Canlıların Yapısında Bulunan Temel Bileşikler

İnsan vücudu yaklaşık 25 farklı elementten oluşur. En çok bulunan elementler Karbon (C), Hidrojen (H), Oksijen (O) ve Azot (N)'tur. Bu elementleri kalsiyum, fosfor, kükürt, magnezyum, klor, potasyum ve sodyum takip eder.

Canlılarda bulunan bileşikler iki ana gruba ayrılır. İnorganik bileşikler (su, asit, baz, mineral, tuz), canlılar tarafından üretilemeyen ve dışarıdan alınması gereken maddelerdir. Organik bileşikler ise canlılar tarafından üretilen ve yapısında C, H, O atomları bulunan karmaşık yapılardır.

Organik bileşikler vücutta görevlerine göre dört gruba ayrılır: Enerji verici (karbonhidrat, lipit, protein), yapıcı-onarıcı (protein, karbonhidrat, yağ), düzenleyici (hormon, vitamin, enzim) ve yönetici (nükleik asitler).

Biliyor muydun? Vücudun enerji ihtiyacını önce karbonhidratlardan, sonra yağlardan, en son proteinlerden karşılar. Yağlar, karbonhidratlardan daha fazla enerji vermesine rağmen, yıkılmaları için çok daha fazla oksijene ihtiyaç duyulur.

Suyun Canlılar İçin Önemi ve Özellikleri

Su, iki hidrojen ve bir oksijen atomundan oluşan basit ama yaşam için vazgeçilmez bir moleküldür. Dünyanın yaklaşık 3/4'ünü, hücrelerin ise %70-90'ını su oluşturur.

Su molekülleri arasında oluşan hidrojen bağları (kohezyon kuvveti) sayesinde bazı canlılar su üstünde yüzebilir veya yumurta bırakabilir. Ayrıca su, mükemmel bir çözücü olduğundan bitkiler topraktan mineralleri suda çözünmüş halde alır, kanımız da besinleri hücrelere suda çözünmüş şekilde taşır.

Suyun öz ısısının yüksek olması, yaşadığımız bölgelerde ani sıcaklık değişimlerini önler. Buzun sudan hafif olması ise kışın göl ve denizlerin yüzeyinin donmasını, ama altında canlıların yaşamaya devam etmesini sağlar.

Harika bir bilgi: Kanın %89'u sudur! Bu sayede vücutta taşınması gereken besin maddeleri ve atıklar kolayca çözünüp taşınabilir.

Minerallerin Canlılar İçin Önemi

Mineraller vücudumuzda yapıcı-onarıcı ve düzenleyici görevler üstlenen inorganik maddelerdir. Tüm canlılar mineralleri dışarıdan hazır olarak alır, kendi vücutlarında üretemezler.

Vücudumuzda mineraller pek çok hayati görev üstlenir. Enzimlerin ve bazı hormonların yapısına katılabilir, vücut sıvılarının yoğunluğunu ayarlar. Aynı zamanda kas kasılmasında, sinirsel iletimde, kemik ve dişlerin yapısında da önemli rol oynarlar.

Bazı minerallerin özel görevleri vardır. Örneğin, Kalsiyum (Ca) kanın pıhtılaşması ve kas kasılmasında görev alırken, Fosfor (P) DNA, RNA, ATP ve fosfolipitlerin yapısında yer alır.

Dikkat: Bir mineralin eksikliği başka bir mineral tarafından giderilemez! Bu yüzden vücudun ihtiyacı olan tüm mineralleri içeren besinleri düzenli tüketmelisin.

Asitler, Bazlar ve Organik Bileşikler

Asitler, bir çözeltideki H+ iyon derişimini artıran, ekşi tatlı ve pH'ı 7'den düşük olan maddelerdir. Turnusol kağıdını kırmızıya çevirirler. Bazlar ise OH- iyon derişimini artıran, acı tatlı ve pH'ı 7'den yüksek olan maddelerdir. Turnusol kağıdını maviye çevirirler.

Organik bileşiklerin en küçük yapı birimlerine monomer, aynı veya benzer monomerlerin birleşerek oluşturduğu büyük moleküllere ise polimer denir.

Küçük organik bileşiklerin birleşerek daha büyük organik bileşik oluşturması olayına dehidrasyon sentezi denir. Bu süreçte kurulan bağ sayısı kadar su açığa çıkar, enerji harcanır ve enzim kullanılır. Bu tepkimeler sadece hücre içinde gerçekleşir.

Hidroliz ise büyük organik moleküllerin küçük organik moleküllere ayrılmasıdır. Hidrolizde yıkılan bağ sayısı kadar su harcanır, ATP harcanmaz ve hem hücre içinde hem de hücre dışında gerçekleşebilir.

İpucu: Dehidrasyon sentezi "birleştirme", hidroliz ise "parçalama" işlemidir. Dehidrasyon sentezi su çıkarırken, hidroliz su kullanır.

Karbonhidratlar (Şekerler)

Karbonhidratlar, yapısında C, H ve O elementleri bulunan bileşiklerdir. Enerji verici, yapıcı-onarıcı işlevleri vardır ve DNA, RNA, ATP moleküllerinin yapısına katılırlar.

