HAYVAN FİZYOLOJİSİ
Version 0.3
DR UTKU GÜNER
Ders
Notları
T R A K Y A U N İ V E R S İ T E S İ
Fen Fakültesi Biyoloji Bölümü
Kod adı: AŞURE 3+3
Vertex site Trakya Üniversitesi
Fen fakültesi Biyoloji Bölümü
Mayıs 2014
Güncel sürüm için kare kodun
adresine gidin.
İ ç i n d e k i l e r
Temel Fizyolojik Yasalar... 1
Termodinamik yasalar ...1
Avogadro hipotezi...2
Boyle yasası ...4
Herry yasası ...5
Laplace yasası ...6
Fick Yasası...6
Frank-Starling hipotezi...7
Hücre Fizyolojisi... 8
Hücre...8
Hücrenin inorganik bileşikleri...10
Hücrede su ...11
Suyun fonksiyonu ...12
Hücrenin organik molekülleri ...13
Proteinler ...13
Proteinlerde Üç Boyutlu Yapısı...17
Lipidler...25
Hormonlar...27
Enzimler ...27
Vitaminler ...30
Hücre Zarı...31
Fosfolipid yapısı ...32
Hücre membranın görevleri ...35
Membran Proteinleri ...36
Membran proteinlerinin görevleri: ...39
Membran Karbohidratları...39
Kolesterol ...40
Kolesterol İşlevi ...42
Membran bağlantıları...43
Bazal lamina...45
Adhezyon Molekülleri: ...46
Hücre dışı matriks ...48
Fosfolipidlerin geçirgenliği ...49
Basit Difüzyon ...51
Filtrasyon...52
Taşıma proteinleri ile Kolaylaştırılmış diffüzyon...53
Kolaylaştırılmış difüzyon GLUT glikoz transporterları...54
Kolaylaştırılmış difüzyon Aquaporin su kanal proteinleri ...55
Aktif- pasif Taşıma...56
Simport-Antiport aktif taşıma yolları...59
Primer aktif taşıma Na-K ATPaz...60
Primer aktif taşıma Ca ATPaz ...61
Sekonder Aktif Taşıma Na -Glikoz ve Amino asit coportu ...61
Membran reseptörü ikincil haberci...62
Ekzositoz ...63
Endositoz...64
Sitoplazma ...66
Sıvı kısım sitozol ...66
Endo plazmik Retikulum ...67
Düz E.R. işlevi ...67
Granüllü ER İşlevi...68
Ribozom ...68
Golgi Aygıtı...70
Lizozom ...72
Vitamin A zehirlenmesine bağlı lizozom membran hasarı ...73
Kanser ve lizozom ...74
Lizozomlar ve Gut hastalığı ...74
Lizozomlar ve Yangı ...74
Mitokondri ve Enerji Üretimi...75
Kemoosmotik Atp sentezi ...76
Hücre iskeleti Görevi ...77
İntermedial Filamentler ...78
Mikrofilamentler ...78
Mikrotübüller...79
Sentrozom ...80
Kamçı ve Siler ...81
Hücre iskeleti ve hareket ...81
Çekirdek (Nükleous) ...81
Sinir sistemi ...85
Gibbs Donan Dengesi ...88
Refleks Olayı ...90
Sinir iletisi ...91
Membran Dinlenme potansiyeli ...92
İyon Kanalları ...93
Kimyasal kapı yada Ligant kapısı ...93
Voltaja bağlı Na kapısı...94
Aksiyon Potansiyeli ...94
Depolarizasyon-Hiperpolarizasyon...96
İmpulsun sinir boyunca yayılması...98
Mutlak refrakter periyod:...99
Relatif (Nisbi) refrakter periyod:...99
Reobaz (Eşik değer)...101
Ekdize Edici Post Sinaptik Potansiyel (EPSP) İnhibe edici post sinaptik potansiyel (IPSP):...104
Sumasyon: ...108
Nörotransmiter maddeler...109
Asetilkolin ...112
Histamin ...112
Dopamin: ...112
Glutamik asit ve aspartik asit...113
MAO (Mono amino oksitaz) ...114
COMT (Katekol-O-Metil Transferaz):...114
Serotonin ...115
Kalsiyum kanalları ...116
Sinir sistemi ...116
Sinir sistemin evrimsel gelişimi...116
Sinir Organizasyonu ...120
Omurilik sinirleri...123
Beyinden çıkan sinirler ...124
Beyin Kısımları ...125
Retiküler Aktive edici sistem (Retiküler Formasyon) ...127
Bazal Ganglion ...128
Limbik sistem...128
Hipotalamus ...129
Talamus...130
Sinir sistemi organizasyon...131
Sempatik Sinir Sistemi...132
Parasempatik Sistem...134
Kolinerjik Ve Adrenerjik Etkiler ...135
Cerebellum (Küçük Beyin) Fonksiyonlari...136
Büyük Beyin (Beyin korteksi) (Cortex cerebri) ...137
Tek Hücrelilerde hareket ...138
Çok hücrelilerde hareket...139
Kas ...141
Kas tipileri...141
Kas Yapısını Oluşturan Proteinler ...144
Aktin ...144
Tropomiyozin:...145
Troponin : ...145
Miyozin : ...145
Sarkomer Yapısı...146
Motor Ünite...147
Nöromüsküler bağlantı (kavşak, uç plak)...148
Kas Kasılmasi...150
İskelet Kasında Gevşeme...151
Tetani ...152
Merdiven Treppe Olayı ...153
İskelet kası tipleri...153
İskelet Kasında Enerji...154
Alaktik Anaerobik Sistem (Fosfatojen = ATP- Keratin fosfat): ...156
Glikoliz...158
Kasılma Tipleri...158
Rigor Mortis ...159
Kalp kası...160
Düz Kas...163
Mandal Mekanizması...163
Kalsiyumu Bağlıyan Protein -Kalmodulin...167
Düz Kas Tipleri ...168
Viseral Düz Kas (Tek Birimli Düz Kas) ...168
Multiunit Düz Kas ...168
Reseptörler ...170
Duyu Organları ve Reseptörler...172
Duyu Organı Sınıflaması ...173
Duysal Sistemin Genel Özellikleri...174
Deride sıcaklık algılanması...177
İki-Nokta Ayırımı...178
Reseptörlerdeki Elektriksel ve İyonik Olaylar...178
Jeneratör Potansiyeller...178
Omurgalı Göz Yapısı ...179
Görme Olayı ...179
Görmenin Kimyası...181
Çubuk Hücreleri...183
Retina ...183
Koni Hücreleri...184
Bipolar Hücreler...184
Ganglion Hücreleri...184
Fotoreseptörler uyarı oluşumu ve bunun işlenmesi ...185
Görme sinirleri ...186
Gece Körlüğü ...186
Koku ...187
Tad duygusu...189
İşitme Duyusu ve Denge ...190
Tüy Hücreleri ...193
Ses özelikleri ...194
Kulak Zarı ve Kemiklerin İşlevleri ...195
İşitme Sinir Liflerindeki Aksiyon Potansiyelleri...196
Odiyometre...198
Vestibüler Fonksiyon ...199
Vestibular Apparat Krista Ampullaris ve Dinamik Denge...199
Nistagmus ...199
Utrikular Reseptör Hücreleri Üzerine Yerçekiminin Etkisi...200
Kalp ve damarlar...201
Böcekte dolaşım sistemi...202
İnsanda Kalp ...203
Kalp Sesleri ...206
Kalp ileti sistemi...207
Elektrokardiyogram (EKG)...213
Kalp atımı etkileyen faktörler ...215
Stannius bağları ...218
Dolaşım sistemi ...218
Kan basınçı ...219
Sistemik Dolaşım...221
Pulmonar dolaşım: ...222
Kan damarları...222
Kapiller kan damarları...223
Kapillerin Fonksiyonları: ...224
Kan akımı kontrolü ...226
Akut kontrol ...226
Kan Akımının Uzun Süreli Kontrolü ...228
İyonlar ve Diğer Kimyasal Faktörlerle Vasküler Kontrol...232
Bazı Özgül Dokularda Kan Akımının Özel Kontrolü ve Endotel...232
Kapillerde madde taşıma yolları ...235
Kapiller membrandan sıvı geçişi: Starling güçleri; ...235
Lenf sistemi ...236
Kan Fizyolojisi...238
Plazma Proteinleri ...238
Plazma Lipidleri ...242
Plazma Karbonhidratları ...242
Plazmada Bulunan İnorganik Maddeler...243
Kan hücreleri ...243
Eritrositler(akyuvarlar) ...243
Eritrosit membran proteinleri ...245
Hemoglobin Yapımı...246
Demir Metabolizması...248
Alyuvarların Yıkımı ...249
Anemi ...251
Eritroblastozis Fetalis ...251
Polisitemi ...251
Kan Grupları ...252
Trombositler ...254
Kanın Pıhtılşaması(hemoztaz) ...255
Ekstrensek Yol ...260
İntrensek Yol ...260
Pıhtılaşma Faktörleri...261
Pıhtılaşmanın Sınırlandırılması ...261
Kan Pıhtısının Erimesi ...262
Vitamin K eksikliği ...263
Hemofili ...263
Tromboembolik Olaylar ...263
Lökositler-Akyuvarlar Beyaz Kan Hücreleri ...264
Nötrofil ...264
Eozinofil...265
Bazofil...266
Lökositoz-lökopeni...268
Lösemi...268
Vücudun Enfeksiyonlara Direnci...269
Doğuştan gelen bağışıklık ...269
Aktif ve pasif bağışıklık ...270
Antijen ve antikorlar ...271
Komplement sistem...273
Toll-benzeri reseptörler (Toll-like receptors-TLR) ...275
Hapten...275
Aşırı duyarlılık reaksiyonları ...276
Tip I Hipersensitivite ...276
Tip II Aşiri Duyarlilik...278
