Canlıların Temel Bileşenleri: Organik ve İnorganik Maddeler

Konu Anlatımı

Bu derste ne öğreneceğiz?

Bu derste Canlıların Temel Bileşenleri: Organik ve İnorganik Maddeler konusunu yapı ve görev mantığıyla ele alacağız. Canlıda neden bu şekilde kurgulandığını sormak, ezberi kalıcı kılar.

Dersten sonra şunları yapabiliyor olmanız gerekiyor:

• Kazanım 1: Organik ve inorganik maddeleri ayırt eder ve örnekler verir.
• Kazanım 2: Suyun canlılar için taşıdığı görevleri açıklar.
• Kazanım 3: Mineral tuzların ve karbonhidratların işlevlerini karşılaştırır.
• Kazanım 4: Lipitlerin, proteinlerin ve nükleik asitlerin yapılarını açıklar.
• Kazanım 5: Vitaminleri, enzimleri ve pH kavramını yaşamla ilişkilendirir.
• Kazanım 6: Bileşiklerle ilgili sayısal hesaplamaları yaparak yorumlar.

Ön bilgi: bundan önce gördüğümüz

Bu konu, Yaşam Bilimi: Biyoloji başlığında öğrendiklerimizin üzerine kurulur. Önceki konudaki kavram burada yeniden kullanılıyor; bu yüzden o adımı atlamamak önemlidir.

• Yaşam Bilimi: Biyoloji — bu derste kullandığımız temel kavram buradan geliyor.
• Biyolojinin Alt Dalları ve Bilimsel Yöntem — bu derste kullandığımız temel kavram buradan geliyor.

Canlıların Temel Bileşenleri Neden Önemlidir?

Canlıların vücudu, canlılık belirtilerini yerine getirebilmek için sayısız kimyasal bileşikten oluşur. Bu bileşikler organik ve inorganik maddeler olarak iki grupta incelenir. Canlının yapısına katılan maddelerin oranı türe, yaşa ve yapı bölümüne göre değişse de su her zaman en çok bulunan bileşendir.

Vücut kütlesinin büyük bölümünü su oluşturur. Kalan kısımda proteinler, lipitler, karbonhidratlar, nükleik asitler, mineral tuzlar ve vitaminler yer alır. Bu maddeler yapı oluşturma, enerji sağlama, faaliyetleri düzenleme ve atıkları uzaklaştırma gibi görevler üstlenir.

Elementler ve Organik-İnorganik Ayrımı

Canlıların vücut bileşiminde en çok bulunan elementler oksijen, karbon, hidrojen ve azotdur. Bu dört element birlikte canlı maddelerin büyük bölümünü oluşturur. Kalsiyum, fosfor, potasyum, demir, sodyum ve klor gibi elementler ise daha az miktarda bulunmasına rağmen belirli görevler için vazgeçilmezdir.

Organik maddeler karbon içerir ve canlıların yapısının temelini oluşturur. Başlıcaları karbonhidratlar, proteinler, lipitler ve nükleik asitlerdir. İnorganik maddeler ise karbon içermez; su, mineral tuzlar, oksijen ve karbondioksit bu grupta yer alır.

Karbon elementi neden bu kadar önemlidir? Karbon, dört kovalent bağ kurabilme özelliği sayesinde uzun zincirler, halkalar ve dallanmış yapılar oluşturabilir. Bu esneklik, canlıların karmaşık moleküllerinin temelini oluşturur.

Su: Canlıların En Önemli Bileşeni

Su, oranının yüksekliğinin yanında taşıdığı işlevlerle de yaşamı sürdürür.

• Çözücü olma: İyonları ve birçok molekülü çözerek hücre içi tepkimelerin gerçekleşmesini sağlar.
• Isı düzenleme: Yüksek özgül ısısı sayesinde vücut ısısının hızla değişmesini engeller.
• Maddenin taşınması: Kan, lenf ve idrarın temel bileşenidir.
• Katılık ve koruma: Bitki hücrelerinin içi dolduğunda hücreye destek sağlar.

