Biyokimya
Biyofiziksel Kimya II
Difüzyon
Maddelerin çok yoğun ortamdan, az yoğun ortama doğru kendiliğinden yayılması,
Yoğunluk eşitlenene kadar devam eder,
Parçacıklar küçüldükçe ve ısı arttıkça difüzyon hızı artar.
Bakır sülfatın yoğun bir çözeltisi bir deney tüpüne konur ve üzerine dikkatle su ile
tabaka yaptırırsak ne olur?
Difüzyon organizmada madde alışverişinde rol oynar.
Oksijenin havadan kana ve kandan dokulara geçmesi,
Besin maddelerinin kandan dokulara geçmesi,
İlaçların enjekte edildikleri yerden etrafa yayılması gibi
Canlı dokularda konsantrasyon farkı devamlıdır,
Difüzyon aynı yönde devam eder.
Maddelerin kısa mesafelere nakline yarar
Suda erimiş besin maddelerinin daha uzun
mesafelere nakledilmesine koveksiyon denir.
Glikoz,kan yolu ile karaciğerden dokulara
konveksiyon ile, kan plazmasından eritrositlere ise difüzyon ile geçer.
Ozmoz ve Ozmotik basınç
Suyun yarı geçirgen bir zarı geçerek çözeltiye katılmasına Ozmoz denir.
Suyu geçiren, fakat erimiş maddeleri geçirmeyen bir zardır.
Bir çözelti yarı geçirgen bir zara
konduktan sonra suya daldırılırsa su zarı geçer ve çözeltiyi seyreltir.
Ozmoz olayları sırasında bizzat iş
gören ozmotik değere ozmotik basınç denir.
Çözeltideki yoğunluktan kaynaklanan emme kuvvetidir.
Ozmotik basınç molekül büyüklüğüne değil, molekül sayısına bağlıdır.
Bir çözeltide ozmotik olarak aktif partiküllerin derişimine OZMOLARİTE denir.
(Çözeltilerinde iyonlaşmayan moleküllerin Osmolariteleri, molaritelerine eşittir.)
IZOOZMOTIK= aynı ozmolariteye sahip çözeltiler (İZOTONİK)
HİPEROZMOTIK= yüksek ozmolariteli çözeltiler HİPOOZMOTIK= düşük ozmolariteli çözeltiler
Hekimlikte kan dolaşımına verilen
çözeltilerin izotonik çözeltiler olması son derece önemlidir.
Göz ve burun boşlukları gibi membranların ilaçla tedavisinde su yerine fizyolojik tuzlu su kullanılması herhangi bir ağrı
duyulmasını önler.
Vücut sıvılarının izotonisi, besin maddelerinin rezorpsiyonu, parçalanmaları, suyun akciğerlerden buharlaşması vb. gibi fizyolojik olaylarla devamlı
bozulmaktadır.
Bu nedenle organizmada ozmotik basıncı düzenleyen regülasyon mekanizmaları vardır.
Örneğin tuzlu yemeklerden sonra susuzluk duygusu, fazla su alınmasını gerektirir. Aynı zamanda fazla tuzlu bir idrar çıkarılır ve artmış olan ozmotik basınç bu suretle düzenlenir.
Buna karşılık fazla su içilirse düşen ozmotik basınç, çok sulandırılmış bir idrar çıkarmakla normale getirilmeye çalışılır.
Organizmada, glikozun glikojene ve aminoasitlerin proteinlere değişmesiyle ozmotik basınç sabit tutulur.
İnsan kan hücrelerinin ozmotik basıncı 0 oC de 6,6 Atm’dir.
%0,9 NaCl çözeltisi 0oCde 6,6 Atm ozmotik basınca sahiptir. (Bu çözeltiye izotonik tuz çözeltisi ya da fizyolojik tuz çözeltisi denir.)
Diyaliz
Çoğu zarlar tam olarak yarı geçirgen değildir.
Böyle zarlar sudan başka basit molekülleri ve iyonlarıda geçirir.
küçük moleküllerin bir membrandan geçerek daha büyük kompleks
moleküllerden ayrılmasına “Diyaliz” denir.
Diyalizde yön çok yoğundan az yoğuna doğrudur.
Protein ve tuz ihtiva eden bir çözeltiden tuzun ayrılması diyalize güzel bir örnektir.
Difteri ve tetanoz anti-toksinleri elektrolitlerinden diyaliz ile arınır.
Hemodiyaliz: Kronik Böbrek Yetmezliğinde böbreğin
süzme işi diyaliz makinesi ile yürütülür ve kan azotlu artık ürünlerden arınır.
