T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ - MESLEKİ AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ BİYOLOJİ DERS NOTU. YAZAR Oğuzhan ÜSTÜNEL

Transkript

1 T.C. MİLLÎ EĞİTİM BAKANLIĞI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ - MESLEKİ AÇIK ÖĞRETİM LİSESİ BİYOLOJİ 1 DERS NOTU YAZAR Oğuzhan ÜSTÜNEL ANKARA 2015

2 MEB HAYAT BOYU ÖĞRENME GENEL MÜDÜRLÜĞÜ YAYINLARI AÇIK ÖĞRETİM OKULLARI DERS NOTLARI DİZİSİ Copyright MEB Her hakkı saklıdır ve Millî Eğitim Bakanlığına aittir. Tümü ya da bölümleri izin alınmadan hiçbir şekilde çoğaltılamaz, basılamaz ve dağıtılamaz. Yazar Grafik Kapak : Oğuzhan ÜSTÜNEL : Hatice DEMİRER : Güler ALTUNÖZ

3

4

5

6

7 İÇİNDEKİLER YAŞAM BİLİMİ BİYOLOJİ, CANLILAR DÜNYASI 1. ÜNİTE YAŞAM BİLİMİ BİYOLOJİ 1.1. BİLİMSEL BİLGİNİN DOĞASI VE BİYOLOJİ Genelde Bilginin Özelde Biyolojinin Doğası Bilimsel Yöntem Biyolojide Elde Edilen Bilgilerin Tarihsel Değişimi Biyolojide Kullanılan Çeşitli Çalışma Süreçleri Teori ve Kanun Biyolojinin Günlük Hayatta Karşılaşılan Problemlerin Çözümüne Sağladığı Katkılar Çevre ve Biyoloji Sağlık ve Biyoloji Enerji İhtiyacı ve Biyoloji Adli Uygulamalar ve Biyoloji Meslek Olarak Biyoloji Biyolojide Çalışma Alanları Biyolojinin Diğer Bilimlerle İlişkisi Canlıların Ortak Özellikleri Canlı ve Cansız Varlıklar Arsındaki Farklar Canlıların Ortak Özellikleri Hücreli Yapı ve Organizasyon Beslenme Solunum (Enerji Üretimi) Boşaltım Hareket Üreme Büyüme ve Gelişme Uyarılma ve Tepki Verme 34

8 Ortama Uyum 35 Özet 36 Değerlendirme Soruları ÜNİTE CANLILARIN YAPISINDA BULUNAN TEMEL BİLEŞİKLER 2.1 Canlıların Yapısını Oluşturan Başlıca Kimyasal Maddeler İnorganik Bileşikler Su Mineraller Asitler Bazlar Tuzlar Organik Bileşikler Karbonlu Bileşiklerin Canlılar İçin Önemi ATP (Adenozin Tri Fosfat) Karbonhidratlar Yağlar (Lipitler) Proteinler Vitaminler Enzimler Hormonlar _ Nükleik Asitler Düzenli ve Dengeli Beslenme 79 Özet 80 Değerlendirme Soruları 82

9 3. ÜNİTE CANLILAR DÜNYASI 3.1 Canlılığın Temel Birimi Hücre Hücre İle İlgili Çalışmaların Tarihsel Gelişimi Hücresel Yapılar ve Görevleri Prokaryot Hücreler Ökaryot Hücreler Prokaryot ve Ökaryot Hücrelerin Karşılaştırılması Ökaryot Hücrenin Yapısını Oluşturan Elemanlar Stoplazma Çekirdek Hücre Zarı Madde Geçişi Hücre İskeleti Bitki ve Hayvan Hücrelerinin Karşılaştırılması Canlılarda Hücresel Organizasyon Hücre Çalışmalarının Tıp ve Sağlık Alanındaki Gelişmelere Katkısı Kök Hücre Yapay Doku ve Organ Hücre ve Doku Kültürü 116 Özet 117 Değerlendirme soruları 120 CEVAP ANAHTARI 122 SÖZLÜK 123 KAYNAKÇA _ 126

10

11 1. ÜNİTE YAŞAM BİLİMİ BİYOLOJİ Fonksiyonlarını yaşama mümkün olduğunca uyum sağlayarak sürdüren basit yapılı moleküllerin veya karmaşık doku - organ sistemlerinin bir araya gelmesiyle oluşan yapıya canlı denir.

12 NELER ÖĞRENECEĞİZ? Bu ünitenin sonunda; I. BİLİMSEL BİLGİNİN DOĞASI VE BİYOLOJİ 1. Genelde Bilginin Özelde Biyolojinin Doğası a) Bilimsel Yöntem b) Biyolojide Elde Edilen Bilgilerin Tarihsel Değişimi c) Biyolojide Kullanılan Çeşitli Çalışma Süreçleri d) Teori Ve Kanun 2. Biyolojinin Günlük Hayatta Karşılaşılan Problemlerin Çözümüne Sağladığı Katkılar a) Çevre ve Biyoloji b) Sağlık ve Biyoloji c) Enerji İhtiyacı ve Biyoloji d) Adli Uygulamalar ve Biyoloji e) Meslek Olarak Biyoloji 3. Biyolojide Çalışma Alanları 4. Biyolojinin Diğer Bilimlerle İlişkisi II. CANLILARIN ORTAK ÖZELLİKLERİ 1. Canlı Ve Cansız Varlıklar Arsındaki Farklar 2. Canlıların Ortak Özellikleri a) Hücreli Yapı Ve Organizasyon b) Beslenme c) Solunum (Enerji Üretimi) d) Boşaltım e) Hareket f) Üreme g) Büyüme ve Gelişme h) Uyarılma ve Tepki Verme i) Ortama Uyum 12

13 ANAHTAR KAVRAMLAR Metabolizma Uyarılara tepki Teknoloji Bilimsel bilgi Bilimsel bilgi Beslenme Katabolizma Anabolizma Canlılık Büyüme ve Gelişme Hareket Biyoloji Mitoz Gelişme Uyum Boşaltım Boşaltım Boşaltım

14 1.1 BİLİMSEL BİLGİNİN DOĞASI VE BİYOLOJİ Genelde Bilginin Özelde BİYOLOJİNİN DOĞASI Tarafsız gözlem ve deneylerle elde edilen düzenli bilgi birikimine bilim adı verilir. İnsanların merakını uyandıran her şey bilimin konusunu oluşturur. Bilimsel çalışmalarla uğraşan bilim insanlarının sahip olduğu bazı özellikler aşağıda verilmiştir. * Ön yargıdan uzak ve tarafsızdır. * Çalışmaları için uygun yöntemi belirleyebilme, elindeki yöntem ve materyalden en iyi şekilde yararlanabilme yeteneğine sahiptir. * Yeniliklere açık ve aydın bir kişiliğe sahiptir. * Akılcı ve gerçekçidir. Bilim insanlarının sahip olduğu anlayışlar bilimsel süreçleri etkilemektedir. Bu nedenle bilimin mutlak doğrular içermediği, değişken bir yapısı olduğu söylenebilir. Resim 01.01: Bilim BİLİMSEL YÖNTEM Bilim, deney ve mantık temelli olması ile diğer bilgi edinme yöntemlerinden ayrılmaktadır. Bilimin sunduğu bilgiler çeşitli delillerle desteklenmiştir. Sunulan bilgiler diğer bilim insanları tarafından sorgulanabilir, kontrol edilebilir. Sınana bilirlik adı verilen bu özellik bilimsel olanı olmayandan ayırt etmede kullanılan önemli bir ölçüttür. Bilimde tek bir bilimsel metot yoktur. Bilim insanları bilimsel sorulara cevap ararken pek çok farklı yöntem kullanırlar. Ancak bilim insanlarının çalışmalarında özenle uygulamaya çalıştığı çeşitli süreçler bulunur. Bunlar aşağıdaki gibi genelleştirilebilir. 14

