|
|
BİYOKİMYA ÂLEMİ-2
ALPEREN GÜRBÜZER
Flor
İz elementler arasında müstesna bir yeri vardır. Nitekim kalsiyum fosfatın hidroksil (OH) grubu ihtiva eden maddeyle temasa girdiğinde flor elementi ile yer değiştirmesi sonucunda hayvanların diş minarellerini oluşturmak için kullanılan sert bir madde meydana gelebilmektedir. Doğrusu bu işi tek başına flor elementin başardığını söyleyebiliriz. Zira diş gibi bazı kemik yapılarında az miktarda flor bulunması bunu teyid ediyor zaten. Dolayısıyla flor olmadan dayanıklı bir diş yapısından bahsetmek mümkün değildir.
Si (silisyum)
Özellikle Diatomların yapısında karbona en çok benzeyen element hiç kuşkusuz silisyum elementidir. Fakat silisyumun karbon atomuna benzemesi demek karbon gibi canlı maddelerin yapısını teşkil eden bileşik oluşturması demek değildir. Çünkü silis elementi etrafına takriben on iki civarında elementin yaklaşmasına izin verip, bunlar arasından mesela silisyum dioksit (SiO2) veya kuvars türü şeklinde sadece tek bir zincir bağ içeren bir katı madde bileşiğine dönüşebilmektedir. Yani kayaların silisyum ile oksitlenmesi (silisyum oksijen birleşmesi) sonucunda silikatlar meydana gelmektedir. Ayrıca yeryüzünde silisyum bolca bulunmasına rağmen suda az eriyebildiklerinden dolayı biyolojik hayatta ancak minimum sayıda sınırlı kalabilmiştir. Hakeza demirde öyle olup, daha çok endüstriyel alanında iş elementi olarak görev yapmaktadır. Yine de biyokimya sahasında üstünlüğün hala karbon elementinde olduğunu söyleyebiliriz. Zira karbon yüzlerce, hatta binlerce zincir oluşturma kabiliyetinde olan bir elementtir. Belli ki karbon elementi bu meziyetlere ve bu uzmanlığa sahip olmasaydı hayat kimyasına bağlı olarak sayısını bilemediğimiz nice on bini aşkın kimyasal reaksiyonlar kararlı hale gelemeyecekti.
I (iyot)
Soframızın damak zevki katan en can alıcı elementimizdir.Öyle kibu can alıcı madde içindeniz altında yaşayan kahverengi veya kırmızı algler, süngerler ve mercan vs. gibi deniz ürünleri deniz suyu içerisinde ki iyodu diyodotirosin’e çevirmekte adeta yarışır halde faaliyet sergilemektedirler. Herşeye rağmen yine de iyot dünyada eşine çok az rastlanır elementler arasında yer almaktadır. Tabiî ki nadir olması çok kıymetli bir element özelliğini beraberinde getirmektedir. Zira 55 ton deniz suyundan ancak bir gram iyot elde edilebilmektedir. Neyse ki karalara yayılmış sıradan herhangi bir kayanının bünyesinde yaklaşık ton başına 1 gramın 1/3’i kadar iyot içermesi sayesinde biyokimyasal ihtiyaç bir nebze olsun giderilebilmektedir. Hele şükür Şili’de doğal iyot yatakların bolca bulunması insanlığı daha da rahatlatmaktadır. Anlaşılan o ki memeli hayvanların çoğunda bulunan elementlerin en ağır olanı I (iyot) elementi olsa gerektir. Aynı zamanda iyot elementi troit hormonunun en önemli bir bileşiği olma özelliğine sahiptir. Hatta iyot sadece yüksek canlılarda değil, amfibyalar (kurbağa vs.) tarafından bile kullanılmaktadır. Hakeza kalay ve molibden de öyledir. Nitekim iyot olmaksızın yavru larvalar kurbağa haline gelemiyeceklerdir. Tüm bu olumlu özelliklerine rağmen birçok ağır maddeler de görüldüğü üzere iyot elementinin handikabı toksik tesir yapmasıdır. Mesela biyokimya analizleri sonucunda iyodun yüksek değerde çıkması guatr zehirlenmesi anlamına gelmektedir. Bir zamanlar insanoğlu zehir kelimesini duyunca ürperse de, gün geldi triod’u buluşuyla birlikte sevinebilmişiz. Çünkü 1922 yılında Eyfel kulesinde radyo yayınları vasıtasıyla çok uzaklara ses dalgaları gönderebilme başarısı adeta yüreklere su serpmiştir.
