BİYOLOJİYE GİRİŞ. Canlılığın bilimsel olarak araştırılmasıdır.

Transkript

1 BİYOLOJİYE GİRİŞ Canlılığın bilimsel olarak araştırılmasıdır.

2 Biyolojik Organizasyon; Her düzeydeki biyolojik organizasyon belirgin özelliklere sahiptir. Her türlü maddenin kimyasal yapıtaşları olan ve en alt düzeyde bulunan atomlar, karmaşık biyolojik moleküller halinde düzenlenirler. Canlılığı kuran moleküllerin birçoğu organel adı verilen küçük yapıların içinde bir araya gelirler. Organeller ise hücrelerin bileşenidir.

3 Biyolojik Organizasyon; Benzer hücreler dokular halinde gruplaşır, farklı dokular özel bir düzenle bir araya gelmeleri organları oluşturur ve organlar sistemler içinde gruplaşır. Örneğin sinir sistemi, insan ve diğer kompleks hayvanlara özgü organ sistemlerinden sadece birisidir. Sistemlerden oluşan organizmanın, diğer aynı türe ait bireylerle oluşturduğu topluluk populasyon olarak adlandırılır. Aynı alandan yaşayan farklı türlere ait populasyonlar, biyolojik bir komüniteyi oluşturur. Ortamın toprak ve su gibi cansız birimlerini de içeren komünite etkileşimleri, bir ekosistemi kurar.

4

5

6 Canlılığın bazı özellikleri Düzen:Canlılığın bütün özellikleri, organizmanın sahip olduğu üst düzeydeki yapısal düzenden kaynaklanır. Üreme: Canlılar kendi benzeri olan bir canlı oluşturmak için çoğalırlar. Büyüme ve gelişme: DNA şeklindeki kalıtsal programlar, bir canlının ait olduğu türe özgü özellikleri oluşturarak, onun büyüme ve gelişme şeklini yönetir. Enerji kullanımı: Canlılar enerjiyi dışarıdan alır ve onu değişik işlerde kullanırlar. Çevresel uyarılara tepki verme: Canlılardaki çeşitli alıcılar, çevresel uyarılara karşı canlının tepki vermesini sağlarlar. Homeostasis: Dış ortamdaki değişkenliğe karşılık, canlının iç ortamını belli sınırlar içinde değişmez tutan düzenleyici mekanizmalar bulunur. Evrimsel uyum: Evrim, canlılar ile onların çevreleri arasındaki etkileşimin bir sonucudur. Bu süreçler canlının çevrelerine uyum sağlamaları ile sonuçlanır ya da populasyonun ortadan kalkmasına neden olur.

7 Hücreler bir canlının yapısal ve işlevsel birimleridir Organeller Bütün hücreler, madde giriş çıkışını denetleyen bir zarla çevrilmiştir ve hücre etkinliğini yöneten bir DNA içerir. Prokaryotik ve Ökaryotik hücre yapıları birbirinden farklıdır. Bakteri ve archea gibi mikroorganizmalarda güçlü hücre duvarları olmasına karşın sitoplazmik organellerin birçoğu bulunmaz ayrıca DNA larını çevreleyen bir çekirdek zarına sahip değillerdir. Ökaryotik hücreler ise bitki, hayvan ve diğer canlıların hücre yapısıdır. Çekirdek zarı içinde kromozom adı verilen DNA ve proteinden oluşmuş yapıyla birlikte sitoplazmalarında birçok gelişmiş organeller vardır.

8 Canlılığın devamlılığı DNA şeklindeki kalıtsal bilgiye dayanır Hücre Çekirdek DNA Her insan hücresinin çekirdeği 3 milyar kimyasal harf uzunluğundaki bir genomu paketler. Nükleotid Biyolojik bilgi DNA olarak bilinen molekül içerisinde şifrelenmiştir. Her DNA molekülü iki uzun sarmal şeklinde düzenlenir. Zincirlerin her biri nükleotidler adı verilen dört çeşit kimyasal yapıtaşından oluşur. Genler ise nükleotidlerden oluşan belli bir karaktere etki eden birimlerdir. Üreme ile döllere aktarılır. DNA çift sarmalı Tek zincir DNA Canlılar arasındaki farklılık onların nükleotid dizilerindeki farklılıktan kaynaklanır.