Vücut hücrelerinin içi eriyiklerle dolu ve hücre duvarları membran olduğundan
difüzyon, ozmoz ve diyaliz hayat olayları için önemli faktörlerdir.
Besinlerin bağırsaklardan absorbe edilmesi, vücut içinde dağılması ve artık maddelerin hücreden atılması kısmen bu faktörler
sayesinde olur.
Donma noktasının düşmesi
Çözünmüş maddeler içinde çözündükleri çözücünün donma noktasını düşürürler.
İyonize olmayan bir maddenin 1 molekül gramı 1 litre suda çözülürse, suyun donma noktasını 1,86 oC düşürür.
Donma noktasının düşmesi ile ozmotik basınç arasında yakın ilişki vardır.
Bundan yararlanarak maddelerin molekül ağırlıkları ve çözeltinin ozmotik basıncı
hesaplanabilir.
Örnek: iyonize olmayan bir maddenin 50 gramı 1 L suda çözülünce çözeltinin donma
noktasını 0,93 oC düşürüyorsa bu
maddenin molekül ağırlığı şöyle bulunur, 0,93 oC 50 g
1,86 oC x g
x = 1,86 . 50 / 0,93 x = 100 g
Donma noktasının düşmesinden yararlanılarak da çözeltinin ozmotik basıncı şöyle bulunur,
1,86 oC 22,4 Atm 0,93 oC x Atm X = 0,93 . 22,4 / 1,86 x = 11,2 Atm
Çözünmüş haldeki maddelerin donma noktasını düşürme özellikleri biyokimyada önemlidir.
Biyolojik maddelerin ozmotik basıncı kolay ve hassas olarak ölçülebilir.
Hafif donmaların niçin öldürücü olmadıklarını izah eder.Protoplazma içinde çözünmüş halde bulunan maddelerden dolayı, saf suyun donma noktasında donmaz.
Süte su ilave edilip edilmediği bu yolla hesaplanır.
İlave edilen su miktarına göre sütün –o.56 oC olan donma noktası 0 oC’ye yaklaşır.
Yüzey gerilimi
Çözeltilerin biyolojik bakımdan önemli bir diğer
özelliği, çözünmüş bir maddenin çözücünün yüzey gerilimini değiştirmesidir.
Yüzeydeki dengelenmemiş moleküller arasındaki çekim güçlerinden ileri gelir.
Küçük böceklerin batmadan suyun yüzeyinde yüzebilmeleri.
Sıvı damlalarının yuvarlak olma eğilimleri.
Kapillar bir boruda suyun yükselmesi.
Suyun süzgeç kağıdında hareket etmesi gibi bir çok enteresan olaylar yüzey gerilimin varlığından ileri
gelir.
Yüzey gerilim etkisiyle sıvı yüzeyini mümkün mertebe küçültmeye ve en küçük yüzey olan küre biçimini almaya çalışır.
Bir sıvının merkezinde moleküller, benzeri diğer moleküller tarafından her yöne doğru eşit olarak çekilirler. Yüzeyde ise, moleküller sıvının üzerindeki hava molekülleri tarafından çekildiklerinden daha büyük bir güçle sıvının merkezine doğru çekilirler. Bu nedenle sıvı yüzeyindeki moleküller daha sık bulunurlar.
Yüzey gerilimini küçülten maddelere kapiller aktif (veya yüzey aktif) maddeler;
değiştirmeyen veya arttıran maddelere de kapiller inaktif veya “negatif yüzey aktif”
maddeler denir.
İnorganik maddeler yüzey gerilimini artırırlar.
Yağ, sabun, safra gibi organik maddeler yüzey gerilimini azaltırlar. Safra, yağların
yüzey gerilimini azaltarak, yağ taneciklerini, lipazın etkisine açık hale getirir.
Adsorpsiyon
Yüzeyde konsantre olma işlemine adsorbsiyon denir. Yüzey gerilimi ile ilgilidir.
Dengelenmemiş kuvvet alanları ve serbest valans bulunduran yüzeyler molekülleri kendilerine
bağlayabilirler, bu olaya adsorpsiyon denir.
Yüzey genişliği ve adsorbe edici maddenin miktarı ile doğru orantılıdır, cevre ısısı ile ters orantılıdır.
Yüzey zarında konsantrasyon azalmasına negatif adsorbsiyon; konsantrasyon artışına ise pozitif adsorbsiyon denir.
Başka maddeleri yüzeyinde tutan maddelere adsorban denir.
Adsorpsiyon metodları biyokimyada çok kullanılır.
Karışımlardan belli maddelerin ayrılması ve saflaştırılması gibi.
İdrarın rengi hayvansal kömür ile çalkalanarak yok edilebilir.