Biyokimya düzeninde rol oynayan çözeltiler
Hayat galiba çözmek ve bağlamak üzerine kurulu. Bir Allah dostuna sormuşlar mesleğiniz ne diye. O da cevap vermiş çözmek ve bağlamak diye. Tekrar merak edip çözmek ve bağlamak nasıl olur diye sual ettiklerinde, o Piri fani zat bu sefer; “Biz bize gelenleri dünyadan çözer ahirete bağlarız” demiş. Gerçekten de çözme ve bağlama işlemleri biyokimya düzeninde sıkça görülen hadisedir. Birçok bileşikler toprağın bağrında veya değişik usullerle çözünerek hazır hale getirilen atomlar canlılara hayat kaynağı olabilmektedir. Nitekim Biyokimya analizleri yapılırken bir veya birkaç maddenin diğer bir madde içerisinde dağılması gerçeği ile karşılaşırız ki bu olay dispersiyon tarzında çözünme demektir. Daha doğrusu dağılmış parçacıklara disperfaz, bunların içerisinde dağılan maddeye ise dispersiyon adı verilmektedir. Hatta dağılan parçacıkların büyüklüğüne göre ise üç çeşit dispers sistem var ki, bunlar:
—Gerçek çözeltiler,
—Kolloidal çözeltiler,
—Kaba süspansiyonlar diye tasnif olurlar.
Bilindiği üzere her sıvı çözeltisi aynı hedefe yönelik hizmet etmez. Yani suyun etkisi başka, bir diğer bileşiğin etkisi başkadır. Ama şu bir gerçek ideal hayat için en iyi eritici (solvent) veya çözücü sıvı hiç şüphe yok ki sudur. Belki suyun yerini tutabilecek nitelikte kısmen formamid gözükse de bu sıvının yeryüzünde kullanılmayacak derecede veya az kararlı bir yapıda olması, onu devam eden bir hayat için ideal bir konumdan uzak kılmaktadır. Hakeza amonyakta solvent özellikte sıvı olmasına rağmen, sürekli düşük sıcaklıklarda muhafaza edilmesine gerek duyulduğundan dolayı bu gazda pek ideal bir sıvı çözeltisi sayılmaz. Hatta hidrojen florür sıvısı da su gibi iyi bir eritici, ama maalesef bu sıvının karşısına çıkan ilk çıkan herhangi bir maddeyle çok kolaylıkla reaksiyona girebilme özelliğinin doğurabileceği birtakım sakıncalardan dolayı elbette ki o da suyun yerini tutmaz gibi görünüyor. Anlaşılan o ki yeryüzü standartlarında en mükemmel şartları sağlayan sıvının hiç kuşkuya mahal bırakmadan su olduğu apaşikâr ortada durmaktadır. Bu yüzden çözeltilerin piri su sayılmaktadır.
Şayet bir element protoplazmanın bileşiğini meydana getirecekse bu elementin hem kimyasal reaksiyon yeteneğine sahip olması hem de su da kolaylıkla eriyebilme özelliğini taşıması gerekir. Buna en iyi örnek şimdilik karbon gözükmektedir. Nitekim bikarbonat iyonu ve karbondioksit (CO2) su da en iyi şekilde çözünebilen maddelerdir. Zaten karbonun hayat kaynağı olabilmesi için kendisi için lüzumlu en iyi eritici (solvent) özellikte olan suyun yanı sıra, gaz halinde bir bileşiğe ihtiyaç var ki; bu iş için karbondioksit bileşiği, karbonun oksijen yönünden en bereketli oksidi şeklinde sahne alarak bu ihtiyacı giderebilmektedir. Dolayısıyla karbondioksit gazı için bir tür karbon deposu olarak hayata çeki düzen veren paha biçilmez bir molekül diye tanımlayabiliriz.
Gerçek çözeltilere mutfak tuzu(NaCl)’nu ve glikozun su içerisinde erimiş halde bulunan çözeltileri örnek verebiliriz pekâlâ.
Akıcı olan kolloidal çözeltilere sol, peltemsi ak yapıdaki çözeltilere ise jel denmektedir ki; mesela protein jel türünden bir çözeltidir. Çok sayıda küçük moleküllerin biraraya geldiklerinde Assosiasyon kolloid olarak tarif edilip, kolloidlerin çekmesine engel olan diğer kolloidlere ise koruyucu kolloid denmektedir. Mesela nötral yağlar ve diğer lipitler iri kanda kolloidal olarak çözülme sonucu veya proteinlerin koruyucu kolloidal etkisiyle meydana gelmektedirler.
Birkaç molekülün moleküller arası kuvvetle meydana getirdiği daha büyük parçacıklara misel adı verilir. Keza proteinler ve nükleikasitler böyle miseller teşkil etmektedir. Şurası bir gerçek moleküller iyonlar ve küçük moleküllü maddeler halinde kapiller duvarlardan doku sıvılarına oldukça çok kolay geçebilmektedirler. Ancak bir istisnası var ki yarı geçirgen zarlardan sadece su molekülleri geçmekte olup, bu olaya osmoz denmektedir. Çözünmüş taneciklerin çözelti içerisinde yaptıkları kinetik basınca bağlı olarak ortaya çıkan basınca ise osmotik basınç diye tarif edilmektedir. Zira hayvan organizmasında yer alan toplam osmotik basınç büyük taneciklerden ve kolloidlerden meydana gelmektedir.
Organizmanın hücre içi ve hücre dışı sıvıların osmotik basınca eşit bir osmotik basınç gösteren konsantrasyonda ki çözeltiye izotonik çözelti diye tarif edilip, konsantrasyonu izotonik çözeltinin konsantrasyonundan daha az olan çözeltilere hipotonik çözelti, çok olanlara ise hipertonik çözelti adı verilmektedir. Hipotonik çözeltinin konsantrasyonu çok düşükse hücre ister istemez patlak vermek durumunda kalacaktır. Hatta eritrositlerin reaksiyona girmesiyle birlikte hemoglobinin dışarı çıkması denilen patlak (alglütinasyon-çökelme) söz konusu olur ki bu olaya hemoliz denmektedir. Şayet hücre hipertonik bir çözelti içerisine konduğu zaman hücre içerisindeki suyun osmotik basınçla birlikte yukarı çıkıp büzüşürse bu sefer plazmoliz diye tarif edilir.
Bir çözeltide iyon ve moleküllerin kendi aralarında konsantrasyon farkına bağlı olarak ortaya çıkan taneciklerin bir takım termik hareketlerle düzenlenmesi olayına diffuzyon adı verilmekle beraber, diffuzyon hızı taneciklerin büyüklüğüne ve temparatöre bağlı olarak değişik isimler alabilmektedir. Mesela çözünmüş taneciklerin yarı geçirgen bir zardan gerçekleştirdikleri diffuzyon hadisesi dializ diye nitelendirilmektedir.
Kaba süspansiyonlar bulanık görünüşte olup, bunlara sütte yağ damlacıkları ve kanda eritrositlerin dağılışını örnek gösterebiliriz.
Biyokimya düzeninde rol oynayan çekim kuvvetleri
Biyokimyasal hayatın temelini başlangıç maddeleri oluşturup, binasını ise hücre yapısı oluşturmaktadır. İşte temelden tavana kadar biyomoleküllerin oluşum sırası tablo halde şöyle sıralanmaktadır:
HÜCRE
↑
Organeller
· Nükleus
· Mitokondri
· Kloroplast
Supra molekül toplulukları parça ağırlığı 106–109
↑
· Enzim kompleksleri
· Ribozomlar
· Kontraktil sistemler
Makro moleküller mol ağırlığı 103-109
↑
· Nükleik asitler
· Proteinler
· Polisakkaritler
· Lipitler
Yapı taşları mol ağırlığı 50–250
↑ ↑ ↑ ↑ Ara Bileşikler mol ağırlığı 50–250
↑ ↑ ↑ ↑Litosferden sağlanan başlangıç maddeleri mol ağırlığı 18–44
↑
· CO2
· H2O
· N2
Yukarıda ki tablodan da anlaşıldığı üzere tabandan tavana doğru ilerledikçe canlı hayatın ilk nüvesinin hücre olduğu anlaşılmakta olup, mesela ilk hücre (prokaryot hücresi) olarak Escheria Coli bakterisi iyi bir örnek teşkil etmektedir. Hatta eubakteri, mavi yeşil algler, spiroketler ve ricketsialar gibi bir hücreli canlılarda prokaryotik organizmalardır. Bilindiği üzere prokaryotik hücreler mitokondri ve endoplazmik retikuluma sahip değildirler. Ayrıca prokaryotik hücrelerin çekirdek bölgesinde sıkı bir yumak şeklinde tek bir DNA çift sarmal molekülünden ibaret kromozom vardır.
Eukaryotik hücrelere ise karaciğer hücresini örnek verebiliriz. Aynı zamanda maya hücreleri, protozoalar ve birçok algler de bu gruba dâhildirler. Dahası yüksek organizmaların hemen hepsi eukaryotik hücrelerdir diyebiliriz. Ayrıca eukaryotların etrafı membranlar tarafından çevrili olmanın yanısıra, hücre yapılarında mitokondri, golgi cisimleri ve endoplazmik retikulumda bulunmaktadır.
