3.1.Karbon:Biyolojik Moleküllerin İskeleti

III-Hayatın Oluşturan Kimyasal Birimler
MBG 111 BİYOLOJİ I
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
3.2. Karbohidratlar: Enerji Depolama ve Yapısal Moleküller
Karbohidratların emperik formülü (CH2O)n’dür. Karbohidratlar enerji
depolarlar ve yapısal moleküllerdir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Şeker izomerleri farklı yapısal özelliklere sahiptir.
Altı karbonlu şekerlerin genel formülü C6H12O6’dür. Bu formülde pek
çok izomerik form oluşturması mümkündür. Yaşayan sistemler sıklıkla
yapısında bulunan enzimler, izomerleri birinden diğerine
dönüştürebilirler.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Şaperon proteinlerin katlanma aşamasında işleyiş
Şaperon proteinler, proteinlerin katlanmasına yardım eder. Isı şoku proteinleri şaperon
proteinlerine örnek olarak verilebilir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
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.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER