BİYOKİMYA
BİYOKİMYA
ALPEREN GÜRBÜZER
Hayatın kimyası hep insanoğlunun merakına mucib olmuştur. Bu yüzden Biyokimya genel itibarı ile Genel kimya ve Klinik kimya olmak üzere iki kategoride incelenip, hatta biyoloji biliminin daha anlaşılır hale gelmesi için organik ve inorganik kimya, fizikokimya, fizyoloji, biyoloji ve mikrobiyoloji dallarını referans olarak almaktadır. Yani Genel Kimya da kendi içerisinde yapısal biyokimya ve dinamik biyokimya diye iki ayrı alt bölümde değerlendirilir. Bilindiği üzere hücrenin hangi kimyasal yapıya sahip olduğunu yapısal biyokimya tetkik eder. Hücrenin metabolizma olaylarını ve kimyasal değişmelerini ise dinamik biyokimya alakadar olur. Dahası biyoloji, kimya, fizik, astronomi ve tüm bilimler el ele gönül gönüle vermiş bir bütün halde hayata renk katmaktadırlar. Çünkü hayatın yaratıcısı Vacib’ül Vücuddur. Her ne kadar evrimciler canlı âlemin ültraviyole ışınları, kozmik ışınları, ısı, rutubet ve diğer birtakım sebeplere bağlı olarak cansız maddelerden kendi kendine meydana geldiğini söyleseler de, ergeç bir gün onlarda tüm canlıların tabiatüstü bir güç olan Yüce Allah tarafından yaratıldığı çizgisine geleceklerdir elbet. Çünkü insanoğlu tefekkür etsin diye biyolojik nizam, tesadüfe meydan vermeyecek şekilde önümüze sergilenmiş durumda. Belki de cansız varlıklardan canlı varlıklar meydana geldiği tezini ters çevirdiğimizde biyokimyanın dilini anlamak çok daha kolay olacak gibi. Zira canlılar öldüklerinde toprağa karışan cansız organizmaların besin maddesi olarak kullanan mikroorganizmaların solunum faaliyetleri sonucu yakılıp parçalanmasıyla birlikte en küçük inorganik maddelere kadar ayrışabilmektedirler. Tıpkı bu mükemmel donanıma sahip bir sarayı yıktığımızda onu meydana getiren taşların ayrışmasına benzer bir durumdur. Hatta bu ayrışan taşlar başlangıçta ki orijinal hali gibi olmasa da, yine aynı taşlarla yeniden bir saray yapmak pekâlâ mümkün, ama bu da yetmez, bunun yanı sıra bir mühendise de ihtiyaç var. Nitekim bu mesele Risale-i Nur kitaplarında; “Nasıl ki bir köy muhtarsız olmaz, hem madem bir saat ustasız olmazsa, elbet bu kâinatta yaratıcısız olmaz” tarzında izah edilmektedir. O halde hiçbir eser kesin kes kendi kendisinin yaratıcısı olamaz diyebiliriz.
Aslında her canlı doğmadan önce anne karnında yeme ve içme gibi biyokimyasal faaliyetleri öğrenip, 9 aylık eğitimini tamamladıktan sonra dünyaya adım atmaktadır. Dünya hayatında ise belirli bir çağa kadar anne ve babanın kontrolünde gününü gün ederek yaşayan bir evlat, belli bir yaştan sonra artık ebeveynlerin kontrol altından çıkıp ayakları üzerine durmak mecburiyetini hisseder. Derken kendisi için gerekli biyokimyasal gıdaları arayış yoluna koyulur. İşte bu arayış içerisinde bir yandan alın terini silerken, bir yandan da beslendiği gıdaların bir anlamı olduğunu, belki de ilk defa fark etmiş olacaktır. Bu yüzden gerçek mütefekkirler biyokimya’ya biyohayat demişlerdir. Zira biyokimyanın amacı hayatın sırrını öğrenebilmektir. Dolayısıyla canlı sistemin yapısını ve fonksiyonlarını kimyasal bakımdan inceleyen bölüme biyokimya olarak tarif edilir. Zaten dikkat edildiğinde biyokimya kelimesinin ilk yarısını oluşturan “Bio” ibaresi hayat anlamına gelen canlı demektir. Dahası insan biyokimyasını oluşturan birçok organ topluluğunun oluşturduğu birliktelik sayesinde dışardan aldığımız besin maddeleri moleküler seviyelerde parçalanarak kan dolaşımı vasıtasıyla tüm hücrelere paket servis yapılmaktadır. Malum olduğu üzere insan biyokimyasının % 66’sı su, %16’sı protein, % 13’ü yağ, % 5-6’sını mineral maddeler ve az miktarını da vitaminler oluşturmaktadır. Tabi bu arada nasıl olsa biyolojik nizam var diye dışardan bünyemize kattığımız besinleri gelişigüzel ölçüsüzce almamalıdır. İşte bu yüzden beslenme şekilleri şu başlıklar altında incelenmektedir:
—Aşırı beslenme (süralimantasyon)
—Tek yanlı beslenme
—Yetersiz beslenme
—Beslenememe, yani kötü ya da yetersiz beslenenme neticesinde vücudun iyi beslenememesi (denütrisyon).
Aşırı sıkboğazlık ve aşırı çeşitlilik vücuda gereksiz yere fazla besin yüklediği için pek çok organın hareket kabiliyetinin kısıtlanmasına neden olup, akabinde siroz, mafsal hastalıkları, diş çürümeleri, tansiyon yüksekliği, şişmanlık gibi bazı hastalıklar doğurabilmektedir. Çünkü yemeklerin aşırı çeşitliliği beraberinde hazım müddetleri farklı olması hasebiyle birtakım marazlara yol açmaktadır. Allahü Teala bu yüzden; “Yiyiniz içiniz fakat israf etmeyiniz” (A’raf,31) diye beyan buyurmuştur. Demek ki biyokimya düzenimizi bozacak olan her şeyin çoğu da zararlı, azı da.
Tek yanlı beslenme ise besinlerin bir kısmının fazla, ya da az alınması şeklinde ortaya çıkan bir durumdur. Bir insan bir yandan sadece karbonhidrat bakımdan zengin gıdalarla beslenirken diğer yandan vitamin bakımdan zengin olan bitkisel yiyecekleri ihmal etmesi durumunda vücut biyokimyasının bir anda dengesinin bozulacağı muhakkak.
Yetersiz beslenme adından da anlaşıldığı üzere vücut için hayati enerji sağlayacak besinlerin yeterince alınmaması demektir. Bu nedenle biyokimyacılar vücudumuz için gerekli enerji miktarına bazal metabolizma olarak tarif ederler. Zira bu miktarı karşılayabilecek metabolizma ayarı takriben 1600–1800 kalori olarak bilinmekte olup, normal seviyeye yakın veya biraz altındaki beslenme tarzına subnütrisyon adı verilmektedir. Hatta 1000 kalori seviyesindeki beslenme seviye değerine veya vücudun aşırı açlık durumuna inanisyon denmektedir. Aslında her iki durumda yetersiz beslenme kategorisine girmektedir.
Besin maddeleri vücudumuza aldığımız halde istenilen faydayı elde edilemiyorsa o zaman yeterli beslenememe denilen denütrisyon olayı ile karşı karşıya kaldığımız anlamına gelecektir. Bu tip durumda ister istemez organik bozukluklardan tutunda sindirim sistemi bozukluklarına kadar birçok biyokimyasal faaliyetlerin iyi işlemediği gerçeği ile yüzleşiriz. Nitekim iyi beslenememe durumlarında vücudumuz son çırpınışlarını yaparak kendi dokularını bile yıkmayı (katabolizma) göze alabilmektedir. Hatta söz konusu yıkım vücudun % 25’ini kaybedinceye kadar sürebilir de. Zaten bu yıkımın zirve yapması ölüm demektir. Fakat bazı istisnai durumlar var ki kayıp oranı % 50 civarı olmasına rağmen hayatta kalabilen hastaların var olduğu da apayrı bir gerçek olarak karşımıza çıkmaktadır. Galiba bütün bu beslenme şekillerinden çıkaracağımız ders şu olmalı; yediğimiz gıdaların ne kadar protein veya ne kadar vitamin içerdiğini bilmekten ziyade hem karbonhidrat hem de vitamin ve minarelce zengin besinlerin vücut biyokimyasını karşılayacak derecede alınmasını sağlamaktır. Tüm bu koruyucu tedbirlere rağmen şayet biyokimya dengemiz işlemiyorsa mutlaka bir sağlık kuruluşuna başvurmakta fayda vardır.
Erzurumlu İbrahim Hakkı Hazretleri Marifetname adlı eserinde özetle;
Safra maddesini mahveden soğuk yiyecek ve içeceklere alışmamak gerektiğini, hatta ısıtılıp kurutmaya bırakılan yemeklerden şiddetle kaçınılmasını, kavun türü sulu meyveleri bolca tüketilmesi gerektiğini, ayrıca sabahın ayazından korunmaya dikkat edilmesi lazım geldiğini, kışın ise yünlü elbiselerin giyinmenin yanı sıra yağlı yemekler yemenin vücut için çok faydalı olacağını bildirmektedir. Tabii burada tavsiyeler bitmiyor, dahası var. Şöyle ki;
Deniz seyahati kan, safra sıvısı gibi sıvıların akışına olumlu etki yapması dolayısıyla mide için faydalı olacağını, yemekten 2–3 saat sonra uyumaya dikkat çekip, yatarken sağ omuzunun üzerine yarım saat yatmak (ciğerin mideyi ısıtılması bakımdan olsa gerek), sonra sol tarafa dönüp 2 saat uyumalı diye sıhhatli bir şekilde uyumanın gerektiğini ortaya koymaktadır. Bu arada suyu yemekten 2 saat sonra içmek gerektiğini, yemek arasında su içmenin ise birçok hastalıkları önlediğini vurgulamaktadır. Hatta sabah terliyken, mide boşken veya meyvenin üzerine kesinlikle su içmenin son derece tehlikeli olduğunu da belirtmektedir.
Besin maddelerin canlılar tarafından özümlenmesi (asimile edilmesi) protoplazmanın oluşumunu (anabolizma) sağlamaktadır. Fakat şurası bir gerçek; yediğimiz gıdaların hem bedenimiz hem de ruh dünyamız üzerinde birtakım biyoşimik tesirleri vardır. Ruhumuz dünyaya açılan pencere olması dolayısıyla Allah kulları için yarattığı yeryüzü sofrasının vücut iklimimizde oluşturduğu mayalanma reaksiyonları sonucunda gerek amino asit bazında, gerek protein bazında, gerek vitamin bazında ve gerekse diğer atomlar bazında birçok etki yaptığı muhakkak. Aslında Savorin “Lezzetin felsefesi” adlı eserinde; ‘Bana ne yediğini söyle, senin kim olduğunu haber vereyim’ derken bu gerçeği bize hatırlatıyor. Hatta bir takım araştırmalara dayanarak bitkisel ortamlarda beslenenlerin daha halim, daha salim, daha uysal insanlar olduğunu, etçil olanların ise daha kaba, atik ve kavgacı özelliklere sahip olduğu beyan etmektedir. Mesela Alman imparatoru Bismark yaşadığı hayatı obur beslenme tarzına göre yürüttüğü içindir ki I. Dünya savaşının seyri kan ve demir politika eksenine kaymıştır. Mahatma Gandi obur yaşamanın tam tersi bir tavırla keçi sütü, hurma vs. gibi birkaç sade besinle hayatını idame ederek sivil itaatsizliğin öncüsü olmuştur. Tasavvufta ise bazı tarikatlar meşreplerinin gereği “Bir lokma, bir hırka” denen bir riyazet yol izleyerek nefislerini terbiye edip vuslata ermişlerdir. Nitekim Hz. Mevlana ağzına aldığı lokmanın şüpheli olduğu kanaatine vararak Mesnevinin ikinci cildini bir yıl ertelemiştir. Bu yüzden Peygamberimiz (s.a.v); “Dertlerin meskeni midedir” beyan buyurarak inananları haram lokmadan kaçınmaya teşvik etmiştir.
Çağdaş Kimyanın kurucusu Lavasioer’in (Lavaziyer’in) organik maddelerin biyolojik oksitlenme yoluyla veya oksijen vasıtasıyla yanması sonucunda karbon dioksit (CO2) ve su (H2O)’yun açığa çıktığını göstermesinden sonra, birçok organik kimyacı bitkisel ve hayvansal kaynaklı analiz çalışmalarla da hem hayata dair birtakım ipuçları elde etmişler, hem de biyokimyanın dalbudak salmasına vesile olmuşlardır. Öyle ki elde edilen biyokimyasal veriler ışığında; canlıların bir kısmı oksijen kullanarak (aerobik solunum) enerji elde ettiğini, diğer kısmının mayalanma denilen oksijensiz yoldan (aneorobik) besin elde edip enerji sağladığını göstermektedir. Mesela glikoz hammaddesinin oksijensiz ortamda mayalanmaya uğrayarak 2 adenozin trifosfat (ATP) molekülü imal edilirken, aynı glikozdan oksijenli ortamda 38 ATP molekülü elde edilebilmektedir. Bu tespitleri hiç şüphesiz 1861 yılında Louis Pasteur’un ilk defa ortaya çıkardığı bir takım çalışmaları sayesinde öğrenmiş bulunuyoruz.
GLUKOZ
├ 2ATP
2 PİRUVİK ASİD
6O2 ┼ 38 ATP
6CO2 ╧6H2O
a-oksijenli solunum.
GLUKOZ
├ 2ATP
2 PİRUVİK ASİD
↓
MAYALANMA ÜRÜNLERİ
b-oksijensiz solunum.
Yukarıda şematik bağ yapısından da anlaşıldığı üzere oksijen yoluyla daha çok hayat enerjisi elde edilebilmektedir. Demek ki oksijensiz ortamda glükoz molekülü 2 pirüvik aside yıkılıp mayalanma ürünleri (alkol ve laktik asit vb. maddeler) oluşturulabilirken, oksijenli solunumda ise bu pirüvik asid 6 molekül oksijenin devreye girmesiyle birlikte karbondioksit ve suya kadar parçalanıp, sonuçta hayat için gerekli olan 38 ATP molekül meydana gelebilmektedir.
Anlaşılan o ki solunum hadisesinde yakıt tankı olarak glikoz kullanılmakta, ardından bu yakıt tankı pirüvik aside ayrışarak iki hidrojen ve iki molekül ATP enerjisi meydana gelmekte. Tabi bu iş burada bitmiyor, birde bunun ikinci safhası var ki, bu safhada pirüvik asitten karbondioksitin ayrılması olayı gerçekleşmektedir. Yani arta kalan iki karbonlu molekül krebs döngüsüne takılıp, bu çemberin tıpkı değirmenin çarklarında buğdayın öğütülmesine benzer bir işlemden geçerek hidrojen ve karbondioksit molekülleri açığa çıkmakta. Böylece açığa çıkan hidrojenin oksijen üzerine transfer edilmesiyle birlikte ab-ı hayat su ve enerji kaynağı ATP meydana gelmektedir.
Bilindiği üzere Kimya dalının en ince ayrıntılarının keşfedilmediği yıllarda organik moleküllerin ancak bitkiler ve hayvanlar tarafından yapılabileceği kanaati hâkimdi. Fakat 1878 yılına gelindiğinde Alman Kimyager Wohler insan ve hayvan organizmasının protein metabolizmasında son ürün olarak ortaya çıkan üre maddesini inorganik maddelerden sentez etmeyi başararak alışıla gelen bazı inanışları biranda yıkabilmiştir. Yani protoplazmanın işlenip parçalanması sonucunda açığa enerji çıkmasıyla birlikte birtakım basit maddelerin oluşması (katabolizma) gerçekleşmekte ve katabolizma faaliyetlerinin akabinde ise üre ortaya çıkmaktadır. Hatta ürenin hidroliz olmasıyla CO2 teşekkül etmektedir. Bilimsel çalışmalar ilerledikçe daha sonraları (1884’te) sirkeye ekşilik özelliği katan asetik asetin sentezi bile gerçekleşebilmiştir. Bu arada Pastör’ün fermantasyon (mayalanma) üzerindeki geniş araştırmalarından ilham alan Brucher, bilim dünyasının pekte alışık olmadığı birbaşka konu olan enzim kavramına dikkat çekmeyi başarabilmiştir. Böylece anabolizma, katabolizma ve enzim derken birçok gelişmeler zincirlemesine neşvü nema bulmuş, bilim durmak yok yola devam dercesine hız kesmemektedir. Şöyle ki bir çözeltinin asitlik ve bazlık değerini belirleyen PH kavramıyla birlikte vücutta nükseden birçok nötralizasyon reaksiyonlarına ait fikirler geliştirilmiş, ardından nükleik asitler keşfedilmiş ve daha sonraları kas içerisinde organizmaya enerji sağlayan ATP maddesi elde edilerek bilim dünyası yeni bir çığır açmıştır. Yani yeşil bitkiler tarafından besin maddelerin sentezinde kullanılan güneş enerjisinin hayvansal hücreler içerisinde ATP şeklinde depo edilip, gerektiğinde depo edilen ATP’nin protein ve nükleikasit sentezinde rol almasının yanısıra kas kasılması esnasında kullanıldığı ortaya konulmuştur. Derken bir başka araştırıcı Knoop’ta yağ asitlerinin organizma içerisinde β- oksidasyon olayı sayesinde yıkıldığını göstermiştir. En nihayet bütün bu gelişmelerin ışığında Embden- Meyerhof’un kasılan kasta laktik asit (glikoz) teşekkülünün nasıl sağlandığını, oksijen sarfiyatı ve ısı teşekkülü arasında nasıl bir bağlantı bulunduğunu bilim dünyasına göstermesi ile birlikte gerçek anlamda modern biyokimyanın start aldığı söylenilebilir. Yani tüm bu tecrübelerin birikimi sonucunda; gerek kas ekstraklarından enzim ve substratların izole edilmesi, gerekse glikozdan laktik asit teşekkülü gibi birçok karanlıkta kalan metabolik reaksiyonlar aydınlığa kavuşmuştur. Tabiî ki buna virüslerde dâhildir. Ki; bir takım analitik çalışmalarla virüslerin nükleoprotein yapısında olduğu belirlenmiş, böylece canlılık ve cansızlık kavramları arasında kesin bir sınır bulunamayacağı düşüncesi iyice zihinlere yerleşiverdi. Hatta bazı enzimlerin kofaktör (bazı mineraller) veya vitaminler arasında vuku bulan bağlantının keşfedilmesi hadisesi işe yaramış olsa gerek ki sözkonusu maddelerin canlı organizmada ne gibi görevlerinin olduğu hususunda birçok olaylar bir çırıpıda gün ışığına çıkmıştır.
İngiltere’de Oxford üniversitesinden Sir Hans Krebs’in çalışmalarıyla da biyokimyanın en önemli reaksiyonlarını ihtiva eden trikarboksirik cirrusu (TCA) veya diğer adıyla Krebs sikrusu (Krebs çemberi) keşfedilmiştir. Bu buluştan sonra, gerek Sir Hans Krebs ve gerekse diğer araştırıcılar boş durmayıp yapılan çalışmalar sonucunda karbonhidrat, lipit, karbondioksit (CO2) ve su (H2O)’ya tam yükseltgenmenin trikarboksirik sikrusunda aynı ara maddeler üzerinde teşekkül ettiği ortaya çıkmıştır. Hakeza Asetil Ko-enzim- A (Co-A)’nın keşfedilmesi ve Lipman’ın çalışmalarıyla birlikte aktif asetatın asetil Co-A olduğu anlaşılmıştır. Ayrıca Horecker; glikozun Embden- Meyerhof yolu veya trikarboksirik sıkrusu yolundan başka, pentosfosfat yoluyla bile organizmada yıkılabileceğini göstermiştir.
Bilindiği üzere canlı organizmalarda bulunan moleküler yapı kompleks bir sistem üzerine kuruludur. Dolayısıyla canlı sistemin makroskobik yapısını anatomi, mikroskobik yapısını histoloji dalı oluşturmaktadır. Fakat biyokimyasal olaylar daha çok fizyolojinin konusu alanında yoğunlaştığı gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, biyokimya bilim dalı detaya yönelik incelemesini hem morfolojik, hem fonksiyonel bakımdan, hem de ultra mikroskobik yapının yapısı diyebileceğimiz moleküler alan, molekül topluluklar ve iyonlar diye vs. alt başlıklar altında yapmaktadır. Mesela bir bilim adamı morfolojik yönden bir canlı yapısını incelerken daha çok moleküler veya iyonların canlı sistemde nasıl yayıldığıyla alakadar olmakta, fonksiyonel yönden ise birtakım moleküller ve iyonların canlı sistemde nasıl teşekkül ettiğini, hatta bunların organizmada uğradıkları kimyasal değişiklikler sonucunda nasıl son ürün haline gelip hangilerinin nasıl dışarı atıldıklarını araştırıp göstermek yönünden ele almaktadır.
dedekorkut1
11 Haziran, 2011 - 18:57
Kalıcı bağlantı
BİYOKİMYA
BİYOKİMYA-2
ALPEREN GÜRBÜZER
Elemental Denge
Atom maddenin özü olup bazen bir ışık, bazen bir elektrik, bazense enerji tarzında tezahür etmektedir. Hele hele yerkabuğunda mevcut olan atomlardan 22 tanesi var ki; bunlar canlıların bileşimini tayin edip, özellikle bunlar arasından 16 tanesi her çeşit organizmada bulunabilmektedir. Şöyle ki en çok bulunan elementler H, O, N ve C olup, bunlar birçok hücre yapısının % 99’unu oluşturmaktadırlar. Hatta bu maddeler devamlı bir döngü çerçevesinde biyolojik oksitlenme sonucu organik halden inorganik hale dönüşebilmektedirler. Böylece ortamda hiç oksijen kalmayıncaya kadar bu durum seyrinde devam ediverir. Anlaşılan o ki gerek azot gerekse karbon maddesi hayati fonksiyonlar icra etmek için ayarlanmış elementlerdir. Bu yüzden her iki elementinde gezegenimizde azot çevrimi ve karbon çevrimi adı altında döngüsü söz konusu olup, zaten hayat bu tür döngüler sayesinde denge kazanmaktadır. Böylece azot, karbon ve kükürt çürüme (ayrışma) yoluyla yeniden kullanılabilmektedir. Mesela organik maddeler solunum esnasında oksitlenerek aerobik bakterilerin faaliyetleri sonucu azot maddesi önce sırasıyla amonyak, nitrit ve nitrat türü oksidasyon ürünlerine çevrilmektedir. Daha sonra nitratın güneş ışığı yardımıyla asimile edilmesiyle birlikte ortaya çıkan aerobik çürüme veya aneorobik bakterilerin oksijensiz ortamda yürüttükleri azot, karbon ve kükürt evrelerini kapsayan aneorobik ayrışma sonucunda elemantal denge gerçekleşiverir. Azot hem hidrojenle bağ kurup gerektiğinde oksijen ve flor elementleri arasında yerini alan bir madde olarak, hem de kromozomları oluşturan nükleik asitlerin ana çatısını oluşturan gözde bir element olarak dikkat çekmektedir. Hatta bu element, proteinleri meydana getiren amino asitlerin yapısına da girmektedir. İşte görüyorsunuz Yüce Allah maddeyi şekilden şekile çevrirerek hiçbir şeyi israf etmeden yarattığı mahlûkatı besleyip tekrar aslına döndürmektedir. Nitekim Kur’an’da Yüce Rabbimiz; “O’nun zatından başka her şey helak olucudur. Hüküm O’nundur ve siz ancak O’na döndürüleceksiniz” (El-Kassas, 88) diye beyan buyurmaktadır.
Bilindiği üzere elementleri ilk defa periyodik cetvel tablosunda listeleyen kimyacı Mendelyef’tir. Bu arada elementlerin tasniflemesinin ortaya çıkardığı bir gerçek var ki; hiçbir elementin rastgele dizilemeyeceği, tam aksine bir kanuna tabi olarak seyr-i âlem eylediği gerçeğidir. Bu dizilimde görüldü ki tesadüf denilen ucube yaratığa bu periyodik cetvel tablosunda bile yer yoktur. Bu yüzden Mendelyef’in atom ağırlıklarına göre cetvel düzenlenmesi önemli bir hadisedir. Daha sonraları H.Mozeley yaptığı deneyler sonucunda; elementleri çok hızlı elektronlarla bombardımana tutarak her birinin farklı dalga boylarında X ışınları yaydığını gözlemledi. İşte bu farklı dalga boylarına göre elementleri dizdiğinde Mendelyef’in belirlediği cetvelin bir benzerinden başkası olmadığını, yakinen görme şansı elde etmiş oldu. Gelinen nokta itibariyle elementler ister atom ağırlıklarına göre dizilsinler isterse proton sayısına göre dizilsin fark etmez, sonuçta aynı periyodik cetvelle karşı karşıya kalınacağı gerçeğini değiştiremiyecektir. Demek ki atomlar hem proton adedince sıra özelliği kazanmakta, hem son yörüngelerinde elektronların (+) veya (-) yüklü durumlarına göre değer almaktalar, hem de periyodik cetvel tablosunun aynı sütununda bulunan elementlerin benzer özellik sergilemeleri dolayısıyla grup özelliği elde etmektedirler. Sanırım bir taşta üç kuş vurmak buna derler. Bir başka gerçekte periyodik cetvelde yer alıp ancak dünyadan bir şekilde firar edip uzaya karışmış ve hatta dünyadakilerden daha fazla sayıda bulunan elementlerin varlığıdır. İşte uzaya kaçmış belli başlı bu elementlere He, Ne, Kr, H, Xe, Ar ve N gibi atomları pekâlâ örnek gösterebiliriz. Hele hele bunların içerisinde atmosferde %1 oranında bulunan bir argon gazı var ki, şayet bu element olmasaydı belki de bugün elektrikten söz edemeyecektik. Çünkü bu gaz elektrik yönünden ilerleyen medeniyete hamle üzerine hamle katmıştır. Anlaşılan o ki biyokimyasal hayat kendisi için gerekli olan maddelerin var olduğu alanlarda konaklamış durumda. Mesela dünyamız hayat için lüzumlu elementleri en ideal şartlarda barındırmaktadır. Zaten evrende dünyadan başka tüm canlıları kapsayan en iyi ortam şartlarına sahip yaşayabileceği gezegen gözükmemektedir. Zira dünya biyokimya düzen için en ideal bir mekândır. Demek ki; “Dünyada mekân ahirette iman” sözü boşa değilmiş.
Litosferde en çok O, Si, Al ve N elementi bulunup, az da olsa ( % 1–5 arasında değişen oranlarda) Ca, F, Na, Mn, K ve Cl (klor) gibi elementler bulunabilmektedir. Ekseriyetle bunlar içerisinden hafif ağırlıkta olan elementler yeryüzünün dış katmanlarında, ağır olanlar ise merkezde odaklanmış haldedirler. Hatta hafif yapıdaki elementlerin bir kısmı gezegenimizin kendi ekseni etrafında dönmesiyle birlikte merkezkaç kuvvetinin etkisinden olsa gerek yeryüzünün dış katmanlarından uzaya firar ederek zaman içerisinde kaybolup uçmuşlardır. Netice itibariyle dünyada ki helyum, neon, kripton, hidrojen, ksenon, argon ve azot gibi materyallerin kâinattakinden az olması bunu teyit etmektedir. Neyse ki söz konusu bu elementler hidrojen, su ve karbonhidrat bileşikleri sayesinde varlıklarını sürdürüp ağır moleküller arasında oldukça büyük oranlarda biyosferde yer alabilmişlerdir.
Bilindiği üzere kimyasal bağlar birçok madde de bulunmaktadır. Şöyle ki; C, H, O ve N canlı yapılar için iki veya üç elektron çift bağ oluşturmak açısından en uygun elementler olup, aynı zamanda bu elementler kovalent bağda yapabilmektedirler. Öyle ki bu elementler kovalent bağ oluştururken dışardan herhangi bir etkiye ihtiyaç duymaksızın yörüngelerinde elektron tutma becerisini sergileyebildikleri gibi ikili çiftler ya da üçlü çiftler halde komşu atomlar arasında asal gaz karakterine dönüşecek şekilde kararlı ortak bağlar da oluşturabilmektedirler.
Biyokimya düzeninde rol oynayan elementlerden bazıları
Canlılarda can ne ise cansız maddelerde enerji o demektir. Şurası bir gerçek biyokimyanın orjini elemente dayanmakta. Dolayısıyla biyolojik nizamın element temelini bilmeden hayatı anlamak mümkün değildir. Bu yüzden organik bileşikler için gerekli karbon (C), azot (N), oksijen (O), hidrojen (H) ve kükürt (S) gibi elementler karşımıza çıkıp, bunlar aynı zamanda amino asitlerin yapı taşlarını oluşturmaktadırlar. Bu arada en önemli hücre dışı katyonun Na (sodyum) elementi olduğunu da unutmamak gerekir.
C (karbon)
Dünyada ne kadar organik madde varsa hemen hepsinin karışımında karbon maddesi vardır. Havadan alınan oksijen sayesinde insan ve hayvan bedeninde ki besinler yavaş yanmaya tabi tutulup bunun sonucunda dışarı karbondioksit verilmektedir. Şayet havada karbondioksit maddesi çoğalırsa tehlike arz edebilmektedir. Hele çok şükür bitkiler karbonu zararsız hale getirecek faaliyetlerde bulunup bu kıymetli maddeyi dengede tutarak yüreklere su serpmektedir. Nitekim klorofil içeren bitkiler havaya karışan karbondioksiti ışık enerjisi yardımıyla nişastaya çevirebilmektedirler. Böylece bitki bünyesinde biriken nişasta hayvanlara gıda olmaktadır. Hakeza insanoğlu da hayvan etlerini yemekle sunulan bu ziyafet sofrasından nasibini alıp, bir şekilde o da karbon döngüsünün içerisinde yer almaktadır.
O (Oksijen)
İnsan vücudunun dakikada 250 ml oksijene ihtiyaç duyduğuna göre bu atomun önemi bin kat daha artmaktadır. Hatta insanın fazlaca efor sarf ettiği durumlarda bu ihtiyaç daha da artmaktadır. Kaldı ki solunum yoluyla aldığımız oksijeni kana vermek ve kanın hücrelerden topladığı karbon dioksiti dışarı atmak akciğerin işi olsa da, ortamda oksijen yoksa akciğer ne yapsın, dolayısıyla oksijensiz hayat düşünülmemektedir. Teneffüs ettiğimiz havaya bile ölçü tayin edilmiş. Mesela atmosferde oksijen % 21’in üzerinde olsaydı yeryüzünde yanabilecek olan her şey tutuşup duman olacaktık. Ya da tam tersi % 21’in altında olsaydı oksijensiz kalan beynimiz şuur kaybına uğrayıp ölüm kaçınılmaz olacaktı. Hakeza farz sayalım ki kan dolaşımı birkaç dakikalığına ara verdi, bak o zaman kızılca kıyameti. Çünkü ateş oksijenin yanıcı maddeleri ile birleşmesi sonucunda alev alabilmekte. Hatta bu iş için her dakikada bir gıdaları yakmak adına 400 santimetreküp oksijen kullanıp karşılığında habire karbondioksit açığa çıkartıyoruz. Anlaşılan o ki oksijenin ateşlenmesiyle hayat enerjisi doğmakta, yani sindirim vasıtasıyla aldığımız yanıcı maddeler yakıcı oksijenle yanarak anlam kazanmaktadır. Böylece yanıcı ve yakıcı maddeler kanımız tarafından kavuşturularak adeta nikâh edilirler. Derken nikâhı kıyılan çiftlerin reaksiyona girmesiyle birlikte hayat enerjisi elde ederiz. Tabiî ki bu reaksiyon biyoloji dilinde oksidasyon olarak tarif edilmekte. Hatta bu oksidasyon olayında mitokondrilerde bulunan bir takım enzimler katalizör görevi yaparak hayat enerjisine renk katmaktadırlar. Ayrıca hayat enerjisinin dışında oksijenin glikozla birleşmesi sonucunda karbondioksit ve su açığa çıkmaktadır. Üstelik organizma içerisinde var olan serbest enerji heba edilmiyor, bilakis ATP denilen bir fosfat bileşiği şeklinde depo edilip, ancak ihtiyaç hâsıl olduğunda başvurulacak enerji kaynağı olabilmektedir. Niye başvurulmasın ki depoda yaklaşık 700 kalorilik enerji saklı tutulmaktadır.
Azot
Azot atmosferde %79 oranında bulunmasına rağmen havadan ancak oksijen alabilmekteyiz. Böylesine önemli bir elementi zaten doğrudan alabilseydik yememize içmemize bile belki de gerek kalmayacaktı. Buradan çıkan sonuç azotun çalışmayan tembel bir unsur olarak sahne almasıdır. Çünkü azot kolay kolay başka maddelerle birleşememekte, dolayısıyla oksijen gibi kanla doğrudan bağlantı kurup bağlanamamaktadır. İşte bu yüzden değişik türden besinler almalı ki bu değerli elementi vücudumuza alabilelim.
Mg (Magnezyum)
Magnezyum klorofil maddesinin tam merkezinde bulunup fotosentez olayında çok mühim rol oynamaktadır. Belli ki zincirin merkezinde tek atom özelliğine sahip olması onu daha da cazip kılmakta. Hatta onun böylesine yerini tutacak elemente rastlanılmaması bunu teyit ediyor zaten. Nasıl ki otomobilin kalbi sayılan motor olmadan sürücü hareket edemiyorsa, klorofilin kalbi hükmü saydığımız magnezyum atomu olmadan da bitkinin hayatiyet kazanamayacağı muhakkak. Fakat kalbi bir madde olmasına rağmen yine de canlıların yaşadığı katmanlarda biyolojik ihtiyaç gerekliliği minimum düzeylerde seyretmektedir. Zira Mg (magnezyum) hafif elementler grubundan olmakla birlikte biyosfere yakın tabakalarda az miktarda mevcut olup, litosferin katılaşmış tabakalarında yüksek sıcaklıklarda ergimesi sonucunda daha derinlerde kristalleşmiş mineral halde bulunmaktadır.
Kükürt (S)
Tabiatta bulunmakla birlikte aynı zamanda proteinlerin ve önemli biyolojik bileşiklerin yapısına giren bir element olarak dikkat çekmektedir.
Cl- (klor)
Hayvanlarda özellikle hücre içi ve hücre dışı anyon elementi olarak gözüken bir elementtir.
Potasyum (K+)
Hücre için en önemli katyon elementidir. Hatta bitki öz suyu ve kanda erimiş halde bulunan potasyum, belli ki hayat için önemli bir fonksiyon üstlenmiş durumdadır. Hakeza sodyum içinde öyledir.
Kalsiyum (Ca)
Kemiklerin en önemli yapısal bileşenini oluşturan elementtir.
Mn (Mangan)
Bazı enzim aktiviteleri için gerekli olan elementtir.
Fe (demir)
Kan hücreleri için önemli bir metal iyonu elementidir. Bilindiği üzere anne sütü demirden yana kıt veya hiç denecek türden bir ak sıvı özelliği taşımakta. Bu yüzden Yüce Allah bebeğin daha doğmadan tedbirini alıp, anne karnındaki demirin bir kısmını ceninin karaciğerinde muhafaza altına almıştır. Böylece dünyaya gelen çocuk ilk altı ay bölümünü bu muhafazadan karşılamaktadır. Zaten bu sürenin bitiminde depolarda demir kalmasa bile çocuğun artık sulu yiyecekler yeme safhasına geçmesinden ötürü bu meselede kendiliğinden çözülmüş olacaktır. Anlaşılan o ki demir cevheri sadece tabiatın değil, kan dolaşımının da potansiyel bir hammaddesidir. Demir özellikle hemoglobin ve birçok enzim yapılarında bulunup, oksijen (O) taşınmasında çok mühim bir rol oynamaktadır. Bilindiği üzere birzamanlar Güney Avustralya’da nükseden sahil hastalığı koyunların baş belasıydı, ama neyse ki bu hastalığa demir çare olabilmiştir. Şöyle ki çok uzaklardan getirilen demir cevherine kobalt ilave edilip koyunlara yalatılması sonucunda bu hayvanlar sahil hastalığın üstesinden gelebilmişlerdir. Meğer bu hastalığa şifa kaynağı kemikten izole edilen B12 vitaminin yapısında bulunan parlak kırmızı kristalli kobalt (Co) elementin gizeminde gizliymiş. Öyle ki sağır dilsiz sandığımız kobalt elementi, etrafında yer alan atomlarla el ele, gönül gönüle verip kan yapmak adına onlarla birlikte hayati bir bağ iskelet oluşturabilmektedir. Nitekim 1958 yılında Nobel ödülü alan Todd’un çalışmaları sayesinde B12 vitaminin merkezinde yer alan kobalt ve çevresinde ki dört pirol çekirdekli kimyasal yapının aydınlatılması her şeyi izah etmeye yetti arttı bile. Demek ki kobalt (Co) elementin tipik özelliği çevresindeki atom veya atom gruplarını bir mıknatıs gibi kendine cezb edip hayati fonksiyon üstlenmekmiş. Hâsılı kelam Allah-ü Teala; “Bir de kendisinde hem çetin bir sertlik, hem de insanlar için menfaatler bulunan demiri indirdik(çıkardık)” (Zumer,6) diye beyan buyurmakta.
Bakır (Cu++)
Tıpkı demir elementine benzer görevler üstlenen, aynı zamanda hem proteinlerin yapısına hem de oksidatif enzimlerin yapısına girebilen bir elementtir. Belli ki kanda gerekli miktarlarda elementler mevcut olsa da bakır veya vanadyumun her an demirin yerini alma imkân dâhilindedir.
Molibden, manganez ve bakır metalleri toprakta azotun tespiti yönünden hayati öneme haiz elementler olarak karşımıza çıkmaktadır.
Selenyum
Bitkilerin gelişmesinde önemli katkıları olan bir elementtir.
Zn++ (çinko)
İnsülin komplekslerinde bulunan birçok enzimin aktivitesinde gerekli olan eser elementtir.
Fosfor(f)
Biyokimyasal sentez ve enerji aktarımı için vazgeçilmez element olduğu kadar birçok makro moleküllerin yapısına da giren bir maddedir. Fosfor ihtimaldir ki sadece dünyada bulunan bir iz element olup, hatta tüm organizmaların yapısını destekleyecek nitelikte hayati fonksiyona sahip özellikte bir maddedir. Dolayısıyla bitkiler daha fazla karbon, hayvanlar ise daha çok fosfor ihtiva etmektedirler. Nitekim bitkilere dayanıklılığı selüloz sağlarken, hayvanlarda bu dayanıklılığı kalsiyum fosfat sağlamaktadır. Anlaşılan o ki fosfor elementi tıpkı magnezyum gibi litosferin derinlerinde yer alarak biyosfer için yegâne tek besin kaynağı özelliğini koruyabilen element olarak sahne almaktadır.
Flor
İz elementler arasında müstesna bir yeri vardır. Nitekim kalsiyum fosfatın hidroksil (OH) grubu ihtiva eden maddeyle temasa girdiğinde flor elementi ile yer değiştirmesi sonucunda hayvanların diş minarellerini oluşturmak için kullanılan sert bir madde meydana gelebilmektedir. Doğrusu bu işi tek başına flor elementin başardığını söyleyebiliriz. Zira diş gibi bazı kemik yapılarında az miktarda flor bulunması bunu teyid ediyor zaten. Dolayısıyla flor olmadan dayanıklı bir diş yapısından bahsetmek mümkün değildir.
Si (silisyum)
Özellikle Diatomların yapısında karbona en çok benzeyen element hiç kuşkusuz silisyum elementidir. Fakat silisyumun karbon atomuna benzemesi demek karbon gibi canlı maddelerin yapısını teşkil eden bileşik oluşturması demek değildir. Çünkü silis elementi etrafına takriben on iki civarında elementin yaklaşmasına izin verip, bunlar arasından mesela silisyum dioksit (SiO2) veya kuvars türü şeklinde sadece tek bir zincir bağ içeren bir katı madde bileşiğine dönüşebilmektedir. Yani kayaların silisyum ile oksitlenmesi (silisyum oksijen birleşmesi) sonucunda silikatlar meydana gelmektedir. Ayrıca yeryüzünde silisyum bolca bulunmasına rağmen suda az eriyebildiklerinden dolayı biyolojik hayatta ancak minimum sayıda sınırlı kalabilmiştir. Hakeza demirde öyle olup, daha çok endüstriyel alanında iş elementi olarak görev yapmaktadır. Yine de biyokimya sahasında üstünlüğün hala karbon elementinde olduğunu söyleyebiliriz. Zira karbon yüzlerce, hatta binlerce zincir oluşturma kabiliyetinde olan bir elementtir. Belli ki karbon elementi bu meziyetlere ve bu uzmanlığa sahip olmasaydı hayat kimyasına bağlı olarak sayısını bilemediğimiz nice on bini aşkın kimyasal reaksiyonlar kararlı hale gelemeyecekti.
I (iyot)
Soframızın damak zevki katan en can alıcı elementimizdir. Öyle ki bu can alıcı madde için deniz altında yaşayan kahverengi veya kırmızı algler, süngerler ve mercan vs. gibi deniz ürünleri deniz suyu içerisinde ki iyodu diyodotirosin’e çevirmekte adeta yarışır halde faaliyet sergilemektedirler. Herşeye rağmen yine de iyot dünyada eşine çok az rastlanır elementler arasında yer almaktadır. Tabiî ki nadir olması çok kıymetli bir element özelliğini beraberinde getirmektedir. Zira 55 ton deniz suyundan ancak bir gram iyot elde edilebilmektedir. Neyse ki karalara yayılmış sıradan herhangi bir kayanının bünyesinde yaklaşık ton başına 1 gramın 1/3’i kadar iyot içermesi sayesinde biyokimyasal ihtiyaç bir nebze olsun giderilebilmektedir. Hele şükür Şili’de doğal iyot yatakların bolca bulunması insanlığı daha da rahatlatmaktadır. Anlaşılan o ki memeli hayvanların çoğunda bulunan elementlerin en ağır olanı I (iyot) elementi olsa gerektir. Aynı zamanda iyot elementi troit hormonunun en önemli bir bileşiği olma özelliğine sahiptir. Hatta iyot sadece yüksek canlılarda değil, amfibyalar (kurbağa vs.) tarafından bile kullanılmaktadır. Hakeza kalay ve molibden de öyledir. Nitekim iyot olmaksızın yavru larvalar kurbağa haline gelemiyeceklerdir. Tüm bu olumlu özelliklerine rağmen birçok ağır maddeler de görüldüğü üzere iyot elementinin handikabı toksik tesir yapmasıdır. Mesela biyokimya analizleri sonucunda iyodun yüksek değerde çıkması guatr zehirlenmesi anlamına gelmektedir. Bir zamanlar insanoğlu zehir kelimesini duyunca ürperse de, gün geldi triod’u buluşuyla birlikte sevinebilmişiz. Çünkü 1922 yılında Eyfel kulesinde radyo yayınları vasıtasıyla çok uzaklara ses dalgaları gönderebilme başarısı adeta yüreklere su serpmiştir.
Biyokimya düzeninde rol oynayan çözeltiler
Hayat galiba çözmek ve bağlamak üzerine kurulu. Bir Allah dostuna sormuşlar mesleğiniz ne diye. O da cevap vermiş çözmek ve bağlamak diye. Tekrar merak edip çözmek ve bağlamak nasıl olur diye sual ettiklerinde, o Piri fani zat bu sefer; “Biz bize gelenleri dünyadan çözer ahirete bağlarız” demiş. Gerçekten de çözme ve bağlama işlemleri biyokimya düzeninde sıkça görülen hadisedir. Birçok bileşikler toprağın bağrında veya değişik usullerle çözünerek hazır hale getirilen atomlar canlılara hayat kaynağı olabilmektedir. Nitekim Biyokimya analizleri yapılırken bir veya birkaç maddenin diğer bir madde içerisinde dağılması gerçeği ile karşılaşırız ki bu olay dispersiyon tarzında çözünme demektir. Daha doğrusu dağılmış parçacıklara disperfaz, bunların içerisinde dağılan maddeye ise dispersiyon adı verilmektedir. Hatta dağılan parçacıkların büyüklüğüne göre ise üç çeşit dispers sistem var ki, bunlar:
—Gerçek çözeltiler,
—Kolloidal çözeltiler,
—Kaba süspansiyonlar diye tasnif olurlar.
Bilindiği üzere her sıvı çözeltisi aynı hedefe yönelik hizmet etmez. Yani suyun etkisi başka, bir diğer bileşiğin etkisi başkadır. Ama şu bir gerçek ideal hayat için en iyi eritici (solvent) veya çözücü sıvı hiç şüphe yok ki sudur. Belki suyun yerini tutabilecek nitelikte kısmen formamid gözükse de bu sıvının yeryüzünde kullanılmayacak derecede veya az kararlı bir yapıda olması, onu devam eden bir hayat için ideal bir konumdan uzak kılmaktadır. Hakeza amonyakta solvent özellikte sıvı olmasına rağmen, sürekli düşük sıcaklıklarda muhafaza edilmesine gerek duyulduğundan dolayı bu gazda pek ideal bir sıvı çözeltisi sayılmaz. Hatta hidrojen florür sıvısı da su gibi iyi bir eritici, ama maalesef bu sıvının karşısına çıkan ilk çıkan herhangi bir maddeyle çok kolaylıkla reaksiyona girebilme özelliğinin doğurabileceği birtakım sakıncalardan dolayı elbette ki o da suyun yerini tutmaz gibi görünüyor. Anlaşılan o ki yeryüzü standartlarında en mükemmel şartları sağlayan sıvının hiç kuşkuya mahal bırakmadan su olduğu apaşikâr ortada durmaktadır. Bu yüzden çözeltilerin piri su sayılmaktadır.
Şayet bir element protoplazmanın bileşiğini meydana getirecekse bu elementin hem kimyasal reaksiyon yeteneğine sahip olması hem de su da kolaylıkla eriyebilme özelliğini taşıması gerekir. Buna en iyi örnek şimdilik karbon gözükmektedir. Nitekim bikarbonat iyonu ve karbondioksit (CO2) su da en iyi şekilde çözünebilen maddelerdir. Zaten karbonun hayat kaynağı olabilmesi için kendisi için lüzumlu en iyi eritici (solvent) özellikte olan suyun yanı sıra, gaz halinde bir bileşiğe ihtiyaç var ki; bu iş için karbondioksit bileşiği, karbonun oksijen yönünden en bereketli oksidi şeklinde sahne alarak bu ihtiyacı giderebilmektedir. Dolayısıyla karbondioksit gazı için bir tür karbon deposu olarak hayata çeki düzen veren paha biçilmez bir molekül diye tanımlayabiliriz.
Gerçek çözeltilere mutfak tuzu(NaCl)’nu ve glikozun su içerisinde erimiş halde bulunan çözeltileri örnek verebiliriz pekâlâ.
Akıcı olan kolloidal çözeltilere sol, peltemsi ak yapıdaki çözeltilere ise jel denmektedir ki; mesela protein jel türünden bir çözeltidir. Çok sayıda küçük moleküllerin biraraya geldiklerinde Assosiasyon kolloid olarak tarif edilip, kolloidlerin çekmesine engel olan diğer kolloidlere ise koruyucu kolloid denmektedir. Mesela nötral yağlar ve diğer lipitler iri kanda kolloidal olarak çözülme sonucu veya proteinlerin koruyucu kolloidal etkisiyle meydana gelmektedirler.
Birkaç molekülün moleküller arası kuvvetle meydana getirdiği daha büyük parçacıklara misel adı verilir. Keza proteinler ve nükleikasitler böyle miseller teşkil etmektedir. Şurası bir gerçek moleküller iyonlar ve küçük moleküllü maddeler halinde kapiller duvarlardan doku sıvılarına oldukça çok kolay geçebilmektedirler. Ancak bir istisnası var ki yarı geçirgen zarlardan sadece su molekülleri geçmekte olup, bu olaya osmoz denmektedir. Çözünmüş taneciklerin çözelti içerisinde yaptıkları kinetik basınca bağlı olarak ortaya çıkan basınca ise osmotik basınç diye tarif edilmektedir. Zira hayvan organizmasında yer alan toplam osmotik basınç büyük taneciklerden ve kolloidlerden meydana gelmektedir.
Organizmanın hücre içi ve hücre dışı sıvıların osmotik basınca eşit bir osmotik basınç gösteren konsantrasyonda ki çözeltiye izotonik çözelti diye tarif edilip, konsantrasyonu izotonik çözeltinin konsantrasyonundan daha az olan çözeltilere hipotonik çözelti, çok olanlara ise hipertonik çözelti adı verilmektedir. Hipotonik çözeltinin konsantrasyonu çok düşükse hücre ister istemez patlak vermek durumunda kalacaktır. Hatta eritrositlerin reaksiyona girmesiyle birlikte hemoglobinin dışarı çıkması denilen patlak (alglütinasyon-çökelme) söz konusu olur ki bu olaya hemoliz denmektedir. Şayet hücre hipertonik bir çözelti içerisine konduğu zaman hücre içerisindeki suyun osmotik basınçla birlikte yukarı çıkıp büzüşürse bu sefer plazmoliz diye tarif edilir.
Bir çözeltide iyon ve moleküllerin kendi aralarında konsantrasyon farkına bağlı olarak ortaya çıkan taneciklerin bir takım termik hareketlerle düzenlenmesi olayına diffuzyon adı verilmekle beraber, diffuzyon hızı taneciklerin büyüklüğüne ve temparatöre bağlı olarak değişik isimler alabilmektedir. Mesela çözünmüş taneciklerin yarı geçirgen bir zardan gerçekleştirdikleri diffuzyon hadisesi dializ diye nitelendirilmektedir.
Kaba süspansiyonlar bulanık görünüşte olup, bunlara sütte yağ damlacıkları ve kanda eritrositlerin dağılışını örnek gösterebiliriz.
Biyokimya düzeninde rol oynayan çekim kuvvetleri
Biyokimyasal hayatın temelini başlangıç maddeleri oluşturup, binasını ise hücre yapısı oluşturmaktadır. İşte temelden tavana kadar biyomoleküllerin oluşum sırası tablo halde şöyle sıralanmaktadır:
HÜCRE
↑
Organeller • Nükleus
• Mitokondri
• Kloroplast
Supra molekül toplulukları parça ağırlığı 106–109 ↑
• Enzim kompleksleri
• Ribozomlar
• Kontraktil sistemler
Makro moleküller mol ağırlığı 103-109 ↑
• Nükleik asitler
• Proteinler
• Polisakkaritler
• Lipitler
Yapı taşları mol ağırlığı 50–250 ↑
• Mononükleotitler ↑
• Aminoasitler ↑
• Monosakkaritler ↑
• Yağ asitleri
• Gliserol
Ara Bileşikler mol ağırlığı 50–250 ↑
• Riboz
• Karbonil fosfat ↑
• Alfa keto asitler ↑
• Fosfo
• Provat
• Malat ↑
• Asetat
• Malonat
Litosferden sağlanan başlangıç maddeleri mol ağırlığı 18–44
↑
• CO2
• H2O
• N2
dedekorkut1
11 Haziran, 2011 - 18:58
Kalıcı bağlantı
BİYOKİMYA-3
BİYOKİMYA-3
ALPEREN GÜRBÜZER
Yukarıda ki tablodan da anlaşıldığı üzere tabandan tavana doğru ilerledikçe canlı hayatın ilk nüvesinin hücre olduğu anlaşılmakta olup, mesela ilk hücre (prokaryot hücresi) olarak Escheria Coli bakterisi iyi bir örnek teşkil etmektedir. Hatta eubakteri, mavi yeşil algler, spiroketler ve ricketsialar gibi bir hücreli canlılarda prokaryotik organizmalardır. Bilindiği üzere prokaryotik hücreler mitokondri ve endoplazmik retikuluma sahip değildirler. Ayrıca prokaryotik hücrelerin çekirdek bölgesinde sıkı bir yumak şeklinde tek bir DNA çift sarmal molekülünden ibaret kromozom vardır.
Eukaryotik hücrelere ise karaciğer hücresini örnek verebiliriz. Aynı zamanda maya hücreleri, protozoalar ve birçok algler de bu gruba dâhildirler. Dahası yüksek organizmaların hemen hepsi eukaryotik hücrelerdir diyebiliriz. Ayrıca eukaryotların etrafı membranlar tarafından çevrili olmanın yanısıra, hücre yapılarında mitokondri, golgi cisimleri ve endoplazmik retikulumda bulunmaktadır.
Yüksek yapılı bitkilerin yaprak mezofilindeki parenkimal hücreleri fotosentez yönünden oldukça aktiftirler. Parenkimal hücreler hayvan hücrelerinde sıkça karşılaşılan nükleus, mitokondri, golgi cisimleri, endoplazmik retikulum, ribozom gibi elemanlar eukaryotik organel yapıları ihtiva ettikleri gibi, bunlara ilaveten farklı olarak bitki hücrelerin yapısında bulunan kloroplast, büyük vakuoller ile birlikte kalın ve sağlam hücre duvarları da mevcuttur.
Kloroplastlar klorofilce zengin olup, havadan aldıkları karbondioksit (CO2) ve bitki kökleri vasıtasıyla elde ettikleri su (H2O) vasıtasıyla glikoz sentezleyip nişasta halinde depolanırlar. Dahası bitkiler karanlık reaksiyonlarda bile oksijen (O) kullanma kabiliyetleri sayesinde glikoz oksitleyip, gerektiğinde 24 atomluk üzüm şekeri (glikoz:C6H12O6) ve 45 atomluk çay şekeri (sakkaroz: C12H22O11) bile üretebilmektedirler.
Bütün organik biomoleküller çevreden sağlanan CO2, H2O ve N gibi başlangıç maddelerden yapılmaktadır. Hatta bu başlangıç maddeleri canlılar tarafından bir takım ara bileşikler yoluyla molekül ağırlıkları 100–350 arasında değişen biomoleküllere dönüştürülür. Daha sonra bu yapı taşı hükmündeki moleküller kovalent bağlarla birleşerek daha büyük çapta makromoleküller oluşturmaktadırlar. Derken zincirlemesine:
— Amino asitler; proteinleri,
—Mononükleotitler; nükleikasitleri,
—Monosakkaritler, polisakkaritleri,
—Yağ asitleri; birtakım lipitleri meydana getirmektedirler. Bundan sonraki aşamalarda ki düzenleme de ise makromoleküllerin meydana getirdikleri supramoleküller adı verilen kompleks yapılar yer almaktadır. Dolayısıyla lipoproteinler; lipit ve proteinlerin birleşimi sonucu meydana gelmekte, ribozomlar nükleik asit ve proteinlerin sentezi sonucu oluşmakta multienzim kompleksleri ise çok sayıda proteinlerin kovalent olmayan bağlarla kurdukları köprü sonucu oluşup her üç üründe supramoleküller olarak bilinmektedirler. Anlaşılan o ki supramoleküllerin teşekkülü iyonik ve hidrofobik etkileşimler, hidrojen (H2) bağları ve Wan der Waals denen düşük sıcaklıktaki zayıf fiziki çekim kuvvetlerle gerçekleşmektedir. Mesela ipeğin iplik molekülleri bunun en tipik örneği sayılmaktadır. Kelimenin tam anlamıyla hücre yapısını meydana getiren en yüksek seviyedeki moleküller supramoleküllerin kovalent olmayan bağlarla bir araya gelmesi sonucu organel yapıya kavuşmaktadırlar. Hatta hücre membranları, mitokondriler, nükleus, mikrocisimler, vakuoller ve kloroplastlar bu yapının temel unsurunu teşkil ederler.
Biyokimyasal gönül bağı molekülleri
Kâinatta belli ki her zerrede aşk gerçeği var. Çekim olmasa aşkta olmaz. Mutlaka sevenle seven arasında gönülden gönüle akan bir çekim alanı oluşmalı ki aşk bağı kurulabilsin. Şurası iyi bilinmeli ki biyokimyamızı oluşturan molekülleri birarada tutan kuvvet bağları bir tür gönül köprüsü diyebileceğimiz moleküllerarası çekim gücü sayesinde gerçekleşmektedir. Dolayısıyla elektrik yükü olmayan moleküller arasındaki zayıf (narin) nitelikteki çekim gücüne Wan der Waals çekmeleri veya Wan der Waals kuvvetleri diye tarif edilmektedir.
Wan der waals çekmeleri üç grupta toplanabilir:
—Apolar çekmeler veya London kuvvetleri (atomların geçici polarizasyondan ileri gelen çekmeler).
—Dipol çekme (devamlı polarizasyondan ileri gelen çekmeler).
— Hidrojen atomunun çekim gücüne dayalı bağ oluşturması.
Biyokimya olaylarında çözme işlemleri kadar bağ ilişkileri de çok mühim bir yer teşkil eder. İster adına karşılıkla işbirliğine dayalı bağ deyin isterse gönül bağı diyelim sonuçta moleküller arası köprülerin varlığı biyokimya düzeninin işleyişi için olmazsa olmaz şartı olarak karşımıza çıkmaktadır. Zira hidrojen atomu tıpkı azot ve oksijen gibi, elektro negatif atomlara ilgisinin bir sonucu olarak bir çift elektronun iki atom arasında ortaklaşa kurdukları paylaşım sayesinde kuvvetli bağlar oluşturabilmektedir. İşte oluşan bu tür ortak paylaşımlara kovalent bağ denmektedir. Belli ki hidrojen bağının ortak paylaşım oluşturma yönünden diğerlerine göre eşi ve benzeri az rastlanır istisnai bir konumu sözkonusudur. Öyle ki hidrojen bağları olmasaydı belki de adale kaslarından bahsedemeyecektik. Keza bu bağ olmasa protein molekülleri kararlı yapılar sergileyemeyeceklerdi. Her şeyden öte enfeksiyona uğramış bir vücudun her halükarda imdadına hidrojen bağları yetişmekte ve vücudun antibody’ler üretmesine yardımcı olmaktadırlar. Hatta vücudun ¾’ünü teşkil eden ab-ı hayat kaynağımız olan su molekülleri, bu bağın katkılarıyla sıvı hale gelebilmektedir. Zira bu noktada hidrojen bağı suya eriticilik nitelik kazandırmaktadır.
Allah-ü Teala; “Gökten de yetecek kadar bir su indirdik de onu yerde iskân ettik” diye beyan buyurarak su moleküllerinin işleyişine işaret etmektedir. Su organizmada organik ve anorganik maddeler için iyi bir çözücü olduğu gibi metabolik artıklar ve toksik maddelerin atılması için de iyi bir taşıyıcıdır. Su birincil yapıya sahip diğer sıvılara kıyasen yüksek bir erime noktasına, kaynama sıcaklığına, buharlaşma ve erime ısısına özgül ısıya ve yüzey gerilime sahiptir. Zira bu özellikler su molekülleri arasında kuvvetli bir çekim olduğunu göstermektedir. Su molekülleri arasında sürekli cereyan eden kuvvetli çekimin varlığı moleküllerin dipolar özelliğinden (+ ve – yüklü oluşundan) ileri gelmektedir. Hatta su (H2O)’da oksijen atomunun yarı doymuş sp3 hibrid orbitali ile 2 derecelik iki hidrojen atomun 1 s orbitalinin üst üste gelmesi sonucunda 104,5 derecelik bir açıya tekabül eden H-O-H bağları oluşmaktadır. Bu arada meydana gelen bağların oksijen atomu üzerinde negatif yüklü gama (γ)- oluşmakta, hidrojen atomları üzerinde ise pozitif yüklü gama (γ)+ teşekkül eder.
H H
\ ⁄
O
│ \ H
H \ H
⁄ \ O ⁄
\
H O H
⁄ \
O H
⁄ \
H O
\
H
Ayrıca bir su molekülünün oksijen atomu üzerinde yer alan kısmı negatif yük ile diğer hidrojen atomu üzerindeki kısmi pozitif (+) yük arasındaki elektrostatik çekim meydana gelir. Bu yüzden bu tür elektrostatik etkileşmeye Hidrojen bağı denmektedir.
Hidrojen bağların en önemli özelliği kovalent bağlara oranla daha zayıf olmalarıdır. Hakeza hidrojen ve oksijenin bağ yapan orbitallerinin düzenlenmesinde ortaya çıkan yönelme durumları da farklıdır. Nitekim Hidrojen bağları ancak ve ancak spesifik geometrik şartlar altında kararlı olup, bu kararlılık daha çok elektro negatif yüksek atomlar sayesinde gerçekleşmektedir.
Şayet iki yapı arasında çok sayıda hidrojen bağı mevcut ise bunları ayırmak için gerekli olan enerji, su moleküllerinin aynı noktalardan oluşturacakları hidrojen bağların toplam bağ enerjilerinden çok daha büyük olması gerektirecektir ki, bu olaya Kooperatif Hidrojen bağı adı verilmektedir.
R
│
O
│
H
≡
O
⁄ \
H H
a)Hidroksil grubu ile H2O arasında
R’ R
\ ⁄
C
║
O
≡
H
\
O
⁄
H
b)Bir karboni grubu ile H2O arasında
H R
│ │
N C
\ ⁄
N C
\ C ⁄
≡
H
│
H N
│ ⁄ \
C C
│ ║
R O
c) İki peptit zinciri arasında
HC
⁄ \\
\ N C ─CH3
│ \
C C
⁄⁄ \ N ⁄ \\
O │ O ↔ Timin
H ≡
≡ H
N │
⁄ \\ N
C C ⁄ \
\\ N─C ⁄⁄ \ N
│ ║
N ─ C ─ H↔ Adenin
⁄
d)DNA’da komplimenter bazı maddeler arasında
Demek ki kovalans bağ dışardan herhangi bir etkiye maruz kalmaya gerek duymaksızın yörüngesinde elektron atomunu tutma becerisi sergileyip, komşu atomlar arasında ikili çiftler ya da üçlü çiftler halde asal gaz karakterine dönüşecek şekilde kararlı ortak bağ oluşturabilmektedirler. Hatta buna biyokimyada polipeptit zincirleri arasındaki disülfür bağları (-S-S-) da örnek gösterilebilir.
İyon bağları ise pozitif (+) yüklü gruplarla negatif (-) yüklü grupları elektrostatik çekme kuvvetleri sayesinde bir arada tutan bağlardır. Nitekim bir fizikçi atom veya elektriği analiz ederken artı (+) ve eksi (-) kutuplu iyon denen çiftlerle karşılaşır. Bu çiftler ya üçüncü kuvvet olarak iyonik bağ oluştururlar ya da en son dördüncü kuvvet olarak kovalent bağa dayalı birliktelikler şeklinde sahne alırlar. Hatta iyonik bağ oluşurken birtakım uzaktan etkiyen kuvvetler vasıtasıyla elektronlar yörüngesinden çıkıp gerektiğinde transfer bile olabilmektedirler. Zira bu çeşit mekanizma ile işleyen bağlar protein molekülleri arasında mevcut olan anyonik ve katyonik gruplar bunun en tipik örneğidirler.
Anyonik gruplara; Glutamat, aspartat ve moleküllerin ucunda yer alan serbest karboksilatı örnek verebiliriz.
Katyonik gruplara; Arginin, lizin, histidin ve molekülün diğer ucunda ki serbest amonyumları örnek verebiliriz.
Tüm bu oluşumların belli ki bir hedefi var. İşte o hedef gereği moleküllerin moleküllerarası kuvvetlerle birleşmesi sonucunda lifler ve hücre zar kısımları oluştuğu gibi, meydana gelen oluşumların aynı türden kuvvetlerle biraraya gelmesiyle birlikte doku ve organlara dönüşmektedirler. İşte Fizyolog Lillie bu ve buna benzer olaylardan hareketle bir demir telini doymuş nitrik aside batırarak oksitlenmesini sağlayıp suni bir sinir lif oluşturabilmiştir. Bu arada oksitlenen demir teli kazınıp tekrar nitrik asitle reaksiyona girdiğinde açığa çıkan gaz habbeleri ile birlikte oluşan oksitlenmenin o anda sonlanarak stabil hale geldiği gözlemlenmiştir. Böylece yeni bir sinir lifi modelinin ortaya çıkması sağlanmıştır. Bir başka ifadeyle birtakım biyolojik hadiselerin taklidi sayesinde canlı âlemin sırlarına vakıf olmak mümkün hale gelebilmektedir.
Protein mucizesi
Hayat sadece makro âlemden ibaret değil. Çünkü makro âlemde cerayan hadiselerin birçoğu mikro âlemin temelleri üzerine kurulu. Yani canlı varlıkların yapısını dev moleküllerden meydana gelen proteinler oluşturmaktadır. Birbaşka ifadeyle canlıların büyümeleri, üremeleri ve kalıtım özelliklerinin bir nesilden gelecek nesile taşınması ekseriyatla protein ihtiva eden maddelerin aracılığı ile olmaktadır. Hatta enzimler, hormonların bir kısmı ve antikorlar gibi bazı maddelerde protein ihtiva etmektedirler. Dolayısıyla proteinlerin biyolojik hayatta yürüttükleri fonksiyonlar arasından en önemlilerini şöyle sıralayabiliriz:
—Enzimatik katalizleme,
—Taşıma ve depolama,
—Mekanik hareket,
—Bağışıklık,
—Sinir uyarıların üretimi ve iletimi,
—Hormonlar,
—Büyüme ve farklılaşmanın kontrolü vs.
Bilindiği üzere kimyasal reaksiyonların hemen hepsi ‘enzim’ adı verilen spesifik makromoleküller tarafından katalizlenmektedir.
Kanda oksijen(O)’in transportu hemoglobin ile gerçekleşirken, aynı fonksiyona benzer bir işlem kas içerisindeki miyoglobin tarafından yürütülmektedir. Yine mesela kanda demir (Fe) elementi transperin protein tarafından taşınırken, diğer yandan karaciğer içerisindeki ferritin denilen bir başka proteinle kompleks meydana getirerek depolama faaliyeti sergilemektedir. Keza yine kas kasılması iki çeşit lif yapısında proteinlerin kayma hareketi ile gerçekleşip, deri ve kemik gibi dokuların gerilmeye dayanıklılığı fibröz bir protein olan kollogenin varlığı ile ortaya çıkmaktadır. Bu yüzden karbonhidrat metabolizmasında ara ürün olarak tespit edilmiş olan kemiğin çürümesi anlamına gelen ürüne osteoliz denmektedir. Bu arada kas içerisinde gerçekleşen bir çok spesifik uyarılara karşı sinir hücrelerinin cevabı, reseptör proteinler aracılığı ile olmaktadır. Mesela bu anlamda Rodopsin, retinal çubuk hücrelerin bir fotoreseptör proteinidir.
Karbondan yapılmış zincirler kolayca halkalar oluşturabilmektedirler. Özellikle beş veya altı karbonlu halkalar en ideal kararlı yapılardır. Hatta azot elementi bile bu halkalarda yer alan karbonun yerine geçebilecek bir potansiyele özelliğe sahip. Mesela bazı proteinler asit, baz veya enzimler tarafından hidrolize edildiklerinde proteinlerin yapıtaşları α (alfa) – aminoasitlere ayrılırlar. Malum olduğu üzere α – aminoasitler ortada α carbonal (α-C) adı verilen bir karbon (C) atomuyla birlikte buna bağlı olarak zincirin halkalarında yerini alan bir amino grubu (-NH2), bir karboksil grubu (-COOH), bir hidrojen atomu (-H) ve bir yan gurubun (-R) birleşmesiyle ortaya çıkan bileşik olup tek tip değildirler. Αlfa aminoasitlerin kendi aralarındaki ayırt edici özellikleri, farklı R grubu ihtiva etmeleriyle ayırd edilmektedir. Bu yüzden aminoasitlerin iyonlaşmamış genel formülleri iki ayna görüntüsü denilen D (sağ elli proteinler) ve L (sol elli proteinler) izomerleri tarzında sahne almaktadır. Zincirlerin dizilişine tefekkür gözüyle bakıldığında belli ki bu moleküler zincirlerin rastgele dizilmedikleri, ortada bir program ve planın varlığı sezilecektir. Şurası muhakkak tesadüf denilen ne idüğü belirsiz ucube varlığın bir tek proteini bile meydana getirmekten aciz konumda olduğunu dağdaki sağır sultan bile bilmektedir. Buna rağmen materyalistlerin hala gizemli tesadüf kavramına dört elle sarılmalarını anlamış değiliz. Oysa dile getirdikleri suni tesadüf yaratığın öyle bir araya gelipte işe yarar bir şekilde protein gerçekleştirme ihtimalinin 10171 senede bir denk düşecek imkânsızlığı temsil etmektedir. Kaldı ki tek bir proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimal şansı için senede bir 1065 değişik zincir kombinasyonların teşekkülüne ihtiyaç vardır. Düşünsenize bir tek protein için durum bu, ya tek hücreli bir canlının meydana gelmesi için durum tespiti yaptığımızda durum daha da bir vahim hal alır ki karşımıza rakamların bile aciz kaldığı bir manzara çıkacaktır. Değim yerindeyse sözkonusu bir tek canlının kendi kendine oluşması için harcanan mesainin tüm evreni baştan sona kadar 10 bin trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon ifade edemeyeceğimiz rakamlarla turlanması demektir. Çünkü en küçük canlının hayatını idame ettirebilmesi için en basitinden 239 proteine ihtiyaç duyulduğu artık bir sır değil. Madem amino asitlerin en basiti glisin, o halde bir canlının yaşaması için gerekli 239 cins proteine tekabül eden ortalama 445 amino asid biriminin 20 cins amino asitlik her bir kombinasyonu için 20’nin 445’inci kuvvetini almamız icap eder ki, bu sayıdan hareketle en basit proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimalinin 10520’de bir olduğu ortaya çıkacaktır. Şimdi bu rakama bakıp hala bir takım aklıevveller tarafından biyokimyasal nizam-ı âlemin tesadüf eseri ortaya çıktığını söyleniyorsa pes doğrusu. Bu durumda; onlara Allah akıl ve fikir versin demekten başka ne diyebiliriz ki.
Tabi protein âlemi burda bitmiyor, derinlere inmek gerekir ki hayat mucizesinin ne demek olduğunu bir kez daha kalbimizde hissedebilelim. O halde gelin hepbirlikte yelkenler vira vira deyip protein dünyasına kanatlanalım. Bilindiği üzere tüm amino asitlerin ana eksenini bir karbon atomuna bağlı bir hidrojen ve bir azot atomu oluşturmakla birlikte bunun yanı sıra R grubu adıyla zikredilen bir yan grup var ki, bu grup her amino asitte kendine has bir özellik katmaktadır. Fakat Glisin’de R grubu yerine hidrojen (H) atomu yer alıp, alenin de ise yan grup olarak CH3 (metil) yer almaktadır. Hidrokarbon yapısında ki diğer yan gruplara sahip amino asitler ise valin, lösin, izolösin ve prolin olarak bilinmektedir. 5 karbon (C ) atomu ile bir oksijen atomundan meydana gelen halka piran halkası ve 4 C atomu ile bir oksijen atomu ihtiva eden halka ise furan halkası diye adlandırılmaktadır.