Yüksek yapılı bitkilerin yaprak mezofilindeki parenkimal hücreleri fotosentez yönünden oldukça aktiftirler. Parenkimal hücreler hayvan hücrelerinde sıkça karşılaşılan nükleus, mitokondri, golgi cisimleri, endoplazmik retikulum, ribozom gibi elemanlar eukaryotik organel yapıları ihtiva ettikleri gibi, bunlara ilaveten farklı olarak bitki hücrelerin yapısında bulunan kloroplast, büyük vakuoller ile birlikte kalın ve sağlam hücre duvarları da mevcuttur.
Kloroplastlar klorofilce zengin olup, havadan aldıkları karbondioksit (CO2) ve bitki kökleri vasıtasıyla elde ettikleri su (H2O) vasıtasıyla glikoz sentezleyip nişasta halinde depolanırlar. Dahası bitkiler karanlık reaksiyonlarda bile oksijen (O) kullanma kabiliyetleri sayesinde glikoz oksitleyip, gerektiğinde 24 atomluk üzüm şekeri (glikoz:C6H12O6) ve 45 atomluk çay şekeri (sakkaroz: C12H22O11) bile üretebilmektedirler.
Bütün organik biomoleküller çevreden sağlanan CO2, H2O ve N gibi başlangıç maddelerden yapılmaktadır. Hatta bu başlangıç maddeleri canlılar tarafından bir takım ara bileşikler yoluyla molekül ağırlıkları 100–350 arasında değişen biomoleküllere dönüştürülür. Daha sonra bu yapı taşı hükmündeki moleküller kovalent bağlarla birleşerek daha büyük çapta makromoleküller oluşturmaktadırlar. Derken zincirlemesine:
— Amino asitler; proteinleri,
—Mononükleotitler; nükleikasitleri,
—Monosakkaritler, polisakkaritleri,
—Yağ asitleri; birtakım lipitleri meydana getirmektedirler. Bundan sonraki aşamalarda ki düzenleme de ise makromoleküllerin meydana getirdikleri supramoleküller adı verilen kompleks yapılar yer almaktadır. Dolayısıyla lipoproteinler; lipit ve proteinlerin birleşimi sonucu meydana gelmekte, ribozomlar nükleik asit ve proteinlerin sentezi sonucu oluşmakta multienzim kompleksleri ise çok sayıda proteinlerin kovalent olmayan bağlarla kurdukları köprü sonucu oluşup her üç üründe supramoleküller olarak bilinmektedirler. Anlaşılan o ki supramoleküllerin teşekkülü iyonik ve hidrofobik etkileşimler, hidrojen (H2) bağları ve Wan der Waals denen düşük sıcaklıktaki zayıf fiziki çekim kuvvetlerle gerçekleşmektedir. Mesela ipeğin iplik molekülleri bunun en tipik örneği sayılmaktadır. Kelimenin tam anlamıyla hücre yapısını meydana getiren en yüksek seviyedeki moleküller supramoleküllerin kovalent olmayan bağlarla bir araya gelmesi sonucu organel yapıya kavuşmaktadırlar. Hatta hücre membranları, mitokondriler, nükleus, mikrocisimler, vakuoller ve kloroplastlar bu yapının temel unsurunu teşkil ederler.
Biyokimyasal gönül bağı molekülleri
Kâinatta belli ki her zerrede aşk gerçeği var. Çekim olmasa aşkta olmaz. Mutlaka sevenle seven arasında gönülden gönüle akan bir çekim alanı oluşmalı ki aşk bağı kurulabilsin. Şurası iyi bilinmeli ki biyokimyamızı oluşturan molekülleri birarada tutan kuvvet bağları bir tür gönül köprüsü diyebileceğimiz moleküllerarası çekim gücü sayesinde gerçekleşmektedir. Dolayısıyla elektrik yükü olmayan moleküller arasındaki zayıf (narin) nitelikteki çekim gücüne Wan der Waals çekmeleri veya Wan der Waals kuvvetleri diye tarif edilmektedir.
Wan der waals çekmeleri üç grupta toplanabilir:
—Apolar çekmeler veya London kuvvetleri (atomların geçici polarizasyondan ileri gelen çekmeler).
—Dipol çekme (devamlı polarizasyondan ileri gelen çekmeler).
— Hidrojen atomunun çekim gücüne dayalı bağ oluşturması.
