Oksijenin son yörüngesinde 6 elektron vardır.8 elektrona tamamlamak için 2 elektronunu ortaklaşa kullanmalıdır.H’nin yörüngesinde 1 elektron vardır.Soygaza (He) benzemek için 1’er elektronlarını ortaklaşa kullanmalıdır.
Kovalent bağlı bileşikler apolar kovalent ve polar kovalent bağ olmak üzere ikiye ayrılır.
a. Apolar kovalent : Aynı cins ametal atomların yapmış oldukları kovalent bağlı bileşiklerdir. Cl2, H2, O2 gibi moleküller apolar kovalent bağlıdır.
b. Polar kovalent : Farklı cins ametal atomların yapmış oldukları kovalent bağlı bileşiklerdir. HCl, CO2, CO gibi moleküller polar kovalent bağlıdır.
2- İYONİK BAĞ
Metallerle ametaller arasında,elektron alış-verişi sonucu oluşan bir bağ türüdür.İyonik bağın oluşumu sırasında metal atomu elektron vererek (+) değerlik kazanır.Ametal atomu ise elektron alarak (-) değerlik kazanır.Bu şekilde oluşan bileşiğe iyonik bileşik denir.
Örnek: NaCl bileşiğinin oluşumu
Cl atomu 1 e- alır Cl- iyonu olur.
Na atomunun verdiği 1 elektronu Cl atomu alır.
B) KİMYASAL TEPKİMELER
İki veya daha fazla farklı cinsten atomun belli oranlar dahilinde etkileşimi sonucunda oluşan saf maddeye “bileşik” denir. Bileşikler kendini oluşturan elementlerin özelliklerini taşımazlar. Her bir bileşiğin kendine özgü özelliği vardır. Bileşikler kimyasal yollarla kendisini oluşturan elementlere dönüştürülebilirler.
ÖRNEK:
Fe + S ==⇒ FeS
Demir Kükürt Demir sülfür
Mıknatıs çeker Mıknatıs çekmez Mıknatıs çekmez
Su içinde yüzmez Su içinde yüzer Su içinde yüzmez
Koyu gri renklidir Sarı renklidir Siyah renklidir
· Bileşikler kendi aralarında “iyon yapılı” ve “molekül yapılı” olmak üzere iki grupta incelenirler. Moleküller aynı cins yada faklı cins atomlardan oluşabilir.
· Bileşikler formüllerle gösterilir. Formülleri yazılırken bileşiği oluşturan elementlerin sembolleri kullanılır. Eğer bileşik iyonik bağ sonucu meydana gelmişse bileşiği oluşturan iyonların yükleri çaprazlama ile sembollerin sağ alt köşesine yazılır.
Na+ + Cl- ⇒ Na1Cl1 NaCl olarak yazılır.
Ca+2 + Cl- ⇒ Ca1Cl2 CaCl2 olarak yazılır.
· İyonik bileşikler adlandırılırken önce (+) yüklü elementin ismi, sonra (-) yüklü elementin ismi söylenir ve (-) yüklü element isminin sonuna “ür” eklenir. Bazı (+) yüklü elementler birden fazla yüke sahip olabilirler. Bu durumda önce (+) yüklü element ismi, sonra yük sayısı söylenir ve (-) yüklü element isminin sonuna “ür” eki yazılır. (-) yüklü element oksijen ise (+) yüklü element isminden sonra “oksit”
Bir maddenin ,başka maddeler etkisi ile veya kendiliğinden bozunarak farklı maddelere dönüşmesine kimyasal tepkime denir.
1.Tepkimelerde Kütlenin Korunumu:
Kimyasal değişmeler meydana gelirken maddeler yok olmazlar. Ancak başka bir maddeye dönüşürler.
Bir kimyasal reaksiyona giren maddeler ile reaksiyon sonucu oluşan maddelerin kütleleri birbirine eşittir. Bu ifadeye Kütlenin Korunumu Kanunu denir.
H2 + ½ O2 ⇒ H2O
2g 16g 18g
Kütlenin Korunumu – Reaksiyonların Denkleştirilmesi
Kütlenin Korunumu Kanunu:Kimyasal değişmeler meydana gelirken maddeler yok olmazlar. Ancak başka bir maddeye dönüşürler.
2.Basit Tepkime Denklemlerinin Yazılması ve Denkleştirilmesi:
Kimyasal tepkimelerin formülle gösterilmesine kimyasal denklem denir.
Kimyasal Tepkimelerde;
Kütle korunur.
Atom cinsi ve sayısı korunur.
Kimyasal denklemler denkleştirilirken önce hidrojen ve oksijen dışındaki elementler denkleştirilir.Daha sonra hidrojen ve oksijen elementleri eşitlenir.
Girenler Çıkanlar
Reaktifler Ürünler
H2 + O2 ------------à H2O
2H2 + O2 -----------à 2H2O (Denkleştirilmiş Hali ),
H2 + N2 --------------à NH3
3H2 + N2 -------------à 2NH3 (Denkleştirilmiş Hali )
Mg + HCl -------------à MgCl2 + H2
Mg+2 HCl -------------à MgCl2 +H2 (Denkleştirilmiş Hali)
Girenler Çıkanlar
Reaktifler -------------à Ürünler
C + O2 -------------à CO2
NaOH + HCl -------------à NaCl + H2O
Reaksiyonlarda kütle korunacağı için girenler ve ürünlerdeki atomların sayılarının eşit olması gerekir bu eşitliği sağlamaya Denkleştirme denir.
Mg + 2HCl -------------à 1.MgCl2 + H2
H2SO4 + 2NaOH -------------à Na2SO4 + H2O
6C2O + 6H2O + Güneş Işığı -------------à C6H2O6 + O2 Fotosentezin denklemidir.
Kimyasal reaksiyonların hayatımızda çok önemli rol oynar. Çünkü bir çok olay vücudumuz, bitkiler ve kullandığımız eşyaların oluşumunun temelinde kimyasal reaksiyonlar rol oynar.
3-Tepkimelerde Isı Alış-Verişi:
Kimyasal reaksiyon sonrasında dışarıya ısı veren reaksiyonlara “ekzotermik reaksiyon” denir.
Na2CO3 + H2SO4 -------------à Na2SO4 + CO2 + H2O + ısı
CaO + H2O-------------àCa(OH)2 + ısı
Kimyasal reaksiyonun oluşması için dışarıdan ısı alan reaksiyonlara “endotermik reaksiyon” denir.
CaCO3 + ısı-------------à CaO + CO2
NH4Cl + ısı-------------àNH3 + HCl
4-Kimyasal Tepkimelerin Önemi:Kimyasal reaksiyonlar sonucu yeni maddeler oluşur ve enerji açığa çıkar. Canlılık bu iki gerçek sayesinde devam etmektedir. Vücudumuzu oluşturan maddelerin çoğu kimyasal reaksiyonlar sonucu oluşurken, canlılığın devamı için gerekli olan enerji de kimyasal reaksiyonlar sonucu açığa çıkan enerji ile sağlanır. Vücuda alınan besinlerdeki proteinlerin enzimlerin yardımıyla aminoasitleri oluşturması ve hücre içindeki yağ ve karbon hidratların yakılması sonucu açığa çıkan enerji canlılığın devamını sağlar.
Günlük hayatımızda kullandığımız sabun, deterjan, giyimde kullandığımız ipek, elyaf ve naylon, tarımda kullandığımız gübre ve zararlılarla mücadelede kullanılan kimyasal maddeler, sağlığımız için kullandığımız ilaçlar kimyasal reaksiyonlar sonucu meydana gelirler.
C. ASİTLER BAZLAR VE TUZLAR
1-ASİTLER : Beslenmemiz için çevremizden çeşitli besinler alırız. Besinlerden limonu, portakalı ve eriği yediğimizde tadının ekşi olduğunu biliriz. Bu meyvelerin tadını ekşi olması içlerindeki asitten ileri gelir. Limon suyunu çaya damlattığınızda çayın renginin açıldığını görürsünüz. Karıncaların ısırdığı yer kızarır. Yanar. Karınca çok küçük bir damla karınca asitini ısırdığı yere bırakır. Asit deri yüzeyini yakar. Bu yüzden acı duyulur
Suda çözündüğünde hidrojen iyonu ( H+ ) verebilen maddelere “asit” denir.
HCl -------------àH+ + Cl-
Asitlerin Özellikleri :
1.Asitlerin tatları ekşidir.
2.Mavi turnusol kağıdını kırmızıya çevirirler.
3.Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
4.Sulu çözeltileri metallerle etkileşerek H2 gazı çıkartırlar.
5.Bazlarla etkileşerek tuz ve su oluştururlar.
6. Ph metrede 0-7 arası değer alır.( 0’dan 7’ye doğru gidilidikçe asitlik artar.)
|
Asitin Adı
|
Asitin Formülü
|
|
Karbonik Asit
Asetik Asit
Formik Asit
Fosforik Asit
Sülfirik Asit
Nitrik Asit
Hidroklorik Asit
|
H2CO3
CH3COOH
HCOOH
H3PO4
H2SO4
HNO3
HCI
|
H2SO4 + Zn -------------à ZnSO4 + H2
Asit Metal Tuz Hidrojen
Asitler metal kaplar yerine cam veya plastik kaplarda saklanmalıdır.
Sirkede – asetik asit
Yoğurtta – laktik asit
Tereyağında – butirik asit
Limonda – sitrik asit
Üzümde – tartarik asit
Gazozda – karbonik asit
Elmada – malik asit
Zeytinyağında – oleik asit
Karıncada – formik asit
2-BAZLAR :Kireçli, küllü ya da sabunlu suyu parmaklarımız arasında incelediğimizde kayganlaştığını hissederiz. Bu maddeler bazlardır.Suda çözündüğünde hidroksil iyonu ( OH- ) verebilen maddelere “baz” denir.
NaOH -------------à Na+ + OH-
Bazların Özellikleri :
1.Bazların tatları acıdır.
2.Kırmızı turnusol kağıdını maviye çevirirler.
3.Sulu çözeltileri elektrik akımını iletir.
4.Sulu çözeltileri ele kayganlık verir.
5.Asitlerle etkileşerek tuz ve suları oluştururlar.
6.PH metrede 7-14 arası değer alırlar. (7’den 14’e doğru gidildikçe bazlık artar.)
|
Bazın Adı
|
Bazın Formülü
|
|
Sodyum Hidroksit
Kalsiyum Hidroksit
Potasyum Hidroksit
Alüminyum Hidroksit
Amonyum Hidroksit
|
NaOH
Ca(OH)2
KOH
Al(OH)3
NH4OH
|
HNO3 + KOH -------------à KNO3 + H2O
Kimyasal maddeler kullanan imalathanelere gidilebilir.
3-TUZLAR :Asitlerle bazların birleşmesi sonucu oluşan maddelere “tuz” denir. Bu birleşme olayına “nötrleşme” denir.
Tuzlar kristal ve iyonik Tuzlar kristal ve iyonik yapıdadırlar. Tuzların sulu çözeltisi elektrik akımını iletir.
NÖTRLEŞME
Asit + Baz -------------à Tuz + Su
|
Tuzun adı
|
Formülü
|
|
Sodyum klorür
|
NaCl
|
|
Bakır klorür
|
CuCl2
|
|
Amonyum klorür
|
NH4Cl
|
|
Çinko sülfat
|
ZnSO4
|
|
Bakır sülfat
|
CuSO4
|
|
Kalsiyum karbonat
|
CaCO3
|
|
Sodyum karbonat
|
Na2CO3
|
|
Sodyum asetat
|
CH3COONa
|
ÜNİTE 2
CANLILAR İÇİN MADDE VE ENERJİ
A. CANLI VE ENERJİ İLİŞKİSİ
Enerji bir cismin ya da bir sistemin iş yapabilme yeteneğidir. Bütün enerjiler birbirine dönüşebilir.Canlıların büyüyüp gelişmesi, sindirim, solunum, kasılma, vücut ısısının ayarlanması, sinir uyarıların iletilmesi gibi hayatsal faaliyetler, enerjiyle gerçekleşir.Hücre faaliyetleri sırasında meydana gelen yıkım ve yapım olayları da enerjiyle ilgilidir.Canlı vücudunda meydana gelen bu olayların tümüne metabolizma denir.
1. Canlılık Olayları Enerjiyle Gerçekleşir:
Canlılar, canlılığını devam ettirebilmeleri için metabolik faaliyetler gerçekleştirmeli, yapım-onarım yapmalı, büyüyüp gelişmelidir. Bütün bu faaliyetlerin ortak bir ihtiyacı vardır:
Enerji.Yeryüzündeki bütün canlıların temel enerji kaynağı güneştir. Bitkiler, mavi-yeşil algler, bazı bakteriler ve öglena tarafından gerçekleştirilen fotosentez sonucu, güneş enerjisi kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür.Mavi-yeşil alglerde fotosentez klorofillerde gerçekleşir.
* Bazı bakteriler ve bunu takip eden besin zincirinde kullanılan enerji, kemosentezle elde edilir. Fakat bu çok küçük bir orandır.
Bütün canlılar güneş enerjisinden doğrudan yararlanamaz.Hayvanlar, insanlar, mantarlar vb. canlılar enerji ihtiyacını diğer canlılardan istifade ederek (beslenerek) dolaylı yoldan sağlar. Fotosentez sonucunda oluşan glikoz molekülündeki kimyasal bağ enerjisi, hücrede bütün canlıların kullanabildiği ortak enerji molekülü ATP’ye (Adenozintrifosfat) dönüştürülür.ATP molekülünde depolanan enerji, canlılar tarafından parçalama ve özümleme (yapım, üretim) reaksiyonlarında, hareket etme, vücut ısısını ayarlama, dolaşım, boşaltım, uyarı iletimi gibi metabolik olaylarda kullanılır.
2. Canlıların Hücresel Yapılarını Çok Atomlu Büyük Moleküller (Organik Maddeler) Oluşturur:
Hücrelerimizin büyüyüp gelişmesi ve çoğalması için gerekli maddeleri besinlerden alırız.
Besinlerin içerdikleri maddeler yapı ve görevlerine göre organik ve inorganik maddeler olarak iki temel gruba ayrılır.
İnorganik maddeler, canlı vücudunda veya hücrede üretilmezler. Su, oksijen, karbon dioksit, mineral maddeler ve tuzlar inorganik yapıdadırlar. Bunları tabiattan hazır olarak alırız.
Organik maddeler ise canlının kendi vücudunda sentezlenen maddelerdir.
Karbonhidratlar, yağlar, proteinler ve vitaminler canlıların yapısında bulunan organik
maddelerdir. Bu maddeler canlılarda enerji verici, yapıcı-onarıcı, düzenleyici olarak kullanılır.
Organik bileşkelerin yapısında karbon, oksijen ve hidrojen atomları bulunur. Organik
bileşikler çok atomlu büyük bileşiklerdir.
Tüketici canlılar bitkileri besin olarak kullandıkları için, bitkilerin yapısında da bu organik ve inorganik maddelerin bulunması gerekir.
Karbonhidratlar
Karbonhidratlar; karbon, hidrojen ve oksijen atomlarından oluşmuş
organik moleküllerdir. Canlıların yapısında basit ve karmaşık yapılı
karbonhidratlar bulunur. Karbonhidratların karmaşık yapılı olanları
büyük moleküllerden oluşur. Karbonhidratlar canlı vücudunda enerji
verici olarak kullanılır.
Karbonhidratlar genelde hücre zarından geçemeyecek
kadar büyük ve çok atomlu moleküllerdir. Büyük bir karbonhidrat
molekülünün hücre zarından geçebilmesi için sindirimle daha
küçük birimlere ayrışması gerekir. Bir karbonhidrat çeşidi olan glikoz hücre zarından geçebilir. Glikoz, balda ve üzümde saf
hâlde bulunur.
Bir çeşit karbonhidrat olan nişasta molekülü sindirimle glikoz moleküllerine ayrışır.
Nişasta, bitkilerde besinin depolanmasını sağlayan karbonhidrat molekülüdür. Tohum ve depo kök gibi yapılarda çok bulunur. Bir besinin nişasta içerip içermediği iyot çözeltisi ile bulunabilir. Iyot çözeltisi, içinde nişasta bulunan maddeyi mavi renge dönüştürür.
