Canlıların Temel Bileşenleri
Canlı hücrelerin moleküler yapısındaki bileşikler organik ya da inorganik olabilir.
Bu bileşikler örneğin hücre zarının yapısında, genetik bilginin
aktarımında, hücrede kimyasal tepkimelerin gerçekleştirilmesinde ve
enerjinin depo edilmesinde rol oynar.
İnorganik Bileşenler
►Su►Mineraller►Tuzlar►Asitler►BazlarOrganik Bileşenler
►Karbonhidratlar►Lipitler►Proteinler►Enzimler►Vitaminler►Nükleik asitler►ATPDüzenleyiciler: Proteinler, vitaminler, su ve mineraller
Yapıcı ve onarıcı olanlar: Karbonhidratlar, proteinler, lipitler, su ve madensel tuzlar
Enerji verenler: Karbonhidratlar, lipitler, proteinler
1. Karbonhidratlar:
Karbonhidratlar yapılarında karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) atomu bulunduran en basit organik besindir.
Karbonhidratlar;
- Vücutta daha çok enerji verici olarak kullanılır.
- Protein ve yağlarda bileşik oluşturarak hücre zarının ve bitkilerde hücre duvarının yapısına katılır.
- Nükleik asitlerin (DNA, RNA) ve ATP`nin yapısına katılır.
Karbonhidratlar
içerdikleri basit şeker molekül sayısına göre monosakkaritler,
disakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere üçe ayrılır.
A. Monosakkaritler:
Karbonhidratların
monomerleridir. Daha küçük birimlerine parçalanamazlar. Yani sindirime
uğramadan doğrudan kullanılabilirler. Hücre zarından geçebilirler.
Karbon
sayısına göre isimlendirilir. Karbon sayısı üç ile sekiz arasında
değişir. En önemlileri 5C`lu (pentoz), 6C`lu (heksoz) olanlarıdır.
Riboz,
RNA ve ATP; deoksiriboz ise DNA`nın yapısına katılan 5C`lu
monosakkaritlerdir. Bunlar hücrede enerji verici olarak kullanılmaz.
6C`lu
monosakkaritler glikoz (üzüm şekeri), fruktoz (meyve şekeri) ve
galaktoz (süt şekeri) dur. Hepsini kapalı formülü aynıdır. Fakat üç
boyutlu yapıları farklıdır. Heksozlar suda çözünür ve tatlıdır.
Hücrelerin
enerji elde etmede kullandıkları asıl şekerler heksozlardır, özellikle
glikozdur. Glikoza kan şekeri de denir. Vücuda fruktoz ve galaktoz
alındığında bunlar karaciğerde glikoza çevrilir ve kana karışır. Ayrıca
glikoz önemli moleküllerin sentezinde rol oynar.
B. Disakkaritler:
İki
molekül monosakkaritin glikozit bağı ile birleşmesiyle oluşur. Suda
çözünür. Küçük moleküller birleşirken su açığa çıkar. Bu olaya
dehidrasyon denir.
Canlılarda en çok bulunan disakkaritler; maltoz, sakkaroz (sükroz) ve laktozdur.
![Disakkarit Tepkimeleri](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/disakkarit-tepkimeleri.jpg)
Maltoz, Sakkaroz (Sükroz) Ve Laktoz
Maltoz ve sakkaroz bitki hücrelerinde, laktoz hayvan hücresinde üretilir.
Disakkaritler,
monosakkaritlere ayrılarak hücre içine alınır. Büyük moleküllerin su
katılarak yapı birimlerine ayrıştırılmasına hidroliz denir.
C. Polisakkaritler (Kompleks Şekerler):
Çok sayıda glikozun glikozit bağları ile birleşmesi sonucu oluşan büyük moleküllü karbonhidratlardır.
![Polisakkarit Formülü Polisakkarit Formülü](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/Polisakkaritler-Kompleks-sekerler.jpg)
Canlılarda bulunan en önemli polisakkaritler; nişasta, glikojen, selüloz ve kitindir.
Nişasta: Bitkilerde depo polisakkarittir. Suda çözünmez.