Biyokimya olaylarında çözme işlemleri kadar bağ ilişkileri de çok mühim bir yer teşkil eder. İster adına karşılıkla işbirliğine dayalı bağ deyin isterse gönül bağı diyelim sonuçta moleküller arası köprülerin varlığı biyokimya düzeninin işleyişi için olmazsa olmaz şartı olarak karşımıza çıkmaktadır. Zira hidrojen atomu tıpkı azot ve oksijen gibi, elektro negatif atomlara ilgisinin bir sonucu olarak bir çift elektronun iki atom arasında ortaklaşa kurdukları paylaşım sayesinde kuvvetli bağlar oluşturabilmektedir. İşte oluşan bu tür ortak paylaşımlara kovalent bağ denmektedir. Belli ki hidrojen bağının ortak paylaşım oluşturma yönünden diğerlerine göre eşi ve benzeri az rastlanır istisnai bir konumu sözkonusudur. Öyle ki hidrojen bağları olmasaydı belki de adale kaslarından bahsedemeyecektik. Keza bu bağ olmasa protein molekülleri kararlı yapılar sergileyemeyeceklerdi. Her şeyden öte enfeksiyona uğramış bir vücudun her halükarda imdadına hidrojen bağları yetişmekte ve vücudun antibody’ler üretmesine yardımcı olmaktadırlar. Hatta vücudun ¾’ünü teşkil eden ab-ı hayat kaynağımız olan su molekülleri, bu bağın katkılarıyla sıvı hale gelebilmektedir. Zira bu noktada hidrojen bağı suya eriticilik nitelik kazandırmaktadır.
Allah-ü Teala; “Gökten de yetecek kadar bir su indirdik de onu yerde iskân ettik” diye beyan buyurarak su moleküllerinin işleyişine işaret etmektedir. Su organizmada organik ve anorganik maddeler için iyi bir çözücü olduğu gibi metabolik artıklar ve toksik maddelerin atılması için de iyi bir taşıyıcıdır. Su birincil yapıya sahip diğer sıvılara kıyasen yüksek bir erime noktasına, kaynama sıcaklığına, buharlaşma ve erime ısısına özgül ısıya ve yüzey gerilime sahiptir. Zira bu özellikler su molekülleri arasında kuvvetli bir çekim olduğunu göstermektedir. Su molekülleri arasında sürekli cereyan eden kuvvetli çekimin varlığı moleküllerin dipolar özelliğinden (+ ve – yüklü oluşundan) ileri gelmektedir. Hatta su (H2O)’da oksijen atomunun yarı doymuş sp3 hibrid orbitali ile 2 derecelik iki hidrojen atomun 1 s orbitalinin üst üste gelmesi sonucunda 104,5 derecelik bir açıya tekabül eden H-O-H bağları oluşmaktadır. Bu arada meydana gelen bağların oksijen atomu üzerinde negatif yüklü gama (γ)- oluşmakta, hidrojen atomları üzerinde ise pozitif yüklü gama (γ)+ teşekkül eder.
H H
\ ⁄
O
│ \ H
H \ H
⁄ \ O ⁄
\
H O H
⁄ \
O H
⁄ \
H O
\
H
Ayrıca bir su molekülünün oksijen atomu üzerinde yer alan kısmı negatif yük ile diğer hidrojen atomu üzerindeki kısmi pozitif (+) yük arasındaki elektrostatik çekim meydana gelir. Bu yüzden bu tür elektrostatik etkileşmeye Hidrojen bağı denmektedir.
Hidrojen bağların en önemli özelliği kovalent bağlara oranla daha zayıf olmalarıdır. Hakeza hidrojen ve oksijenin bağ yapan orbitallerinin düzenlenmesinde ortaya çıkan yönelme durumları da farklıdır. Nitekim Hidrojen bağları ancak ve ancak spesifik geometrik şartlar altında kararlı olup, bu kararlılık daha çok elektro negatif yüksek atomlar sayesinde gerçekleşmektedir.
Şayet iki yapı arasında çok sayıda hidrojen bağı mevcut ise bunları ayırmak için gerekli olan enerji, su moleküllerinin aynı noktalardan oluşturacakları hidrojen bağların toplam bağ enerjilerinden çok daha büyük olması gerektirecektir ki, bu olaya Kooperatif Hidrojen bağı adı verilmektedir.
R
│
O
│
H
≡
O
⁄ \
H H
a)Hidroksil grubu ile H2O arasında
R’ R
\ ⁄
C
║
O
≡
H
\
O
⁄
H
b)Bir karboni grubu ile H2O arasında
H R
│ │
N C
\ ⁄
N C
\ C ⁄
≡
H
│
H N
│ ⁄ \
C C
│ ║
R O
c) İki peptit zinciri arasında
HC
⁄ \\
\ N C ─CH3
│ \
C C
⁄⁄ \ N ⁄ \\
O │ O ↔ Timin
H ≡
≡ H
N │
⁄ \\ N
C C ⁄ \
\\ N─C ⁄⁄ \ N
│ ║
N ─ C ─ H↔ Adenin
⁄
d)DNA’da komplimenter bazı maddeler arasında
Demek ki kovalans bağ dışardan herhangi bir etkiye maruz kalmaya gerek duymaksızın yörüngesinde elektron atomunu tutma becerisi sergileyip, komşu atomlar arasında ikili çiftler ya da üçlü çiftler halde asal gaz karakterine dönüşecek şekilde kararlı ortak bağ oluşturabilmektedirler. Hatta buna biyokimyada polipeptit zincirleri arasındaki disülfür bağları (-S-S-) da örnek gösterilebilir.