Selüloz, bitkilerde hücre çeperini oluşturur.Hücre çeperinin temel yapı maddesi büyük yapılı bir karbonhidrat çeşididir. Selüloz sert, sindirilmesi zor bir yapıdır. Ancak otçul hayvanların bağırsağında bulunan selüloz bakterileri tarafından sindirilir.
Glikojen, hayvanlarda glikozun depo edilme şeklidir. Glikojen, karaciğer ve kaslarda depolanır.Yediğimiz bir çok besin içinde nişasta ve diğer karbonhidratlar bulunur. Karbonhidratlar; tahıllar, tahıl ürünleri, baklagiller, ekmek, patates, makarna, süt, bal vb. besinlerde bulunur. Sütte, tahıllarda, baklagillerde, çay şekerinde büyük yapılı karbonhidratlar vardır. Balda, üzümde, küçük yapılı karbonhidrat olan glikoz vardır. Bal ve üzüm yendiğinde içindeki glikoz doğrudan kana geçer. Tatlılarda ve çay içerken kullandığımız şeker, şeker
pancarı ya da şeker kamışından elde edilen bir karbonhidrat çeşididir.
B. GÜNEŞ ENERJİSİNİ CANLILAR NASIL KULLANIR
Bitki yapraklarının yeşil görünmesinin nedeni, yaprağın sadece yeşil rengi yansıtıp
diğer renkleri soğurmasıdır. Bu yüzden bitki yaprakları yeşil renk altında fazla fotosentez yapmazlar. Mor ve kırmızı ışıkta fotosentez hızı en fazladır.
Ortam sıcaklığının yükselmesi fotosentez hızını
arttıran bir faktördür (yaklaşık 35°C’ye kadar).
1. Bitkiler Güneş Enerjisini Dönüştürüp Hücrelerinde Tutabilen Canlılardır:
Bazı canlılar besinleri kendisi üretirken bazıları dışardan alır. Güneş enerjisini kullanarak kendi besinini üretebilen canlılara ototrof (üretici) canlılar denir. Besin üretemeyip hazır alan canlılara hetetrof (tüketici) canlılar denir.
Yeşil bitkiler güneş enerjisini kullanarak karbon dioksit ve suyu, besin ve oksijene dönüştürür. Bu olaya fotosentez denir. Fotosentezin gerçekleşmesi için güneş ışığının soğurulması gerekir. Bitkilerde güneş ışığı, yeşil renkli klorofil pigmenti tarafından soğurulur.
Fotosentez sonunda güneş enerjisi glikoz molekülündeki kimyasal bağlarda depo edilir.
Besinlerde depo edilmiş kimyasal bağ enerjisi ATP’nin
sentezlenmesinde kullanılır.
ATP (adenozin trifosfat) adenin ve riboz adı verilen
iki molekül ve üç fosfattan oluşan büyük bir moleküldür.
ATP molekülünde depo edilen enerjinin
büyük kısmı fosfat(P) atomları arasındaki
bağlarda bulunur.
Güneş enerjisi klorofillerde ATP molekülünün
yüksek enerjili kimyasal bağlar yapmasında kullanılır.
2. Bitkiler Işıkta Glikoz Sentezler:
Bitkilerin otsu gövdelerinde ve yapraklarında klorofil molekülleri bulunur. Klorofilli canlılarda güneş enerjisi kullanılarak su, karbon dioksit gibi inorganik maddeler, organik maddelere dönüştürülür. Bu organik madde glikozdur. Klorofil pigmenti bitki ve öglenada kloroplâst içinde bulunur. Mavi-yeşil algde ve fotosentetik bakteride ise klorofiller sitoplâzma içindedir. Bitkiler fotosentez için ihtiyaç duydukları suyu kökleriyle topraktan karbon dioksiti ise stomalarıyla havadan alır. Stomalar karbon dioksitin alınmasının yanı sıra terleme ve fotosentez sonucu oluşan oksijenindışarı verilmesi içinde kullanılır. Denklemden de anlaşılacağı gibi fotosentez olayına CO2, H2O miktarı ve ışık şiddeti etki eder.
Bunlarla birlikte stoma sayısı, yaprak ayasının genişliği, klorofil miktarındaki artma veya azalma fotosentez hızını değiştirir.
3. Tüm Canlılara Sunulan Fotosentez Ürünü: Glikoz
Bitki yapraklarında fotosentez yaparak üretilen besinlerin önemli bir kısmı soymuk boruları vasıtasıyla kök ve gövdelere aktarılır. Bitkiler farklı organik moleküller üretirken glikoz yanında madensel tuzlar da kullanırlar.
Bitki hücrelerinde glikozun bir kısmı nişasta, bir kısmı da selüloz üretiminde kullanılır.
Nohut, mısır, fasulye tohumlarında bulunan nişasta, tohumun çimlenmesi esnasında enerji deposu vazifesi görür.
Bitki hücrelerinin etrafını saran hücre duvarının (çeperi) yapısında selüloz bulunur. Pamuk ve keten kumaşlarının lifleri selüloz ürünleridir.
Yeşil bitkilerden başlayarak besinin canlıdan canlıya aktarılmasına besin zinciri denir.Hayvanlar, insanlar, mantarlar, protistalar ve bazı bakteriler hetetrof canlılardır. Bu canlılar güneş ışığını kullanarak glikoz üretemediğinden ihtiyaç duyduğu besini ototrof canlılardan karşılar.
Besin zinciriyle bir canlıdan diğerine aktarılan maddeler, hem canlının yapı taşlarını meydana getirir hem de enerji ihtiyacını karşılar.
Bitkiler ihtiyaç duydukları karbonhidrat, yağ, vitamin ve proteinleri kendileri sentezler.
Heterotrof canlılar başka canlıların organik yapılarını kaynak olarak kullanır. Bu besinler canlılar tarafından önce sindirilir daha sonra kendi yapısına uygun organik moleküllere dönüştürülür.
C. HÜCRENİN KULLANABİLECEĞİ ENERJİ
1. Canlılar hücrelerinde kullanabileceği enerjiyi (ATP) nereden sağlar?
Besin maddesinin hücre içerisinde parçalanmasıyla yapısında bulunan kimyasal bağ enerjisi açığa çıkar. Bu esnada açığa çıkan yüksek enerjinin canlıya zarar vermemesi için reaksiyon kontrollü bir şekilde gerçekleşir.
Solunum denilen bu parçalanma olayından sonra açığa çıkan enerji,
bir başka organik molekülün yapısında depolanır.
Canlıların hareket, büyüme, aktif taşıma, ısı ayarlaması gibi
bütün faaliyetlerinde kullandığı ortak enerji molekülü ATP’dir.
Glikozun yakılmasıyla açığa çıkan kimyasal bağ
enerjisi, hücrede ATP molekülünde kimyasal bağ
enerjisine dönüştürülür.
ATP molekülü; riboz şekeri, adenin organik bazı
ve üç fosfattan oluşur. ATP molekülündeki
fosfat bağlarının kopmasıyla 7300 kalorilik
enerji açığa çıkar.
ATP molekülünün kullanılmasıyla fosfatın biri kopar
ADP ve fosfat oluşur. Daha sonra solunum sonucu açığa çıkan enerjiyle
fosfat tekrar ADP’ye bağlanır ve ATP sentezlenir.
Hücrede kullanılan enerji ATP enerjisidir.ATP’nin asıl enerji kaynağı güneştir. ATP fotosentez
sırasında da kullanılarak kendi enerjisinin
kaynağı olan besinin de oluşumunda rol oynar.
Ç. HÜCRE İÇİNDE ÇOK ATOMLU,YÜKSEK ENERJİLİ MOLEKÜLLERİN ENERJİLERİ NASIL AÇIĞA ÇIKAR?
Yeryüzünde yaşayan bütün canlıların ortak özelliklerinden biri enerji kullanmasıdır. Enerji canlılık olaylarının gerçekleşmesinde kullanılır.
Canlılar bu enerjiyi besinlerden sağlarlar. Besin maddelerinin hücre içinde oksijenli veya oksijensiz olarak parçalanıp enerji açığa çıkarılmasına hücre solunumu denir.
Besinlerin organik moleküllerindeki kimyasal bağ enerjisinin açığa çıkarılıp kullanılabilir hale getirilmesi için oksijenli ya da oksijensiz solunum yapılır.
Solunum sonunda açığa çıkan enerji ATP moleküllerine aktarılır.
Solunumda ilk kullanılan madde glikozdur. Canlı vücudunda glikozun yeterli olmadığı durumlarda yağlar ve proteinler de enerji verici olarak kullanılabilir.
1. Oksijensiz Solunum (Fermantasyon =mayalanma)
Besin maddelerinin oksijen kullanılmadan parçalanarak enerji elde edilmesine oksijensiz solunum (fermantasyon) denir.
Oksijensiz solunum bazı bakterilerde, maya mantarlarında ve bazı omurgalı canlıların kas hücrelerinde gerçekleşir.
Oksijensiz solunum, hücrenin sitoplâzmasında gerçekleşir.
Bir glikoz molekülünün parçalanmasında net enerji kazancı 2 ATP olur.
Bakteriler ve maya mantarları fermantasyon sonucunda etil alkol, sirke,
yoğurt, mayalı hamur gibi ürünler oluştururlar.
Fermantasyon sonucunda etil alkol oluşuyorsa buna etil alkol
fermantasyonu denir. Bu olay sonucunda etil alkolle birlikte karbon
dioksit gazı oluşur.
Fermantasyon olayıyla sütten yoğurt ve peynir, undan mayalı hamur, meyve sularından alkol ve sirke, besinlerden turşu üretilir.
* Laktik asit bakterileri glikozu lastik asite çevirir.Bu reaksiyon sonunda karbon dioksit gazı oluşmaz.
C6H12O6 2 C3H6O3 + 2 ATP
Glikoz Laktik asit
* Laktik asit fermantasyonu bazı omurgalıların çizgili kaslarında oksijenli solunumun yeterli olmadığı durumlarda gerçekleşir. Dokuya yorgunluk hissi verir.
2. Oksijenli Solunum:
Organik besinlerin oksijenle parçalanarak inorganik bileşiklere dönüştürülmesine oksijenli solunum denir.
Oksijenli solunum, hücrenin enerji merkezi olan mitokondride gerçekleşir. Önce sitoplâzma içinde glikozun kimyasal bağları ayrışır ve daha küçük moleküller oluşur. Bu moleküller mitokondri içinde karbon dioksit ve suya kadar ayrışır. Bu olaylar sırasında açığa çıkan enerji, oksijensiz solunuma göre çok fazladır. Oksijenli solunumda net enerji kazanımı 38 ATP, oksijensiz solunumda
2 ATP’dir.Oksijenli solunumda glikoz ve oksijen kullanılarak
su, karbon dioksit ve 38 ATP oluşturulur.
Enerji ihtiyacı az olan bakteri mantar gibi canlılarda
oksijensiz solunum görülür.
Bitkiler, hayvanlar, insanlar, mantarlar ve protistalar oksijenli solunum yaparlar. Bu canlılar, oksijenli solunum için gerekli olan besini
ya kendisi üretir ya da hazır aldığı besinlerin sindirimiyle karşılar. Oksijen ise solunum organlarıyla alınır ve hücrelere kadar taşınır.
Oksijenli solunum için gerekli oksijenin solunum organlarıyla vücuda alınmasına dış solunum denir.
Hücrelere taşınan sindirim ürünleri (glikoz) ve solunum sonucu alınan oksijen burada yakılarak enerji, karbon dioksit ve su elde edilir. Bu olay yavaş yanmadır.
Soğuk havada ağzımızdan buhar çıktığını ya da bir cam parçasını ağzımıza yaklaştırıp nefes verdiğimizde üzerinin buharlandığını görürüz. Bunun nedeni solunum sonucunda açığa çıkan suyun solunumla buhar halinde dışarı verilmesidir.
Kireç suyuna bir cam boruyla üflediğimizde kireç suyunun bulandığını görürüz. Bunun nedeni ise solunumla dışarı verdiğimiz karbon dioksittir. Çünkü karbon dioksit kireç suyunun ayıracıdır.
Bitkiler fotosentezle birlikte solunum da gerçekleştirirler.Fotosentezi sadece ışıklı ortamda, solunumu ise sürekli yaparlar. Çünkü onların yaşamak için enerjiye ihtiyacı vardır. Bitkiler gece ihtiyaç duyduğu oksijeni, yapraklarındaki stomalarıyla havadan alırlar.
Fotosentez ve solunum olayları birbirinin tersi reaksiyonlardır.Solunum ve fotosentez ürünlerinin diğer reaksiyonda kullanılması atmosferdeki karbon dioksit ve oksijen dengesini sağlar. Aynı zamanda canlılar arasındaki karbon döngüsü bu yolla gerçekleşir.
ÜNİTE 3
GENETİK
A. HÜCREDE YAPI VE CANLILIK OLAYLARININ YÖNETİMİ NASIL SAĞLANIR?
Hücrede yapı ve canlılık olaylarının yönetimini nükleik asitler sağlar. Protein sentezi, enerji üretimi, büyüme, gelişme ve üreme gibi olaylar nükleik asitler tarafından gerçekleştirildiği için, bunlara yönetici moleküller de denir. Nükleik asitler hücredeki en büyük moleküllerdir.Hücrenin çekirdeğinden başka sitoplâzma, mitokondri, ribozom ve kloroplâstta da bulunur.İki çeşit nükleik asit vardır:
1. Deoksiribonükleik asit (DNA)
2. Ribonükleik asit (RNA)
1. DNA Denilen Hücredeki Özel Molekül Ne İşler Yapar?
DNA canlılardaki hücresel yapının oluşmasını, devamlılığını ve canlılık olaylarının gerçekleşmesini sağlar.DNA çekirdekte, mitokondride ve kloroplâstta bulunur.
Madde yapımı - yıkımı, protein sentezinin yönetimi gibi olaylar DNA’nın kontrolündedir.DNA kendini eşleyerek özelliklerinin diğer
hücrelere taşınmasını sağlar. Bu yüzden canlıya ait kalıtsal özelliklerin bir sonraki nesle aktarımı gerçekleşir.
a. DNA Molekülünün Yapısı Nasıldır?
DNA molekülünün yapısında karbon (C), oksijen (O), hidrojen (H), azot (N) ve
fosfat (P) elementleri bulunur.Bir nükleik asitin yapı birimi nükleotiddir.
DNA molekülü iki nükleotid zincirinden oluşmuş sarmal bir yapıdır.
Bir nükleotitin yapısında 5 karbonlu şeker, azotlu organik baz ve fosfat grubu bulunur.
Şeker
DNA’da bulunan şekere deoksiriboz denir. 5 karbonludur.
Azotlu Organik Baz
DNA’da dört çeşit baz bulunur, bunlar adenin (A), guanin (G), sitozin (S) ve timin (T)’dir. Taşıdığı baz nükleotidin türünü belirler.
Örneğin adenin bazı bulunan bir DNA nükleotidine adenin deoksiriboz nükleotit denir. Urasil bulunduran RNA nükleotitine urasil ribonükleotit denir.
Fosfat
Fosforik asittir. Hem DNA hem de RNA’da bulunur. Baz, şeker ve fosfatın birleşmesiyle oluşan yapıya nükleotit denir. DNA’da 4 çeşit nükleotid bulunur.
DNA nükleotidleri birbirine şeker ve fosfat grupları ile bağlanarak bir zincir meydana getirir. DNA iki nükleotit zincirinin birleşmesiyle oluşur. Adenin ile timin nükleotitleri arasında 2, guanin ile sitozin arasında 3 hidrojen bağı oluşarak, DNA’nın çift sarmal yapısı meydana gelir.
Bir DNA molekülünde daima adeninle timin, guaninle sitozin bağ yapacağından adenin sayısı timine, guanin sayısı sitozine eşit olur.
(A = T, G = S)
Bir DNA molekülünü oluşturan nükleotitlerin sayısı sıralanış ve çeşidi, türden türe veya bir türün bireyleri arasında farklılık gösterir. Bu nedenle her canlının kendine özgü kalıtsal özellikleri vardır. Nükleotitleri birbirinden farklı yapan özellikler taşıdıkları organik bazlardır.
b. DNA’nın Özelliklerinden Birisi de Kendini Eşlemesidir
DNA’nın görevlerinden biri de kalıtsal karakterlerin sonraki nesillere aktarılmasını sağlamaktır. Hem bu karakterlerin taşınması için hem de canlının bir hücre olarak başladığı hayatını geliştirerek devam ettirmesi için DNA’nın kendini eşlemesi gerekir.Hücre bölünmesi esnasında DNA’nın iki zinciri, enzimler aracılığıyla, bir uçtan fermuarın açılması gibi boydan boya açılır. Ayrılma sonucunda oluşan
her zincirde bulunan bazlara ortamda bulunan nükleotidler bağlanır. Bağlanma daima adeninle timin, guaninle sitozin arasında oluşur.
Yeni bağlanmış nükleotidler alt alta sıralanarak yeni zinciri meydana getirir.
DNA eşlenirken iki ana zincir korunur. Birbirinden ayrılan bu iki zincirin karşısına ortamdaki nükleotidlerden iki yeni zincir oluşturulur. Eşlenmenin tamamlanmasıyla birbirinin aynı iki DNA meydana gelir.
2. Hücredeki Diğer Yönetici Molekül: RNA
Hücrede gerçekleşen önemli metabolik faaliyetlerden biri de protein sentezidir. Canlıların ihtiyaç duyduğu proteinin sentezlenmesi için gerekli şifre DNA’da bulunur. DNA çekirdeğin dışına çıkamayacak kadar büyük bir moleküldür. Bu yüzden, gerekli şifre proteinin sentezleneceği yer olan ribozoma aracı bir molekülle taşınır. Bu aracı molekül ribonükleikasit (RNA) tir.
RNA da DNA gibi nükleotitlerin birleşmesiyle oluşur. DNA’dan farklı olarak riboz şekeri bulundurur. Timin bazı yerine urasil bulunur. RNA tek zincirli bir nükleik asittir.
RNA görevlerine göre üçe ayrılır:
mRNA (Mesajcı RNA)
Protein sentezi için gerekli olan bilgiyi DNA’dan
ribozoma getirir.
tRNA (Taşıyıcı RNA)
Proteini meydana getirecek aminoasitleri ribozoma
taşır.
rRNA (Ribozomal RNA)
Proteinlerle birlikte ribozumu meydana getirir.
B. DÜNYADA BENZERSİZ OLDUĞUNUZU BİLİYOR MUSUNUZ?
Yeryüzünde yaşayan 10 milyondan fazla türün benzer özellikleri olduğu gibi bir çok ayırt edici özelliği vardır. Canlılar arasındaki bu çeşitliliğin sebebi kalıtsal şifrelerdeki farklılıktır.
1. Seni Sen Yapan DNA Molekülü
İnsanlar kan grubu, saç rengi, göz rengi, boy, protein türleri gibi pek çok kalıtsal özellik bakımından farklılık gösterir. Her insanın parmak izi, diş yapısı ve göz retinası başka hiçbir insanla aynı olmayan özgün yapılarıdır. Insanlar arasındaki farklılıklar, taşıdıkları DNA’lardaki farklı bilgilerden gelir. Her insanı diğerinden farklı yapan DNA’sındaki özgün şifredir. DNA’da dört farklı harfle sembolize edilen 4 farklı bazın sayısı ve diziliş sırası anlam ifade eder.
a. DNA - Gen - Kromozom
Hücrede bölünme döneminin dışındaki zamanlarda DNA dağınık uzun ipliksi şekilde görülür. Bu yapıya kromatin ağ denir. Bölünme sırasında kromatin ağ kısalıp, kalınlaşarak kromozomu oluşturur. Kromozomun yapısında DNA’yla birlikte protein bulunur.
Kromozomların, canlıya ait belli bir özelliği taşıyan ve sonraki kuşaklara aktarılmasını sağlayan parçasına gen denir. Her DNA binlerce genin meydana getirdiği bir bütündür. İnsana ait kan grubu, göz rengi, dil yuvarlama, kıvırcık saçlılık, protein çeşitleri gibi pek çok özellik genlerle taşınır.
Kromozomların şekli, büyüklüğü ve sayısı her tür için sabittir.
Aynı kromozom sayısına sahip olma iki canlı türünün birbirine benzemesini gerektirmez.
Canlılar arasındaki benzerlik, farklılık ve gelişmişlik kromozom sayısına değil, DNA’daki bazların dizilişine bağlıdır.
Her kromozom aralarında açı bulunan iki koldan oluşur. Kolları birbirine bağlayan boğumlara sentromer denir. Sentromerle birbirine bağlanan bu iki kola kromatit adı verilir.
B.Kalıtım – Kalıtsal Özelliklerimi Nasıl Kazandım?
Nesiller arasında görülen benzerlik ve farklılıkların temel nedenlerini inceleyen bilim dalına genetik(kalıtım ) denir. Canlıların dış görünüşlerine iki önemli faktör etki eder.
Kalıtım: Ana babanın üreme hücrelerindeki genler yoluyla çocuklarına aktardıkları özelliklerdir.Cinsiyet,kan grubu,saç rengi,göz rengi,altı parmaklılık,kulak memesinin yapışık veya ayrık olması,dil yuvarlaması,renk körlüğü gibi özellikler kalıtımla ilgilidir.
Çevre: Canlının daha sonraki yaşamını etkileyen ikinci etkendir.Örneğin,besin,iklim,ısı,ışık gibi.
Yeryüzünde bilinen 2 milyon canlı türündeki çeşitliliğin nedeni DNA çeşitliliğinden kaynaklanmaktadır.
C.Mendel’in Kalıtıma Kazandırdığı Bilgiler: Avusturyalı Gregor Mendel matematik ve biyoloji öğrenimi gördü. Bezelyeler üzerinde çalışmalar yaptı.
Bu deneyler sonucu KALITIM BİLİMİ ortaya çıktı. Mendel’in ölümünden 16 yıl sonra 1900 yılında De Vries (Dövrie), Correns (Korens), Tschermak (Çermak) gibi biyologlar kalıtım bilimini geliştirmişlerdir.
Mendelin yaptığı çalışmaların sonuçları bugün bile geçerlidir.
Kalıtım Çalışmaları Neden Bezelye İle Yapılmıştır ?
Bezelyeler kısa sürede çok fazla oğul döl verirler.1 yılda 4 kez
2. Döllenme kontrolü çok kolaydır.
Çeşitlerinin çok olması
Mendelin Deneylerinde Başarılı Olma Nedenleri :
Çok sayıda ana-baba kullanarak,elde ettiği Arı dölleri incelemesi
Hem matematik,hem biyoloji eğitimi görmüş olması
Mendel bir yada birkaç özelliğin dölden döle geçişini izleyerek matematiksel sonuçlar çıkarmıştır. Her özelliği inceleseydi belki başarılı olamazdı. Bir deneyinde yuvarlak-buruşuk ilişkisini,başka bir deneyinde sarı-yeşil, uzun-kısa ilişkilerini denemiştir.
Kalıtım İle İlgili Tanımlar :
Alel Nedir (Gen): Mendelin kalıtsal birimlere verdiği ad.
Alel Gen (Gen Çifti ):Bir canlının dış görünüşünde beliren,her bir karakter üzerinde etkili olan gen çiftlerine denir.
Arı Döl Nerdir ? : Bazı canlılar bir karakter için ana-babadan aynı özellikteki genleri almışsa bunlara AR DÖL (SAF DÖL = HOMOZİGOT)denir. UU,SS gibi gösterilir.
Melez Döl(Heterozigot): Bir canlıda bir karakter için iki farklı gen bulunmasıdır. Uu,ss gibi gösterilir.
Baskın Karakter (Dominant):Melez dölde ortaya çıkan karakterdir. Baskın karakterler büyük harfle yazılır. U,S gibi
Çekinik Karakter(Resesif): Melez dölde gizli kalmış karakterdir. Çekinik karakterler küçük harfle yazılır. (u,s) gibi
Genotip : Bir canlının sahip olduğu genlerin toplamıdır. Kalıtsal yapı
Fenotip : Genotip ve çevrenin etkisiyle oluşan,canlının dış görünüşüdür. Örneğin gen yapısı (UU) veya (Uu) olan canlının genotipi farklı,fenotipi aynıdır.
