BİTKİ KİMYASI

BİTKİ KİMYASI

• Bütün fiziksel maddeler, kimyasal elementlerden meydana gelir. Yaşam kimyası hem basit hem de karmaşıktır. Bütün yaşam işlemleri kimya ve fizik kurallarına uyar. Hücrenin yapısında çeşitli görevleri olan maddeler bulunmaktadır. Dağılış ve

miktarları hücrenin türüne ve fonksiyonuna göre farklılık gösteren bu maddeler iki ana grupta incelenir:

1-İnorganik maddeler a- Elementler

b- Su

c- Karbondioksit (CO2) d- Oksijen (O2)

2- Organik maddeler

A- Birincil Bileşikler (primer metabolitler) a- Karbonhidratlar

b- Lipitler c- Proteinler d- Nükleik asitler

B- ikincil Bileşikler (sekonder metabolitler) a- Flavonoitler

b- Saponozitler c- Antrosenozitler d- Kumarinler e- Terpenoitler f- Alkaloitler g- Tanenler h- İridoitler

ı- Fenil etanoitler vb.

• Bütün fiziksel maddeler, kimyasal elementlerden meydana gelir. Yaşam kimyası hem basit hem de karmaşıktır. Bütün yaşam işlemleri kimya ve fizik kurallarına uyar. Hücrenin yapısında çeşitli görevleri olan maddeler bulunmaktadır. Dağılış ve

miktarları hücrenin türüne ve fonksiyonuna göre farklılık gösteren bu maddeler iki ana grupta incelenir:

1-İnorganik maddeler a- Elementler

b- Su

c- Karbondioksit (CO2) d- Oksijen (O2)

2- Organik maddeler

A- Birincil Bileşikler (primer metabolitler) a- Karbonhidratlar

b- Lipitler c- Proteinler d- Nükleik asitler

B- ikincil Bileşikler (sekonder metabolitler) a- Flavonoitler

b- Saponozitler c- Antrosenozitler d- Kumarinler e- Terpenoitler f- Alkaloitler g- Tanenler h- İridoitler

ı- Fenil etanoitler vb.

1-İnorganik maddeler

a- Elementler

Doğada katı, sıvı ve gaz halinde bulunan bütün cisimler “atom” (Yunanca atomos=bölünmeyen) adı verilen birimlerden oluşurlar. Atomlar, doğada serbest olarak bulunmazlar. Aynı cins atomlardan oluşan cisimlere “element”

denir. Evreni oluşturan bütün maddeler element adı verilen belirli sayıdaki maddeden meydana gelmiştir. 92 tane doğal oluşumlu element vardır. Ayrıca laboratuvarda üretilen yapay elementlerde mevcuttur. Hem doğal hem de yapay olanlarla birlikte 100’den fazla (106) element vardır. Doğal olan 92 elementten sadece birkaç tanesi (40 tanesi) yaşamsal öneme sahiptir.

Bunlardan 10 tanesi C, H, O, N, K, Ca, Fe, Mg, S, ve P sitoplazmanın temel elementleridir. Bunlara makro metabolik element denir. Ayrıca Mg ve Fe elementler klorofil ve hemoglobin gibi yapıları oluşturmaları yönünden de temel elementler sayılırlar. Diğer 30 tanesi iz halinde bulunur. Bunlara ise eser elementler denir. Bu elementler hücredeki temel bileşikleri oluştururlar.

Özellikle temel elementlerin eksikliğinde hücre fonksiyonlarını tam olarak

sürdüremez örneğin, Mg eksikliğinde klorofil oluşamaz.

b- Su (H

O)

Her hücredeki su oranı, hücrenin bulunduğu yer, yaptığı görev ve yaşına bağlı olarak değişiklik göstermekle birlikte genellikle %70-90 arasındadır. Yaşamı karakterize eden tüm tepkimeler su içeren ortamlarda gerçekleşir. Su molekülleri, komşu moleküllerin (+) yüklü H

atomları ve (-) yüklü O

atomları arasında H-bağı oluşturan polar moleküllerdir. Bu hidrojen bağları, suyun sıvı bir kristal gibi görev yapmasını sağlar. Suyun belirli özellikler göstermesi canlı yaşamında çok büyük önem taşır. Suyun kendisine özgü bu özelliklerinin yaşam için önemini şu şekilde açıklamak mümkündür:

b- Su (H

O)

Her hücredeki su oranı, hücrenin bulunduğu yer, yaptığı

görev ve yaşına bağlı olarak değişiklik göstermekle

birlikte genellikle %70-90 arasındadır. Yaşamı

karakterize eden tüm tepkimeler su içeren ortamlarda

gerçekleşir. Su molekülleri, komşu moleküllerin (+)

yüklü H

atomları ve (-) yüklü O

atomları arasında

H-bağı oluşturan polar moleküllerdir. Bu hidrojen

bağları, suyun sıvı bir kristal gibi görev yapmasını

sağlar. Suyun belirli özellikler göstermesi canlı

yaşamında çok büyük önem taşır. Suyun kendisine

özgü bu özelliklerinin yaşam için önemini şu şekilde

açıklamak mümkündür:

1☺ Su molekülünün belirgin bir polaritesinin ve hidrojen bağı oluşturmak için büyük bir eğiliminin olması nedeniyle su bilinen birçok sıvıdan daha iyi bir çözücüdür. Bu nedenle diğer kimyasal bileşiklerin su içinde çözünmesi, bu maddelerin tepkimeye girmesi için uygun bir ortam sağlar.