Tip III Aşiri Duyarlilik...278
Tip IV Aşiri Duyarlilik...279
Püy(irin oluşumu) ...281
Sindirim Fizyolojisi ...282
Farklı besinlere göre sindrim sistemi ...283
Geviş getiren ve getirmeyen Otcularda sindirim sistemi...284
Sindirim kanalının yapısı ...285
Müküs salgısı ...287
Tükrük Salgısı ...287
Özofagus Salgısı ...288
Mide...288
Mide salgı hücreleri ...290
Pankreas ...292
Enterohepatik dolaşım...294
İnce Barsak Salgısının Yapısı ...295
Kalın Barsak ...295
Sindirim kanalındaki başlıca Sfinkterler ...296
Besinlerin Kimyasal sindirimi...297
Protein sindirimi...297
Karbonhidrat sindirimi...301
Yağların sindirimi...304
Safra tuzlarının ...305
Karaciğer ...306
Homestazi...313
Geribildirim ...315
Refleks ve yerel homeostatik yanıtlar ...316
Isı dengesi ...317
Canlıların çevreye osmotik durumuna uyumu ...324
Azotlu atık maddeler...325
Üre sentezi ...325
Ürik asit ...328
Boşaltım organları ...328
Balıklarda Osmoregülasyon ...329
Kuşlarda ozmoregülasyon: ...331
Sıvı-Elektrolit Dengesi ...331
İntrasellüler sıvı ...332
Extrasellüler sıvı ...333
Sıvı değişiminde etkili faktörler ...334
Osmotik Basınç ...335
Sodyum ve Potasyum...335
Asit-Baz dengesi ...336
İnsanda Azotlu atıklar(Üre, Ürik asit, Kreatin)...336
Amonyağın Atılımı ...338
Ekstrasellür ve İntrasellüer Tamponlar ...338
Boşaltım sistemi Böbrekler...340
Böbrek Yapısı...341
Böbreğin Kanlanması ...341
Nefron tipleri ...342
Nefron yapısı ...343
Filtrasyon yarıkları ve Podositlerin uzantıları ...345
Bowman kapsülünde basınç bağlı filtrasyon...346
Glomerül filtrasyon Oranı...347
Mezangiyal hücreler ...348
Vesa recta ...351
Jukstaglomerüler Apparat ve Hormonal kontrol...352
Renin ...353
ANP ...356
İdrar oluşumu ...356
Boşaltım sistemi diğer kısımları İdrar Torbası ve İdrar Yolları ...357
Hemodiyaliz...357
Solunum Fizyolojisi ...360
Direkt ve indirekt solunum ...361
Trake solunumu...362
Dış ve İç solunum ...363
Canlılarda Gaz Alış Verişi...363
Deri solunumu ...364
Solungaç solunumu...365
Akçiğer solunumu...366
Ters Akım Sistemi: ...367
Kuşlarda solunum...368
İnsanda Solunum Sisteminin Kısımları...369
Solunum pigmentleri...371
Akciğer ve Dokularda Gaz Değişimi ...373
Metabolizma ...378
Respiratuvar değişim oranı (RER, R) ...378
Solunum hızı kontrolü...379
Akçiğer alveollerindeki yüzey gerilimi ...381
Akciğer Hacim ve kapasiteleri: ...381
Su Altı (Dalma) Fizyolojisi...384
Şnorkel ile Solunum...385
Hücre haberleşme yolları ...386
G-Proteinine Bağlı Reseptörler...389
Tirozin Kinaz Reseptörleri ...391
İyon Kanalı Reseptörleri ...393
İkincil haberciler...394
Protein Fosforilasyonu...400
Hücre İçi Reseptörler...401
Hormon...404
Hormon reseptörleri...409
Hormon Etki Mekanizmaları ...409
Endokrin Bezler ...413
Hipotamus ...413
Hipofiz Hipotalamus İlişkisi ...414
Hipotalamus hormonları ...414
Hipofiz hormonları(trofik hormonlar) ...415
Ön hipofiz hormonları ...417
Opiyomelanokortin ailesi hormonlar ...417
Glikoprotein ailesi hormonlar ...418
Somatomammotropin ailesi hormonları ...419
Opiyomelanokortin ailesi ön hipofiz hormonları (POMC) ...420
Pineal bez (Epifiz) hormonu (melatonin)...421
Böbrek hormonları (Eritropoietin, 1,25 kalsiferol, Renin) ...422
Timus bezi hormonları ...422
Kalpten salgılanan ANP hormunu ...422
Plasenta hormonları Koryonik gonadotropin (hCG) ...423
Tiroid Bezi hormonları ...423
Kalsitonin...425
Paratiroid Bezi hormonları ...426
Böbrek Üstü Bezleri (Adrenal Bezler) hormonları...427
Glukokortikoidler...428
Mineralokortikoid ...428
Gonadokortikoidler ...428
Pankreas hormonları ...428
Glukagon ...429
İnsülin...430
Diabetes Mellitus ...433
Gonadlar: Cinsiyet bezleri ...433
Diğer Dokulardan salgılanan Hormonlar...437
Kaynaklar...439
Indeks ...441
Temel Fizyoloji Yasaları ve
Hücre Fizyolojisi
Temel Fizik ve kimya yasalarının bir kısmı fizyolojik önemi bakınundan
incelenmiştir. Hücre fizyolojisinde özellikle hücre membrane yapı ve işlevi ile
organeller hedeflenmiştir.
Temel Fizyolojik Yasalar
Termodinamik yasalar
1. yasa: evrendeki enerjiler yok olmaz sadece birbirine veya işe dönüşür. Evrendeki toplam enerji sabittir (istisnai olarak nükleer reaksiyonlarda kütle enerjiye dönüşür, ama evrendeki toplam kütleyi de enerji cinsinden kabul edersek, toplam enerji yine de sabit olur).
ŞEKİL 1.1 Termodimaniğin birinci yasası enerji ve entropi
Canlı sistemler enerjilerini temel olarak ya diğer canlılardan, güneşten yada kimyasal bağ enerjisinden elde eder. Enerji yok olmaması yalnızca farklı formlara dönüşmesi
Bölüm
1
Kalori(cal) sıcaklığı artırmak için gerekli enerjidir olarak tanımlanır. 1 gram suyu 14.5°C dereceden 15.5°C. yükseltmek için gereken enerjisidir. Kalorinin 1000 katı kilokalori(kcal) olarak tanımlanır. Diğer bir enerji birimi ise joule (J) dür. 1000 joule 1 kilo joule eşittir. 1 Kcal 4.184 kJ eşittir.
ekositemde canlı metabolizmasında önemlidir. Tüm enerji döngüleri sırasında bir miktar enerji kaybolur yani entropi(düzensizlik) artar.
2. yasa: Hiçbir cihaz veya sistem aldığı ısıyı tamamen işe dönüştürecek şekilde çalışamaz(%100 verim olmaz). Ayrıca sadece ısıyı bir sıcaklıktan daha yüksek bir sıcaklığa transfer eden bir süreç mümkün değildir. Canlı sistemlerde enerji dönüşümü mekanik sistemlerden daha yüksek verimde olmasına rahmen hiçbir zaman yüzde yüze seviyesine gelemez. "Hiçbir enerji akışı, düzensizlikten düzene doğru olamaz." veya
"Bütün sistemler, evrenin yapısı gereği düzensizliğe doğru gitmeye mahkûmdur."
veya "Yapılar, her zaman düzenli bir halden, düzensiz bir hale doğru ilerlerler."Biyolojik yapılarda enerji dönüşümleri insan yapımı sistemlere daha yüksektir. En yüksek verimli enerji dönüşümü biyolümünasta gözlenir. Ateşböceği lüsiferin adlı maddenin ATP ile fosforilasyonu sonucu bir parıltı meydana getirir.
Kimyasal enerji böylece ışık enerjisine dönüşür ve böcekler arasında iletişimi sağlayan ışık parlamaları meydana gelir. Az bir enerjide ısı olarak kaybolur(verim %98).
3. yasa: mükemmel kristallenmiş bütün maddelerin mutlak sıcaklıktaki (0 kelvin) entropileri sıfırdır. Entropi hesabının temelini oluşturan yasadır. Sıfır Kelvin üzerindeki tüm moleküllerin belirli bir kinetik enerjileri vardır. Bu enerji canlı sistemlerindeki kendi kendine olan enerji kullanılmayan tüm olay için gereklidir.
0. yasa (evet sıfırıncı): Eğer iki cisim üçüncü bir cisim ile ısısal denge halinde ise birbirleriyle de ısısal dengededir ve bu nedenle aynı sıcaklıktadır.
ŞEKİL 1.2 Termodimaniğin sıfıncı yasası ısısal denge
Sıcaklık ölçümünün temeli bu yasadır. Sıfırıncı olmasının sebebi ise diğer yasalardan sonra çıkmış olması ama diğer yasaların anlaşılabilmesi için gerekli olmasıdır. Canlı sistemdeki ısı dengesinde 0. yasa kullanılır. Canlılar ısı koruması için yada ısının diğer ortamlara transferinde bu yasa önemlidir.
Avogadro hipotezi
Bütün maddeler; demir, kalsiyum ya da oksijen gibi saf kimyasal maddeler, kimyasal elementlerden oluşur. Bir element kimyasal olarak daha küçük parçalara ayrılamayan maddedir.