NH2
│
H─ C ─COOH
│
H
a-Glisin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
CH 3
b-Alanin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
C H
\ ⁄
CH3 CH3
c- Valin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
C H2
│
C H
\ ⁄
CH3 CH3
d- Lösin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
R
e-Genel çerçevesi
Yukarıda da belirttiğimiz üzere R grubu atomları amino asit zincirinin hem sağ tarafında hem de sol tarafında bulunabilir. Bu yüzden R gurubun sol tarafında bulunanlar sol elli veya L (levo) amino asidler, sağ tarafta bulunanlar ise sağ elli veya D (dextro) amino asidler diye tarif edilmektedir. Mesela Prolin diğer aminoasitlerdeki primer amino grubu yerine sekonder amino grubu taşıdığından aslında o da bir aminoasittir. Prolinde ki R grubu hem alfa karbon (α-C)’a hem de amino gruba bağlanarak siklik bir yapı meydana getirirler.
Serin ve trosin aminoasitleri alfatik hidroksil grupları ihtiva eder.
COOH
│
NH2─ C ─H
│
H─ C ─ CH3
│
CH2
│
CH3
İzolösin
COOH
│
HN─ CH
│ │
H2C CH2
\ ⁄
C
H2
Prolin
COOH
│
NH2─ C─ H
│ │
H ─ C ─ OH
\ ⁄ │
H
Serin
COOH
│
NH2─ C─ H
│ │
H ─ C ─ OH
\ ⁄
CH3
Trosin
Aromatik grubuna dâhil yan gruplar ise 3 tanedir. Bunlar; Ferialanin, Trozin ve Triptofandır.
COOH
│
NH2─ C─ H
│
CH2
│
۞
Fenil alanin(yoğurt)
COOH
│
NH2─ C─ H
│
CH2
│
۞
Trozin
COOH
│
NH2─ C─ H
│
CH2
│
⁄ C
۞ ║
\ N ⁄ CH
H
Triptofan
Fizyolojik PH’da pozitif yüklü yan gruplara sahip aminoasitler ise lisin, arginin ve histidin olup, bunlara bazik amino asitler denmektedir.
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
CH2
│
CH2
│
NH3+
Lisin
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
N=NH2
│
NH2
Arginin
COOH
│
H2N─ C ─H
│
C=CH
│ │
HN NH
\ \ ⁄
CH
Histidin
Asidik olan amino asitlerin R grupları negatif (-) yüklüdürler. Yani glutamat ve aspartat asidiktir. Fizyolojik PH’ta asit isimlerinden tuz veya anyon isimleriyle de adlandırılırlar.
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
C
\ \ \
O O-
Aspartat
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
C
\ \ \
O O-
Glumatat
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
C
\ \ \
O NH2
Asparagin
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
C
\ \ \
O NH2
Glutamin
Bilindiği üzere proteinleri teşkil eden aminoasitler C, H, O ve N (nitrojen) denilen atomlardan gelmekte olup, bu dört değişik atomun yanına diğer aminoasit yan gruplarından kükürt (S) atomunun ilavesiyle oluşan sistein ve metiyon adındaki amino asitleri örnek verebiliriz.
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
SH
Sistein
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
SH
│
CH3
Metiyonin
Ayrıca amino asitler 3 harfli sembollerle simgeleştirilebilmektedir. O halde bu sembolleri aşağıda tablo halinde şu şekilde gösterilebilir:
Amino asit ismi Amino asit simgesi
Alanin Ala
Arginin Arg
Asparagin Asn
Aspartitasit Asp
Glutamin Gln
Glutamin asit Glu
Glisin Gly
Histidin His
İzolosin Ile
Lösin Leu
Lisin Lys
Fenilalanin Phe
Prolin Pro
Serin Ser
Sistein Cys
Treonin Thr
Triptofan Trp
Trozin Tyr
Valin Val
Bilimsel çalışmalar sonucunda proteinleri meydana getiren 20 değişik tipte amino asit tespit edilmiştir. Hatta tabloda gösterilen 20 amino asite ilave olarak birtakım değişik amino asit türevleride eklenmiştir. Mesela; 4- hidroksiprolin bir prolin türevidir. Hakeza 5- hidroksilizin ise lizin türevidir. Fibröz kollojen denilen protein ise bazı bitki proteinlerin yapısında bulunmaktadır.
OH
│
H─ C ─CH2
│ │
CH2 CH─COOH
\ ⁄
N
H
4-Hidroksiprolin
H2N COOH
NH2 \ ⁄
│ CH
NH2CH2CHCH2CH2CHOOH │
│ CH2)3
OH │
│ ⁄ \ ⁄ CH ⁄ NH2
H2N─CH─(CH2)2 ─ │ │ ─ (CH2)2 \COOH
⁄ \ N ⁄
HOOC │
Hidroksilizin (CH2)4
│
CH
\ ⁄
H2N COOH
Desmozin
dedekorkut1
11 Haziran, 2011 - 19:00
Kalıcı bağlantı
BİYOKİMYA-4
BİYOKİMYA-4
ALPEREN GÜRBÜZER
Anlaşılan o ki en küçük bir proteine 50, en büyüğüne 3000 civarında amino asit eşlik etmektedir. İşte bu eşlik etme esnasında oluşan peptit bağları vasıtasıyla kurulan gönül köprüleri sayesinde biyokimyasal hayat anlam kazanmaktadır. Mesela insülin salgı maddesi 51 adet amino asitten meydana gelmesi itibariyle çok önemli bir fonksiyon üslenmiştir. Hakeza yine fotosentez olayında önemli katkıları olan ferrodoksin proteini 97 amino asitten teşekkül etmekte, hayvan ve bitkilerin solunumunda çok mühim yer teşkil eden sitokrom-C proteini ise 104 amino asitten meydana gelip, her ikisi de can simidimiz olmaya devam etmektedir. Dahası protein ihtiva eden α (alfa)- amin asitlerden başka β (Beta) ve γ (gama) aminoasitleri de sözkonusudur. Hatta bakteri hücre çeperlerinde D-Glutamat gibi D-izomeri aminoasitleri de mevcuttur. Mesela β alanin bir vitamin olan pantotenik asidinin strülin ve ornitin maddeleri hem üre devrinin ara bileşikleri hem de arginin sentezinin ön maddeleridir. İşte görüyorsunuz bütün bunlar hücre alemi içerisinde gerçekleşen kompleks yapıların birer marifeti olarak karşımıza çıkmaktadır. Sanırım evrimciler bu kompleks yapıların derinden ve sessizden işleyen bu mükemmel faaliyetleri karşısında kendilerince bir başka yönden sırra kadem basmaktadırlar. Çünkü ortada ilahi Yaratıcıyı hatırlatacak bir sistem var, dolayısıyla görmezden gelelim duygusu daha çok işlerine gelmektedir. Bu yüzden tek taraflı medyatik veya akademik telkinlerle yetişen bu zihniyetin akla yatkın en temel prensiplere bile kulaklarını tıkamalarını çok görmemek gerekir. Bu saatten sonra zihinleri kapalı devre (kast sistemi) olarak çalışanların alışkanlıklarını terk etmelerini beklemek hayal olur zaten. Biz sadece şimdilik Max Planck’ın dediği gibi deriz; “Hangi branştan olursan ol bilimle iştigal eden herkes bilim mabedinin kapısında şu levhayı okuyacaktır: İman et. Çünkü inanç bilim adamının asla vazgeçeceği bir husus değildir.”
Birlikten kuvvet doğar sözünün uygulamasını moleküllerin kendi aralarında oluşturdukları zincirler üzerinde tüm detaylarını birlikte gözlemlemek pekâlâ mümkün. Şöyle ki; bazı mantar ve yüksek bitkilerde guanidin türevi kanavanin, djenkolik asit, β veya α-amino grubu arasında (karboksil (-COOH), diğer zincirin amino grubu (-NH2) arasında) peptid (amid) bağıyla bağlandıklarında bir H2O molekülün açığa çıkması sonucunda ortaklaşa kovalent birliktelikler gerçekleşir. Anlaşılan o ki peptit bağı sayesinde ortaya çıkan moleküler yapı, “Birlikten kuvvet doğar” sözünün birinci ayağını oluşturmakta. İkinci ayağını iki amino asidin birleşmesiyle meydana gelen dipeptit (ikili kuvvet) bağı teşkil eder. Daha sonra ortaya çıkan moleküler yapının üçlü olmasıyla birlikte tripeptit (üçlü kuvvet), dörtlü olunca tetrapeptit (dörtlü kuvvet), çoklu olunca polipeptit zinciri (çoklu kuvvet) veya protein zincirine dönüşüverirler. Bu tür birleşmeler belli ki sıradan birleşmeler değil. Kaldı ki zincirde yer alan bir tek amino asidin bile kazaen yanlış bir yerlere bağlandığını varsaydığımızda ciddi bir şekilde canlı üzerinde onarılması zor tahribatlar doğuracağı muhakkak. Bu yüzden biyokimyasal düzen aynı zamanda matematiksel bir programı beraberinde taşıyan bir sistemin adıdır diyebiliriz. Mesela orak hücreli anemi alyuvarlar içerisindeki hemoglobin proteininin 574 amino asidin 19 türünden sadece birinin farklı olmasından ileri gelen veya genç yaşta bile ölüme sürükleyecek nitelikte bir takım biyokimyasal yanlış bağlanmalar neticesinde ortaya çıkan bir arıza olarak bilinmektedir. Dolayısıyla en ufak yanlış bağlanma biyokimyasal düzenin bozulması demektir.
Bir polipeptit zincirinin serbest halde bir amonyum (-NH2), ayrıca buna ilaveten bir de karboksil (COOH) grubu var ki, işte bu zincirin uçtaki serbest terminal amonyum grubu N-terminal grub olarak tarif edilmekte. Böylece her iki grub bir araya geldiğinde NH3 COO- şeklinde sembolize edilirler.
Yukarıda amino asit zincirlerin dilini teorik olarak izah etmek mümkün gözükse de pratikte en basit bir proteini tesadüfen meydana getirmenin imkansız olduğunu vurgulamıştık. Zira
“ — Dünyanın ilkel atmosfer şartlarına benzer birebir şartlar oluşturulsa da,
—20 cins amino asidin tamamının optimal oranlarda meydana gelmiş olsa da,
—Proteinler sol elli tarzda dizayn edilmiş olsalar da,
— Bir canlının yaşaması için gerekli 239 cins proteine tekabül eden ortalama 445 amino asid birimi sağlanmış olsa da,
— Amino asitlerin yapı taşlarını oluşturan atomların amino asidlerin oluşumunda eksiksiz bir şekilde kullanılmış olsa da,
—Her türlü ültraviyole ışınların zararlarına karşı korunaklı ortam sağlanmış olsa da,
—Amino asitler birbirleriyle otomatik olarak sentezlense de,
— Hatta oluşacak zincirlerin gerektiğinde yer değişikliğini yapabileceği gerektiğinde işe yaramayacağı sezilen zinciri bozup yenisinin kurulabileceği zincir şartları oluşturulsa da” yine de en basit bir canlı için 239 cins proteinin tesadüfen bir araya gelme ihtimali koca okyanusta kaybolan bir inci tanesini bulmaya kalkışmak gibi bir şey olsa gerektir. Dahası dünyanın yaşını yaklaşık 5 milyar, evrenin 15 milyar düşündüğümüzde protein sentezinin bir tesadüf eseri olarak meydana gelme ihtimali 1041 gibi dudak uçurtacak bir rakamla karşı karşıya kalmak anlamına gelecektir ki, icabında bu rakamı 100 bir milyar milyar milyar milyar şeklinde de kategorize edebiliriz. Kaldı ki bu rakam ortalama 445 amino asid birimi içeren bir protein sentezi için yapılan bir ihtimal hesabıdır. Allah bilir ya, değişik tip kombinasyon içeren proteinleri hesap etmeye kalkıştığımızda kimbilir hangi manzara ile karşılaşılaşacağız. Muhtemeldir ki bu durumda 20 cins amino asidin her bir kombinasyonu için 20’nin 445 ‘inci kuvvetini almamız icap edecektir. Ki, bu sayı takriben 10520 gibi aklı karaya oturtacak cinsten bir rakam demektir. Anlaşılan o ki bütün hesaplamalar sonucunda ortaya çıkacak trilyonlu rakamların evrene sığmayacağı gözükecektir, zaten sığmaz da. Evrimciler kafalarında ne düşünüyor onu bilemeyiz, ama bilinen bir şey var ki; “Yanlış hesabın Bağdat’tan döndüğü” gerçeğidir. Onların bir hesabı varsa, elbette Allah’ın da şaşmaz bir hesabı var. Bizim buna inancımız tam olup, asla şek şüphe duymayız da.
Proteinlerin yapısı
Malum olduğu üzere proteinler amino asitlerden meydana gelen hayati bir molekülümüzdür. Bu hayati molekül aynı zamanda canlılığın yapıtaşı hükmünde öneme haiz bir konuma sahiptir. Hatta proteinin olmadığı bir canlı yoktur diyebiliriz. Bu yüzden yukarıda bahsettiğimiz üzere proteinler biyokimyanın temel taşları sayılmaktadır. Yapı taşı olmanın ötesinde protein moleküllerinin her birinin tesadüfe meydan vermeyecek bir şekilde mükemmel bir nizamla donatılmış olması her bir biyoloğu hayretler içerisinde bırakmaktadır. Kaldı ki canlılarda en elzem bulunması gereken Stokrom-C proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimali sıfırdır. Şimdi sıfır ihtimalde olsa ‘olabilirmiş’ diye bir nebze ümitlenip, pişkin pişkin “protein tesadüfen meydana gelmiştir” demek dogmatizmden başka bir şey değildir. Dolayısıyla mükemmel donatılmış milyonlarca proteinden bir tanesinin bile kendi kendine veya evrimleşerek teşekkül ettiğini iddia etmek abesle iştigal olsa gerektir. Çünkü evrim dogması mükemmel (kompleks) bir yapıdan nefret edip, teorisini güçlü kılmak için daha çok ilkel tarz yapılara ihtiyaç hisseder. Onlar neye ihtiyaç duyarlarsa duysun, aslında kimyasal yapı bakımdan proteinlerin her biri polimer zincir olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunun anlamı proteinlerin her birinin yüzlerce, bazen binlerce amino asit içeren dev moleküllerden meydana geldiği gerçeğidir. Nitekim değişik sayıda amino asitlerin bir araya gelerek protein zinciri oluşturmaları gerçekten mühim bir hadise olsa gerektir. Yukarıda bir nebze değindiğimiz gibi amino asitler kendi aralarında birleşecekleri sırada zincirin bir ucundaki karboksil (-COOH) grubu ile diğer zincirin amino grubu(-NH2) arasında peptid (amid) bağı oluştuğunda aralarında birer su molekülü açığa çıkmaktadır.Yani kelimenin tam anlamıyla karboksil grubunun hidroksil (OH) ve diğer amino grubun hidrojeni (H) ile birleşmesiyle birlikte ab-ı hayat dediğimiz su (H2O) meydana gelmektedir.
Proteinlerin vücut biyokimyasında en önemli fonksiyonu her türden hücre ve doku yapı malzemesini (plastik unsur) sağlamaktır. Peki; madem proteinler hücre ve dokulara yapı malzemesi oluyorlar, bu arada ister istemez kendilerine acaba hangi yapılar eşlik etmektedir suali akla gelmektedir. Bunu ancak amino asitlerin polimerizasyon ürünü diyebileceğimiz protein moleküllerinin 3’lü veya 4’lü alt yapılar şeklinde kendi aralarında kaynaşarak oluşturdukları birbirlerini tamamlayıcı zincirimsi yapılarla izah edebiliriz. Zira sözkonusu halkalar birincil yapı, ikincil yapı, üçüncül yapı ve dördüncül yapı diye zincirlenirler. Bu olay şu meşhur atasözümüz; “Bir elin nesi var iki elin sesi var” sözünü teyid etmektedir. İşte bu sıralanan yapılar bilim diliyle ifade edildiğinde birkaç molekülün biraraya gelmesinin sonucu komplek moleküllerin oluşumuna yelken açmak anlamıyla karşılık bulacaktır. Şöyle ki; ilk oluşumda belirli aminoasitlerin belirli sayıda ve belirli sıralınışa göre peptit bağlarıyla birleşmesi neticesinde birincil yapılar (öncü yapılar) teşekkül etmektedir. İkinci oluşum malum olduğu üzere polipeptit zincirinin molekül içi birkaç polipeptit molekülün peptit bağları arasında veya peptit bağların amino ve karboksil grupları arasında karşılıklı bağlanmalar sonucu konformasyon protein molekülünün ikincil yapısı meydana gelmektedir. Böylece ikincil yapı formatında bir protein molekülü basit halden daha kapsamlı ve daha dayanıklı yapılara dönüşümü gerçekleşmiş olur. En dayanıklı konformasyonlar hiç kuşkusuz polipeptit zincirin üzerinde ki dizili halde amino gruplarına hidrojen (H) bağları ile köprü oluşturanlardır. Zira belli başlı iki çeşit konformasyon meydana gelip, bunlar; α-helezon ve β – konformasyonu diye kategorize edilirler. Hatta ikincil yapının α-helezon ve β – konformasyonu özellikle fibriler proteinlerde daha sıkça görülmektedir.
Demek ki Hidrojen (H) bağları protein molekülünün karşılıklı amino karboksil gruplarından başka serbest karboksil grubu ile diğer bir amino asidin serbest karboksil karbonu veya histidinin imidazol azotu arasında köprü kurmaktadır. Dolayısıyla ikincil yapının α-helezon ve β – konformasyonu gösteren proteinlerin komşu polipeptit zincirlerine hidrojen bağları, iyon bağları ve apolar çekmeler vasıtasıyla bağlanmışlardır.
Bu yüzden hidrojen bağların meydana gelmesiyle oluşan bir veya birkaç polipeptit zincirin kendi amino ve karboksil grupları arasında düşey bir eksen etrafında helezon tarzında kıvrılma tarzında oluşan konformasyona ikincil yapının α-helezon konformasyonu denmektedir. Birkaç polipeptit zincirleri arasında hidrojen (H) bağlarının teşekkülü ve karbon- 2 (C–2) atomundaki R gruplarının aynı ve zıt yönde sıralanması ya da paralel veya anti paralel olarak dizilmeleriyle oluşan konformasyona ise ikincil yapının β – konformasyonu veya kırmalı tabaka yapısı adı verilmektedir. Örnek–1: α-helezon konformasyon için miyozin, fibrinojen ve α-keratini. Örnek–2: β – konformasyon için ipek fibrini ve β – keratini.
Üçüncül yapı
Helezonlaşmış ve bükülmüş polipeptit zincirinin kendi üzerine yumak tarzında katlanmasıyla üçüncül yapı meydana gelir. Dolayısıyla bu şekilde katlanmış proteinler globüler proteinler olarak bilinmektedir.
Üçüncül yapıyı meydana getiren gerek hidrojen (H) bağları, gerek Wanderwals çekmeleri, gerek iyon bağları ve gerekse kovalent bağları sayesinde organizmamız herhangi bir yerden karbonhidrat molekülü almadan sadece bazı aminoasitlerin(Pirüvik asit, gliserol) başka maddelerden temin ettikleri maddelerle glikojenik işlem gerçekleşmektedir. Ki bu yapısal işleme glukoneogenez (glikozun yeniden yapımı) adı verilmektedir. Reaksiyon işlemi esnasında glikozun meydana gelen ilk bileşiği Glikoz 6 fosfat (Glikoz–6-P)’dır. Ayrıca karaciğerde glikozun Glikoz–6-P’a çevrilme reaksiyonunu kataliz eden iki enzim var ki, bunlar heksokinaz ve glikokinaz olarak bilinmektedir. Ancak kas dokusunda Glikoz–6-P’ın teşekkülünde sadece heksokinaz enzimi rol oynamaktadır. Anlaşılan o ki karaciğer tarafından üretilen glikokinaz enzimi glikozun glikojene dönüşümünde rol oynayıp, heksokinaz ise glikoliz olayında glukoz 6-fosfat inhibitörü olarak görev yapmaktadır.
O halde protein molekülünün ikincil ve üçüncül yapıları arasındaki farkı şöyle özetleyebiliriz:
—İkinci yapıda helezonlaşma ve bükülme söz konusu iken üçüncü yapı proteinlerinde yumak tarzında katlanma vardır.
—İkincil yapı sabit ve kararlı olmazken üçüncül yapı sabit ve kararlı haldedir.
Dördüncül yapı
Üçüncül yapıyı gösteren bazı polipeptit veya proteinlerin alt birim ( protomer) adı verilen monomer şekillerinin ikişer zincirli hidrojen bağları ile diğer Wandervals çekmeleri veya iyon çekmelerinin etkisiyle uç uca eklenerek teşekkül eden tetrahedral zincirin polimerize olması sonucunda dördüncül yapı meydana gelir. Örnek: Hemoglobin molekülü.
Proteinlerin sınıflandırılması
Proteinler molekül şekillerine, bileşim ve çözünürlüklerine göre sınıflandırılır. Molekül şekillerine göre fibriler proteinler ve globüler proteinler diye iki ana başlıkta sınıflandırılırlar.
Fibriler proteinler genellikle organizmada kemik, saç, tırnak vb. destek yapısını teşkil ederler.
Globüler proteinlere ise süt proteinleri, kan serumu proteinleri ve enzimleri örnek verebiliriz. Özellikle X ışınlarıyla yapılan deneyler sonucunda miyoglobinin % 70 kadarı α-helezon yapısında olan bir tek polipeptit zincirinin kendi üzerine katlanmasıyla birlikte ortaya çıkan moleküler oluşumun globüler bir protein olduğu belirlenmiştir.
Bileşim ve çözünürlüklerine göre proteinler ise üçe ayrılmaktadır. Bunlar:
—Basit proteinler
—Bileşik proteinler
—Türev proteinleridir.
Basit proteinler hidroliz edildiklerinde amino asitlerden ibaret bir karışım verirler.
Birleşik proteinler basit protein molekülünün yanı sıra, bu proteine (basit protein) kovalent bağlarla bağlı fakat proteini olmayan prostatik grup adını verdiğimiz grupları ihtiva eden proteinlerdir.
Basit proteinler
Basit proteinler çözünürlüklerine göre aşağıdaki alt sınıflara ayrılır:
Albüminler
Albüminler amonyum sülfatın doymuş konsantrasyonun da çöken proteinlerdir.
Globulinler
Globulinler ısı ile ve yarı doymuş amonyum sülfat konsantrasyonunda çöküp, euglobulin ve pseudoglobulin diye ikiye ayrılırlar.
Euglobulin konsantrasyonu az olan (NH4)2SO4 (amonyum sülfat) çözeltilerde çöken proteinler olup, aynı zamanda sütte bulunan euglobulin, yağ globulinlerin bir araya gelmesinde rol oynamaktadırlar.
Pseudo globulinler ancak yarı doymuş (NH4)2SO4 çözeltilerde çöken protein olup, bunun yanı sıra yalancı alerjik (pseudo-allergic) reaksiyonların birbirinden ayırt edilmesinde önemli bir enzim görevi yapmaktadır.
Glutelinler
Çok miktarda bitkisel proteinler olup çok seyreltik asit ve alkalilerde çözünürler.
Protaminler
Çok miktarda arginin ihtiva etmeleri dolayısıyla en basit proteinler olarak bilinmektedir.
Histonlar
Çok miktarda histidin ihtiva edip, özellikle su, seyreltik asit ve alkalilerde çözünürler.
Skleroproteinler
İnsan ve hayvan organizmasının iskelet ve epidermisinde, tırnakta ve saçta bulunan fibriler (ipliksi) protein olup, bu alt sınıfa giren başlıca proteinler şunlardır:
—Kollajen
—Elastin
—Keratin.
Kollajen
Kollojen; insana ait bağ dokusu proteinidir. Yani kemik, kıkırdak ve bağ dokuda bulunup temel amino asidi glisin olan fibröz yapıda bir proteindir. Kollajen bağ dokusu fazla miktarda prolin ve hidroksiprolin ihtiva edip, hidroksiprolin 5-hidroksilizin şeklinde sahne almaktadır. Hatta bunlar kollajenin ön maddesi olan prokollajende prolin ve lizinlerin hidroksilasyonu ile meydana gelmektedir.
Elastin
Elastin fibroplast hücrelerince üretilen bir yapısal proteindir. Bilhassa bu yapısal protein tendon, arter ve esnek dokularda bulunup, ekseriyetle bağ dokusunun hücreler arası maddesinde konaklamaktadır. Aynı zamanda elastini elastaz adı verilen pankreas enzimi hidroliz etmektedir.
Keratin
Keratin birtakım ökaryotik (çekirdekli) hücrelerde bulunan lif içerikli bir yapısal protein olup genellikle deri, saç tırnak ve boynuzda bulunurlar. Dahası kâinatta α-keratin ve β- keratin olmak üzere iki tip halde bulunurlar.
α-keratin; α- helezon konformasyonundaki peptit zincirlerinin birbirlerine moleküllerarası –S-S- (disülfür) bağları şeklinde yan yana dizilerek bağlanması sonucunda oluşan liflerden ibaret proteinlerdir. Hatta α-keratinine miyozin, fibrinojen, saç ve yün keratinlerini örnek verebiliriz.
β –keratin ise β konformasyonunda veya kırmalı tabaka konformasyondaki yapıya ait peptit zincinlerinin birbirlerine moleküller arası –S-S- bağları ile paralel veya antiparalel dizilmesi sonucu oluşan lif proteinlerdir. Dolayısıyla β –keratine ipek fibrini ve kuş tüyü keratinini örnek verebiliriz.
Keratinler ditio bağları (disülfit bağları)’nı açan, aynı zamanda polisülfürler ve alkalik tioglikolatta ile çözünen protein olarak ta dikkat çekmektedir. Bilindiği üzere tioglikolat asitten ve amonyaktan oluşan alkali reaksiyonlu bir tuzdur.
Türev Proteinleri
Türev proteinleri basit protein ve bileşik proteinlerin yapı ve bileşimlerinden meydana gelir. Şöyle ki dışardan aldığımız besinler ağız mukozasında iki işleme tabi tutulup, birincisinde her alınan lokma mekanik olarak küçük parçalara ayrışma işlemi uygulanmakta, ikincisinde ise parçalanan besinler tükürük bezleri tarafından (özellikle pityalin madde sayesinde) bir takım kimyasal reaksiyonlarla moleküler hale getirilip, böylece vücut tarafından emilme konumuna getirilme işlemi gerçekleştirilmektedir. İşte ilk basamakta başlayan bu hazırlıkların neticesinde basit veya bileşik proteinlerin kimyasal veya fiziksel değişikliklere uğramasıyla birlikte oluşan maddeler türev proteinleri olarak isim almaktadır. Ayrıca türev proteinleri bakteriyoloji laboratuarlarında üreme ortamı olarak kullanılmakta olup, bu proteinlere misal olarak proteinlerin denatrasyonu sonucu teşekkül eden denatüre proteinler ile proteinlerin asit ve enzimlerle hidrolizi sonucunda meydana gelen parçalanma ürünleri olan proteazlar, peptonlar ve peptinleri pekâlâ örnek gösterebiliriz.
Kan, plazma ve serum proteinleri
Kan
Sıvı yapısının en büyük kısmını su teşkil eden ve bu su içerisinde ki çözünmüş organik ve inorganik maddelerden ibaret süspansiyonu ile birlikte kendine has hücreleri olan bir sistemin adıdır; kan.
Kan pıhtısı
Suda çözünmeyen renksiz ağ şeklindeki fibrin protein ve bu fibrin tarafından tutulan kan hücrelerinden ibaret yapıya verilen addır.
Fibrin
Fibrinojenin ağ teşkil etmesiyle birlikte oluşan pıhtılaşmış protein demektir.
Heparin
Heparin kan pıhtılaşmasını önleyen ve aynı zamanda karaciğer ve akciğerde teşekkül eden bir polisakkarittir. Ayrıca Heparini karaciğer ve böbreklerde bulunan heparinaz adı verilen bir enzim hidroliz etmektedir.
Kan serumu ile kan plazması arasındaki farklar:
—Kan plazması fibrinojen ihtiva etmesine rağmen, kan serumunda fibrinojen bulunmamaktadır.
—Kan plazmasının proteinleri fibrinojen, serum, albumin ve serum albumin ve serum globulinler olup, kan serumunun proteinleri ise serum albumin ve serum globulin oluşturmaktadır.
Fibrinojen
Fibronojen glikoprotein sınıfında olup % 4 kadar karbonhidrat ihtiva eden ve karaciğerde teşekkül eden bir proteindir.
Serum albümin
Bir globüler protein olan serum albümin, elipsoid molekül yapıya sahip bir proteindir. Serum albüminin görevi; hem kanda çok az çözünen yağ asitleri, triacil gliseoller, yağda çözünen vitaminler ve stereoid hormonları billuribin ile birleştirip bu maddeleri seruma taşımak hem de çözünmüş halde tutmaktır.
Serum albümin özellikle karaciğerde sentez edilmektedir. Fakat böbrek hastalarında bu serum rahatlıkla idrara karışabilmektedir.
Serum globulinler
Serum globulinler de karaciğerde sentez edilmektedir. Bunlar aynı zamanda kolesterol triaçil gliserollerin yağda çözünen vitaminler üzerinde oynadıkları role benzer bir fonksıyon üstlenmişlerdir. Serum globulinlerin asıl görevi kanda çözünürlüğü az olan maddelerin serumda çözünmüş halde kalmalarını sağlamaktır.
Kas proteinleri
Kas dokusuna kırmızı renk veren miyoglobin hem metaloprotein hem de kromoprotein olup kas dokusuna oksijen bağlayan bir protein maddesidir. Özellikle miyoglobin vücuda oksijen sağlanması noktasında sıkıntı yaşandığı durumlarda devreye girerek oksijeni oksihemoglobinden koparma hünerine sahiptir. Böylece koparılan oksijen stokromoksidaza aktarılmak üzere kas hücrelerinde depo edilerek bir nebze olsun sıkıntı giderilmiş olmaktadır.
Miyozin fibriller bir proteindir. Yani aktin ortamın şartlarına göre globüler ve fibriler olmak üzere iki şekilde elde edilen bir proteindir. Dahası miyozin aktin ile birleşerek kas kasılması esnasında etkin rol oynayan aktomiyozin kompleksini meydana getirirler.
Birleşik proteinler:
—Glukoproteinler ve mukoproteinler
—Lipoproteinler
—Fosfoproteinler
—Metaloproteinler
—Kromoproteinler
—Nükleoproteinler diye tasnif edilirler.
Glukoproteinlere fibronojeni, mukoproteinlere ise heparin, hiyaluronik asit, koudritin sülfat ve kan grubu maddelerini örnek verebiliriz.
Lipoproteinlere şilimikronlar, β-lipoproteinler ve rodopsini örnek verebiliriz.
Fosfoproteinlere ise sütte kazein maddesi, yumurta sarısı içerisinde ki vitellin, livetin, fosvitin maddesi ve balık yumurtası içerisinde yer alan ihtulin maddesi örnek gösterilebilir. Nitekim yumurtada takriben % 11 kadar protein ihtiva etmektedir. Bunların en büyük kısmı oval albumin(OVA)’den ibaret olup, bundan başka ovoglobulinde vardır. Yumurta sarısı % 16 kadar protein ihtiva edip, bu proteinin en önemlisi hiç şüphesiz bünyesinde hem fosfo protein hem de lipoprotein taşıyan vitellin maddesidir. Hatta bundan başka livetin ve fosvitin adı verilen fosfoproteinlerde bulunur.
Metaloproteinler prostatik grup olarak Fe, Mg, Mn, Zn, Cu gibi metal iyonlarını ihtiva eden proteinlerdir. Hatta Zn++ (çinko) iyonu ihtiva eden karbonik anhidraz ile molibden ve Fe iyonlarını ihtiva eden ksantin oksidaz da bir metelo proteindir.
Fe+3 iyonu ihtiva eden bileşiklerin başlıcaları ferritin, hemosiderin ve transferindir. Bu yüzden Fe (demir) porfirin prostatik grubu metaloproteinlere hemoglobin, olarak gösterilirler.
Bakır (Cu) içeren protein bileşiklerin başlıcaları şunlardır:
—Seruloplazmin (kan plazmasında bulunur)
—Hepatokuprein (karaciğerde bulunur)
—Serebrokuprein (beyinde bulunur)
—Eritrokuprein (eritrositlerde bulunur)
—Trosinaz ve askorbat oksidaz (Stokrom C proteini bünyesinde taşıyan enzimler).
Son yıllara kadar fonksiyonları bilinmeyen eritrokuprein, hipetokuprotein ve serebrokupreinin süperoksit dismutaz aktivetisi gösterdiği tespit edilmiştir. Basit bir protein ve renkli bir prostatik grubun birleşmesiyle meydana gelmiş renkli proteinlere kromoproteinler denmektedir. Kromoproteinlere metelo proteinler (Fe porfirin prostatit grubu ihtiva eder), flavo proteinler ve rhodopsin (lipoproteinler) örnek gösterilmektedir. Nükleoproteinler ise en çok hücrenin nükleus, mikrozom, mitokondri kısımlarında bulunurlar. Dahası nükleoproteinler prostatik grup olarak nükleik asit ihtiva ederler. Ayrıca nükleoproteinlerin protein kısmını çoğu zaman histonlar ve bazende protaminler oluşturmaktadırlar.
Karbonhidratların sindirilmesi ve emilmesi
Biyokimyasal düzenimizin işlemesi için sadece proteinler değil, enerjiye de ihtiyaç var. Zaten bu enerji yediğimiz gıdalardan ve bilhassa karbonhidratlardan karşılanmaktadır. Şayet her gün tükettiğimiz bu enerji karşılanmaz ya da ihtiyaca cevap vermezse bu sefer vücut biyokimyamızda mevcut olan dokular içerisindeki protein ve yağların yakılma işlemi başlatılma mecburiyeti doğup, böylece bu ihtiyaç giderilmeye çalışılır.
Bilindiği üzere karbonhidratlar sindirim kanalında bazı enzimler tarafından hidrolitik olarak yıkılmasıyla birlikte bağırsaklara gönderilir. Burada elbette ki emilme işlemleri devam edecektir, ancak besinlerle alınan karbonhidratların bağırsak duvarlarından emilebilmeleri için monosakkarit haline geçmeleri gerekmektedir ki, öyle de yapılır zaten. Mesela nişasta ağız yoluyla vücuda girer girmez daha ilk baştan sindirim kanalında yapı birimlerine (glikoza) ayrışmakta ve böylece ayrışan ürünler (glikoz yapı birimleri) özel poliglükoz kapsamında yeni bir glikojen paket şeklinde vücudumuzun hizmetine sunulur.
Karbonhidratların sınıflandırılması
Karbonhidratlar madem karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) atomlarından meydana gelmekte, o halde fotosentez olayı esnasında meydana gelen karbonhidratların organik maddelerin en büyük kısmını teşkil ettiğini rahatça ifade edebiliriz. Çünkü karbonhidratlar fotosentez reaksiyonu sonucunda açığa çıkmaktadır. Bu açığa çıkan ürün hepimizin yakından tanıdığı enerji ve besin kaynağı niteliğinde glikozdur. Dolayısıyla şeker molekülleri basitten karmaşığa doğru monosakkarit, disakkarit ve polisakkarit diye tasnif edilip, sayı arttıkça şekerin tadı da ister istemez azalmaktadır. Her sabah kahvaltısında içtiğimiz çayın tadını disakkarit (iki moleküllü şeker) sayesinde tadarız. Hatta sofralarımızı süsleyen bu şekere sakkaroz veya sükroz da denmektedir. Dahası laktoz (süt şekeri) ve maltoz (malt şekeri) birlikte dissakkarit olarak kategorize edilirler. Bu arada şunu belirtmekte fayda var; moleküller birbirlerine bağlanırken glükozid denen bir bağla bağlanırlar.
