Teknoloji ve bilimin hızla geliştiği günümüzde her an yeni bilgilerle tanışmaktayız. Çeşitli bilimsel çalışmalar sonucu öğrendiğimiz yeni bilgilerle yaşamımız daha da kolay bir hale gelmektedir.

            Doğayı ve canlıları bir bütün olarak inceleyen biyoloji bilimindeki gelişmeler de bu anlamda insanlık için büyük öneme sahiptir.

I. Biyolojinin Önemi

Biyolojinin Geleceği

Biyoloji Bilimindeki Gelişmelerin İnsanlığa Katkıları

II. Canlıların Temel Bileşenleri

Hücre

            Hücre, canlıların en küçük yapı birimidir.
            Tüm canlılık olayları hücrelerde gerçekleşir. Hücrelerde meydana gelen bu canlılık olayları, canlıların yaşamını sürdürebilmesi için gereklidir. Enerji üretme, büyüme, gelişme, yaraları onarma, dokuları yenileme, çoğalma olarak bildiğimiz bu olaylar tek tip hücreler tarafından değil, yaptığı göreve göre özelleşmiş hücrelerce gerçekleştirilir.

Atom

            Atom; maddenin en küçük yapı birimidir. Yapısında proton, nitron ve elektron denilen parçacıklar bulunur.
            Aynı cins atomlardan oluşan saf maddelere element denir.
            Altın, bakır, kükürt, hidrojen aynı tür atomdan meydana gelmiş saf maddelerdir.     Yani elementtirler.
            Birbirlerinin aynı veya birbirlerinden farklı atomların bir araya gelip aralarında kimyasal bağ oluşturmasıyla meydana gelen atom toplulukarına molekül adı verilir. Örneğin H20 (su) molekülü, hidrojen (H) ve oksijen (O) atomlarının birleşmesi ile oluşmuştur. Suyun en küçük birimi H2O molekülüdür.
            Canlı organizmalar için önem teşkil eden temel bileşenler de yüzlerce atomdan meydana gelmiş büyük moleküllerdir.
            Canlıların temel bileşenleri olarak adlandırılan maddeler inorganik ve organik bileşikler olmak üzere iki gruba ayrılırlar.

Canlılarda İnorganik Bileşikler

            İnorganik bileşikler su, mineral, asit, baz ve tuzdur. Bunlar hem canlı yapısına katılırlar, hem de canlılık olaylarında görev yaparlar.
İnorganik bileşikler canlı vücudunda sentezlenemediğinden dışardan alınmaları gerekir.

a. Su

            Çevremize baktığımızda birçok canlı görürüz. Bu canlıların en önemli gereksinimlerinin su olduğunu fark edersiniz. Örneğin, çiçeğe su verilmediğinde çiçek solmaya başlar, evde beslenen kuşun belirli bir süre sonra susadığı gözlemlenir. Ya da çok hareket ettiğimizde su içmek veya havanın sıcak olduğu günlerde duş yapmak isteriz. Verilen örneklerden de anlaşılacağı gibi su canlılığın devam etmesi için yaşamın her anında gerekli olan en önemli maddedir.
            Yapılan araştırmalarda insan vücudunun %65'inin su olduğu görülmüştür.

1. Canlılar İçin Suyun Önemli

        Canlılık olayları hücrelerde gerçekleşir. Bu olayların hücrelerde gerçekleşmesindeki en büyük faktör sudur. Suyun calılar için bu kadar önemli olması ise suyun özelliklerinden kaynaklanmaktaıdır.

Suyun özellikleri:

            Su öncelikle bir çok madde için iyi bir çözücüdür. İçinde bulunan maddelerin ayrışmasını sağlar. Örneğin, NaCl (sodyum klorür, sofra tuzu) çözündüğü zaman Na (sodyum) ve Cl (klor) iyonlarına ayrılır. Aynı zamanda su iyi bir taşıyıcıdır. İnsan kanının %95'i sudur. Kan dokulara besin maddesi, hormon gibi maddelerin taşınmasını sağlar. Bu nedenle kan suyun taşıyıcılığına iyi bir örnektir.
            Hücrede küçük moleküllü maddelerden büyük moleküllü maddelerin meydana gelmesi dehidrasyon, yani su verme, büyük moleküllü maddlerin de küçük moleküllü maddelere ayrılması hidroliz, yani su alma olayı ile gerçekleşir.
            Bitkilerin fotosentez olayını gerçekleştirmesinde temel inorganik maddelerden biri de sudur.
            Vücutta metabolik faaliyetler sonucunda oluşan artık maddelerin seyreltilmesinde ve vücuttan atılmasında önemli rol oynar.
            Su ısıyı emme özelliğine sahiptir ve bu nedenle vücut ısısını ayarlamada rol oynar.
            Yapısı kolayca değişmeyen en kararlı bileşik sudur.
            Normal bir insanın günde içmesi gereken su miktarı 2,5-3,5 litredir.
            Yapı maddesi olarak su vücudun her yerinde aynı miktarda bulunmaz. Dokuların aktivitelerine bağlı olarak su miktarı değişir. Örneğin insan kemik dokusunda %50, beyninde ise %85 oranında su bulunmaktadır.

b. Asit, Baz ve Tuzlar

            Su molekülü, H+ (hidrojen ve OH- (hidroksil) iyonlarından meydana gelmiştir. Yani su molekülü iyonlaştığı zaman H+ ve OH- iyonu oluşur. Bir çözeltide H+ ve OH- iyonlarının yoğunlukları o çözeltinin asidik ya da bazik olmasını belirler. Eğer H+ iyonunun yoğunluğu fazla ise ortam asidik, OH- iyonunun yoğunluğu fazla ise ortam baziktir. OH- iyonu ile H+ iyonunun yoğunluğu eşit olduğunda ise ortam nötrdür.
            Asitler suda çözündüklerinde ortama H+ iyonu verirler, tatları ekşidir ve turnusol kağıdını mavi renkten kırmızı renge çevirirler. Yapılarında karbon atomu bulunduranlar organik, diğerleri ise inorganik asittir. Örneğin, (HCI) inorganik bir asittir.
            Bazlar ise suda çözündüklerinde ortama OH- iyonu verebilen bileşiklerdir. Kırmızı turnusol kağıdını ise kırmızıdan maviye çevirirler.
            Asitlik ve bazlık yani pH değeri canlılar için çok önemlidir. Çünkü organizmada canlılık olaylarının gerçekleşebilmesi için pH değerinin belirli bir düzeyde ve daima sabit olması gerekir.
            İnsan kanının pH'si 7,4'de sabittir. Kanın pH'sinin 7'ye düşmesi ya da 7,8'e çıkması ölüm olaylarının meydana gelmesine neden olur.
            İnorganik bileşiklerden olan tuzlar ise bazın tepkimeye girmesi ve sonuçta su çıkmasıyla meydana gelir. Şimdi bir denklemle tuz oluşumunu görelim:
   ____________________
  |                                        |
HCI +                             NaOH ----------------------> NaCl +              H2O
   |__________________|    |                                 |                       |
         Hidroklorik Asit             |                        Sodyum Klorür        (Su)
                                    Sodyum Hidroksit

            Hidroklorik asidin H+ iyonu ile sodyum hidroksit bazının OH- iyonu birleşerek sodyum klorür tuzunu oluşturur.
            Hücrede tuzlar iyonlar halinde bulunur. Öreğin, yemek tuzu sitoplazmada Na+ (artı yüklü sodyum iyonu) ve Cl- (eksi yüklü klor iyonu) olarak bulunur. Bu iyonlar ise hücrenin asit-baz dengesini sağlayabilmek için su giriş çıkışını ayarlamada önemli rol oynarlar.

C. Mineraller

            Mineraller hücrede protein, karbonhidrat ve yağlara bağlı olarak bulundukları gibi, hücrede tuz halinde de bulunabilirler. Ayrıca hormon, enzim, vitamin gibi moleküllerin yapısına da katılırlar.
            Mineral olarak adlandırılan maddeler aslında tuzdur.
            Kalsiyom (Ca), iyot (I), demir (Fe), flüor (F), kükürt (S), potasyum (K), klor (Cl), sodyum (Na), fosfor (P) canlılık için önemli minerallerdir.