ŞEKİL 1.3 Avargadro hipotezi
Maddeler normal şartlarda gaz, katı yada sıvı halde olabilir. Vücudun yaklaşık % 98'i oksijen, karbon, hidrojen, nitrojen, kalsiyum ve fosfor olmak üzere sadece altı elementten meydana gelmiştir. Madde moleküler farklı atom ağırlığa sahip olmalarına rahmen molar olarak eşitlerse aynı sayıda atom içeririrler. Aynı sıcaklık, basınç ve hacim altında gazlar, aynı sayıda molekül içerirler. Buna göre, belirli bir hacimdeki gazın bulundurduğu molekül sayısı, gazın kütle ya da boyutundan bağımsızdır. Örnek olarak, aynı hacimdeki hidrojen ve nitrojen verilebilir. Buna göre, hidrojen de nitrojen de, aynı hacim, aynı basınç ve aynı sıcaklıkta aynı molekül sayısına sahiptir. Bu durum solunda alınan havaın birleşenlerin dağılımında önemlidir. Soluk havasında bulunan gazların dağılımında basınç ve sıcaklık önemli rol oynar buna karşın molekül ağırlıları gaz karşımda gazların dağılımı değiştirmez. Bu noktada gazların sıvılar içinde erimelerinde diğer faktörlerinde rolü olduğu unutmamalıdır.
Avagadro kanunu matematiksel olarak şöyle gösterilebilir:
V \ n= a.
V kübik metre olarak hacim, n gazın mol sayısı, a da bir sabittir. Bu denklem, sadece homojen maddeler(tek bileşenli) için geçerlidir. Buna homojen sıvılar ve katılar da dahildir.
Avogadro yasasının en önemli sonucu, yasanın ideal gaz sabitinin tüm gazlar için aynı olduğunu bulmasıdır.
P paskal olarak basınç, T de Kelvin olarak sıcaklıktır. Denkleme göre, tüm gazlar için bu sabit eşittir. Yani gazın boyutunun ya da kütlesinin bu sabitin değerini değiştirmez.
Standart durumda, bir mol ideal gaz, 22.4 litre (dm3) yer kaplar. Bu değer, genellikle molar hacim olarak kullanılır. Bir moldeki molekül sayısı olan Avogadro sayısı, yaklaşık olarak mol başına 6.02×1023 parçadır. Avogadro yasası, toplam gaz yasasını oluşturan Boyle yasası, Charles yasası ve Gay-Lussac yasasıyla birlikte ideal gaz yasasını oluşturur. Farklı gazların karışımı olan havadaki her bir molekül farklı atom ağırlığına sahip olmasına karşın aynı hacim ve basınçta eşit sayıda molekülden oluşmuştur. Sıcaklığın ve basınçın değişmesi hava karışımdaki moleküllerin sayısını etkiler. Bu durum dalış fizyolojisi için önemlidir.
Molekül ağırlığı, bir maddenin molekülünün yapısına katılan tüm atomların ağırlıklarının toplamıdır. Örneğin suyun (H2O) molekül ağırlığı; 2 x 1,008 + 16,00 = 18,016’dir.Molekül ağırlığının gram cinsinden ifadesi mol olarak tanımlanır.
Örneğin 1 mol (1000 mmol) su, 18,016 gram su demektir veya 18,016 gram su 1 mol’dür Gerçekte 1 mol (1000 mmol) suda Avogadro sayısı (6,023 x 1023) kadar su molekülü bulunur
Ekivalan ağırlık (eşdeğer ağırlık), bir element veya bileşiğin 1 mol hidrojen ile birleşen veya onun yerine geçebilen miktarını ifade eder; moleküler ağırlığın valansa (değerlik) bölümüne eşittir. Ekivalan ağırlığın gram cinsinden ifadesi, ekivalan sayısı (Eq) olarak tanımlanır. 1/1000 Eq=1 mEq veya 1 Eq=1000 mEq
Örneğin 1 ekivalan HCl, 36,46 gram HCl demektir veya 36,46 gram HCl, 1 ekivalan HCl’dir.
1/1000 mol=1 mmol veya 1 mol=1000 mmol.
Aynı şekilde 1 Eq (1000 mEq) kalsiyum(Ca), 40,08/2=20,04 gram kalsiyum demektir veya 20,04 gram kalsiyum 1 Eq (1000 mEq) kalsiyumdur.
Valans (değerlik); bir asit için moleküldeki yer değiştirebilen H atomları sayısı, bir baz için moleküldeki yer değiştirebilen OH- iyonu sayısı ve bir tuz için moleküldeki (+) yüklü iyonların yerine geçebilecek H+ iyonu sayısı oksidan bir madde için reaksiyon sırasında alınıp verilen elektron sayısını gösterir.
Boyle yasası
Boyle yasasına göre, sıcaklıklar sabit tutulduğu sürece, belirli ölçüde alınan bir ideal gazın hacmiyle basıncının çarpımı sabittir. Matematiksel bir anlatımla:
P x V = k
P paskal olarak basınç, V kübik metre olarak hacim, k gaz sabiti (8.3145 J/(mol K).
Boyle yasası, genellikle, sadece hacim ya da basınç anlamında yapılan bir değişikliğin sonuçlarını önceden tahmin etmek için kullanılır. Belirli ölçüdeki herhangi bir gazın, sıcaklığın sabit tutulma şartıyla (bunun için soğutma ve ısıtma kullanılmalıdır), "önce" ve
"sonraki" hacim-basınç ilişkisi aşağıdaki gibidir:
Bu denklem, genellikle herhangi bir (basınç ya da hacim) "sonra" öğesinin bulunması için kullanılır. Örnek: Gazlar, sıkışabilirler. Gazlar Basınç farkı yönünde akarlar. Direnç artarsa akış azalır. “Hava”, bağımsız olarak difüze olan gazların bir karışımıdır. Her bir gazın karışım içinde miktarına bağlı bir “kısmî basıncı” (Pgaz) vardır. Boyle yasası akciğerlerin çalışmasında önemlidir. Akciğerlerde soluk verilmesi sırasında hacim artışı olur ve akciğer basıncı azalır bu durumda dıştaki hava akciğerlere dolar. Tersine soluk vermede akciğer hacim azalı ve artan basınçla akciğerlerdeki hava dışa atılır.
ŞEKİL 1.4 Hacim basınç arasındaki ilişki
P1 x V1 = P2 x V2 P2 = P1V1/V2
Sabit sıcaklıkta tutulan belirli bir miktar gazın, hacmi ile basıncının çarpımı sabittir.
kabarcıklarının çapları küçülür. Bu etkiden gaz embolisi ve kabarcık oluşumuyla ilintili olan dekompresyon (vurgun) hastalığında faydalanılır. Su dalmak için yüzeyde hava alıp dalan bir dalgıç akciğer hacmi 6 lt kabul edilirse 10 metrede bu hacim 3 litreye düşer (her on metrede 1 atm basınç artışı olur). Dönüp hiç nefes vermeden su yüzeyine çıktığında akciğerindeki hava miktarı aynı olduğundan, akciğerin hacmi de ilk haline eşit olacaktır. Dalgıç su yüzüne çıkarken sıkıştırılmış olarak solunan bu fazla havanın boşalması için yeterli zaman tanımazsa akciğerlerde genişleyen gaz dokularda yırtılmalara yol açar.
Fakat tüple dalış yapan (scuba- self contained underwater breathing apparatus) bir dalgıç için durum farklıdır. Bu sefer dalgıç, 10 metrede hacmi yarısına inmiş olan ciğerini tüpteki havayla doldurur. Şimdi akciğerlerde yüzeydekinin iki katı kadar hava vardır. Yine hiç nefes vermeden su yüzeyine geri döndüğünde, akciğerin içindeki hava ilk hacminin iki katına ulaşmak isteyecektir. Bu da akciğerin kapasitesini zorlayacağından, zarar görmesine sebep olabilir. Eğer dalgıç derinde soluduğu havayı su yüzeyine çıkarken geri vermezse genişleyen hava akciğer dokusunu zedeleyebilir. Yırtılan damarlardan dolaşıma katılan hava tıkanmaya (emboliye) yol açabilir. Dokularda ve merkezi sinir sisteminde çözünen azot derinde karar verme gibi fonksiyonları bozup dalgıçın yaşamını tehlikeye sokabilir.
Herry yasası
Bir maddenin belli bir çözücünün belli bir miktarında, belli basınç ve sıcaklıkta çözünebilen en fazla miktarına o maddenin çözünürlüğü denir. Çözülmeyi bazı faktörler etkiler: Belirli şartlar altında bir gazın sıvıdaki çözünürlüğü o gazın çözülme katsayısı ve basınçı ile doğru orantılıdır. Gazın
“kısmi basıncı” ile çözülür doğru orantılı iken sıcaklık ile ters orantıdır. Çeşitli çözücülerdeki gaz çözünürlüğü değişir Örneğin Suda O2: 0.15 mmol/L (zayıf) iken CO2: 3.0 mmol/L (kuvvetli [x20]). Gazın erime katsayısı artıkça yada gazın basınçı artıkça daha fazla gaz sıvıde erimiş hale geçer. Başka bir ifade ile bir sıvının içinde çözünebilecek gaz miktarı o gazın kısmi basıncıyla doğru orantılıdır.
