Canlıların Ortak Özellikleri

Tüm canlılar hücresel yapıya sahiptir. Hücreler prokaryot (bakteriler, arkeler) ve ökaryot (protista, bitki, mantar, hayvan) olarak ikiye ayrılır.

Canlıların diğer ortak özellikleri arasında beslenme, solunum ve metabolizma bulunur. Beslenme ototrof, heterotrof veya hem ototrof hem heterotrof şeklinde olabilir. Solunum ise aerobik (32 ATP), anaerobik $2-8 ATP$ ve fermantasyon (2 ATP) olarak üçe ayrılır.

Canlıların diğer özellikleri büyüme ve gelişme, hareket, boşaltım, üreme, uyarılara tepki, organizasyon ve adaptasyondur. Bu özellikler hayatta kalmalarını ve nesillerini devam ettirmelerini sağlar.

Dikkat! Tüm canlı hücrelerde ortak olarak hücre zarı, sitoplazma, ribozom ve nükleik asit bulunur. Ayrıca tüm canlı hücreler protein sentezler, enzim üretir, ATP sentezler ve kendine özgü molekülleri oluşturabilir.

Canlıların temel bileşenleri inorganik $su, asit-baz-tuz, mineraller$ ve organik (karbonhidratlar, lipitler, proteinler, enzimler, vitaminler, ATP, nükleik asitler, hormonlar) maddelerden oluşur.

Organik Bileşenler ve Reaksiyonlar

Su ile ilgili iki önemli reaksiyon vardır: dehidrasyon sentezi (monomerlerden polimer oluşumu) ve hidroliz (polimerlerin monomerlere ayrılması).

Karbonhidratlar, monosakkaritlerden (riboz, deoksiriboz, glikoz, fruktoz, galaktoz), disakkaritlerden (maltoz, sükroz, laktoz) ve polisakkaritlerden (nişasta, selüloz, glikojen, kitin) oluşur. Hücrelerin temel enerji kaynağıdır.

Yağlar üç çeşittir: nötral yağlar (enerji depolama), fosfolipitler (hücre zarı yapısı) ve steroidler (hormonlar gibi düzenleyici moleküller).

Mineraller inorganik yapıdadır ve tüm canlılar tarafından dışarıdan hazır alınır. Enzimlerin çalışmasına yardımcı olurlar (kofaktör) ve eksikliklerinde çeşitli hastalıklar oluşabilir.

İlginç bilgi: Bir mineral eksikliği başka bir mineral ile giderilemez. Örneğin demir eksikliği olan birinde iyot alımı, demir eksikliğini gidermez!

Proteinler, amino asitlerden oluşur ve peptit bağı $COOH-NH2 grupları arasında$ ile birbirine bağlanırlar. Bitkiler 20 amino asidin tamamını sentezleyebilirken, hayvanlar 8 temel (esansiyel) amino asidi beslenme yoluyla almak zorundadır.

Proteinler ve Metabolizma

Proteinler birbirlerinden 5 temel özellikle ayrılır: amino asit sayısı, amino asit çeşidi, amino asit sırası, amino asit kullanım sıklığı ve üç boyutlu yapıları. Bu farklılıklar sayesinde canlıların vücudunda binlerce farklı protein görev yapar.

Proteinlerin önemli görevleri arasında bağışıklık (antikorlar), taşıma (hemoglobin), kas kasılması (aktin, miyozin), kan ozmotik basıncının ayarlanması, enzim ve hormonların yapısına katılma, hücre zarında yer alma bulunur.

Canlıların uzun süreli açlıkta besin kullanım sırası karbonhidrat→yağ→protein şeklindedir. Ancak parçalanma süresine göre sıralama karbonhidrat→protein→yağ şeklinde, yapıya katılma oranı ise protein→yağ→karbonhidrat şeklindedir.

Uyarı: Proteinler vücut yapısına en çok katılan organik bileşiklerdir, bu yüzden uzun süreli protein eksikliği ciddi sağlık sorunlarına yol açabilir!

Enzimlerin yapısında protein (apoenzim) bulunur ve bunlar biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran biyokatalizörlerdir.

Enzimler ve Nükleik Asitler

Enzim ve substrat miktarı tepkime hızını doğrudan etkiler. Substrat sınırsız olduğunda enzim miktarı arttıkça tepkime hızı artar. Enzim sabit tutulup substrat miktarı arttırıldığında ise belli bir noktaya kadar tepkime hızı artar, sonra sabitlenir.

Vitaminler, yağda çözünen (A, D, E, K) ve suda çözünen (B, C) olarak ikiye ayrılır. Yağda çözünen vitaminler karaciğerde depolanırken fazlası atılamaz. Suda çözünenler ise depolanamaz, fazlası idrarla atılır ve her gün alınmaları gerekir.

Enzimler üzerine yapılan deneylerle (örneğin karaciğer deneyleri), enzimlerin protein yapısında olduğu, yüksek sıcaklıkta yapısının bozulduğu ve reaksiyon hızını artırdığı gösterilmiştir.

