Katalog

BİYOENERJETİK OD AK Canjılarda eneıii dönüşümü nasıf oluyor ? Canlılardakl enerji dönüşümleriyle uğraşan bilim dalına biyoenerjetik adı verilir. En genel anlamıyla blyoenerjetik, molekül, hücre ve tüm organlzma düzeyindeki yaşamsal süreçlerin enerjetik yönden ele alınmasıdır. tsmail Murat nerjı ve madde arasındakı ılışkılerı ınceleyen fızık dalı, bılın dığı gıbı termodınamık bılımıdır Fızıksel ve kımyasal kurallar bıyolojı ve tıp ıçın de geçerlı olduğuna gore termodınamık ılke ve yöntemlerı bıyolojık olayların ıncelenmesınde buyuk onem taşır Ancak bıyolojıkenerjetık yaklaşımın temelı tek bır cumlede verılmek gerekırse bıyoenerjetığın ATP (adenozıntrıfosat) molekulunun oluşum ve kullanımının bılımı olduğu rahatlıkla söylenebılır Lipmann'ın ATP'yı "canlı metabolızmalarının evrensel enerjı taşıyıcısı" olarak takdıs ettığı 1941 yılı, bıyoenerjetığın doğum yılı sayılabı lır Bu genç bılımın köklerı ıse daha eskılere dayanır Fotosentez araştırmala rının başlaması ya da mayalar uzerınde yapılan fermantasyon ve solunum çalışmalarmın temel alınmasına göre Pasteur (1861) ya da Prlestley (1771) bıyoenerjetığın buyukbabası olarak kabul edılebılır Enerjı gereksınımlerını karşılamada ızledıklerı yola göre canlıları ototrof ve heterotrof canlılar olarak ıkı ana sınıfa ayırmak mumkundur Ototrof (kendını besleyen) organızmalar guneş enerjısını klorofıl varlığında gerçekleşen fotosentez olayı yoluyla değerlendırırler Fotosentez sonucunda CO2 ve H2O'dan glı koz oluşur Glıkoz bılındığı gıbı su ve karbondıoksıte oranla çok daha yuksek enerjılı bır molekuldur Soz konusu yuk sek ener|i guneş ışınlarından alınarak glıkoz molekulunde kımyasal enerjı bıçımınde depolanmış olur Gerçekten fotosentez olayı sırasında oluşan 1 mol glıkoz (1809) başına 686 kcal guneş enerjısı tuketılmektedır klorofıl 6CO 2 +6H ? O+ Guneş enerjısı > C 9 H, 2 O 6 +6O 2 A G = +686 kcal/mol nusu molekullerın (örn glıkoz) heterotrof organızmaların hucrelerınde yıkımı sonucu (bıyolojık oksıtlenme ya da hucresel solunum) bu maddelerın ıçerdık lerı enerjının yenıden açığa çıktığı gorulur Reşit Canbeyli Bilimin Kitlelere Tanıtımı E 6.H.A6O, 6CO2 +6H,O AG = 686 kcal/mol Bıyolojık oksıtlenmeyle açığa çıkan enerjı canlıların değerlendırebıleceğı başlıca enerjı bıçımı olan ATP molekullerının sentezı ıçın kullanılır ATP+H2O ADP+Pı (ınorganık fosfat) G = +73 kcal/mol Gorulduğu gıbı bır glıkoz molekulunun yıkımı ıle açığa çıkan enerjı (AG = 686 kcal/mol) çok sayıda ATP molekulunun oluşumu ıçın yeterlı olebılmektedır Bununla bırlıkte bıyolojık okıdasyonun sağladığı enerjının ancak bır bolümu ATP'ye donuşur, gerısı ısı enerjısı olarak çevreye yayılır ATP molekulu gerek yapımındakı gerek yıkımındakı kolaylıktan öturu hucrenın enerjı depolaması ıçın elverışlı bır molekuldur, hucredekı yoğunluğu ıse 0 52 5 mg/ml arasındadır (Şekıl1) ATP'nın hucre ıçınde su alarak yenıden ADP ve Pı'a dönuşumu (hıdrolızı) sırasında serbestlenen enerjı ıse, ATP + Hf • ADP + Pı AG = 73 kcal/mol organızmada çeşıtlı yaşamsal etkınlıklerın gerçekleştırılmesınde kullanılır Soz konusu yaşamsal etkınlıklerı uç ana kumede toplayabılırız BİYOSENTEZ Küçuk moleküllerden buyuk, duzenlı, hucreye ozgu molekullerın yapılması AKTIF TFtANSPORT Molekullerın hucre zarında (membranında) bır yoğunluk farkına karşı yanı "akıntı yönune" karşı taşınımı MEKANIKIŞ Kas gıbı kontraktıl hucre oğelerının kasılması (Şekll1) ATP'nin molekul yapısı: Adenln NH, Guneşten yola çıkıp hucrelerımıze ulaşan ve yaşamla ozdeşleşen enerjı akımının ızledığı yolu uç aşamaya ayırıyoruz (Şekıl2) 1 Guneş enerjısının ototrof organızmalarda (örn bıtkıler) fotosentez yoluyla organık maddeler halınde depolanması 2 Bu organık maddelerın solunum sonucunda yıkımı sonucu enerjının yenıden açığa çıkarak ATP'nın oluşumunda kullanılması 3 ATP'nın depolandığı enerjının çeşıtlı bıyolojık ışlevlerın gerçekleştırılmesınde kullanımı SOLUNUM 6H,0 + 6CO, BİYOLOJİK İŞLER CaH,,O,+6O, BİOSENTEZ < AKTİF THANSPOHT • > MEKANİK İŞ« ATP (Adenosıntrıfosfat), 1 molekul adenın bazı, bır molekul rıboz şe kerı ve uç molekul fosforık asıtten oluşan bır nukleotıddır Fosforık asıtlerın adenozıne (adenınrıboz molekulu) bağlanması ATP molekulunu enerjı yuklu bır duruma getırır Adenozın gıbı, daha başka hucre metobolızmasına katılan molekuller de fosforık asıtle esterleşırler, bu ışleme fosforıllenme adı verılır Fosforıllenme sonucu molekuller enerjı yuklu ve reaksıyona hazır bır duruma gelır, yanı aktıve olur Yazımızda bıyolojık enerjı akımını ana çızgılerıyle tanıtmaya çalıştık Sonrakı yazılarımızda hucrelerımızın "enerjı santrallan" olan mıtokondrı aygıtlarını ve fotosentez olayının ayrıntılarına değıne ceğız IJ G' burada (bır ışın gerçekleşmesı ıçın gereklı enerjı olarak tanımlanabılecek) serbest enerjıdekı değışım mıktarını anlatmakta '+' sımgesı ıse glıkoz oluşumunun enerjı gerektıren bır olay olduğunu dıle getırmektedır (1 cal, 1 g suyun sıcaklığmı 15°C'de 16°C'ye (1°C) yukseltmek ıçın gereklı ısı enerjısıdır, 1 kcal 1000 cal) Heterotrof organızmalar ıse guneş enerjısı gıbı bır dış enerjı kaynağını değerlendırerek enerjı gereksınımlerını karştlama yeteneğınden yoksundur, dolayısıyla varlıklarını başka canlılardan besın maddelerı şeklınde aldıkları kımyasal enerjı duzeyı yuksek molekullerden elde etmek zorundadırlar Söz ko Adcnosin Tıi Fosfat Fosforlk asitler (mono) H Son ıkı yazıda 16 ve 17 yuzyıllarda asironomı alanında, bılımın Turkıye'de bugunku durumuna da ışık tutan gelışmelere değınıldı Bu yuzyıllarda benzer koşullarda başlatılan ıkı gözlemevınden istanbul'dakı kısa bır sure sonra yıktınlmış, ingıltere'dekı (Greenwıch) ıse astronomı alanında ağırlığını gıderek duyurup unlu bır gozlemevıne donuşmustu Sonuçların tarklı olmasında bırçok eiken soz konusu o/so da, İstanbul'dakı gozlemevıne sahıp çıkacak bılım adamlannın yokluğu (ya da guçsuzluğu), onemlı bır bılım odağının bır fermanla yok edılebılmesıne olanak tanımıştı O dbnemde ve daha sonrakı yuzyıllarda doğa bılımhnnın bu ulkede tabandan gelen bır ılgı gorduğu soylenemez Bugunku durum eskısme gore daba tyı olmakla bırlıkte, çağdaş bılımın ulaşmış olduğu duzeyın gerektırdığı standarttan da oldukça uzaktır Olumlu gelısmeler arasında, son haftalaraa etkınlıklerıne BılımTeknık'te yer verılen ODTU Amator Astronomı Topluluğu (AAT) gıbı, unıversıte oğrencılerının kurmuş olduğu bılımsel calısma gruplan sayılabılır Bırçok unıversıtede, özellıkle de tıp fakultelerınde benzer gırtşımler vardır (Bunlarm tanıtımı ve etkınlıklerı onumuzdekı aylarda Bı/ımTeknık'te yer alacaktır) Ne var kı, bu gelısmelerın yetersızlığı, gene AAT'nın duzenleaığı bır konferanstakı bır bıldırıden de gorulebılır (BılımTeknık, 28, j ODTU'den Doc Dr Ethem Derman'ın yazısında amator bılım çalışmalarmın yurtdışında, özellıkle gelışmış ulkelerde yenı boyutlara ulastığını ve kımı amatorlenn elınaekı olanaklann Turkıye'de profesyonel çalışma yapanlarınkınden bıle ustun olduğunu belırtmekte Bu gerçek, Turktye'nın bılım polıtıkası açısından uzennde dusunulmesı gereken onemlı bır sorununu sergılıyor Gene bu yazıda da değınıldığı gıbı bu alandakt sorunların çozumunde amator bılıme yenı olanaklar tanımonın onemlı ro/u olacaktır Turkıye'de bılımsel o/gu ve araçlann sergılendığı, doğa bıhmlerını genıs bır kıtleye tanıtacak bır bılım muzesı yoktur Bazı unıvemtelenmızde eskı bırkaç araçtan oluşan sergılere bır bılım muzesı gbzuyle bakmak olanaksızdır Bu alandakı cıddı sorun yalnız bılım müzelerının yokluğundan değıl, Turkıye'nın ou alandakı gelısmelerın tumuyle dışında kalmasından kaynaklanmakta Celışmıs ulkelerde artık bılım muzelen dönemı de aşılmıs, "yasayan bılım"ı gezenlenn deneyım ve gözlemlenne açan "etkıleşımlı bılım merkezlerı"nın sayısı hızla artmaya başlamıstır. Özellıkle cocuklardan ılgı gören ve her yaştakı gozlemcıye bılım konusunda yenı gorusler sunan bu tur merkezlerın nıtelığı daba sonrakı yazılarda e/e alınacak O