Gazın basıncı arttıkça sıvıda eriyen gaz miktarıda artar. Buna örnek olarak kola şişesinde erimiş halde bulunan CO2 verilebilir. Kolada çözünen gaz CO2tir ve yüksek basınçlarda daha çok çözünür. İçecek kapağı açıldığında gaz çıkışı fark edilir. Basınç kalktığı için çözünmüş CO2 uzaklaşır ki bu da köpürme şeklinde görülür. Herry yasasının fizyolojik önemi solunum sisteminde ve vurgunda gözlenir. Dalgıçların zaman zaman yaşadıkları“vurgun” olayı da gazların çözünürlüğü ile ilgilidir. Dalgıçlar su altında basınçlı hava solurlar ve bu nedenle kanda daha fazla miktarda azot gazı çözülür. Dalgıç yüzeye çıktığında fazla çözünmüş azot kabarcıklar oluşturur. Bu kabarcıklar eklem ve damarlarda şiddetli ağrılara, felç ve hatta ölümlere neden olur. Herry yasasının canlılardaki diğer önemli etkisi sıcaklığa bağlı olarak çözülmenin(Oksijen sıvıdaki örneğin plazma içinde) çözülmesinin artmasıdır.
• Çözünen maddenin türü,
• Çözücünün türü,
• Sıcaklık, Basınç,
• Ortak iyon etkisi,
• Ortamın pH sı,
• Yabancı iyonlar,
• Kompleks oluşumu.
Laplace yasası
Kan damarı duvarı, kan basıncı ve kabın dışındaki çevre basıncı arasındaki farkın bir sonucu olarak gerilir. La Place yasası transmural basınç farkı ile gerginlik, yarıçapı ve damar duvarının kalınlığı arasındaki ilişkiyi açıklar. Tabii ki, daha yüksek bir basınç farkı, fazla gerilime neden olacaktır. Damar çapı daha büyük olan daha fazla bir gerilime sahiptir. Bu üç kural bir denklemin içine sonuçlanır:
T duvarlarında gerilim olduğunda, P duvar boyunca olan direnç, R silindirin yarıçapıdır ve M duvarın kalınlığı basınç farkıdır. Kalp kan getiren venlerle kalp basınçı artar. Bu durumda kalp ölçüde gerilmiş olur ve yarıçapı (R) ventrikül artar. Bu nedenle çok daha büyük bir duvar tention (T)kalp kası tarafından geliştirilebilir olan kan ejeksiyon sırasında aynı basıncı ( P) oluşturmak için kullanılır. Böylece genişlemiş kalp, normal büyüklükte kalp kıyasla kan aynı miktarda pompalamak için daha fazla enerji gerektirir. Bir balon üflemediğinizi düşünün. Daha sert balonda, içindeki hava basıncı ile dış arasında daha yüksek bir basınç farkı vardır. Basınç farkı yükselir, bu balon lastik duvarlarında gerilim de artar ve bu da balon gerginliğe neden olur. Şimdi çok kalın kauçuktan yapılmış bir balon üfleme hayal edin. Daha fazla basınç farkı balon duvarlarında gerginliği aşmak için gereklidir.
ŞEKİL 1.5 Bir kabın cidarına yapılan basınç
Bir organın duvarındaki gerilim, organ içi basınç ve lümen çapı ile doğrudan ilişkilidir. (gerilim = basınç x çap). Kalbin duvar gerilimi arttığı takdirde beslenmesi bozulur, iskemi sonucunda yetmezlik görülebilir
Fick Yasası
Bir gazın diffüzyonu gazın solübilitesi ve membranın yüzey ölçümü ile doğru, membranın kalınlığı ile ters orantılıdır. Diffüzyon için membranın iki tarafında basınç farkı olmalıdır.
La place yasası Basınç altında kalan damar ve alveolerde basınça maruz kalan membranın şekline bağlı olarak farklı gerilim formülleri kullanılır.
T = (P x R ) / M
ŞEKİL 1.6 Gaz difüzyonun etkileyen faktörler.
Moleküler kütle taşınımı, difüzyon, konsantrasyon farklarının bulunduğu bir ortam içinde, yüksek konsantrasyon bölgelerinden düşük konsantrasyon bölgelerine yönelmiş moleküler kütle taşınımı ile karşılaşılır. Difüzyon adı verilen bu olayda, bir noktada birim yüzeyden birim zamanda geçen mol sayısına difüzyon akı yoğunluğu (Mdif ) denir. Fick yasasına göre, difüzyon akı yoğunluğu konsantrasyon gradyenti ile orantılıdır. Ortamın ve taşınan moleküllerin özelliklerine bağlı olan D parametresine difüzyon katsayısı adı verilir
Frank-Starling hipotezi
Frank-Starling mekanizması temel olarak, kalp kası doluş sırasında ne kadar çok gerilirse, kasılmanın kuvvetinin ve aortaya pompalanan kanın miktarının da o kadar büyük olacağı anlamına gelir. Fizyolojik sınırlar içerisinde diyastol esnasında kalp ne kadar kanla dolarsa(kalbe ne kadar gelirse), sistolde de o oranda fazla miktarda kan pompalanır. Yani kısaca kalbe ne kadar kan gelirse kalp o kadar kan pompalar. Frank- Starling yasasının altında yatan temel mekanizma kalp kası liflerinin gerildiklerinde kasılma güçlerini artırmaları yatmaktadır(örneğin lastiğin gerildikten sonra bırakılması gibi). Kalbe venöz dönüsteki herhangi bir artış diyastol sonu hacmi artırır, bu artış ventrikülleri genişletir, kalp kası liflerini gerer, atım hacmini sonuçta da Kalp output (kalp çıktısı) artırır. Atardamarın kapiller damar girişinde kan basıncı 40 mm Hg Osmotik basınç ise 25 mmHg iken ven ucunda kan basıncı 15 mm Hg Osmotik basınç 25 mmHg seviyesindedir. Arter damar ucundan başlayarak kapiller damarlar botunca su, iyonlar kısmende albümin kan proteinleri doku sıvısına(ekstrasellüler sıvıya) geçmeye başlar bu neden kapiller boyunca kanın osmotik basınçi 25 mm Hg 15 mmHg seviyesine iner buna nedenle kapiller damarların arteriol ucunda kan dan doku sıvına net geçiş varken kapillerin ven ucunda osmatik basınçın azalmasından dolayı sıvı geçişi doku sıvıdan kana doğru olur.
V gaz = A x D x (P1 – P2) / T
Hücre Fizyolojisi
Canlılar, hücre adı verilen en küçük yapısal birimlerin, çok karmaşık fonksiyonları yerine getirebilecek şekilde bir araya gelmesiyle oluşmuşlardır. Hücre, gözle görülemeyecek kadar küçüktür ve çevresi yarı geçirgen bir zarla kuşatılmış durumdadır.
Hücreye şeklini veren sitoplâsma gerekli yaşamsal öğeleri içeren, yarı sıvı bir maddedir.
Aynı görevdeki hücrelerin kümelenmesi ile dokular; farklı dokuların belirli bir işlevi görmek üzere birleşmesiyle de organlar oluşur. Yapısal özellikleri farklı olan organların bir araya gelmesi sonucunda da belirli bir işlevsel bütünlük gösteren sistemler şekillenir. Canlıdaki tüm metabolik faaliyetler hücre içinde geçer. Hücrenin iki temel bölümü nükleus ve sitoplâzmadır. Nukleus, sitoplazmadan bir nükleus membranından ayrılmıştır; sitoplazma, kendini çevreleyen sıvıdan hücre membranıyla ayrılır.
Hücre
Canlının, tüm canlılık işlevlerini yürütebilen temel birimine hücre denir. Hücreyi meydana getiren başlıca beş esas madde; su, elektrolitler, proteinler, lipidler ve karbonhidradlardır.
Hücreyi meydana getiren bu maddelerin bütününe protoplazma denir. Bir hücrenin işlevleri organel adı verilen alt sistemler (hücre çekirdeği, mitokondri, endoplazmik retikulum, golgi cisimciği, ribozomlar vb.)tarafından bir iş bölümü halinde yürütülür. Organeller hücre içi sıvıdan zarlarla ayrılırlar. Hücre de dış ortamdan hücre zarı ile ayrılır. Protoplazmayı dıştan çevreleyen bu zar, canlı, esnek, seçici geçirgen özelliğine sahiptir. Hücrenin Fonksiyonel Özellikleri: Hücreler ortamdan ham materyali alırlar. Enerji üretirler: Bu enerji iç ortam dengesini sağlamak ve sentez reaksiyonlarını yürütmek için gereklidir. Kendi moleküllerini sentez ederler. Organize bir şekilde büyürler. Çevreden gelen uyarılara cevap verirler. Çoğalırlar (bazı istisnalar haricinde). Hücrenin Yapısal Özellikleri Kalıtsal bilgiler DNA içinde saklanır. Hücredeki genetik kod temelde aynı yapıdadır. Bilgi DNA dan proteinlere RNA aracılığı ile geçer. Proteinler ribozomlar tarafından yapılır. Proteinler hücrenin fonksiyon ve yapısını düzenlerler. Bütün hücreler seçici geçirgen bir zar olan plazma membranı ile çevrilmiştir.
ŞEKİL 1.7 Hücre ve organeleri
Çekirdek Hücre çekirdeği çekirdek zarı , sitoplazması çekirdekçik ve kromatin iplikten meydana gelir. Hücre bölüneceği zaman çekirdek zarı ve çekirdekçik eriyerek kaybolur. Hücre bölündükten sonra tekrar meydana gelir. Çekirdekçik rRNA’nın sentezlendiği yerdir ve Ribozomun oluşturulmasını sağlar. Çekirdek zarı Endoplazmik retikulumla bağlantılıdır. Porlar yardımıyla çekirdekten çıkan maddeler hücre sitoplazmasına geçer.
Çekirdek 3 temel yönlendirme yapar.
1) Hücrenin en basit şekilde iki yeni hücre vermek üzere bölünmesini kapsayan hücresel çoğalması,
2) Hücrenin metabolik aktivitelerinin oluşumu sırasında hücrenin farklılaşmasını kontrol etmesi,
3) Hücrenin metabolik aktivitelerini düzenlemesidir
Hücre boyutu fonksiyon ve işlevine uygun biçimde büyük farklılıklar içeririr. Örneğin İnsan ovumu 200 mikron, Balık yumurtası 5 mm ve Tavuk yumurtası 30 mm boyutlarındadır. Buna karşın beyin hücrelerinin en küçüğü 4-5 mikron çapındadır. Hücre ve hücre içindeki organeller boyutları 20 um başlar, buna karşın makro moleküllerin boyutları 20 nanometre kadardır. İnsan vücudunda yer alan hücrelerin boyutları oldukça farklıdır.
Örneğin en küçük hücrelerin boyutu 4-5 mikron kadar olduğu halde yumurta hücresi (ovum) 200 mikron çapındadır ve çıplak gözle bile görülebilir. Hücre boyutları açısından sözü edilmeye değer en ilginç örnek ise sinir hücreleridir. Uzantıları ile birlikte boyu 1.5 metreyi bulan tipleri vardır. İnsan vücudundaki hücreler kübik ve silindirik biçimden örümceksiye kadar değişen biçimler gösterirler. İnsanda Kan hücreleri hariç toplam hücre sayısı 1013–1014 kadardır. Merkezi sinir sistemi, retina, lens kristali hücre sayısı sabittir ve sonradan çoğalamaz. Hücreler çoğunlukla renksizdir, buna karşın deri ve gözdeki pigmentli hücreler vardır. Sıvı ortamda bulunan hücreler (akyuvarlar) küremsi biçimlidirler. Hücrenin şeklide fonksiyona uygun biçimde odukça farklıdır. Sinir hücreleri dalanma bir birine temas ederken, Epitel hücreleri yan yana gelerek fonksiyonlarına uygun yüzey alanları oluştururlar.
ŞEKİL 1.8 Hücre boyutu
1. Hücre, canlının tüm yaşam belirtilerini barındıran ve uygun ortamda gelişen, bölünüp çoğalabilen en küçük yaşam birimidir.
2. Sitoplâzma inorganik maddeler ve karbon içeren organik moleküllerden oluşmaktadır.
•••
• İnorganik maddeler: Su, mineral iyonlar (anyon, katyon)
•
••
• Organik maddeler: protein, karbonhidrat, lipid, nükleik asitlerdir.
Atomlar molekülleri, moleküller makromolekülleri, makromoleküller makromoleküler kompleksleri oluşturmasıyla, dokuların en küçük yapı taşları olan ve yaşamın tüm özelliklerini sergileyen hücreler oluşmaktadır. Genel olarak tüm hücreler temelde aynı yapıya sahiptirler. Fakat kökene aldıkları dokuya ve dolayısıyla fonksiyonlara bağlı olarak bazı özelleşmeler gösterirler. İnorganik moleküllere, hücrede yaygın olarak bulunan ve önemli görevler üstlenen sodyum (Na+), potasyum (K+), kalsiyum (Ca2+), klor (Cl-), hidrojen (H+), oksijen (O2), tuz (NaCl) ve su (H2O) oluşur. Organik moleküller ise, karbohidratlara; basit şekerler, glikojen, lipidlere; yağ asidleri, trigliseridler, fosfolipid, steroidler, proteinlere, keratin, antikor, aktin, miyozin ve enzimler nükleik asidlere ise; deoksiribonükleik asid (DNA) ve ribonükleik asid (RNA). Protoplazma temel olarak beş maddeden oluşur: su, elektrolitler, proteinler, lipitler, karbonhidratlar oluşur.
Birleşik yada madde Hücredeki oranı(ağırlık)
Su(H2O) 70
İnorganik iyonlar(Na, K, Mg, Ca, CI) 1
Küçük metabolitler 3
Proteinler 18
RNA 1.1
DNA 0.25
Fosfolipit ve diğer lipitler 5
Polisakkaritler 2
Hücrenin inorganik bileşikleri
Hücrenin temel sıvı ortamı sudur, birçok hücrenin %70-80’i sudan oluşmuştur (yağ hücreleri hariç). Hücre içindeki birçok kimyasal madde suda çözünmüş durumdadır, diğer maddeler parçacıklar halinde süspanse olmuştur. Kimyasal reaksiyonlar, erimiş kimyasallar arasında ya da süspanse haldeki zarsı yapı ve partiküllerin yüzeyiyle su arasındaki sınırda gerçekleşir.
ŞEKİL 1.9 Moleküllerin üç boyutlu ve iki boyutlu gösterimi.
Suyun önemi, H atomlarının kısmi (+)yük, O2’in de kısmi (-)yük taşımasından ileri gelmektedir. Bu su molekülüne dipol iki kuvvetli özelliği kazandırmaktadır. Hem birbirlerine hem de artı ve eksi yüklü diğer moleküllere bağlanabilmektedirler.
Hücrede su
Hücredeki toplam suyun % 5’i hücredeki diğer yüklü moleküllere bağlanır. Bu suya bağlı su denir. Serbest su ise hücredeki suyun %95’ini oluşturur. Serbest su hücrede diğer maddeler için iyi bir eritici ve sitoplazmanın kolloidal yapısı için iyi bir dağıtıcı ortam sağlar.
. Hücrenin su içeriği, hücrenin yaşı ve hücrenin metabolik etkinliği ile ilgilidir. Su miktarı embriyonik hücrelerde en fazla iken ergin ve yaşlı organizmalarda bu oran azdır.
Ayrıca kemik minesi ve kemik dokuda su miktarı yok denecek kadar azdır.
Su, yüksek erime ısısına sahiptir. 1 gram buzu eritmek için 0 °C'de 80 kalori gerekir.
Erime ısısının yüksek olması suyun donmasını geciktirir; böylece biyolojik sistemler düşük sıcaklıklara dayanıklı olabilen özelliklerini kazanırlar.
Suyun Isınma (özgül) ısısı yüksektir. 1 g suyun sıcaklığını 1 °C arttırmak için 1 kalori'lik enerji gereklidir. Bu özgül ısı, amonyak dışındaki tüm maddelerinkinden yüksektir. Böylece su sıcaklıklarda fazla artış olmadan daha fazla enerji depolayabilir ve böylece canlı sistemde sıcaklık ve metabolik olaylar daha kararlı olabilmektedir.
Suyun gizli buharlaşma ısısı yüksektir. 100 °C'de 1 g suyu 1 g su buharı haline dönüştürmek için 539 kaloriye ihtiyaç vardır. Gizli buharlaşma ısısının yüksekliği canlı sisteminin izotermal olmasında en önemli katkıya sahiptir. Suyun gizli buharlaşma ısısı, Hidrojen bağlarından dolayı yüksektir. Hidrojen bağlarının kırılması için yüksek enerjiye gerek vardır.
• Tüm Biyokimyasal Reaksiyonlar Sulu Ortamda Gerçekleşir.
• İyi bir çözücüdür.
• Hidrolazlar gibi enzimler için substrat.
• Isı düzenleyicidir.
Suyun fonksiyonu
1. Hücrelerin ihtiyacı olan maddeleri hücreye taşımak: su temel molekül olarak tüm suda erimiş maddeleri taşır.
2. Hücrelerin fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için gerekli olan katı maddelerin çözünmesini sağlamar tüm maddeler(hirofobikler hariç) suda erir.
3. Hücrelerde metabolik faaliyetler sonucu oluşan atık maddeleri boşaltım organlarına (böbrek, akciğer, deri, sindirim kanalı) taşıyarak vücut dışına atılımını sağlar.
4. Su vücut ısısını dengede de tutar.
5. Vucud içindeki tüm sıvılar temel olarak kan üzerinden ayarlanır su kanın hacmini dengeler bu yolla tüm sıvıların miktarını ve yoğunluğunu ayarlar.
6. Besinlerin sindirimine yardımcı olur hidroliz suyla gerçekleşir.
7. Beyin, omurilik gibi bazı organları dış etkenlerden korumak, suyun görevleridir.
8. Suyun ısı kapasitesinin yüksek oluşu vücut ısısının ayarlanmasını sağlar.
Buharlaşma enerjisi yüksek oluşu nedeniyle vücuttaki fazla ısı terleme ve buharlaşma ile dışarı atılır. Vücut ısısı dengelenir. Buharlaşma ısısı yüksek olduğu için su kaybı az olur. Vücuttaki suyun %20 sinin kaybı hayati tehlikeye neden olur.
9. Suyun sıvı halinin yoğunluğu katı halinin yoğunluğundan fazladır. Bu sayede su üstten donmaya başlar. Bu da suda yaşayan canlılar için hayati önem sağlar. Bu maddede açıklamam gereken bi konu var; su üstten donduğu için su dışındaki düşük ısıdan su daha çok etkilenmez. Yani su yüzeyindeki buz tabakası, suyu yorgan gibi örttüğünden dışarıda su -15 derecelerdeyken bile su o kadar soğumaz.
10. Su donarken dışarı ısı vererek izolasyon görevi yapar.
11. Su, vücuttaki boşluklara pasif difüzyonla geçer ve basınçla dengeyi sağlar.
12. Vücuda alınan besinlerin bir kısmının çözülmesini sağlayarak sindirimi kolaylaştırır. Ayrıca suda bazı vitaminler çözünür, bunlar da metabolizmanın düzenlenmesinde yardımcıdır.