Glikojen: Karbonhidratların
hayvansal organizmalarda depo edilmiş şeklidir. Suda çözünür. Hayvansal
hücrelerde özellikle karaciğer ve kasların yedek enerji deposudur.
Selüloz: Glikoz
moleküllerinin birbirine ters dönerek bağlanması sonucu oluşur.
Bitkilerde hücre çeperinin yapısını oluşturur, bağları çok sağlamdır.
Hayvanlarda selüloz sindirimi görülmez fakat otçul hayvanların sindirim
yollarında yaşayan bazı bakterilerin sentezlediği enzimler yardımı ile
selüloz sindirimi yapılır. Selüloz da kitin bulunur.
Kitin: Eklem
bacaklıların dış iskeletinin yapısında bulunan azotlu polisakkarittir.
Suda çözünmez. Mantarlarda hücre duvarının yapısında da kitin bulunur.
2. Lipitler:
Yapılarında
karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), elementlerinden oluşur,
bazılarında azot (N), fosfor (P) ve kükürt (S) bulunan polimer
moleküllerdir. Suda çözünmez, alkol, eter, aseton, gibi organik
çözücülerde çözünür.
a. Trigleseritler (Nötr Yağlar):
Trigliseritlerin
karbon miktarı, oksijene göre daha fazla olduğundan vücutta
parçalandığı zaman karbonhidrat ve proteinlere göre daha çok enerji
verir. Bu nedenle lipitleri parçalamak için daha çok oksijene ihtiyaç
duyulur.
Trigiliserit,
üç molekül yağ asidi ile bir molekül gliserolün ester bağlarıyla ester
bağlarıyla bağlanması sonucu oluşur. Bu olaya esterleşme denir, üç ester
bağı kurulur.
3Yağ asidi + Gliserol <—–> Yağ + 3 H2O
Karbon
atomları arasında tek bağ bulunan yağ asitlerine doymuş yağ asitleri,
çift bağ bulunan yağ asitlerine de doymamış yağ asitleri denir. Doymuş
yağ asiti içeren yağlar oda sıcaklığında katıdır. Genellikle hayvansal
kaynaklı yağ asitleridir. Doymamış yağ asiti içeren yağlar oda
sıcaklığında sıvıdır, bitkisel kaynaklı yağ asitleridir.
Vücutta
üretilmeyen ancak vücuda dışarıdan hazır alınan yağ asitlerine temel
(esansiyel) yağ asitleri denir. Omega yağ asitleri esansiyel yağ
asitleridir.
b. Fosfolipitler:
Trigliseritlerden
farklı olarak aynı gliserole iki yağ asidi birde asit (H3PO4)
bağlanarak fosfolipitler oluşur. Proteinlere birlikte hücre zarının
temel bilişenlerinden biridir.
c. Steroitler:
Vitamin
D,erkek ve dişi eşey hormonları, adrenal kortikoit hormonları,
kolesterol steroit yapıdadır. Steroitler hücre zarının geçirgenliğini ve
dayanıklılığını arttırır. Sinir hücrelerinde yalıtım görevi yapar.
Kolesterol hayvansal hücrelerde zarın yapısına katılan bir stereoit
çeşididir.
Lipitlerin özellikleri:
- Hücrede yapı ve enerji maddesi olarak kullanılır.
- Protein ve karbonhidratların yaklaşık iki katı enerji verir.
- Deri altında ve iç organların çevresindeki depo yağlar canlıyı soğuktan ve darbelerden korur.
- Solunumda parçalandığı zaman bol miktarda metabolik su oluşturur.
- Yoğunlukları düşüktür, hafiftir.
- Glikolipitler, lipoproteinler ve steroitler ve hormon olarak da görev yapar.
3.Proteinler
Karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) bilişimindedir.
Ayrıca yapılarında kükürt (S) ve fosfor (P)da bulunabilir.
