III-Hayatın Oluşturan Kimyasal Birimler MBG 111 BİYOLOJİ I
3.1.Karbon:Biyolojik Moleküllerin İskeleti *Karbon bütün biyolojik moleküllerin omurgasıdır, çünkü dört kovalent bağ yapabilir ve uzun zincirler oluşturabilir. *Hidrokarbonlar karbon ve hidrojen içerir, bu bağlar önemli miktarda enerji depolar. Moleküllerde bulunan farklı fonksiyonel grupların açıklaması *Fonksiyonel gruplar, küçük moleküler zenginlikleri İçinde sahip oldukları özel kimyasal özellikler ile Hidrokarbonlara bağlanırlar. *Karbon ve hidrojen aynı elektronegatifliğe sahiptir. Bu yüzden C-H bağları yüklü bağlar değildir. *Oksijen ve azot (Nitrojen) çok daha fazla elektronegatifliğe sahiptir. Bu nedenle oldukça yüklü bağlar yaparlar.
İzomerler benzer moleküler formüle ama farklı moleküler yapıya sahiptir. *Yapısal izomerler aynı formüle sahiptir fakat farklı yapılara sahiptir. *Stereoizomerler oldukça farklı gruplara bağlanırlar. Enantiomerler, stereoizomerlerin ayna görüntüleridir.
Biyolojik makromoleküllere karbohidratlar, nükleik asitler, proteinler ve lipitler dahildir. *En önemli biyolojik makromoleküller uzun zincirli monomer birimlerden oluşan polimerlerdir. *Biyolojik polimerler yapılarını iki (H + ve OH - ) monomerden oluşan suyla kaybederler (dehidratasyon reaksiyonu). *Su eklenmesi ile parçalanırlar (hidroliziz).
3.2. Karbohidratlar: Enerji Depolama ve Yapısal Moleküller Karbohidratların emperik formülü (CH 2 O) n dür. Karbohidratlar enerji depolarlar ve yapısal moleküllerdir.
Monosakkaritler basit şekerlerdir. Basit şekerler 3 ila 6 veya daha fazla karbon atomu içerir. Örneğin gliseraldehit (3 karbonludur), deoksiriboz (5 karbonludur) ve glukoz (6 karbonludur) sayılabilir.
Şeker izomerleri farklı yapısal özelliklere sahiptir. Altı karbonlu şekerlerin genel formülü C 6 H 12 O 6 dür. Bu formülde pek çok izomerik form oluşturması mümkündür. Yaşayan sistemler sıklıkla yapısında bulunan enzimler, izomerleri birinden diğerine dönüştürebilirler.
Disakkaritler bitkilerdeki taşıma molekülleri gibi davranırlar ve hayvanlar içinde besin oluştururlar. Bitkiler, glukozu gövdelerinde disakkarit şekerlere çevirip, transfer edebilir. Dişi memelilerde laktozu üretip yavrularını beslerler.
Polisakkaritler enerji depolayan ve yapısal bileşenler sağlar. Glikoz üç önemli bileşeni oluşturur: hayvanlardaki glikojen, bitkilerdeki nişasta ve selüloz. Kitin ise böceklerde ve çoğu mantarlarda yer alan yapısal bir bileşendir.
3.3. Nükleik Asitler: Bilgi Molekülleri Deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA) nükleotid Monomerlerinden oluşan polimer bileşenlerdir. Hücreler nükleik asitleri bilgiyi depolamak ve transfer etmek için kullanırlar. Nükleik asitler ve nükleotid polimerleri Nükleik asitler dört farklı nükleotid bazı içerirler. Bu DNA da adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin (T) iken, RNA da adenin (A), guanin (G), sitozin (C) ve timin yerine, urasil (U) dir. DNA genetik kodu taşır. DNA ikili sarmal yapıda ve özel bazların karşılıklı eşlenmesi ile, yani A-T ve C-G eşleşmesi ile şekillenir. Bu özel bazların oluşturduğu dizi genetik kodu şekillendirir.