Suyun bir diğer özelliği de erime ve buharlaşma sırasında ısı emmesidir. Bu nedenle terleme yoluyla vücut ısısı düşürülebilir. Karbonhidratlar, lipitler ve proteinler suda çözünmediği için su, bunların hücre içinde taşınmasını da kolaylaştırır.

Mineral Tuzlar

Mineral tuzlar inorganik maddeler grubundadır ve iyon hâlinde bulunur. Kemik ve dişlerin yapısına katılırlar, sinir ve kas faaliyetlerini düzenler, bazı enzimlerin çalışması için gereklidir.

Mineral tuzlar bitkilerin çoğu elementi topraktan alır. Hayvanlar ise besinleri aracılığıyla bunları karşılar. Bu nedenle çeşitli besinlerle beslenmek mineral eksikliğini önler.

Karbonhidratlar

Karbonhidratlar, yapılarındaki basitlik derecesine göre monosakkaritler, disakkaritler ve polisakkaritler olarak incelenir. Glikoz, fruktoz ve galaktoz monosakkarittir; sukroz, laktoz ve maltoz ise disakkarittir.

Nişasta, glikojen, selüloz ve kitin polisakkarit örnekleridir. Nişasta bitkilerde, glikojen hayvanlarda depo olarak kullanılır. Selüloz bitki hücre duvarının yapısına katılır ve hayvanlar tarafından sindirilemez. Kitin ise böceklerin dış iskeletinde ve mantar hücre duvarında bulunur.

Karbonhidratların temel görevi enerji sağlamaktır. Hücresel solunumda glikoz parçalanarak kullanılabilir enerji açığa çıkar. Depo karbonhidratları gerektiğinde parçalanarak enerjiye dönüştürülür.

Lipitler

Lipitler; trigliseritler, fosfolipitler ve steroidler olarak incelenir. Suda çözünmezler ve enerji depolama bakımından karbonhidratlardan daha yoğundurlar. Deri altında ve organların çevresinde yedek enerji olarak birikirler.

Fosfolipitler, hücre zarının iki tabakasında dizilerek zarın bütünlüğünü korur. Zar proteinleriyle birlikte hücrenin seçici geçirgenliğini oluşturur. Steroid yapılı moleküller ise hormonların yapısına katılır.

Proteinler

Proteinler, amino asit adı verilen yapı taşlarının peptit bağıyla birbirine bağlanmasıyla oluşur. Yapılarında yalnızca sınırlı sayıda amino asit çeşidi bulunur. Amino asitler dizilerek birincil yapıyı oluşturur; zincirin katlanması ve bazı parçaların halkalanmasıyla üçüncül ve dörtüncül yapılar ortaya çıkar.

Nükleik Asitler

DNA ve RNA, nükleotit adı verilen birimlerin dizilmesiyle oluşur. Nükleotit; fosfat grubu, beş karbonlu şeker ve azotlu organik baz olmak üzere üç bileşenden kurulur. DNA'da deoksiriboz şekeri ve timin bazı bulunur; RNA'da ise riboz şekeri ve timin yerine urasil bazı yer alır.

DNA, kalıtım bilgisini taşır. RNA ise protein sentezinin yönlendirilmesinde görev alır. Bazı virüsler kalıtım materyali olarak DNA yerine RNA taşır.

Vitaminler, Enzimler ve pH

Vitaminler, küçük miktarlarda bile olsa hücresel faaliyetleri düzenler. A, D, E ve K vitaminleri yağda çözünür; B grubu vitaminleri ile C vitamini suda çözünür. Vitaminler enerji vermez ve yapı maddesi oluşturmaz.

Enzimler, tepkimeleri hızlandıran biyolojik katalizörlerdir. Büyük çoğunluğu protein yapısındadır. Enzimler aktivasyon enerjisini düşürür, katalizden sonra kendisi değişmeden kalır. Çalışmaları sıcaklık ve pH düzeyine bağlıdır; uygun olmayan koşullarda yapıları bozulur.

pH ölçeği, bir çözeltinin asidik ya da bazik özellik gösterip göstermediğini belirtir. pH değeri 7 nötr kabul edilir; 7'den küçük değerler asidik, 7'den büyük değerler baziktir. İnsan kanının pH değeri yaklaşık 7,4 olup hafif bazik bir özellik gösterir. Bu denge homeostazi ile korunur.