İyon bağları ise pozitif (+) yüklü gruplarla negatif (-) yüklü grupları elektrostatik çekme kuvvetleri sayesinde bir arada tutan bağlardır. Nitekim bir fizikçi atom veya elektriği analiz ederken artı (+) ve eksi (-) kutuplu iyon denen çiftlerle karşılaşır. Bu çiftler ya üçüncü kuvvet olarak iyonik bağ oluştururlar ya da en son dördüncü kuvvet olarak kovalent bağa dayalı birliktelikler şeklinde sahne alırlar. Hatta iyonik bağ oluşurken birtakım uzaktan etkiyen kuvvetler vasıtasıyla elektronlar yörüngesinden çıkıp gerektiğinde transfer bile olabilmektedirler. Zira bu çeşit mekanizma ile işleyen bağlar protein molekülleri arasında mevcut olan anyonik ve katyonik gruplar bunun en tipik örneğidirler.
Anyonik gruplara; Glutamat, aspartat ve moleküllerin ucunda yer alan serbest karboksilatı örnek verebiliriz.
Katyonik gruplara; Arginin, lizin, histidin ve molekülün diğer ucunda ki serbest amonyumları örnek verebiliriz.
Tüm bu oluşumların belli ki bir hedefi var. İşte o hedef gereği moleküllerin moleküllerarası kuvvetlerle birleşmesi sonucunda lifler ve hücre zar kısımları oluştuğu gibi, meydana gelen oluşumların aynı türden kuvvetlerle biraraya gelmesiyle birlikte doku ve organlara dönüşmektedirler. İşte Fizyolog Lillie bu ve buna benzer olaylardan hareketle bir demir telini doymuş nitrik aside batırarak oksitlenmesini sağlayıp suni bir sinir lif oluşturabilmiştir. Bu arada oksitlenen demir teli kazınıp tekrar nitrik asitle reaksiyona girdiğinde açığa çıkan gaz habbeleri ile birlikte oluşan oksitlenmenin o anda sonlanarak stabil hale geldiği gözlemlenmiştir. Böylece yeni bir sinir lifi modelinin ortaya çıkması sağlanmıştır. Bir başka ifadeyle birtakım biyolojik hadiselerin taklidi sayesinde canlı âlemin sırlarına vakıf olmak mümkün hale gelebilmektedir.
Protein mucizesi
Hayat sadece makro âlemden ibaret değil. Çünkü makro âlemde cerayan hadiselerin birçoğu mikro âlemin temelleri üzerine kurulu. Yani canlı varlıkların yapısını dev moleküllerden meydana gelen proteinler oluşturmaktadır. Birbaşka ifadeyle canlıların büyümeleri, üremeleri ve kalıtım özelliklerinin bir nesilden gelecek nesile taşınması ekseriyatla protein ihtiva eden maddelerin aracılığı ile olmaktadır. Hatta enzimler, hormonların bir kısmı ve antikorlar gibi bazı maddelerde protein ihtiva etmektedirler. Dolayısıyla proteinlerin biyolojik hayatta yürüttükleri fonksiyonlar arasından en önemlilerini şöyle sıralayabiliriz:
—Enzimatik katalizleme,
—Taşıma ve depolama,
—Mekanik hareket,
—Bağışıklık,
—Sinir uyarıların üretimi ve iletimi,
—Hormonlar,
—Büyüme ve farklılaşmanın kontrolü vs.
Bilindiği üzere kimyasal reaksiyonların hemen hepsi ‘enzim’ adı verilen spesifik makromoleküller tarafından katalizlenmektedir.
