEŞENLERİ Ömer YANIK Biyoloji Öğretmeni 2008 / BURSA

Vücudumuzdaki bir hücrede yaklaşık 2 metre uzunluğunda DNA molekülü bulunur. Bitki hücrelerinin duvarlarında bulunan selüloz dünyada en çok bulunan organik maddedir.

Yüzey gerilimi bazı böceklere su üzerinde durma yeteneği kazandırır. İyot eksikliği guatr hastalığına neden olur.

Biyolojik düzenlenme atom seviyesinden başlayarak canlı seviyesine kadar uzanır.

Bir elementin davranışı onun atom yapısı tarafından belirlenir. Eksi yük bulutu (2 elektron) A) B) Bir elementin davranışı onun atom yapısı tarafından belirlenir. Helyum çekirdeği 2 nötron(gri) ve 2 proton(pembe) içerir.İki elektron çekirdek çevresinde hızla hareket eder.Birinci modelde elektronlar eksi yüklü bulut şeklinde temsil edilmektedir.

Elektronlar sadece belirli potansiyel enerji düzeylerinde bulunurlar Elektronlar sadece belirli potansiyel enerji düzeylerinde bulunurlar.Elektronun bir düzeyden diğerine geçebilmesi için enerji kazanması yada kaybetmesi gerekir.

Birinci Kabuk İkinci Üçüncü İlk 18 elementin elektron konfigürasyonu Hidrojenin 1, helyumun 2 elektronu ilk kabukta yer alır. En dıştaki elektron kabuğuna valans kabuğu denir.Aynı sayıda valans elektronuna sahip olan elementlerin (Örneğin flor ve klor) kimyasal özellikleri birbirlerine benzer.

Elektron orbitalleri(Yörüngeleri) bir atoma ait elektronların en yüksek olasılıkla bulundukları alanlardır.Her orbital en fazla 2 elektron taşıyabilir. Birinci enerji kabuğu sadece 1s orbitalinden oluşur ve 2 elektron taşır.Örnek He.İkinci enerji kabuğu en fazla 8 elektron bulundurabilir.Bir tane 2s yörüngesi 3 tanede 2p yörüngesi içeriri.2p yörüngesi x,y, ve z eksenleri boyunca yerleşmiştir.

Bir atomun valans kabuğunun tamamlanması için gereken elektronların sayısı genellikle atomun kaç tane bağ oluşturacağını belirler. 2 oksijen atomu 2 çift valans elektronunu paylaşarak bir molekül oksijen oluşturur. Dört tane hidrojen atomu bir karbon atomunun en dış kabuğundaki elektronları sekize tamamlayarak metan oluştururlar.

POLAR VE APOLAR KOVALENT BAĞLAR Bir atomun kovalent bağ elektronuna karşı gösterdiği ilgi elektronegativite olarak adlandırılır.Aynı elementin iki atomu arasındaki bir kovalent bağda elektronlara karşı gösterilen çekim gücü birbirine eşittir. Elektronların eşit olarak paylaşıldığı bu tip bağa polar-olmayan kovalent bağ denir.Oksijen ve Hidrojen moleküllerindeki bağlar örnek verilebilir. Bir atomun daha elektronegatif başka atoma bağlı olduğu diğer bileşiklerde bağ elektronları eşit olarak paylaşılmaz.Bu tip bağa polar kovalent bağ denir.Örneğin su molekülündeki hidrojen atomlarıyla oksijen arasındaki bağlar polardır.

En çok elektonegatif atomlardan biri olan oksijen ortaklaşa kullanılan elektronları hidrojenden daha çok kendisine çeker. Ortaklaşa kullanılan elektronların oksijen çekirdeği etrafında geçirdiği süre , hidrojen geçirdikleri süreden daha fazladır. Su molekülü içindeki elektronların eşit olmayan biçimde paylaşılması oksijen atomunun kısmi eksi yükle , her hidrojenin ise kısmi artı yüke sahip olmasına neden olur.

Bir valans elektronu , sodyumdan (Na) klora (Cl) aktarılabilir Bir valans elektronu , sodyumdan (Na) klora (Cl) aktarılabilir.Böylece her iki atomun valans kabukları tamamlanır.Sodyum atomu net + 1yük taşıyan katyon , klor atomu ise net – 1 yük taşıyan anyon haline gelir.Zıt elektrik yükü taşıyan atomlar ya da iyonlar arasındaki çekim bir iyonik bağdır.

