CANLILARIN TEMEL BİLEŞENLERİ – ORGANİK BİLEŞİKLER

B) ORGANİK BİLEŞİKLER (PDF linki ve video aşağıda)

*Organik bileşiklerin yapısında karbon ve hidrojen elementleri bulunur.

*Organik bileşikler bu elementlerin yanı sıra oksijen, azot, fosfor, kükürt gibi elementleri de içerebilir.

*Canlıları; karbonhidrat, lipit, protein ve nükleik asit bileşikleri karakterize eder. Ayrıca enzimler, vitaminler, hormonlar, ATP gibi organik bileşikler de canlılar için önemlidir.

*Organik bileşikler enerji verici, yapıcı, onarıcı, düzenleyici ve yönetici olarak farklı işlevlere sahiptir.

*Organik bileşikler, inorganik bileşiklerin aksine canlılar tarafından üretilir.

*Besinlerle alınan organik bileşiklerin çoğu hücre zarından geçemeyecek kadar büyük olduğundan sindirilerek kana geçer.

*Hücreler daha sonra bu maddelerden kendileri için özgül işlevler gören organik bileşikleri sentezler.

 

 

 

 

 

 

*Karbonhidrat, lipit, protein ve nükleik asit gibi organik bileşiklerin en küçük anlamlı yapı birimine monomer denir.

*Benzer ya da özdeş yapıdaki çok sayıda monomerin birbirine bağlanmasıyla oluşan büyük yapılı organik moleküllere polimer denir.

*Monomerlerin birleşerek polimerleri oluşturması bir dehidrasyon reaksiyonudur. Dehidrasyon sırasında basit organik maddelerden birinin hidrojeni (H+) ile diğerinin hidroksil grubu (OH−) birleşir. Bir molekül su çıkışıyla birlikte iki monomer arasında bağ oluşur. Dehidrasyon sırasında ATP harcandığı için yalnızca hücre içinde gerçekleşebilir

*Kompleks organik maddelerin su kullanılarak yapı birimlerine ayrılmasına hidroliz denir. Bu reaksiyon dehidrasyonun tersidir. Su molekülünün hidrojeni monomerlerden birine, hidroksil grubu ise diğer monomere bağlanır ve aradaki bağ kopar. Büyük organik madde yapı taşlarına ayrılır. Sindirim olayı hidrolize örnek olarak verilebilir. Enzim denetiminde gerçekleşen hidroliz reaksiyonlarında ortam ısısı yeterli olduğu için ATP kullanılmaz. Bu sebeple hidroliz reaksiyonları hücre içi ve hücre dışında gerçekleşebilir.

Yağlar polimer değildir. Çünkü monomerleri birbirini tekrar etmez. Trigliseritlere polimer diyemesek de makromolekül diyebiliriz

 

 

 

 

1) KARBONHİDRATLAR

*Karbonhidratların bileşiminde karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) elementleri bulunur.

*Karbonhidratların molekül formülü genel olarak CH2O’nun katları şeklinde ifade edilir.

*Canlılar, enerji elde etmek amacıyla öncelikli olarak karbonhidratları kullanır. Bunun yanı sıra yapı maddesi olarak da görev yapar.

*DNA, RNA ve ATP gibi moleküllerin yapısına katılır.

*Hücre zarı ve bitkisel organizmalardaki hücre çeperi gibi yapılar, farklı tipte karbonhidratlara sahiptir.

*Tahıllar (buğday, yulaf, pirinç, arpa vs.), patates, şeker pancarı, sebzeler ve meyveler karbonhidrat bakımından zengin besinlerdir

Karbonhidratlar içerdikleri şeker birim sayısına göre monosakkaritler (tek şekerler), disakkaritler (ikili şekerler) ve polisakkaritler (çoklu şekerler) olmak üzere üçe ayrılır:

1. a) Monosakkaritler (Bir Şekerliler)

*Sindirime uğramadan hücre zarından geçebilen basit yapılı şekerlerdir(Monomer)

*İçerdikleri karbon atomu sayısına göre gruplandırılır. Monosakkaritlerin içerdiği karbon sayısı üç ile yedi arasında değişir.