9 Canlılar sürekli olarak çevreleriyle etkileşen, açık sistemlerdir. Herhangi bir ekosistemin dinamikleri iki temel süreç içerir. Birincisi besinlerin çevrimidir. İkincisi enerjinin güneş ışığından üreticilere ve bitkiler üzerinden beslenen tüketicilere doğru akışıdır. Bir canlı çevresi ile madde ve enerji alışverişi yapan bir sistemdir. Böyle bir birim açık sistem o l a r a k adlandırılır. Her enerji dönüşümü sırasında ısı enerjisi oluşur. Bütün canlılar çevrelerine ısı yayarlar.

10 Canlı sistemlerindeki dengenin sağlanması Hücrelerde kimyasal olayların düzenlenmesi enzim adı verilen protein molekülleri tarafından gerçekleştirilir. Biyolojik süreçlerin bir çoğu geri-beslemeli mekanizma adı verilen bir işlemle kendi kendini düzenler. Böylece bir süreç kendi çıktısı ya da ürünü tarafından düzenlenir. Negatif geri besleme reaksiyonları yavaşlatır ya da durdurur. Pozitif geri besleme ise bir süreci hızlandırır. Vücut sıcaklığının ayarlanması negatif geri beslemeye bir örnektir. Vücut sıcaklığı artınca derideki kan damarları çapı artar, terleme başlar vücut sıcaklığını düşürücü uyumlar yapılır.

11 Pozitif geri besleme, negatif geri beslemeye göre canlılarda daha az görülür. Kanın pıhtılaşması buna bir örnektir. Yaralanan bölgede kan pulcukları birikir ve bunların yaydığı kimyasallar daha çok kan pulcuğunun burada birikmesine neden olur.

12 Sınıflandırma Amerikan siyah ayısı Biyologlar yaklaşık 1.8 milyon tür tanımlamış lardır. Bunlardan yaklaşık 5200 tanesi prokaryot, mantar, tanesi bitki, tanesi omurgalı ve 1 milyon kadarıda böcektir. Tahmini tür çeşidinin 10 milyon ile 200 milyon arası olduğu tahmin edilmektedir. Sınıflandırma birimleri canlıların belli gruplar halinde incelenmesini sağlar. Sınıflandırma yapılırken türler arasındaki genetik ve anatomik benzerlikler daha çok dikkate alınır. Sınıflandırma tamamlanmış bir çaba olmayıp, her yıl yeni türlerin tanımlan masıyla devamlı değişkenlik arz etmektedir. Tür Cins Aile Takım Sınıf Şube Alem Bölüm

13 ÜÇ BÖLÜMLÜ SINIFLANDIRMA On yıl öncesine kadar canlılar beş ana aleme ayrılırdı, günümüzde ise canlılar alemden daha üst bir sınıflandırma birimi olan üç ana bölümde (Domain) toplanmıştır. Bunlar Bakteriler, Arkealar ve Ökaryalardır. Bakteri ve Arkea domeynleri çoğu bir hücreli olan prokaryotik canlılar içerir. En son kanıtlara göre arkea prokaryotları, ökaryotlara daha yakındır ve zor ortam şartlarında yaşarlar. Ökaryotlar ise dört aleme ayrılır. Protista aleminin çoğu tek hücreli canlılardır. Mantarlar ise çoğunlukla çürükçül olarak beslenen canlılardır.

14

15 Çeşitlilik içindeki benzerlik Canlılardaki çeşitliliğin altında, hücresel düzeyde büyük bir benzerlik bulunmaktadır. Tek hücreli Paramesyum ile insan nefes borusu silleri arasında ortak yapısal benzerlikler vardır. Hücresel benzerliklere karşın, hücrenin üstündeki düzeylerde canlılar çok değişik yaşama biçimlerine adapte olmuşlardır. Bu nedenle, biyolojik çeşitliliğin tanımlanması ve sınıflandırılması, biyolojinin önemli amaçlarından bir tanesidir. Evrim olarak adlandırılan bu süreç canlılardaki aynılık ve çeşitliliğin nedenlerini açıklar.