Zayıf kimyasal bağlar canlı kimyasında önemli rol oynarlar Zayıf bağlanmanın avantajı moleküller arasındaki temasın kısa süreli olabilmesidir.Örneğin haberci moleküller sinir hücrelerini yüzeyinde bulunan reseptörlere kısa süreliğine bağlanırlar. Hidrojen bağı elektronegatif bir atom ile başka bir elektronegatif atoma kovalent bağlı bir hidrojen atomu arasındaki zayıf çekim gücüdür. ANİMASYON H O Van der Waals etkileşimleri ise zayıf nitelikte olup sadece atomlar ve moleküller birbirlerine çok yaklaştıkları zaman ortaya çıkarlar.Moleküller üzerindeki geçici artı ve eksi yük taşıyan bölgelerin birbirlerini çekmesi bu bağın oluşmasının nedenidir. H Hidrojen bağı N H H H ANİMASYON

ANİMASYON

Maddenin bileşiminde değişikliğe yol açacak kimyasal bağlar kurulması ya da kırılması kimyasal tepkimeler olarak adlandırılır.Bu tepkime H ve O nin kovalent bağlarını kırar ve Su daki yeni bağları kurar. Kimyasal tepkimelerin bir çoğu geri dönüşümlüdür.İleri ve geri tepkimelerin hızları birbirine eşit olduğunda , kimyasal dengeye ulaşılır.

Su polar bir moleküldür. Bir su molekülünün oksijeni komşu moleküldeki hidrojen tarafından elektriksel olarak çekildiği zaman arada hidrojen bağı kurulur. Her su molekülü en fazla dört su molekülü ile hidrojen bağı kurabilir. İnsanın vücut sıcaklığı olan 37 C deki sıvı suda herhangi bir anda moleküllerin % 15’i komşusu olan dört su molekülü ile kısa ömürlü bağlarla bağlı durumdadır. o

ve hareketsiz Buz kristali içinde daha fazla boş alanlar bulunduğu için , buz aynı hacimdeki sıvı sudan daha az molekül içerir.Dolayısıyla yoğunluğu daha azdır.Donan su yoğunluğu az olduğu için yüzeyde oluşur.Göllerin üzerinde oluşan buz tabakası alttaki su tabakasında hayatın devam etmesini sağlar.

Çözünen iyonların her biri hidrasyon kabuğu adı verilen ve su moleküllerinden oluşan bir küre ile çevrelenmiştir. İyonlar ya da polar bileşikler su molekülleri ile çevrelendiklerinde çözünürler ve çözünen olarak adlandırılırlar. Hidrofilik bileşikler suya karşı çekim gösterdikleri halde hidrofobik bileşikler sudan kaçma eğilimindedirler. Örneğin yağlar hidrofobiktir ve su da çözünmezler. ANİMASYON

Su çeşitli maddeleri çözebilen bir çözücüdür. İyonik olmayan polar bileşiklerde , örneğin şeker ve proteinler gibi, suda çözünebilir. Proteinlerin dış yüzeylerin de iyonik ve polar bölgeler taşıyorlarsa suda çözünebilirler.

Suyun disosiyasyonu H O  H+ + OH-  2 İki su molekülü tarafından bir hidrojen bağında paylaşılan bir hidrojen atomu bir molekülden diğerine geçebilir.Proton kaybeden su molekülü – 1 yük taşıyan OH-(Hidroksil) haline geçer.Diğer su molekülü ise H 0+ haline geçer. Saf suda H+ ve OH- derişimleri eşit olmakla birlikte , asit ve baz adı verilen belirli çözünenlerin suya eklenmesiyle bu denge bozulur. 3

Asit adı verilen bileşikler suda çözündüğünde çözeltiye H+ verirler. HCl  H+ + Cl- Bir çözeltinin hidrojen iyonu derişimini azaltan bileşiklere baz adı verilir.Bazı bazlar ortama hidroksil iyonu vererek ortamdaki H+ derişimini azaltırlar. NH + H+  NH NaOH Na+ + OH- OH- derişimi H+ derişiminden fazla olan çözeltilere bazik çözeltiler denir. Birbirine eşit olduğunda çözelti nötr adını alır. 3  4