Kanda oksijen(O)’in transportu hemoglobin ile gerçekleşirken, aynı fonksiyona benzer bir işlem kas içerisindeki miyoglobin tarafından yürütülmektedir. Yine mesela kanda demir (Fe) elementi transperin protein tarafından taşınırken, diğer yandan karaciğer içerisindeki ferritin denilen bir başka proteinle kompleks meydana getirerek depolama faaliyeti sergilemektedir. Keza yine kas kasılması iki çeşit lif yapısında proteinlerin kayma hareketi ile gerçekleşip, deri ve kemik gibi dokuların gerilmeye dayanıklılığı fibröz bir protein olan kollogenin varlığı ile ortaya çıkmaktadır. Bu yüzden karbonhidrat metabolizmasında ara ürün olarak tespit edilmiş olan kemiğin çürümesi anlamına gelen ürüne osteoliz denmektedir. Bu arada kas içerisinde gerçekleşen bir çok spesifik uyarılara karşı sinir hücrelerinin cevabı, reseptör proteinler aracılığı ile olmaktadır. Mesela bu anlamda Rodopsin, retinal çubuk hücrelerin bir fotoreseptör proteinidir.
Karbondan yapılmış zincirler kolayca halkalar oluşturabilmektedirler. Özellikle beş veya altı karbonlu halkalar en ideal kararlı yapılardır. Hatta azot elementi bile bu halkalarda yer alan karbonun yerine geçebilecek bir potansiyele özelliğe sahip. Mesela bazı proteinler asit, baz veya enzimler tarafından hidrolize edildiklerinde proteinlerin yapıtaşları α (alfa) – aminoasitlere ayrılırlar. Malum olduğu üzere α – aminoasitler ortada α carbonal (α-C) adı verilen bir karbon (C) atomuyla birlikte buna bağlı olarak zincirin halkalarında yerini alan bir amino grubu (-NH2), bir karboksil grubu (-COOH), bir hidrojen atomu (-H) ve bir yan gurubun (-R) birleşmesiyle ortaya çıkan bileşik olup tek tip değildirler. Αlfa aminoasitlerin kendi aralarındaki ayırt edici özellikleri, farklı R grubu ihtiva etmeleriyle ayırd edilmektedir. Bu yüzden aminoasitlerin iyonlaşmamış genel formülleri iki ayna görüntüsü denilen D (sağ elli proteinler) ve L (sol elli proteinler) izomerleri tarzında sahne almaktadır. Zincirlerin dizilişine tefekkür gözüyle bakıldığında belli ki bu moleküler zincirlerin rastgele dizilmedikleri, ortada bir program ve planın varlığı sezilecektir. Şurası muhakkak tesadüf denilen ne idüğü belirsiz ucube varlığın bir tek proteini bile meydana getirmekten aciz konumda olduğunu dağdaki sağır sultan bile bilmektedir. Buna rağmen materyalistlerin hala gizemli tesadüf kavramına dört elle sarılmalarını anlamış değiliz. Oysa dile getirdikleri suni tesadüf yaratığın öyle bir araya gelipte işe yarar bir şekilde protein gerçekleştirme ihtimalinin 10171 senede bir denk düşecek imkânsızlığı temsil etmektedir. Kaldı ki tek bir proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimal şansı için senede bir 1065 değişik zincir kombinasyonların teşekkülüne ihtiyaç vardır. Düşünsenize bir tek protein için durum bu, ya tek hücreli bir canlının meydana gelmesi için durum tespiti yaptığımızda durum daha da bir vahim hal alır ki karşımıza rakamların bile aciz kaldığı bir manzara çıkacaktır. Değim yerindeyse sözkonusu bir tek canlının kendi kendine oluşması için harcanan mesainin tüm evreni baştan sona kadar 10 bin trilyon trilyon trilyon trilyon trilyon ifade edemeyeceğimiz rakamlarla turlanması demektir. Çünkü en küçük canlının hayatını idame ettirebilmesi için en basitinden 239 proteine ihtiyaç duyulduğu artık bir sır değil. Madem amino asitlerin en basiti glisin, o halde bir canlının yaşaması için gerekli 239 cins proteine tekabül eden ortalama 445 amino asid biriminin 20 cins amino asitlik her bir kombinasyonu için 20’nin 445’inci kuvvetini almamız icap eder ki, bu sayıdan hareketle en basit proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimalinin 10520’de bir olduğu ortaya çıkacaktır. Şimdi bu rakama bakıp hala bir takım aklıevveller tarafından biyokimyasal nizam-ı âlemin tesadüf eseri ortaya çıktığını söyleniyorsa pes doğrusu. Bu durumda; onlara Allah akıl ve fikir versin demekten başka ne diyebiliriz ki.