Hormonlar ve enzimler Al2O3 tarafından belirli pH da adsorbe edilir ve pH değiştiği zaman birbirinden ayrılabilirler.
Kromatografik yöntemlerle de separasyon işlemi yapılır.
Dokuların boyanmasında da önemlidir.
Bazik bir boya maddesi olan metilen mavisi asit karakterli hücre
çekirdeğinde, asit bir boya maddesi olan eosin ise bazik olan doku lar tarafından adsorbe edilir.
Kolloidal durum
Kolloid kimyası 1861’de Thomas Graham tarafından kurulmuştur.
Graham maddeleri zardan geçip geçemediklerine göre iki sınıfa ayırmıştır;
zardan geçebilenler (kristaloidler)
zardan geçemeyenler (kolloidler)
Albumin kristal halde elde edilmesine rağmen zardan geçemediği için kolloiddir.
Kolloid bir madde çeşidi değil maddenin bir durumudur.
Toz halinde bir madde suya konulursa:
Hakiki çözelti
Kolloidalçözelti
Süspansiyon meydana gelebilir.
Bu üç çözelti; tanecik büyüklüğü, taneciklerin görülmeleri,hareketi, ozmotik basınç, Tyndall olayı, taneciklerin yarı geçirgen zardan
geçmeleri gibi yönlerden farklılık gösterirler.
Gerçek Çözelti;
Homojendirler.
çözünen maddelerin tanecik boyutları <1 nm dür.
Çözücü ve çözünen madde dışında üçüncü bir birim gibi davranır.
Vizkozitesi düşüktür.
Ozmotik basınç yüksektir.
Işık geçirilirse çözeltinin tamamı aydınlanır.
En güçlü optik ve elektronik sistemlerle dahi görülmez.
İç faz parçacıkları moleküler hareketler yapar
çözelti süzgeç kağıdından yada zardan geçirildiğinde filtre edilemez.
Kolloidal çözelti
Heterojendirler.
çözünen maddelerin tanecik boyutları 1-100 nm arasındadır.
Çözücü ve çözünen madde dışında üçüncü bir birim gibi davranır.
Vizkozitesi yüksektir.
Ozmotik basınç düşüktür.
Işık geçirilirse sisli bir görünüş alır, buna tyndall etkisi denir..
Elektron mikroskopla görülebilir.
İç faz parçacıklarında Brown hareketi görülür.
çözelti süzgeç kağıdından filtre edilemez, zarla ayrılabilir.
Süspansiyonlar
Heterojendirler.
çözünen maddelerin tanecik boyutları >100 nm dür.
Çözücü ve çözünen madde dışında üçüncü bir birim gibi davranır.
Vizkozitesi çok yüksektir.
Ozmotik basınç göstermez.
Işık mikroskobu hatta gözle görülebilir.
İç faz parçacıklarında yavaş Brown hareketi görülür.
çözelti süzgeç kağıdından süzmekle yada zardan geçirildiğindeayrılır.
Kimyasal yapılarına göre kolloidler iki gruba ayrılır:
Anorganik kolloidler.
1. Metalik (Au, Ag, Pbgibi)
2. Ametalik(S gibi)
3. Hidroksit (Fe(OH)3 gibi)
4. Tuz (AgCl, BaSO4 gibi)
Organik kolloidler:
1. Homopolar kolloidler(Benzen içinde kauçuk gibi)
2. Heteropolar kolloidler(Su içinde protein gibi)
3. Hidroksil gruplu kolloidler(Su içinde glikojen gibi)
Kolloidal çözeltide çözünen maddenin parçacıklarına, dispers faz denir.
Kolloidal çözeltideki çözücü sıvıya dispersiyon ortamı denir.
Eğer dispers fazlar, dispersiyon ortamına bir çekicilik yok, gerçek çözelti haline geçmeye yönelmiyorsa
oluşan sisteme süspanoid (liyofobik sistem) denir.
Dispersiyon ortamı su ise ?
Eğer dispers fazlar, dispersiyon ortamına bir çekiciliği varsa, onunla birleşmeye yöneliyorsa oluşan sisteme emülsoid (liyofilik sistem) denir. Dispersiyon ortamı su ise ?
Sabun ve deterjanların temizleyici etkileri,
hidrofobik yapılı olan kirlerin, sabun ve deterjan çözeltisiyle temas ettikten sonra hidrofilik hale gelmesi şeklinde izah edilir. Hidrofilik hale gelen kir, mekanik çalkalama hareketleriyle yerini
kolayca terk eder.
Sabun ve deterjanların temizleyici etkileri yüzey gerilimi ve kolloid özelliklerin bir sonucudur.
Sabunlar ve deterjanlar yüzey aktif maddelerdir.