15 BİYOLOJİDE Elde Edilen Bilgilerin TARİHSEL Değişimi Batı dünyası Orta Çağ da bütün yeni düşüncelere karşı çıkan bir tutum benimsedi. Böylece Roma İmparatorluğu nun çöküşünden Rönesans a kadar bilimsel anlayışta önemli gelişmeler olmadı. Biyoloji bilimindeki ilk büyük gelişme, 16. yüzyılda bulunan mikroskop oldu. Mikroskop, ilkel olmasına karşın ilk kullanıcıları olan Malpighi (Malpigi), Antonie van Leeuvvenhooke (Antoni van Lövenhuk), Haçk (Hak) gibi bilim insanlarının çok sayıda buluşlar yapmasını sağladı. Yeni bir çağ başlatacak bu ilk adımın atılması, araştırmacıların sayılarının çoğalmasıyla ve buna bağlı olarak hızla artan buluşlarla devam etti. Eski bilginlerin bütün görüşlerine körü körüne inanmayıp doğru bilgiye deneyle ulaşmak gerektiğini ortaya koyan bu çalışmalar, çağının bilim anlayışını da derinden etkiledi. Robert Hooke un hücreyi bulması ile biyoloji bilimindeki gelişmeler hızla devam etti. Resim 01.02: İlkel mikroskop, ışık mikroskobu, elektron mikroskobu Daha detaylı görüntü veren mikroskopların geliştirilmesi sayesinde bitki ve hayvan dokuları, böceklerin yapısı mikroskopla incelenmiş ve hücre, biyolojinin merkezine oturmuştur. Moleküler biyolojinin doğuşuna kadar yaşamın bütün sırları hücre ile açıklandı. Moleküler biyolojinin gelişmesiyle genetik materyallerin kullanılması ve hücredeki olayların takip edilmesi hız kazanarak günümüze kadar devam etti. Biyoloji bilimindeki gelişmeler tıp, eczacılık, veterinerlik ve tarım alanlarında da ilerlemelere ortam ha zırladı. Ancak binlerce canlının yapısı, işlevi, gelişmesi ve çevresiyle ilişkilerini inceleyen biyoloji bilimi, bir tek bilim dalı olarak ele alınamayacağı için birçok bölüm ve alt bilim dallarına ayrıldı. Canlılıkla ilgili birçok alanı içeren biyoloji, bilim insanlarının katkısıyla son dönemlerde diğer bilimlere oranla ciddi gelişmeler gösterdi. 15

16 BİYOLOJİDE Kullanılan Çeşitli Çalışma Süreçleri a. Problemin tanımlanması: Bilimsel süreçte yapılacak ilk iş üzerinde çalışma yapılacak problemin net olarak ortaya konmasıdır. Bunun için bilim insanları bir yandan gözlemler ve ön çalışmalar yaparken bir yandan da problemle ilgili önceden yapılmış çalışmalar varsa bunlardan yararlanırlar. Bir nesnenin, olayın ya da gerçeğin niteliklerinin anlaşılabilmesi amacıyla dikkatli ve planlı olarak ele alınıp incelenmesine gözlem denir. İki tip gözlem bulunur. Sadece duyu organlarına dayanan gözlemlere nitel gözlem, çeşitli ölçüm aletleri kullanılarak sayısal sonuçların elde edildiği gözlemlere ise nicel gözlem denir. b. Verilerin toplanması: Bilim insanlarının üzerinde çalışma yaptıkları problemle ilgili topladıkları bilgilere veri denir. Problemle ilgili veriler toplanıp düzenlendikten sonra probleme çözüm önerisi oluşturulabilir. c. Hipotezin ortaya konması: Problem için önerilen geçici çözüm yoluna hipotez adı verilir. Hipotez oluşturma ve hipotezi test etme aşamaları bilimsel sürecin anahtar elemanları olarak ifade edilebilir. İyi bir hipotez, * Eldeki verilere ters düşmemelidir. * Test edilebilir olmalıdır. Resim 01.03: Araştırma * Yeni tahminler yapılabilmesine ve yeni gerçeklere ulaşılabilmesine olanak sağlamalıdır. 16

17 Hipotez kurulduktan sonra bilim insanı hipotezine yönelik tahminlerde bulunabilir. Tahminler yapılırken tümevarım veya tümdengelim yöntemi kullanılabilir. Tahmin cümleleri eğer... ise... dır. şeklinde bir dizi ifadeden oluşur. Resim 01.04: Deneyler bilimsel araştırmalar için veri kaynağıdır. d. Deneylerin kurulması ve kontrolü: Hipotezler deneylerle test edilip doğruluğu ispatlanıncaya kadar geçicidir. Bilimsel bir gerçeği göstermek, bir yasayı doğrulamak veya bir hipotezi kanıtlamak amacıyla yapılan işlemlere deney denir. Deneylerde genellikle kontrol grubu ve deney grubu adı verilen iki grup bulunur. Kontrol grubu normal koşullar altında tutulan gruptur. Deney grubu ise araştırılan faktörle ilgili deneysel uygulamalara tabi tutulan gruptur. Kontrollü deney düzeneğinde değiştirilerek etkisi araştırılan koşula bağımsız değişken, bağımsız değişkene tepki olarak değişim gösteren değişkene de bağımlı değişken denir. Örneğin; Sütün bozulmasına, sıcaklığın etkisini kontrollü deneyle gözlemlemek istiyoruz. Aynı marka, aynı miktar, aynı hava ortamı vb. değişkenler aynı tutularak, özdeş iki kaba süt konulur. 1. kaptaki süt, 5 C0 de, 2. kaptaki süt ise; 30 C0 de tutulsun. Bağımlı değişken: Sütün bozulması (veya üretilen bakteri sayısı) Bağımsız değişken: Sıcaklık Sabit tutulan değişkenler: Süt miktarı, markası(cinsi), konulduğu kap, havası vb. e. Verilerin analizi ve sonuç çıkarma: Bilimsel çalışma sırasında elde edilen verilerin yorumlanması sürecine çıkarım denir. Verilerini analiz eden bilim insanı; * Verilerin hipotezi ile çeliştiği sonucuna ulaşırsa bu durumda hipotezini tekrar gözden geçirir ve eğer gerekli ise hipotezini değiştirir. * Veriler hipotezi desteklemek için de yeterli değilse yeni gözlem, deney veya araştırmalarla yeni verilere ulaşmayı hedefler. * Veriler hipotezi destekliyorsa bu durumda deney sonuçları raporlanarak bilim çevresine duyurulur. f. Raporlama: Verilerin analiziyle ulaşılan değerlendirme sonuçları diğer bilim insanları ile paylaşılır. Bunun için bilim insanları çalışma sonuçlarını bilimsel dergi ve konferanslarda sunarlar. Bu, bilim için çok önemli bir durumdur. Bilim insanları kendi alanları ile ilgili gelişmeleri bu yolla takip ederler. 17

18 Ayrıca yapılan araştırmaların sonuçlarının tekrar test edilmesi, yeni problemlerin tanımlanması, hipotezlerin kurulması ve araştırmaların yapılması için bu paylaşım çok önemlidir. Şekil 01.01: Verilerin analizi ve raporlama deneyin kendisi kadar önemlidir Teori ve Kanun Çok sayıda kanıtla desteklenmiş olan kapsamlı açıklamalara teori adı verilir. Teoriler hipotezlere göre daha sağlam temellere oturuyor olsa da teoriler de hipotezler gibi zamanla geçerliliğini kaybedebilir. Doğruluğu tüm bilimlerce kabul edilmiş gerçeklere ise kanun adı verilir. Kanunlar değişmezlik ilkesine sahiptir. Bilimsel sürecin bazı sınırlılıkları bulunmaktadır. Bilimin ölçülebilir ve gözlenebilir şeylerle çalışma özelliği, değer yargılarının olmaması gibi nitelikleri onun sınırlarını belirleyen önemli faktörlerdir. Bir bilimsel kanun, gözlem ve deneylerle iyi desteklenip kanıtlanmış matematiksel prensiptir. Tipik olarak bilimsel kanunlar, matematiksel formüllerle ifade edilirler. Fizik bilimi, Fizik Kanunları diye bilinen bilimsel kanunlar başta olmak üzere bir takım bilimsel kanunlar tanımlar. Ayrıca, biyoloji bilimi de Mendel genetiği ve genetikteki Hardy-Weinberg kuralı prensibi gibi bir takım bilimsel kanunlar tanımlar. Genel kanının aksine, kanıtlanan teori (kuram) kanun olmaz. Kanunla teori arasında doğrudan, tamamlayıcı bir ilişki yoktur BİYOLOJİNİN Günlük HAYATTA KarşILAşILAN PROBLEMLERİN Çözümüne Sağladığı KATKILAR Biyolojinin kelime anlamı canlı bilimi veya yaşam bilimi olarak verilebilir. Bir bilim dalı olarak biyoloji canlıları tüm yönleriyle inceleyen bir sistemdir. Biyolojik olayların daha detaylı incelenebilmesi ve bilgilere daha kolay ulaşılabilmesi için zaman içerisinde biyoloji; zooloji, botanik, morfoloji, histoloji ve genetik gibi 400 e yakın alt dallara ayrılmıştır. Biyoloji günümüzde çevre sorunları, tıp ve eczacılık, adli vakalar, tarım ve endüstri gibi çok yaygın bir kullanım alanına sahiptir. 18