1. Minerallerin İnsan Vücudu İçin Önemli

             Mineraller canlının yapısına katılmakla birlikte birçok canlılık faaliyetlerini de gerçekleştirirler. Bu yüzden mineraller canlılar için çok önemlidir.
             Kanın ozmotik basıncının ayarlanması, kasların kasılması, sinirlere uyartının iletilmesi, bazı enzimlerin yapılarına katılmaları gibi önemli işlevlere de sahiptirler.
             Mineraller idrar, ter bezleri ve dışkı ile atıldıklarından düzenli olarak vücuda alınmaları gerekmektedir.

             Sodyum (Na) ve klor (Cl) dokularda suyu tutar ve böylece vücudun su dengesini sağlar. Aynı zamanda kas, sinir sistemi fonkisyonları için de sodyum ve klor gereklidir.
             Böbrek hastaları, yüksek tansiyonu olan kişiler tuz tüketimine dikkat etmelidirler.
             Potasyum (K) da sodyum (Na) ile birlikte hücrelerin çalışmasını kontrol eder.
             Besinlerden kolayca emilmesine rağmen, ishalli durumlarda su kaybına bağlı olarak potasyum (K) kaybı da fazla olur.
             Kalsiyom (Ca) vücutta çok bulunan bir mineraldir. Fosforla birlikte kemil ve diş yapısına katılır. Kasların kasılmasında, sinirlerin çalışmasında ve bazı enzimlerin yapısına katılarak görev yapar. Kalsiyumun bir kısmı bağırsaklarda emilir. Bunun gerçekleşmesi için D vitamini gereklidir. D vitamini yeterli olmazsa kalsiyum emilemez ve bu, küçük çocuklarda "raşitizm" hastalığına neden olur. Kalsiyumun fazlaca kaybı da kemiklerin yumuşamasına yani "osteomalazi" denilen hastalığa neden olur.
             Vücutta bol bulunan diğer mineralfosfordur (P). Bu mineral nükleik asit, yağ, protein ve karbonhidratların yapısında bulunur.
             Diğer bir mineral ise demirdir (Fe). Demir, kana kırmızı rengini veren hemoglobini içerir. Aynı zamanda kas proteinlerinde, karaciğer, dalak ve kırmızı kemik iliğinde bulunur.
             Demir eksikliğinde "kansızlık" ortaya çıkar.
             Minerallerden iyot (I) ise, troit bezi hormonu olan tiroksinin yapısına girer. Yeterince iyot alınmazsa tiroksin hormonu az salgılanır ve tiroit bezi büyür. Bu duruma "guatr" hastalığı denir.
             Magnezyum (Mg), kemiklerin yapısına katılır.
             Kükürt (S), temel amino asitlerin yapısına katılır.
             Flüor (F), diş minesinin oluşumda etkilidir. Eksikliği diş çürümesine, fazlalığı ise dişlerin sararmasına neden olur.
             Bakır (Cu), bazı enzimlerin yapısına katılır.
            

2. Mineral Bakımından Zengin Besinler

             Vücudumuzun gereksinim duyduğu minerallerden fosfor (P); süt, süt ürünleri, yumurta, et, et ürünlerinde, balık ve kurutulmuş meyvelerde çok bulunur.  İyot (I; denir ürünlerinde ve sofra tuzlarında, demir (Fe); karaciğer, kırmızı et, kuru üzüm, pekmez gibi ürünlerde bulunur. Ayrıca kültür mantarı da zengil mineral yüklü besinlerdendir

Canlılardaki Organik Bileşikler

              Organik bileşikler canlıların yapısında bulunan ve karbon içeren bileşiklerdir.

             Organik bileşikler 5 ana gruba ayrılır. Bunlar biyomoleküllerdir. Her gruptaki organik bileşiklerin görevleri vücut içersinde farklıdır. 

a. Karbonhidratlar

              Karbonhidratlar denilen organik bileşikler, canlının yapısına katılmakla birlikte, öncelikli görevi canlıya enerji sağlamaktır.
                Karbonhidratların direkt olarak hücrelere alınması ve bu maddelerden enerji sağlanması olanaksızdır. Bu yüzden küçük moleküllere parçalanması gereklidir.

1. Karbonhidratların Yapı ve Görevleri

              Karbonhidratlar karbon (C), oksijen (O) ve hidrojenden (H) oluşmaktadır. Genel formuülleri CnH2nOn'dir. Bazı karbonhidratlar başka maddelerle birkeşerek hücre zarının yapısını oluştururlar. Örneğin glikolipit gibi. DNA, RNA, ATP gibi moleküllerin yapısında da karbonhidrat bulunur.
                Karbonhidratlar öncelikle yeşil bitkilerin fotosentezi sonucu oluşmaktadır.
               