Sakkarozların sindirimi
Sakkaroz bitkilerde en çok şeker pancarı ve şeker kamışında bulunup,C12H22O11(Sakkaroz)→ C6H12O6(Glukoz) + C12H10O5 (Fruktoz) şeklinde formüle edilir. Ayrıca glikoz ve fruktoz karışımına invert şeker (kristalize şeker) de denmektedir.
İlginçtir besin olarak alınan sakkaroz ağız ve midede değişikliğe uğramamaktadır. Neyse ki sakkaroz ince bağırsaklarda işleme tabiî tutulması sonucunda B-D fruktofuranoz, fruktohidroglikoz ve 1 mol fruktoz haline dönüşerek vücuda yararlı hale gelmektedir. Hakeza süt ve sütlü besinler yoluyla alınan laktoz da ağız ve midede değişikliğe uğramamaktadır. Fakat laktoz sadece ince bağırsaklarda bulunan β – galaktosidaz enzimi sayesinde laktoz hidrolitik olarak yıkılıp, açığa 1 mol glukoz ve 1 mol galaktoz çıkmak şeklinde bir dönüşüm yaşamaktadır.
Demek ki genel olarak karbonhidratlar; monosakkaritler, oligosakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere üç büyük sınıfta toplanmaktadırlar. Ayrıca içerisinde ihtiva ettikleri monosakkarit birim sayısına göre ise oligosakkarit; trisakkarit veya disakkaritler olarak adlandırılırlar. Hatta sayıca ondan fazla mono ve oligosakkaritlerden oluşan yapı her zaman adından şekerler diye sözettirmektedir. Bilindiği üzere monosakkarit ve oligosakkaritlerin adlandırılmasında kullanılan karakteristik simge –oz ekidir. Örnek: Laktoz (süt şekeri).
Monosakkaritler karbon atom sayılarına göre ise;
—Triozlar (3 C atomu),
—Tetrozlar (4 karbon atomu),
—Pentozlar (5 C atomu),
—Heksozlar( 6 C atomu),
—Heptozlar (7 C atomu),
—Oktozlar (8 C atomu) diye tasnif edilirler.
Görüldüğü üzere en basit monosakkarit triozlardır. Triozlar bir aldotrioz olan D- gliseraldehit (gliseroz) ve ketotrioz olan dihidroksiaseton karbonhidratların organizmada yıkılmaları esnasında ara ürün olarak meydana gelirler.
En önemli pentozlar aldopentozlardan riboz, dezoksiriboz, arabinoz, ksiloz olup, ketopentozlardan ise ribuloz ve ksiluloz büyük önem addetmektedir.
Tetrozlara aldotetroz olan eritrozu örnek verebiliriz.
Monosakkaritlerin emilmesi
Monosakkaritlerin küçük bir kısmı bağırsak bakterileri tarafından fermantasyona uğratılır. İnce bağırsak mukozasında emilen monosakkaritlerin büyük bir kısmı ise venaporta’ya gönderilmektedir. Zira bağırsak mukozasında en hızlı emilen galaktoz, en az emilen ise mannoz olduğu anlaşılmaktadır.
Emilen monosakkaritlerin akıbeti
Bağırsak mukozasında emilme işlemi basit bir diffuzyon olayı olmaktan ziyade seçiciliğe dayalı bir yöntemle gerçekleşmektedir. Nitekim ince bağırsaklardan ‘seçilme-emilme’ yöntemi sayesinde vena yoluyla karaciğere gelen monosakkaritlerden fruktoz, galaktoz ve glikozamin değişikliğe uğrayarak glikoza çevrilirler. Sonraki aşamalarda ise glikozun bir kısmı glikojene çevrilir, hatta bir kısmı yükseltgenerek enerji meydana getiririr, bir kısmı da yağ asitleri ve bazı amino asit vb. maddelere dönüşür. Bu arada monosakkaritlerin karaciğer tarafından alınmayanlardan arta kalanlar genel dolaşıma geçerler. Anlaşılan o ki monosakkaritler tek şekerli moleküller olmakla beraber, belli ki bunlar arasında üç, beş ve yedi karbonlu olanları daha kayda değer niteliktedir. Özellikle beş karbonlu bir şeker olan pentoz nükleik asitlerin bünyesinde yer alan nükleotidlerin şeker kısmını teşkil ederler. Öyle ki bu zincirin ikinci karbonundan bir oksijen yitirildiğinde deoksiriboz cinsinden DNA’nın yapısına dâhil olmaktadır. Peki, altı karbonlu şekerler neyapıyor derseniz, onlar da glikoz ve fruktoz olarak bilinip vücudumuzda dolaşan kan hücrelerine büyük ölçüde enerji sağlamaktadırlar. Ayrıca fruktozun bir meyve şekeri olmanın yanı sıra aynı zamanda bal’ın içerisinde bile bulunduğunu belirtmekte yarar var.
Emilme esnasında kandaki şeker miktarının normal halden yüksek hale geçmesine Hiperglisemi denir. Glikozun idrarla atılmaya başlandığı kan şekeri düzeyine ise kan şekerinin böbrek eşiği adı verilir. Hiç kuşkusuz kan glikozunun miktarını sabit sınırlar içerisinde tutan en önemli olay glikojen teşekkülü ve yıkılma olayıdır. Nitekim karaciğer, kendi hücrelerinde glikojenin parçalanmasıyla meydana gelen glikozu öncelikle kana vermeyerek kendi ihtiyaçları için kullanıp, böylece kan şeker düzeyi dengede tutulmuş olmaktadır. Belli ki kan şekeri yaratıcının belirlediği plan dâhilinde arttıkça düşürülen, düştükçe artırılan bir düzen ayarı (geri tepme-feed back) mevcuttur. Sadece kan şekeri mi, elbetteki hayır. Kâinatta canlı cansız her şeyin külli iradenin cüzi irade üzerinde bağlantı ayarı söz konusudur. Demek ki karaciğer glikojeni; kandaki glikozun normal düzeyde tutulması için hazır tutulmakta, kas glikojeni ise kas kasılmasında gerekli enerjiyi sağlamak için var olmaktadır.
Şurası bir gerçek en çok glikojen ihtiva eden doku karaciğer olup, ikincisi kas dokusudur. Zira kasın faaliyete geçmesiyle birlikte glikojenin yıkılma olayı devreye girerek laktik asit meydana gelmektedir. Bu yüzden karaciğer glikojeninden kan glikozuna, kan glikozundan kas glikojenine, kas glikojeninden laktik aside ve en nihayet karaciğerde tekrardan glikojenin teşekkülü ile tamamlanan döngüye Corisiklusu denmektedir. Dahası Corisiklusu çemberi sayesinde glikozun glikojene dönüşmesi söz konusu olup, netice itibariyle UDP-glukoz (Glikojen molekülündeki glukoz kalıntılarının ana kaynağı) meydana gelmektedir.
Glikozun organizmada yıkılışı
Öncelikle glikozun organizmada nasıl yıkıldığına dair bilgilere geçmeden önce glikojenez ve glikojenoliz kavramlarını aydınlatmakta fayda var. Şöyle ki; dokularda glikozun glikojen halinde depolanması esnasında mevcut glikojen molekülün düz poliglikoz zincirinin indirgen olmayan veya yan dalların uçlarına α (1→4) glikozid bağlarının bağlanması ile birlikte gerçekleşen glikojen teşekkülü olayına glikojenez denmektedir. Karaciğerin glikojenden glikoz üretmesine ise glikojenoliz (Yunanca glykys: tatlı; genes: meydana gelme; lysis: çözme) diye tarif edilmektedir. Aslında glikojenez ve glikojenoliz birbirinden farklı metobolik yol olup, katiyetle beraberce icraat sergilemezler. Mesela herhangi bir metabolik faaliyette glikojenez işlerken, glikojenolizin durduğu gözlemlenmiştir. Zira glikojenin hücre içerisinde glikoza yıkılması ya da karaciğerde ve kas hücrelerinde glikojeni yıkan enzimler fosforilaz olarak bilinmektedir.
Bilindiği üzere glikoz organizmada başlıca iki yoldan yıkılırlar:
1-)Embden Meyerhoff + Trikarsoksilik asit siklusu (TCA) yolu.
Organizmada glikozun büyük bir kısmı Embden Meyerhoff + Trikarboksilik asit siklusu yoluyla yıkılmaktadır. Bu yıkılış iki safhada gerçekleşmektedir:
Birinci safha glikojenin veya glikozun birçok ara maddeler üzerinde laktik aside yıkılmasıyla gerçekleşir ki, bu olaya glikoliz ve Embden Meyerhoff yolu denmektedir.
İkinci safha glikolizin ara maddelerinden biri olan pürivik asitin Asetil- CoA’ya dönüştükten sonra Trikarboksilik asit siklusun (TCA)’dan CO2 ve H2O’ya yükseltgenmesi metoduyla gerçekleşen yoldur.
Glikoliz olayı sadece bitkilerde fotosentez olayı sonucu değil, aynı zamanda birçok dokularda hücrenin sitozol kısmında oksijensiz ortamda da meydana gelir. Bu yüzden bir insan dinlenme esnasında kas çalışması için gereken enerjiyi solunum zincirinin halkalarında teşekkül eden ATP enerjisinden sağlamaktadır. Hatta aşırı kas çalışmaları esnasında bile ATP’nin aneorobik teşekkülü; fosfat grubun fosfo keratinden (yüksek enerjili fosfat bileşiği) ADP’ye aktarılması tarzında veya glikozun veya glikojenin ATP teşekkülü ile birlikte laktik aside dönüşmesi şeklinde gerçekleşmektedir.
Bu arada oksijenin laktik asidi teşekkülüne engel olan etkisine ise pastör reaksiyonu adı verilmektedir.
Kelimenin tam anlamıyla glikolizis olayında tersinir olmayan reaksiyonlar; ATP piruvat fosfotransferaz → Pruvat ve Fosfofruktokinaz → Fruktoz 1,6 Difosfat şeklinde cerayan etmektedir.
2-)Pentoz fosfat yolu.
PPP (pentoz fosfat, heksoz monofosfat yolu) yolunda glikoz 6-fosfatın nispi oksidasyonu sonucunda NADPH şekline indirgenmesiyle birlikte CO2 ve riboz 5-fosfat meydana gelmektedir. PPP yolu daha çok karaciğerde meydana gelmekle beraber aynı zamanda:
“—Tiroit
—Testis
—Eritrosit (kırmızı kan hücreleri)
—Karaciğer
—Meme bezi
—Yağ dokusu
—Böbreküstü bezi kabuğu
— Anne çocuğuna süt emzirme devresinde” aktif bir yol olarak gözükmektedir.
PPP yolunda yükseltgenen her Glikoz–6-P molekülü 36 ATP meydana getirmektedir.
Biyosentez reaksiyonlarda indirgenmeleri sağlayan NADPH’ın organizmadaki başlıca kaynağı PPP (pentoz fosfat) yoludur. Yani NADPH de NADH gibi yüksek enerjili bir molekül ancak biyosentezde, yağ asitleri, stereoid biyosentezi ve glutatyonu indirgenmiş halde kullanılır.
Monosakkaritlerin yarı asetal şekilleri
Monosakkaritler ihtiva ettikleri polialkol gruplarından dolayı hep tatlı maddeler olarak bilinmektedir. Bir aldehit gurubun herhangi bir alkol hidroksili ile reaksiyona girmesi sonucunda yarı asetal zinciri oluşup, aynı aldehit grubun 2 alkolün hidroksili ile reaksiyona girmesiyle de asetal zinciri ortaya çıkmaktadır.
R-C =O + R1-OH → R-C ⁄ OH
│ │ \ OR1
H H
Aldehit Alkol Yarı asetal
OR1
R-C=O+2R1-OH → R-C ⁄ + H2O
│ │ \ OR1
H H
Aldehit Alkol Asetal
Aynı şekilde bir keto grubu bir alkol hidroksil ile birlikte yarı ketal, iki alkolün hidroksili ile de ketal meydana gelmektedir. Şu bir gerçek her monosakkarit grubu aldehit ve keto grubu ihtiva etmektedir.
Aldehit grubu ihtiva eden monosakkaritlere genel olarak aldoz, keto grubu ihtiva eden monosakkaritlere ise ketoz adı verilir. Dolayısıyla 3 C atomundan bir aldehit grubu olan monosakkaritlere aldotrioz (gliseraldehit) ve bir keto grubu olana ise ketotrioz (dihidroksi aseton) diye adlandırılmaktadır. Bu arada yukarıda da belirttiğimiz üzere 4 karbon (C )’lu monosakkaritler aldotetroz ve ketotetroz, 5 C’lular ise aldopentoz ve ketopentoz diye isimlendirilirler.
Ayrıca ketozlar kendilerine karşılık gelen aldozlara ait –oz eki yerine “uz” eki koymak suretiyle de adlandırılır. Örnek- Riboz → Riboluz.
Bir şekerin asetal veya ketal hidroksili herhangi bir alkol hidroksili ile birleşmesi sonucunda meydana gelen yarı asetal veya yarı ketal eterine glikozid denilip, yine buna benzer bir şekilde galaktozdan türeyip meydana gelen bağa ise galaktozid denmektedir. Şayet asetal veya ketal hidroksilin glikozid teşkil eden maddesi şeker değilse bu maddeye aglikon denmektedir.
Bilindiği üzere monosakkaritler ve türevleri ‘oz’ serisine ait olmak üzere sınıflandırılır. Zira bir alkol grubunun metil ve metilen grubuna dönüşmesi “dezoksi” ön eki ile gösterilmektedir. Örnek: Riboz → 2-deoksiriboz.
Heksozlar
En önemli heksozlar aldoheksozlardan glikoz, galaktoz ve mannoz olup, ketoheksozlardan ise fruktoz ve sorboz mühim bir yer teşkil etmektedir.
Ara polisakkarit olan nişasta ve glikojen α – glikoz birimlerinden meydana gelip, selüloz ise β- glikoz birimlerinden yapılmıştır.
Galaktoz; insan ve hayvan organizmasında süt şekeri olan laktozun yanısıra glikolipitlerden olan serebrozitler ve bazı bitki polisakkaritlerinde bulunmaktadır.
Mannoz; organizmada glikoprotein bileşenlerini teşkil eden polisakkaritler içerisinde veya bazı bitki polisakkaritlerinde bulunur.
Serbest fruktoz; bal, bazı meyveler ve memelilerin sperm sıvısında bulunur.
Ketoheksozların en önemlisi karbohidrat metabolizmasında meydana gelen sedoheptulozdur.
Oligosakkaritler
2 monosakkarit molekülünden 1 mol H2O çıkmasıyla dissakkarit, 3 mol monosakkarit biriminden 2 mol su çıkmasıyla trisakkarit oluşur. Hakeza aynı kurala göre 3 ve 4 monosakkaritten 3 ve 4 mol su çıkmasıyla birlikte tetrasakkarit ve en nihayet 5’li pentasakkaritler teşekkül eder. Oligosakkaritlerin bazıları tabiatta mevcut bitkiler tarafından sakkaroz biçiminde, bazıları polisakkaritlerin kısmi hidrolizlenmesi sonucunda maltoz şeklinde sahne almaktadırlar. Herşeye rağmen insan ve hayvan organizmaları için en önemli oligosakkaritler dissakkaritler olsa gerektir. Dolayısıyla oligosakkaritler 2 mol monosakkarit molekülü ve bir H2O molekülünün açığa çıkıp, bu iki ürünün birleşmesiyle birlikte karbonhidratlar meydana gelmektedir. Yine en iyi bilinen dissakkaritler ise hiç şüphesiz maltoz (meyve şekeri), sellobioz, gentiobioz, trehaloz, sakkaroz ve laktozdur.
Bu arada dissakkaritler genel yapısı itibariyle C12H22O11 şeklinde formüle edilirler.
Polisakkaritler
Polisakkaritler adından da belli olduğu üzere poli, yani çok sayıda glikoz moleküllerinden meydana gelen bileşiklerdir. Hatta polisakkaritleri birçok monosakkarit molekülüyle birlikte birer H2O molekülünün açığa çıkmak suretiyle meydana gelen büyük moleküllü maddeler olarakta tarif edebiliriz. Ayrıca polisakkaritler monosakkarit adının sonuna -oz son eki yerine –on veya –an eki alarak isimlendirilir. Bundan dolayı polisakkaritler glukagon, frukton, galakton mannan, araban, galaktan, ksilan, diye de adlandırılırlar. Bu yüzden polisakkaritler çok kompleks yapıda karbonhidratlar olarak anılmaktadırlar. Yani bir tek monosakkarit tür veya türevin birimlerini ihtiva eden polisakkaritlere homopolisakkaritler, çeşitli monosakkarit türleri veya türevlerin birimlerini ihtiva eden polisakkaritler ise heteropolisakkaritler diye tarif edilirler. Başlıca homopolisakkaritler nişasta, glikojen, dekstran, selluloz, inulin, kitin, galaktoz, mannan, ksilan, hyaluronikasit, heparin, kondroitin sülfatlar, mükoid sülfat, kan grubu polisakkaritleri, pektin, alginik asit, agar agar, arap zamkı ve pnömokok polisakkaritleri olarak tasnif edilirler.
Polisakkaritlerin en ilgi çekenleri hiç şüphesiz nişasta, glikojen ve selülozdur. Nitekim buğday, pirinç ve patates gibi bitkilerin bünyelerinde takriben 3000 civarında glikoz moleküllerinden teşekkül etmiş polisakkaritler mevcuttur. Özellikle selüloz hemen hemen her bitkide bulunan çok mühim bir polisakkarit cinsidir. Nişasta ise fotosentez reaksiyonu sayesinde kloroplastlar tarafından imal edilen bir polisakkarittir.
Nişasta
Bitkilerin yedek polisakkaridi olan nişasta birçok α – glikoz birimlerinin glikozid bağları ile bağlanmasıyla meydana gelen ve aynı zamanda hidrolizleşebilen büyük moleküllü maddelerdir. Yani nişasta amilaz ve amilopektin adlı iki poliglikozun karışımı bir üründür.
Ayrıca nişastayı oluşturan amilaz 100–400 kadar α (1→4) glikozid molekülünden ibaret olup, amilopektin ise α (1→4) glikozid bağları ile bağlanmış düz bir glikoz zincirinden başka yan dallar da ihtiva eden bir moleküldür.
Nişastanın Sindirimi
Nişasta ağızda ve ince ince bağırsaklarda sindirilir. Nitekim tükrük amilaz ve pankreas amilaz enzimleri nişastayı hidrolitik olarak yıkmaya muktedirler. Hatta α – amilazın nişastanın iç kısmındaki α(1→4) glikozid moleküllerin etkisiyle ilk ürün olarak oligosakkaritler oluşmaktadır. Derken α-amilazın oligosakkaritleri hidroliz etmesi sonucunda α-maltoz ve az miktarda glikoz meydana gelmektedir. Şöyle ki α-amilaz amilopektine etki ettiği zaman ister istemez iç kısımlarda α(1→6) glikozid bağların hidroliz etkisi durur. Bu durumda hidroliz ürünleri olarak maltozlar ortaya çıkacak, hatta α(1→6) glikozit bağını ihtiva eden disakkaritlerden olan izomaltozlar, sınır dekstrinleri ve az miktarda glikoz teşekkül edecektir.
Selüloz
Bitkilerin çeperlerini meydana getiren etkin bir karbonhidrat molekülüdür. Fakat selüloz nişasta gibi suda ayrışmadığı için (hidroliz olmadığı için) glikoz molekülüne dönüşemiyecektir. İyiki de dönüşemiyor. Çünkü selüloz hidrolizleşmediğinden dolayı pektik yapısıyla birlikte bitki çeperini dayanıklı kılmaktadır. Dahası bu madde çeper (elbise) yapımı için vazifelidir. Aslında selüloz β (1→4) glikozid bağlarıyla bağlanmış düz bir poliglikoz molekülüdür. Pektin maddesi ise meyvaların jel özelliğini veren bir polisakkarit bir madde olup, aynı zamanda α (1→4) galakturonik asit ve metil esterinin polimeridirler.
Glikojen
Glikojen karaciğerde, kaslarda ve az miktarda da olsa diğer bütün hücrelerde bulunan ve suda çözünebilen bir şeker olup, glükoz moleküllerinin düz olanı değil, bilakis dallanarak zincir haline gelmiş bir bileşiktir.
Karaciğer glikojeni malum olduğu üzere kan şeker miktarını belirli seviyede tutmak üzere kana glikoz veren bir kaynak, keza kas glikojeni ise kas kasılması için gerekli bir kaynaktır.
İnülin
Bazı yumru köklü bitkilerde bulunan bir yedek polisakkarid olup, birçok früktoz moleküllerinin β (1→4) glikozid bağları ile bağlanmasından meydana gelen düz zincirli bir polisakkarittir. Ayrıca bunlar hidroliz edildiklerinde sırasıyla mannoz, galaktoz, arabinoz, ksiloz gibi monosakkaritleri verirler.
Pnömomok Plolisakkaritler
Pnömomok plolisakkaritleri grubuna ait hidrojen ürünlerinden bulunan temel birimler ise glukuronik asit, galakturonik asit, gluktoz, arabinoz, galaktoz, mannoz, rannoz, inozitol, glikozamin, galaktozamin ve asetil asettir. Bu arada glikozamin ve galaktozamin gibi pnömokok polisakkaritler de N- asetik türevleri halinde bulunurlar.
Kondroitin Sülfat
İnsan ve memeli bağ dokusunun ve özellikle kıkırdağın başlıca maddesi sayılan kondroitin sülfat, proteinlerle birleşmiş olarak bulunurlar. Nitekim A, B ve C diye 3 türlü kondroitin sülfat vardır.
Mukat Sülfat (mukik asit) ve N-asetil glukozamin sülfat ise glikuronik asit birimlerini ihtiva eden polisakkaritlerdir.
Kan grubu polisakkaritleri ise eritrositlerin duvarlarında bulunup AB sulfat ve AB kan grupları adını almaktadır.
Biyolojik bakımdan önemi olan hyaluronik asit, heparin, kondroitin sülfatlar, mucain sülfat ve kan grubu polisakkaritlerinin tümüne mukopolisakkaritler denmektedir. Hatta mukopolisakkaritler proteinlerle birleşerek mukoproteinleri veya mukoidleri teşkil ederler. Dolayısıyla mukozolardan salgılanan mukopolisakkarit ve mukoprotein karışımı olan maddelere musin adı verilmektedir. Hiç şüphesiz mukoproteinlerin en büyük bölümünü karbonhidrat, az kısmını ise proteinler oluşturmaktadır.
Alhinik asitler
Alhinik asitler deniz yosunlarından elde edilen polisakkarit olup, β-D(1→4) polimannuronik asit ve β-L (1→4) glukoronikasit ihtiva ederler.
Arap zankı
L-arabinoz, L-rannoz ve D-glukoronik asit ihtiva eden dallanmış bir polisakkarittir.
Agar agar
Deniz yosunlarından elde edilen bitkisel zank olup bakteriyolojik besiyeri ortamı olarak kullanılır. Agar agar aynı zamanda kompleks bir polisakkaridin sülfirik asit esteridir.
Hyaluronik asit
Hyaluronik asit insan ve hayvan organizmasına ait bağ dokunun önemli bir maddesidir. Bundan başka eklemlerin sinovyal sıvısında göbek kordonunda ve gözün cam cisminde bulunurlar.
Kıvamlı bir madde olan hyalunorik asit aslında D- glukoronik asit ve N-asetil-D-glukozaminden ibaret bir bileşiktir. Bir anlamda glikozit bağları β-(1→3) ve β-(1→4) şeklindedir.
Hyaluronik asit hidroliz edildiklerinde glukronik asit, glukozamin ve asetik asit verirler. Bu arada Hyaluronidaz enzimi ise spermatozoitin ovuma girmesini sağlayarak döllenmeyi kolaylaştırmaktadır.
Stereoizomeri
Birçok karbonhidratlar aynı sayıda atom ve aynı türde fonksiyonel grupları ihtiva ettikleri halde, aslında tamamen birbirlerinden farklı maddelerdir. Yani moleküllerin kontitüsyonların (atom grupları ile bağlanma sistemi) aynı konfigirasyonlarla (atom gruplarının uzayda diziliş tarzı) farklılık arz etmesinden dolayı bunlara stereoizomeri denip, ürünlerine ise stereoizomeri maddeler denmektedir.
Optik izomeri ve optik aktiflik
Dört elektron çiftinden herbiri çeşitli atom ve atom grupları taşıyorsa bu durumda asimetrik karbon (C ) atomuna bağlı bir yapı var demektir. Genelde asimetrik C atom sayısı “n” ise steroizomer sayısı 2n olmaktadır. Yukarıda belirttiğimiz üzere steroizomer maddelerin kontitüsyonları aynı olmakla beraber konfigirasyonları tam tersine farklılık arzetmektedir. Bu esaslardan hareketle optik izomerin özel bir stereoizomer kapsamına girdiğini belirtebiliriz. Dolayısıyla sadece bir C atomun konfigürasyonu farklı olan optik izomerlere epimerler ve bunların birbirine dönüşmesine ise epimerizasyon denmektedir. Örnek: glikoz ve mannoz, glikoz-galaktoz epimer şekerleri.
Asimetrik C atomu ihtiva eden maddeler polarize ışığın titreşim düzlemini çevirmekte mahir olup, bu özelliği gösteren maddelere optikçe aktif maddeler olarak tanımlanır. Hatta optikçe aktif maddelerden polarize ışığı sağa çeviren izomer maddelere sağ şekli (+), sola çevirene ise sol şekli (-) olarak bilinmekle beraber, optikçe aktif bu her iki madde bir arada enantiomer diye isimlendirilir. Bir başka ifadeyle sağa çeviren izomer maddelere dekstrojir (Amerikan esansı), sola çevrilen izomerlere ise Levojir (Fransız esansı) denmektedir.
Demek ki her iki stereoizomer eşit miktarda karışım halinde bulunduğunda polarize ışığı çeviremeyecekleri muhakkak. Bu durumda her iki stereoizomer çevrilme dereceleri birbirini yok (nötr) edeceklerinden açığa çıkan bu karışım rasemik adını alacaktır. Kelimenin tam anlamıyla optikçe aktif maddenin her iki enantiomer bir karışımda eşit miktarlarda bulunuyorsa, bu durumda rasemik karışımın varlığından sözedilecektir.
Yağlar
Yağlar vücut biyokimyasında en fazla depo edilen ve proteinler gibi daha basit moleküllerden meydana gelen elemanlardır. Yani yağlar gliserol ve yağ asitlerinden teşekkül etmişlerdir. Bu birleşme hiç kuşkusuz yağ asitlerin gliserinin hidroksil (-OH) gruplarına ester bağıyla bağlanması neticesinde trigliserid denen nötral yağlar sahne almaktadır. Bu birleşmenin tersi durumda ise, yani ester reaksiyonun inversibl olmasıyla birlikte hidroliz olayı vücuda gelmektedir. İşte böyle bir olayda sodyum, potasyum ve kalsiyum hidroksit gibi bazların sulu çözeltilerinde oluşan hidrolizleri sabunlaşma olarak yer alırlar.
Genelde katı yağ denildiğinde tereyağı, iç yağı, zeytinyağı ve bir kısım nebati margarinler diye kategorize edilir. Bitkisel yağ denildiğinde ise ekseriyetle pamukyağı, zeytinyağı, fıstıkyağı, hintyağı, keten yağı, ayçiçeği yağı denilen sıvı yağlar akla gelmektedir. Eterik yağlar malum, onlarda kokulu bitkilerden elde edilen hoş koku salan ve uçucu yağlar olarak dikkat çekmektedir. Yağları kısaca böyle tanımladıktan sonra biyokimya açısından ele aldığımızda; özellikle karbonhidrat ve proteinlerin aciz kaldığı durumlarda yağlar yedek besin kaynağı olarak imdadımıza yetiştikleri gözlemlenmiştir. Ayrıca yağ depoları daha ziyade deri altı bağ dokusunda, kaslar arası bağ dokusunda, böbrek ve diğer iç organların etrafındaki dokularda bulunduklarından kendilerine daha çok iç yağı diyebileceğimiz enerji hammaddesi gözüyle bakılmaktadır. Mesela suda az olarak çözünen triaçilgliseroller aynı zamanda insan organizmasında yedek madde olup fosfolipit, stereoid ve glikolipit içermektedirler. Zira triaçilgliserollerin hidroliz olmasıyla birlikte yağ asitleri ve gliserole dönüşmektedirler.
Lipitler
Lipitlerin yapısında özellikle C, H ve O bulunmakla beraber bazı bitkilerde fosfat, azot ve seyrek olmak üzere S (kükürt) bulunmaktadır. Lipit moleküllerin yapısı polar veya apolar şeklinde dizayn edilmiştir. Fakat molekülün en büyük kısmının apolar kutup olduğu anlaşılmaktıdır. Nitekim apolar kısımlar alfatik veya halkalı hidrokarbonlar oluşturmaktadır. Lipitler genel olarak;
—Yağ asidi ve triaçilgliseroller
—Mumlar
—Fosfolipitler
—Glikolipitler
—İzopron türevi proteinleri olarak bilinmekle beraber, ana hatlarıyla dört gruba ayrılırlar:
1- Basit lipitler
2-Bileşik lipitler
3-Lipitlerden oluşan maddeler
4-Lipoidler.
Hidrolitik olarak parçalanmayan lipitlere basit lipitler denip, bunlar kolesterol, karoten, mum alkolleri ve eritron olarak bilinmektedir. Örnek: Nötr lipitler ve mumlar. Nitekim mumlar hidroliz edilerek uzun zincirli yağ asitleri ve mono alkalilere parçalanırlar.
Bileşik Lipitler:
Bilindiği üzere organizmada bulunan lipitlerin hidrolitik yapı birimlerine parçalanabilenlerine bileşik lipitler denmektedir.
Bileşik lipitler ise kendi aralarında;
—Fosfolipitler.
—Glikolipitler
—Aminolipitler diye tasnif edilirler.
Fosfolipitler de kendi aralarında;
—Fosforik asit (fosforik asit + 2 yağ asidi + H3PO4)
—Sefalın (fosforik asit + Serin)
—Fosfotidil kolamin (fosforik asit + kolamin.)
—Fosfoinozitol (fosforik asit + inozıtol)
—Difosfoinizotol (fosforik asit + 2inozıtol)
—Sfingomyeli’ler (Sfingozin + yağ asidi+ H3PO4 + kolin.)
—Plazmalojenler (Aldehit + Gliserin + yağ asidi+ H3PO4 + kolamin.)
— Kardiolipitler (Gliserin+ yağ asidi+ H3PO4) diye alt bölümlere ayrılır.
Gilkolipitler:
Glikolipitler hidroliz olmasıyla birlikte yağ asitleri, azotlu alkol ve monosakkaritlere parçalanıp şu alt başlıklarda incelenirler:
—Glikozfinguzinler
—Ganglikozidler
—Serebrozidler
—Sulfolipitler
Amino lipitler:
—Proteolipit
—Lipoprotein.
Lipitlerin yapıtaşları:
—Yağ asitleri
—Yağ alkolleri
—Lipit bazları.
Yağ asitleri:
—Doymuş yağ asitleri.
—Doymamış yağ asitleri.
Doymuş yağ asitleri:
—Formikasit
—Asetikasit
—Propionikasit
—Butirikasit
—Palmitikasit.
—Stearikasit
—Tüberkolisis steariksin asit
Doymamış yağ asitleri:
—Stearik asit
—Linoelik asit
—Linolenik asit
—Oleik asit
—Arasidonik asit
Arasidik asit
—Patmitoloik asit.
İnsan vücudunda yağ asitleri:
—Stearik asit
—Oleik asit
—Linoleik asit
—Linolenik asit
—Digertesi
—Palmitik asit
—Palmitoleik asit.
Yağ alkolleri:
—Stearik alkol
—İnizitol
—Mum alkolleri
Lipit bazları:
—Kolamin
—Kolin
—Serin
—Sfingozin
—Seramidbirim
Lipoidler:
—Steorid maddeler
—Tokoferoller
—Fillokinonler.
Pirüvik asit metabolizması
Pirüvik asitin hidrojenasyonu ile laktik asit oluşur.
Pirüvik asitin aminasyonu ile alanin oluşur.
Pirüvik asitin karboksilasyonu ile oksaloasetikasit oluşur.
Pirüvik asitin oksidatif dekarboksilasyonu ile Asetil CoA oluşur.
Pirüvik asitin laktoz ve dehidrogenezi ile stosilde laktik asit oluşur.
Pirüvik asitin transaminasyon ve oksidatif dezaminasyon sonucu mitokondri üzerinde alanin oluşur.
Pürivik asitin karboksilaz ve karbondioksit ilavesi ile mitokondride oksaloasetik asit oluşur.
Pürivik asidin oksidatif dekarboksilaz ve CoA enzimi yardımı ile Asetil Coa oluşur.
Bu arada belirtmekte fayda var; topraktan geldik toprağa gideceğiz der dururuz ya. Bu söz belli ki boşa söylenilmemiş. Çünkü toprağı oluşturan en temel maddelerin önde geleni poliüronidlerdir. Bu madde bir üronik asit bileşiği olması hasebiyle polisakkaritler de denmektedir. Bilindiği veçhiyle bakterilerde dâhil tüm canlıların yapılarında çok sayıda bileşikler yapmasıyla meşhur madde özelliği taşımaktadır. Mesela glukoronik asit, chtin, hyaluronik asit ve heparin bunlardan birkaçı sadece. Diğer canlılarda olduğu gibi insanda da mukopolisakkaritlerin gerek dokular gerek hücreler gerekse damarlara bir nizam verdiği gibi bunlarla ilişki kurabilen mezanşimal dokuların özünü oluşturduğu bir sır değil artık. Zaten toprakta var olan üronik asitlerin pentagonal(beşgen) ve tetragonal(dörtgen) kristalleri ile insan kanındaki A ve B grubu kristallerinin birbirleriyle uyumlu olmaları bir kez daha topraktan geldik toprağa gideceğiz fikrini daha da güçlendirmektedir.
Anlaşılan o ki biyokimyasal hayat tesadüf üzerine kurulu değildir. Bir ilkokul çocuğuna bile bir torbaya 1’den 10’a kadar yazılı rakamlardan ibaret zarları koyduğumuzda çekeceğiniz ilk rakamın 1 olma ihtimalini sorduğumuzda elbette ki 1/10 olduğu cevabını verecektir. Yine 1 ve 2 rakamların aynı anda çekme ihtimalinin 1/100 (10x10=100) ve 1, 2, 3 rakamlarının ise 1/1000 (10x10x10x10=1000) olduğunu söyleyecektir. Hakeza tüm rakamları sırasıyla çekme ihtimalinin de 10 rakamının 10’cu kuvveti olan 10 milyar gibi bir rakamla karşı karşıya kaldığımızı görürüz. Demek ki rakamlar bile materyalizme geçit vermemektedir. O halde yaratılışı inkâr niye?
Velhasıl; sizler ne kadar inkâr ederseniz edin güneşi balçıkla sıvayamazsınız.