19 Doğanın yaralatışındaki mekanizmayı çözmek, bu mekanizmanın işleyişini anlamak bizlere doğaya karşı daha hassas ve bilinçli bireyler olabilmemiz konusunda yardımcı olacaktır. Biyoloji öğrenmemizin diğer önemli bir nedeni ise, biyolojinin ve biyoloji ile ilgili çalışmaların günümüzdeki yeri ile ilgilidir Çevre ve BİYOLOJİ Nüfus artışı ve teknolojideki hızlı ilerleme çevre üzerinde çok ciddi boyutlarda zarara neden olmuştur. Biyoloji biliminin sunduğu bilgiler çevre sorunlarının çözümünde gün geçtikçe önem kazanmaktadır. Bozulmuş ekosistemleri doğal koşullarına geri döndürmeye yönelik çalışmalar yapan biyoloji alt bilim dalına restorasyon ekolojisi adı verilmektedir. Restorasyon ekolojisi kapsamında çeşitli canlı gruplarının ekosistemi onarıcı yetenekleri kullanılarak çevre kirliliğinin olumsuz etkileri giderilmeye çalışılmaktadır. Mikroorganizmalar, mantarlar ya da bitkiler gibi organizmaların kullanılması ile kirletilmiş alanlardaki toksik maddelerin etkisiz hale getirilmesi çalışmalarına genel olarak bioremediasyon. (biyolojik arıtma) adı verilmektedir Sağlık ve BİYOLOJİ Biyoloji bilimi günümüzde tıp ve eczacılık endüstrisine yeniden şekil vermiştir. Hastalıkların teşhis ve tedavisinde kullanılan aşı, interferon, enzim, hormon gibi çeşitli maddeler ve ilaçların üretiminde modern biyolojik uygulamalar yeni bir çığır açmıştır. Resim 01.05: Biyoloji biliminin katkılarıyla sağlık alanında devrim niteliğinde yenilikler gerçekleşmiştir. Biyoteknoloji ile moleküler biyoloji ve genetikte kaydedilen mesafe, hastalıkların tedavisi adına önemli adımlar atılmasında etkili olmuştur. İnsülin, kan şekerini düşüren bir hormondur. Sağlıklı yaşam için insülin miktarının kanda belli düzeyde bulunması gerekir. Bu nedenle insülin hormonunun yetersizliğinde şeker hastalığı görülür. İnsülin hormonu yıllarca, kesilen hayvanlardan elde edilmekteydi. Ancak 19

20 bu durum, hem alerjik tepkimelere neden olmaktaydı hem de ekonomik değildi. Günümüzde ise, biyoteknolojik yöntemlerle insana ait insülin geni bakterilere aktarılarak daha ucuz ve daha bol insülin hormonu üretimi yapılmaktadır. Örneğin bu bilim dallarının ışığında kök hücre teknolojisindeki gelişmeler henüz kesin tedavisi olmayan pek çok hastalığın tedavisi adına ümit vericidir. Ayrıca 2003 te sonlanan insan genom projesinden elde edilen bilgiler sayesinde de birçok kalıtsal hastalığın nedenine ve çözümüne ulaşılması hedeflenmektedir Enerji İhtiyacı ve BİYOLOJİ Hızla artan nüfusun ihtiyaçlarını karşılama çabası başta kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtlar olmak üzere doğal kaynakların hızla tükenmesine neden olmaktadır. Resim 01.06: Alternatif enerji kaynakları Artan enerji talebinin karşılanabilmesi için alternatif enerji kaynakları oluşturma çabası biyologları daha ekonomik, çevre dostu enerji kaynakları oluşturmaya sevk etmiştir. Bu çalışmalar çerçevesinde son yıllarda biyoyakıtlar önem kazanmıştır. Biyolojik kaynaklardan elde edilen yakıtlara genel olarak biyoyakıt adı verilmektedir. Yenilenebilir özellik gösteren biyoyakıtların üretimi ve kullanımı enerji ihtiyacının karşılanmasının yanı sıra atıkların geri dönüşümünü sağlayarak çevre kirliliğinin önlenmesine de katkı sağlamaktadır Adli Uygulamalar ve BİYOLOJİ Biyoloji biliminde kullanılan yöntemler günümüzde adli vakalara da ışık tutmaktadır. Örneğin DNA parmak izi yöntemi adli olaylarda suçluların tespitinde yaygın olarak kullanılmaktadır. DNA parmak izi yöntemi bir insanın DNA sını oluşturan baz dizisinin diğer insanlardan farklı olması esasına dayanır. Olay yerinden alınan örneklerin incelenmesi ile elde edilen DNA parmak izleri karşılaştırılarak suçluların tespiti sağlanabilmektedir. 20

21 Resim 01.07: Parmak izi Meslek OLARAK BİYOLOJİ Canlıların farklı ve ilginç özelliklere sahip olması biyologlarda merak duygusunu uyandırmakta ve biyologların yeni keşifler yapmalarına neden olmaktadır. Araştırmalar sonucu yeni türler keşfedilmekte, birçok tür ise keşfedilmeyi beklemektedir. Bilim insanlarının araştırmaları sırasında ilginç türlere ve gizemli bilgilere ulaştıklarını çeşitli kitap ve yayınlardan öğreniyoruz. Örneğin belgesellerde de gözlemlediğimiz gibi bazı insanlar hayatlarının büyük bir kısmını kobralar üzerindeki çalışmalarla geçirmektedir BİYOLOJİDE Çalışma Alanları Biyoloji eğitimi insanlara günlük yaşantılarında yardımcı olacak bilgiler vermenin yanı sıra birçok alanda iş imkanı da sunmaktadır. Biyoloji eğitimi alan bireylerin çalışma olanağı elde edecekleri bazı alanlar aşağıda kısaca tanımlanmıştır. a. Moleküler Biyoloji ve Genetik: Yaşayan ya da yaşamı sona ermiş olan tüm organizmaların moleküler düzeyde yapılarını, işlevlerini ve bunların birbiriyle ve çevreyle olan ilişkilerini inceler. Bu alanda çalışmalar yapan bireyler gen teknolojilerini kullanarak çok farklı çalışmalar ortaya koyabilmektedir. Bunlardan bazıları aşağıda örneklendirilmiştir. * Kalıtsal hastalıklara neden olan hatalı ya da eksik genleri tespit ederek bunların sağlıklı kopyalar ile değiştirilmesi (gen terapisi) suretiyle kalıtsal hastalıklar tedavi edilebilir. * Canlılar arasında gen aktarımı yapılarak; * Mikroorganizmalara, insan vücudunda görev alan antibiyotik, hormon gibi maddeler ürettirilebilir. * Böceklere karşı dirençli bitkiler elde edilebilir. * Daha fazla et, süt, yumurta verimine sahip hayvanlar oluşturulabilir. b. Doğa Tarihi: Doğa tarihi; zooloji, paleontoloji, jeobiyoloji gibi birçok bilim dalını içeren çok disiplinli bir çalışma alanıdır. Doğa tarihi, biyolojinin diğer çalışma alanlarından farklı olarak, bilimsel dergilerin yanında yazılı ve görsel medyada da yer bulmaktadır. Bu alanda çalışan insanlar doğa tarihçisi veya doğa bilimcisi olarak 21

22 isimlendirilir. Bilinen en ünlü doğa tarihçilerinden olan David Attenborough, çalışmalarını belgesel ve televizyon dizileri hâline getirerek tüm dünyada yayınlamıştır. Resim 01.08: Biyolojide çalışma alanları c. Deniz Biyolojisi: Deniz biyolojisi; deniz, okyanus ve diğer sulardaki canlıları inceleyen bir alandır. Deniz biyoloğu deyince çoğumuzun aklına yunus eğitmenleri, dalgıçlar gelebilir. Ancak deniz biyologları daha sistematik bir şekilde sucul organizmalarla çalışan, onları gözlemleyen ve koruyan insanlar olarak tanımlanabilir. Sucul organizmalar bize çoğunlukla balıkları hatırlatır ancak su altı bitki, hayvan ve mikroorganizmalar açısından oldukça farklı türleri barındıran bir alandır. Deniz biyologları su altı canlılarını biyolojik sınıflandırmadan çok yaşadıkları çevreye göre gruplandırıp haritalandırırlar. d. Kriminal Biyoloji: Gönderilen numune lif mi kıl mı? Kıl ise insana mı hayvana mı ait? Kılın kök, gövde, uç ve renk yapıları mikroskobik karşılaştırma için uygun mu? Bu gibi sorular çoğunlukla kriminal biyologların cevap aradığı sorulardır. Kriminal biyologlar, suç teşkil eden adli olayları aydınlığa kavuşturacak kan, tükürük, ter, idrar, kıl, tırnak, deri, kemik ve diş gibi biyolojik deliller üzerinden bilimsel analizlerle suçlunun yakalanması konusunda polise yön vererek adaletin sağlanmasına yardımcı olmaktadırlar. e. Doğa Koruma Uzmanlığı: Biyolojik çeşitliliğin korunması ve geliştirilmesi amacıyla araştırmalar yapan, konu ile ilişkili sorunlara çözümler üretmeye çalışan bilim dalıdır. 22

23 1.1.4 BİYOLOJİNİN DİĞER Bilimlerle İlişKİSİ Biyofizik, biyokimya, biyomatematik, biyoistatistik, biyomühendislik, biyomedikal, biyoinformatik gibi birçok çalışma alanı biyolojinin diğer bilim dallarıyla ilişkisi sonucunda ortaya çıkmıştır. Örneğin Avrupa Nükleer Araştırmalar Merkezi nde (CERN), fizikle ilgili bir proje gerçekleştirilmesinin yanı sıra sağlık alanında kullanılan yeni yaklaşımların geliştirilmesi sağlanmıştır (Tıpta görüntüleme, sağlık fiziği, nükleer ve radyoterapi) Canlıların ORTAK Özellikleri Varlıklar temel olarak canlı ve cansız varlıklar olarak ikiye ayırır Canlı ve Cansız VARLIKLAR Arsındaki FARKLAR Çevremize baktığımız zaman birçok varlığın bulunduğunu görürüz. Taş, toprak, koyun, köpek, dolap ve sandalye gibi birçok varlığı görebiliriz. Bu varlıklardan bir kısmı cansızdır, bir kısmı ise canlıdır. Canlı varlıklar hareket ederken cansız varlıklar bir etki olmaksızın hareket etmezler. Örneğin deniz dalgalanırken hareket ediyor gibi görünse de bunu kendi kendine yapamaz. Deniz ancak bir etki (bir geminin geçişi gibi) sayesinde dalgalanır. Cansız varlıklar da canlılar gibi atom ve moleküllerden oluşmuştur. Fakat büyüme, üreme ve metabolizma faaliyetlerine sahip değillerdir. Cansız varlıkların ortak özellikleri a. Çoğalamazlar. b. Beslenemezler. c. Solunum yapamazlar. d. Büyüyemez ve gelişemezler Canlı ve cansız varlıkların ortak özellikleri a. Belli şekil ve büyüklükleri vardır. b. Maddedirler. c. Boşlukta yer kaplarlar, hacimleri vardır, d. Kütleleri vardır Canlıların ORTAK Özellikleri Canlı varlıkları cansız varlıklardan ayıran özelliklere canlıların ortak özellikleri olarak isimlendirilir. Bu özellikler aşağıdaki gibi sıralanabilir. * Hücreli yapı ve organizasyon * Beslenme * Solunum (enerji üretimi) * Boşaltım 23

24 * Hareket * Üreme * Büyüme ve gelişme * Hareket, uyarılma ve tepki verme(irkilme) * Uyum Hücreli YAPI ve ORGANİZASYON Bütün canlılar hücre veya hücre gruplarından meydana gelmiştir. Hücreler DNA, RNA, protein, karbonhidrat, yağ, mineraller (Ca, Mg, Fe ve P) ve su gibi benzer kimyasal maddelerden oluşur. Şekil 01.02: Atomdan Hücreye Tek hücreli canlılarda hücre organelleri arasında, çok hücreli canlılarda ise hücreler arasında belirli bir organizasyon, bulunur. Çok hücreli canlılarda organizasyon düzeni; 24

25 Şekil 01.03: Hücreden organizmaya Şekil 01.04: Hücreden organizmaya DNA Deoksiribonükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmalar ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA nın başlıca rolü bilginin uzun süreli saklanmasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Başka DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır (kromozomların şeklini belirlemek gibi), diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde (hangi hücrelerde, hangi şartlarda) kullanılacağının düzenlenmesine yar alır. 25

26 RNA Ribonükleik asit veya RNA bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. RNA pek çok önemli biyolojik rol oynar, bunların arasında DNA da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon) ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. Şekil 01.05: DNA zinciri BESLENME Canlılar hayatsal faaliyetlerini sürdürebilmek için besin maddelerine ihtiyaç duyar.besin ihtiyacının karşılanmasına beslenme denir. Canlılarda beslenme iki şekilde gerçekleşir; Ototrof Beslenme: Canlıların ihtiyaç duydukları organik besinleri, inorganik maddelerden kendilerinin üretmesidir. Fotosentetik ototroşflar (fotosentez yaparak besin üretenler) ve kemosentetik ototrofar (kemosentez ile besin üretenler) olmak üzere ikiye ayrılır. Kemosentez bakteriler ve arkelerin kemosentetik türleri tarafından gerçekleştirilir.güneş ışığı ile temas etmezler ve derin denizler, jeotermal kaynaklar ve mağara sistemleri gibi habitatlarda yaşarlar. Habitat ne demektir? 26

27 Heterotrof Beslenme: Canlıların ihtiyaç duyduğu organik besinleri dışarıdan hazır olarak almalarıdır. BİYOLOJİ 1 Besinlerini ölü veya canlı diğer organizmaların biyokütlelerinden sağlayan canlılar heterotrof canlılardır. Tüm hayvan ve mantar türleri ile birçok bakteri türü bu gruba girmektedir. Heterotrof canlılar besin çeşidine göre üç gruba ayrılırlar: * Herbivorlar: (otçullar) bitkilerle beslenenler. (geviş getiren memeliler, kemiriciler,bazı böcekler) * Karnivorlar: (etçiller) hayvansal besinlerle beslenenler. (tüm etçiller, kediler, birçok deniz hayvanı) * Omnivorlar: Hem bitkisel hem de Şekil 01.06: Fotosentez hayvansal besinlerle beslenenler: (insan, evsıçanı, ayı) Solunum (Enerji Üretimi) Organik besin monomerlerinin parçalanması ile bu besinlerde depo edilmiş olan kimyasal bağ enerjisinin açığa çıkarılması sürecine solunum adı verilir.solunum olayının iki çeşidi bulunur. Resim 01.09: Heterotrof beslenen canlılar Canlılar yaptıkları faaliyetlerle orantılı olarak farklı miktarlarda ATP tüketirler. Enerji üretimi ise solunum olayı ile gerçekleştirilir. 27