F1 Döl : 1. Oğul döl
F2 Döl : 2. Oğul döl
Mendelin Yaptığı Deneylerin Sonuçları :
Karakterlerin birleşmesi
Karakterlerin gizli kalması
Karakterlerin ayrılması
1. Karakterlerin Birleşmesi Kanunu : İki farklı arı döl arasında yapılan çaprazlama sonucu elde edilen oğul döl,melez karakterli olup her iki dölün karakterlerini taşır.
2.Karakterlerin Gizli Kalması Kanunu : Meydana gelen oğul döl (F1 dölü) üzerinde,genlerden biri baskındır. Oğul döl baskın karakterin (genin) özelliklerini taşır. Diğer gen yok olmayıp sadece çekinik kalmıştır.
3.Karakterlerin Ayrılması Kanunu : Elde edilen oğul döllerin (F1) çaprazlanması sonucu oluşan 2. Oğul döllerin (F2 dölü)
1/ 4 ünde 1. Arı döl,
2/4 ünde melez döl ve
1/ 4 ünde ise 2. Arı döl özelliklerinde oğul döl oluşur.
Kalıtım İle İlgili Örnek Çalışmalar :
ÖRNEK 1: Bezelyelerde yuvarlak tohumluluk(YY), buruşuk tohumluluğa (yy) baskındır. Yuvarlak tohumlu arı döl bir bezelye ile buruşuk tohumlu bir bezelye çaprazlanırsa elde edilecek oğul döllerin genotip oranını bulunuz.
ÇÖZÜM:
Ana döl YY yy
Gametler Y y
F1 döl (genotip) Yy
F1 döl ( Fenotip) (Yavruların hepsi melez yuvarlakdır)
ÖRNEK 2: Yuvarlak tohumlu (Yy) melez iki bezelyenin çaprazlanmasıyla elde edilecek oğul dölde yavruların genotip ve fenotip oranlarını bulunuz. Yuvarlak tohum baskındır.
ÇÖZÜM :
ANA DÖL Yy Yy
GAMETLER Y y Y y
F1 DÖL(GENOTİP) YY Yy Yy yy
F2 DÖL (FENOTİP) 3 /4 Sarı 1/ 4 Yeşil
ÖRNEK 3: Melez sarı tohumlu bezelye ile yeşil tohumlu bezelyenin çaprazlanmasından oluşan F1 dölünde,hangi özellik hangi oranda ortaya çıkar. ( Sarı renk yeşile baskındır)
ÇÖZÜM :
ANA DÖL Ss ss
GAMETLER S s s s
F1 DÖL(genotip) Ss Ss ss ss
F1 DÖL (fenotip) %50 Sarı %50 yeşil
Ç.Akraba Evliği Neden Sakıncalı?
Kısa parmaklık,gece körlüğü,göz kusurları gibi hastalık genleri çekiniktir. Ancak anne ve babadan aynı genler alınırsa ortaya çıkar. Yani iki çekinik gen birleşirse ortaya çıkar.
Akrabalar arasında evlilik sakıncalıdır. Çekinik genlerin ortaya çıkma olasılığı çok fazladır. Bu nedenle evlilikten önce muhakkak gen testi yaptırılmalıdır.
D. Kelıtım İnsanda Cinsiyeti de Belirler
İnsanda yavrunun cinsiyetini yumurtayı dölleyen sperm belirler.Çünkü yumurta hücresi (XX), Erkek hücresi ise (XY) kromozomludur.Eğer sperm yumurtayı (X)ile döllerse dişi,(Y) ile döllerse erkek olur.(X) kromozomlar kadın ve erkekte aynıdır. (Y) kromozom daha kısadır.
İnsandaki 23 çift kromozomdan (46 tane) 22 çifti vücut özelliklerini, 1 çifti kromozom ise cinsiyeti kontrol eder.Bir ana babadan kız veya erkek doğma oranı daima % 50 dir.
ÖRNEK : ANA DÖL ana XX baba XY
GAMETLER X X Y
F1 DÖL (GENOTİP) XX XY
F1 DÖL (FENOTİP) % 50 dişi % 50 erkek
ÖRNEK : İnsanlarda kıvırcık saç düz saça baskındır. Kıvırcık saçlı arı döl bir anne ile düz saçlı bir babadan doğan bebeğin genotip ve fenotipi nedir ?
ÇÖZÜM : ANA DÖL KK kk
GAMETLER K k
F1 DÖL (genotip) Kk
F1 DÖL (fenotip) % 100 melez kıvırcık saç
İNSANLARDA EŞEYE BAĞLI KALITIM: İnsanlarda tüm kalıtsal karakterler kromozomlar üzerindeki genler tarafından yavruya iletilir. Bazı hastalıklar X veya Y kromozomları üzerinden taşınırlar. Bazıları gizli kalabilir.
Bu kalıtsal hastalıkların bazıları Renk körlüğü (Daltonizm),Hemofili, Mongolizmdir,down sendromu,orak hücre kansızlığı
RENK KÖRLÜĞÜ : Kırmızı ve yeşil rengi ayıramaz. X kromozomuna bağlı bir çekinik gen olduğundan Genellikle erkeklerde görülür.Kız çocuğunun renk körü olabilmesi için hem ana hem babadan renk körlüğü genini alması gerekir. Kadınlar genellikle taşıyıcı rolündedir.Ancak erkek bu özelliği taşıyorsa kesinlikle renk körü olur.
HEMOFOLİ : Kanın pıhtılaşmaması hastalığıdır. (X) kromozomundaki çekinik bir gen tarafından taşınır. Hastalık ya pıhtılaşmama yada geç pıhtılaşma şeklinde olur.
MONGOLİZM : Normal kromozom sayısı 46 dan bir fazla olan (47 kromozom)İnsanlarda görülür. Geri zekalılık oluşumudur.
DOWN SENDROMU : Mayoz bölünme sırasında gamet denilen üreme hücrelerine kromozomlar eşit gitmezse yavrularda bozukluklar ortaya çıkar. Kısaca kromozom fazlalığı vardır. Bu çocuklar geri zekalıdır. 18-20 yaşına kadar yaşar.
ORAK HÜCRE KANSIZLIĞI : Akdeniz ülkelerinde görülür. DNA üzerindeki nükleotidin değişmesiyle ortaya çıkar. Ayrıca Turner, Kleinfelter kalıtsal hastalıklardır.
E.Çevre Etkenlerinin Kalıtımdaki Rollerine Örnekler
Canlıların içinde bulunduğu çevre, canlılardaki kalıtsal özelliklerin ortaya çıkışında önemli rol oynar. Şayet çevre şartları uygun değilse, o zaman belli kalıtsal özelliklerin ortaya çıkması mümkün değildir. Örneğin Kuzey ülkelerinde domates bitkisi çok iyi yetiştiği halde ürün vermemektedir. Bunun nedeni ortalama sıcaklığın düşük olmasıdır.
Yine sirke sineklerinin belli ortalama sıcaklığın altında yetiştirilmesi durumunda bazılarının kanatlarının deforme olduğu görülür.
Hamileliğin erken dönemlerinde annenin alkol, sigara veya uyuşturucu kullanması çocuğun gelişimini olumsuz yönde etkilemektedir. Aynı genotipik yapıda olan tek yumurta ikizi iki çocuk, iki farklı çevre şartlarında yetiştirildiğinde, dış görünüş bakımından farklılık gösterdikleri görülmüştür. Dış görünüşteki bu farklılık çevre şartlarından ileri gelmektedir. Bu örnekte gösteriyor ki canlının ortaya koyduğu özellikler, kalıtsal özelliklerle çevrenin etkileşmesinin ürünleridir.
Modifikasyon: Canlıların değişen çevre şartlarının etkisiyle genlerinin işlevinin değişimi sonucunda meydana gelen kalıtsal olmayan değişimlere denir. Çevresel faktör ortadan kalkınca veya değişince canlıdaki etkinin kaybolduğu görülür. Müslümanların çocukları sünnet olur. Sünnetli olan çocukların çocuklarının sünnetsiz doğması modifikasyona güzel bir örnektir.