Vesselam.
dedekorkut1
11 Haziran, 2011 - 19:02
Kalıcı bağlantı
BİYOKİMYA-4
BİYOKİMYA-4
ALPEREN GÜRBÜZER
Anlaşılan o ki en küçük bir proteine 50, en büyüğüne 3000 civarında amino asit eşlik etmektedir. İşte bu eşlik etme esnasında oluşan peptit bağları vasıtasıyla kurulan gönül köprüleri sayesinde biyokimyasal hayat anlam kazanmaktadır. Mesela insülin salgı maddesi 51 adet amino asitten meydana gelmesi itibariyle çok önemli bir fonksiyon üslenmiştir. Hakeza yine fotosentez olayında önemli katkıları olan ferrodoksin proteini 97 amino asitten teşekkül etmekte, hayvan ve bitkilerin solunumunda çok mühim yer teşkil eden sitokrom-C proteini ise 104 amino asitten meydana gelip, her ikisi de can simidimiz olmaya devam etmektedir. Dahası protein ihtiva eden α (alfa)- amin asitlerden başka β (Beta) ve γ (gama) aminoasitleri de sözkonusudur. Hatta bakteri hücre çeperlerinde D-Glutamat gibi D-izomeri aminoasitleri de mevcuttur. Mesela β alanin bir vitamin olan pantotenik asidinin strülin ve ornitin maddeleri hem üre devrinin ara bileşikleri hem de arginin sentezinin ön maddeleridir. İşte görüyorsunuz bütün bunlar hücre alemi içerisinde gerçekleşen kompleks yapıların birer marifeti olarak karşımıza çıkmaktadır. Sanırım evrimciler bu kompleks yapıların derinden ve sessizden işleyen bu mükemmel faaliyetleri karşısında kendilerince bir başka yönden sırra kadem basmaktadırlar. Çünkü ortada ilahi Yaratıcıyı hatırlatacak bir sistem var, dolayısıyla görmezden gelelim duygusu daha çok işlerine gelmektedir. Bu yüzden tek taraflı medyatik veya akademik telkinlerle yetişen bu zihniyetin akla yatkın en temel prensiplere bile kulaklarını tıkamalarını çok görmemek gerekir. Bu saatten sonra zihinleri kapalı devre (kast sistemi) olarak çalışanların alışkanlıklarını terk etmelerini beklemek hayal olur zaten. Biz sadece şimdilik Max Planck’ın dediği gibi deriz; “Hangi branştan olursan ol bilimle iştigal eden herkes bilim mabedinin kapısında şu levhayı okuyacaktır: İman et. Çünkü inanç bilim adamının asla vazgeçeceği bir husus değildir.”
Birlikten kuvvet doğar sözünün uygulamasını moleküllerin kendi aralarında oluşturdukları zincirler üzerinde tüm detaylarını birlikte gözlemlemek pekâlâ mümkün. Şöyle ki; bazı mantar ve yüksek bitkilerde guanidin türevi kanavanin, djenkolik asit, β veya α-amino grubu arasında (karboksil (-COOH), diğer zincirin amino grubu (-NH2) arasında) peptid (amid) bağıyla bağlandıklarında bir H2O molekülün açığa çıkması sonucunda ortaklaşa kovalent birliktelikler gerçekleşir. Anlaşılan o ki peptit bağı sayesinde ortaya çıkan moleküler yapı, “Birlikten kuvvet doğar” sözünün birinci ayağını oluşturmakta. İkinci ayağını iki amino asidin birleşmesiyle meydana gelen dipeptit (ikili kuvvet) bağı teşkil eder. Daha sonra ortaya çıkan moleküler yapının üçlü olmasıyla birlikte tripeptit (üçlü kuvvet), dörtlü olunca tetrapeptit (dörtlü kuvvet), çoklu olunca polipeptit zinciri (çoklu kuvvet) veya protein zincirine dönüşüverirler. Bu tür birleşmeler belli ki sıradan birleşmeler değil. Kaldı ki zincirde yer alan bir tek amino asidin bile kazaen yanlış bir yerlere bağlandığını varsaydığımızda ciddi bir şekilde canlı üzerinde onarılması zor tahribatlar doğuracağı muhakkak. Bu yüzden biyokimyasal düzen aynı zamanda matematiksel bir programı beraberinde taşıyan bir sistemin adıdır diyebiliriz. Mesela orak hücreli anemi alyuvarlar içerisindeki hemoglobin proteininin 574 amino asidin 19 türünden sadece birinin farklı olmasından ileri gelen veya genç yaşta bile ölüme sürükleyecek nitelikte bir takım biyokimyasal yanlış bağlanmalar neticesinde ortaya çıkan bir arıza olarak bilinmektedir. Dolayısıyla en ufak yanlış bağlanma biyokimyasal düzenin bozulması demektir.
Bir polipeptit zincirinin serbest halde bir amonyum (-NH2), ayrıca buna ilaveten bir de karboksil (COOH) grubu var ki, işte bu zincirin uçtaki serbest terminal amonyum grubu N-terminal grub olarak tarif edilmekte. Böylece her iki grub bir araya geldiğinde NH3 COO- şeklinde sembolize edilirler.
Yukarıda amino asit zincirlerin dilini teorik olarak izah etmek mümkün gözükse de pratikte en basit bir proteini tesadüfen meydana getirmenin imkansız olduğunu vurgulamıştık. Zira
“ — Dünyanın ilkel atmosfer şartlarına benzer birebir şartlar oluşturulsa da,
—20 cins amino asidin tamamının optimal oranlarda meydana gelmiş olsa da,
—Proteinler sol elli tarzda dizayn edilmiş olsalar da,
— Bir canlının yaşaması için gerekli 239 cins proteine tekabül eden ortalama 445 amino asid birimi sağlanmış olsa da,
— Amino asitlerin yapı taşlarını oluşturan atomların amino asidlerin oluşumunda eksiksiz bir şekilde kullanılmış olsa da,
—Her türlü ültraviyole ışınların zararlarına karşı korunaklı ortam sağlanmış olsa da,
—Amino asitler birbirleriyle otomatik olarak sentezlense de,
— Hatta oluşacak zincirlerin gerektiğinde yer değişikliğini yapabileceği gerektiğinde işe yaramayacağı sezilen zinciri bozup yenisinin kurulabileceği zincir şartları oluşturulsa da” yine de en basit bir canlı için 239 cins proteinin tesadüfen bir araya gelme ihtimali koca okyanusta kaybolan bir inci tanesini bulmaya kalkışmak gibi bir şey olsa gerektir. Dahası dünyanın yaşını yaklaşık 5 milyar, evrenin 15 milyar düşündüğümüzde protein sentezinin bir tesadüf eseri olarak meydana gelme ihtimali 1041 gibi dudak uçurtacak bir rakamla karşı karşıya kalmak anlamına gelecektir ki, icabında bu rakamı 100 bir milyar milyar milyar milyar şeklinde de kategorize edebiliriz. Kaldı ki bu rakam ortalama 445 amino asid birimi içeren bir protein sentezi için yapılan bir ihtimal hesabıdır. Allah bilir ya, değişik tip kombinasyon içeren proteinleri hesap etmeye kalkıştığımızda kimbilir hangi manzara ile karşılaşılaşacağız. Muhtemeldir ki bu durumda 20 cins amino asidin her bir kombinasyonu için 20’nin 445 ‘inci kuvvetini almamız icap edecektir. Ki, bu sayı takriben 10520 gibi aklı karaya oturtacak cinsten bir rakam demektir. Anlaşılan o ki bütün hesaplamalar sonucunda ortaya çıkacak trilyonlu rakamların evrene sığmayacağı gözükecektir, zaten sığmaz da. Evrimciler kafalarında ne düşünüyor onu bilemeyiz, ama bilinen bir şey var ki; “Yanlış hesabın Bağdat’tan döndüğü” gerçeğidir. Onların bir hesabı varsa, elbette Allah’ın da şaşmaz bir hesabı var. Bizim buna inancımız tam olup, asla şek şüphe duymayız da.
Proteinlerin yapısı
Malum olduğu üzere proteinler amino asitlerden meydana gelen hayati bir molekülümüzdür. Bu hayati molekül aynı zamanda canlılığın yapıtaşı hükmünde öneme haiz bir konuma sahiptir. Hatta proteinin olmadığı bir canlı yoktur diyebiliriz. Bu yüzden yukarıda bahsettiğimiz üzere proteinler biyokimyanın temel taşları sayılmaktadır. Yapı taşı olmanın ötesinde protein moleküllerinin her birinin tesadüfe meydan vermeyecek bir şekilde mükemmel bir nizamla donatılmış olması her bir biyoloğu hayretler içerisinde bırakmaktadır. Kaldı ki canlılarda en elzem bulunması gereken Stokrom-C proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimali sıfırdır. Şimdi sıfır ihtimalde olsa ‘olabilirmiş’ diye bir nebze ümitlenip, pişkin pişkin “protein tesadüfen meydana gelmiştir” demek dogmatizmden başka bir şey değildir. Dolayısıyla mükemmel donatılmış milyonlarca proteinden bir tanesinin bile kendi kendine veya evrimleşerek teşekkül ettiğini iddia etmek abesle iştigal olsa gerektir. Çünkü evrim dogması mükemmel (kompleks) bir yapıdan nefret edip, teorisini güçlü kılmak için daha çok ilkel tarz yapılara ihtiyaç hisseder. Onlar neye ihtiyaç duyarlarsa duysun, aslında kimyasal yapı bakımdan proteinlerin her biri polimer zincir olarak karşımıza çıkmaktadır. Bunun anlamı proteinlerin her birinin yüzlerce, bazen binlerce amino asit içeren dev moleküllerden meydana geldiği gerçeğidir. Nitekim değişik sayıda amino asitlerin bir araya gelerek protein zinciri oluşturmaları gerçekten mühim bir hadise olsa gerektir. Yukarıda bir nebze değindiğimiz gibi amino asitler kendi aralarında birleşecekleri sırada zincirin bir ucundaki karboksil (-COOH) grubu ile diğer zincirin amino grubu(-NH2) arasında peptid (amid) bağı oluştuğunda aralarında birer su molekülü açığa çıkmaktadır.Yani kelimenin tam anlamıyla karboksil grubunun hidroksil (OH) ve diğer amino grubun hidrojeni (H) ile birleşmesiyle birlikte ab-ı hayat dediğimiz su (H2O) meydana gelmektedir.
Proteinlerin vücut biyokimyasında en önemli fonksiyonu her türden hücre ve doku yapı malzemesini (plastik unsur) sağlamaktır. Peki; madem proteinler hücre ve dokulara yapı malzemesi oluyorlar, bu arada ister istemez kendilerine acaba hangi yapılar eşlik etmektedir suali akla gelmektedir. Bunu ancak amino asitlerin polimerizasyon ürünü diyebileceğimiz protein moleküllerinin 3’lü veya 4’lü alt yapılar şeklinde kendi aralarında kaynaşarak oluşturdukları birbirlerini tamamlayıcı zincirimsi yapılarla izah edebiliriz. Zira sözkonusu halkalar birincil yapı, ikincil yapı, üçüncül yapı ve dördüncül yapı diye zincirlenirler. Bu olay şu meşhur atasözümüz; “Bir elin nesi var iki elin sesi var” sözünü teyid etmektedir. İşte bu sıralanan yapılar bilim diliyle ifade edildiğinde birkaç molekülün biraraya gelmesinin sonucu komplek moleküllerin oluşumuna yelken açmak anlamıyla karşılık bulacaktır. Şöyle ki; ilk oluşumda belirli aminoasitlerin belirli sayıda ve belirli sıralınışa göre peptit bağlarıyla birleşmesi neticesinde birincil yapılar (öncü yapılar) teşekkül etmektedir. İkinci oluşum malum olduğu üzere polipeptit zincirinin molekül içi birkaç polipeptit molekülün peptit bağları arasında veya peptit bağların amino ve karboksil grupları arasında karşılıklı bağlanmalar sonucu konformasyon protein molekülünün ikincil yapısı meydana gelmektedir. Böylece ikincil yapı formatında bir protein molekülü basit halden daha kapsamlı ve daha dayanıklı yapılara dönüşümü gerçekleşmiş olur. En dayanıklı konformasyonlar hiç kuşkusuz polipeptit zincirin üzerinde ki dizili halde amino gruplarına hidrojen (H) bağları ile köprü oluşturanlardır. Zira belli başlı iki çeşit konformasyon meydana gelip, bunlar; α-helezon ve β – konformasyonu diye kategorize edilirler. Hatta ikincil yapının α-helezon ve β – konformasyonu özellikle fibriler proteinlerde daha sıkça görülmektedir.
Demek ki Hidrojen (H) bağları protein molekülünün karşılıklı amino karboksil gruplarından başka serbest karboksil grubu ile diğer bir amino asidin serbest karboksil karbonu veya histidinin imidazol azotu arasında köprü kurmaktadır. Dolayısıyla ikincil yapının α-helezon ve β – konformasyonu gösteren proteinlerin komşu polipeptit zincirlerine hidrojen bağları, iyon bağları ve apolar çekmeler vasıtasıyla bağlanmışlardır.
Bu yüzden hidrojen bağların meydana gelmesiyle oluşan bir veya birkaç polipeptit zincirin kendi amino ve karboksil grupları arasında düşey bir eksen etrafında helezon tarzında kıvrılma tarzında oluşan konformasyona ikincil yapının α-helezon konformasyonu denmektedir. Birkaç polipeptit zincirleri arasında hidrojen (H) bağlarının teşekkülü ve karbon- 2 (C–2) atomundaki R gruplarının aynı ve zıt yönde sıralanması ya da paralel veya anti paralel olarak dizilmeleriyle oluşan konformasyona ise ikincil yapının β – konformasyonu veya kırmalı tabaka yapısı adı verilmektedir. Örnek–1: α-helezon konformasyon için miyozin, fibrinojen ve α-keratini. Örnek–2: β – konformasyon için ipek fibrini ve β – keratini.
Üçüncül yapı
Helezonlaşmış ve bükülmüş polipeptit zincirinin kendi üzerine yumak tarzında katlanmasıyla üçüncül yapı meydana gelir. Dolayısıyla bu şekilde katlanmış proteinler globüler proteinler olarak bilinmektedir.
Üçüncül yapıyı meydana getiren gerek hidrojen (H) bağları, gerek Wanderwals çekmeleri, gerek iyon bağları ve gerekse kovalent bağları sayesinde organizmamız herhangi bir yerden karbonhidrat molekülü almadan sadece bazı aminoasitlerin(Pirüvik asit, gliserol) başka maddelerden temin ettikleri maddelerle glikojenik işlem gerçekleşmektedir. Ki bu yapısal işleme glukoneogenez (glikozun yeniden yapımı) adı verilmektedir. Reaksiyon işlemi esnasında glikozun meydana gelen ilk bileşiği Glikoz 6 fosfat (Glikoz–6-P)’dır. Ayrıca karaciğerde glikozun Glikoz–6-P’a çevrilme reaksiyonunu kataliz eden iki enzim var ki, bunlar heksokinaz ve glikokinaz olarak bilinmektedir. Ancak kas dokusunda Glikoz–6-P’ın teşekkülünde sadece heksokinaz enzimi rol oynamaktadır. Anlaşılan o ki karaciğer tarafından üretilen glikokinaz enzimi glikozun glikojene dönüşümünde rol oynayıp, heksokinaz ise glikoliz olayında glukoz 6-fosfat inhibitörü olarak görev yapmaktadır.
O halde protein molekülünün ikincil ve üçüncül yapıları arasındaki farkı şöyle özetleyebiliriz:
—İkinci yapıda helezonlaşma ve bükülme söz konusu iken üçüncü yapı proteinlerinde yumak tarzında katlanma vardır.
—İkincil yapı sabit ve kararlı olmazken üçüncül yapı sabit ve kararlı haldedir.
Dördüncül yapı
Üçüncül yapıyı gösteren bazı polipeptit veya proteinlerin alt birim ( protomer) adı verilen monomer şekillerinin ikişer zincirli hidrojen bağları ile diğer Wandervals çekmeleri veya iyon çekmelerinin etkisiyle uç uca eklenerek teşekkül eden tetrahedral zincirin polimerize olması sonucunda dördüncül yapı meydana gelir. Örnek: Hemoglobin molekülü.
Proteinlerin sınıflandırılması
Proteinler molekül şekillerine, bileşim ve çözünürlüklerine göre sınıflandırılır. Molekül şekillerine göre fibriler proteinler ve globüler proteinler diye iki ana başlıkta sınıflandırılırlar.
Fibriler proteinler genellikle organizmada kemik, saç, tırnak vb. destek yapısını teşkil ederler.
Globüler proteinlere ise süt proteinleri, kan serumu proteinleri ve enzimleri örnek verebiliriz. Özellikle X ışınlarıyla yapılan deneyler sonucunda miyoglobinin % 70 kadarı α-helezon yapısında olan bir tek polipeptit zincirinin kendi üzerine katlanmasıyla birlikte ortaya çıkan moleküler oluşumun globüler bir protein olduğu belirlenmiştir.
Bileşim ve çözünürlüklerine göre proteinler ise üçe ayrılmaktadır. Bunlar:
—Basit proteinler
—Bileşik proteinler
—Türev proteinleridir.
Basit proteinler hidroliz edildiklerinde amino asitlerden ibaret bir karışım verirler.
Birleşik proteinler basit protein molekülünün yanı sıra, bu proteine (basit protein) kovalent bağlarla bağlı fakat proteini olmayan prostatik grup adını verdiğimiz grupları ihtiva eden proteinlerdir.
Basit proteinler
Basit proteinler çözünürlüklerine göre aşağıdaki alt sınıflara ayrılır:
Albüminler
Albüminler amonyum sülfatın doymuş konsantrasyonun da çöken proteinlerdir.
Globulinler
Globulinler ısı ile ve yarı doymuş amonyum sülfat konsantrasyonunda çöküp, euglobulin ve pseudoglobulin diye ikiye ayrılırlar.
Euglobulin konsantrasyonu az olan (NH4)2SO4 (amonyum sülfat) çözeltilerde çöken proteinler olup, aynı zamanda sütte bulunan euglobulin, yağ globulinlerin bir araya gelmesinde rol oynamaktadırlar.
Pseudo globulinler ancak yarı doymuş (NH4)2SO4 çözeltilerde çöken protein olup, bunun yanı sıra yalancı alerjik (pseudo-allergic) reaksiyonların birbirinden ayırt edilmesinde önemli bir enzim görevi yapmaktadır.
dedekorkut1
11 Haziran, 2011 - 19:03
Kalıcı bağlantı
BİYOKİMYA-5
BİYOKİMYA-5
ALPEREN GÜRBÜZER
Glutelinler
Çok miktarda bitkisel proteinler olup çok seyreltik asit ve alkalilerde çözünürler.
Protaminler
Çok miktarda arginin ihtiva etmeleri dolayısıyla en basit proteinler olarak bilinmektedir.
Histonlar
Çok miktarda histidin ihtiva edip, özellikle su, seyreltik asit ve alkalilerde çözünürler.
Skleroproteinler
İnsan ve hayvan organizmasının iskelet ve epidermisinde, tırnakta ve saçta bulunan fibriler (ipliksi) protein olup, bu alt sınıfa giren başlıca proteinler şunlardır:
—Kollajen
—Elastin
—Keratin.
Kollajen
Kollojen; insana ait bağ dokusu proteinidir. Yani kemik, kıkırdak ve bağ dokuda bulunup temel amino asidi glisin olan fibröz yapıda bir proteindir. Kollajen bağ dokusu fazla miktarda prolin ve hidroksiprolin ihtiva edip, hidroksiprolin 5-hidroksilizin şeklinde sahne almaktadır. Hatta bunlar kollajenin ön maddesi olan prokollajende prolin ve lizinlerin hidroksilasyonu ile meydana gelmektedir.
Elastin
Elastin fibroplast hücrelerince üretilen bir yapısal proteindir. Bilhassa bu yapısal protein tendon, arter ve esnek dokularda bulunup, ekseriyetle bağ dokusunun hücreler arası maddesinde konaklamaktadır. Aynı zamanda elastini elastaz adı verilen pankreas enzimi hidroliz etmektedir.
Keratin
Keratin birtakım ökaryotik (çekirdekli) hücrelerde bulunan lif içerikli bir yapısal protein olup genellikle deri, saç tırnak ve boynuzda bulunurlar. Dahası kâinatta α-keratin ve β- keratin olmak üzere iki tip halde bulunurlar.
α-keratin; α- helezon konformasyonundaki peptit zincirlerinin birbirlerine moleküllerarası –S-S- (disülfür) bağları şeklinde yan yana dizilerek bağlanması sonucunda oluşan liflerden ibaret proteinlerdir. Hatta α-keratinine miyozin, fibrinojen, saç ve yün keratinlerini örnek verebiliriz.
β –keratin ise β konformasyonunda veya kırmalı tabaka konformasyondaki yapıya ait peptit zincinlerinin birbirlerine moleküller arası –S-S- bağları ile paralel veya antiparalel dizilmesi sonucu oluşan lif proteinlerdir. Dolayısıyla β –keratine ipek fibrini ve kuş tüyü keratinini örnek verebiliriz.
Keratinler ditio bağları (disülfit bağları)’nı açan, aynı zamanda polisülfürler ve alkalik tioglikolatta ile çözünen protein olarak ta dikkat çekmektedir. Bilindiği üzere tioglikolat asitten ve amonyaktan oluşan alkali reaksiyonlu bir tuzdur.
Türev Proteinleri
Türev proteinleri basit protein ve bileşik proteinlerin yapı ve bileşimlerinden meydana gelir. Şöyle ki dışardan aldığımız besinler ağız mukozasında iki işleme tabi tutulup, birincisinde her alınan lokma mekanik olarak küçük parçalara ayrışma işlemi uygulanmakta, ikincisinde ise parçalanan besinler tükürük bezleri tarafından (özellikle pityalin madde sayesinde) bir takım kimyasal reaksiyonlarla moleküler hale getirilip, böylece vücut tarafından emilme konumuna getirilme işlemi gerçekleştirilmektedir. İşte ilk basamakta başlayan bu hazırlıkların neticesinde basit veya bileşik proteinlerin kimyasal veya fiziksel değişikliklere uğramasıyla birlikte oluşan maddeler türev proteinleri olarak isim almaktadır. Ayrıca türev proteinleri bakteriyoloji laboratuarlarında üreme ortamı olarak kullanılmakta olup, bu proteinlere misal olarak proteinlerin denatrasyonu sonucu teşekkül eden denatüre proteinler ile proteinlerin asit ve enzimlerle hidrolizi sonucunda meydana gelen parçalanma ürünleri olan proteazlar, peptonlar ve peptinleri pekâlâ örnek gösterebiliriz.
Kan, plazma ve serum proteinleri
Kan
Sıvı yapısının en büyük kısmını su teşkil eden ve bu su içerisinde ki çözünmüş organik ve inorganik maddelerden ibaret süspansiyonu ile birlikte kendine has hücreleri olan bir sistemin adıdır; kan.
Kan pıhtısı
Suda çözünmeyen renksiz ağ şeklindeki fibrin protein ve bu fibrin tarafından tutulan kan hücrelerinden ibaret yapıya verilen addır.
Fibrin
Fibrinojenin ağ teşkil etmesiyle birlikte oluşan pıhtılaşmış protein demektir.
Heparin
Heparin kan pıhtılaşmasını önleyen ve aynı zamanda karaciğer ve akciğerde teşekkül eden bir polisakkarittir. Ayrıca Heparini karaciğer ve böbreklerde bulunan heparinaz adı verilen bir enzim hidroliz etmektedir.
Kan serumu ile kan plazması arasındaki farklar:
—Kan plazması fibrinojen ihtiva etmesine rağmen, kan serumunda fibrinojen bulunmamaktadır.
—Kan plazmasının proteinleri fibrinojen, serum, albumin ve serum albumin ve serum globulinler olup, kan serumunun proteinleri ise serum albumin ve serum globulin oluşturmaktadır.
Fibrinojen
Fibronojen glikoprotein sınıfında olup % 4 kadar karbonhidrat ihtiva eden ve karaciğerde teşekkül eden bir proteindir.
Serum albümin
Bir globüler protein olan serum albümin, elipsoid molekül yapıya sahip bir proteindir. Serum albüminin görevi; hem kanda çok az çözünen yağ asitleri, triacil gliseoller, yağda çözünen vitaminler ve stereoid hormonları billuribin ile birleştirip bu maddeleri seruma taşımak hem de çözünmüş halde tutmaktır.
Serum albümin özellikle karaciğerde sentez edilmektedir. Fakat böbrek hastalarında bu serum rahatlıkla idrara karışabilmektedir.
Serum globulinler
Serum globulinler de karaciğerde sentez edilmektedir. Bunlar aynı zamanda kolesterol triaçil gliserollerin yağda çözünen vitaminler üzerinde oynadıkları role benzer bir fonksıyon üstlenmişlerdir. Serum globulinlerin asıl görevi kanda çözünürlüğü az olan maddelerin serumda çözünmüş halde kalmalarını sağlamaktır.
Kas proteinleri
Kas dokusuna kırmızı renk veren miyoglobin hem metaloprotein hem de kromoprotein olup kas dokusuna oksijen bağlayan bir protein maddesidir. Özellikle miyoglobin vücuda oksijen sağlanması noktasında sıkıntı yaşandığı durumlarda devreye girerek oksijeni oksihemoglobinden koparma hünerine sahiptir. Böylece koparılan oksijen stokromoksidaza aktarılmak üzere kas hücrelerinde depo edilerek bir nebze olsun sıkıntı giderilmiş olmaktadır.
Miyozin fibriller bir proteindir. Yani aktin ortamın şartlarına göre globüler ve fibriler olmak üzere iki şekilde elde edilen bir proteindir. Dahası miyozin aktin ile birleşerek kas kasılması esnasında etkin rol oynayan aktomiyozin kompleksini meydana getirirler.
Birleşik proteinler:
—Glukoproteinler ve mukoproteinler
—Lipoproteinler
—Fosfoproteinler
—Metaloproteinler
—Kromoproteinler
—Nükleoproteinler diye tasnif edilirler.
Glukoproteinlere fibronojeni, mukoproteinlere ise heparin, hiyaluronik asit, koudritin sülfat ve kan grubu maddelerini örnek verebiliriz.
Lipoproteinlere şilimikronlar, β-lipoproteinler ve rodopsini örnek verebiliriz.
Fosfoproteinlere ise sütte kazein maddesi, yumurta sarısı içerisinde ki vitellin, livetin, fosvitin maddesi ve balık yumurtası içerisinde yer alan ihtulin maddesi örnek gösterilebilir. Nitekim yumurtada takriben % 11 kadar protein ihtiva etmektedir. Bunların en büyük kısmı oval albumin(OVA)’den ibaret olup, bundan başka ovoglobulinde vardır. Yumurta sarısı % 16 kadar protein ihtiva edip, bu proteinin en önemlisi hiç şüphesiz bünyesinde hem fosfo protein hem de lipoprotein taşıyan vitellin maddesidir. Hatta bundan başka livetin ve fosvitin adı verilen fosfoproteinlerde bulunur.
Metaloproteinler prostatik grup olarak Fe, Mg, Mn, Zn, Cu gibi metal iyonlarını ihtiva eden proteinlerdir. Hatta Zn++ (çinko) iyonu ihtiva eden karbonik anhidraz ile molibden ve Fe iyonlarını ihtiva eden ksantin oksidaz da bir metelo proteindir.
Fe+3 iyonu ihtiva eden bileşiklerin başlıcaları ferritin, hemosiderin ve transferindir. Bu yüzden Fe (demir) porfirin prostatik grubu metaloproteinlere hemoglobin, olarak gösterilirler.
Bakır (Cu) içeren protein bileşiklerin başlıcaları şunlardır:
—Seruloplazmin (kan plazmasında bulunur)
—Hepatokuprein (karaciğerde bulunur)
—Serebrokuprein (beyinde bulunur)
—Eritrokuprein (eritrositlerde bulunur)
—Trosinaz ve askorbat oksidaz (Stokrom C proteini bünyesinde taşıyan enzimler).
Son yıllara kadar fonksiyonları bilinmeyen eritrokuprein, hipetokuprotein ve serebrokupreinin süperoksit dismutaz aktivetisi gösterdiği tespit edilmiştir. Basit bir protein ve renkli bir prostatik grubun birleşmesiyle meydana gelmiş renkli proteinlere kromoproteinler denmektedir. Kromoproteinlere metelo proteinler (Fe porfirin prostatit grubu ihtiva eder), flavo proteinler ve rhodopsin (lipoproteinler) örnek gösterilmektedir. Nükleoproteinler ise en çok hücrenin nükleus, mikrozom, mitokondri kısımlarında bulunurlar. Dahası nükleoproteinler prostatik grup olarak nükleik asit ihtiva ederler. Ayrıca nükleoproteinlerin protein kısmını çoğu zaman histonlar ve bazende protaminler oluşturmaktadırlar.
Karbonhidratların sindirilmesi ve emilmesi
Biyokimyasal düzenimizin işlemesi için sadece proteinler değil, enerjiye de ihtiyaç var. Zaten bu enerji yediğimiz gıdalardan ve bilhassa karbonhidratlardan karşılanmaktadır. Şayet her gün tükettiğimiz bu enerji karşılanmaz ya da ihtiyaca cevap vermezse bu sefer vücut biyokimyamızda mevcut olan dokular içerisindeki protein ve yağların yakılma işlemi başlatılma mecburiyeti doğup, böylece bu ihtiyaç giderilmeye çalışılır.
Bilindiği üzere karbonhidratlar sindirim kanalında bazı enzimler tarafından hidrolitik olarak yıkılmasıyla birlikte bağırsaklara gönderilir. Burada elbette ki emilme işlemleri devam edecektir, ancak besinlerle alınan karbonhidratların bağırsak duvarlarından emilebilmeleri için monosakkarit haline geçmeleri gerekmektedir ki, öyle de yapılır zaten. Mesela nişasta ağız yoluyla vücuda girer girmez daha ilk baştan sindirim kanalında yapı birimlerine (glikoza) ayrışmakta ve böylece ayrışan ürünler (glikoz yapı birimleri) özel poliglükoz kapsamında yeni bir glikojen paket şeklinde vücudumuzun hizmetine sunulur.
Karbonhidratların sınıflandırılması
Karbonhidratlar madem karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) atomlarından meydana gelmekte, o halde fotosentez olayı esnasında meydana gelen karbonhidratların organik maddelerin en büyük kısmını teşkil ettiğini rahatça ifade edebiliriz. Çünkü karbonhidratlar fotosentez reaksiyonu sonucunda açığa çıkmaktadır. Bu açığa çıkan ürün hepimizin yakından tanıdığı enerji ve besin kaynağı niteliğinde glikozdur. Dolayısıyla şeker molekülleri basitten karmaşığa doğru monosakkarit, disakkarit ve polisakkarit diye tasnif edilip, sayı arttıkça şekerin tadı da ister istemez azalmaktadır. Her sabah kahvaltısında içtiğimiz çayın tadını disakkarit (iki moleküllü şeker) sayesinde tadarız. Hatta sofralarımızı süsleyen bu şekere sakkaroz veya sükroz da denmektedir. Dahası laktoz (süt şekeri) ve maltoz (malt şekeri) birlikte dissakkarit olarak kategorize edilirler. Bu arada şunu belirtmekte fayda var; moleküller birbirlerine bağlanırken glükozid denen bir bağla bağlanırlar.
Sakkarozların sindirimi
Sakkaroz bitkilerde en çok şeker pancarı ve şeker kamışında bulunup,C12H22O11(Sakkaroz)→ C6H12O6(Glukoz) + C12H10O5 (Fruktoz) şeklinde formüle edilir. Ayrıca glikoz ve fruktoz karışımına invert şeker (kristalize şeker) de denmektedir.
İlginçtir besin olarak alınan sakkaroz ağız ve midede değişikliğe uğramamaktadır. Neyse ki sakkaroz ince bağırsaklarda işleme tabiî tutulması sonucunda B-D fruktofuranoz, fruktohidroglikoz ve 1 mol fruktoz haline dönüşerek vücuda yararlı hale gelmektedir. Hakeza süt ve sütlü besinler yoluyla alınan laktoz da ağız ve midede değişikliğe uğramamaktadır. Fakat laktoz sadece ince bağırsaklarda bulunan β – galaktosidaz enzimi sayesinde laktoz hidrolitik olarak yıkılıp, açığa 1 mol glukoz ve 1 mol galaktoz çıkmak şeklinde bir dönüşüm yaşamaktadır.
Demek ki genel olarak karbonhidratlar; monosakkaritler, oligosakkaritler ve polisakkaritler olmak üzere üç büyük sınıfta toplanmaktadırlar. Ayrıca içerisinde ihtiva ettikleri monosakkarit birim sayısına göre ise oligosakkarit; trisakkarit veya disakkaritler olarak adlandırılırlar. Hatta sayıca ondan fazla mono ve oligosakkaritlerden oluşan yapı her zaman adından şekerler diye sözettirmektedir. Bilindiği üzere monosakkarit ve oligosakkaritlerin adlandırılmasında kullanılan karakteristik simge –oz ekidir. Örnek: Laktoz (süt şekeri).
Monosakkaritler karbon atom sayılarına göre ise;
—Triozlar (3 C atomu),
—Tetrozlar (4 karbon atomu),
—Pentozlar (5 C atomu),
—Heksozlar( 6 C atomu),
—Heptozlar (7 C atomu),
—Oktozlar (8 C atomu) diye tasnif edilirler.
Görüldüğü üzere en basit monosakkarit triozlardır. Triozlar bir aldotrioz olan D- gliseraldehit (gliseroz) ve ketotrioz olan dihidroksiaseton karbonhidratların organizmada yıkılmaları esnasında ara ürün olarak meydana gelirler.
En önemli pentozlar aldopentozlardan riboz, dezoksiriboz, arabinoz, ksiloz olup, ketopentozlardan ise ribuloz ve ksiluloz büyük önem addetmektedir.
Tetrozlara aldotetroz olan eritrozu örnek verebiliriz.
Monosakkaritlerin emilmesi
Monosakkaritlerin küçük bir kısmı bağırsak bakterileri tarafından fermantasyona uğratılır. İnce bağırsak mukozasında emilen monosakkaritlerin büyük bir kısmı ise venaporta’ya gönderilmektedir. Zira bağırsak mukozasında en hızlı emilen galaktoz, en az emilen ise mannoz olduğu anlaşılmaktadır.
Emilen monosakkaritlerin akıbeti
Bağırsak mukozasında emilme işlemi basit bir diffuzyon olayı olmaktan ziyade seçiciliğe dayalı bir yöntemle gerçekleşmektedir. Nitekim ince bağırsaklardan ‘seçilme-emilme’ yöntemi sayesinde vena yoluyla karaciğere gelen monosakkaritlerden fruktoz, galaktoz ve glikozamin değişikliğe uğrayarak glikoza çevrilirler. Sonraki aşamalarda ise glikozun bir kısmı glikojene çevrilir, hatta bir kısmı yükseltgenerek enerji meydana getiririr, bir kısmı da yağ asitleri ve bazı amino asit vb. maddelere dönüşür. Bu arada monosakkaritlerin karaciğer tarafından alınmayanlardan arta kalanlar genel dolaşıma geçerler. Anlaşılan o ki monosakkaritler tek şekerli moleküller olmakla beraber, belli ki bunlar arasında üç, beş ve yedi karbonlu olanları daha kayda değer niteliktedir. Özellikle beş karbonlu bir şeker olan pentoz nükleik asitlerin bünyesinde yer alan nükleotidlerin şeker kısmını teşkil ederler. Öyle ki bu zincirin ikinci karbonundan bir oksijen yitirildiğinde deoksiriboz cinsinden DNA’nın yapısına dâhil olmaktadır. Peki, altı karbonlu şekerler neyapıyor derseniz, onlar da glikoz ve fruktoz olarak bilinip vücudumuzda dolaşan kan hücrelerine büyük ölçüde enerji sağlamaktadırlar. Ayrıca fruktozun bir meyve şekeri olmanın yanı sıra aynı zamanda bal’ın içerisinde bile bulunduğunu belirtmekte yarar var.