28 Oksijensiz (Anaerob) Solunum: Besinlerin oksijen kullanılmadan parça- lanmasıyla enerji üretilmesidir. Anaerobik solunum veya Oksijensiz solunum oksijen yokluğunda, enerji üretmek için moleküllerin oksidasyonu (indirgenme) yoluyla enerji (ATP) üretilmesidir. Aerobik solunum (Oksijenli solunum) ile temel farkı, oksijen kullanılmamasıdır. Tabiatta birtakım canlılar (bira mayası) enerji üretmek maksadı ile oksijensiz solunum olayını gerçekleştirir. Enzim Şekil 01.07: Oksijensiz solunum denklemi Kataliz yapan (yani kimyasal tepkimelerin hızını artıran) biyomoleküllerdir. Bir canlı hücredeki tepkimelerin hemen tamamı yeterince hızlı olabilmek için enzimlere gerek duyar. Oksijenli (Anaerob)Solunum: Besinlerin oksijen kullanılarak parçalanmasıyla enerji üretimidir. Organik besinlerin Oksijen yoluyla yakılarak ATP elde etme işidir. Hücrede besinlerdeki kimyasal enerjinin oksijen kullanarak açığa çıkarılması demektir. Oksijenli solunum olayı özetlenecek olursa; Şekil 01.08: Oksijenli solunum denklemi Canlıların çoğu oksijenli solunum yapar. Besin moleküllerindeki enerjinin hücrelerde oksijen kullanılarak açığa çıkarılmasına oksijenli solunum denir. İnsanlar, hayvanlar, bitkiler, bakteriler ve mantarlar oksijenli solunum yaparlar. Memeli canlılar, sürüngenler, kuşlar, kurbağalar, balıklar, kabuklu deniz canlıları, eklem bacaklılar, yılanlar ve solucanlar, oksijenli solunum yapan canlı örnekleridir. Akciğerler, solungaçlar, trake ve deri aracılığı ile oksijenli solunum yapılır. 28

29 ATP (Adenozin 3 -trifosfat) Hücre içinde bulunan çok işlevli bir nükleotittir (bir tür kimyasal bileşik). En önemli işlevi hücre içi biyokimyasal reaksiyonlar için gereken kimyasal enerjiyi taşımaktır. Fotosentez ve hücre solunumu sırasında oluşur Boşaltım Her canlıda metabolizma olaylarına bağlı olarak atık ürünler oluşur.hücrelerde metabolik olaylar sonucunda oluşan bu atık maddelerin canlılardan uzaklaştırılmasına boşaltım denir. Resim 01.10: Bitkilerde boşaltım * Boşaltım sayesinde canlılar kararlı bir iç ortam oluştururlar. * Her canlı grubunun kendine özgü boşaltım mekanizmaları bulunmaktadır. Örneğin; memeli hayvanlar, boşaltım,sindirim ve solunum sistemleri ile farklı metabolizma artıklarını dışarı atarlar. 29

30 Resim 01.11: Hayvanlarda hareket HAREKET Bir taşın yuvarlanası onun canlı olduğunu ifade etmez. Aynı şekilde atom ve atom altı parçacıklardan gökcisimlerine kadar hareketin devam etmesi, canlılığın açıklanmasında hareketin tek başsına yeterli olmayacağını gösterir. Canlılar yaşadıkları ortamda hareket edebilme yeteneğine sahiptir. Örneğin hayvanlar bacak, kanat, yüzgeç gibi organları ile hareket ederken bitkiler ise ışığa ve suya doğru yönelim hareketi yaparlar Üreme Canlıların kendilerine benzer yeni bireyler oluşturmasına üreme denir. Üreme olayı neslin devamı için gerekli olup, bireyin canlılık faaliyetlerini sürdürmesi için zorunlu değildir. Üreme iki şekilde gerçekleşir; Eşeysiz Üreme: Tek canlıdan döllenme olmaksızın yeni bireyler oluşturulmasıdır. Mitoz bölünme yoluyla gerçekleşir. Mitoz bölünme bir hücrenin kendi genomunu eşleyerek iki yavru hücre şeklinde bölünmesidir. 30

31 Genom Şekil 01.09: Mitoz bölünme ve evreleri Bir organizmanın kalıtım materyalinde bulunan genetik şifrelerin tamamını simgeler. Her canlının hücrelerinin içine yerleştirilmiş genetik program, o canlının genom unu oluşturur. Eşeysiz üreme ile oluşan bireyler birbirleriyle aynı kalıtsal yapıda olurlar. Eşeyli Üreme: Canlılara ait üreme hücrelerinin döllenmesine bağlı olarak yeni bireylerin oluşturulmasıdır. Şekil 01.10: Bitkilerde eşeyli üreme 31

32 Mayoz bölünme yoluyla gerçekleşir. * Üreme hücrelerine gamet denir. * Erkek ve dişi gametlerin birleşmesiyle döllenme meydan gelir. * Tür içinde yeni gen kombinasyonları oluştuğu için dayanıklı bireyler oluşur. Resim 01.12: Gametin döllenmesi ve mayoz bölünme Büyüme ve Gelişme Tek hücreli canlılarda büyüme sitoplazma hacminin, çok hücreli canlılarda ise hücre sayı sının artması ile olur. Kural olarak, bitkilerde meristem (sürgen) dokunun varlığı nedeni ile hayvanlardan farklı olarak sınırsız büyüme görülür. Canlının yaşamı boyunca geçireceği değişikliklerin bilgisi DNA larında taşınır. Resim 01.13: Bitkilerde büyüme 32

33 Hayvanlarda organ sayısı gelişmenin çok erken evresi olan embriyo döneminde belirlenir. Canlı yetişkin hâle geldiğinde de sayısı değişmez. Örneğin insanda, balıkta ya da bir kurbağada kalp bir tanedir. Yetişkin bitkilerde ise embriyo evresine göre çok daha fazla sayıda ve çeşitte organ bulunur. Resim 01.14: Tırtılın kelebeğe dönüşümü Çok hücreli organizmaların gençlik evresinde anabolizma (metabolizmanın yapım faaliyetleri), katabolizmadan(metabolizmanın yıkım aşamaları) büyüktür ve canlıda büyüme gerçekleşir. Olgunluk evresinde anabolizma katabolizmaya eşitken, yaşlılık evresinde anabolizma katabolizmadan daha küçüktür. Olgunluk ve yaşlılık evrelerinde büyüme gerçekleşmez. Canlılık faaliyetlerinin durması olayına ise ölüm denir. Her canlı türünün ortalama bir ömür süresi vardır. Şekil 01.11: Döllenmiş uğurböceği ve kurbağa yumurtalarının erişkin hale gelme evreleri 33

34 Uyarılma ve Tepki Verme Canlılar iç ve dış çevreden gelen çeşitli uyarıları algılayabilme yeteneğine sahiptir. Canlı varlıklar çevrelerinden gelecek uyarılara açıktırlar. Bunun anlamı canlılar çevrelerindeki değişiklikleri algılar ve bunlara tepki gösterebilir. Resim 01.15: Ayçiçeğinin güneşe yönelmesi Bitkilerde uyarı yaratan etkilerden biri ışıktır. Bitki yaprakları ışığa doğru yönelerek fotosentez için gerekli enerjiyi sağlar. Bir hücreli öglena ise göz noktası adı verilen yapı sayesinde ışığı algılayıp hareket eder. Bir hücrelilerde hareket genellikle uyarıya yönelme ya da uzaklaşma biçimindedir. Her canlı alınan uyarılara karşı faklı şekillerde tepkiler gösterirler. Şekil 01.12: Bir hücreli öglena Bu tepkiler genel olarak bitkilerde durum değiştirme, hayvanlarda yer değişikliği gibi aktif hareketlerdir. 34

35 Örneğin; bitkilerin ışığa yönelmesi, öglenanın yer değiştirmesi, hayvanların avlanma davranışları gibi. Hareket kavramı tek başına canlılığı ifade etmekte yeterli değildir ORTAMA Uyum Dış ortamdaki değişken çevre koşullarına karşın organizmanın iç ortamı belli sınırlar içinde değişmez tutulur. Bu dengenin korunması homeostasi olarak adlandırılır. Vücut sıcaklığının normale dönmesi hücrelerinizin iç ortamının normale dönmesi anlamını taşır. Su ve tuz gibi maddelerin hücre içinde dengesinin sağlanması için düzenleyici mekanizmalar gelişmiştir. Paramesyum tatlı sularda yaşayan bir canlıdır ve bulunduğu ortamdan hücre içine devamlı su girişi vardır. Paramesyumda ve benzer canlılarda hücre içine giren fazla su kontraktil koful denen yapılarla tekrar hücre dışına atılır.böylece canlının hücre içi su dengesi korunmuş olur. Resim 01.16: Paramesyum (terliksi hayvan) Metabolizma Canlıda yaşamın sürdürülmesi sırasında gerçekleşen tüm kimyasal tepkimelerdir. Her organizma, büyüme, gelişme, ısı, hareket, üreme gibi yaşamsal etkinlikleri sürdürebilmek için dış çevreden bazı maddeler ve enerji almak zorundadır. Bu maddeler ve enerji, yaşamsal etkinliklerin sürdürülebilmesi için gereken organik moleküllerin sentezlenmesinde kullanılacaktır. Dış çevreden alınan organik ya da inorganik moleküller, ya önce parçalanarak, yıkıma uğratılarak ya da yıkıma gerek kalmadan gerekli moleküllerin sentezlenmesinde kullanılır. Daha karmaşık yapıdaki molleküllerden oluşan maddelerin organizmada, daha basit yapılı moleküllere yıkımı süreçlerine metabolizmanın katabolizma süreçleri denilir. Daha basit yapıdaki molleküllerin, daha karmaşık yapıdaki molleküllerin sentezinde kullanılması ise anabolizma tepkimeleridir. 35

36 ÖZET Tarafsız gözlem ve deneylerle elde edilen düzenli bilgi birikimine bilim adı verilir. İnsanların merakını uyandıran her şey bilimin konusunu oluşturur. Bilimsel çalışmalarla uğraşan bilim insanlarının sahip olduğu bazı özellikler aşağıda verilmiştir. Bilim, deney ve mantık temelli olması ile diğer bilgi edinme yöntemlerinden ayrılmaktadır. Bilimin sunduğu bilgiler çeşitli delillerle desteklenmiştir. Sunulan bilgiler diğer bilim insanları tarafından sorgulanabilir, kontrol edilebilir. Sınana bilirlik adı verilen bu özellik bilimsel olanı olmayandan ayırt etmede kullanılan önemli bir ölçüttür. Bilimde tek bir bilimsel metot yoktur. Bütün canlılar hücre veya hücre gruplarından meydana gelmiştir. Hücreler DNA, RNA, protein, karbonhidrat, yağ, mineraller (Ca,Mg,Fe, ve P) ve su gibi benzer kimyasal maddelerden oluşur. Biyolojinin kelime anlamı canlı bilimi veya yaşam bilimi olarak verilebilir. Bir bilim dalı olarak biyoloji canlıları tüm yönleriyle inceleyen bir sistemdir. Biyolojik olayların daha detaylı incelenebilmesi ve bilgilere daha kolay ulaşılabilmesi için zaman içerisinde biyoloji; zooloji, botanik, morfoloji, histoloji ve genetik gibi birçok alt dallara ayrılmıştır. Biyoloji günümüzde çevre sorunları, tıp ve eczacılık, adli vakalar, tarım ve endüstri gibi çok yaygın bir kullanım alanına sahiptir Deoksiribonükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmalar ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. Fotosentetik ototroflar (fotosentez yaparak besin üretenler) ve kemosentetik ototrofar (kemosentez ile besin üretenler) olmak üzere ikiye ayrılır. * Herbivorlar: (otçullar) bitkilerle beslenenler. (geviş getiren memeliler, kemiriciler,bazı böcekler) * Karnivorlar: (etçiller) hayvansal besinlerle beslenenler. (tüm etçiller, kediler, birçok deniz hayvanı) * Omnivorlar: Hem bitkisel hem de hayvansal besinlerle beslenenler: (insan, evsıçanı, ayı) Anaerobik solunum veya Oksijensiz solunum oksijen yokluğunda, enerji üretmek için moleküllerin oksidasyonu (indirgenme) yoluyla enerji (ATP) üretilmesidir. Aerobik solunum (Oksijenli solunum) ile temel farkı, oksijen kullanılmamasıdır. Canlıların çoğu oksijenli solunum yapar. Besin moleküllerindeki enerjinin hücrelerde oksijen kullanılarak açığa çıkarılmasına oksijenli solunum denir. İnsanlar, hayvanlar, bitkiler, bakteriler ve mantarlar oksijenli solunum yaparlar. 36

37 Her canlıda metabolizma olaylarına bağlı olarak atık ürünler oluşur.hücrelerde metabolik olaylar sonucunda oluşan bu atık maddelerin canlılardan uzaklaştırılmasına boşaltım denir. * Boşaltım sayesinde canlılar kararlı bir iç ortam oluştururlar. * Her canlı grubunun kendine özgü boşaltım mekanizmaları bulunmaktadır. Eşeysiz Üreme: Tek canlıdan döllenme olmaksızın yeni bireyler oluşturulmasıdır. Mitoz bölünme yoluyla gerçekleşir. Mitoz bölünme bir hücrenin kendi genomunu eşleyerek iki yavru hücre şeklinde bölünmesidir. Eşeyli Üreme: Canlılara ait üreme hücrelerinin döllenmesine bağlı olarak yeni bireylerin oluşturulmasıdır. Tek hücreli canlılarda büyüme sitoplazma hacminin, çok hücreli canlılarda ise hücre sayısının artması ile olur. Kural olarak, bitkilerde meristem (sürgen) dokunun varlığı nedeni ile hayvanlardan farklı olarak sınırsız büyüme görülür. Canlının yaşamı boyunca geçireceği değişikliklerin bilgisi DNA larında taşınır. Canlılar iç ve dış çevreden gelen çeşitli uyarıları algılayabilme yeteneğine sahiptir. Canlı varlıklar çevrelerinden gelecek uyarılara açıktırlar. Bunun anlamı canlılar çevrelerindeki değişiklikleri algılar ve bunlara tepki gösterebilir. Canlıda yaşamın sürdürülmesi sırasında gerçekleşen tüm kimyasal tepkimelerdir. 37

38 DEĞERLENDİRME SORULARI 1. Üremenin temel amacı aşağıdakilerden hangisidir? A. Metabolizma olaylarının sürekliliğinin sağlanması B. Canlıların nesillerinin devam ettirilmesi C. Hücre sayısının artması D. Kalıtsal yapının yavru bireylerde korunması Hücre 2. Molekül 3. Organel 4. Doku 5. Organ Gelişmiş yapılı çok hücreli hayvanlara ait yukarıdaki yapıların organizasyon düzeylerine göre basitten karmaşığa doğru sıralanışı aşağıdakilerin hangisinde doğru olarak verilmiştir? A B C D Aşağıdaki olaylardan hangisi sadece bazı canlı türleri tarafından gerçekleştirilir? A. Anabolizma B. Katabolizma C. Solunum D. Fotosentez 4. Bir hücrede gerçekleşen yapım ve yıkım olaylarının hepsine birden metabolizma denir. Buna göre aşağıdaki olaylardan hangisi hücrede gerçekleşen metabolik bir olay değildir? A. Fotosentez B. Hücre dışı sindirim C. Solunum D. Protein sentezi 5. Canlıların nesillerini devam ettirmek amacıyla kendilerine benzer yeni organizmalar oluşturmasına üreme denir. Üreme olayı eşeysiz üreme ve eşeyli üreme olmak üzere ikiye ayrılır. Buna göre canlılar aşağıdaki olaylardan hangisini doğrudan üreme olayına bağlantılı olarak gerçekleştirmek zorundadır? A. Hareket B. Organizasyon oluşturma 38