Örnek Soru ve Çözümü

Soru: Bir DNA molekülünde toplam 300 nükleotit bulunduğu ve adenin sayısının 60 olduğu bilinmektedir. Buna göre sitozin sayısı kaçtır?

1. DNA'da adenin sayısı, timin sayısına eşittir.
2. Bu nedenle adenin ve timin toplamı hesaplanır.
3. Toplam nükleotit sayısından bu iki baz çıkarılır.
4. Kalan nükleotitler guanin ve sitozinden oluşur; bu iki bazın sayıları birbirine eşittir.
5. Kalan sayının yarısı alınarak sonuç bulunur.

Sık Yapılan Hatalar

• Organik ve inorganik ayrımının karbon varlığına bağlı olduğu unutulur; su ve mineral tuzlar karbon içermediği için inorganiktir.
• Vitaminlerin enerji verdiği düşünülür; oysa vitaminler yalnızca düzenleyici görev üstlenir.
• Enzimlerin tepkimenin enerji sonucunu değiştirdiği sanılır; enzimler yalnızca tepkimenin hızını değiştirir.
• Formüldeki sayıların hangi elemente ait olduğu karıştırılır; sıralama karbon, hidrojen ve oksijendir.

Özet

Canlıların temel bileşenleri organik ve inorganik maddeler olarak incelenir. Organik maddeler karbon içerir; karbonhidrat, protein, lipit ve nükleik asitlerden oluşur. İnorganik maddeler karbon içermez ve su en çok bulunan bileşendir. Karbonhidratlar enerji sağlar, lipitler enerji depolar ve hücre zarında görev alır, proteinler yapı ve enzim işlevi üstlenir. Nükleik asitler kalıtımı taşır, vitaminler düzenler, enzimler tepkimeleri hızlandırır.

Günlük hayattan bir uygulama

Konuyu pekiştirmek için günlük hayattan bir uygulamaya bakmak gerekir. Aşağıdaki görev, Canlıların Temel Bileşenleri: Organik ve İnorganik Maddeler bilgisini gerçek bir işin içinde kullandırmak için hazırlandı; çözerken hangi adımı nerede kullandığımızı not etmek faydalıdır.

Uygulama sorusu: Organik ve inorganik maddeleri karşılaştırarak ayırt edici ölçeği açıklayınız; her gruptan dört örnek vererek sınıflandırmanızı gerekçelendiriniz.

Bu görev için 10 puan dağıtılmıştır; puanlama anahtarı, cevabın hangi adımlarla gösterilmesi gerektiğini ayrıntılı biçimde söyler. Puanlamada işlem sırasının ve sonuç cümlenin ayrı ayrı sayıldığına dikkat et.

Dersi tekrar ederken bakacağınız notlar

• Organik-inorganik ayrımında önce «karbon var mı?» diye sor; bu tek soru çoğu soruyu çözer.
• Atom sayısı sorularında formüldeki sayıları sırasıyla karbon, hidrojen ve oksijen için kullan.
• Peptit bağı sorularında bağıntıyı hatırla: bağ sayısı, amino asit sayısından bir azdır.
• Enzim sorularında «hız» ile «enerji sonucu» ayrımına dikkat; enzim yalnızca hızı değiştirir.
• Polisakkaritleri karıştırma: nişasta bitkide, glikojen hayvanda depo; selüloz duvar, kitin mantar ve böcek.
• Vitamin sorularında yağda çözünenler A, D, E, K; suda çözünenler B grubu ve C vitamini olarak hatırlanır.

Adım adım çözülmüş örnekler

İki örnek üzerinde çalışacağız. İlk örnek kuralın temel kullanımını, ikinci örnek ise kuralın zorlayıcı bir durumunu gösterir. Adımları kendin yazmayı dene; ikinci adımda nerede durduğunu görmek, sınavda zaman kazanır.