Modifikasyonlar, sıcaklık, ışık, nem ve besin gibi faktörlerle ortaya çıkar. Örneğin, ışık olmayan bir ortamda yetiştirilen bir bitkinin rengi sarımsı bir renk alırken, gövde boyu uzar ve yaprakları küçülür. Aynı bitki, ışıklı bir ortama alındığında, görünüşteki bu değişikliğin düzeldiği görülür.
Mutasyon: Mutasyon, gen veya kromozomların yapısında meydana gelen değişmedir. Mutasyonlar DNA ‘nın kendini eşlemesi esnasında meydana gelir. Mutasyona neden olan etkenlere mutajen adı verilir. Örneğin, X- ışınları, hardal gazı, radyoaktif maddeler, ultraviyole ışınları, sigara katranı ve bazı kimyasal maddeler mutajendir. Mutasyonlar genellikle ölümcül olmakla beraber, doğadaki bir çok yararlı ırkın oluşmasında da rol oynarlar.
Mutasyonun nedenleri:
1-Nokta mutasyonu:A karşısına T gelmesi gerekirken G sonraki dizilişte yine G –C gelir.
2-Kromozom mutasyonu:Kromozom yapısının bozulması.Kromozomun bir parçasının kopması veya ters dönüp aynı veya farklı kromozoma bağlanması.
3-Sıcaklık artması:Sıcaklık artınca Moleküllerin hareketi arttığı için DNA nın kendini eşlemesi sorun olabilir.
4-Radyasyonun etkisi:Atom bombasının etkileri gibi
5-Ortamın asit veya baz oranının fazla olması
6-Alkol,sigara ve uyuşturucular.
İnsanlarda görülen albinoluk (pigmentin canlıda bulunmaması) da bir tür mutasyon sonucunda oluşmuştur. Albinoluk fareler ve bazı hayvanlar arasında da görülür. Albino bir farenin yaşama şansı doğal bir ortamda yok denecek kadar azdır. Aynı durum diğer canlılar içinde geçerlidir.
Mutasyon zararlı veya yararlı olabilir. Değişen dış koşullara adepte olmanın (uyum sağlama) bir şekille mutasyonla oluşturulan çeşitliliktir. Mutasyonlar, temelde canlının hayatının devamında sigorta rolü oynarlar.
Mutasyonlar sadece genlerde olmayıp, bir kromozomun bir kısmının diğeri ile değiştirilmesi ile de gerçekleştirilmektedir.
Doğal Seleksiyon: Doğadaki canlıların sayısı geometrik olarak artar. Fakat gerçekte, doğal koşullarda canlıların sayısı belli oranda sabit kalır. Canlılar çok sayıda canlı üretirken , mayoz olayına bağlı olarak çeşitleri de artırırlar. İşte bu çok sayıda değişik çeşitlerde ki canlının hangisinin ortamda bulunacağını ise çevre belirler. İçinde yaşanılan ortama en iyi uyabilen canlılar o ortamda yaşayabilirler, uyamayanlar ise yok olurlar. Bu olaya doğal seleksiyon denir.
H.B.D. Kettlewell (Ketvel) çevreye bağlı seleksiyonun güve kelebeklerinde nasıl geliştiğini , 1950’li yıllarda açıklamıştır. 1850 yılından önce İngiltere’deki güve kelebekleri açık renkli iken, endüstri devrimi ile çevredeki ağaçların kabuklarının renginin kararması neticesinde güve kelebeklerinin renginin de karardığı gözlenmiştir. Bu olay güve kelebeklerinin bulundukları yüzeylerde kuşlar tarafında görülüp görülmemelerine bağlı olarak değişmiştir. Rengi açık olan kelebekler ortama uyamadığından kuşlar tarafından yenilirken ortama uyabilen koyu renkli kelebeklerin yaşama şansı artmıştır. Doğal seleksiyon, değişen çevre koşullarında yaşamın garantisidir.
F. Canlıların Çeşitliliği (Türler)
Birbirine çok benzeyen ve karşılıklı döllendiklerinde;üreme yeteneğine sahip,kendileri gibi bireyler oluşturan canlı topluluğuna tür denir.Türlerin farklılığında çevre önemli rol oynar bu etkiler iklim,göç,ormanların kesilmesi,yangınlar vb.
Canlı çeşitlerinin farklılık,değişiklik ve benzerliklerine etki eden etmenler beslenme,çevre ve mutasyondur.
Ama bu her zaman mümkün olmaz. Örneğin insanların hala bakteri türü canlıları yok edememesi gibi. Bukalemunlar çok yavaş canlı olmalarına rağmen renk değiştirme özellikleri sayesinde yaşamda kalmışlardır.
Doğal seleksiyonda:
1-Beslenme ilişkileri
2-Hastalıklar
3-Canlılar arası rekabetler
4-İklim şartları
5-göçler gibi olaylar önemli rol oynamaktadır.
Canlıların bulundukları ortama uyum sağlayarak yaşama ve çoğalma şansını arttırmasına adaptasyon denir.
İnsanlar tarafından bir canlı türünün üstün özelliklerin ortaya çıkarmak için yaptıkları üretime yapay seleksiyon denir.Yapay seleksiyonla daha çok ziraatçılar uğraşmaktadır. Hayvanlarda daha yeni denenmeye başlamıştır.
Süt verimi yüksek inekler,yumurta verimi yüksek tavuklar gibi oluşturulan hayvanlara kültür hayvanları denir.
H. Milyonlarca Yıldan Bugüne Türlerde Değişme Oldu mu?
Evrim : Canlıların uzun zaman içinde geçirdiği ve geçirmekte olduğu değişikliklere evrim denir.Evrimcilere göre bugünkü canlı türü çok ilkel bir veya birkaç canlıdan türemiştir.
Lamarck’a Göre Evrim :Bu düşünceyi ilk defa Fransız bilim adamı Lamarck (Lamark) ortaya atmıştır. Lamarka göre bir organ çok kullanılırsa gelişir. Bu özellikte kalıtsaldır demiştir. Ancak haltercinin kaslarının genişliği bebeğine aktarılamaz. Burada doğru olan sadece kullanım sonucu organın gelişmesidir. Ayrıca kör bağırsağımızı hiç kullanmadığımız halde kaybolmamıştır.
Ayrıca August Weisman (Ogust Vaysman) yirmi döl boyunca farelerinin kuyruklarını kesmiş ama yinede fareler kuyruklu doğmuştur.
Çinliler yüzyıllardır çocuklarına dar demir ayakkabı giydirmelerine rağmen ayak boyları küçülmemiştir.
Darwin’e Göre Evrim : Darwin’e göre evrimin asıl nedeni mutasyondur. Mutasyon sonucu ortaya çıkan canlılardan güçlü olanlar kalmış,zayıf olanlar yok olmuştur. Örneğin uzun boylu zürafalar yaşarken,kısa boylu zürafalar yok olmuştur. Halbuki mutasyonların sonucu meydana gelen canlıların çoğu ölür veya kısırdır. O halde bu olayda yeni türün oluşmasına engeldir.
Ayrıca canlılar arasında geçit tür denilen örneğin insan ve maymun arasında böyle bir geçit canlıya rastlanmamıştır.
Evrim kuramı biyoloji ve bilimin gelişmesi açısından önemlidir.Ancak henüz kanıtlanamamıştır.Tartışmalar günümüzde de sürmektedir.
I.Kalıtımla ilgili Yeni Bilgilerin 21. Yüzyılda Açtığı Ufuk
Kalıtımla ilgili bilgiler son 20 yıldır hızla gelişmektedir. Bu gelişme sonucu bilimsel çalışmalar da hız kazanmıştır. Üniversitelerimizde genetik mühendisliği bölümleri açılarak bu konuda verilmesi gereken eğitimin şekli ve ayrıntıları belirlenmiştir.
Genetik mühendisliği, canlıların bazı genlerinin çıkarılarak ya da yenileri eklenerek değiştirilmesini sağlar. Bu yöntemle canlıların genetik yapılarının değiştirilmesi ve yeni tiplerin yaratılması hedeflenmektedir. Genetik mühendisliğinin ana ilkesi, biyolojik yapının genler aracılığıyla iyileştirilmesidir.