Proteinler
amino asit adı verilen yapı taşlarından meydana gelir. Amino asitler
amfoter bileşikleridir.20çeşit amino asit bulunur, amino asitlerin her
birinin radikal grubu farklıdır. İnsan vücudunda sekiz çeşit amino asit
sentezlenemez. Bunlara temel (esansiyel) amino asit denir, besinlerle
dışarıda alınır.
Amino asitler birbirlerine amino ve karboksil gruplarıyla bağlanır, bir molekül su çıkararak peptit bağı kurulur.
Amino asit + Amino asit <—————> dipeptit + H2O
Çok sayıda amino asitin birleşmesiyle polipeptit oluşur.
n(Amino asit) <—————> Protein + (n-1) H2O
Hücrede
sentezlenen protein her canlıda kendine özgüdür. Proteini oluşturan
amino asitlerin çeşidi, sayısı ve dizilişleri hücre DNA’sı tarafından
her canlıda farklı bir şekilde belirlenir. Proteinlerde amino asitlerin
dizilişi genlerle kontrol edilir.
Proteinler,
yüksek sıcaklık, basınç veya kuvvetli asitlerle etkileştirilirse yapısı
bozulur, aktifliklerini kaybeder. Bu olaya denatürasyon denir.
Proteinler;
- Organizmada büyüme ve gelişme sırasında hücre yapımında, dokuların onarımında görev alır. Hücrenin esas yapısını oluşturur.
- Kıkırdak, kemik, kas ve benzeri dokuların yapısına katılır.
- Enerji verici olarak kullanılır.
- Organizmada düzenleyicilik görevleri vardır. Enzimler ve hormonlar protein yapılıdır.
- Alyuvarlarda bulunan hemoglobinin bir kısmını, proteinlerinden olan albumin, globulin ve fibrojenin yapısını oluşturur.
- Vücudun mikroplara karşı savunmasında görev alan antikorlarda protein yapılıdır.
- Proteinler hücre içi ve hücre dışı sıvılarda oluşan pH değişikliklerini dengeler.
İhtiyaçtan fazla tüketilen proteinler vücutta karbonhidrat ve yağa dönüştürülerek depo edilir.
4.Enzimler
Enzimler,kimyasal
tepkimelerin,aktivasyon enerjisini düşüren,tepkimeleri hızlandıran
protein yapılı biyolojik katalizörlerdir.Enzimler tepkime sonunda
oluşacak ürün miktarını değiştirmez.Tepkimenin yönünü, denge sabitini ve
net serbest enerjideki değişimi etkilemez.
![enzim ve aktivasyon enerjisi enzim ve aktivasyon enerjisi](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/enzim-aktivasyon-enerjisi.jpg)
Enzimler aktivasyon enerjisini düşürür.
Enzimlerin Yapısı
Enzimlerin protein kısmına apoenzim denir. Enzimlerin bir kısmı yalnız proteinden oluşur(basit enzim-apoenzim). Enzimlerin çoğu ise yardımcı kısmına sahiptir (bileşik enzim-holoenzim). Bileşik enzimlerde yardımcı kısım vitamin gibi organik yapılı ise ko-enzim, mineral gibi inorganik yapılı ise ko-faktör adını
alır. Bileşik enzimlerin asıl iş yapan bölümü koenzim ya da kofaktör
kısmıdır. Protein kısmı ise enzimin hangi maddeye etki edeceğini
belirler.
![Holoenzim, Bileşik enzimin yapısı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/holoenzim.jpg)
Holoenzim, Bileşik enzimin yapısı
Enzimlerin Özellikleri
Enzimin etki ettiği maddeye substrat denir. Enzim ve substrat arasında anahtar-kilit (yüzey-kalıp) ilişkisi vardır. Enzim substratına geçici olarak aktif bölgeden bağlanır. Substrat-enzim bileşiği (SE) oluşur.
![Enzim substrat bileşiği](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/enzim-substrat-iliskisi1.png)
Enzim substrat bileşiği
Enzimler kimyasal tepkimelerden değişmeden çıkar. Bu nedenle tekrar tekrar kullanılır.
Her hücrede tepkime çeşidi kadar enzim çeşidi vardır.