2. Karbonhidratların Çeşitleri

                Karbonhidratlar yapılarındaki farklılığa göre üçe ayrılırlar.

a. Monosakkaritler

                Monosakkaritler en basit yapılı karbonhidratlardır.ş (CH2O)n formülü genel karbonhidrat formülüdür ve monasakkaritler de n sayısı 3 ila 8 arası değişir.
                Örneğin, n sayısı 3 demek karbonhidratın C3H6O3 formüle sahip olması demektir. Yani 3 karbonlu monasakkarittir.
                Monasakkaritlerin en çok bilinenleri 5 karbonlu pentoz ile 6 karbonlu heksozlardır. Pentozlar yani riboz ve deoksiribozlar ATP, RNA ve DNA'nın yapısında bulunurlar.
                Heksozlar ise glikoz (kan şekeri, üzüm şekeri), fruktoz (meyve şekeri), galaktoz (süt şekeri) olmak üzere üç çeşittir. Bunların kapalı formuülleri aynıdır. Yani hepsi C6H12O6 dır.

b. Disakkaritler

                Disakkaritler, iki monasakkaritin birleşerek bir molekül su çıkması sonucu oluşur. Monosakkaritlerden birinden OH- iyonu diğerinin H+ iyonu ile birleşerek suyu oluşturur.
                Bu arada monosakkaritler arasında bir bağ oluşur. Bu bağa glikozit bağı adı verilir. Glikozit bağı oluştuğu için bu olaya glikozitleşme adı da verilmektedir.
                Küçük moleküllerin birleşerek su çıkarması olayına dehidrasyon sentezi denir.
                Büyük moleküllerin yapısına su katılarak daha küçük moleküllere parçalanması olayına hidroloz denir. Hidroloz olayı dehidrasyon sentezinin bir parçasıdır.
                Disakkarit'in bir denklemle oluşumu
 

                                                               dehidrasyon
                                                               ---------------->
                Monosakkatir + Monosakkarit  <-----------------    Disakkarit + Su
                                                                   hidroliz


                Canlılarda bulunan disakkaritler maltoz, laktoz ve sakarozdur.

                             --------------------->
Glikoz   +   Glikoz <---------------------  Maltoz (Arpa Şekeri)   +   Su

                              ---------------------->
Glikoz   +   Früktoz  <--------------------- Sakaroz (Çay Şekeri)   +   Su

                                 ----------------------->
Glikoz   +   Galaktoz  <----------------------   Laktoz (Süt Şekeri)   +   Su

Özellikleri verilen disakkaritler, monosakkaritler gibi çok tatlı değildirler. Ancak hem monosakkaritler hem de disakkaritler genel olarak tatlı oldukları için kristal halde bulunurlar. 

c. Polisakkaritler

Polisakkaritler de çok sayıda monosakkaritin dehidrasyonu sonucu oluşmuştur. Polisakkaritlerin oluşumunu da bir denklemle gösterecek olursak :

Monosakkarit + Monosakkarit + ........ + Monosakkarit ------------------> n(Monosakkarit)

n(Monosakkarit) ----------------------------> Polisakkarit + (n-1) Su

Polisakkarit oluşurken meydana gelen su miktarı glikozit bağı kadardır. Polissakkaritler, monosakkaritler ve disakkaritler gibi suda çözünmez.
Polisakkaritlerin yapı birimi glikozdur. Ancak glikozun birbirleriyle farklı şekillerde bağlanması farklı polisakkaritlerin meydana gelmesini sağlar.
İşte bu polisakkaritlerden bazılarının özellikleri şöyledir:

Nişasta: Bitkilerin fotosentezi sonucu meydana gelen glikoz nişastaya dönüşür. Bu nişasta bitkinin kök, gövde, tohum ve meyvesinde depolanır.

Besinlerdeki nişastanın varlığı lügol veya iyot çözeltisi ile fark edilir. Herhangi bir besin üzerine lügol veya iyot çözeltisi damlatıldığında besinin içerisinde nişasta var ise lacivert veya mor renk meydana gelir.