Tabi protein âlemi burda bitmiyor, derinlere inmek gerekir ki hayat mucizesinin ne demek olduğunu bir kez daha kalbimizde hissedebilelim. O halde gelin hepbirlikte yelkenler vira vira deyip protein dünyasına kanatlanalım. Bilindiği üzere tüm amino asitlerin ana eksenini bir karbon atomuna bağlı bir hidrojen ve bir azot atomu oluşturmakla birlikte bunun yanı sıra R grubu adıyla zikredilen bir yan grup var ki, bu grup her amino asitte kendine has bir özellik katmaktadır. Fakat Glisin’de R grubu yerine hidrojen (H) atomu yer alıp, alenin de ise yan grup olarak CH3 (metil) yer almaktadır. Hidrokarbon yapısında ki diğer yan gruplara sahip amino asitler ise valin, lösin, izolösin ve prolin olarak bilinmektedir.5 karbon (C ) atomu ile bir oksijen atomundan meydana gelen halka piran halkası ve 4 C atomu ile bir oksijen atomu ihtiva eden halka ise furan halkası diye adlandırılmaktadır.
NH2
│
H─ C ─COOH
│
H
a-Glisin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
CH 3
b-Alanin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
C H
\ ⁄
CH3 CH3
c- Valin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
C H2
│
C H
\ ⁄
CH3 CH3
d- Lösin
NH2
│
H─ C ─COOH
│
R
e-Genel çerçevesi
Yukarıda da belirttiğimiz üzere R grubu atomları amino asit zincirinin hem sağ tarafında hem de sol tarafında bulunabilir. Bu yüzden R gurubun sol tarafında bulunanlar sol elli veya L (levo) amino asidler, sağ tarafta bulunanlar ise sağ elli veya D (dextro) amino asidler diye tarif edilmektedir. Mesela Prolin diğer aminoasitlerdeki primer amino grubu yerine sekonder amino grubu taşıdığından aslında o da bir aminoasittir. Prolinde ki R grubu hem alfa karbon (α-C)’a hem de amino gruba bağlanarak siklik bir yapı meydana getirirler.
Serin ve trosin aminoasitleri alfatik hidroksil grupları ihtiva eder.
COOH
│
NH2─ C ─H
│
H─ C ─ CH3
│
CH2
│
CH3
İzolösin
COOH
│
HN─ CH
│ │
H2C CH2
\ ⁄
C
H2
Prolin
COOH
│
NH2─ C─ H
│ │
H ─ C ─ OH
\ ⁄ │
H
Serin
COOH
│
NH2─ C─ H
│ │
H ─ C ─ OH
\ ⁄
CH3
Trosin
Aromatik grubuna dâhil yan gruplar ise 3 tanedir. Bunlar; Ferialanin, Trozin ve Triptofandır.
COOH
│
NH2─ C─ H
│
CH2
│
۞
Fenil alanin(yoğurt)
COOH
│
NH2─ C─ H
│
CH2
│
۞
Trozin
COOH
│
NH2─ C─ H
│
CH2
│
⁄ C
۞ ║
\ N ⁄ CH
H
Triptofan
Fizyolojik PH’da pozitif yüklü yan gruplara sahip aminoasitler ise lisin, arginin ve histidin olup, bunlara bazik amino asitler denmektedir.
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
CH2
│
CH2
│
NH3+
Lisin
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
N=NH2
│
NH2
Arginin
COOH
│
H2N─ C ─H
│
C=CH
│ │
HN NH
\ \ ⁄
CH
Histidin
Asidik olan amino asitlerin R grupları negatif (-) yüklüdürler. Yani glutamat ve aspartat asidiktir. Fizyolojik PH’ta asit isimlerinden tuz veya anyon isimleriyle de adlandırılırlar.
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
C
\ \ \
O O-
Aspartat
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
C
\ \ \
O O-
Glumatat
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
C
\ \ \
O NH2
Asparagin
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
C
\ \ \
O NH2
Glutamin
Bilindiği üzere proteinleri teşkil eden aminoasitler C, H, O ve N (nitrojen) denilen atomlardan gelmekte olup, bu dört değişik atomun yanına diğer aminoasit yan gruplarından kükürt (S) atomunun ilavesiyle oluşan sistein ve metiyon adındaki amino asitleri örnek verebiliriz.
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
SH
Sistein
COOH
│
H2N─ C ─H
│
CH2
│
CH2
│
SH
│
CH3
Metiyonin
Ayrıca amino asitler 3 harfli sembollerle simgeleştirilebilmektedir. O halde bu sembolleri aşağıda tablo halinde şu şekilde gösterilebilir:
Amino asit ismi
Amino asit simgesi
Alanin
Ala
Arginin
Arg
Asparagin
Asn
Aspartitasit
Asp
Glutamin
Gln
Glutamin asit
Glu
Glisin
Gly
Histidin
His
İzolosin
Ile
Lösin
Leu
Lisin
Lys
Fenilalanin
Phe
Prolin
Pro
Serin
Ser
Sistein
Cys
Treonin
Thr
Triptofan
Trp
Trozin
Tyr
Valin
Val
|