2☺ Isınma ısısının yüksek olması nedeniyle, ani sıcaklık değişimlerinde organizmayı gaz haline geçerek korur. Isınma ısısının yüksek olması, su moleküllerinin diğer su molekülleriyle dörtlü hidrojen bağları şeklinde birbirine tutunmasından ileri gelmektedir. Gaz haline geçerken 574 Kcal/kg ısı aldığından organizmanın serinlemesini sağlar. Bitkiler suyu buhar halinde yapraklarından dışarı bıraktıklarında fazla ısıyı da atarlar ve böylece hem kendilerinin hem de yakın çevrelerinin serinlemesini sağlarlar. Ayrıca çevredeki aşırı sıcaklık değişimlerine karşı tampon görevi yaparlar. Bu şekilde su, dünyanın sıcaklığının kararlı olmasında yaşam lehinde yardım eder.

1☺ Su molekülünün belirgin bir polaritesinin ve hidrojen bağı oluşturmak için büyük bir eğiliminin olması nedeniyle su bilinen birçok sıvıdan daha iyi bir çözücüdür. Bu nedenle diğer kimyasal bileşiklerin su içinde çözünmesi, bu maddelerin tepkimeye girmesi için uygun bir ortam sağlar.

2☺ Isınma ısısının yüksek olması nedeniyle, ani sıcaklık

değişimlerinde organizmayı gaz haline geçerek korur. Isınma

ısısının yüksek olması, su moleküllerinin diğer su molekülleriyle

dörtlü hidrojen bağları şeklinde birbirine tutunmasından ileri

gelmektedir. Gaz haline geçerken 574 Kcal/kg ısı aldığından

organizmanın serinlemesini sağlar. Bitkiler suyu buhar halinde

yapraklarından dışarı bıraktıklarında fazla ısıyı da atarlar ve

böylece hem kendilerinin hem de yakın çevrelerinin serinlemesini

sağlarlar. Ayrıca çevredeki aşırı sıcaklık değişimlerine karşı

tampon görevi yaparlar. Bu şekilde su, dünyanın sıcaklığının

kararlı olmasında yaşam lehinde yardım eder.

3☺ Ayrıca bir kaç sıvı hariç en yüksek yüzey gerilimine sahiptir.

Hidrojen bağları su moleküllerini bir arada tutar. Bu birbirini tutma nedeniyle bitkiler kökleri aracılığı ile topraktan suyu alabilirler. Bunun sonucu olarak yüksek bitkilerde kapiller (kılcal) boruların (odun boruları) içerisinde suyun yükselmesi de sağlanmış olur.

4☺ Pratik olarak 0

C’de su donarken yapısında kendisine özgü hidrojen bağlarının olması nedeniyle, moleküller arasındaki mesafeler büyür ve özgül ağırlık küçülür. Bunun biyolojideki en büyük önemi, tatlı sularda yaşayan bitki ve hayvanların kışı donmadan geçirmeleri ve jeolojik devirlerdeki canlıların günümüze kadar ulaşmasını sağlamasıdır.

5☺ En önemli görevlerinden biri de bitki bünyesi içindeki organik ve inorganik tuzların çözünerek taşınmasını sağlamasıdır. Bu şekilde dokuların ozmotik basıncı ve pH dengesi sağlanmış olur.

3☺ Ayrıca bir kaç sıvı hariç en yüksek yüzey gerilimine sahiptir.

Hidrojen bağları su moleküllerini bir arada tutar. Bu birbirini tutma nedeniyle bitkiler kökleri aracılığı ile topraktan suyu alabilirler. Bunun sonucu olarak yüksek bitkilerde kapiller (kılcal) boruların (odun boruları) içerisinde suyun yükselmesi de sağlanmış olur.

4☺ Pratik olarak 0

C’de su donarken yapısında kendisine özgü hidrojen bağlarının olması nedeniyle, moleküller arasındaki mesafeler büyür ve özgül ağırlık küçülür. Bunun biyolojideki en büyük önemi, tatlı sularda yaşayan bitki ve hayvanların kışı donmadan geçirmeleri ve jeolojik devirlerdeki canlıların günümüze kadar ulaşmasını sağlamasıdır.