Monosakkaritler en basit karbonhidratlardır. İçerdikleri karbon sayılarına göre sınıflandırılırlar:

• 3C'lu (trioz) - PGAL: Solunum ve fotosentezde ara maddedir.
• 5C'lu (pentoz) - Riboz (RNA'nın yapısında) ve Deoksiriboz (DNA'nın yapısında) bulunur.
• 6C'lu (heksoz) - Glikoz (kan şekeri, sinir hücrelerinin tek enerji kaynağı), Fruktoz (en tatlı şeker) ve Galaktoz (memeli hayvanlarda bulunur).

Disakkaritler, iki monosakkaritin glikozit bağıyla bağlanması sonucu oluşur:

• Glikoz + Glikoz → Maltoz (Arpa şekeri)
• Glikoz + Fruktoz → Sükroz (Çay şekeri)
• Glikoz + Galaktoz → Laktoz (Süt şekeri)

Biliyor muydun? Glikoz sinir hücrelerinin tek enerji kaynağıdır! Bu yüzden uzun süre aç kaldığında konsantrasyon güçlüğü yaşarsın.

Polisakkaritler

Polisakkaritler çok sayıda glikozun glikozit bağı ile bağlanması sonucu oluşur. Canlılarda hem yapısal hem de depolama amaçlı kullanılırlar. Genel tepkimeleri: (n) Glikoz → Polisakarit + $n-1$ H₂O şeklindedir.

Nişasta, bitkilerde fazla glikozun depolandığı formdur. Suda az çözünür ve hayvanlar nişastayı sindirim kanallarında hücre dışında sindirirler. Selüloz ise bitki hücrelerinin hücre duvarının yapısına katılır ve yeryüzünde en fazla bulunan karbonhidrat çeşididir. İnsanlar selülozu sindiremez ama bağırsaklarda mukus salınımına neden olduğundan sağlıklı bir diyetin parçasıdır.

Glikojen hayvanlarda, mantarlarda ve bazı mikroorganizmalarda glikozun depo edilme şeklidir. İnsanda karaciğer ve kaslarda depolanır. Kitin ise diğer karbonhidratlardan farklı olarak yapısında azot (N) bulunduran, mantarların hücre duvarında ve eklem bacaklıların dış iskeletlerinin yapısında bulunan bir polisakkarittir.

İpucu: Farklı polisakkaritlerin görevlerini hatırlamak için şu şekilde düşün: Nişasta ve glikojen "kasa", selüloz ve kitin "zırha" benzer.

Lipitler (Yağlar) ve Proteinler

Lipitler, C, H ve O içeren, suda çözünmeyen bileşiklerdir ve üç gruba ayrılır. Nötral yağlar (trigliseritler) 3 yağ asidi ve 1 gliserolden oluşan depo yağlardır. Doymamış yağ asitleri bitkisel sıvı yağları, doymuş yağ asitleri ise hayvansal katı yağları oluşturur.

Fosfolipitler 2 yağ asidi, gliserol ve fosforik asitten oluşur ve hücre zarının yapısında çift katlı olarak bulunurlar. Steroidler ise bazı hormonların, D vitamininin yapısında bulunur. Kolesterol ise sadece hayvansal hücrelerde bulunan ve zar geçirgenliğini sağlayan bir steroid çeşididir.

Proteinler, C, H, O, N içeren, bazıları S da bulundurabilen, yapı taşları amino asitler olan bileşiklerdir. 20 çeşit amino asit vardır ve bunların 8'i insanın dışarıdan alması gereken temel (esansiyel) amino asitlerdir. Amino asitlerin çeşitliliğini radikal grupları belirler.

Bilgi notu: Margarin gibi trans yağlar, bitkisel yağların yapay olarak hidrojenle doyurulmasıyla elde edilir. Bu yağların kalp-damar hastalıklarına sebep olabileceği unutulmamalıdır!

Proteinlerin Yapısı ve Önemi

Proteinler, amino asitlerin peptit bağı ile birbirine bağlanmasıyla oluşan karmaşık yapılardır. Her amino asit yapısında bir radikal grup bulundurur ve bu grup amino asidin özelliğini belirler.

Proteinler, DNA'daki genetik şifreye göre ribozom organellerinde sentezlenir. Bir proteinin yapısını amino asitlerin sayısı, çeşidi ve dizilişi belirler, bu da proteinlerin çeşitliliğini sağlar. Proteinlerin 3 boyutlu yapıları sıcaklık, pH, basınç ve tuz çözeltileri gibi etkenlerle bozulabilir, bu olaya denatürasyon denir (pişmiş yumurta gibi).

Proteinler canlılar için çok önemlidir: Kasların yapısına katılırlar, kanın pıhtılaşmasını sağlarlar, bağışıklıkta görev alırlar, kanda solunum gazlarını taşırlar ve enzim ile hormonların yapısına katılırlar.

Merak ettiysen: Denatüre olan bir protein bazen eski haline dönebilir, buna renatürasyon denir. Ancak yumurtanın pişmesi gibi bazı denatürasyon olayları geri dönüşümsüzdür!