39 C. Fotosentez D. Hücre bölünmesi 6. Canlıların hayatsal olaylarını gerçekleştirebilmek için enerji ihtiyaçlarını karşılamaları canlıların aşağıdaki ortak özelliklerinden hangisinin tanımıdır? A. Hareket B. Solunum C. Üreme D. Boşaltım 7. Canlılar büyüme, gelişme ve enerji gereksinimlerini karşılamak için öncelikli olarak aşağıdaki olaylardan hangisini gerçekleştirmek zorundadır? A. Hücreler arası organizasyon B. Üreme C. Beslenme D. Boşaltım Hücre sayısında artış 2. Hücre hacminde artış 3. Protein sentezinde artış Çeşitli canlılarda büyüme ve gelişme yukarıdaki faktörlerinden hangileriyle sağlanabilir? A. Yalnız 1 B. Yalnız 2 C. Yalnız 3 D. 1 ve 2 9. Aşağıda verilenlerden hangisi tüm canlıların ortak özelliklerinden biri değildir? A. Dokulardan oluşma B. Solunum yapma C. Atık maddeleri boşaltma D. Besin tüketme 10. Aşağıda verilen canlıların ortak özelliklerinden hangisini gerçekleştiremeyen birey yaşamaya devam eder? A. Solunum B. Boşaltım C. ATP üretimi D. Üreme 39

40

41 2. ÜNİTE CANLILARIN YAPISINDA BULUNAN TEMEL BİLEŞİKLER Su dünyada bilinen tüm yaşamın sürekliliğinde büyük rol oynayan renksiz, tatsız ve kokusuz bir maddedir. Suyun kimyasal özellikleri dünya üzerindeki canlı yaşamının sürekliliğinde büyük rol oynar.

42 NELER ÖĞRENECEĞİZ? Bu ünitenin sonunda; I. CANLILARIN YAPISINI OLUŞTURAN BAŞLICA KİMYASAL MADDELER 1. İNORGANİK BİLEŞİKLER a) Su b) Mineraller c) Asitler d) Bazlar e) Tuzlar 2. ORGANİK BİLEŞİKLER a) Karbonlu Bileşiklerin Canlılar İçin Önemi b) ATP (Adenozin Tri Fosfat) c) Karbonhidratlar d) Yağlar (Lipitler) e) Proteinler f) Vitaminler g) Enzimler h) Hormonlar i) Nükleik Asitler II. DÜZENLİ VE DENGELİ BESLENME 42

43 ANAHTAR KAVRAMLAR Organik İnorganik Dengeli beslenme Obezite Asit Baz Yağ vitamin Mineral Hormon Karbonhidrat ATP Tuz Su RNA Enzim DNA Protein ph İnsülin direnci 43

44 2.1. Canlıların YAPISINI OLUşTURAN BaşLICA Kimyasal Maddeler Canlıların yapı ve görev birimi hücredir. Hücre ise atomlardan meydana gelir. Atomlardan oluşan organik ve inorganik bileşikler düzenli bir organizasyonla hücreyi meydana getirirler. Canlıların temel bileşenleri kimyasal yapılarına göre şu şekilde gruplandırabilir. Kimyasal yapılarına göre İnorganik Bileşikler Su Mineraller Asit Baz Tuz Organik Bileşikler Karbonhidratlar Yağlar Proteinler Vitaminler Nükleik asitler Şekil 02.01: Canlıların temel bileşenleri İnorganik Bileşikler Canlıların kendilerinin sentezleyemeyip dışarıdan hazır aldıkları maddelerdir. Bütün canlılar metabolik faaliyetlerini sürdürmek için çeşitli inorganik bileşiklere gereksinim duyarlar. Karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfor ve kükürt bütün canlılar için ortaktır Su Hücrelerdeki yaşamsal faaliyetler ancak yeterli suyun bulunduğu ortamda gerçekleşebildiğinden su, yaşamın devamı için gerekli olan maddedir. Metabolizma olaylarının devam edebilmesi için su oranının belli bir değere sahip olması gerekir. Örneğin su oranının % 15 in altına düşmesi durumunda enzimlerin çalışması olumsuz yönde etkilenir. Canlılardaki ortalama su oranı % arasında değişmektedir. Suyun belirli özellikleri ve bu özelliklerin canlılar için önemi dört başlık altında toplanabilir. 44

45 a. Su molekülleri arasındaki çekim kuvveti: Su molekülleri arasında bulunan hidrojen bağları su moleküllerini bir arada tutarak suyun daha kararlı bir bileşik olmasını sağlar. Bu şekilde su moleküllerinin birbirinden kopmadan bir arada kalmaları özelliğine kohezyon adı verilir. Şekil 02.02: Su molekülü Yüzey gerilimi Fizikokimyada bir sıvının yüzey katmanının esnek bir tabakaya benzer özellikler göstermesinden kaynaklanan etkiye verilen addır. Bu etki bazı böceklerin su üzerinde yürümesine olanak verir. Bir gazla bir sıvının ya da birbirleriyle karışmayan iki sıvının temas yüzeyleri gerilmiş esnek bir zara benzer. Kohezyon etkisi, bitkilerde su ve mineral taşınmasında, böceklerin su üstünde yürüyebilmesini sağlayan yüzey geriliminin oluşumunda rol oynar. Resim 02.01:Yüzey gerilimi b. Suyun öz ısısının yüksek olması: Suyun yavaş ısınması ve soğuması ortam sıcaklığının korunmasında ve dengesinin sağlanmasında rol oynar. Dünyanın büyük bir kısmını kaplayan su, sahip olduğu yüksek özgül ısı nedeniyle karalar ve sulardaki sıcaklık dalgalanmalarını canlıların yaşamasına izin verecek sınırlar içinde tutar. 45

46 Suyun öz ısısının yüksek olması nedeniyle, canlılarda vücut ısısının kolay kolay değişmemesi sağlanmış olur. Örneğin vücut sıvımız su yerine alkol olsaydı sıcak havalarda vücudumuzun sıcaklığı çabucak ve daha fazla miktarda artış eğilimi gösterecekti. Soğuk havalarda ise tersi bir durum oluşur. Resim 02.02: Okyanuslardaki sıcak ve soğuk akıntılar c. Suyun buharlaşması ve yoğuşması: Suyun buharlaşma ve yoğuşma özelliği hem dünyanın hem de organizmaların vücut ısılarının düzenlenmesinde rol oynar. Suyun buharlaşma ısısı yüksek olduğu için, buharlaşma sırasında etrafındaki ısıyı alır. Bu da suyun bulunduğu bölgelerin aşırı ısınmasını önleyerek dünya genelinde daha ılıman iklimlerin oluşmasına neden olur. Organizmalarda da terlemeyle deri yüzeyine çıkan suyun buharlaşması sırasında ısı kaybı olduğundan sıcak ortamda serinlemeyi sağlar. Su moleküllerinin yoğunlaşıp yağmur oluşturması sırasında etrafa ısı yayılır. Bu da yağış alan yerlerde iklimin yumuşamasını sağlar. d. Suyun çözücü özelliği: Bu özelliği sayesinde su; Metabolizma sonucu oluşan zararlı atıkların seyreltilmesinde ve vücuttan atılmasında rol oynayarak boşaltımın gerçekleşmesini sağlar. Uygun ortam sağlayarak besinlerin sindirilmesine yardımcı olur. Topraktaki besleyici mineralleri çözerek bitkilerin ihtiyacı olan maddeleri topraktan almasını ve bitkinin diğer kısımlarına taşınmasını sağlar. Şekil 02.03: Kohezyon 46