Enzimler belirli bir koenzim ya da kofaktörle çalışır. Fakat bir koenzim ya da kofaktör birden fazla enzim ile çalışabilir.
Enzimler genellikle çift yönlü çalışır, rol aldığı tepkimler tersinirdir.
![enzimler takım halinde çalışırlar](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/enzim-takim-halinde-calisir.jpg)
Takım
halinde çalışan enzimlerin çalışmaları geri beslenme mekanizması ile
sağlanır. Son ürün yeterli miktarda olduğunda enzim 1’i inhibe eder.
Hücrede son ürün tükendiğinde takımda enzimler yeniden çalışmaya başlar.
Enzimler, aktif ise substratarının sonuna ya da katelizledikleri tepkimenin sonuna “-az” eki getirilir, inaktif ise “-jen” eki getirilerek isimlendirilir.
Enzimler inorganik katalizörlerden daha hızlı çalışırlar. Hidrojen peroksitin (H2O2) bozunması ortamda 300 yıl alırken, karaciğerin ürettiği “katalaz” enzimi ile 1 sn içerisinde su ve oksijene parçalanır.
Enzimler hücrede üretilir, hücre içinde ve dışında çalışır. Yapay olarakta üretilmektedir.
Enzimler
hücrede genlere göre sentezlenir. Hücrede DNA, RNA ve ATP sentezini
kontrol eden enzimler üretilmezse hücre canlılığını sürdürmez.
Enzimlerin Çalışmasına Etki Eden Faktörler
Enzimler protein yapılı olduklarından dış etmenlerden etkilenir.
![enzim sıcaklık ilişkisi tepkime hızı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/enzim-sicaklik-iliskisi.jpg)
![enzim pH ilişkisi tepkime hızı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/enzim-pH-iliskisi.jpg)
![enzim derişimi tepkime hızı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/enzim-derisimi-tepkime-hizi.jpg)
![substrat yüzeyi tepkime hızı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/substrat-yuzeyi-tepkime-hizi.jpg)
![substrat derişimi tepkime hızı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/substrat-derisimi-tepkime-hizi.jpg)
Su: Enzimler sulu ortamda etkili olup, genellikle su miktarının %15’in altında olduğu ortamlarda çalışmazlar.
Kimyasal Maddelerin Etkisi: Bazı
maddeler enzim etkinliğini artırırken (aktivatör) bazı maddelerde
enzimin etkinliğini durdurur (inhibitör). Mg, Cl, Fe aktivatör; kurşun,
cıva, siyanür gibi ağır metal iyonları inhibitör maddelerdir.
5.Vitaminler
Direnç
arttırıcı ve düzenleyici organik moleküllerdir. Sindirilmez, hücrenin
yapısına katılmaz ve enerji vermez. Bitkiler vitamin sentezleyebilirken,
hayvanlar doğrudan vücutlarında sentezleyemez, dışarıdan hazır alır.
Bazı vitaminler enzimlerin yapısında koenzim olarak görev yapar. Bu
vitaminlerin eksikliği biyokimyasal tepkimeleri durdurur.
Günümüzde bazı vitaminler sentetik olarak üretilmektedir.
Vitaminler oksijen, güneş ışığı, ısı, bakır, demir ve benzeri metallerle temas gibi etkileşimler sonucu bozulabilir.
Vitaminle yağda çözünenler ve suda çözünenler olmak üzere iki guruba ayrılır.
Yağda Çözünen Vitaminler:
Bunlar
A, D, E ve K vitaminleridir. Fazlası karaciğerde depolanır. Bu nedenle
eksikliği fazla görülmez. Bu maddelerin aşırı alınması ve birikimi zehir
etkisi yaratabilir.
A Vitamini:
Hücre
yenilenmesi, cildin güneş ışınlarından korunması, bakteri ve virüslere
karşı direnç sağlanmasında etkilidir. Görme olayında etkili maddelerin
yapısına katılır.
D Vitamini:
Kemik
ve dişlerin yapısına katılır. Bağışıklık sistemini güçlendirir. Kas ve
sinirlerin çalışmasını sağlar. Kalsiyumun bağırsaklarda emilimini
sağlar.