Hatırlayın: Enzimler aktivasyon enerjisini düşürerek reaksiyonları hızlandırır. Yarışmacı inhibitörler substrata benzerken, yarışmacı olmayan inhibitörler enzimin aktif bölgesini bozar.

Nükleik asitler $DNA-RNA$ kalıtım materyalidir. DNA'da adenin (A), guanin (G), sitozin (C), timin (T) bazları ve deoksiriboz şekeri bulunur. RNA'da ise timin yerine urasil (U) ve deoksiriboz yerine riboz şekeri vardır. mRNA, tRNA ve rRNA olmak üzere üç çeşit RNA bulunur.

Hücre Yapısı ve Taşıma

Tüm vücut hücreleri aynı DNA'yı taşır, ancak hücrelerin farklı görevler için özelleşmesi, DNA üzerindeki aktif genlerin farklı olmasıyla sağlanır.

ATP (Adenozin Trifosfat), hücrelerin enerji para birimi olarak görev yapar. Adenin bazı, riboz şekeri ve üç fosfat grubundan oluşur. Yüksek enerjili fosfat bağları kırıldığında enerji açığa çıkar.

Hücre zarı, çift katlı fosfolipit tabakası, kolesterol, protein ve porlardan oluşur. Zarın seçici geçirgenliği vardır. Glikolipit ve glikoproteinler hücre zarına özgüllük, kimlik ve antijenik özellik kazandırır.

Hücrelerde madde taşınması pasif taşıma (difüzyon, osmoz, kolaylaştırılmış difüzyon) ve aktif taşıma (ATP harcanır) yöntemleriyle gerçekleşir. Ayrıca büyük parçaların taşınması için endositoz $fagositoz-katı, pinositoz-sıvı$ ve ekzositoz yöntemleri kullanılır.

Unutmayın: Tüm canlı hücrelerde ortak olarak bulunan yapılar: hücre zarı, sitoplazma, ribozom ve nükleik asitlerdir. Bakteri hücreleri prokaryotik yapıda olup çekirdek zarı yoktur ve halkasal DNA bulunur.

Prokaryot hücrelerde hücre duvarı, kapsül, kamçı, mezozom ve plazmit DNA gibi yapılar bulunabilir.

Endosimbiyoz Teorisi ve Beslenme Tipleri

Endosimbiyoz teorisine göre, mitokondriler oksijeni kullanabilen bakterilerin, kloroplastlar ise siyanobakterilerin ökaryotik hücrelere girmesiyle oluşmuştur. Zamanla bu bakteriler bağımsızlıklarını kaybederek organellere dönüşmüştür.

Canlılarda beslenme şekilleri üç ana gruba ayrılır:

1. Ototroflar (üreticiler): Kendi besinlerini üretirler. Fotosentetik (ışık enerjisiyle) ve kemosentetik (kimyasal enerjiyle) olabilir.
2. Heterotroflar (tüketiciler): Besinlerini dışarıdan hazır alırlar. Holozoik beslenme ve saprofit beslenme görülür.
3. Hem ototrof hem heterotroflar: İki beslenme tipini de kullanabilirler.

Organeller, hücrede biyokimyasal olayların gerçekleştiği yapılardır. Zarsız (ribozom, sentrozom), tek zarlı (ER, golgi, lizozom, koful, peroksizom) ve çift zarlı (mitokondri, kloroplast, çekirdek) olarak üç grupta incelenirler.

Önemli! Fotosentez genel denklemi: CO₂ + H₂O + ışık enerjisi → C₆H₁₂O₆ + O₂. Bu reaksiyonu gerçekleştiren canlılar yeşil bitkiler, siyanobakteriler, yeşil algler ve öglena'dır.

Kükürt bakterileri fotosentezde H₂S kullanır ve atmosfere O₂ vermezler. Kemosentez yapan bakteriler ise kimyasal enerji kullanarak organik molekül sentezlerler.

Azot Döngüsü ve Hücre Bölünmeleri

Azot döngüsünde, atmosferdeki azot (N₂) önce azot bağlayıcı bakteriler tarafından bitkilerin kullanabileceği forma dönüştürülür. Rhizobium cinsi bakteriler baklagillerin köklerinde yaşayarak azotu bağlarlar. Nitrosomonas ve Nitrobacter gibi bakteriler nitrifikasyon işlemini gerçekleştirir.

Mitoz bölünme, önce interfaz evresinde DNA eşlenmesi ile başlar, ardından karyokinez (çekirdek bölünmesi) ve sitokinez (sitoplazma bölünmesi) ile devam eder. Karyokinez dört evreden oluşur: Profaz, Metafaz, Anafaz, Telofaz (PMAT).

Mayoz bölünme, üreme hücrelerinin oluşumunda gerçekleşir ve iki ardışık bölünmeden oluşur (Mayoz I ve Mayoz II). DNA sadece başlangıçta eşlenir. Homolog kromozomlar arasında parça değişimi (krossing over) meydana gelerek kalıtsal çeşitlilik artar.

Unutma: Tetrat sayısı, bir hücredeki haploid kromozom sayısına (n) eşittir. Bir tetrat, iki kromozom (dört kromatit) içerir.

Ekosistemlerde besin zinciri ve besin ağları, enerji akışını gösterir. Besin zincirine göre birey sayısı, üreme hızı, kimyasal madde birikimi, enerji kaybı ve biyokütle grafikleri çizilebilir. Ötrofikasyon, sudaki mineral artışına bağlı olarak alg miktarının kontrolsüz artmasıdır.

Mayoz ve Üreme Şekilleri

Mayoz bölünmede, kromozom sayısı yarıya iner. Örneğin, somatik hücrelerinde 36 kromozom bulunan bir dişi memelide profaz I'de 18 tetrat oluşur ve metafaz I'de 72 kromatit bulunur. Oluşan gametlerin kromozom sayısı 18'dir.

Partenogenez, döllenme olmadan yumurtadan yeni bireyin gelişmesidir. Bal arılarında, kraliçe arı (2n) dişi, erkek arı (n) ise erkektir. Erkek arılar mayoz bölünme olmadan (partenogenez ile) dişi arının döllenmemiş yumurtalarından gelişir.

Eşeysiz üremede, tek bir ana canlıdan yeni bireyler oluşur:

• Bölünerek üreme (bakteri)
• Sporla üreme (mantarlar)
• Vejetatif üreme (bitkilerde)
• Tomurcuklanma (maya, hidra)
• Rejenerasyon (deniz yıldızı, planarya)
• Partenogenez (bal arısı, karınca)

İlginç bilgi: Rejenerasyonda mitoz bölünme ve hücre farklılaşması birlikte görülür. Axolot (Meksika semenderi) rejenerasyon yeteneği çok yüksek olan canlılardandır.

Eşeyli üreme, mayoz bölünme esasına dayanır ve iki ata bireyin oluşturduğu gametlerin döllenmesi ile yeni bireyler oluşur. Konjugasyon (terliksi hayvanlarda) genetik çeşitliliği artıran başka bir mekanizmadır.

Canlıların Sınıflandırılması

Sınıflandırma basamakları küçükten büyüğe doğru: Tür → Cins → Familya → Takım → Sınıf → Şube → Alem şeklindedir. Bunu "Türkiye Cumhuriyeti Futbol Takımı Sahada Şut Attı" cümlesiyle hatırlayabilirsin.

Bir canlının embriyonik sürecinde önce alem, en son tür özellikleri ortaya çıkar. Herhangi bir sınıflandırma basamağı aynı olan iki canlının, daha üst basamakları da (aleme doğru) aynıdır.

Protista Alemi'nde kamçılılar, kök ayaklılar, silliler, sporlular, algler ve cıvık mantarlar bulunur. Hepsi ökaryot yapıdadır ve çeşitli beslenme tipleri gösterirler.

Bitkiler Alemi'nde tüm canlılar ökaryot ve çok hücrelidir. Kloroplast içerirler ve fotosentez yaparlar (tam parazit bitkiler hariç). Hücre çeperleri selülozdan yapılmıştır ve nişasta depolarlar.

Karşılaştır: Omurgalı canlılarda (balık, kurbağa, sürüngen, kuş, memeli) vücut sıcaklığı, solunum, üreme ve boşaltım sistemleri farklılaşmıştır. Kuşlar ve memeliler sıcak kanlıyken, diğerleri soğuk kanlıdır.

Bakterilerin antibiyotiklere duyarlılıklarını test etmek için disk difüzyon yöntemi kullanılır. Bu yöntemle bakterilerin çeşitli antibiyotiklere karşı direnci belirlenir.

Kalıtım

Soyağacı analizi, kalıtsal özelliklerin nasıl aktarıldığını gösterir. Bir özelliğin otozomal (vücut kromozomlarında) veya gonozomal (eşey kromozomlarında) olup olmadığını ve baskın ya da çekinik olduğunu belirlemek için kullanılır.

Krossing over olayı, homolog kromozomlar arasında gen alışverişi sağlayan ve genetik çeşitliliği artıran bir mekanizmadır. Bu olay mayoz bölünmenin profaz I evresinde gerçekleşir.

Bir genin farklı şekillerine alel denir. Aleller arasında baskınlık ilişkisi varsa, baskın olan alel fenotipte kendini gösterir. Baskınlık ilişkisi olmayan (eş baskın) aleller ise birlikte etki gösterir.

Hatırlatma: Kan grubundaki antijen-antikor reaksiyonu çökelme (pıhtılaşma) ile sonuçlanır. Bu prensip kan gruplarının belirlenmesinde kullanılır.

Kan örnekleri farklı canlılardan alınan kanlarla karıştırıldığında, çökelme oranlarına bakılarak akrabalık dereceleri kıyaslanabilir. Çökelme oranı yüksek olan canlıların genetik akrabalığı daha azdır.

Bir canlıdaki genetik özellikler soyağacı analizi ile incelendiğinde, özelliğin otozomal baskın, otozomal çekinik, X'e bağlı baskın, X'e bağlı çekinik veya Y'ye bağlı olup olmadığı belirlenebilir.