KİMYASAL BAĞLAR VE HÜCRESEL REAKSİYONLAR BİYOLOJİK MOLEKÜLLERDEKİ KİMYASAL BAĞLAR KİMYASAL BAĞLAR VE HÜCRESEL REAKSİYONLAR Yrd. Doç.Dr. Funda BULMUŞ

Atomun Yapısı Maddenin en küçük yapı taşı olan atom elektron, proton ve nötrondan oluşmuştur. Nötron ve proton çekirdekte bulunur. Elektronlar ışık hızına yakın bir hızda çekirdek etrafında hareket ederler. Her bir elektron negatif, protonlar pozitif yüklü, nötronlar ise yüksüzdür. Bir atomda proton sayısını belirten sayıya atom numarası denir.

The Study of Atoms Protons and neutrons are in the nucleus. Elektronlar nükleusun etrafında hareket eder Proton ve nötronlar nükleusta bulunur. Figure 2.1

Nötron ve protonlar eşit kütleye sahiptirler. Elektronların kütlesi protonların 1/2000 i kadardır. Her elementin bir atom numarası vardır. Atom numaraları elementin sembolünün sol alt köşesine yazılır. Atom numarası = Proton sayısı = Çekirdek yükü = Elektron sayısı Atomun kütle numarası, proton ve nötronların toplamına eşittir.

Kütle numarası atom sembolünün sol üst köşesine yazılır. Kütle numarası = Proton sayısı + Nötron sayısı Bir elementin tüm atomlarında proton sayıları birbirlerine eşittir. Proton sayıları aynı,nötron sayıları farklı olan atomlara o elementin izotopları denir. Atom kütlelerinin farklı olması bazı fiziksel özelliklerin de farklı olmasına neden olabilir. Radyoaktif izotoplar tıp alanında da kullanılır.

Elektron orbitalleri: Bir atomda elektronun nerede olduğunu tam olarak bilemeyiz sadece üç boyutlu uzayda bulutsal bir elektron yörüngesi tanımlayabiliriz. Elektronların bulunma olasılığının en yüksek olduğu bu hacimsel bölgeye orbital denir. Aynı orbitalde 2 elektrondan fazlası olamaz. 1.Valans kabuk 1 tane orbital içerir ve 2 elektron bulunur. 2.Valans kabuk ise 4 orbital içerir ve her bir orbital de 2 tane elektron olmak üzere toplam 8 elektron bulunur.

BİYOMOLEKÜLLERİ OLUŞTURAN TEMEL ELEMENTLER C H O N Bunlar biyoelementlerin % 99 unu oluştururlar. Geri kalanı ise MAKRO (MAJOR) ELEMENTLER ve MİKRO (MİNOR) ya da ESER ELEMENTLER olarak bulunurlar.

Biyomolekülleri oluşturan bu atomlar birbirlerine kovalent bağlarla bağlanırlar. Karbon , bu atomların en başında yer alır. Diğer C atomlarına ve başka atomlara ( H, N, O ve X vb) kovalent tekli, ikili veya üçlü bağlarla bağlanabilir. Metan molekülü

Kimyasal Bağlar Atomlar valans kabuklarını doygun elektronlu hale getirmek için diğer atomlarla elektronları ortaklaşa kullanır ya da birbirlerine elektron alıp verirler. Böylece kimyasal bağlar meydana gelir. Bu ilişki moleküllerin oluşmasının temelidir.

Kimyasal Bağlar: I. Molekül içi Bağlar ( İntra Moleküler) * Kovalent Bağ * İyonik Bağ II. Moleküller arası Bağlar ( İnter Moleküler ) * H – Bağları * Polar Etkileşimler (iyonik) * van der Waals Bağları * Hidrofobik Etkileşimler

Kovalent Bağlar: Atomlar arasındaki elektronların ortaklaşa kullanılmasıyla oluşan bağlara kovalent bağlar denir. İki atom, çekim kuvvetlerinin etkisiyle birbirlerine yaklaşırlar .

İki atomun birbirlerine göre en kararlı oldukları uzaklıkta kimyasal bağ kurulur. Bu sırada açığa çıkan enerji ; BAĞ ENERJİSİ’dir

covalent bond.                                                                                                                                                                     

H atomu bir elektron ve bir protona sahiptir. Son yörüngesini kararlı hale getirmek için 1 elektrona ihtiyacı vardır. İki hidrojen atomu birbirlerinin tek elektronlarını ortaklaşa kullanarak kararlı hale gelirler. H * + H* H : H H2 molekülünde her bir atom bağ elektronlarını eşit kuvvetle çektiği için yük dağılımı eşit olacağından bu tür bağlara nonpolar kovalent bağlar denir.

Su molekülünde oksijenle hidrojenin bağ elektronlarını çekme kuvvetleri eşit değildir. Elektronegatiflikleri farklı böyle atomlar arasında oluşan bu bağlara polar kovalent bağ denir.

İyonik Bağ: Elektronu fazla ve negatif yüklü bir atomdan elektron ihtiyacı olan ve pozitif yüklü bir atom arasında elektron transferi ile oluşan bağa iyonik bağ denir.

Biyolojik açıdan önemli nonkovalent zayıf bağlar: Moleküler seviyede hızla gerçekleşen olaylar molekül içi bağlara oranla oldukça zayıf olan moleküller arası bağlarla sağlanır. Bunlar Hidrojen, iyonik, polar etkileşim, hidrofob ve Van der Waals bağlarıdır.

Kovalent olmayan (nonkovalent) bu tür etkileşimlerin enerjileri, kovalent bağlardan çok daha küçüktür.               Nonkovalent etkileşimler, biyolojik özellikler yönünden çok önemlidir.

Bu etkileşimler, aynı moleküle ait farklı atom veya gruplar arasında (intramoleküler) oluştuğunda, biyomoleküllerin daha yüksek bir yapı oluşturmasına neden olurlar. ( proteinler ve nükleik asitlerin üç boyutlu yapıları)

Biyomoleküller, bu etkileşimler sayesinde birbirlerine bağlanabilirler. Örneğin, bir substratın enzime, bir antikorun antijene ve bir hormonun reseptöre bağlanması bu şekilde gerçekleşir.

Moleküller arasında H atomu ile elektronegatifliği büyük HİDROJEN BAĞLARI Moleküller arasında H atomu ile elektronegatifliği büyük olan N veya O atomlarının gerçekleştirdiği elektrostatik etkileşimdir.

HİDROJEN BAĞLARI

VAN DER WAALS BAĞLARI Atom/Moleküllerin çarpışmaları sonucu yük dengesi bozulur ve anlık dipoller oluşur. Anlık dipoller, elektriksel çekim kuvvetlerinin etkisiyle zayıf van der Waals bağlarını oluştururlar.