E Vitamini:
Antioksidandır. Damar sertliğini önler. Hücre yenilenmesinde görevlidir. Üreme organlarının sağlığı üzerinde etkilidir. Kasların dayanıklılığını artırır.
K Vitamini:
Kanın pıhtılaşması ve yaraların iyileşmesinde etkilidir.
Suda Çözünen Vitaminler:
Bunlar
B ve C vitaminleridir. Bu vitaminler vücutta depolanmaz, fazlası
boşaltım yoluyla idrarla birlikte vücut dışına atılır. Her gün
ihtiyacımız kadar alınmalıdır.
B1 Vitamin (Tiyamin ) : Karbonhidrat
metabolizmasında koenzim olarak iş görür. Kalbin çalışmasını, sinir
sisteminin sağlığını ve zihinsel faaliyetleri etkiler.
B2 Vitamini (Riboflavin) : Karbonhidrat,
protein ve yağlardan enerji elde edilmesinde koenzim olarak görevlidir.
Görmede etkilidir. Demirin bağırsakta emilimini kolaylaştırır.
B3 Vitamini (Niyasin) (PP) : Sinir sisteminin sağlığı protein, karbonhidrat veya metabolizması ile enerji üretiminde koenzim olarak etkilidir.
B5 Vitamini (Pantotenik asit) : Cilt
ve saç sağlığında etkilidir. Vücudu iltihaplanmalardan koruma, strese
karşı hormonların üretilmesi veya metabolizmasında etkilidir.
B6 Vitamini (Pridoksin) : Bağışıklık
ve sinir sisteminin çalışması, amino asit üretimi, sodyum ve potasyum
dengesinin sağlanması, kan hücrelerinin üretimi üzerinde etkilidir.
B7 Vitamini (Biotin) : Sinir ve sindirim sisteminin çalışmasında, cilt ve tırnak sağlığında görevlidir.
B9 Vitamini (Folik asit) : Hücre
yenilenmesi, büyüme, kan hücrelerinin üretimi, sinir ve sindirim
sisteminin çalışması, karaciğerin işlevlerini yerine getirmesinde
etkilidir.
B12 Vitamini (Kobalamin) : Amino
asit, protein ve nükleik asit metabolizmasında koenzim olarak görev
yapar kan hücrelerinin üretilmesi, büyüme, sinir sisteminin çalışması ve
zihinsel faaliyetlerin düzenlenmesinde etkilidir.
C Vitamini: Bağışıklık
sisteminin güçlenmesi, sinir sisteminin sağlığı üzerinde etkilidir.
Ayrıca bağ dokusu liflerinin yapısında bulunan proteinlerin sentezinde
görev alır.
6. Nükleik Asitler
Her
canlı, hücrelerinin yapısını ve işlevini kontrol eden kalıtsal
bilgileri taşır. Bu bilgiler nükleik asitlerde depolanmıştır. Nükleik
asitler, metabolizmayı, büyümeyi ve çoğalmayı kontrol eder.
DNA
ve RNA nükleik asitler olarak adlandırılan organik bileşikler, ilk kez
1869 yılında Friedrich Miescher tarafından görüntülenmiştir.
Nükleik Asitlerin Yapısı
Nükleik
asitlerin yapısında karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) ve
fosfor (P) elementleri bulunur. Nükleik asit zinciri nükleotitlerden
oluşmuş bir polimerdir. Bir nükleotit azotlu organik baz, pentoz şekeri
ve fosforik asit grubundan oluşur.
5C’lu şeker + Azotlu baz = Nükleotit + H2O
Nükleotit + Fosfat = Nükleotit + H2O
Azotlu organik baz şekere glikozit bağıyla, şeker fosfat grubuna ester bağıyla bağlanır.
![Nükleik asitlerin yapısı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/nukleik_asitler.jpg)
Nükleik asitlerin yapısı
Pentoz şekerleri, RNA yapısına katılan riboz ve DNA yapısına katılan deoksiriboz olarak iki çeşittir.