RNA, DNA ipliğinin çevirisini yapar. RNA, DNA yı kopyalar. Bu çeviride DNA yı kalıp olarak kullanır ve protein sentezini sağlar. Diğer nükleotidler enerji reaksiyonlarının hayati bileşenidir. Adenozin trifosfat (ATP) hücrede enerji sağlar; NAD+ ve FAD hücrenin işleyişinde elektron transfer edici olarak görev yaparlar.
3.4.Proteinler: Moleküller Çeşitli Yapılara ve Fonksiyonlara Sahiptir. Enzimlerin çoğu proteinlerdir. Proteinler savunma, taşıma, hareket, düzenleme ve daha birçok rolü yerine getirir. Proteinler amino asit birimlerden oluşan bir polimerdir. Amino asitler peptit bağları ile birbirlerine bağlanarak Polipeptitleri oluştururlar. 20 amino asit vardır bunlar kendilerine bağlanan faklı radikal gruplar ile şekillenirler. Protein yapılanmasının basamakları Protein yapılanması kesin bir hiyerarşi takip eder: birinci aşama; primer yapı, amino asit dizisi oluşması, ikinci aşama; sekonder yapı, hidrojen bağları ile katlanma, üçüncü aşama; tersiyer yapı, üç boyutlu katlanma, dördüncü aşama; quaterner yapı, iki yada daha fazla polipepidin bir araya gelerek bağlanması şeklinde geçekleşir.
Motifler ve birimlerin (Domain) ek yapısal karakteristikleri Motifler, farklı proteinlerin yapısal birimlerinde benzer bulunmuştur. Katlanmalar, kırılmalar veya fıçı benzeri küresel yapılar oluşturabilirler. Motiflerin altbirimlerinde veya tersiyer yapı içindeki bölgesel fonksiyonlar içerirler.
Şaperon proteinlerin katlanma aşamasında işleyiş Şaperon proteinler, proteinlerin katlanmasına yardım eder. Isı şoku proteinleri şaperon proteinlerine örnek olarak verilebilir.
Bazı hastalıklar yanlış katlanma sonuçunda ortaya çıkar. Sistik fibroziz ve Alzheimer hastalıklarının farklı formlarıda yanlış katlanmış proteinler ile bağlantılı olduğu görülmüştür. Denature olmuş (bozulmuş) aktif olmayan proteinler Denaturasyon yanlış katlanmış tersiyer yapılardır, genellikle fonksiyon yapamazlar. Bazı denature proteinler kendilerini onarıp normal fonksiyonlarına yapabilir hale gelirler. Burada kesin olan şey primer yapının, tersiyer yapıyı kesinlikle etkilediğidir. Buna karşın bir şekilde quaterner yapının ayrılması, çözülmesi ise tersiyer yapıyı etkilemez.
3.5.Lipitler: Hidrofobik Moleküller Lipitler suda çözünmezler, çünkü yüksek miktarda yüklü olmayan C-H miktarları içerirler. Yağ asitlerinin kompleks birimlerini içeren yağlar bağlanarak gliserolü oluşturur. Çoğu lipitler trigliseritlerden oluşur, üç yağ asidinin birbirine bağlanması ile bir gliserol molekülü oluşur. Doymuş yağ asitleri en yüksek sayıda (maksimum) hidrojen atomu içerir. Doymamış yağ asitleri karbon atomları arasında bir veya daha fazla sayıda çift hidrojen bağı içerir.
Yağlar mükemmel enerji depolayan moleküllerdir. Yağların C-H leri arasındaki bağların çoğu karbohidratlarda yer alan bağların iki katı 9kcal/g enerji depolar. Bu nedenle fazla karbohidrat depolanmak için yağa dönüştürülür. Zar (Membran) fosfolipitler Fosfolipitler iki yağ asiti ve bir fosfat gliserole tutunur. İki tabakalı-fosfolipit zarlarda, baş kısmı hidrofilik, su sever fosfat baş zarların dışa dönük iki yönünde yer alır ve hidrofibik, su sevmeyen kuyruk kısmı ise içe dönük olarak dizilmiştir.