13. Vücutta iyonize olarak asit-baz dengesinin korunmasında rol oynar. Besin maddelerinin ve oksijenin hücrelere taşınmasını ve biyokimyasal reaksiyon ürünlerinin dışarı atılması için taşıyıcı olarak görev yapar
Hücrenin organik molekülleri
Hücrede lipit, protein ve karbohidrat olmak üzere temelde 3 organik molekül vardır. Yapısal olarak vücutta en fazla bulunan organik molekül kollejendir. Hücrede su dışında bulunan anyon (negatif yüklü iyonlar) ve katyon (pozitif yüklü iyonlar) hücre kitlesinin %1’ini oluşturur. Bunlar hücre metabolizmasında görev alır ve hücre işlevinde kritik roller oynarlar.
Asit-baz dengesini korur ve osmotik basıncın ayarlanmasında önemlidir. Canlı vücudunda
biyosentez reaksiyonları sonuncu oluşturulan maddelerdir.
Organik moleküllerin vücutta çeşitli görevleri vardır. Bunlar;
Karbonhidrat Protein Yağ (Lipid) Vitamin Nükleik asit
Element C, H, O C, H, O, N (S, P) C, H, O --- C, H, O, N, P
Monomer Glikoz Amino asit (a.a.) 3 yağ asidi + gliserol --- Nükleotid
Görevleri —Enerji vermek (Yapım ve onarım)
—Hücre yapısına katılmak (Hc.
Membranında)
—Depo maddesi (Karaciğer)
—Yapım ve onarım
—Yapı ham maddesi (Membranlar)
—Düzenleyici rol (Hormonlar)
—Enerji kaynağı (Açlık halinde)
—Yapım ve onarım (Hc memb. Yapısına katılır)
—Depo maddesi
—Isı izolasyonu
—Enerji vermek
—Basınç ve darbelerden koruma
—Düzenleyici Koenzimlerin yapısına katılırlar.
—Kalıtımdan sorumlu
—Yönetici moleküller Protein sentezi
Örnek Nişasta, Glikojen Albumin, Glikoprotein Fosfolipidler, Steroidler
A, D, E, K vitaminleri
DNA, RNA Enerji
Miktarı
1gr 4.1 Kcal 1gr 4.3 Kcal 1gr 9.3 Kcal ---- ---
Bağlar Glikozit Peptid Ester ---- Fosfodiester
Proteinler
Karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) bilişimindedir. Ayrıca yapılarında kükürt (S) ve fosfor (P)da bulunabilir. Proteinler amino asit adı verilen yapı taşlarından meydana gelir. Amino asitler amfoter bileşikleridir. 20 çeşit amino asit bulunur, amino asitlerin her birinin radikal grubu farklıdır. İnsan vücudunda sekiz çeşit amino asit sentezlenemez(valin, lösin, isolösin, treonin, metionin, lisin, fenilalanin, triptofan).
Bunlara temel (esansiyel) amino asit denir, besinlerle dışarıda alınır.
Proteinler hücre kütlesinin %10-20’sini oluşturur. Hücre proteinleri yapısal proteinler ve genellikle enzim olarak işlev gören globular proteinler olarak ikiye ayrılır. Hücredeki bu tip yapısal proteinler, genellikle uzun, ince filamentler halinde bulunur, bunlar birçok protein molekülünün polimeridir.
Enerji verici moleküller = karbonhidratlar, lipitler, proteinler.
Yapıcı-onarıcı moleküller = proteinler, lipitler, karbonhidratlar.
Düzenleyici moleküller = proteinler, vitaminler, lipitler.
Yönetici moleküller = nükleik asitler.
Bu tür intraselüler filamentlerin en bilinen kullanımı, tüm kasların kontraktil mekanizmasıdır. Filamentler ayrıca mikrotübüller halinde silia, sinir aksonu, mitotik iğcikler gibi “hücre iskeleti" organellerini de oluştururlar. Fibriler proteinler ekstrasellüler olarak özellikle kollejen ve bağ dokusunun elastin liflerinde, kan damarları, tendon, ligament vb. içinde bulunur. Globüler proteinler tamamen farklı tiptedir, genellikle tek protein moleküllerinden oluşmuştur ya da daha büyük oranda, fibriler yapıdan çok globüler yapıda bir araya gelmiş bir kaç protein molekülünden oluşurlar.
ŞEKİL 1.9 Polipeptid bağı ile meydana gelen di, poli ve peptid veprimer sekonder ve tersiyer yapı
Bu proteinler genellikle hücrede enzim işlevi görür ve fibriler proteinlerin tersine hücre içi sıvıda erimiş durumdadır. Önemli bir bölümü de hücre içindeki membrana yapışık durumdadır. Bu enzimler hücredeki diğer maddelerle doğrudan ilişki içindedir ve kimyasal reaksiyonları katalizlerler.
• Hücre zarı yapısında yer alır ve dokuların yapısal bileşenlerini oluştururlar. Ör: keratin
• Küçük moleküllerin taşınmasında ve depolanmasında görev alır.
Ör:hemoglobin tarafından O2 taşınması
• Hücreler arası sinyal iletim işine katılırlar. Ör:hormonlar
• Enfeksiyonlara karşı koruma görevi üstlenirler. Ör:antikorlar
• Enzim yapısını oluştururlar. Ör: Renin
Proteinler farklı şekiller sınıflandırılır. Protein yapı ve fonksiyon olarak çok farklı şekillerde olabilir.
1 - Katalizör Proteinler : Biyolojik sistemlerde hemen hemen tüm kimyasal reaksiyonlar enzim denen spesifik makromoleküllerle katalizlenirler. Bu reaksiyonların bazıları CO2’in hidrasyonundaki gibi oldukça basittir, diğer bazıları ise, kromozom replikasyonundaki gibi oldukça karmaşıktır. Enzimler çok büyük bir katalitik güç oluştururlar ve reaksiyonların hızını en az bir milyon kez arttırırlar. Yaklaşık 1000 kadar enzim karakterize edilmiş ve bunlardan bazıları kristalize edilmiştir. Pepsin, tripsin, kimotripsin, lipaz, amilaz ve ribonükleaz mide- bağırsak kanalının sindirim enzimleri olarak sırasıyla proteinleri, yağları, şekerleri ve nükleik asitleri parçalama yeteneğindedirler. Bilinen enzimlerin tümü proteindir. Böylece proteinler biyolojik sistemlerde kimyasal dönüşümlerin gerçekleşmesinde yekpare rol oynarlar. Hücre proteinlerinin en büyük kısmını enzimler oluşturur. Bunlar hücrede kısmen eriyebilir şekilde kısmen de yapıya bağlı halde bulunurlar. Memeli hayvan karaciğerinde bilinen enzimlerin sayısı o kadar fazladır ki hücre proteininin hemen hemen tümünü temsil ederler. Tek hücreli E.coli’de 2500 kadar enzim bulunduğu sanılmaktadır.
2 - Taşıyıcı ve Depolayıcı Proteinler : Bazı küçük moleküller ve iyonlar spesifik proteinlerle taşınırlar. Örneğin, hemoglobin eritrositlerde 02 i kaslara taşır. Demir kan plazmasında transferrin ile taşınır ve karaciğerde farklı bir protein olan ferritin ile kompleks oluşturarak depolanır. Yumurtada ovalbumin, sütte kazein, mısırda zein ve bağday tohumunda gliadin amino asit deposu fonksiyonu gören besinsel proteinlerdir.
3 - Koordineli Hareketten Sorumlu Proteinler : Kasın en büyük kurucusu proteindir. Kas kasılması aktin ve miyozin denen iki cins protein flamentinin birbiri üzerinde kaymasıyla birliktedir. Mikroskopik bakıda, kromozomların mitoz safhasındaki hareketleri ve spermlerin kamçıları ile hareketleri de proteinlerin kasılma hareketiyle meydana gelirler. Kirpiklerin ve flagella’ların hareketi dyneinadlı protein ile mümkündür.
4 - Mekanik Destek Sağlayıcı Proteinler : Deri ve kemiğin yüksek taşıma gücü yapısında bulunan fibröz bir protein olan kollagen ile ilgilidir. Deri bu sayede gergin durur ve kemikler bu sayede uyumlu bir bağlantı sağlarlar. Fibronektin ve integrinler hücre dışı matriks proteinleri olarak hücrelerin matrikse bağlanmalarına aracılık ederler. Kolajen birbiri üzerine sarılmış 3 zincirden meydana gelir. Her bir zincir 1400 amino asit uzunluğundadır . 3 amino asidin tekrarlanması ile dengeli bir yapı oluşur. 3.amino asit gliserindir ve içerde kalır. Dışarıda ise proline ve hidroksiproline bulunur.
Vücudumuzdaki tüm proteinlerin ¼’ü kolajen’dir. Kolajen, moleküler telleri şekillendirerek, tendonları ve boşlukları güçlendiren, cildin ve iç organların esnekliğini sağlayan ana yapısal proteindir. Kemikler ve dişler de kolajen’e eklenen mineral kristalleri ile oluşmuştur.
5 - İmmun Koruma Sağlayıcı Proteinler : Antibadiler bakteri, virus veya diğer organizma hücreleri gibi yabancı maddelerle birleşebilen yüksek derecede spesifik proteinlerdir. Fibrinojen ve thrombin de bu özelliklerde proteinlerdir. Organizmaya yabancı bir protein veya makromolekül (antijen) girdiğinde antikorlar ortaya çıkar ve antijeni bağlayarak antikor-antijen kompleksi oluştururlar. Bu reaksiyona “immun yanıt” denir. Bu durum sadece omurgalılar için söz konusudur.