Azotlu
organik bazlar, pürin ve pirimidin olmak üzere iki çeşittir. Pürin
bazlar çift halkalı olup adenin (A) ve guanin (G) bazlardır. Pirimidin
bazları ise tek halkalı olup sitozin (S), timin (T) ve urasil (U)
bazlarıdır. Bu bazlardan adenin, sitozin ve guanin DNA ve RNA yapısına
katıldığı halde timin yalnızca DNA’nın, urasil ise sadece RNA’nın
yapısında bulunur.
Nükleotidlerin yapısındaki fosfat kaynağı fosforik asitten (H3PO4) ileri gelir. Fosfat bütün nükleotitlerde ortak moleküldür.
DNA Molekülünün Yapısı
DNA
molekülü iki polinükleotit zincirinden oluşur. Sarmal yapıdadır.
Karşılıklı yer alan nükleotit zincirinde her zaman guanin sitozinle;
adenin timinle eşlenir. Dolayısıyla adenin sayısı timine guanin sayısı
sitozine eşittir.
Bu eşitlikten A + G / T + S = 1 elde edilir.
Karşılıklı
iki DNA ipliği zayıf hidrojen bağları ile bağlanır. Adenin ile timin
ikili, guanin ile sitozin üçlü zayıf hidrojen bağı kurar.
![DNA hidrojen bağ sayıları DNA hidrojen bağ sayıları](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/DNA-hidrojen-bag-sayilari-.jpg)
DNA kendini eşleme özelliğinde olup, kalıtsal bilgi, DNA’nın kimyasal yapısında kodlanmıştır.
DNA prokaryot hücrelerde sitoplazmada, ökaryot hücrelerde ise çekirdek, mitokondri ve kloroplastta bulunur.
RNA Molekülünün Yapısı
RNA
çok sayıda nükleotidin tek sıra halinde dizilmesi sonucu oluşur.
Kendini eşleyemez. Sentezi DNA’ nın bir ipliği üzerinden gerçekleşir.
DNA’dan aldığı bilgileri proteinlere ve enzimlere aktarır.
RNA
prokaryot hücrelerde sitoplazma ve ribozomlarda, ökaryot hücrelerde ise
sitoplazma, ribozom, çekirdek, mitokondri ve kloroplastlarda bulunur.
Yapı ve görevlerine göre hücrede üç çeşit RNA vardır;
Mesajcı RNA (mRNA): Proteinlerdeki amino asit dizisini belirleyen bilgiyi DNA’dan ribozomlara aktarır.
Ribozomal RNA (rRNA) : Proteinlerle birlikte ribozomun yapısına katılır.
Taşıyıcı RNA (tRNA): Sitoplazmadaki protein sentezi ile ilgili amino asitleri tanır ve ribozoma taşır.
RNA miktarı her hücrede farklıdır. Özellikle protein sentezinin fazla olduğu hücrelerde miktarı fazladır.
7. Enerji Taşıyan Nükleotit ATP (Adenozin Trifosfat)
Canlılardaki temel enerji molekülü ATP’dir. ATP’nin yapısını adenin, riboz ve fosfatlar oluşturur.
![ATP yapısı](http://www.biyolojidersnotlari.com/wp-content/uploads/2013/03/atp-yapisi.jpg)
ATP’nin Yapısı
ATP molekülü yüksek enerjili fosfat bağları içerir. Bu bağların yıkımı ile enerji açığa çıkar.
ATP + H2O ↔ ADP + P + Enerji
ATP’den fosfatların ayrılması hidroliz ile gerçekleşir. Bu olay hücreye enerji verilmesini sağlayan ekzergonik bir tepkimedir.
Canlı varlıkların ortak özelliklerinden biri enerjiyi kullanabilme ve solunumla yeniden sentezleyebilmedir.
ATP’nin
sentezi ve kullanılması hücre içinde olur. Bir hücreden diğerine
aktarılmaz. Hücrelerde ATP sentezi ve tüketimi enzimlerin kontrolünde
kademeli olarak gerçekleştirilir.