*Bunlardan üç karbonlulara trioz, beş karbonlulara pentoz, altı karbonlulara heksoz denir. Trioz, pentoz ve heksoz şekerlerin canlılardaki metabolik olaylar açısından önemi oldukça fazladır.

3 Karbonlular (Trioz)

Fosfogliseraldehit (PGAL)

*Birleşerek fotosentez reaksiyonlarında sentezlenen glikozu oluşturur.

*Solunum reaksiyonlarında glikozun parçalanması sırasında oluşan ara üründür.

5 Karbonlular (Pentoz)

*Beş karbonlu şekerlerdir.

*DNA’nın yapısına katılan deoksiriboz ve RNA, ATP, NAD ve NADP’nin yapısına katılan riboz biyolojik açıdan en önemli pentozlardır.

*Deoksiribozun ribozdan farkı, bir oksijen atomunun eksik olmasıdır.

6 Karbonlular (Heksoz)

*Altı karbonlu monosakkaritlerdir.

*C6H12O6 kapalı formülüne sahiptir.

*En önemli heksozlardan biri olan ve kan şekeri veya üzüm şekeri olarak da bilinen glikoz, tüm canlı hücrelerde bulunur ve hücrelerin öncelikli enerji kaynağıdır. Sağlıklı bir insanın açken her 100 mL kanında yaklaşık 70-110 mg glikoz bulunmalıdır. Kan şekerinin çok yükselmesi veya düşmesi vücuda ciddi zararlar verir. Glikoz, fotosentezle üretilir ve amino asitler, yağ asitleri gibi diğer organik moleküllere dönüştürülür. Glikoz, birçok disakkarit ile polisakkaritin yapı taşıdır.

*Kapalı formülleri aynı, açık formülleri farklı olan moleküllere izomer adı verilir.

*Glikoz, fruktoz ve galaktoz birbirinin yapısal izomeridir. Fruktoz, meyvelerde çok bulunduğundan meyve şekeri, galaktoz bazı bitkilerde de bulunmasına rağmen memelilerin sütünde daha çok bulunduğundan süt şekeri olarak adlandırılır. Heksozların tamamı tatlı olup en tatlı heksoz fruktozdur.

1. b) Disakkaritler (İki Şekerliler)

*Bir disakkarit molekülü iki monosakkaritin glikozit bağı ile birleşmesi sonucunda oluşur. Bu sırada bir molekül su açığa çıkar. Disakkaritlerin sentezlenmesi dehidrasyon tepkimesine örnektir.

*Arada glikozit bağı kurulduğu için dehidrasyon tepkimesinin karbonhidratlardaki özel ismi glikozitleşmedir.

*Disakkaritler hidroliz edilmeden hücre zarından geçemez.

*Maltoz, sakkaroz (sükroz) ve laktoz canlılarda bulunan disakkaritlere örnek olarak verilebilir,

 

 

 

 

 

 

 

 

1. c) Polisakkaritler (Çok Şekerliler)

*Çok sayıda glikozun glikozitleşmesiyle oluşur.

*Canlılar için önemli bazı polisakkaritler nişasta, glikojen, selüloz ve kitindir.

*Polisakkaritlerin çeşitliliği, yapılarına katılan monosakkaritlerin birbirine farklı şekilde bağlanmasından kaynaklanır.

*Polisakkaritler canlılarda hem depo maddesidir hem de yapısal olarak görev yapar.

 

n(Glikoz) ——► Polisakkarit + (n-1) H2O

 

Nişasta

*Bitkilerde fotosentez sonucu üretilen glikozun fazlası çoğunlukla lökoplastta nişastaya dönüştürülür.

*Nişasta; bitkinin kök, gövde, yaprak, meyve ve tohum gibi organlarında depolanır.

*Hayvanların besinlerle aldıkları nişasta, sindirim kanalında glikoza kadar parçalanır. Açığa çıkan glikozlar kana geçer ve hücrelere taşınır.

*Hayvan hücrelerinde nişasta bulunmaz.

*Suda az da olsa çözünür.

 

Glikojen

*Glikozun fazlası bakteri, arke, cıvık mantar, mantar ve hayvan hücrelerinde glikojene dönüştürülerek depo edilir.

*Suda çok az çözünür.

*İnsanlar besinlerle vücuduna aldığı glikozun fazlasını karaciğer ve çizgili kaslarında glikojen şeklinde depo ederler.

*Açlık durumunda insan karaciğerindeki glikojen depoları tükenmeye başlar.

Çizgili kasa giren glikoz tekrardan dışarı çıkmaz. Bu sebeple vücut için glikoz kaynağı karaciğerde depolanan glikojendir

Selüloz

*Yapısal bir polisakkarit olan selüloz, bitki hücrelerini çevreleyen duvarın temel bileşenidir.

*Bitkilerde selüloz sentezi hücre zarında gerçekleşir.

*Glikozlar bir araya getirilerek iplik benzeri selüloz fibrilleri oluşturur.

*Suda çözünmeyen, dayanıklı mikrofibrillerden oluşan selüloz kâğıt ve pamuğun ham maddesidir.

*Otçul hayvanlar, bağırsaklarında yaşayan bakteriler sayesinde selülozu sindirebilir.

*İnsanlar, selülozu sindiremez. Ancak sindirim kanalından geçen selüloz mukus salgılanmasını uyararak besinlerin kolayca ilerlemesini sağlar. Bu nedenle sağlıklı beslenmek için selüloz açısından zengin taze meyve, sebze ve tahıllar tüketilmelidir.

Kitin

*Bir diğer yapısal polisakkarit çeşididir.

*Suda çözünmeyen kitin yapısal olarak selüloza benzer. Ancak selülozdan farklı olarak glikoz molekülleri azot içeren bir yan dal taşır

*Böcekler, örümcekler ve kabukluların dış iskeleti ile mantarların hücre duvarı kitinden yapılmıştır.

*Kitinin saf hâli deri gibi esnek ve yumuşaktır. Eklembacaklılarda dış iskeletin sert olmasının sebebi, kitinin yapısına kalsiyum karbonat gibi tuzların da katılmasıdır.

*Sağlam bir yapıya sahip olan kitinden ameliyatlarda kullanılan dikiş iplikleri üretilir.

*Kitin doku içerisinde çözündüğünden dikişi aldırmak gerekmez.

Karbonhidratların Canlılar İçin Önemi

*Karbonhidratları parçalamak için gerekli oksijen miktarı, lipit ve proteinlere göre daha az olduğundan enerji kaynağı olarak ilk sırada kullanılır.

*Atmosferdeki karbondioksit (CO2) gazı fotosentez ve kemosentez sonucunda karbonhidratların yapısına katılır. Hayvanlar da bu karbonhidratlı bileşiklerle beslenerek karbonu yapısına almış olur.

*Glikoz, sinir hücrelerinin normal şartlar altında enerji elde etmek için kullanabildiği öncelikli organik bileşiktir.

*Bazı karbonhidrat çeşitleri; DNA, RNA, ATP ve hücre zarı gibi önemli molekül ve bileşiklerin yapısına katılır.

*İnsanlar tarafından sindirilemeyen selüloz, sindirim kanalı yüzeyinden mukus salgılanmasını sağlayarak besinlerin bu kanal içinde kolay hareket etmesine yardımcı olur.

*Selüloz; kâğıt, sentetik ipek, plastik ve fotoğraf filmlerinin yapımında kullanılır.

*Beslenme yoluyla gereğinden fazla alınan karbonhidratlar, yağa dönüştürülerek vücutta depo edilir. Karbonhidratların aşırı tüketilmesi şişmanlık ve obezitenin yanı sıra şeker hastalığına da yol açabilir.

*Kanserli hücreler sağlıklı hücrelere göre daha fazla şeker kullanır.