Emilme esnasında kandaki şeker miktarının normal halden yüksek hale geçmesine Hiperglisemi denir. Glikozun idrarla atılmaya başlandığı kan şekeri düzeyine ise kan şekerinin böbrek eşiği adı verilir. Hiç kuşkusuz kan glikozunun miktarını sabit sınırlar içerisinde tutan en önemli olay glikojen teşekkülü ve yıkılma olayıdır. Nitekim karaciğer, kendi hücrelerinde glikojenin parçalanmasıyla meydana gelen glikozu öncelikle kana vermeyerek kendi ihtiyaçları için kullanıp, böylece kan şeker düzeyi dengede tutulmuş olmaktadır. Belli ki kan şekeri yaratıcının belirlediği plan dâhilinde arttıkça düşürülen, düştükçe artırılan bir düzen ayarı (geri tepme-feed back) mevcuttur. Sadece kan şekeri mi, elbetteki hayır. Kâinatta canlı cansız her şeyin külli iradenin cüzi irade üzerinde bağlantı ayarı söz konusudur. Demek ki karaciğer glikojeni; kandaki glikozun normal düzeyde tutulması için hazır tutulmakta, kas glikojeni ise kas kasılmasında gerekli enerjiyi sağlamak için var olmaktadır.
Şurası bir gerçek en çok glikojen ihtiva eden doku karaciğer olup, ikincisi kas dokusudur. Zira kasın faaliyete geçmesiyle birlikte glikojenin yıkılma olayı devreye girerek laktik asit meydana gelmektedir. Bu yüzden karaciğer glikojeninden kan glikozuna, kan glikozundan kas glikojenine, kas glikojeninden laktik aside ve en nihayet karaciğerde tekrardan glikojenin teşekkülü ile tamamlanan döngüye Corisiklusu denmektedir. Dahası Corisiklusu çemberi sayesinde glikozun glikojene dönüşmesi söz konusu olup, netice itibariyle UDP-glukoz (Glikojen molekülündeki glukoz kalıntılarının ana kaynağı) meydana gelmektedir.
Glikozun organizmada yıkılışı
Öncelikle glikozun organizmada nasıl yıkıldığına dair bilgilere geçmeden önce glikojenez ve glikojenoliz kavramlarını aydınlatmakta fayda var. Şöyle ki; dokularda glikozun glikojen halinde depolanması esnasında mevcut glikojen molekülün düz poliglikoz zincirinin indirgen olmayan veya yan dalların uçlarına α (1→4) glikozid bağlarının bağlanması ile birlikte gerçekleşen glikojen teşekkülü olayına glikojenez denmektedir. Karaciğerin glikojenden glikoz üretmesine ise glikojenoliz (Yunanca glykys: tatlı; genes: meydana gelme; lysis: çözme) diye tarif edilmektedir. Aslında glikojenez ve glikojenoliz birbirinden farklı metobolik yol olup, katiyetle beraberce icraat sergilemezler. Mesela herhangi bir metabolik faaliyette glikojenez işlerken, glikojenolizin durduğu gözlemlenmiştir. Zira glikojenin hücre içerisinde glikoza yıkılması ya da karaciğerde ve kas hücrelerinde glikojeni yıkan enzimler fosforilaz olarak bilinmektedir.
Bilindiği üzere glikoz organizmada başlıca iki yoldan yıkılırlar:
1-)Embden Meyerhoff + Trikarsoksilik asit siklusu (TCA) yolu.
Organizmada glikozun büyük bir kısmı Embden Meyerhoff + Trikarboksilik asit siklusu yoluyla yıkılmaktadır. Bu yıkılış iki safhada gerçekleşmektedir:
Birinci safha glikojenin veya glikozun birçok ara maddeler üzerinde laktik aside yıkılmasıyla gerçekleşir ki, bu olaya glikoliz ve Embden Meyerhoff yolu denmektedir.
İkinci safha glikolizin ara maddelerinden biri olan pürivik asitin Asetil- CoA’ya dönüştükten sonra Trikarboksilik asit siklusun (TCA)’dan CO2 ve H2O’ya yükseltgenmesi metoduyla gerçekleşen yoldur.
Glikoliz olayı sadece bitkilerde fotosentez olayı sonucu değil, aynı zamanda birçok dokularda hücrenin sitozol kısmında oksijensiz ortamda da meydana gelir. Bu yüzden bir insan dinlenme esnasında kas çalışması için gereken enerjiyi solunum zincirinin halkalarında teşekkül eden ATP enerjisinden sağlamaktadır. Hatta aşırı kas çalışmaları esnasında bile ATP’nin aneorobik teşekkülü; fosfat grubun fosfo keratinden (yüksek enerjili fosfat bileşiği) ADP’ye aktarılması tarzında veya glikozun veya glikojenin ATP teşekkülü ile birlikte laktik aside dönüşmesi şeklinde gerçekleşmektedir.
Bu arada oksijenin laktik asidi teşekkülüne engel olan etkisine ise pastör reaksiyonu adı verilmektedir.
Kelimenin tam anlamıyla glikolizis olayında tersinir olmayan reaksiyonlar; ATP piruvat fosfotransferaz → Pruvat ve Fosfofruktokinaz → Fruktoz 1,6 Difosfat şeklinde cerayan etmektedir.
2-)Pentoz fosfat yolu.
PPP (pentoz fosfat, heksoz monofosfat yolu) yolunda glikoz 6-fosfatın nispi oksidasyonu sonucunda NADPH şekline indirgenmesiyle birlikte CO2 ve riboz 5-fosfat meydana gelmektedir. PPP yolu daha çok karaciğerde meydana gelmekle beraber aynı zamanda:
“—Tiroit
—Testis
—Eritrosit (kırmızı kan hücreleri)
—Karaciğer
—Meme bezi
—Yağ dokusu
—Böbreküstü bezi kabuğu
— Anne çocuğuna süt emzirme devresinde” aktif bir yol olarak gözükmektedir.
PPP yolunda yükseltgenen her Glikoz–6-P molekülü 36 ATP meydana getirmektedir.
Biyosentez reaksiyonlarda indirgenmeleri sağlayan NADPH’ın organizmadaki başlıca kaynağı PPP (pentoz fosfat) yoludur. Yani NADPH de NADH gibi yüksek enerjili bir molekül ancak biyosentezde, yağ asitleri, stereoid biyosentezi ve glutatyonu indirgenmiş halde kullanılır.
Monosakkaritlerin yarı asetal şekilleri
Monosakkaritler ihtiva ettikleri polialkol gruplarından dolayı hep tatlı maddeler olarak bilinmektedir. Bir aldehit gurubun herhangi bir alkol hidroksili ile reaksiyona girmesi sonucunda yarı asetal zinciri oluşup, aynı aldehit grubun 2 alkolün hidroksili ile reaksiyona girmesiyle de asetal zinciri ortaya çıkmaktadır.
R-C =O + R1-OH → R-C ⁄ OH
│ │ \ OR1
H H
Aldehit Alkol Yarı asetal
OR1
R-C=O+2R1-OH → R-C ⁄ + H2O
│ │ \ OR1
H H
Aldehit Alkol Asetal
Aynı şekilde bir keto grubu bir alkol hidroksil ile birlikte yarı ketal, iki alkolün hidroksili ile de ketal meydana gelmektedir. Şu bir gerçek her monosakkarit grubu aldehit ve keto grubu ihtiva etmektedir.
Aldehit grubu ihtiva eden monosakkaritlere genel olarak aldoz, keto grubu ihtiva eden monosakkaritlere ise ketoz adı verilir. Dolayısıyla 3 C atomundan bir aldehit grubu olan monosakkaritlere aldotrioz (gliseraldehit) ve bir keto grubu olana ise ketotrioz (dihidroksi aseton) diye adlandırılmaktadır. Bu arada yukarıda da belirttiğimiz üzere 4 karbon (C )’lu monosakkaritler aldotetroz ve ketotetroz, 5 C’lular ise aldopentoz ve ketopentoz diye isimlendirilirler.
Ayrıca ketozlar kendilerine karşılık gelen aldozlara ait –oz eki yerine “uz” eki koymak suretiyle de adlandırılır. Örnek- Riboz → Riboluz.
Bir şekerin asetal veya ketal hidroksili herhangi bir alkol hidroksili ile birleşmesi sonucunda meydana gelen yarı asetal veya yarı ketal eterine glikozid denilip, yine buna benzer bir şekilde galaktozdan türeyip meydana gelen bağa ise galaktozid denmektedir. Şayet asetal veya ketal hidroksilin glikozid teşkil eden maddesi şeker değilse bu maddeye aglikon denmektedir.
Bilindiği üzere monosakkaritler ve türevleri ‘oz’ serisine ait olmak üzere sınıflandırılır. Zira bir alkol grubunun metil ve metilen grubuna dönüşmesi “dezoksi” ön eki ile gösterilmektedir. Örnek: Riboz → 2-deoksiriboz.
Heksozlar
En önemli heksozlar aldoheksozlardan glikoz, galaktoz ve mannoz olup, ketoheksozlardan ise fruktoz ve sorboz mühim bir yer teşkil etmektedir.
Ara polisakkarit olan nişasta ve glikojen α – glikoz birimlerinden meydana gelip, selüloz ise β- glikoz birimlerinden yapılmıştır.
Galaktoz; insan ve hayvan organizmasında süt şekeri olan laktozun yanısıra glikolipitlerden olan serebrozitler ve bazı bitki polisakkaritlerinde bulunmaktadır.
Mannoz; organizmada glikoprotein bileşenlerini teşkil eden polisakkaritler içerisinde veya bazı bitki polisakkaritlerinde bulunur.
Serbest fruktoz; bal, bazı meyveler ve memelilerin sperm sıvısında bulunur.
Ketoheksozların en önemlisi karbohidrat metabolizmasında meydana gelen sedoheptulozdur.
Oligosakkaritler
2 monosakkarit molekülünden 1 mol H2O çıkmasıyla dissakkarit, 3 mol monosakkarit biriminden 2 mol su çıkmasıyla trisakkarit oluşur. Hakeza aynı kurala göre 3 ve 4 monosakkaritten 3 ve 4 mol su çıkmasıyla birlikte tetrasakkarit ve en nihayet 5’li pentasakkaritler teşekkül eder. Oligosakkaritlerin bazıları tabiatta mevcut bitkiler tarafından sakkaroz biçiminde, bazıları polisakkaritlerin kısmi hidrolizlenmesi sonucunda maltoz şeklinde sahne almaktadırlar. Herşeye rağmen insan ve hayvan organizmaları için en önemli oligosakkaritler dissakkaritler olsa gerektir. Dolayısıyla oligosakkaritler 2 mol monosakkarit molekülü ve bir H2O molekülünün açığa çıkıp, bu iki ürünün birleşmesiyle birlikte karbonhidratlar meydana gelmektedir. Yine en iyi bilinen dissakkaritler ise hiç şüphesiz maltoz (meyve şekeri), sellobioz, gentiobioz, trehaloz, sakkaroz ve laktozdur.
Bu arada dissakkaritler genel yapısı itibariyle C12H22O11 şeklinde formüle edilirler.
Polisakkaritler
Polisakkaritler adından da belli olduğu üzere poli, yani çok sayıda glikoz moleküllerinden meydana gelen bileşiklerdir. Hatta polisakkaritleri birçok monosakkarit molekülüyle birlikte birer H2O molekülünün açığa çıkmak suretiyle meydana gelen büyük moleküllü maddeler olarakta tarif edebiliriz. Ayrıca polisakkaritler monosakkarit adının sonuna -oz son eki yerine –on veya –an eki alarak isimlendirilir. Bundan dolayı polisakkaritler glukagon, frukton, galakton mannan, araban, galaktan, ksilan, diye de adlandırılırlar. Bu yüzden polisakkaritler çok kompleks yapıda karbonhidratlar olarak anılmaktadırlar. Yani bir tek monosakkarit tür veya türevin birimlerini ihtiva eden polisakkaritlere homopolisakkaritler, çeşitli monosakkarit türleri veya türevlerin birimlerini ihtiva eden polisakkaritler ise heteropolisakkaritler diye tarif edilirler. Başlıca homopolisakkaritler nişasta, glikojen, dekstran, selluloz, inulin, kitin, galaktoz, mannan, ksilan, hyaluronikasit, heparin, kondroitin sülfatlar, mükoid sülfat, kan grubu polisakkaritleri, pektin, alginik asit, agar agar, arap zamkı ve pnömokok polisakkaritleri olarak tasnif edilirler.
Polisakkaritlerin en ilgi çekenleri hiç şüphesiz nişasta, glikojen ve selülozdur. Nitekim buğday, pirinç ve patates gibi bitkilerin bünyelerinde takriben 3000 civarında glikoz moleküllerinden teşekkül etmiş polisakkaritler mevcuttur. Özellikle selüloz hemen hemen her bitkide bulunan çok mühim bir polisakkarit cinsidir. Nişasta ise fotosentez reaksiyonu sayesinde kloroplastlar tarafından imal edilen bir polisakkarittir.
Nişasta
Bitkilerin yedek polisakkaridi olan nişasta birçok α – glikoz birimlerinin glikozid bağları ile bağlanmasıyla meydana gelen ve aynı zamanda hidrolizleşebilen büyük moleküllü maddelerdir. Yani nişasta amilaz ve amilopektin adlı iki poliglikozun karışımı bir üründür.
Ayrıca nişastayı oluşturan amilaz 100–400 kadar α (1→4) glikozid molekülünden ibaret olup, amilopektin ise α (1→4) glikozid bağları ile bağlanmış düz bir glikoz zincirinden başka yan dallar da ihtiva eden bir moleküldür.
Nişastanın Sindirimi
Nişasta ağızda ve ince ince bağırsaklarda sindirilir. Nitekim tükrük amilaz ve pankreas amilaz enzimleri nişastayı hidrolitik olarak yıkmaya muktedirler. Hatta α – amilazın nişastanın iç kısmındaki α(1→4) glikozid moleküllerin etkisiyle ilk ürün olarak oligosakkaritler oluşmaktadır. Derken α-amilazın oligosakkaritleri hidroliz etmesi sonucunda α-maltoz ve az miktarda glikoz meydana gelmektedir. Şöyle ki α-amilaz amilopektine etki ettiği zaman ister istemez iç kısımlarda α(1→6) glikozid bağların hidroliz etkisi durur. Bu durumda hidroliz ürünleri olarak maltozlar ortaya çıkacak, hatta α(1→6) glikozit bağını ihtiva eden disakkaritlerden olan izomaltozlar, sınır dekstrinleri ve az miktarda glikoz teşekkül edecektir.
Selüloz
Bitkilerin çeperlerini meydana getiren etkin bir karbonhidrat molekülüdür. Fakat selüloz nişasta gibi suda ayrışmadığı için (hidroliz olmadığı için) glikoz molekülüne dönüşemiyecektir. İyiki de dönüşemiyor. Çünkü selüloz hidrolizleşmediğinden dolayı pektik yapısıyla birlikte bitki çeperini dayanıklı kılmaktadır. Dahası bu madde çeper (elbise) yapımı için vazifelidir. Aslında selüloz β (1→4) glikozid bağlarıyla bağlanmış düz bir poliglikoz molekülüdür. Pektin maddesi ise meyvaların jel özelliğini veren bir polisakkarit bir madde olup, aynı zamanda α (1→4) galakturonik asit ve metil esterinin polimeridirler.
Glikojen
Glikojen karaciğerde, kaslarda ve az miktarda da olsa diğer bütün hücrelerde bulunan ve suda çözünebilen bir şeker olup, glükoz moleküllerinin düz olanı değil, bilakis dallanarak zincir haline gelmiş bir bileşiktir.
Karaciğer glikojeni malum olduğu üzere kan şeker miktarını belirli seviyede tutmak üzere kana glikoz veren bir kaynak, keza kas glikojeni ise kas kasılması için gerekli bir kaynaktır.
İnülin
Bazı yumru köklü bitkilerde bulunan bir yedek polisakkarid olup, birçok früktoz moleküllerinin β (1→4) glikozid bağları ile bağlanmasından meydana gelen düz zincirli bir polisakkarittir. Ayrıca bunlar hidroliz edildiklerinde sırasıyla mannoz, galaktoz, arabinoz, ksiloz gibi monosakkaritleri verirler.
Pnömomok Plolisakkaritler
Pnömomok plolisakkaritleri grubuna ait hidrojen ürünlerinden bulunan temel birimler ise glukuronik asit, galakturonik asit, gluktoz, arabinoz, galaktoz, mannoz, rannoz, inozitol, glikozamin, galaktozamin ve asetil asettir. Bu arada glikozamin ve galaktozamin gibi pnömokok polisakkaritler de N- asetik türevleri halinde bulunurlar.
Kondroitin Sülfat
İnsan ve memeli bağ dokusunun ve özellikle kıkırdağın başlıca maddesi sayılan kondroitin sülfat, proteinlerle birleşmiş olarak bulunurlar. Nitekim A, B ve C diye 3 türlü kondroitin sülfat vardır.
Mukat Sülfat (mukik asit) ve N-asetil glukozamin sülfat ise glikuronik asit birimlerini ihtiva eden polisakkaritlerdir.
Kan grubu polisakkaritleri ise eritrositlerin duvarlarında bulunup AB sulfat ve AB kan grupları adını almaktadır.
Biyolojik bakımdan önemi olan hyaluronik asit, heparin, kondroitin sülfatlar, mucain sülfat ve kan grubu polisakkaritlerinin tümüne mukopolisakkaritler denmektedir. Hatta mukopolisakkaritler proteinlerle birleşerek mukoproteinleri veya mukoidleri teşkil ederler. Dolayısıyla mukozolardan salgılanan mukopolisakkarit ve mukoprotein karışımı olan maddelere musin adı verilmektedir. Hiç şüphesiz mukoproteinlerin en büyük bölümünü karbonhidrat, az kısmını ise proteinler oluşturmaktadır.
Alhinik asitler
Alhinik asitler deniz yosunlarından elde edilen polisakkarit olup, β-D(1→4) polimannuronik asit ve β-L (1→4) glukoronikasit ihtiva ederler.
Arap zankı
L-arabinoz, L-rannoz ve D-glukoronik asit ihtiva eden dallanmış bir polisakkarittir.
Agar agar
Deniz yosunlarından elde edilen bitkisel zank olup bakteriyolojik besiyeri ortamı olarak kullanılır. Agar agar aynı zamanda kompleks bir polisakkaridin sülfirik asit esteridir.
Hyaluronik asit
Hyaluronik asit insan ve hayvan organizmasına ait bağ dokunun önemli bir maddesidir. Bundan başka eklemlerin sinovyal sıvısında göbek kordonunda ve gözün cam cisminde bulunurlar.
Kıvamlı bir madde olan hyalunorik asit aslında D- glukoronik asit ve N-asetil-D-glukozaminden ibaret bir bileşiktir. Bir anlamda glikozit bağları β-(1→3) ve β-(1→4) şeklindedir.
Hyaluronik asit hidroliz edildiklerinde glukronik asit, glukozamin ve asetik asit verirler. Bu arada Hyaluronidaz enzimi ise spermatozoitin ovuma girmesini sağlayarak döllenmeyi kolaylaştırmaktadır.
Stereoizomeri
Birçok karbonhidratlar aynı sayıda atom ve aynı türde fonksiyonel grupları ihtiva ettikleri halde, aslında tamamen birbirlerinden farklı maddelerdir. Yani moleküllerin kontitüsyonların (atom grupları ile bağlanma sistemi) aynı konfigirasyonlarla (atom gruplarının uzayda diziliş tarzı) farklılık arz etmesinden dolayı bunlara stereoizomeri denip, ürünlerine ise stereoizomeri maddeler denmektedir.
Optik izomeri ve optik aktiflik
Dört elektron çiftinden herbiri çeşitli atom ve atom grupları taşıyorsa bu durumda asimetrik karbon (C ) atomuna bağlı bir yapı var demektir. Genelde asimetrik C atom sayısı “n” ise steroizomer sayısı 2n olmaktadır. Yukarıda belirttiğimiz üzere steroizomer maddelerin kontitüsyonları aynı olmakla beraber konfigirasyonları tam tersine farklılık arzetmektedir. Bu esaslardan hareketle optik izomerin özel bir stereoizomer kapsamına girdiğini belirtebiliriz. Dolayısıyla sadece bir C atomun konfigürasyonu farklı olan optik izomerlere epimerler ve bunların birbirine dönüşmesine ise epimerizasyon denmektedir. Örnek: glikoz ve mannoz, glikoz-galaktoz epimer şekerleri.
Asimetrik C atomu ihtiva eden maddeler polarize ışığın titreşim düzlemini çevirmekte mahir olup, bu özelliği gösteren maddelere optikçe aktif maddeler olarak tanımlanır. Hatta optikçe aktif maddelerden polarize ışığı sağa çeviren izomer maddelere sağ şekli (+), sola çevirene ise sol şekli (-) olarak bilinmekle beraber, optikçe aktif bu her iki madde bir arada enantiomer diye isimlendirilir. Bir başka ifadeyle sağa çeviren izomer maddelere dekstrojir (Amerikan esansı), sola çevrilen izomerlere ise Levojir (Fransız esansı) denmektedir.
Demek ki her iki stereoizomer eşit miktarda karışım halinde bulunduğunda polarize ışığı çeviremeyecekleri muhakkak. Bu durumda her iki stereoizomer çevrilme dereceleri birbirini yok (nötr) edeceklerinden açığa çıkan bu karışım rasemik adını alacaktır. Kelimenin tam anlamıyla optikçe aktif maddenin her iki enantiomer bir karışımda eşit miktarlarda bulunuyorsa, bu durumda rasemik karışımın varlığından sözedilecektir.
Yağlar
Yağlar vücut biyokimyasında en fazla depo edilen ve proteinler gibi daha basit moleküllerden meydana gelen elemanlardır. Yani yağlar gliserol ve yağ asitlerinden teşekkül etmişlerdir. Bu birleşme hiç kuşkusuz yağ asitlerin gliserinin hidroksil (-OH) gruplarına ester bağıyla bağlanması neticesinde trigliserid denen nötral yağlar sahne almaktadır. Bu birleşmenin tersi durumda ise, yani ester reaksiyonun inversibl olmasıyla birlikte hidroliz olayı vücuda gelmektedir. İşte böyle bir olayda sodyum, potasyum ve kalsiyum hidroksit gibi bazların sulu çözeltilerinde oluşan hidrolizleri sabunlaşma olarak yer alırlar.
Genelde katı yağ denildiğinde tereyağı, iç yağı, zeytinyağı ve bir kısım nebati margarinler diye kategorize edilir. Bitkisel yağ denildiğinde ise ekseriyetle pamukyağı, zeytinyağı, fıstıkyağı, hintyağı, keten yağı, ayçiçeği yağı denilen sıvı yağlar akla gelmektedir. Eterik yağlar malum, onlarda kokulu bitkilerden elde edilen hoş koku salan ve uçucu yağlar olarak dikkat çekmektedir. Yağları kısaca böyle tanımladıktan sonra biyokimya açısından ele aldığımızda; özellikle karbonhidrat ve proteinlerin aciz kaldığı durumlarda yağlar yedek besin kaynağı olarak imdadımıza yetiştikleri gözlemlenmiştir. Ayrıca yağ depoları daha ziyade deri altı bağ dokusunda, kaslar arası bağ dokusunda, böbrek ve diğer iç organların etrafındaki dokularda bulunduklarından kendilerine daha çok iç yağı diyebileceğimiz enerji hammaddesi gözüyle bakılmaktadır. Mesela suda az olarak çözünen triaçilgliseroller aynı zamanda insan organizmasında yedek madde olup fosfolipit, stereoid ve glikolipit içermektedirler. Zira triaçilgliserollerin hidroliz olmasıyla birlikte yağ asitleri ve gliserole dönüşmektedirler.
Lipitler
Lipitlerin yapısında özellikle C, H ve O bulunmakla beraber bazı bitkilerde fosfat, azot ve seyrek olmak üzere S (kükürt) bulunmaktadır. Lipit moleküllerin yapısı polar veya apolar şeklinde dizayn edilmiştir. Fakat molekülün en büyük kısmının apolar kutup olduğu anlaşılmaktıdır. Nitekim apolar kısımlar alfatik veya halkalı hidrokarbonlar oluşturmaktadır. Lipitler genel olarak;
—Yağ asidi ve triaçilgliseroller
—Mumlar
—Fosfolipitler
—Glikolipitler
—İzopron türevi proteinleri olarak bilinmekle beraber, ana hatlarıyla dört gruba ayrılırlar:
1- Basit lipitler
2-Bileşik lipitler
3-Lipitlerden oluşan maddeler
4-Lipoidler.
Hidrolitik olarak parçalanmayan lipitlere basit lipitler denip, bunlar kolesterol, karoten, mum alkolleri ve eritron olarak bilinmektedir. Örnek: Nötr lipitler ve mumlar. Nitekim mumlar hidroliz edilerek uzun zincirli yağ asitleri ve mono alkalilere parçalanırlar.
Bileşik Lipitler:
Bilindiği üzere organizmada bulunan lipitlerin hidrolitik yapı birimlerine parçalanabilenlerine bileşik lipitler denmektedir.
Bileşik lipitler ise kendi aralarında;
—Fosfolipitler.
—Glikolipitler
—Aminolipitler diye tasnif edilirler.
Fosfolipitler de kendi aralarında;
—Fosforik asit (fosforik asit + 2 yağ asidi + H3PO4)
—Sefalın (fosforik asit + Serin)
—Fosfotidil kolamin (fosforik asit + kolamin.)
—Fosfoinozitol (fosforik asit + inozıtol)
—Difosfoinizotol (fosforik asit + 2inozıtol)
—Sfingomyeli’ler (Sfingozin + yağ asidi+ H3PO4 + kolin.)
—Plazmalojenler (Aldehit + Gliserin + yağ asidi+ H3PO4 + kolamin.)
— Kardiolipitler (Gliserin+ yağ asidi+ H3PO4) diye alt bölümlere ayrılır.
Gilkolipitler:
Glikolipitler hidroliz olmasıyla birlikte yağ asitleri, azotlu alkol ve monosakkaritlere parçalanıp şu alt başlıklarda incelenirler:
—Glikozfinguzinler
—Ganglikozidler
—Serebrozidler
—Sulfolipitler
Amino lipitler:
—Proteolipit
—Lipoprotein.
Lipitlerin yapıtaşları:
—Yağ asitleri
—Yağ alkolleri
—Lipit bazları.
Yağ asitleri:
—Doymuş yağ asitleri.
—Doymamış yağ asitleri.
Doymuş yağ asitleri:
—Formikasit
—Asetikasit
—Propionikasit
—Butirikasit
—Palmitikasit.
—Stearikasit
—Tüberkolisis steariksin asit
Doymamış yağ asitleri:
—Stearik asit
—Linoelik asit
—Linolenik asit
—Oleik asit
—Arasidonik asit
Arasidik asit
—Patmitoloik asit.
İnsan vücudunda yağ asitleri:
—Stearik asit
—Oleik asit
—Linoleik asit
—Linolenik asit
—Digertesi
—Palmitik asit
—Palmitoleik asit.
Yağ alkolleri:
—Stearik alkol
—İnizitol
—Mum alkolleri
Lipit bazları:
—Kolamin
—Kolin
—Serin
—Sfingozin
—Seramidbirim
Lipoidler:
—Steorid maddeler
—Tokoferoller
—Fillokinonler.
Pirüvik asit metabolizması
Pirüvik asitin hidrojenasyonu ile laktik asit oluşur.
Pirüvik asitin aminasyonu ile alanin oluşur.
Pirüvik asitin karboksilasyonu ile oksaloasetikasit oluşur.
Pirüvik asitin oksidatif dekarboksilasyonu ile Asetil CoA oluşur.
Pirüvik asitin laktoz ve dehidrogenezi ile stosilde laktik asit oluşur.
Pirüvik asitin transaminasyon ve oksidatif dezaminasyon sonucu mitokondri üzerinde alanin oluşur.
Pürivik asitin karboksilaz ve karbondioksit ilavesi ile mitokondride oksaloasetik asit oluşur.
Pürivik asidin oksidatif dekarboksilaz ve CoA enzimi yardımı ile Asetil Coa oluşur.
Bu arada belirtmekte fayda var; topraktan geldik toprağa gideceğiz der dururuz ya. Bu söz belli ki boşa söylenilmemiş. Çünkü toprağı oluşturan en temel maddelerin önde geleni poliüronidlerdir. Bu madde bir üronik asit bileşiği olması hasebiyle polisakkaritler de denmektedir. Bilindiği veçhiyle bakterilerde dâhil tüm canlıların yapılarında çok sayıda bileşikler yapmasıyla meşhur madde özelliği taşımaktadır. Mesela glukoronik asit, chtin, hyaluronik asit ve heparin bunlardan birkaçı sadece. Diğer canlılarda olduğu gibi insanda da mukopolisakkaritlerin gerek dokular gerek hücreler gerekse damarlara bir nizam verdiği gibi bunlarla ilişki kurabilen mezanşimal dokuların özünü oluşturduğu bir sır değil artık. Zaten toprakta var olan üronik asitlerin pentagonal(beşgen) ve tetragonal(dörtgen) kristalleri ile insan kanındaki A ve B grubu kristallerinin birbirleriyle uyumlu olmaları bir kez daha topraktan geldik toprağa gideceğiz fikrini daha da güçlendirmektedir.
Anlaşılan o ki biyokimyasal hayat tesadüf üzerine kurulu değildir. Bir ilkokul çocuğuna bile bir torbaya 1’den 10’a kadar yazılı rakamlardan ibaret zarları koyduğumuzda çekeceğiniz ilk rakamın 1 olma ihtimalini sorduğumuzda elbette ki 1/10 olduğu cevabını verecektir. Yine 1 ve 2 rakamların aynı anda çekme ihtimalinin 1/100 (10x10=100) ve 1, 2, 3 rakamlarının ise 1/1000 (10x10x10x10=1000) olduğunu söyleyecektir. Hakeza tüm rakamları sırasıyla çekme ihtimalinin de 10 rakamının 10’cu kuvveti olan 10 milyar gibi bir rakamla karşı karşıya kaldığımızı görürüz. Demek ki rakamlar bile materyalizme geçit vermemektedir. O halde yaratılışı inkâr niye?
Velhasıl; sizler ne kadar inkâr ederseniz edin güneşi balçıkla sıvayamazsınız.
Vesselam.
dedekorkut1
11 Aralık, 2022 - 17:02
Kalıcı bağlantı
ELEMENTLER DÜNYASI
ELEMENTLER DÜNYASI
SELİM GÜRBÜZER
Kâinatı bir kitap olarak düşündüğümüzde, bu kâinat kitabının alfabetik harflerinin de hiç kuşkusuz elementler olduğunu düşünmemiz gerekecektir. Şurası muhakkak biyokimyanın temelleri de elemente dayanmakta. Dolayısıyla biyokimya âlemin element yönünü bilmeden hem abiyogenez hayatı hem de biyogenez hayatı anlamak mümkün olmayacaktır. Bilindiği üzere organik bileşikler için gerekli karbon (C), azot (N), oksijen (O), hidrojen (H) ve kükürt (S) gibi elementler sadece kâinat kitabının elementleri olarak değil aynı zamanda amino asitlerin yapı taşları olarak da karşımıza çıkmakta.
İşte biyokimya düzeninde rol oynayan elementlerden bazıları:
C (karbon)
Dünyada ne kadar organik madde varsa hemen hepsinin karışımında karbon maddesi vardır. Havadan alınan oksijen sayesinde insan ve hayvan bedenine alınan besinler yavaş yanmaya tabi tutulup bunun sonucunda dışarı karbondioksit verilmektedir. Şayet havada karbondioksit maddesi çoğalırsa tehlike arz edebiliyor. Neyse ki bitkiler karbonu zararsız hale getirecek faaliyetlerde bulunarak bu kıymet değer maddeyi dengede tutup yüreklere su serpmektedir. Nitekim klorofil içeren bitkiler havaya karışan karbondioksiti ışık enerjisi yardımıyla nişastaya çevirebiliyorlar. Böylece bitki bünyesinde biriken nişasta hayvanlara gıda olmaktadır. Hakeza insanoğlu da hayvan etlerini yemekle sunulan bu ziyafet sofrasından nasibini alıp, bir şekilde o da karbon döngüsünün içerisinde yer alır.
O (Oksijen)
İnsan vücudu dakikada 250 ml oksijene ihtiyaç duyduğuna göre bu atomun önemi bin kat daha artmaktadır. Hatta insanın fazlaca efor sarf ettiği durumlarda bu ihtiyaç daha da artmaktadır. Kaldı ki solunum yoluyla aldığımız oksijeni kana vermek ve kanın hücrelerden topladığı karbondioksiti dışarı atmak akciğerin işi olsa da, ortamda oksijen yoksa akciğer ne yapsın, dolayısıyla oksijensiz hayat bir anlam ifade etmez. Baksanıza teneffüs ettiğimiz havaya bile ölçü tayin edilmiş. Mesela atmosferde oksijen %21’in üzerinde olsaydı yeryüzünde yanabilecek olan hemen her şey tutuşup duman olacaktı. Ya da tam tersi %21’in altında olsaydı oksijensiz kalan beynimiz şuur kaybına uğrayıp ölüm kaçınılmaz olacaktı. Hakeza farzımuhal var sayalım ki kan dolaşımı birkaç dakikalığına ara verdi, bak o zaman kızılca kıyameti. Çünkü oksijen ancak yanıcı maddelerle birleştiğinde ateş var olmakta. Hatta bu iş için her dakikada vücuda alınan gıdaları yakmak adına 400 santimetre küp oksijen kullanıp karşılığında habire karbondioksit açığa çıkartıyoruz. Anlaşılan oksijenin ateşlenmesiyle hayat enerjisi doğmakta, yani sindirim vasıtasıyla aldığımız yanıcı maddeler yakıcı oksijenle yanarak anlam kazanmaktadır. Böylece yanıcı ve yakıcı maddeler kanımız tarafından buluşturulup adeta nikâh edilirler. Derken nikâhı kıyılan çiftlerin reaksiyona girmesiyle birlikte hayat enerjisi elde ederiz. Tabiî ki bu reaksiyon biyoloji dilinde oksidasyon olarak tarif edilir. Hatta bu tarif doğrultusunda oksidasyonla mitokondrilerde bulunan bir takım enzimler katalizör görevi yaparak hayat enerjisine renk katmış olurlar. Ayrıca hayat enerjisinin dışında oksijenin glikozla birleşmesi sonucunda karbondioksit ve su açığa çıkmaktadır. Üstelik organizma içerisinde var olan serbest enerji heba edilmiyor da. Peki, heba edilmiyorsa ne oluyor derseniz, malum serbest enerji ATP veya bir fosfat bileşiği şeklinde depo edilir. Yani, ihtiyaç hâsıl olduğunda başvurulacak enerji kaynağı olarak tutulup, tutulan bu enerji yaklaşık 700 kalorilik bir değere tekabül etmekte. Derken canlılarda can ne ise cansız maddelerde de enerjinin o demek olduğu gerçeği ile yüzleşmiş oluruz. Her ne kadar enerji formüllerinden bihaber olsak da enerjinin varlığını idrak etmemiz biz bir noktada element dünyasının da önemini kavramamıza ziyadesiyle yetecektir elbet. Yani bir yerde enerji varsa element var demektir, ya da element varsa enerji de var demektir bu.
Azot
Azot atmosferde %79 oranında bulunmasına bulunurda ama onu doğrudan alamayız. Böylesine önemli bir elementi zaten doğrudan alabilseydik belki de yememize içmemize de gerek kalmayacaktı. Belli ki azot kolay kolay başka maddelerle reaksiyona girip birleşemiyor, dolayısıyla oksijen gibi akciğerimizle ve damarlarımızda dolaşan kanla doğrudan bağlantı kurup bağlanamamakta. Azot canlı hayatımıza katkısı toprağın gübrelenmesinde ve tohum örneklerinin saklanmasında daha çok işe yaramakta. Malumunuz tohum örnekleri sıvı azotla -196 santigrat derecede dondurularak muhafaza edilebilmekte. Öyle ya, madem hayati öneme haiz bir takım tohum örnekleri sıvı azot sayesinde muhafaza edilebiliyor, o halde çok değişik türden besinler almalı ki bu kıymet değer elementi vücudumuza alıyor olabilelim.