16 Evrim teması biyolojinin çekirdeğidir. Gözlem 1: Bireylerin farklılığı: Herhangi bir türe ait populasyon içindeki bireyler birçok kalıtsal özellik açısından değişkenlik gösterir. Gözlem 2: Hayatta kalış mücadelesi: Herhangi bir türe ait populasyon, çevrenin kaldırabileceğinden (Besin, yaşama alanı gibi) çok daha fazla yavru oluşturur. Bu da üyeler açısından birbirleri arasında hayatta kalma mücadelesi doğurur. Sonuç : Farklılaşmış üreme başarısı : Çevreye en iyi uyumu sağlayan özelliklere sahip olan bireyler hayatta daha çok kalıp üreme açısından daha başarılıdırlar. Bazı bireylerin diğerlerine oranla üreme başarısı açısından farklı olması, bazı kalıtsal özelliklerin her yeni kuşakta ortaya çıkma olasılığının daha fazla olması anlamına gelir. Darwin farklılaşmış üreme başarısını doğal ayıklanması (Seçilim) olarak adlandırdı ve bunun da evrimin nedeni olduğunu ileri sürmüştür.

17 Böcek populasyonu rengi yapay olarak karartırılmış bir toprak parçası üzerine yerleştirilmiştir. Populasyonda bireyler başlangıçta çok açık griden kömür rengine kadar değişen farklı renklere sahiptirler. Bu böcekleri yiyecek aç kuşlar için en açık renkli böcekleri fark etmek çok kolay olacaktır. Seçici avlanma koyu renkli böceklerin daha çok hayatta kalmalarına neden olur. Bu özelliği sağlayan genler daha çok bireyde kalmaya başlar ve açık renkliliği sağlayan genlerin bulunma sıklığı azalır. Kuşaklar sonra böcek populasyonu, doğal seçilim ile çevresine uyumlu hale gelir.

18 Doğal Ayıklanma ve Canlıların çeşitliliği Evrim düşüncesi doğal ayıklanmanın, çok uzun zaman sürecindeki gittikçe artan etkileriyle, atasal türlerden yeni türler üreyebileceğini ileri sürmüştür. Bir populasyon farklı çevrelerde izole olmuş birkaç populasyona bölündüğünde bu olay gerçekleşir. Değişerek üreme, canlılarda gözlemlediğimiz benzerlik ve çeşitliliğin her ikisininde sebebini açıklar. Birçok durumda iki türün paylaştığı ortak özellikler onların ortak atalarından kaynaklanır. Türler arasındaki farklılıklar ise, atasal özellikleri farklı çevresel koşullar altında değiştiren doğal ayıklanmadan ileri gelir.

19 Üç farklı yer ispinozu cinsi galapagosun farklı adalarında çeşitlenmiştir. Galapagostaki canlı formlarının Güney Amerika anakarasında yaşayan türlerle akraba oldukları belli olduğu halde, bu adarlarda çok çeşitli bitki ve hayvan türleri vardır. Ana karadan gelen ispinozlar farklı adalarda değişik besin kaynaklarına uyum sağlamak üzere özelleşmiş gagalara sahiptirler.

20 Bilimsel süreç Bilim tekrarlanabilen gözlemleri ve test edilebilen hipotezleri içeren bir sorgulama sürecidir. Doğrulanabilen gözlemler ve ölçümler buluş biliminin verileridir. Buluş bilimi tümevarımcı akıl yürütme olarak adlandırılan bir mantığa dayanan önemli önemli sonuçlara yol açabilir. Tümevarımcı bir sonuç, eşzamanlı çok sayıda gözlemi özetleyen bir genellemedir. Bütün organizmalar hücrelerden oluşur ifadesi bir genellemedir. Bir sorgalama süreci olan bilimsel yöntem, bir seri basamağı içerir.

21 BİLİMSEL YÖNTEM SÜRECİ Gözlemler Soru Hipotez Tahmin Test hipotezi desteklemez: Hipotez gözden geçirilir ya da yeni hipotez kurulur. Test: Deney ya da ek gözlem Test hipotezi destekler: Ek tahminler yapılır ve bunlar test edilir.