Tamponlar Tamponların varlığı biyolojik sıvıların pH’larında ortaya çıkabilecek değişiklikleri önler.Böylece insan kan pH’sının 7.4 civarında olmasını sağlar. İnsan kanı pH nı kararlı tutan tamponlardan en önemlisi karbonik asittir. Karbonik asit bikarbonat iyonu (HCO - ) ve hidrojen iyonu (H+) verecek şekilde disosiye olur. pH artışına karşı cevap H CO  HCO- + H+ H+ vericisi pH düşüşüne H+ alıcısı Hidrojen iyonu (asit) karşı cevap (baz) Eğer kandaki H+ derişimi artarsa(pH düşerse) bikarbonat iyonu baz gibi davranmaya başlar ve çözeltideki fazla hidrojen iyonunu uzaklaştırır. 3 2 3  3

Asit Yağmurları Kirlilik içermeyen yağmurun pH’sı 5,6 civarındadır.Bu hafif asiditenin nedeni karbondioksit ve suyun oluşturduğu karbonik asittir.Asit yağmuru pH’sı 5,6 dan daha asidik olan yağmur,kar ya da sis için kullanılan bir terimdir. Asit yağmurların temel nedeni atmosferde bulunan kükürt oksit ve azot oksitlerdir.Bu bileşikler su ile etkileşerek kuvvetli asitleri oluşturur ve yağmur ya da kar şeklinde yeryüzüne dönerler.Asitlerin göller ve akarsular üzerindeki etkileri bahar mevsiminde karlar erimeye başladığında çok daha ağır olur. Karaya düşen asit yağmurları kalsiyum ve magnezyum gibi bazı mineral iyonları yıkayarak uzaklaştırır.Bu mineraller toprak suyunun tamponlanmasına yardımcı olurlar ve bitki büyümesi için zorunlu besinlerdir.

Molekül yapıtaşlarının çeşitliliği karbon atomlarından kaynaklanır. ORGANİK MOLEKÜLLER Yapısal Çubuk Uzay Formül Formül Modeli Molekül yapıtaşlarının çeşitliliği karbon atomlarından kaynaklanır. Metan molekülünde karbon atomu diğer atomlara dört adet tekli kovalent bağ yaptığı zaman molekülün şekli düzgün dörtyüzlüdür. Etilen molekülünde iki karbon atomu çift bağ ile bağlı ise bu karbonlara bağlı olan bütün atomlar aynı düzlem üzerinde olduğu için bu molekül düzlemseldir.

Valans=1 Valans=2 Valans=3 Valans=4 Organik moleküllerdeki temel elementlerin valansları oluşturabileceği kovalent bağ sayısıdır. Bu sayı genellikle atomun en dış kabuğundaki elektron sayısını tamamlamak için gereken elektron sayısına eşittir.

değildirler.Ayrıca enerji değerleri yüksektir. Etan Propan Bütan İzobütan a)Uzunluk:Karbon iskeletleri farklı boydadır b)Dallanma:İskeletler dallanmış ya da dallanmamış olabilir. 1-Büten 2-Büten Siklohegzan Benzen c)Çift bağlar:İskelet farklı konumlarda yer alan d)Halkalar:Bazı karbon iskeletleri halkalar halinde çift bağlar taşıyabilir. düzenlenirler. Organik moleküllerin çeşitliliği karbon iskeletlerinin değişkenliğinden kaynaklanır.Hidrojen ve karbon içeren bu tür moleküllere hidrokarbonlar denir. Yağlar hidrokarbon kuyruklar içerir.Hidrofobik özellik gösterirler çünkü polar değildirler.Ayrıca enerji değerleri yüksektir.

Bir yağ molekülü bir baş ile üç adet hidrokarbon kuyruktan oluşur.Bu a)Yağ molekülü b)Memelilerdeki yağ hücreleri Oksijen Bir yağ molekülü bir baş ile üç adet hidrokarbon kuyruktan oluşur.Bu kuyruklar enerji depolar ve hidrofobik davranıştan sorumludurlar. Karbon Hidrojen Yağ damlaları Memelilerdeki yağ hücreleri yağ moleküllerini depolar.Yağ hücreleri yağ damlacıkları ile doludurlar.Bu damlacık çok sayıda yağ molekülünden oluşmuş bir yığın halindedir.

İzomerler İzomerler aynı molekül formülüne sahip oldukları halde , farklı yapı dolayısıyla farklı özelliklere sahip bileşiklerdir. Yapısal izomerler kovalent bağlanma açısından birbirlerinden farklıdırlar. Geometrik izomerler çift bağ etrafındaki düzenleniş açısından birbirlerinden ayrılırlar. Enantiomerler(Steroizomerler) asimetrik karbon etrafındaki düzenlenişleri açısından birbirlerinden ayrılırlar.Uzaydaki düzenlenişleri farklı olan bu moleküller sağ el ve sol el örneğine benzer şekilde birbirlerinin ayna görüntüsüdür.