Mg (Magnezyum)
Magnezyum klorofil maddesinin tam merkezinde bulunup fotosentez olayında çok mühim rol oynayan bir elementtir Belli ki klorofil zincirinin merkezinde tek atom özelliğine sahip olması bu elementin önemini daha da bir artırmış gözüküyor. Zaten böylesi kıymet değer bir elementin klorofilin merkezinde yerini tutacak herhangi bir elemente rastlanılmaması bu durumu doğrular niteliktedir. Nasıl ki otomobilin kalbi sayılan motor olmadan sürücü hareket edemiyorsa, klorofilin kalbi diyebileceğimiz magnezyum elementi olmadan da bitkinin hayatiyet kazanamayacağı muhakkak. Magnezyum her ne kadar merkez konumda kalbi bir madde olsa da şu da var ki canlıların yaşadığı katmanlarda minimum düzeylerde seyretmektedir. Hakeza Mg (magnezyum) hafif elementler grubundan olmakla birlikte biyosfere yakın tabakalarda az miktarda mevcut olup, litosferin katılaşmış tabakalarında yüksek sıcaklıklarda ergimesi sonucunda daha derinlerde kristalleşmiş mineral halde bulunmaktadır. Neyse ki tahıl grubunun buğday danelerinde 231 mg magnezyum bulunmakla beslenmemizde can yoldaş olmakta.
Kükürt (S)
Tabiatta bulunmakla birlikte aynı zamanda proteinlerin ve önemli biyolojik bileşiklerin yapısına giren bir element olarak dikkat çekmektedir.
Cl- (klor)
Hayvanlarda özellikle hücre içi ve hücre dışı anyon elementi olarak gözüken bir elementtir.
Potasyum (K+)
Hücre içerisinde en önemli katyon elementidir. Hatta bitki öz suyu ve kanda erimiş halde bulunan potasyum, belli ki hayat için önemli bir fonksiyon üstlenmiş durumda. Keza sodyum elementi de öyledir.
Kalsiyum (Ca)
Kemiklerin en önemli yapısal bileşenini oluşturan elementtir.
Mn (Manganez)
Bazı enzim aktiviteleri için gerekli olan elementtir.
Fe (demir)
Demir özellikle kan hücreleri için önemli bir metal iyonu elementtir. Bilindiği üzere anne sütü demir yönünden fakir veya hiç denecek derecede bir ak sıvı özelliği taşımakta. Bu yüzden Yüce Allah bebeğin daha doğmadan anne karnında alması gereken demirin bir kısmını ceninin karaciğerinde muhafaza altına almıştır. Böylece dünyaya gelen çocuk ilk altı ay bölümünü bu depodan karşılamaktadır. Derken bu sürenin bitiminde depolarda demir kalmasa bile çocuğun artık sulu yiyecekler yeme safhasına geçmesinden ötürü bu meselede kendiliğinden çözülmüş olur zaten. Anlaşılan demir sadece tabiatta değil, kan dolaşımının da var olan potansiyel hammadde bir cevherdir. Hele bilhassa demir elementinin hemoglobin ve birçok enzim yapılarında bulunması hasebiyle oksijenin taşınmasında etken bir unsurdur. Bilindiği üzere bir zamanlar Güney Avustralya’da ortaya çıkan sahil hastalığı koyunların baş belasıydı, neyse ki gel zaman git zaman bu hastalığa demir elementi çare olabilmiştir. Şöyle ki; çok uzaklardan getirilen demir cevherine kobalt ilave edilip koyunlara yalatılması sonucunda bu hayvanlar sahil hastalığın üstesinden gelebilmişlerdir. Meğer bu hastalığa şifa kaynağı olacak gizem kemikten izole edilen B12 vitaminin yapısında bulunan parlak kırmızı kristalli kobalt (Co) elementinde gizliymiş. Öyle ki sağır dilsiz sandığımız kobalt elementi, etrafında yer alan atomlarla adeta el ele, gönül gönüle verip kan yapmak adına onlarla birlikte hayati bir bağ oluşturabiliyor. Nitekim 1957 yılında Nobel ödülü alan Biyokimyager Baron Alexander Robertus Todd’un çalışmaları sayesinde B12 vitaminin merkezinde yer alan kobalt ve çevresinde ki dört pirol birimden oluşan çekirdekli bu yapının aydınlatılması her şeyi izah etmeye ziyadesiyle yetmiştir. Bu demektir ki kobalt (Co) elementinin tipik özelliği çevresindeki atom veya atom gruplarını adeta bir mıknatıs gibi kendine çekip hayati öneme haiz misyon üstlenmiş olmasıdır. Nitekim Yüce Allah (c.c) bu hususta; “…Bir de kendisinde hem çetin bir sertlik, hem de insanlar için menfaatler bulunan demiri indirdik (çıkardık)” (Hadîd, 25) diye beyan buyurmakla demirin önemine işaret eder.
Bakır (Cu++)
Tıpkı demir elementine benzer görevler üstlenen, aynı zamanda hem proteinlerin yapısına hem de oksidatif enzimlerin yapısına girebilen bir elementtir. Belli ki kanda gerekli miktarlarda elementler mevcut olsa da bakır veya vanadyumun her an demirin yerini alması imkân dâhilindedir.
Molibden, manganez ve bakır metalleri toprakta azotun tespiti yönünden hayati öneme haiz elementler olarak karşımıza çıkmaktadır.
Selenyum
Bitkilerin gelişmesinde önemli katkıları olan bir elementtir.
Zn++ (çinko)
İnsülin komplekslerinde bulunan birçok enzimin aktivitesinde gerekli olan eser elementtir.
Fosfor(f)
Biyokimyasal sentez ve enerji aktarımı için vazgeçilmez element olduğu kadar birçok makro moleküllerin yapısına da giren bir maddedir. Fosfor elementi muhtemeldir ki sadece dünyada bulunan bir iz element olup, hatta tüm organizmaların yapısını destekleyecek nitelikte hayati fonksiyona sahip özellikte bir maddedir. Dolayısıyla bitkiler daha fazla karbon, hayvanlar ise daha çok fosfor bulundurur. Nitekim bitkilere dayanıklılığı selüloz sağlarken, hayvanlarda bu dayanıklılığı kalsiyum fosfat sağlamaktadır. Anlaşılan fosfor elementi tıpkı magnezyum gibi litosferin derinlerinde yer alıp biyosfer için yegâne tek besin kaynağı özelliğini koruyabilen element olarak sahne almakta.
Flor
İz elementler arasında son derece müstesna bir yeri vardır. Nitekim kalsiyum fosfatın hidroksil (OH) grubu ihtiva eden maddeyle temas sonucu flor elementi ile yer değiştirdiğinde hayvanların diş minerallerini oluşturan sert bir madde meydana gelebiliyor. Doğrusu bu işi tek başına flor elementin başardığını söyleyebiliriz. Zira diş gibi bazı kemik yapılarında az miktarda flor bulunması bunu teyit ediyor zaten. Dolayısıyla flor olmadan dayanıklı bir diş yapısından bahsetmek mümkün değildir.
Si (silisyum)
Özellikle Diatomların yapısında karbona en çok benzeyen element hiç kuşkusuz silisyum elementidir. Fakat silisyumun karbon atomuna benzemesi demek karbon gibi canlı maddelerin yapısını teşkil eden bileşik oluşturması demek değildir. Çünkü silis elementi etrafına takriben on iki civarında elementin yaklaşmasına izin verip, bunlar arasından mesela silisyumdioksit (SiO2) veya kuvars türü şeklinde sadece tek bir zincir bağ içeren bir katı madde bileşiğine dönüşebiliyor. Yani kayaların silisyum elementiyle oksitlenmesi (silisyum oksijen birleşmesi) sonucu silikatlar meydana gelmektedir. Ayrıca yeryüzünde silisyum bolca bulunmasına rağmen suda az eriyebildiklerinden dolayı biyolojik hayatta ancak minimum düzeyde kala kalabilmiştir. Hakeza demirde öyle olup, daha çok endüstriyel alanında iş elementi olarak görev yapmakta. Yine de biyokimya sahasında üstünlüğün hala karbon elementinde olduğunu söyleyebiliriz. Zira karbon yüzlerce, hatta binlerce zincir oluşturma kabiliyetinde olan bir elementtir. Belli ki karbon elementi bu hünere sahip olmasaydı biyokimya ile alakalı sayısını bilemediğimiz nice on bini aşkın kimyasal reaksiyonlar kararlı hale gelemeyecekti.
I (iyot)
Soframıza damak zevki katan en hayati öneme haiz elementimizdir. Öyle ki bu kıymet değer element için deniz altında yaşayan kahverengi veya kırmızı algler, süngerler ve mercan vs. gibi deniz ürünleri deniz suyu içerisinde ki iyodu, diiodo tyrosine çevirmekte adeta yarışır halde faaliyet sergilemekteler. Her şeye rağmen yine de iyot dünyada eşine pek az rastlanır diyebileceğimiz elementler arasında yer alıp bu durum çok kayda değer bir element özelliğini ortaya koymakta. Zira 55 ton deniz suyundan ancak bir gram iyot elde edilebiliyor. Neyse ki kara sathına yayılmış gözüken bir takım kayaların içeriğinde de yaklaşık ton başına 1 gramın 1/3’i kadar iyot içermesi sayesinde biyokimyasal ihtiyaç bir nebze olsun giderilebilmekte. Hele şükür Şili’de doğal iyot yataklarının bolca bulunması insanlığı daha da rahatlatmaktadır. Anlaşılan o ki, memeli hayvanların çoğunda bulunan elementlerin en ağır olanı I (iyot) elementi olsa gerektir. Aynı zamanda iyot elementi tiroit hormonunun en önemli bir bileşiği olma özelliğine de sahiptir. Hatta iyot sadece yüksek canlılarda değil, amfibyalar (kurbağa vs.) tarafından da kullanılmakta. Hakeza kalay ve molibden de öyledir. Nitekim iyot olmaksızın yavru larvalar kurbağa haline dönüşemeyecektir. Tüm bu olumlu özelliklerine rağmen birçok ağır maddeler gibi iyot elementinin de yumuşak karnı toksik tesir yapmasıdır. Mesela biyokimya analizleri sonucunda iyodun yüksek değerde çıkması guatr zehirlenmesi anlamına gelmektedir. Bir zamanlar insanoğlu zehir kelimesini duyunca ürperse de, gün geldi tiroidin keşfetmesiyle birlikte bu endişe bir nebze olsun giderilebilmiştir.
Biyokimya düzeninde rol oynayan çözeltiler
Hayat galiba çözmek ve bağlamak üzerine kurulu. Bir Allah dostuna sormuşlar mesleğiniz ne diye. O da çözmek ve bağlamak diye cevap vermiş. Tekrar merak edip çözmek ve bağlamak nasıl bir şey diye sual ettiklerinde, o Piri fani zat bunun üzerine bu kez; “Biz bize gelenleri dünyadan çözer ahirete bağlarız” demiş. Gerçekten de çözme ve bağlama işlemleri biyokimya düzeninde sıkça görülen hadisedir. Mesela birçok bileşikler toprağın bağrında veya değişik usullerle çözünerek hazır hale getirilen element bileşikler canlılara hayat kaynağı olabiliyor. Nitekim biyokimya analizleri yapılırken bir veya birkaç maddenin diğer bir madde içerisinde dağılması gerçeği ile karşılaşırız ki bu olay dispersiyon çözünme olarak anlam kazanır. İşte bu nedenledir ki dağılmış parçacıklara disperfaz denirken bunların içerisinde dağılan maddeye ise dispersiyon adı verilmektedir. Hatta dağılan parçacıkların büyüklüğüne göre ise üç çeşit dispers sistem vardır ki, bunlar:
-Gerçek çözeltiler,
-Kolloidal çözeltiler,
-Kaba süspansiyonlar olarak tasnif edilirler.
Bilindiği üzere her sıvı çözeltisi aynı hedefe yönelik hizmet etmez. Yani suyun etkisi başka, bir diğer bileşiğin etkisi başkadır. Ama şu bir gerçek, ideal hayat için en iyi eritici (solvent) veya çözücü sıvı hiç şüphe yoktur ki sudur. Belki suyun yerini tutabilecek nitelikte kısmen formamid sıvısı gözükse de bu sıvının yeryüzünde kullanılmayacak derecede veya az kararlı bir yapıda olması, onu devam eden bir hayat için ideal bir konumdan uzak kılmaktadır. Hakeza amonyakta solvent özellikte sıvı olmasına rağmen, sürekli düşük sıcaklıklarda muhafaza edilmesine gerek duyulduğundan dolayı bu söz konusu gaz sıvısı da pek ideal bir sıvı çözeltisi sayılmaz. Hatta hidrojen florür sıvısı da su gibi iyi bir çözelti olmasına çözücüdür ama maalesef bu sıvının karşısına çıkan ilk çıkan herhangi bir maddeyle çok kolaylıkla reaksiyona girebilme özelliğinin doğurabileceği birtakım sakıncalardan dolayı elbette ki o da suyun yerini tutmaz gibi görünüyor. Belli ki yeryüzü standartlarına en uygun şartları sağlayan sıvının su olduğu anlaşılıyor. Bu yüzden su çözücüsünün çözeltilerin şahıdır dersek yeridir.
Peki ya karbondioksit bu noktada ne icra eder derseniz, bu noktada bir tür karbon deposu olarak hayata çeki düzen veren paha biçilmez bir molekül olarak dikkat çeker dersek yeridir Tabii onu değerli kılan alt yapısının güçlü olmasıdır. Şöyle ki; bir element protoplazmanın bileşiğini meydana getirecekse bu elementin kimyasal reaksiyon yeteneğine sahip olması yetmez, ayrıca su içerisinde kolaylıkla eriyebilme nitelikte olması da gerekir. Mesela karbon bunun en iyi örneğini teşkil edip, bikarbonat iyonu ve karbondioksit (CO2), su içerisinde en iyi şekilde çözünebilen maddeler olarak dikkat çekerler. Zaten karbonun hayat kaynağı olabilmesi için mutlaka en iyi eritici (solvent) özellikte olan tek başına suyun varlığı icabında yetmez gaz halinde bir bileşiğe de ihtiyaç vardır. İşte bu ihtiyacın gereği karbondioksit bileşiği, karbonun oksijen yönünden en bereketli oksidi şeklinde sahne alır da.
Bu arada gerçek çözeltilere mutfak tuzu (NaCl) ve glikozun su içerisinde erimiş halde bulunan çözeltilerini de örnek verebiliriz pekâlâ. Hatta örnek vermekle kalmayıp bir takım çözelti tanımları yapmamız gerekir. Nitekim çözelti dünyasında akıcı olan kolloidal çözeltilere sol, peltemsi ak yapıdaki çözeltilere ise jel denmektedir. Mesela protein jel türünden bir çözeltidir. Çok sayıda küçük moleküllerin bir araya geldiklerinde adından Assosiasyon kolloid söz ettirirken, kolloidlerin çekmesine engel olan diğer kolloidler ise koruyucu kolloid olarak adından söz ettirirler. Keza nötral yağlar ve diğer lipitler de kanda kolloidal çözülme sonucu veya proteinlerin koruyucu kolloidal etkisiyle meydana gelmektedir. Tanımlamalara devam ettiğimizde birkaç molekülün moleküller arası kuvvetle meydana getirdiği daha büyük parçacıklara misel adı verildiğini görürüz. Örnek olarak mesela protein ve nükleik asitler miseller olarak da addedilirler.
Şu da bir gerçek bir takım moleküller; iyon ve küçük moleküllü maddeler haline dönüşerek kapiller duvarlardan doku sıvılara kolay geçiş yapabiliyorlar da. Ancak bir istisnası durum vardır ki o da malum adına osmoz denen hadiseyle yarı geçirgen zarlardan sadece su moleküllerinin doğrudan geçiş yapmasıdır. İşte vuku bulan bu hadisede çözünmüş taneciklerin kinetik enerjiyle birlikte çözelti içerisinde çıkan basınç osmotik basınç olarak karşılık bulur da. Nitekim hayvan organizmasında yer alan toplam osmotik basınç büyük taneciklerden ve kolloidlerden teşekkül etmekte. Bu arada unutmayalım ki element dünyasında hazırlanan çözeltilerin dilini anlamak için de bir takım çözelti kavramlarını tanımın yapmakta fayda vardır elbet. Şöyle ki, herhangi bir biyolojik numune bir çözelti içerisine konup eğer bu numunenin hücre içi ve hücre dışı sıvıları osmotik basınca denk düşen eş konsantrasyon içeriyorsa bu çözelti izotonik çözelti olarak addedilir. Yok eğer konsantrasyon farkı izotonik çözeltinin konsantrasyonundan daha az değerdeyse bu tip çözeltiler hipotonik çözelti, konsantrasyon hipotonik çözeltinin üstünde olduğunda hipertonik çözelti adını alır. Hipotonik çözelti çok düşük konsantrasyon değerlere indiğinde ise hücre ister istemez patlak vermek durumunda kalacaktır. Mesela eritrositlerin reaksiyona girmesiyle açığa hemoglobin çıkması konsantrasyon farkı doğurur ki, bu durum eritrositlerin aglütinasyonuna (çökelmesine) neden olup bu olay hemoliz olarak addedilir. Ya da bu örneğin tam tersi şayet bir biyolojik materyal hipertonik bir çözelti içerisine konup hücre öz suyu osmotik basınçla yukarı çıkıp büzüşürse bu olay plazmoliz diye tarif bulur. Bir çözeltide iyon ve moleküllerin kendi aralarında konsantrasyon farkıyla ortaya çıkan taneciklerin bir takım termik şartlar eşliğinde düzenlenmesi olayına difüzyon adı verilmekle beraber, tanecik büyüklüğü, difüzyon hızına göre değişik isimler alabiliyor. Mesela çözünmüş taneciklerin yarı geçirgen bir zardan gerçekleştirdikleri difüzyon hadisesi dializ diye nitelendirilir.
Kaba süspansiyonlar bulanık görünüşte olup, bunlara süt içerisinde ki yağ damlacıkları ve kanda eritrositlerin dağılışını örnek gösterebiliriz.
Biyokimya düzeninde rol oynayan çekim kuvvetleri
Biyokimyasal hayatın temelini başlangıç maddeleri oluşturup, binasını ise hücre yapısı oluşturmaktadır. Nitekim en küçük birimden en büyük birime doğru ilerledikçe canlı hayatın ilk nüvesini hücre oluşturduğu anlaşılmakta olup, mesela ilk hücreye (prokaryot hücresi) örnek vermek bakımdan Escherichia coli bakterisi bunun bariz tipik misalini teşkil eder. Keza eubakteriler, mavi yeşil algler, spiroketler ve riketsiyalar gibi bir hücreli canlılarda prokaryotik organizmalara örnek teşkil ederler. Bilindiği üzere prokaryotik hücreler mitokondri ve endoplazmik retikulum gibi çok gelişmiş organellere sahip değillerdir. Pprokaryotik hücrelerin en belirgin organeli olarak gösterebileceğimiz olsa olsa sadece kendisini oluşturan yapı çekirdek bölgesinde sıkı bir yumak şeklinde tek bir DNA çift sarmal molekülü bünyesinde barındıran kromozom olacaktır.
Ökaryotik hücreler içinde örnek verecek olursak mesela bunun içine karaciğer hücresini örnek verebileceğimiz gibi maya hücreleri, protozoa ve birçok alg türlerini de bu gruba dâhil edebiliriz. Yetmedi yapı bakımdan bunlardan daha üst konumda bulunan yüksek organizmaların hemen hepsi de ökaryotik hücreler kapsamında kategorize edilirler. Hatta tüm bunlardan öte eukaryot hücrelerin bir yandan etrafının hücre membranıyla donatılır olması diğer yandan hücre içi donatımlarının mitokondri, golgi cisim ve endoplazmik retikulum gibi organellerle donatılmış olması prokaryot hücrelere göre daha bir ayrıcalık özelliğini ortaya koyar. Tabii tüm bu özellikler bunlarla sınırlı değil, dahası var elbet. Mesela yüksek yapılı bitkilerin yaprak mezofilindeki parenkimal hücreler fotosentez yönünden oldukça aktif yapıda oldukları gözlemlenmiştir. Hem kaldı ki gerek bitkilerde temel doku özelliğine sahip parankima hücreleri, kloroplastlar, vakuoller ve kalın hücre duvarların varlığı gerekse hayvan hücrelerinde sıkça karşılaşılan nükleus, mitokondri, golgi cismi, endoplazmik retikulum, ribozom gibi en temel organel yapıların varlığı da ökaryotik hücrelere apayrı ayrıcalıklı özellikler katan yapılar olmaktalar. Öyle ki kloroplastların klorofilce zengin olmaları hasebiyle, bir bakıyorsun havadan aldıkları karbondioksit (CO2) ve bitki kökleriyle aldıkları su (H2O) sayesinde glikoz üretip nişasta halinde depolandıkları gibi bitkiler kendi karanlık reaksiyonlarında bile oksijeni (O) kullanıp gerektiğinde 24 atomluk üzüm şekeri (glikoz: C6H12O6) ve 45 atomluk çay şekerini (sakkaroz: C12H22O11) üretebiliyorlar.
Peki, tüm bunlar iyi hoşta acaba bunlar bize neyi gösteriyor derseniz, belli ki tüm organik biomoleküller çevreden sağlanan CO2, H2O ve N gibi başlangıç maddelerinden meydana geldiğini göstermektedir. Hatta bu başlangıç maddeleri canlılar tarafından bir takım ara bileşikler yoluyla molekül ağırlıkları 100 – 350 arasında değişen biomoleküllere dönüştürülür de. Daha sonrasında ise malum bu yapı taşı hükmündeki moleküller kovalent bağlarla birleşerek daha büyük çapta makro molekülleri oluştururlar. Derken zincirlemesine:
- Amino asitler; proteinleri,
-Mononükleotitler; nükleikasitleri,
-Monosakkaritler, polisakkaritleri,
-Yağ asitleri; birtakım lipitleri meydana getiren moleküller olarak gün yüzüne çıkmış olurlar. Bir sonraki aşamalar için de devreye makro moleküllerin oluşturduğu supramolekül adı verilen karmaşık yapılar sahne alır. Böylece lipoproteinler; lipit ve proteinlerin birleşimiyle teşekkül etmiş olur. Keza multienzim kompleksleri de çok sayıda proteinlerin kovalent olmayan bağlarla kurdukları köprüler sayesinde hep birlikte bir arada supramoleküler yapılar olarak ortaya çıkarlar. Tüm bu köprü bağ oluşumlarından anlaşılan o ki supramoleküler yapıların teşekkülü iyonik ve hidrofobik etkileşimler, hidrojen (H2) bağları ve Van der Waals denen düşük sıcaklıkta zayıf fiziki çekim kuvvetlerle gerçekleşmekte. Örnek mi? İşte ipeğin oluşumunda etken olan iplik moleküllerinin oluşumu bunun en tipik örneğini teşkil eder zaten. Kelimenin tam anlamıyla hücre yapısını meydana getiren en yüksek konuma haiz supramoleküler yapıların kovalent olmayan bağlarla bir araya gelmesiyle organel yapılara dönüşebilmekteler. Derken bu dönüşümlerle birlikte sırasıyla hücre membranı, mitokondri, nükleus, mikrocisim, vakuol ve kloroplastlar bu yapının temel unsurlarını oluştururlar.
Biyokimyasal gönül bağı molekülleri
Kâinatta belli ki her zerrede aşk gerçeği vardır. Çekim olmasa aşkta olmaz. Mutlaka sevenle seven arasında gönülden gönüle akan bir çekim alanı oluşmalı ki aşk bağı kurulabilsin. Dolayısıyla biyokimyamızı oluşturan moleküller, bir tür gönül köprüsü diyebileceğimiz moleküller arası çekim kuvvetleri sayesinde birbirine tutunup bağ oluşturabilmekteler. Bu yüzden elektrik yükü olmayan moleküller arasındaki narin zayıf nitelikteki çekim gücüne Wan der Waals çekmeleri veya Van der Waals kuvvetleri diye tarif edilir.
Van der waals çekim kuvvet bağları üç grupta toplanabilir:
-Apolar çekim kuvvetler veya London kuvvetleri (atomların geçici polarizasyondan ileri gelen çekmeler),
-Dipol etkileşim çekim kuvvetler (devamlı polarizasyondan ileri gelen çekmeler),
- Hidrojen atomunun çekim gücüne dayalı bağ oluşturmalar.
Biyokimya olaylarında çözme işlemleri kadar bağ ilişkileri de çok mühim bir yer teşkil eder. İster adına karşılıklı işbirliğine dayalı bağ deyin, isterse gönül bağı diyelim sonuçta moleküller arası köprülerin varlığı biyokimya düzeninin işleyişi açısından bağ oluşturmak durumundadırlar. Zira hidrojen atomu tıpkı azot ve oksijen gibi, elektro negatif atomlara ilgisinin gereği bir çift elektronunu iki atom arasında ortaklaşa kurduğu birliktelikle kuvvetli bağ oluşturulabiliyor. İşte oluşan bu tür ortak birliktelikle oluşan bağa ise kovalent bağ denmektedir. Belli ki hidrojen bağının ortaklık oluşturma yönünden diğerlerine göre eşi ve benzeri az rastlanır istisnai bir konumu söz konusudur. Öyle ki hidrojen bağları olmasaydı belki de adale kaslarından bahsedemeyecektik. Hatta hidrojen bağları olmasa protein molekülleri kararlı yapılar sergileyemeyeceklerdi. Her şeyden öte enfeksiyona uğramış bir vücudun imdadına her halükarda hidrojen bağları yetişmekte olup, bu noktada vücut antibody (antikor) üretimine yardımcı olmuş olurlar. Hatta vücudun 3/4’ünü teşkil eden ab-ı hayat su molekülleri bile bu bağın katkılarıyla ancak sıvı hale gelebilmekteler. Zira bu noktada hidrojen bağı suya eriticilik nitelik kazandırmaktadır.
Bakınız Allah Teâlâ bu hususta; “Biz (her yıl) gökten belli bir miktarda su indiririz ve de onu yeryüzünde (Belli bölgelerde) iskân edip yerleştiririz Şüphesiz ki Biz onu (kurutup) giderme gücüne de sahibiz” (Mü’minun,18) diye beyan buyurmakla suyun canlı cansız âlem için nasıl ab-ı hayat oluşuna işaret etmektedir. Su organizmada organik ve anorganik maddeler için iyi bir çözücü olduğu gibi metabolik artık ve toksik maddelerin vücuttan atılması için de iyi bir taşıyıcıdır. Su bununla da sınırlı kalmayıp birincil yapıya sahip diğer sıvılara kıyasen yüksek bir erime noktasına, kaynama sıcaklığına, buharlaşma ve erime ısısına özgül ısıya ve yüzey gerilimine de sahiptir. Zira bu özellikler su molekülleri arasında kuvvetli bir çekim olduğunu göstermektedir. Su molekülleri arasında sürekli cereyan eden kuvvetli çekimin varlığı moleküllerin dipolar özelliğinden (+ ve – yüklü oluşundan) ileri gelmektedir. Hatta su (H2O)’da oksijen atomunun yarı doymuş sp3 hibrid orbitali ile 2 derecelik iki hidrojen atomun 1 s orbitalinin üst üste gelmesi sonucunda 104,5 derecelik bir açıya tekabül eden H-O-H bağları da oluşmaktadır. Bu arada meydana gelen bağların bir yandan oksijen atomu üzerinde negatif yüklü gama (γ)- oluşurken diğer yandan ise hidrojen atomları üzerinde ise pozitif yüklü gama (γ)+ oluşabiliyor. Ayrıca bir su molekülünün oksijen atomu üzerinde yer alan kısmı negatif yük ile diğer hidrojen atomu üzerindeki kısmi pozitif (+) yük arasındaki elektrostatik çekim meydana gelir ki, bu tür elektrostatik etkileşmeye Hidrojen bağı denmektedir. Malumunuz hidrojen bağların en önemli özelliği kovalent bağlara oranla daha zayıf olmalarıdır. Keza hidrojen ve oksijenin bağ yapan orbitallerinin düzenlenmesinde ortaya çıkan yönelme durumları da farklıdır. Hidrojen bağları bu noktada ancak ve ancak spesifik geometrik şartlar altında kararlı olup, bu kararlılık daha çok elektro negatif yüksek atomlar sayesinde gerçekleşmektedir. Şayet iki yapı arasında çok sayıda hidrojen bağı mevcut ise bunları ayırmak için gerekli olan enerji, su moleküllerinin aynı noktalardan oluşturacakları hidrojen bağların toplam bağ enerjilerinden çok daha büyük olması gerektirir ki, bu olay kooperatif etkileşim olarak karşılık bulabilsin. Dahası kimyasal bağ olumlarından anlaşılan o ki, kovalans bağ (ortaklaşım bağı) dışarıdan herhangi bir etkiye maruz kalmaya gerek kalmaksızın yörüngesinde elektron atomunu tutma becerisi sergileyip, komşu atomlar arasında ikili çiftler ya da üçlü çiftler halde asal gaz karakterine dönüşecek şekilde kararlı ortak bağ oluşturabiliyor olmalarıdır. Nitekim biyokimya polipeptit zincirleri arasındaki disülfür bağları (-S-S-) bunun tipik örneğini teşkil eder.
İyon bağlar ise malum pozitif (+) yüklü gruplarla negatif (-) yüklü grupların kendi aralarında oluşturdukları elektrostatik çekme kuvvetleri sayesinde tutunmasıyla birlikte bağ oluşturmaktalar. Nitekim fizikçiler yaptıkları birtakım deneylerle atom veya elektriği analiz ettiklerinde elektron kutupta yer alan artı (+) ve eksi (-) iyon çiftlerle karşılaşırlar hep. Böylece bu çiftlerin ya üçüncü kuvvet olarak iyonik bağ oluşturdukların ya da en son dördüncü kuvvet diyebileceğimiz kovalent bağa dayalı birliktelik oluşturduklarını yaptıkları deneylerle gözlemleyebilmişlerdir.. Öyle ki iyonik bağ oluşurken birtakım uzaktan etkiyen kuvvetler vasıtasıyla elektronlar yörüngesinden çıkıp transferinin vuku bulduğunu da gözlemlemişlerdir. Nitekim bu noktada protein molekülleri arasında cereyan eden anyonik ve katyonik grupların varlığı bunun tipik örneğini teşkil eder. Hatta yetmedi bu noktada anyonik gruplara; Glutamat, aspartat ve moleküllerin ucunda yer alan serbest karboksilatı örnek verebiliriz. Daha da yetmedi katyonik gruplar yönünden de; Arginin, lizin, histidin ve molekülün diğer ucunda konumlanmış serbest amonyumları örnek verebiliriz.
İşte tüm bu örnek olarak gösterebileceğimiz oluşumlar belli ki tesadüfen oluşmuş gruplar değildir, bilakis her bir oluşumun ve gurubun yaratılış kodlarında belli bir gayeye yönelik üstlenmiş oldukları hedeflerinin varlığını göstermektedir. Derken üstlenmiş oldukları hedefler doğrultusunda moleküllerin, moleküler arası kuvvetlerle birleşmesi sonucu önce lif ve hücre zarı türü yapılar oluşur, sonrasında ise malum oluşan yapıların aynı türden kuvvetlerle bir araya gelmesiyle de bildiğimiz doku ve organlar teşekkül etmektedir. Tıpkı bu toprak ve çamurdaki elementlerden Hz Âdem (a.s)’ın toprak, su, hava ve ateş bileşimlerinden vücuduna aktarılacak olan elementlerin seçilmesiyle sırasıyla oluşacak olan hücre, doku, organ ve vücut sistemi bütünlüğünün benzeri bir durumdur. Nitekim Fizyolog Lillie bu ve buna benzer olaylardan hareketle bir demir telini doymuş nitrik aside batırarak telin oksitlenmesini sağlayıp suni bir sinir lif oluşturabilmiştir. Bu arada oksitlenen demir teli kazınıp tekrar nitrik asitle reaksiyona girdiğinde açığa çıkan gaz habbelerle (kabarcıklarla) birlikte oluşan oksitlenme o anda sonlanıp stabil hale geldiği de gözlemlenmiştir. Böylece yeni bir sinir lifi modelinin ortaya çıkması sağlanmıştır. Bir başka ifadeyle birtakım elementlerin kimyevi bileşenlere dönüştürülmesinin deneysel taklidin de bile canlı alemin yaratılış mucizesinin sırlarına vakıf olmanın izlerini sürmek pekala mümkün olabiliyor.
Velhasıl-ı kelam; ateistler her ne kadar insanın yaratılış mucizesinin ilk aşamalarında toprak, su, hava ve ateş terkibi elementler birlikteliğiyle vücut bulmasını inkâr etseler de, sonuçta bu söz konusu dörtlü bileşen unsurlar kendi hal lisanlarıyla yaratılış mucizesini dillendirip inananların tasdik etmesine vesile oluyorlar ya, bu bize yeter artar da. Zira bu söz konusu bileşenler sonrasında insana gıda olma noktasında kimyevi terkiplere evirildiği gibi balgam, sevda, kan ve safra vs. terkiplere evirilip en nihayetinde nutfe (zigot), alaka (embriyo), mudga (fetüs), kemik, et, sinir vs. organ sistemine dönüşerekten vücut bulmuş oluruz. Nitekim Yüce Allah (c.c) bu hususta “Ne oluyor size de Allah’ın büyüklüğünü hesaba katmıyorsunuz? Oysa O sizi türlü devrelerden geçirerek yaratmıştır” (Nuh suresi,13-14) ayet-i celilesiyle yaratılış mucizesinin merhalelerini tüm yarattığı kullara beyan buyurmak suretiyle inkâra değil inanmaya davet etmekte de.
