Canlıların Temel Bileşenleri

Periyodik cetveldeki 26 element canlıların yapısında görev alır. Bu elementlerden özellikle 6 tanesi hücrelerin yapısında daha fazla bulunur: Hidrojen (H), Oksijen (O), Karbon (C), Azot (N), Fosfor (P) ve Kükürt (S). Bu elementler canlı ağırlığının neredeyse tamamını oluşturur!

Bunların yanında kalsiyum, klor, flor ve demir gibi elementler de önemli görevler üstlenir. Canlılarda elementler bir araya gelerek molekülleri ve bileşikleri oluşturur. Bileşikler, iki veya daha fazla elementin belirli oranlarda bir araya gelmesiyle oluşan maddelerdir.

Hücrelerin moleküler yapısını oluşturan bileşikler, organik ve inorganik bileşikler olmak üzere ikiye ayrılır. Bu bileşikler, hücre zarının yapısında, genetik bilginin aktarımında ve enerji depolanmasında rol oynar.

💡 Bitkisel ve hayvansal hücreler aynı temel elementlerden oluşmasına rağmen, bunların oranları farklıdır. Bu farklılık, canlıların özelliklerini belirler.

Besinlerin Sınıflandırılması

Besinlerimizi iki ana grupta inceleyebiliriz: organik besinler (karbonhidratlar, yağlar, proteinler, vitaminler) ve inorganik besinler (su, mineraller). Her besin maddesinin vücudumuzda farklı görevleri vardır.

Besinleri görevlerine göre üç gruba ayırabiliriz:

• Enerji verici besinler: Karbonhidratlar, yağlar, proteinler
• Yapıcı-onarıcı besinler: Karbonhidratlar, yağlar, proteinler, su, mineraller
• Düzenleyici besinler: Vitaminler, su, mineraller, protein

Vücudumuz enerji ihtiyacı olduğunda besinleri belirli bir sırayla kullanır: Önce karbonhidratlar, sonra yağlar, en son proteinler. Bunun sebebi karbonhidratların yıkımının kolay olması ve yapıya az katılmasıdır.

🔍 Yağlar en yüksek enerji değerine sahiptir, çünkü yapılarında hidrojen sayısı çok fazladır. Yağların 1 gramı, karbonhidratların 1 gramından yaklaşık 2 kat daha fazla enerji üretir.

Organik Besinler ve Karbonhidratlar

Organik besinler (karbonhidratlar, yağlar, proteinler ve vitaminler), yapılarında C, H ve O atomlarını ortak olarak bulundururlar. Her birinin vücudumuzdaki rolü farklıdır.

Karbonhidratlar, hücrelerin birinci derecede enerji kaynağıdır. Yapılarında karbon, hidrojen ve oksijen bulunur ve genel formülleri CnH2nOn şeklindedir. Ayrıca hücre zarının yapısında yağ ve proteinlere bağlı olarak glikolipit ve glikoprotein şeklinde bulunurlar.

Karbonhidratlar, taşıdıkları şeker sayısına göre üç gruba ayrılır:

• Monosakkaritler (tek şekerler)
• Disakkaritler (iki şekerler)
• Polisakkaritler (çok şekerler)

🧠 Beynin tek enerji kaynağı glikozdur! Bu nedenle kan şeker seviyenizin çok düşmesi, konsantrasyon problemlerine ve halsizliğe yol açabilir.

Monosakkaritler ve Disakkaritler

Monosakkaritler (tek şekerler), karbonhidratların en küçük yapı birimidir. Sindirilmezler ve hücre zarından kolayca geçebilirler. Karbon sayılarına göre triozlar (3C), pentozlar (5C) ve heksozlar (6C) olarak ayrılırlar. Monosakkaritler suda çözünür ve tatlıdır.

Önemli monosakkaritler:

• Glikoz: Üzüm şekeri, kan şekeri
• Fruktoz: Meyve şekeri
• Galaktoz: Süt şekeri
• Riboz: RNA ve ATP'nin yapısında
• Deoksiriboz: DNA'nın yapısında

Disakkaritler ise iki monosakkaritin birleşmesiyle oluşur. Genel formülleri C11H22O11'dir. Hücre zarından geçemezler ve sindirilebilirler. Tüm disakkaritler bir dehidrasyon sentezi sonucu oluşur ve yapılarında bir glikozit bağı bulunur.