L-Dopa Parkinson hastalığının tedavisinde kullanılan bir ilaçtır. Bu hastalık sinir sistemindeki bir rahatsızlıktan kaynaklanır. Bu ilacın ayna görüntüsüne sahip enantiomeri olan D-Dopanın parkinson hastaları üzerinde herhangibir etkisi yoktur. L-Dopa D-Dopa (Parkinson hastalığna (Biyolojik olarak Karşı etkili) inaktif)

Fonksiyonel Gruplar Bir molekülün karbon iskeletine bağlı yan grupları molekülün kimyasal tepkimeleri üzerine önemli rol oynar. Hidroksil,karboksil,amino,sülfidril, fosfat ve karbonil önemli fonksiyonel gruplardır.

Fonksiyonel gruplar canlılardaki molekül çeşitliliğini mümkün kılar Fonksiyonel gruplar canlılardaki molekül çeşitliliğini mümkün kılar.Östradiol testosteron arasındaki fonksiyonel grup farklılığı moleküllerin etkilerini değiştirir. Molekül mimarideki bu basit değişiklik omurgalıların dişi ve erkeği arasındaki anatomik ve fizyolojik farklılıklar ortaya çıkmasına neden olur.

MAKROMOLEKÜLLER Canlılardaki organik bileşikler polimer adı verilen zincir benzeri moleküllerdir.Polimer , birbirinin aynısı veya benzeri yapıtaşlarının kovalent bağlarla bağlanarak oluşturdukları uzun bir moleküldür.Polimerlerin yapıtaşları oalark görev yapan küçük moleküllere monomer denir. Monomerlerin birbirlerine bağlandığı tepkime sırasında bir molekül su çıkışıyla birlikte arada bir kovalent bağ kurulur.Bu tepkime dehidrasyon olarak adlandırılır. Polimerler hidroliz adı verilen olayla su alarak monomerlerine ayrılır. ANİMASYON

KARBONHİDRATLAR Karbonhidratlar hem şekerleri hem de bunların polimerlerini içerirler. En basit karbonhidratlar monosakkaritlerdir(Şekerler). En küçük olan şekerler yakıt ve karbon kaynağı olarak iş görürler. Glukoz en önemli şekerdir.Su içinde çözünmüş haldeki glukoz molekülleri diğer birçok şeker gibi halkasal yapıdadırlar.Glukoz hücreler için temel besindir. a)Doğrusal ve halkasal formlar GLUKOZ b)Kısaltılmış halka yapısı

Monosakkarit Çeşitleri Karbonil grubunun yerine bağlı olarak aldoz ya da ketoz olarak adlandırılırlar. Karbon iskeletlerinin uzunluğuna da göre sınıflandırılırlar. Şekerler arasındaki farklılıklar ayrıca asimetrik karbon etrafındaki düzenlenişten kaynaklanır.(örneğin Glikoz ile galaktoz arasındaki farklılık)

Glukoz Glukoz Maltoz Glukoz Fruktoz Sukroz Disakkarit iki monosakkaridin glikozidik bağ ile birleşmesiyle oluşur. İki Glukoz biriminin dehidrasyon sentezi ile birleşmesinden maltoz, glukoz ve fruktozun birleşmesinden sükroz, glukoz ve galaktozun birleşmesinden ise laktoz oluşur.

Polisakkaritler olarak bilinirler. Kloroplast Nişasta Nişasta Amiloz Amilopektin Mitokondri Glikojen Glikojen Nişasta ve Glikojen çok sayıda monosakkaritin birleşmesinden oluşan polimerdir. Polisakkaritler olarak bilinirler.

Birbirine dönüşebilen iki glikoz formu 1 nolu karbona bağlı hidroksil grubunun yerleşimi açısından farklılık taşır. Nişasta ve glikojen depo polisakkarit selüloz ise yapısal bir polisakkaritdir. Nişasta ve selüloz bitkilerde glikojen ise hayvanlarda bulunur.

Nişasta alfa glukoz monomerlerinin 1-4 bağı ile oluşur. Selüloz beta glukoz monomerlerinin 1-4 bağı ile meydana gelir.Bağ açısından dolayı iki glokoz monomerlerinden biri başa aşağı şeklinde durur.