Kolloidal sistemler, özellikle emülsoidler şeklinde bulunabilir:
Sıvı özelliklerine sahip olan ve bir kaptan diğerine dökülebilen bir kolloidal sisteme ”sol”denir.
Peltemsi bir şekil alan ve katı maddelerin bir çok özelliklerine sahip olan bir kolloidal sisteme de “jel”denir.
Deri, kas ve birçok doku tamamen özel yapılı jellerdir.
Jelin su alabilme, verebilme ve şişme özelliğine“imbibisyon”denir
İmbibisyonun biyolojik önemi vardır ve ödemli dokuların su alışverişinde ve kan hacmının sabit tutulmasında etkindir.
Şişme su alma (hidratasyon) yaşlanma gibi birçok biyolojik olayla ilgili
Proteinler ve diğer kolloidler genç bir vücutta yaşlı bir vücuda oranla daha çok su ile sarılmıştır.
Taze bir jelin özelliklerinin zamanla kaybolmasına “eskime” denir
Bir jelin sıvı kısmını bir anda geri vermesine “sinereze” adı verilir
Emülsoidler, süspansoidlerden çok daha fazla dayanıklıdırlar (Dayanıklık 1. Elektrik yük, 2. Kolloidal taneciklerin çevresi ile affinitesi).
Eğer bir emülsoidin az miktarı bir süspansoide ilave edilirse suspansoid daha dayanıklı olur.
Burada emülsoid, süspansoiddeki parçacıkların etrafında koruyucu bur tabaka teşkil eder ve emülsoid, kendi
dayanıklığının çoğunu bu parçacıklara verir.
Bu şekilde kullanılan emülsoidlere“koruyucu kolloid”denir.
Globulinler hariç, çeşitli proteinler koruyucu kolloidal etkiye sahiptir.
Kan plazmasında suda çözünmeyen bir çok madde plazmadaki koruyucu kolloidler tarafından çökmeksizin nakledilir
Yağlar ve diğer lipidler protein etkisiyle kolloid olarak çözünür
İdrardaki kalsiyum fosfat ve ürik asit gibi çözünmeyen bazı maddeler, idrarda koruyucu kolloidlerin etkisiyle çökmeksizin çıkarma kapılarına kadar getirilir.
İdrarın koruyucu kolloidlerindeki bir azalma ile ürolitiazis arasında bir ilişkinin varlığı kabul edilmektedir.
İlaç hazırlanmasında da çok kullanılır. Suda erimeyen bir ilaç hammaddesi etrafı kolloid bir kılıfla çevrelenerek verilir.
En tanınmış kolloidal sistemlerde disperziyon ortamı sudur.
Sudan başka sıvılar da disperziyon ortamı olabilirler.
Doğada 8 kolloidal sistem mevcut
Dispers faz dispersiyon ortamı
Katı katı Siyah elmas
Katı sıvı Suda kükürt
Katı gaz Toz, duman
Sıvı sıvı Süt, mayonez
Sıvı katı inci, kuvartz
Sıvı gaz sis
Gaz katı süngerimsi taşlar
Gaz sıvı Köpük
Seyreltik (dilue) çözelti?
Konsantre (yoğun, derişik) çözelti?
Doymuş, doymamış çözelti?
Radyoaktif izotoplar, Radyasyon
Atom ağırlıkları birbirinden farklı, kimyasal özellikleri aynı olan atom türlerine izotop denir.
İzotoplar arasındaki farklılık nötron sayılarından ileri gelir.
Dayanıklı ve radioaktif izotoplar olmak üzee ikiye ayrılır.
Dayanıklı izotoplar doğada daha yaygın bulunur ve radyoaktif parçalanma
göstermez.
Radyoaktif izotop
Yapay olarak da meydana getirilebilirler.
Zamanla kendiliklerinden yüklü nükleer
parçacıklar veya ışınlar vererek parçalanırlar
ve daha dayanıklı hale gelme eğilimi gösterirler (radyoaktif bozunma).
Radyoaktif izotopların biyokimyada kullanım alanları;
Teşhis ve tedavide kullanılırlar
Metabolizmanın izlenmesi
Troid fonksiyonları
RIA (radioimmunoassay)
Radyasyondan en çok etkilenen organlar;
Lenfositler, kan hücreleri, mide barsak kanalı, damar endoteli, derinin
germinal epiteli, gözler, hipofizin ön lobu, yumurta follikülleri
radyasyon
Radyoaktif maddeler tarafından alfa, beta, gama ve X ışınları yayılır.
Alfa, beta ışınları tanecik tabiatındadır.
Gama ve x ışınları elektromanyetik tabiatındadır.
Radyasyon, radiant enerjinin serbest kalmasıdır.