47 Hayvansal organizmalarda kan dokunun vücut içi madde iletiminde görev alır. BİYOLOJİ 1 büyük bölümünü oluşturarak Su içerisinde çözünen maddelerin miktarına ve çeşidine bağlı olarak doku ve hücrelerin osmotik basınç dengesi ile iyon ve ph dengesinin sağlanmasında rol oynar. Osmotik basınç ph değeri Mineraller İnorganik yapıdaki element ve bileşikler mineral olarak ifade edilir. Hücre zarındaki porlardan geçebilirler. * Suda çözünmüş olarak veya yiyeceklerle vücudumuza alınırlar. * 70 kg lık bir insanda ortalama 3 kg mineral bulunur. * Enerji kaynağı olarak kullanılmazlar. * Enzimlerin yapısına kofaktör olarak katıldıkları için düzenleyici olarak kullanılırlar. Belirli bir yoğunluğu olan her çözeltinin saf suyla etkileşmesi halinde, ilişkiye geçtiği saf suyu emebilmesi için aktif olan bir değeri vardır. Bu değere o çözeltinin osmotik değeri denir. Bir çözeltinin asitlik veya bazlık derecesini tarif eden ölçü birimidir. Açılımı Power of Hydrogen (Hidrojenin Gücü) dir. Suyun ph değeri 7; kolanın 2,5 ve sirkenin ise 2,9 dur. * Minerallerin eksikliğinde ilgili enzimlerin çalışması olumsuz etkilenir. Minerallerin insan sağlığı açısından önemi Bazı minerallerin organizmalardaki etkileri aşağıda verilmiştir. Kalsiyum (Ca) İnsan vücudunda en fazla bulunan mineraldir. Genelde fosforla bileşik yaparak kemik ve diş minesinin yapısına katılır. Ayrıca kas kasılması, sinir sisteminin çalışması ve kanın pıhtılaşmasında etkilidir. Süt ve süt ürünleri ile yeşil sebze ve tahıllarda bol bulunur. 47

48 Fosfor (P) Kalsiyumla birlikte kemik ve diş yapısına katılır. Fosfat bileşiği olarak nükleik asitlerin ve ATP nin yapısına katılır. Fosfolipit olarak hücre zarında bulunur. Resim 02.03: Fosfor kalsiyumla birlikte kemik ve diş yapısına katılır. Sodyum (Na), Potasyum (K) ve Klor (Cl) Bu mineraller vücut sıvılarının ozmotik basıncının dengelenmesi olayında etkilidirler. Sinir ve kas sistemlerinin çalışması için de gereklidirler. Demir (Fe) Canlılarda hemoglobin ve bazı pigmentlerin yapısına katılır. Hemoglobinin yapısındaki demir solunum gazlarına bağlanarak O2 ve CO2 taşınmasında etkili olur. Ayrıca demir içeren enzimler için gereklidir. Bitkilerde klorofil sentezinde etkilidir. Hemoglobin Kanda solunum organından dokulara oksijen, dokulardan solunum organına ise karbondioksit ve proton taşıyan protein. Oksijeni +2 değerlikli demir içeren hem molekülleri ile bağlar. Magnezyum (Mg) Kemik yapısına katıldığı gibi kan ve sinir sistemi fonksiyonları için de gereklidir. Bitkilerde klorofil yapısına katılır. Çinko (Zn) Birçok enzim çeşidinin yapısına kofaktör olarak katılır. Organizmanın protein, yağ ve karbonhidratları kullanmasına yardımcı olur. 48

49 Civa (Hg), kurşun (Pb), bakır (Cu) ve arsenik (As) gibi minerallerin fazla alınması durumunda enzimlerin çalışmasının olumsuz etkilenmesine bağlı olarak zehirlenmeler görülür. İyot (I) Tiroit bezi hormonlarının (tiroksin) sentezi için gereklidir. Son yıllarda yapılan araştırmalarda gelişimde de etkili olduğu anlaşılmıştır. Resim 02.04: Guatr hastalığı İyotlu tuz kullanılarak iyot ihtiyacı karşılanabilir. Eksikliğinde guatr hastalığı görülür ASİTLER Suda çözündüğünde H+ iyonu veren bileşiklere asit denir. Organik veya inorganik yapıda çeşitleri vardır. Turnusol kağıdını kırmızıya dönüştürürler. Gıdaların çoğu asit içerir. Limonda sitrik asit, sirkede ise asetik asit bulunur. Farklı asitler, limona, sirkeye, ekşi elmaya ve şerbete keskin tadını verir. Elbette ki bitkiler için de ph değerleri önemlidir. Toprağın asitliği artarsa organik maddelerin parçalanmasını sağlayan, nitrat üreten ve atmosferdeki azot miktarını sabit tutan bakterilerin aktivitesi azalır. Bundan dolayı toprağın havalanma kabiliyeti düşer ve toprak yağmur sularını zor emer, toprağın işlenmesi güçleşir. Organik maddeler parçalanmadan uzun süre toprakta kalır. Öte yandan toprağın ph değerine göre o toprakta yetişen bitkiler çeşitlilik gösterir. Birçok bitki ph değeri 6-7 olan toprakta sağlıklı büyüme ve gelişme gösterir. Çay, çam gibi birçok bitki asidik; söğüt, akasya, çınar, iğde gibi bitkiler ise bazik topraklarda yetişir. Örneğin ortanca bitkileri toprağın asidik ya da bazik olma durumuna göre pembe, beyaz, mavi veya mor renkte çiçek açarlar. Eğer bahçenizdeki ya da saksınızdaki toprağın ph değerini bilirseniz burada uygun bitkiyi yetiştirebilirsiniz. İnorganik asitler: Minerallerden ve metal olmayan maddelerden yapılan asitlere, inorganik asitler adı verilir. Yaygın inorganik asitler arasında, sülfürik asit (H2SO4), hidroklorik asit (HCl), nitrik asit(hno3) ve fosforik asit (H3PO4) yer alır. Endüstri her yıl bu asitlerden 49

50 milyonlarca üretir. Bunlar plastik, lif, gübre, boya kimyasallarının yapımında kullanılır. Konsantre inorganik asitler çok aşındırıcıdır. Cilde zarar verebilir ve diğer metallerin içinde hızla eriyebilirler. Hidroflorik asit (HF), camın yapısını bozarken diğer inorganik asitler cam için tehlikeli değildir. Resim 02.05: Meyveler organik asit kaynağıdır. Organik asitler: Bitkiler ve insanlar, organik asitler adı verilen çeşitli asidik karbon bileşimleri üretir. Bunların çoğu zararsızdır; meyveler ve diğer yiyeceklere tat verir. Doğada saf olarak bitkisel ve hayvansal organizmada bulunabilirler ve ayrıca doğal yollardan elde edilebilirler. Hayvan vücudunda kullanılıp, metabolize olduktan sonra karbondioksit ve suya okside olurlar. Dolayısıyla canlı organizma için herhangi bir sağlık sorunu ya da bir risk oluşturabilecek hiçbir kalıntı bırakmazlar BAZLAR Suda çözündüğü zaman OH iyonu veren bileşiklere baz denir. Organik veya inorganik yapıda çeşitleri bulunur. Turnusol kağıdını maviye dönüştürürler. Asit ve bazların reaksiyona girmesi ile tuzlar oluşur. Vücut sıvılarının dokulara özel belirli ph aralıkları olduğundan ph değerinin değişmesi enzimlerin çalışmasını olumsuz etkiler. * Örneğin, mide içi ph sı 2-3, ince bağırsak ph sı 8-9 civarındadır. * Kanın ph sı ise 7,4 tür. * Bu değerin 7 ye düşmesi veya 7,7 ye çıkması ölüme neden olur. 50

51 Tuzlar Şekil 02.04: ph değerleri Asit ve bazların reaksiyona girmesi ile tuzlar oluşur. Tuz bazdaki artı yüklü iyonla asitteki eksi yüklü iyondan meydana gelir. Asitle baz arasındaki tepkime nötrleşme tepkimesi olup bu esnada tuz ve su ortaya çıkar. Erimiş tuz veya Resim 02.06: Tuz çözelti halindeki tuzların çoğu eksi ile artı yüklü iyonlarına ayrışır ve elektriği iletir. Tuz adı ayrıca sofra tuzu veya sodyum klorür (NaCl) için de kullanılır. Kalsiyum ve fosfor tuzları dişlerin ve kemiklerin yapısına katılmaktadır. Kalsiyum tuzları kasların kasılmasında, kalbin ve sinir hücrelerinin çalışmasında, hücreler arası iletişimde ve bazı tepkimeleri hızlandıran enzimlerin çalışmasında etkilidir. Klor tuzları, mide öz suyunun üretiminde ve hormonların çalışmasında etkilidir. Magnezyum tuzları kas ve sinir sisteminin çalışmasında kullanılır. Sodyum tuzları ise kalp ritminin düzenlenmesi ve kas kasılması, sinir hücrele- 51