Selüloz yapısal bir polisakkaritdir.Yeryüzünde en çok bulunan organik bileşiktir. İnsanlar selülozu sindiremez.Bitki hücre duvarında birbirlerine hidrojen bağlarıyla tutunmuş parelel selüloz molekülleri, mikrofibril adı verilen yapılar halinde gruplaşır.

Başka bir yapısal polisakkarit eklembacaklıların kabuklarında bulunan kitin dir.Deri gibi yumuşak olmakla beraber yapısına kalsiyum karbonat tuzunun katılmasıyla sertleşir. Kitin selüloza benzemekle beraber glikoz monomeri azot içeren bir yan grup taşır.

YAĞLAR Yağlar (Lipid) polimer yapıda olmayan büyük biyolojik moleküllerdir. temel işlevi enerji deposu olmalarıdır. Mumlar ve bazı pigmentlerde lipidlere dahil olmakla beraber, yağlar fosfolipidler ve steroidler olmak üzere gruplara ayrılırlar. Yağ moleküllerinin yapıtaşı bir molekül gliserol ve üç molekül yağ asididir. Gliserole eklenen her yağ asidi için bir molekül su uzaklaşır.

Yağ oluşumu sırasında üç yağ asidinin herbiri bir ester bağı ile gliserole bağlanır. Yağ molekülü trigliserid olarakda adlandırılır. Yağ asidinin bir ucunda karboksil grubu vardır.Yağ asitlerinin hidrokarbon zincirlerindeki polar olmayan C-H bağları yağların hidrofobik olmalarının nedenidir.

Yağlar doymuş ve doymamış yağlar olarak iki gruba ayrılır. Bu durum yağ asitlerinden kaynaklanır. Yağ asitlerindeki karbon atomları arasında tek bağ varsa karbon iskelete çok sayıda hidrojen bağlanır.Bunlar doymuş katı yağlardır. Karbonlar arasında çift bağlar varsa yağ asitleri bu bölgelerden kıvrılır ve katılaşmaları engellenir. Bu tür yağları doymamış sıvı yağlardır çift bağlardan dolayı fazla hidrojen içermezler.

Fosfolipidler hücre zarlarının temel yapısını oluştururlar. Gliserole 2 yağ asidi bağlıdır. Ayrıca üçüncü hidroksil grubuna eksi elektrik yükü taşıyan bir fosfat katılmıştır. Fosfatidilkolin özel fosfolipid olup , fosfata bağlı bir kolin grup taşır.

Fosfolipidler suya eklendiğinde kendiliğinden bir araya gelerek agregatlar oluşturur.Ayrıca hücre zarlarında bulunan fosfolipidlerin kuyrukları suda çözünmediklerinden dolayı birbirlerine dönük halde bulunur. Moleküllerini hidrofilik baş bölgeleri ise polar olduğundan sıvı çözeltilerle temas halindedirler. Çift tabakalı fosfolipid hücre ile onun arasında bir sınır oluşturur.

ANİMASYON Steroidler birbirleriyle kaynaşmış dört adet halka içeren karbon iskeletine sahip lipidlerdir.Halkalara farklı fonksiyonel gruplar bağlanarak çeşitli steroidler oluşur.Kolesterol önemli bir steroid olup hücre zarlarının temel bileşenidir.Bir çok hormonda steroid yapıdadır.

PROTEİNLER Bütün proteinler 20 çeşit amino asitten oluşan polimerlerdir. Amino asitler hem amino hem de karboksil grubu içerirler.Ayrıca bir hidrojen ve de R ile sembolize edilen değişken gruba sahiptirler. Amino asitin merkezinde alfa karbon olarak adlandırılan asimetrik karbon atomu bulunur. Amino Karboksil

Proteinlerin genel işlevleri Protein tipi İşlev Örnekler Yapısal proteinler Destek Böcek pupaları, örümcek ağları,Kolojen ve elastin lifler,keratin saç, boynuz,tüy. Depo proteinleri Amino asit depolaması Yumurta kında bulunan ovalbumin bir amino asit deposudur.Süt proteini kazein. Taşıyıcı proteinler Diğer bileşiklerin taşınması Hemoglobin,hücre zarları taşıyıcı proteinleri Hormon proteinleri Canlı aktiviteleri kontrolü Pankreastan salgılanan insülin Reseptör proteinler Kimyasal uyarılara Sinir hücrelerinde bulunan reseptörler karşı hücresel cevap Kasılma proteinleri Hareket Aktin ve Miyozin kas proteinleri, sil ve kamçıda bulunan proteinler Savunma proteinleri Hastalıklara karşı direnç Antikorlar ve interferonlar Enzim proteinleri Kimyasal tepkimeleri Sindirim enzimleri polimerleri hidrolize hızlandırmak eder.