6 - Sinir İmpluslarının Oluşumundan ve İletiminden Sorumlu Proteinler : Spesifik bir uyarıma sinir hücresinin cevabı reseptör proteinler ile sağlanır. Rodopsin, retinanın rod hücrelerinde bir reseptör proteindir. Reseptör proteinler asetilkolin gibi küçük spesifik moleküllerle tetik çekebilirler. Sinir impulslarının sinir hücreleriyle birleşme yerlerine ulaştırılmasında bunlar gereklidir.
7 - Büyüme ve Farklılaşmanın Kontrolünden SoRumlu Proteinler (Regülatör Proteinler):
Genetik bilginin bir sıra dahilinde kontrol edilmesi hücrelerin düzenli büyümesi ve farklılaşması için zorunludur. Yüksek organizmalarda büyüme ve farklılaşma büyüme faktörü proteinler tarafından kontrol edilir. Örneğin sinir büyüme faktörü sinir ağının oluşumunu yönetir. Çok hücreli organizmalarda değişik hücrelerin fonksiyonları hormonlarla düzenlenir. Bu hormonlardan bazıları proteindirler (insulin, ACTH, GH, TSH vb). Gerçekten de proteinler hücrelerde enerji ve madde akışını kontrol eden alıcılar olarak hizmet ederler. Bir çok hormonal uyarıya hücrelerin cevabı G-proteinler olarak adlandırılan ve GTP bağlayan bir protein sınıfı üzerinden gerçekleşir.
8 - Ekzotik Proteinler: Sınıflamaya girmeyen bazı proteinler de vardır ki bunlara ekzotik proteinler denir. Örneğin Antarktika sularında yaşayan balıklarda antifriz proteinler soğuk ortamda yaşamak durumundaki canlıyı donmaya karşı korur. Bir Afrika bitkisinin kuvvetli şeker tadında bir proteini olan monellin insanların tüketimine sunulan, toksik olmayan ve yağlanmayı önleyen bir gıda tadlandırıcısıdır. Bazı canlılarda mevcut yapışma özelliğine sahip tutkal proteinler bu gruba örnek oluştururlar.
Protein tipi Örnekler
Yapısal proteinler Regülatör proteinler Kontraktil proteinler Taşıyıcı proteinler Depo proteinleri
Omurgalı kanındaki koruyucu proteinler Membran proteinleri
Toksinler Enzimler
Kolajen ipek, virüs kılıfı, mikrotübüller
İnsülin, Adrenokortikotropin, büyüme hormonları Aktin, miyozin, dyenin, knesin
Hemoglobin, miyoglobin, transferin Yumurta akı, albümin
Antikorlar
Membran transport proteinleri, antijenler Besin zehirleri, Difteri toksini
Sukraz, pepsin, tripsin
Proteinler sekonder ve tersiyer yapıları ile fonksiyonel hale gelir. Primer yapıdaki bazı amino asitler sekonder yapının değişimine yol açan bağlar ve etkileşimler yapar.
Sekonder ve tersiyer yapıda en fazla rastlanan bağ ve etkileşimler iyonik etkileşimler,
Negatif yüklü elektronun bağa katılan iki atom tarafından eşit kuvvette çekildiği kovalent bağa nonpolar kovalent bağ denir. Negatif yüklü elektronun bağa katılan iki atomdan birine daha yakın bulunduğu kovalent bağa polar kovalent bağ denir.
Proteinlerde Üç Boyutlu Yapısı
Proteinler; belirli bir kimyasal yapıya ve molekül ağırlığa, genlerle belirlenen bir tek amino asit dizisine: iyi belirlenmiş üç boyutlu bir yapıya (konformasyon) sahiptir. Konformasyon, basit bağlar etrafında mümkün olan dönmeler sonucunda bağlarda kopma olmaksızın çok çeşitli pozisyonlarda bulunabilen grupların uzaysal düzenini ifade eder. Konformasyon;
proteinlerde daha çok ikincil, üçüncül ve dördüncül yapıların beraberliğini ve bütünlüğünü izah eder. Proteinin görevi ile (taşıma, katalizleme vb.) sıkı ilişkilidir.
Proteinlerin yüksek yoğunluğundan (1,4 g/cm3) da anlaşılacağı gibi amino asitler molekülde oldukça sık durumdadırlar. İç kısımda hidrofob, az hidratize olan bir bölge oluşur. Yüklü gruplar hemen hemen yalnız yüzeyde bulunurlar ve sulu çözeltide bir hidrat zarfı ile çevrildiğinden molekül olduğundan biraz daha büyük görünür. Bu durum ultrasantrifüjde, sedimentasyonda ve jel kromatografisinde önemlidir. Bu tür proteinler su ve tuz çözeltilerinde çözünerek alınabilirler. Ancak biyolojik membranların sentezine katılan proteinler dış kısımlarında hidrofob gruplar taşırlar ve böylelikle membran lipidleriyle hidrofobik etkileşmeye girerler ve membranda sabitleşirler. Membran içinde yer almış olmaları birçok protein için (özellikle solunum zinciri enzimleri) fonksiyonel bakımdan önemlidir. Hidrofob yüzey nedeniyle böyle proteinler suda veya tuz çözeltilerinde çözünmezler, ancak deterjanlarla çözelti halinde alınabilirler.
Her protein biyolojik aktivitesiyle ilişkili olarak yüzeyinde bir veya birkaç spesifik bölge veya alan ihtiva eder. Bu bölge toplam yüzeye oranla çok küçük bir bölümü oluşturur. Böylece her enzim katalize ettiği reaksiyonunun substratıyla doğrudan ilişkiye girebilecek bir aktif bölgeye sahiptir. Taşıyıcı proteinler ilgili oldukları molekülleri dönüşümlü olarak bağlayacak bir bağlama bölgesi taşırlar. Örneğin, Hemoglobin 4 hem grubu taşır ve herbiri reverzibl olarak O2 ile birleşebilir. Hücre reseptörleri olarak hizmet eden proteinler spesifik substratları için bağlama bölgelerine sahiptirler. Bundan başka, protein hormonlar bir hücre yüzeyinde hormon reseptörleriyle doğrudan ilişki kurabilecek spesifik yüzeysel yapılar içerirler.
Proteinler hidrojen bağlarından zengindir. Proteinlerin üç boyutlu yapısını belirleyen güçler, protein omurgasındaki peptid atomlarının ve yan zincir (R) grupları arasında şekillenen etkileşmeler sonucu meydana gelir. Proteinlerin aktif üç boyutlu yapılarını kazanmalarında çözücü sistemin (su ve içinde çözünmüş bulunan bileşiklerin) de önemli bir rolü vardır.
Biyolojik sistemlerde tüm bu geri-dönüşümlü moleküler etkileşimler başlıca 3 güçle sağlanır:
Hidrojen bağları ana zincirinin =NH ve –C=O grupları arasında alfa-sarmal ve beta yaprak tabaka yapıları oluşturur. Ayrıca, 20 temel amino asitten 11’inin yan zinciri de hidrojen bağı oluşumuna katılabilir. Hidrojen bağı oluşturma yeteneği olan gruplar;
1. Hidrojen bağları
2. Elektrostatik bağlar (tuz bağı yada iyonik bağ) 3. van der Waals çekmeleri
Bu gruplar pH değişimine bağlı olarak bazen alıcı ve bazen de verici olarak hizmet ederler.
Proteinlerin üç boyutlu yapılanmasına katılan bu güçler kovalan olmayan zayıf bağlardandır. Fakat hepsinin bir arada çalışmasıyla kooperatif bağlanma adı verilen ve birbirinin etkisini güçlendiren bir yapı ortaya çıkar. Bu şekilde proteinler ortam koşullarındaki aşırı değişmelerde bile konformasyonlarını muhafaza edebilirler.
Hatta, birçok protein biyolojik aktivitesini kaybetmeden kristalleştirilebilir. Bir molekülün özel üç boyutlu yapısı çeşitli fiziksel metotlarla (x ışını kristalografisi gibi) tayin edilebilir. Canlı hücrelerdeki konformasyon (ya da buradan izole edilmiş en yüksek biyolojik aktivitedeki bir proteinin konformasyonu) natif durum diye adlandırılır. Bir protein natif halde görevlerini en üst derecede sergiler. Yapısal olanlara kollagen, katalitik olanlara enzimler ve taşıyıcı olanlara ise hemoglobin örnek verilebilir. Protein moleküllerinin çoğu biyolojik aktivitelerini veya fonksiyonel kapasitelerini çok sınırlı bir ısı ve pH’da muhafaza ederler. Yüksek ısı veya pH’da protein molekülleri denatürasyon denen bir yapısal değişikliğe uğrarlar. Birincil yapı dışındaki diğer yapılar bozulur, kovalan bağlar dışındaki bağ yada çekmeler kopar. Proteinlerin çoğu 50-60oC’nin üzerinde denatüre olur. Bazıları 10-15 C’nin altında da denatüre olurlar.
Denatürasyon proteinlerin biyolojik aktivitelerinde kayba neden olur (enzimlerin ısı ile inaktivasyonu, proteinlerin ısı ile koagülasyonu). Denatürasyon çok sayıda etken tarafından oluşturulabilir. Bunlar ısı ve ilaçlar (6 mol/L üre vb), deterjanlar (SDS vb) ve sülfidrilli ayıraçlardır (merkaptoetanol vb). Denatürasyona uğramış protein bazan sebep olucu etkenin ortadan kalkmasıyla yeniden natif hale dönebilir (renatürasyon). Denatüre edilen protein bir enzim ise renatürasyon ile katalitik aktivitesini yeniden kazanabilir. Renatürasyon biyolojik bir aktiviteyi restore edebilir, fakat asla natif proteinde mevcut olmayan bir aktiviteyi meydana getirmez.