Vesselam.
https://www.enpolitik.com/kose-yazilari/elementler_dunyasi-6273.html
dedekorkut1
18 Aralık, 2022 - 20:50
Kalıcı bağlantı
BİYOMOLEKÜLER NİZAM-I ÂLEM
BİYOMOLEKÜLER NİZAM-I ÂLEM
SELİM GÜRBÜZER
Biyomoleküler hayatın temelini aşağıdan yukarıya ok işaretleriyle bir tablo halinde gösterecek olursak temelini başlangıç maddeleri oluşturup, binasını ise hücre yapısının oluşturduğunu görürüz. Şöyle ki; biyomolekül yapıların hücre boyutuna geliş hali tablo halde temelden tavana şöyle nizam bulur da:
HÜCRE
↑
Organeler • Nükleus
• Mitokondri
• Kloroplast
Supra molekül topluluğu parça ağırlıkları 106–109 ↑
• Enzim kompleksleri
• Ribozomlar
• Kontraktil sistemler
Makro moleküler mol ağırlıklar 103-109 ↑
• Nükleik asitler
• Proteinler
• Polisakkaritler
• Lipitler
Yapı taşları mol ağırlığı 50-250 ↑
• Mononükleotitler ↑
Aminoasitler ↑
Monosakkaritler ↑
Yağ asitleri
Gliserol
Ara Bileşikler mol ağırlığı 50-250 ↑
• Riboz
• Karbonil fosfat ↑
Alfa keto asitler ↑
• Fosfo
• Provat
• Malat ↑
Asetat
Malonat
Litosferde başlangıç maddeleri mol ağırlığı 18-44
↑
• CO2
• H2O
• N2
İşte yukarıda tablo halinde gösterdiğimiz biyomoleküler yapılardan hücre boyutuna aşma aşama gerçekleşen oluşumlardan anlaşılan o ki, aslında makro ve mikro yönüyle fiziki âlemdeki tüm hadiselerin arka planında yaratıcı gücün mutlak faili, hiç şüphe yoktur ki Yüce Allah’tan başkası değildir. İşte bu tabloda yaratıcı gücün varlığın bizatihi kudret sahibi Yüce Allah olduğunun bilincinden hareketle şunu çok rahatlıkla söyleyebiliriz ki; hayat sadece makro âlemden ibaret değildir elbet. Çünkü makro âlemde cereyan hadiselerin birçoğu mikro âlemin temelleri üzerine kuruludur. Düşünsenize mikro âlemde spermanın yumurta hücresiyle birleşip makro düzeyde bir yaratığa dönüşmesi iri ve diri olmamızın temellerimizin Kur’an’ın ifadesiyle mikro düzeyde bir damlacık sudan yaratılış üzerine kurulu olduğunu göstermektedir. Dahası yaratılışa makro boyuttan mikro boyuta bir bütün olarak baktığımızda aslında canlı varlıkların özünde bir takım biyomoleküllerden meydana gelen proteinlerin varlığını görürüz. Öyle ki canlıların büyümeleri, üremeleri ve kalıtım özelliklerinin nesilden nesile taşınması kahır ekseriyetle protein ihtiva eden maddelerin aracılığı ile vuku bulmakta. Böylece bu noktada mesela insanın vücudu, yüz siması, konuşması, fiziki yapısı, akıl ve ruhi melekeleri, hissiyatı, hareket kabiliyetleri bir bütün olarak düşündüğümüzde bu durum bize başlangıçta mikro düzeydeki şuursuz sebeplerin makro düzeyde şuurlu yaratığa dönüştüğü fikrini vermektedir hep. Nitekim şuursuz sebep aracıların başında enzimler, bir kısım hormonlar ve antikor gibi birçok protein yapıda metabolit moleküle yapılar gelmektedir. Dolayısıyla proteinlerin biyolojik hayatta yürüttükleri fonksiyonel faaliyetleri arasında en önemlilerini şöyle sıralayabiliriz:
-Enzimatik katalizleme,
-Taşıma ve depolama,
-Metabolik faaliyetler,
-Bağışıklık,
-Sinir uyarıların üretimi ve iletimi,
-Hormonal faaliyetler,
-Büyüme ve farklılaşmanın kontrolü vs.
İşte yukarıda madde madde sıraladığımız şuursuz sandığımız bu söz konusu sebepler zincirine eşlik eden tüm biyomoleküler unsurlardan anlaşılan o ki, bunlar üzerinde ne tabiatın ne de tesadüf eseri denen rastlantısal baskılama unsurların yakından uzaktan hiç bir alakası yoktur diyebiliriz. Şayet sebep teşkil edecek başlatıcı ve tetikleyici bir etken unsurdan bahsedeceksek bu ancak ve ancak yaratılış kodlarımıza kodlanmış bir takım enzim ve enzim bileşenlerinin etkisiyle mümkün olmakta. Nitekim kimyasal reaksiyonların hemen hepsi tesadüfi oluşumlara mahal bırakmayacak bir şekilde adına ‘enzim’ denen protein yapılı biyomoleküller sayesinde katalizlenmektedir. Yine bir başka biyomoleküllerden kanda oksijenin transportu hemoglobin ile gerçekleşirken, aynı fonksiyona benzer bir işlem kas içerisindeki demir ve oksijen bağlayıcı miyoglobin proteini tarafından gerçekleşmekte. Yetmedi kanda demir (Fe) elementi transferrin glikoprotein tarafından taşınırken, diğer yandan hücre içi karaciğerde ferritin denen bir başka protein kompleksiyle depolama faaliyeti sergilenmekte. Mesela yine bir başka kas kasılması denen hadisede iki çeşit lif yapısında proteinlerin kayma hareketiyle gerçekleşip, deri ve kemik gibi dokuların gerilmeye dayanıklılığı fibröz protein denen kollagenin varlığı sayesinde gerçekleştiğini görmekteyiz. Bu yüzden karbonhidrat metabolizmasında ara ürün olarak tespit edilmiş olan kemik dokusunun tahrip olduğu anlamına gelen dejenere ürüne osteoliz denmektedir. Bu arada kas içerisinde gerçekleşen birçok çok özellikli uyarılara karşı sinir hücrelerinin cevabı, reseptör proteinler aracılığıyla olmaktadır. Mesela bu anlamda bir görme proteini olan rodopsin, loş ışıkta çalışan ve siyah-beyaz görmeyi sağlayan retinal çubuk hücreler ışığı elektronlara dönüştürecek tipik bir fotoreseptör protein özellikte misyonu yüklenmişlerdir.
Bilindiği üzere karbon bağlarıyla birbirine kenetlenerekten ortaya çıkan biyomoleküler yapılar çok çeşitli birbirinden farklı nitelikte halkalar oluşturabiliyorlar. Bilhassa bu noktada beş veya altı karbonlu halkalar en ideal kararlı halka yapılar olarak dikkat çekmekte. Keza azot da karbonun yerine geçebilecek bir potansiyel halka özelliği niteliğine sahip bir element olarak dikkat çeker. Bu arada asit veya baz yüklü enzimler tarafından bir takım proteinler hidrolize edildiklerinde proteinlerin yapı taşları alfa–aminoasitlere ayrılabiliyor. Nitekim α–aminoasitler ortada α karbonal (α-C) adı verilen bir karbon (C) atomuyla birlikte buna bağlı olarak zincir halkalarında yer alan bir amino (-NH2) grubu, bir karboksil (-COOH) grubu, bir hidrojen atomu (-H) ve bir yan (-R) gurubunun hep bir arada oluşturacakları halka yapılarda asla tek tip değillerdir. İşte bu noktada onca çeşitlilik içerisinde bunları birbirinden ayırt etmenin yollarından biri de alfa aminoasitlerin R grubu olarak bir takım yan dallar oluşturmasıyla ayırt ediliyor olmasıdır. Nitekim bu ince ayırımı aminoasitlerin iyonlaşmamış genel formüllerinin iki aynalı D (sağ elli proteinler) ve L (sol elli proteinler) izomerleri denen halka yapılar şeklinde kendini göstermesiyle ayırd edilmekte. İşte bu şekilde sağlı sollu halka yapılar şeklinde kendini gösteren moleküler yapıların dizilişine tefekkür gözüyle baktığımızda belli ki her bir halka oluşumunun öylesine rastgele dizilerekten oluşmadığı, tam aksine öncesinde gayet mükemmel programlanmış ve planlanmış bir şekilde dizilerekten halka oluşturdukları anlaşılmakta. Her ne kadar kimilerince bu mükemmel programlanmış yapılar tesadüfen meydana gelmiştir deseler de hiç kuşku yoktur ki ağızlarına pelesenk ettikleri tesadüfi denilen ne idüğü belirsiz ucube varlığın tek bir tane olsun protein sentezi gerçekleştiremeyeceğini artık dağdaki çoban bile anlamış durumdadır. Ama gel gör ki, “Mısırdaki sağır sultan bile duydu, sen duymadın” misali materyalistlerin tüm olan bitenler karşısında kafalarını kuma gömmüş bir halde duymazlıktan ve görmezlikten gelip dile getirdikleri ucube tesadüfi kavramının ardına sığınmalarını doğrusu anlamış değiliz. Oysa dile getirdikleri ucube tesadüfi eser olarak kavramlaştırılmış kerameti kendinden menkul bu suni yaratık öyle bir araya gelip de tek bir işe yarar protein oluşturacak bir moleküler yapıya bürünme ihtimalinin on üzeri yüz yetmiş bir (10171) rakamını tutturamayacak derecede suni putlaştırılmış bir ucube yaratıktır bu. Kaldı ki tek bir proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimali için senede on üzeri altmış beş (1065) sayıda değişik bileşenlerden kök almış zincir halkalarına da ihtiyaç vardır. Düşünsenize tek bir protein teşekkülü için hal durum-vaziyet buysa, tek hücreli bir canlının meydana gelmesi için üretilecek olan total protein miktarının kendi kendine gelme ihtimalinde kim bilir durum vaziyet nasıl hal alır artık onu da kendi kendimize yapacağımız tahmini öngörülerimize bırakıyorum. Her ne kadar olacak olanı net bir rakamla ortaya koymak pek mümkün gözükmese de bu durumda kendimizi zorlayıp yine ihtimaller üzerine ortaya uç bir rakam attığımızda bile rakamların aciz kaldığı bir manzarayla karşılaşacağımız muhakkak. Kelimeni tam anlamıyla her ortaya atılan ihtimali rakam işi daha da çıkmaza sürükleyip işin içinden çıkılmaz bir hal alacaktır. Hem nasıl işin içinden çıkılabilsin ki, baksanıza bir tek canlının kendi kendine oluşması için harcanan mesainin tüm evreni baştan sona kadar 10 bin katlamalı bir dizi trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon rakamlarla bile ifade edemeyeceğimiz rakamların etrafında avara kasnak misali dönüp dolaşmak anlamına gelen beyhude iş çıkmazlığıdır bu. Düşünsenize en küçük canlının hayatını idame ettirebilmesi için en basitinden 239 proteine ihtiyaç duyulmakta, şimdi gel de bu işin içinden çık çıkabilirsen. Hele ki amino asitlerin en basitinden glisinin kendi kendine tesadüfen oluşma ihtimalinin hesap etmeye kalkıştığımızda rakamların dili bile bundan aciz kalıp kifayet etmeyeceği muhakkak. İlla bir rakam telaffuz edilecekse de bikere her bir canlının vücut bulup yaşaması için gerekli olan 239 cins proteine tekabül eden ortalama 445 amino asid birimini tek başına almak yetmez birde bunlara ilaveten 20 cins amino asitlik her bir kombinasyonu için de gerekli olan 20’nin 445’inci kuvvetlerini de hesaba katmamız gerekecektir. Ki, hesaba katacağımız bu temel kriterlerden sayıdan hareketle en basit proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimalinin 10520’de bir olduğu ortaya çıkacaktır. Şimdi gel de ortaya çıkan telaffuzu zor bu dudak uçurtucu rakamlara bakıp da halen bir takım aklı evveller tarafından biyomoleküler nizam-ı âlemin tesadüfen meydana geldiğini söylenip duruyorlarsa pes doğrusu. Bu durumda; onlar hakkında Allah akıl ve fikir versin demekten başka elimizden bir şey gelmez de. Zira hidayet erdirici sadece Yüce Allah’tır, bizlere bu noktada sadece yaratılış mucizesini haberdar etmek düşer.
Tabii ki biyomoleküler âlemin bir alt birimi olan protein dünyası burada bitmiyor, dahası var. Hatta dahasının dahası derinlerine de inmek gerekir ki biyomoleküler mucizenin ne demek olduğunu idrak edebilmiş olalım. O halde gelin yelkenler vira vira deyip protein yüklü geminin enginlerine dalalım ki biyomoleküler limanına hep birlikte demir atmış olabilelim. Bilindiği üzere proteinlerin yapı taşlarını oluşturan tüm amino asitlerin ana eksenini bir tek karbon atomuna bağlı bir hidrojen ve bir azot atomu oluşturmakla birlikte bunun yanı sıra bir de R grubu denen yan grup vardır ki, kendine özgü her amino asit oluşumuna radikal özellik katan bir gruptur bu. Ama şu da var ki; mesela işin içine glisin girdiğinde R grubu yerine hidrojen (H) elementi yer alırken aleninde ise yan grup olarak CH3 (metil) yer alır. Hidrokarbon yapısında ki diğer yan gruplara sahip amino asitler de bu noktada valin, lösin, izolösin ve prolin diye bilinmektedir. Bu arada 5 karbon (C) atomu ile bir oksijen atomundan meydana gelen halka piran halka olarak anlam kazanırken, 4 C atomu ile 1 oksijen atomu ihtiva eden halka ise furan halkası olarak anlam kazanır.
Yukarıda da belirttiğimiz üzere R grubu atomları amino asit zincirinin hem sağ tarafında hem de sol tarafında bulunabiliyor. Bu nedenledir ki R gurubun sol tarafında bulunanlar sol elli denen L (levo) amino asitler olarak addedilirken, sağ tarafta bulunanlar da sağ elli denen D (dextro) amino asitler olarak addedilir. Mesela proteinleri oluşturan 20 amino asitten diyebileceğimiz prolin diğer aminoasitlerdeki primer amino grubu yerine sekonder amino grubu taşıdığından aslında o da bir aminoasit cinsi olarak kabul görür. Zira prolinde ki R grubu hem alfa karbona (α-C) hem de amino gruba bağlanarak siklik bir yapı oluşturmakta. Keza serin ve trosin aminoasitleri de alfatik hidroksil gruplarını oluştururlar. Bu durumda aromatik grubuna dâhil yan gruplar ise malum üç tanedir. Bunlar fenilalanin, trozin ve triptofan üçlüsüdürler. Bu arada 22 aminoasitlerden pH’ı pozitif yüklü yan gruplara sahip aminoasitler lizin, arginin ve histidin olarak bilinip bu tip aminoasitler bazik amino asitler olarak addedilirken asidik olan amino asitlerin R (radikal) gruplarından negatif (-) yüklü glutamat ve aspartat gibi aminoasitlerde tuz-anyon içeren aminoasitler olarak addedilirler.
Bilindiği üzere proteinleri oluşturan aminoasitler C, H, O ve N (karbon, hidrojen, oksijen ve azot) denilen elementlerden meydan gelip, bu dört değişik elementin yan halkalarına diğer aminoasit yan gruplarından kükürt (S) elementi de eklemlendiğinde oluşacak olan sistein ve metiyon gibi amino asitler de bir başka halka örneği teşkil ederler. Ayrıca biyomoleküler alanında yapılan çalışmalarla standart amino asitlerin 20 tanesi DNA tarafından kodlanan proteinleri belirlenip 3 harfli sembollerle biyokimya literatürüne girmiş durumda da. Böylece protein sentezine DNA molekülünden başlanılmakta olduğu gerçeği ile yüzleşilip bu meyanda protein sentezinde rol oynayan 3 harfli belli başlı amino asit bileşenlerini simgesel olarak tablo halinde şu şekilde gösterilirler:
Amino asit ismi Amino asit simgesi
Alanin Ala
Arginin Arg
Asparagin Asn
Aspartitasit Asp
Glutamin Gln
Glutamin asit Glu
Glisin Gly
Histidin His
İzolösin Ile
Lösin Leu
Lizin Lys
Fenilalanin Phe
Prolin Pro
Serin Ser
Sistein Cys
Treonin Thr
Triptofan Trp
Trozin Tyr
Valin Val
Methionin Met
İşte yapılan bu biyomoleküler çalışmalar neticesinde proteinlerin hiçbir şüpheye mahal bırakmaksızın 20 değişik tip amino asitlerden meydana geldiği üçlü harf kodlamasıyla tablo halinde ortaya konulduğu anlaşılmakta. Hatta tabloda gösterilen 20 amino aside ilave olarak birtakım değişik amino asit türevleri de eklenmiştir. Mesela; 4-hidroksiprolin bir prolin türevidir. Hakeza 5-hidroksilizin ise lizin türevidir. Fibröz kollojen yapıda ki protein ise malum bitki proteinlerin yapısında bulunmaktadır.
Anlaşılan o ki, en küçük bir proteine yan dallarıyla birlikte 50 aminoasit, en büyüğünde de yaklaşık 3000 civarında amino asit eşlik etmektedir. İşte bu şekilde peptit bağları vasıtasıyla kurulan gönül köprüleri sayesinde biyomoleküler yapılar nizam bulmuş olur. Nasıl mı? Mesela insülin salgı maddesi 51 adet amino asitten meydana gelmesi hasebiyle çok mühim hormonal işlev üslenmiş konumda bir yapıya sahiptir. Hakeza yine fotosentez olayında önemli katkıda bulunan ve 97 amino asitten müteşekkil ferrodoksin proteini fotofosforilasyon reaksiyonlarında ilk elektron tutucu işlev üstlenecek bir yapıya sahipken hayvan ve bitkilerin solunumunda çok büyük öneme haiz 104 amino asitten teşekkül eden sitokrom-c proteini ise elektron taşıyıcı üstlenecek bir yapıya sahiptir. İşte bu noktada her iki protein için hayati öneme haiz öneme can simidimiz proteinler dersek yeridir. Tabii bitmedi, bunlara ilaveten yine protein yapıda α (alfa)- amin asitlerden başka β (Beta) ve γ (gama) aminoasitlerde vardır. Yetmedi mikroorganizmalar bazında protein yapılarını ele aldığımızda mesela bakteri hücre çeperlerinde D-Glutamat gibi D-izomeri aminoasitlerinin varlığını görürüz. Nitekim β alanin, vitamin B15 diye bilinen pantotenik asidin sitrulin ve ornitin maddeleri hem üre devrinin ara bileşikleri hem de arginin sentezinin ön maddeleri olarak dikkatimizi çekmekte. İşte görüyorsunuz gerek makro düzeyde gerekse mikro düzeyde teşekkül eden protein sentezi oluşumlar öyle anlaşılıyor ki hücre alemi içerisinde gerçekleşen kompleks yapıların birer marifeti olarak karşımıza çıkmaktadır. Sanırım evrimciler bu kompleks yapıların derinden ve sessizden işleyen bu mükemmel faaliyetleri karşısında suspus kalmak zorunda kalacaklardır. Zira ortada Yüce Yaratıcıyı hatırlatacak mükemmel bir biyomoleküler donanımın varlığı söz konusudur, dolayısıyla bir takım gerçekleri görüp de görmezlikten gelmemelerini gayet çok iyi anlıyoruz. Zaten tek taraflı medyatik veya akademik telkinlerle yetişen bu zihniyetin bir takım gerçeklere kulak kabartmayıp zihinlerini kapalı devre usulü çalıştıranların alışkanlıklarını terk etmelerini beklemek hayal olur. Biz sadece bu noktada Max Planck’ın “Hangi branştan olursan ol, bilimle iştigal eden herkes bilim mabedinin kapısında şu levhayı okuyacaktır: İman et. Çünkü inanç bilim adamının asla vazgeçeceği bir husus değildir” dediği şekliyle onların hayrına yaratılış mucizesine inanmaya davet etmek elimizden gelir, gerisi teferruattır elbet, davete icabett ederlerse ne ala, şayet icabet etmeseler bilsinler ki kendilerini kötü bir son beklemekte, bizden söylemesi.
Birlikten kuvvet doğar sözünün uygulamasını bizatihi biyomoleküler yapıların kendi aralarında oluşturdukları zincir halkalar üzerinde tüm detaylarını birlikte gözlemlemek pekâlâ mümkün. Şöyle ki; bazı mantar ya da yüksek bitkilerde guanidin türevi kanavanin, djenkolik asitlerin, β veya α-amino karboksil (-COOH) ve diğer zincirin amino grubu (-NH2) arasında peptid (amid) bağıyla bağlandıklarında bir H2O molekülünün açığa çıkması sonucu ortaklaşa kovalent birliktelikler gerçekleşebiliyor. Anlaşılan peptit bağı sayesinde ortaya çıkan bu ve buna benzer birçok biomoleküler yapılar “Birlikten kuvvet doğar” sözünün birinci ayağını oluştururken, ikinci ayağını da iki amino asidin birleşmesiyle meydana gelen dipeptit (ikili kuvvet) bağı oluşturmakta. Daha sonra ortaya çıkacak olan moleküler yapılar üçlü olunca tripeptit (üçlü kuvvet), dörtlü olunca tetrapeptit (dörtlü kuvvet), çoklu olunca polipeptit (çoklu kuvvet) halkalarına dönüşen yapılar olarak karşımıza çıkıp böylece bu sayede protein sentezinden maksat hâsıl olur da. Belli ki bu tür halka oluşumlar tesadüfen oluşmuş sıradan oluşmuş halkalar değildir, bilakis belli bir gayeye yönelik biyomeleküler nizamın oluşuna yönelik halkalardır. Şöyle ki zincir halkasında yer alan tek bir amino asidin bile kazaen yanlış bir yerlere bağlandığını varsaydığımızda biyomoleküler yapıda onarılması zor yaralar açacağı muhakkak. Bu yüzden biyomoleküler nizam-ı âlem için her bir halkasında matematiksel bir programı bünyesinde barındıran bir sistemin adıdır dersek yeridir. Malum matematiksel program kazaya uğradığında mesela orak hücreli anemi alyuvarlar içerisindeki hemoglobin proteininin 574 amino asidin 19 türünden sadece birinin farklı olmasından ileri gelen veya genç yaşta bile ölüme sürükleyecek nitelikte bir takım biyomoleküler düzeyde yanlış bağlanmalar neticesinde bir maraz arıza olarak ortaya çıkabiliyor. Dolayısıyla en ufak yanlış bağlanma biyomoleküler düzenin bozulması demek olacaktır.
Bir polipeptit zincirinin serbest halde bir amonyum (-NH2) oluşumuna karşılık ayrıca buna ilaveten bir de karboksil (COOH) grubu vardır. Ki; bu zincirin uçtaki serbest terminal amonyum grubu “N-terminal grub” olarak karşılık bulur. Böylece her iki grup bir araya geldiğinde NH3 COO- şeklinde sembolize edilirler.
Evet, tüm bu anlatılanlardan ki her ne kadar amino asit zincirlerin teorik olarak nasıl meydana geldiklerini izah etmek mümkün gözükse de işin içine pratik girdiğinde kazın ayağı hiçte öyle değil, en basit yapıda bir proteini bile laboratuvar şartlarında meydan getirmek mümkün gözükmemektedir. Öyle ki:
“ - Dünyanın ilkel atmosfer şartlarına benzer birebir şartlar oluşturulsa da,
-20 cins amino asidin tamamının en optimal şartlarda meydana gelmiş olsa da,
-Proteinler sol elli tarzda dizayn edilmiş olsalar da,
- Bir canlının yaşaması için gerekli 239 cins proteine tekabül eden ortalama 445 amino asit birimi sağlanmış olsa da,
- Amino asitlerin yapı taşlarını oluşturan atomların amino asitlerin oluşumunda eksiksiz bir şekilde kullanılmış olsa da,
-Her türlü ultraviyole ışınların zararlarına karşı korunaklı ortam sağlanmış olsa da,
-Amino asitler birbirleriyle otomatik olarak sentezlense de,
-Oluşacak zincirlerin gerektiğinde yer değişikliğini yapabileceği gerektiğinde işe yaramayacağı sezilen zinciri bozup yenisinin kurulabileceği zincir şartları oluşturulsa da” yine de en basit bir canlı için 239 cins proteinin tesadüfen bir araya gelme ihtimali koca okyanusta kaybolan bir inci tanesini bulmaya kalkışmak gibi çıkılmaz bir durumla karşı karşıya kalınacaktır. Dahası dünyanın yaşını yaklaşık 5 milyar, evrenin 15 milyar düşündüğümüzde herhangi bir proteinin tesadüfi eseri olarak meydana gelme ihtimali 1041 gibi dudak uçurtacak bir rakamla karşı karşıya kalmak anlamına gelir ki, icabında bu rakamı 100 milyarlar üssü rakamlara tekabül eden ihtimali katsayılarla da kategorize edebiliriz pekala.. Kaldı ki ortaya konacak rakamlar ortalama 445 amino asit birimi içeren bir protein sentezi için öngörülecek bir ihtimal hesabıdır. Allah bilir ya, bu tip değişik kombinasyona haiz protein oluşumlarının her birini hesap etmeye kalkıştığımızda kim bilir hangi işin içinden çıkılmaz manzaralarla karşılaşacağızdır. Muhtemeldir ki bu durumda 20 cins amino asidin her bir kombinasyonu için 20’nin 445 ‘inci kuvvetini almamız icap edecektir. Ki, bu sayı takriben 10520 gibi aklı karaya oturtacak cinsten ihtimali bir rakam olacaktır. Anlaşılan o ki, bütün hesaplamalar sonucunda ortaya çıkacak trilyonlu rakamların evrene sığmayacağı gözükecektir, zaten sığmaz da. Evrimciler kafalarında ne düşünüyorlardır onu bilemeyiz, ama bilinen bir şey vardır ki o da malum “Yanlış hesap Bağdat’tan döner” gerçeğidir. Yaratılış mucizesini inkâr edenlerin kafalarında uydurdukları bir hesabı varsa, Allah’ın da şaşmaz mucizevi hesabı vardır elbet. Bizim buna inancımız tam olup, asla şek şüphe duymayız da.
Proteinlerin moleküler yapısı
Malum olduğu üzere proteinler amino asitlerden meydana gelen hayati moleküllerimizlerdir. İşte bu hayati öneme haiz biyomoleküller aynı zamanda canlılığın yapı taşlarıdırlar. Hakeza hücre yapıların ve görevlerini belirleyen tüm biyomoleküler yapıların temelini de proteinler oluşturmakta. Hatta protein sentezini gerçekleştiren genetik bilgide DNA molekülünde kodludur. İşte bu DNA kodu sayesinde canlı vücut bulup iri ve diri olmakta. Dolayısıyla bu gerçekler ışığında protein moleküllerinin her biri tesadüfe meydan vermeyecek bir şekilde mükemmel bir donanımla donatılmış olması biyokimyacıları ve biyologları hayretler içerisinde bırakabiliyor. Nasıl hayretler içerisinde bırakmasın ki, baksanıza canlılarda en elzem bulunması gereken Sitokrom-C proteinin tesadüfen meydana gelebilmesi sıfır ihtimal gözükmektedir. Yine de bir kısım aklı evveller sıfır ihtimalden bile medet umup kendi kendilerine gelin güvey olaraktan pişkin pişkin “proteinler tesadüfen meydana gelmiştir” işgüzarlığına kapılabiliyorlar. Oysaki onca proteinler içerisinden tek bir proteinden canlının kendi kendine evrimleşerek teşekkül ettiğini iddia etmek bile abesle iştigal akla ziyan bir tutum olacaktır. Hem bu hangi akla hizmet etmekse ortaya attıkları deli saçması evrim tezlerini mükemmel donanımlı kompleks yapılara ümitlerini bağlamak yerine nerede daha basit daha ilkel yapılar varsa ümitlerini hep bu zayıf yapılara bel bağlamış durumdalar. Onlar tüm ümitlerini ve heveslerini neye bağlarsalar bağlasınlar sonuçta biyomoleküler yapı bakımdan proteinlerin her birinin polimer yapıda zincir olarak karşımıza çıkacağı gerçeğini değiştiremeyeceklerdir. Kelimenin tam anlamıyla bunun anlamı proteinlerin her birinin yüzlerce, bazen binlerce amino asit içeren dev moleküllerden meydana geldiği gerçeğidir. Nitekim değişik sayıda amino asitlerin bir araya gelerek protein zincir oluşturmaları kayda değer mühim bir hadisedir. Nitekim yukarıda bir nebze değindiğimiz gibi amino asitler kendi aralarında birleşecekleri sırada zincirin bir ucundaki karboksil (-COOH) grubu diğer ucunda konumlanmış amino grubu (-NH2) ile aralarında peptid (amid) bağı oluştuğunda açığa birer su molekülü de ortaya çıkmış olur. Yani bu demektir ki karboksil grubunun hidroksil (OH) ve diğer amino grubun hidrojeni (H) ile birleşmesiyle birlikte ab-ı hayat su (H2O) ile yüzleşmiş oluruz.
Evet, bir insanın proteinlerden vücut bulmasına şaşmamak gerekir. Hele ki bilimsel çalışmalarla DNA gerçeği ile doğrudan yüzleşildikten sonra artık çok rahatlıkla şunu söyleyebiliriz ki bir insanın proteinlerin vücut bulması demek, aynı zamanda insanın yaratılışı DNA molekülüyle start aldığı anlamına gelir. Zira Yüce Allah (c.c) bu meyanda “İnsanı yaratmaya çamurdan başladı” (Secde, 7) ayetiyle beyan buyurduğu çamurdan maksat biyomoleküler balçık protein anlamında DNA’ya karşılık gelen vücut bulma mayasıdır. Hem kaldı ki proteinlerin vücut biyokimyasının mayasının en önemli misyonu her türden hücre ve dokuya yapı malzemesi (plastik unsur) olarak katkı sağlamaktır. Böylece yaratılış çamur mayamızı teşkil eden bir takım minerallerden 30 kadarının vücudumuza konuşlandırılıp ve bunlardan sindirilebilecek organik gıdaların sentezine geçiş yapmakla protein senteziyle oluşan hücre ve dokulara yapı malzemesi sağlanmış olunur. Peki, tüm bu biyomoleküler alt yapı oluşumlar iyi hoşta, bu süreçte daha hangi başka biyomoleküler yapılar da eşlik etmektedir acaba? Bu sualin cevabını ancak amino asitlerin polimerizasyon ürünü diyebileceğimiz protein moleküllerinin 3’lü ya da 4’lü yapılar şeklinde kendi aralarında kaynaşarak oluşturdukları birbirlerini tamamlayıcı zincirimsi yapıların ortaya koydukları birlikteliklerle izah edebiliriz. Zira söz konusu halkaların ortaya koydukları birliktelikler sayesinde birincil yapı, ikincil yapı, üçüncül yapı ve dördüncül yapılar olarak halka oluştururlar da. İşte bu türden zincirlemesine oluşan halkalar aynı zamanda atalarımızın “Bir elin nesi var iki elin sesi var” şeklinde dile getirdikleri atasözünü de teyit eden bir birlikteliklerdir. Dolayısıyla bu söz konusu biyomoleküler halka yapılar bilim diliyle ifade edildiğinde birkaç molekülün bir araya gelmesinin sonucu kompleks moleküllerin oluşumuna yelken açmak şeklinde karşılık bulacaktır. Şöyle ki; ilk oluşumda belirli aminoasitlerin belirli sayıda ve belirli sıralanışa göre peptit bağlarıyla birleşmesi neticesinde birincil yapılar (öncü yapılar) teşekkül etmektedir. İkinci oluşum ise polipeptit zincirinin molekül içi birkaç polipeptit molekülün peptit bağları arasında veya peptit bağların amino ve karboksil grupları arasında karşılıklı bağlanmalar neticesinde konformasyon protein molekülünün ikincil yapısı olarak teşekkül edecektir. Böylece ikincil yapı formatında bir protein molekülü basit halden daha kapsamlı ve daha kompleks yapılara dönüşümü gerçekleşmiş olur. Bunlar arasında en dayanıklı konformasyonlar hiç kuşkusuz polipeptit zincirin üzerinde dizili halde bulunan amino grupların hidrojen (H) bağlarıyla köprü oluşturanlardır. Zira oluşumla birlikte belli başlı iki çeşit konformasyon meydana gelip, bunlar α-helezon ve β-konformasyonu diye kategorize edilirler. Örnek verecek olursak mesela ikincil yapının α-helezon ve β-konformasyonu özellikle fibriler proteinlerde daha sıkça görülen yapılar olarak gözükmekte. Hakeza hidrojen bağları aynı zamanda protein moleküllerin karşılıklı amino karboksil gruplarından başka serbest karboksil grubu ile diğer bir amino asidin serbest karboksil karbonu veya histidinin imidazol azotu arasında köprü kuran bir yapıdır. Dolayısıyla ikincil yapının α-helezon ve β-konformasyon gösteren proteinlerin komşu polipeptit zincirlerine hidrojen bağları, iyon bağları ve apolar çekim kuvvetleri vasıtasıyla bağlanmışlardır. Bu yüzden hidrojen bağların meydana gelmesiyle oluşan bir veya birkaç polipeptit zincirin kendi amino ve karboksil grupları arasında düşey bir eksen etrafında helezonik kıvrılma tarzında oluşan konformasyona ikincil yapının α-helezon konformasyonu denmektedir. Birkaç polipeptit zincirleri arasında hidrojen (H) bağlarının teşekkülü ve karbon-2(C-2) atomundaki R gruplarının aynı ve zıt yönde sıralanması dizilimleriyle oluşan konformasyona ise ikincil yapının β-konformasyonu veya kırmalı tabaka yapısı adı verilmektedir. Örnek mi? İşte α-helezon konformasyon için miyozin, fibrinojen ve α-keratini ile β-konformasyon için ipek fibrini ve β-keratini bunun birer bariz örneklerini teşkil eder zaten
Üçüncül yapı
Helezonlaşmış ve bükülmüş polipeptit zincirinin kendi üzerine yumak tarzında katlanmasıyla üçüncül yapı meydana gelir. Dolayısıyla bu şekilde katlanmış proteinler globüler proteinler olarak addedilir. Bu durumda üçüncül yapıyı meydana getiren gerek hidrojen bağları, gerek Wanderwals çekmeleri, gerek iyon bağları ve gerekse kovalent bağlar sayesinde organizmamız herhangi bir yerden karbonhidrat molekülü almadan sadece bazı Pirüvik asit, gliserol ve aminoasitlerin başka maddelerden temin ettikleri maddelerle glikojenik oluşumlar gerçekleşebiliyor. Ki; bu yapısal oluşuma glikozun yeniden yapımı anlamında glukoneogenez denmektedir. Yapım işlemi esnasında glikozun meydana gelen ilk bileşiği Glikoz 6 fosfat (Glikoz-6-P)’dır. Ayrıca karaciğerde glikozun Glikoz–6-P’a çevrilme reaksiyonunu kataliz eden iki enzimin varlığı söz konusudur ki, bunlar heksokinaz ve glikokinaz olarak bilinen enzimlerdir. Anlaşılan karaciğer tarafından üretilen glikokinaz enzimi glikozun glikojene dönüşümünde rol oynayıp, heksokinaz ise glikoliz olayında glukoz 6-fosfat inhibitörü olarak görev yapmaktadır. Hatta kas dokusunda Glikoz-–6-P’ın teşekkülünde sadece heksokinaz enzimi rol oynamaktadır. O halde bu durumda yeri gelmişken protein molekülünün ikincil ve üçüncül yapıları arasındaki farkı şöyle özetleyebiliriz:
-İkinci yapıda helezonlaşma ve bükülme söz konusu iken, üçüncü yapı proteinlerinde yumak tarzında katlanma vardır.
-İkincil yapı sabit ve kararlı olmazken, üçüncül yapı ise sabit ve kararlı haldedir.
Dördüncül yapı
Üçüncül yapıyı gösteren bazı polipeptit veya proteinlerin alt birim ( protomer) adı verilen monomer şekillerinin ikişer zincirli hidrojen bağları ile diğer Van Der Waals çekimlerii veya iyon çekiumlerinin etkisiyle uç uca eklenerek teşekkül eden tetrahedral zincirin polimerize olması sonucunda dördüncül yapı meydana gelir. Örnek: Hemoglobin molekülü.
Anlaşılan o ki; biyomoleküler yapılar tesadüf üzerine kurulu yapılar değillerdir. Düşünsenize bir lise çağında bir gence bir torbaya 1’den 10’a kadar yazılı rakamlardan ibaret zarları koyduğumuzda çekeceğiniz ilk rakamın 1 olma ihtimalini sorduğumuzda elbette ki 1/10 olduğu cevabını verecektir. Yine 1 ve 2 rakamların aynı anda çekme ihtimalinin 1/100 (10x10=100) ve 1, 2, 3 rakamlarının ise 1/1000 (10x10x10x10=1000) olduğunu söyleyecektir. Keza tüm rakamları sırasıyla çekme ihtimalininse 10 rakamının 10’cu kuvveti olan 10 milyar gibi bir rakama tekabül eden bir sayı olduğunu görürüz. Bu demek oluyor ki bizatihi rakamların dili inançsızlığa geçit vermemektedir. O halde yaratılışı inkâr niye?
Velhasıl-ı kelam; yaratılış biyomoleküler nizam-ı âlem mucizesini inkâr edenler ne kadar inkâr ederseler etsinler hakikat güneşini asla balçıkla sıvayamayacaklardır.
Vesselam.
https://www.enpolitik.com/kose-yazilari/biyomolekuler_nizam-i_lem-6289.html