Amino asitler arasında peptid bağları kurulur. Dehidrasyon tepkimeleri ile bir amino asitin amino grubunun amino grubu ile diğer amino asitin karboksil grubu arasında peptid bağı olur. Tepkimelerin devam etmesi sonucu bir polimer olan polipeptid meydana gelir. Her polipeptid kendine özgü bir amino asit sırasına sahiptir.

Bir proteinin işlevi onun üç boyutlu yapısı tarafından belirlenir.Bir proteinin yapısında birincil ikincil ve üçüncül yapılar ayırt edilebilir. Dördüncül yapı iki ya da daha fazla polipeptid zinciri içeren proteinlerdeki yapısal düzeydir. Yandaki şekil lizozim enziminin kendine özgü amino asit dizisi yada birincil yapısı görülmektedir. Birincil yapıyı oluşturan amino asit dizisi rastgele bir sıra ile değil genetik yapı tarafından belirlenir.Birincil yapıdaki ufak bir değişiklik proteinin üç boyutlu yapısını ve görevini değiştirebilir.

Proteinlerin polipeptid zinciri tekrarlayan kıvrım yada katlanmalar içerir.Böylece ikincil yapılar ortaya çıkar. İkincil yapılardan bir tanesi olan alfa heliks her dört amino asitte yer alan hidrojen bağları ile şeklini koruyan bir kıvrımdır. Örnek saçtaki keratin. İkincil yapının diğer şekli olan beta pilili yapıda polipeptid zincirinin iki ya da daha fazla bölgesi birbirlerine paraleldir.Örümcek ağları örnek verilebilir. Omurganın paralel bölgeleri arasında hidrojen bağları bu yapıyı bir arada tutar.

Bir polipeptid katlanırken polar olmayan amino asitler genellikle sudan uzaklaşacak şekilde proteinin iç kısmında kümelenir. Su molekülleri birbirleriyle ve proteinin hidrofilik bölgeleri ile hidrojen bağları oluştururken polar olmayan bölgeler arasında van der waals etkileşimleri oluşur Böylece proteinlerin üçüncül yapıları ortaya çıkar. Disülfid köprüleri ise güçlü kovalent bağlardır ve iki sistein monomeri arasında kurulur. (Van der waals etkileşimleri) Bu bağlar üçüncül yapının kararlı bir şekilde olmasını sağlayarak proteinin özgül üç boyutlu yapısının ortaya çıkmasını sağlar.

a)Kolojen b)Hemoglobin Polipeptid zinciri Beta Zincir Alfa zincir Demir Hem Kolojen üç tane helikal polipeptidin birbirleri üzerine dolanmasıyla oluşan fibröz bir proteindir.Hemoglobin ise dört tane polipeptid alt birimden oluşmuş globüler bir proteindir.Bu yapılar proteinin dördüncül yapısını oluşturur.

ANİMASYON Proteinlerin dört yapısal düzeyi.Çeşitli hormon ve vitaminleri kanda taşımakla görevli bir protein olan transtayretin dört yapısal düzeyi de sergiler. Transtayretin birbirlerinin aynısı olan dört polipeptid alt birimi içerir.

NÜKLEİK ASİTLER Nükleik asitler kalıtsal bilgiyi depolar ve aktarırlar. DNA , özgül proteinlerin sentezi için gerekli bilgiyi depolar. RNA (mRNA) bu genetik bilgiyi protein-sentez mekanizmasına taşır.

Bir tane azotlu baz, bir pentoz şeker ve bir tane fosfat grubu. Nükleik asitlerin monomerleri olan nükleotidler üç tip yapıtaşından oluşur. Bir tane azotlu baz, bir pentoz şeker ve bir tane fosfat grubu.

Kalıtımın temeli , ikili sarmal yapıdaki DNA’nın kendini eşlemesidir.DNA çift sarmal yapıda bir makromoleküldür. Hücre bölünmesinden önce çift zincirli DNA açılarak , herbir eski zincir kalıp görevi görür ve karşılarına eşleşme kurallarına göre uygun nükleotidler gelir. Oluşan iki zincir genetik açıdan birbirinin aynısıdır , böylece genetik bilgi değişmeden yeni hücrelere aktarılmış olur.