2) LİPİTLER

*Lipitlerin bileşiminde karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) elementleri bulunur. Bazı lipit çeşitlerinin yapısında bu elementlerin yanı sıra fosfor (P) ve azot (N) elementleri de bulunur.

*Suda çözünmeyen hidrokarbonlardır. Ancak alkol, eter gibi organik çözücülerde çözünür.

*Lipitler; yapıcı, onarıcı ve düzenleyici role sahip olduğundan canlılar için oldukça önemlidir.

*Hücre zarının yapısına katılır.

*Bazı lipitler, hormon ve vitamin olarak düzenleyici role sahiptir.

*Sinir hücrelerinin etrafındaki lipitler, elektriksel yalıtımı gerçekleştirir.

*Bazı lipitler, bitki hücrelerinde ışık enerjisinin soğurulmasına yardımcı olur.

Biyolojik açıdan en önemli lipitler; trigliseritler, fosfolipitler ve steroitlerdir.

Nötral Yağlar (Trigliseritler)

*Nötral yağlar, küçük moleküllerin bir araya gelmesiyle oluşan ancak polimer yapılı olmayan büyük moleküllerdir.

*Yağlar yağ asitleri ve gliserol olmak üzere iki çeşit molekülden oluşur. Gliserol üç karbonlu bir alkoldür. Yağ asitleri karbon atomu sayıları genelde 4 ile 24 arasında değişen uzun zincirlerdir

*Trigliseritlerin sentezi sırasında bir molekül gliserol ve üç molekül yağ asidi, esterleşme tepkimesi ile birleşir.

*Bu tepkime, bir dehidrasyon olayıdır. Tepkime sırasında gliserol ile yağ asitleri arasında üç adet ester bağı kurulur ve üç molekül su açığa çıkar

*Yağ asitleri doymuş ve doymamış yağ asitleri olarak ikiye ayrılır.

*Doymuş yağ asidi içeren yağlar oda sıcaklığında katıdır. Doymamış yağ asitleri içeren yağlar ise oda sıcaklığında sıvıdır.

Doymuş Yağ Asitleri

*Yağ asitleri hidrokarbon zincirden oluşur. Zinciri oluşturan karbon atomları arasında tek bağ varsa doymuş yağ asidi olarak tanımlanır.

*Oda sıcaklığında katı hâlde bulunur.

*Genellikle hayvansal kaynaklı yağ asitleridir.

*Tereyağı, kuyruk yağı ve içyağı gibi besinlerin yapısında bulunur.

                                                                            

Doymamış Yağ Asitleri

• *Hidrokarbon zincirden oluşan karbon atomları arasında bir veya daha fazla sayıda çift bağ varsa doymamış yağ asidi olarak tanımlanır.

*Oda sıcaklığında sıvı hâlde bulunur. *Genellikle bitkisel kaynaklı yağ asitleridir.

*Zeytinyağı, ayçiçek yağı ve mısır yağı gibi besinlerin yapısında bulunur.

*Bazı yağ asitleri insan vücudunda sentezlenemez. Dışarıdan hazır alınması gerekir. Bu tip yağ asitlerine temel (zorunlu=esansiyel) yağ asitleri denir. Omega 3 ve omega 6 olarak bilinen yağ asitleri temel yağ asitlerine örnektir.

*Doymuş hayvansal yağların fazla tüketilmesi, kan damarlarının iç çeperlerinde plak oluşturup kan akışına engel olduğundan kalp-damar rahatsızlıklarına yol açabilir.

*Yağlar hafif olup hidrojen oranı fazla olduğundan oksijenli solunumla yıkıldığında karbonhidratlara göre iki kat fazla enerji verir ve bol miktarda metabolik su oluşturur. Kış uykusuna yatan memeliler, göçmen kuşlar ve çöl hayatına uyum sağlamış develer vücutlarında bol miktarda yağ depolar

*Bitkisel yağlar, laboratuvar şartlarında hidrojen atomları ile doyurularak trans yağlar elde edilir. Margarinler trans yağlara örnektir.

Fosfolipitler

*Fosfolipitler; gliserole bağlı iki yağ asidi ve bir fosfat grubundan oluşan lipit çeşididir.