1. Triptofan (indol) ve argininin (guanidin) yan zincirleri (sadece hidrojen bağı vericisidirler).
2. Peptid grubuna ek olarak glutamin, asparajin, serin ve threonin yan zincirleri (hidrojen bağı vericisi ve alıcısı olarak hizmet edebilirler).
3. Lizin e-amino grubu, aspartik asit ve glutamik asit b- ve g-karboksil grubu, tirozin fenol grubu ve histidin imidazol grubu.
Amfoterik, Amfiprotik, Amfipatik
Amfoterikterimi hem asit hem de baz olarak davranabilen türler(atom, molekül veya iyon) için kullanılır. Amfiprotik ise proton, H+alabilen veya verebilen tür anlamına gelir . Suyu veya HCO3- gibi bir iyonu ele alırsak bunların hem amfoterik hem de amfiprotik olduğunu görürüz. Ama öte yandan tek başına metaller veya bazı metal/yarı metal oksitler (Al, Zn, Al2O3,PbO,SnO gibi..) amfoter özellik gösterdiği halde amfiprotik değillerdir. Amfipatik'e gelince hem hidrofobik hem de hidrofilik bölgelere sahip moleküller için kullanılır.
Verilebilecek en basit örnek fosfolipidlerdir: fosfolipidlerde yağ asitlerinin bulunduğu kısım hidrofobiktir ve hücre zarının içi kısmında yer alırlar; fosfat grubunun bulunduğu kısım ise hidrofiliktir ve zarın dış kısmına bakar.
ŞEKİL 1.10 Polar ve nonpolar kovalent bağlar.
İyonik (elektrovalent) bağlar ise atomlar, elektron kazanarak ya da kaybederek iyon adı verilen yüklü parçacıkları oluştururlar. Zıt yüklü iyonlar arasındaki çekim kuvveti sonucu olarak da iyonik bağlar oluşur Vander waals bağları elektriksel çekim kuvvetlerinin etkisi ile birbirlerine yaklaşan iki atom arasında, atomlar birbirlerine göre en kararlı oldukları uzaklıkta oluşur. Hidrojen bağları, aynı cins (hidrojen ile azot ve oksijen) arasında oluşur moleküller arasında, farklı cins moleküller arasında, bir molekül içinde oluşabilir.
ŞEKİL 1.11 Hidrojen bağları.
Bir hidrojen (H) atomunun oksijen (O) ve azot (N) gibi bir elektronegatif atoma kovalent bağlanması halinde, elektronların oksijen ve azot atomuna hidrojenden daha yakın bulunmaları nedeniyle elektropozitif hale gelen hidrojenin başka bir elektronegatif atom tarafından çekilmesi sonucu meydana gelir. Hidrojen bağlarında, hidrojen bağı donörleri (vericileri) diye bilinen −−−−OH, 〉〉〉〉 NH, −−−−SH gruplarının hidrojen atomları, O, N, S gibi akseptör ( alıcı) atomların serbest elektronları ile etkileşirler.
Kovalent bağ, iki atom arasında, bir veya daha fazla elektronun paylaşılmasıyla karakterize edilen kimyasal bağın bir tanımıdır. Genellikle bağ, ortaya çıkan molekülü bir arada tutan ortak çekim gücü olarak tanımlanabilir.
Paylaşılan elektron ya da elektronlar, her iki çekirdek etrafında dolanacaklar, iki çekirdek arasındaki bölgede daha uzun süre bulundukları için bu bölgede (-) yüklü bir alan yaratacaklardır. Bu alan, her iki çekirdeğe bir çekme kuvveti uygulayarak bir bağ yaratır. Kovalent bağ, söz konusu atomların dış yörüngelerinin dolması ile meydana gelir. Bu tür bağlar, moleküller arası hidrojen bağından daima daha güçlü, iyonik bağ ile ise ya aynı güçte ya da daha güçlüdür.
Bazı inorganik maddelerin hidrojen(H), amonyak (NH3), klor (Cl), su(H2O) ve azot(N) molekülleri ile tüm organik maddelerin molekülleri kovalent bağ ile bir arada tutulmaktadır.
ŞEKİL 1.12 Sekonder ve tersiyer yapıdaki bağ ve etkileşimler.
Hücrede sentezlenen protein her canlıda kendine özgüdür. Proteini oluşturan amino asitlerin çeşidi, sayısı ve dizilişleri hücre DNA’sı tarafından her canlıda farklı bir şekilde belirlenir. Proteinlerde amino asitlerin dizilişi genlerle kontrol edilir. Proteinler, yüksek sıcaklık, basınç veya kuvvetli asitlerle etkileştirilirse yapısı bozulur, aktifliklerini kaybeder. Bu olaya denatürasyon denir.
Proteinler her organizmada bulunan önemli bir makromolekül sınıfıdır. Proteinler, 20 farklı tip L-α-amino asitten meydana gelen polimerlerdir. Biyolojik fonksiyonlarını yerine getirebilmek için proteinler uzay içinde belli bir biçim alacak şekilde katlanırlar. Bu katlanmayı yönlendiren güçler, protein atomları arasındaki hidrojen bağı, iyonik etkileşimler, Van Der Waals güçleri ve hidrofobik istiflenme gibi, kovalent olmayan etkleşimlerdir. Proteinlerin işlevlerini moleküler düzeyde anlayabilmek için genelde onları üç boyutlu yapısının çözülmesi gerekir.
Proteinler başka birleiklerle oluşturdukları bileşiklere iki gruba ayrılır
1-Basit proteinler: Hidrolize uğradıklarında yapı taşları olan amino asitlere ayrılırlar. Basit proteinlere örnek; albumin ve globulinler verilebilir.
2-Bileşik proteinler: Amino asitlere ek olarak protein özelliğinde olmayan başka grupları da içerirler. Bileşik proteinlerin hidrolizleri sonunda amino asitlerin yanı sıra başka bir organik bileşik de meydana gelir. Örneğin;
Canlı hücredeki reaksiyonların çoğu, beş genel kategoriden birine uyar:
• Nukleoprotein = protein + nukleik asit (Histon + DNA)
• Glikoprotein = protein + polisakkarit
• Lipoprotein = protein + yağ asitleri
• Kromoprotein = protein + boya maddeleri (hemoglobin)
• Fonksiyonel grup transferi
• Oksidasyon-redüksiyon
• Bir veya daha fazla karbon atomu çevresindeki bağ yapısının yeniden düzenlenmesi
• CC bağlarını oluşturan veya yıkan reaksiyonlar
• Bir molekül su çıkışıyla iki molekülün kondensasyonu reaksiyonları
Karbohidratlar
Karbohidrat terimi, orjinal olarak karbon, oksijen ve hidrojenden oluşmuş bir grup bileşiği belirtmektedir. Karbohidratlar, kimyasal yapı bakımından, polihidroksi aldehit, polihidroksi keton ya da hidrolizi sonucu bu tip bileşiklere ayrılan bileşiklerdir.
Karbohidratlar yapısal olarak başlıca dört gruba ayrılabilirler. Bunlar sırasıyla, monosakkaritler, disakkaritler, polisakkaritler ve karbohidrat türevleridir.
Karbonhidratlar glikoprotein moleküllerinin bir parçası olmak dışında yapısal açıdan fazla işlevsel önem taşımazlar ama hücre beslenmesinde büyük rol oynarlar. İnsan hücrelerinin çoğunda karbonhidrat depoları fazla büyük değildir, genellikle toplam hücre kitlesinin %1’ini oluşturur, bu oran kas hücrelerinde %3, karaciğer hücrelerinde %6’dır. Çözünmüş glikoz şeklinde karbonhidrat ekstrasellüler sıvıda her zaman kullanılabilir durumdadır. Az miktarda karbon hidrat, hücrede, suda çözünmeyen glikoz polimeri olan glikojen halinde depolanmıştır, glikojen, gerekli olduğu durumlarda hızla hücrenin enerji gereksinimini karşılar.
ŞEKİL 1.14 Sükroz molekülü meydana getiren fruktoz ve glikoz
Aldozlar ve Ketozlar: Karbonil bileşikleri ve önemi Karbonil grubu (C=O), sp2 melezleşmesi yapmış ve oksijenle çift bağ oluşturmuş bir karbon atomu taşır. Bu grubun geometrisini sp2 melezleşmesi yapmış olan karbon atomu belirler. Karbonil grubu sp2 karbonu dolayında düzlemseldir. Karbonla oksijen arasında bir sigma bağı, bir pi bağı vardır.
Ayrıca oksijende iki ortaklanmamış elektron çifti bulunur. Karbonil grubu alkol ve eterdeki C- O bağından daha polardır. Bu durum, pi elektronlarının elektronegatif oksijen atomu tarafından, C-O bağındaki sigma elektronlarına göre daha kolay çekilmesine yorulabilir.
Fonksiyonel grup olarak bir aldehid içeren monosakkaridlere aldozlar, keton grubu içerenlere de ketozlar denir. ör: gliseraldehid ve glukoz bir aldoz, dihidroksiaseton ve fruktoz ise ketozdur.
D-Glikoz bir aldohekzozdur. Dekstrorotatör olduğundan dekstroz adını da alır. Birçok önemli disakkarit ve polisakkaridin yapısına katılır. Üzümde bol miktada bulunduğundan üzüm şekeri de denir. Tatlı ve lezzetlidir.