METABOLİZMA Canlılardaki kimyasal tepkimelerin tümü metabolizma olarak adlandırılır. Büyük moleküllerin daha basit bileşiklere parçalanması süreçleri karabolizma denir. Buna karşılık daha basit moleküllerden daha karmaşık moleküllerin enerji harcanarak kurulması olayı da anabolizma adını alır. Bir madde birlikteliğinde cereyan eden enerji dönüşümlerinin incelenmesi termodinamik olarak adlandırılır.Bir termos içindeki sıvı kapalı sistem olarak değerlendirilir.Kapalı bir sistem çevreden izole olmuştur.Enerji bir açık sistem içinde sistem ile çevresi arasında aktarılabilir.Canlılar açık sistemler olarak bilinir. Termodinamiğin birinci yasasına göre evrenin enerjisi sabittir.Enerji aktarılabilir ve dönüştürülebilir, ancak yeniden yaratılamaz ya da yok edilemez. Her enerji aktarımı ya da dönüşümü evreni daha düzensiz hale getirir.Buna entropi denir.Birçok durumda entropi artışı sistemin organize yapısındaki fiziksel bozulmayla kendini gösterir.Buna termodinamiğin ikinci yasası denir.

Canlılar serbest enerji harcayarak yaşarlar Serbest enrji bir sistem içindeki sıcaklığın düzenli olduğu durumdaki iş yapabilen enerjidir.Canlılar sadece çevreden kazandıkları serbest enerjiyi harcayarak yaşayabilirler.

G = H – TS G= Serbest enerji H= Sistemin toplam enerjisi S= Sistemin entropisi T= Kelvin birimi cinsinden mutlak sıcaklık Kendiliğinden meydana gelen bir olayda sistemin serbest enerjisi azalır. G = G son durum - G ilk durum Serbest enerji değişikliklerine göre kimyasal reaksiyonlar ekzergonik ve endergonik olarak ikiye ayrılır. Ekzergonik tepkime net olarak serbest enerji salınmasıyla sürer.Ekzergonik tepkime için G= - negatifdir. C6 H12O6 + 6O2  6CO2 + 6H2O G = - 686 kcal/mol( -2870 kj/mol) Endergonik tepkime çevresinden enerji alan tepkimedir.Bu tip tepkime çevresinden serbest enerji depoladığı için G pozitifdir.Bu tür tepkimeler kendiliğinden süremez.Fotosentez için gereken enerji G= + 686 kcal/mol dür. ANİMASYON

Hücre metabolizmasında ekzergonik tepkimeler endergonik tepkimelere enerji sağlar.Kapalı bir sistemde tepkimeler doğal olarak dengeye ulaşır ve iş yapamaz oysa canlılar açık sistemlerdir.Hücrenin içine ve dışına doğru sürekli olarak madde akışının olması , metabolik yolların dengeye ulaşmasını önler ve hücre yaşamı boyunca iş yapmayı sürdürür.

Adenozin trifosfat (ATP) Adenozin difosfat (ADP) Adenin Adenozin trifosfatın Yapısı Fosfat grupları Riboz ATP H2O P Enerji İnorganik fosfat Adenozin trifosfat (ATP) Adenozin difosfat (ADP) ATP hücrenin enerji mekiğidir.ATP’nin en uçtaki fosfatını kaybetmesiyle ADP ve inorganik fosfat üretilir.Ayrıca G=- 7,3 kcal/mol enerji açığa çıkar.

ATP yokluğunda reaksiyon kendiliğinden oluşmaz 3.4 kcal enerji gerektirir. Hücre içinde glutamin yapımı için önce ATP nin glutamik asiti fosforilize eder, yüksek enerjili fosfatı glutamik asite aktararak kararsız bir ara bileşik oluşturur.Daha sonra bu bileşik teki fosfat amonyak ile yer değiştirir ve glutamin oluşur. ATP nin hidrolize olması ortama 7.3 kcal’lik enerji salar bu da glutamin sentezi için gerekli enerji ihtiyacını fazlasıyla karşılar.

ANİMASYON Hücre içinde yıkım tepkimelerinden alınan enerji ADP’nin fosforile edilerek ATP oluşturulmasında kullanılır.ATP de depolanan enerji birçok hücresel işin yapılmasını sağlar.

ENZİMLER Enzimler enerji engellerini alçaltarak metabolik tepkimeleri hızlandıran katalizörlerdir. Katalizör kendisi harcanmaksızın tepkime hızını değiştiren bir organik maddedir. Reaksiyonu başlatmak için harcanan enerji (reaktant moleküllerdeki bağları kırmak için gereken enerji) aktivasyon serbest enerjisi ya da aktivasyon enerjisi olarak bilinir. Aktivasyon enerjisini düşürerek normal sıcaklıklarda bağların kırılmasına izin verir böylece tepkimeleri hızlandırırlar. Enzimler zaten gerçekleşecek olan tepkimeleri hızlandırırlar.Protein yapıdan oluşmuşlardır.

AB ve CD reaktantları aktivasyon enerjisinin tepe noktasını aşabilmek için , çevreden yeterli enerjiyi almak zorundadır. Böylece kararsız dönüşüm durumuna ulaşırlar. Bu bir ekzergonik tepkimedir.Bu tepkimenin ürünleri reaksiyona girenlerden daha az serbest enerji içerirler. Bağlar kırılır ve yeni Bağlar kurulur.

Bir enzim tepkimenin serbest enerji değişikliğini değiştirmeksizin , dönüşüm durumuna ulaşmak için tırmanılması gereken yokuşu azaltır ve tepkimeyi hızlandırır.

Enzimin etkilediği maddeye sübstrat denir.Her enzim belli bir reaksiyona etki eder.Bunun sebebi enzimin sübstratla birleşen aktif yüzeyidir.Örneğin Sükroz maddesi sükraz enziminin aktif yüzeyine uyar ve birleşerek enzim sübstrat kompleksini oluşturur. Enzim sübstratları ürünlere dönüştürerek serbest bırakır. Enzimin aktif bölgesi başka bir sübstrat için hazır hale gelir.

Birçok enzimin çalışmasına yardımcı olan protein olmayan yardımcı grupları vardır.Bu gruplar bakır,çinko demir gibi inorganik maddelerse kofaktör , vitamin gibi organik madde ise koenzim adını alır. Her enzim belli bir sıcaklık derecesinde çalışır.İnsanlardaki birçok enzim 35-40 C de çalışır.Sıcak su kaynaklarında yaşayan bazı bakterilerin enzimleri 70 C den yüksek ısılara dayanabilir. Birçok enzimin pH değeri 6-8 arasında olmakla beraber, midedeki sindirim enzimi olan pepsin pH 2 de en iyi şekilde çalışır.

Enzimlerin engellenmesi (İnhibisyon) Sübstrat Aktif bölge Kompetetif İnhibitör Olmayan inhibitör Bazı kimyasal maddeler enzimlerin çalışmasını (İnhibisyon)engellerler. Kovalent bağlarla oluşan inhibisyon geri dönüşümsüzdür. Kompetetif inhibitörler sübstratı taklit ederek aktif bölgeye bağlanırlar. Böylece enzimin üretkenliğini azaltırlar Kompetetif olmayan inhibitörler ise enzimin bir başka bölgesine bağlanarak enzimin aktif yüzeyinin değişmesine neden olurlar.Böylece reaksiyon engellenmiş olur. Birçok antibiyotikler bakteri enzimleri için inhibitördür.DDT gibi tarım ilaçları insan sinir sistemi enzimleri için inhibitör olarak çalışır.

Metabolik kontrol genel olarak allosterik denetime bağlıdır. Birçok allosterik enzim iki ya da daha fazla polipeptid alt-birimden meydana gelmiştir.Her alt birimin kendine özgü aktif bölgesi vardır.Allosterik bölgeler aktif bölgeler dışındaki kısımlar olup enzim regülatörlerinin bağlandığı özgül reseptörlerdir. Aktif form bir allosterik aktivatör molekül tarafından kararlı hale getirilir. İnaktif form bir allosterik inhibitör Aktivatörler enzimlerin çalışmasını kolaylaştırırken , inhibitörler enzim etkinliğini azaltırlar.

Geri beslemeli inhibisyon Metabolik yolların birçoğu son-ürün tarafından açık ya da kapalı durumda tutulur.Son-ürün metabolik yolun ilk enzimlerinden birisinin allosterik inhibitörü gibi davranır. Reaksiyon dizisi böylece engellenerek gereğinden fazla madde sentezi engellenmiş olur. ANİMASYON

İşbirliği Sübstrat molekülleri allosterik aktivasyona benzer bir mekanizma ile bir enzimin katalitik gücünü stimüle edebilirler.İşbirliği olarak adlandırılan bu mekanizma ile , bir sübstrat molekülü sayesinde enzimin diğer sübstrat moleküllerini daha hızlı kabul etmesi sağlanmış olur.

E-Mail : omeryan@hotmail.com