⚡ Hayvanlarda vücuda alınan glikoz dışındaki şekerler (fruktoz ve galaktoz) karaciğerde glikoza çevrilir ve kana karışır. Bu yüzden kanımızda sadece glikoz bulunur!

Monosakkaritler ve Özellikleri

Farklı monosakkaritlerin canlılarda farklı görevleri vardır:

• Glikoz: Hem hayvansal hem bitkisel hücrelerde bulunur, temel enerji kaynağıdır
• Fruktoz: Meyvelerde bulunur, tatlılık derecesi en yüksek şekerdir
• Galaktoz: Sütte bulunur
• Riboz: RNA ve ATP gibi moleküllerin yapısında yer alır
• Deoksiriboz: DNA'nın yapısında bulunur

Beynimiz sadece glikozu enerji kaynağı olarak kullanabilir. Vücudumuz diğer monosakkaritleri (fruktoz ve galaktozu) karaciğerde glikoza dönüştürür.

Dikkat! 6 karbonlu monosakkaritler birbirinin izomeridir. Yani kapalı formülleri aynı, açık formülleri farklıdır. Riboz ve deoksiriboz enerji verici olarak kullanılmaz, sadece genetik materyal ve enerji taşıyıcı moleküllerin yapısında görev alır.

🏃‍♀️ Çizgili kaslardaki glikozlar depo edilirken yapısal değişikliğe uğrayarak glikojen haline gelir. Bu glikozlara fosfat bağlandığı için doğrudan kan şekeri olarak kullanılamazlar!

Disakkaritler ve Oluşum Tepkimeleri

Disakkaritler iki monosakkaritin dehidrasyon tepkimesiyle birleşmesi sonucu oluşurlar:

• Maltoz (arpa şekeri): Glikoz + Glikoz → Maltoz + H2O
• Laktoz (süt şekeri): Glikoz + Galaktoz → Laktoz + H2O
• Sukroz (çay şekeri): Glikoz + Fruktoz → Sukroz + H2O

Bu tepkimeler dehidrasyon sentezi olarak adlandırılır. Dehidrasyon sentezinde küçük yapı taşları (monosakkaritler) birleşerek daha büyük bir molekül oluşturur ve bu sırada su açığa çıkar. Bu tepkimeler için enerji gereklidir.

Bunun tam tersi ise hidroliz tepkimesidir. Hidroliz, kompleks maddelerin su varlığında yapıtaşlarına parçalanmasıdır. Sindirim bir hidroliz olayıdır ve ATP harcanmaz.

🥛 Laktoz intoleransı olan kişilerde laktaz enzimi eksik olduğu için süt şekeri (laktoz) sindirilemez ve sindirim problemlerine yol açar. Bu kişiler laktozsuz süt ürünleri tüketmelidir.

Dehidrasyon, Hidroliz ve Glikozit Bağı

Dehidrasyon sentezi ve hidroliz, canlılardaki en temel biyokimyasal tepkimelerdir:

Dehidrasyon sentezi:

• Yapı taşları birleşerek kompleks bir madde oluşturur
• Su açığa çıkar
• Enerji harcanır
• Büyük moleküller oluşur

Hidroliz:

• Kompleks maddeler su varlığında yapıtaşlarına ayrılır
• Su kullanılır
• ATP harcanmaz
• Sindirim olayı bir hidroliz örneğidir

İki monosakkaritin birbirine bağlanmasını sağlayan bağa glikozit bağı denir. Bu bağ, bir tür kovalent bağdır ve disakkaritlerin oluşumunda rol oynar.

💧 Dehidrasyon sentezinde tepkimeye katılan molekül sayısının (n) bir eksiği kadar $n-1$ su ve bağ oluşur. Örneğin, 3 amino asit birleşirse 2 su molekülü ve 2 peptit bağı oluşur.