Genetik mühendisliğinin uygulama alanları; genetik kopyalama, canlı hücrelerinden DNA izolasyonu, DNA’nın hücreye aktarılması, yapay döllenme, vücut dışında döllenme (tüp bebek) ve iyileştirilme çalışmalarını oluşturur.
Canlıların yararlı özelliklerinin bir araya toplanmasıyla istenilen özelliklere sahip verimli ırklar üretilmesi sağlanır. Bu yöntemle yetiştirilmesi kolay, verimli bitki ve hayvan ırkları yetiştirilebilir.
Kalıtsal hastalıklara neden olan genler canlıdan alınarak canlının kalıtsal hastalıklardan arındırılması sağlanır.
Zekanın gelişmesiyle ilgili genlerin üzerinde yapılacak çalışmalarla insanda zekanın gelişimi ve daha zeki kuşakların yetişmesi sağlanabilir.
Genetik mühendisliği, verim alınacak yaştaki canlı çeşitlerinden daha uzun süre yararlanmak için çalışmalar yapmaktadır. Genetik mühendisliğinin gelişmesi, bulaşıcı hastalıkların önlenmesini sağlayacaktır. Çeşitli hayvanların ve insanların doku ve organlarının kopyaları üretilerek doku ve organ naklinin kolaylıkla yapılması sağlanabilir.
Kalıtımla ilgili yeni bilgiler için bilimsel çalışmalar yoğun olarak sürdürülmektedir.
İ.Genetik Alanındaki Gelişmeler
Genetik alanındaki gelişmeler; insanların birçok özürlerine, bedensel ve genetik hastalıklarına çözüm üretmektedir.
Genetik alanındaki çalışmalar yardımıyla hastalıklara karşı yatkınlıklarımızı; doğum öncesinde doğacak çocuğun gen yapısını öğrenebileceğiz. Buna göre çocuk sahibi olacak çiftler, genetik danışmanlara başvurarak bilimsel içrekli bilgileri alabileceklerdir. Yeni doğmuş bebeklere, ileride yakalanabilecekleri olası hastalık durumlarına göre gen tedavisi yapılabilecektir.
Alkolizm, madde bağımlılığı, suça yatkınlık gibi sorunlar, genetik yapının değiştirilmesiyle ortadan kaldırılmaya çalışılacaktır.
Tohumların genetik iyileştirilmesi sağlanarak, daha verimli, daha dayanıklı ve besin gücü daha yüksek ürünlerin elde edilmesiyle, tarımsal üretim gelişecektir.
ilaç sanayisinde gen tedavisi ve gen bakımı ile ilgili ilaçlar geliştirilecektir.
22 Şubat 1997 tarihinde İskoçya’nın Edinburgh kentinde bulunan Roslin Enstitüsünde Dr. Vilmut ve ekibi, koyunu kopyalamayı (klonlama) başardılar.
Bir koyundan alınan bir vücut hücresinin çekirdeği, başka bir koyuna ait çekirdeği alınmış bir yumurtaya yerleştirilerek yeni bir koyuna yaşam verilmiştir. Dolly adı verilen kuzunun oluşumu bu kopyalamanın sonucudur.
Genetik kopyalama işlemi şu aşamalardan geçmektedir:
46 kromozom üzerindeki toplam 3 milyar baz çiftini art arda dizebilmek uzunlukları açısından olanaksızdır. Bunun için DNA molekülünü özel enzimler yardımıyla 50 000 — 200 000 nükleotide ayırmak gerekir. Bu amaçla bir hücrenin DNA’sı çeşitli kesim enzimleri kullanılarak farklı yerlerinden kesilir. Bu şekilde kullanılan enzimlere, restriksiyon endonükleaz enzimler adı verilir.
DNA üzerinde inceleme yapılabilmesi için, farklı uzunluklarda kesilerek birbirinden ayrılmış çok sayıda DNA parçacığına gereksinim vardır. Bu parçacıklardan her biri, bir bakterinin içine yerleştirilir. Her bakteri aynı DNA parçasını içerdiğinden, bakterilerin çoğalması, klonların elde edilmesini sağlar. Bundan sonraki aşama haritalamadır. Haritalama, her kromozomun DNA parçacıklarının yeniden birleştirilmesini sağlar. Birleştirme işlemi, kısa DNA parçacıklarının sıraya konmasıyla gerçekleştirilir.
DNA klonlamasının basamaklan : DNA à Kesme à Klonlama àHaritalama à Diziliş
J.Biyoteknoloji Uygulamalarının Sağladığı Yararlar
Biyoteknoloji, biyolojinin teknolojiye uygulanmasıdır. Bilimsel çalışmalar sonucu elde edilen bilgiler ve teknolojinin tıpta uygulanması; birçok hastalığın iyileştirilmesini kolaylaştırmıştır. Örneğin; endoskopi cihazıyla sindirim sistemindeki hastalıkların tanısının yapılması biyoteknoloji sayesinde olmuştur.
Plastik cerrahide geliştirilen teknoloji sayesinde yapay kol ve bacaklar, yapay diz ve kalça eklemlen geliştirilmiştir.
Yapay olarak böbrek (diyaliz makinesi), yapay akciğer (solunum cihazı) yapılmıştır. Yine biyoteknoloji sayesinde tıpta tahliller modern cihazlar yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Şeker (diyabet) hastalığının tedavisinde kullanılan insülin yıllarca hayvanlardan elde edilmiştir. Bu şekilde elde edilen insülin hem pahalı hem de sınırlıydı. Biyoteknolojik yöntemlerle bakterilerden insülin üretilmesi ile bol miktarda ve çok ucuza insülin sağlanmaktadır.
Günümüzde biyoteknolojik yöntemlerden aşı üretiminde de yararlanılmaktadır. Bu yöntemlerle üretilen aşılar, klasik aşıların yaptığı yan etkileri yapmadığı gibi uzun süre de saklanabilmektedir. Bu aşıların güvenirlikleri daha fazladır. Ayrıca daha bol üretilme olanağı vardır. Son zamanlarda İngiliz bilim adamları diş çürümelerini önleyen aşı buldular. Tütünden yapılan aşı, macun ya da gargara ile kolayca uygulanabilmektedir.
Biyoteknolojik yöntemler gıda sanayisinde de kullanılmaktadır. Örneğin; meyve suları, süt ürünleri ve sirke yapımında biyoteknolojik yöntemlerden yararlanılmaktadır.
Bu maddelerin üretiminde kullanılan mayaların DNA’ları değiştirilerek daha kaliteli gıda maddeleri yapılabilir. Örneğin; peynir mayalarının DNA’larına uygun şifreler aktarılarak kaliteli peynir çeşitleri elde edilmektedir.
Biyoteknolojik yöntemler, yeni canlı soylarının geliştirilmesine olanak sağlamıştır. Bu yöntemler kullanılarak daha verimli hayvan ve bitki soyları ile yeni ıslah teknikleri geliştirilmiştir.
Yeni geliştirilen tekniklerle DNA moleküllerinin baz sıralarının bir kısmının değiştirilmesi, bir kısmının çıkarılması ve DNA’ya yeni bazların eklenmesi sağlanmaktadır. Bu yöntemlerle kalıtsal hastalıklara neden olan bazı genlerin DNA’dan çıkarılması, bir canlının bazı genlerinin başka bir canlıya aktarılması deneniyor. Örneğin; domuzlara insan geni nakledilerek bunların “organ bankası” durumuna getirilmesi için çalışılıyor. Benzer yöntemlerle bitki ve hayvan soyları geliştiriliyor.
Biyoteknolojik çalışmalarla çok özel koşullarda vücut işlevlerinin sürdürülmesini sağlayan özel araç ve gereçler geliştirilmiştir. Örneğin; astronotların uzay aracı dışında kullandıkları giysiler biyoteknolojinin bir ürünüdür. Bu giysiler, yaşamın sürdürülmesi için gerekli her şeyi içerir ve kendi kendine yeterli bir çevre oluşturur. Giysi, bir yandan oksijen sağlarken bir yandan solunum atıkları olan karbon dioksit ve su buharını yok eder. Bu giysiler astronotu aşırı soğuk, sıcak ve radyasyondan korur.