*Fosfolipitler hücre zarının yapısına katılır.

*Fosfolipitlerin fosfat uçları hidrofilik (suyu seven) ancak yağ asitlerinden oluşan kuyruk kısımları hidrofobiktir (suyu sevmeyen). Bu nedenle sulu ortamda fosfolipitlerin hidrofobik kısımları içeri, hidrofilik baş kısımları da dışarı bakacak şekilde çift katlı tabaka oluşturur. Hücre zarında bulunan fosfolipitler bu şekilde düzenlenmiştir

Steroitler

*Monomer yapılı bir yağ çeşidi olan steroitlere kolesterol ve omurgalı hayvanların eşeysel hormonları örnek verilebilir. *Kolesterol, hayvan hücre zarlarının bileşeni olup zarın akışkanlığını artırırken esneklik ve dayanıklılığını da sağlar. *Ayrıca bazı steroitler testosteron, östrojen gibi hormonların öncül maddesidir.

*Kolesterol omurgalılarda karaciğerde sentezlendiği gibi besinlerle de alınır.

*Safranın yapısına katılır.

*Yumurta sarısı, tavuk derisi, sakatat ile ıstakoz, karides gibi deniz kabuklularını fazla tüketmek kanda kolesterol seviyesini yükseltir. Bu durum damar sertliği ve tıkanıklığına yol açar. Kalbi besleyen damarlar tıkanırsa kalp krizi, beyni besleyen damarlar tıkanırsa bilinç kaybı ve felç görülebilir

CiCi Bir Not: A vitamininin öncüsü; bir lipit çeşidi olan yeşil, sarı ve turuncu renkli meyve ve sebzelerde bulunan beta karotendir. D, E ve K vitaminleri birer lipit türevidir.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lipitlerin Canlılar İçin Önemi

*Lipitler, hayvansal organizmaların vücudunda deri altında depo edildikleri için hem vücut ısısının korunmasını sağlar hem de vücudun basınç ve darbelerden zarar görmesini engeller.

*Lipitler yedek besin deposudur. Kış uykusuna yatan hayvanlarda ve göçmen kuşlarda depo edilir.

*Lipitlerin özgül ağırlığı çok düşük olduğundan yüzmeyi ve uçmayı kolaylaştırır.

*Vücuda alınan yağda çözünen A, D, E ve K vitaminlerinin ince bağırsakta emilmesini kolaylaştırır.

*Vücutta bazı vitamin ve hormonların yapısına katıldıkları için düzenleyici olarak iş yapar.

*Üreme hormonlarının yapısına katıldıkları için üreme sisteminin gelişiminde etkilidir.

*Lipitlerin oksijenli solunum ile yıkımları sonucu bol miktarda metabolik su açığa çıkar.

*Glikozun lipitlerle birleşmesiyle oluşan glikolipitler hücre zarının yapısına katılır.

 

3) PROTEİNLER

*Proteinler, canlıların yapısında en fazla bulunan organik moleküllerdir.

*Organizmanın gerçekleştirdiği tüm yaşamsal faaliyetlerde görev alan ve yapılarında; karbon, hidrojen, oksijen, azot elementleri ile birlikte kükürt elementi bulundurabilen polimerlerdir.

*Proteinlerin monomerleri amino asitlerdir. Bir amino asidin yapısında, merkezdeki karbon atomuna bağlı; bir hidrojen atomu, bir amino grubu, bir karboksil grubu ve “R” ile sembolize edilen değişken (radikal) grup vardır .

*Canlılarda bulunan 20 farklı amino asidin değişken grupları birbirinden farklıdır.

*Bu amino asitlerin büyük bir kısmı insan vücudunda üretilebilir.

*İnsan vücudunda üretilemeyenler dışarıdan besinlerle alınmak zorundadır. Bunlara temel (zorunlu) amino asitler denir.

*Amino asitler amfoter özelliğe sahiptir. Yani asitler karsısında baz, bazlar karsısında da asit gibi davranırlar.

 

 

 

 

 

 

 

 

CiCi Bilgi:

*Bitkiler 20 çeşit amino asidin tamamını üretebilir. İnsanlar 12 çeşit amino asidi dönüşüm reaksiyonları ile karaciğerde üretirken 8 çeşit amino asidi üretemez.

*Son yıllarda yapılan araştırmalarda bazı canlılarda bu 20 aminoasit çeşidinin dışında 2 yeni amino aside de rastlanmıştır.

*Genellikle hayvansal besinlerle alınan proteinler üstün kalitelidir. Bunun sebebi hayvansal proteinlerin yapısında temel amino asitlerin yeterli miktarda bulunmasıdır. Bitkisel besinlerle alınan proteinler ise temel amino asitleri az içerdiği için düşük kaliteli proteinlerdir.

 

*Bir amino asidin karboksil grubundaki hidroksil ile diğer amino asidin amino grubundaki hidrojeninin birleşmesi ile peptit bağı oluşur.

*Protein oluşumunu sağlayan bu tip reaksiyonlar peptitleşme olarak bilinir.

*Her peptitleşme reaksiyonu sonucunda 1 molekül su açığa çıkar.

*İki amino asidin birleşmesiyle dipeptit, üç amino asidin birleşmesiyle tripeptit, çok sayıda amino asidin birleşmesiyle polipeptit oluşur.

*Proteinler genellikle birden fazla polipeptit zincirinden oluşur.

 

*Polipeptit sentezi DNA şifresine göre ribozomlarda gerçekleşir.

*Amino asitlerin farklı sayı, çeşit ve sırada kombinasyonlar oluşturması sonucu milyonlarca farklı polipeptit sentezlenebilir.

*Yüksek ve düşük sıcaklık, kuvvetli asit ve bazlar, yoğun tuz, yüksek basınç, radyasyon gibi etkenler proteinlerin yapısını bozar. Bu olay denatürasyon olarak adlandırılır.

*Denatüre olmuş bir protein biyolojik özelliklerini kaybeder ancak besin değerini kaybetmez.

*Örneğin yumurta pişirildiğinde yüksek sıcaklık sonucu içerdiği proteinler denatüre olur ve bunun geri dönüşü yoktur * *Denatürasyonda amino asitler arasındaki peptit bağları korunur, proteinin üç boyutlu yapısı bozulur ve fonksiyon gerçekleştiremez hâle gelir.

*Denatüre olmuş bazı proteinler eski hâline dönebilir. Buna renatürasyon denir.

 

 

Proteinin üç boyutlu yapısından bahsedilecek (Videoda)

 

Proteinlerin Canlılar İçin Önemi

*Aktin ve miyozin adlı proteinler, kasların kasılıp gevşemesinde görev alır.

*Fibrinojen adlı protein, kanın damar dışında pıhtılaşmasında görev alır.

*Mikroplara karşı vücudun savunmasında görevli olan antikorlar, protein yapılıdır.

*Kandaki oksijen (O2) ve karbondioksidin (CO2) taşınmasında görevli olan hemoglobinin yapısına katılır.

*Enzim ve hormonların yapısına katılarak düzenleyici olarak iş yapar.

*Keratin proteini; saç, tırnak, kıl ve derinin yapısına katılır.

*Protein bakımından yetersiz beslenme sonucunda büyüme yavaşlar, bağışıklık sistemi zayıflar, yaralar geç iyileşir, vücut su toplar yani ödem oluşumu gözlenir.

*Glikozun proteinlerle birleşmesi sonucunda oluşan glikoproteinler, hücre zarının yapısında bulunur. Glikoproteinler hücrelerin birbirini tanımasını sağlayan moleküllerdir.

*Karbonhidrat ve lipit depolarının tükendiği uzun süreli açlık durumlarında proteinler enerji kaynağı olarak kullanılır.

*Proteinler, canlı hücrelerin yapımına katıldığından proteinlerin enerjiye dönüşümü en son sırada gerçekleşir. Karbonhidratlar ise enerjiye dönüşen en hızlı organik moleküllerdir.