5☺ En önemli görevlerinden biri de bitki bünyesi içindeki

organik ve inorganik tuzların çözünerek taşınmasını

sağlamasıdır. Bu şekilde dokuların ozmotik basıncı ve pH

dengesi sağlanmış olur.

c- Karbondioksit (CO

)

Karbon içermesine karşılık genellikle inorganik olarak sınıflandırılır. Çünkü organik olarak sınıflandırılan birçok bileşikten daha basittir. Atmosferin % 0.033’ü CO

olmasına karşılık atmosferik CO

karbonun temel inorganik kaynağıdır. Karbon, canlı dokularının temel yapısal elementidir.

CO

ve su yaşam için gerekli birçok karmaşık organik molekülü üreten yeşil bitkiler için hammaddedir. Bu karmaşık bileşikler yaşam sistemindeki görevlerini yerine getirdikten sonra tekrar CO

ve suya yıkılır ve CO

atmosfere salınır. Basit bileşik CO

doğadaki uçsuz bucaksız karmaşık karbon döngüsünün hem başı hem de sonudur.

c- Karbondioksit (CO

)

Karbon içermesine karşılık genellikle inorganik olarak sınıflandırılır. Çünkü organik olarak sınıflandırılan birçok bileşikten daha basittir. Atmosferin % 0.033’ü CO

olmasına karşılık atmosferik CO

karbonun temel inorganik kaynağıdır. Karbon, canlı dokularının temel yapısal elementidir.

CO

ve su yaşam için gerekli birçok karmaşık organik

molekülü üreten yeşil bitkiler için hammaddedir. Bu

karmaşık bileşikler yaşam sistemindeki görevlerini yerine

getirdikten sonra tekrar CO

ve suya yıkılır ve CO

atmosfere salınır. Basit bileşik CO

doğadaki uçsuz bucaksız

karmaşık karbon döngüsünün hem başı hem de sonudur.

d- Oksijen (O

)

Oksijen, 2500x10

yıl önce, mavi-yeşil alglerin fotosentezi sonucunda üretildi. 500x10

yıl önce, atmosferik oksijen % 10 seviyesine ulaştı ve Stratosferde ozon tabakasının oluşumunu sağladı. 5x10

yıl önce, atmosferik oksijen % 21 seviyesine ulaştı ve insan görüldü. Moleküler oksijen, atmosferin yaklaşık % 21’ini oluşturur. Birçok organizma için yaşamın devamlılığı için gereklidir. Besin moleküllerinde kullanılır. Enerji eldesinde hem bitkiler hem de hayvanlar tarafından değişikliğe uğramadan doğrudan kullanılır. Görevi son elektron alıcısı olmaktır (elektron taşıma zincirinde son elektron alıcısı olmak) Bu çok önemli bir iştir. O

olmadan birçok hücre normal verimliliklerinin sadece % 5’inde çalışabilmektedir. Yeşil bitkiler ile O

üretimi tüm atmosferik O

’in kaynağıdır.

d- Oksijen (O

)

Oksijen, 2500x10

yıl önce, mavi-yeşil alglerin fotosentezi

sonucunda üretildi. 500x10

yıl önce, atmosferik oksijen %

10 seviyesine ulaştı ve Stratosferde ozon tabakasının

oluşumunu sağladı. 5x10

yıl önce, atmosferik oksijen %

21 seviyesine ulaştı ve insan görüldü. Moleküler oksijen,

atmosferin yaklaşık % 21’ini oluşturur. Birçok organizma

için yaşamın devamlılığı için gereklidir. Besin

moleküllerinde kullanılır. Enerji eldesinde hem bitkiler

hem de hayvanlar tarafından değişikliğe uğramadan

doğrudan kullanılır. Görevi son elektron alıcısı olmaktır

(elektron taşıma zincirinde son elektron alıcısı olmak) Bu

çok önemli bir iştir. O

olmadan birçok hücre normal

verimliliklerinin sadece % 5’inde çalışabilmektedir. Yeşil

bitkiler ile O

üretimi tüm atmosferik O

’in kaynağıdır.

Bildiğimiz gibi su, oksijen ve karbondioksit yaşamın gerçek temelleri olmasına karşın, yaşamın yakıtı olan enerjiyi tutan, depolayan, aktaran ve kullanan diğer bileşikler de vardır.

Bildiğimiz gibi su, oksijen ve karbondioksit

yaşamın gerçek temelleri olmasına karşın,

yaşamın yakıtı olan enerjiyi tutan, depolayan,

aktaran ve kullanan diğer bileşikler de vardır.

2- Organik maddeler

Canlılardaki büyük moleküler çeşitliliğin kaynağı 92 elementten biri olan karbonun bağ yapabilme kapasitesidir. Karbonun gücü onun çok yönlü yapısında yatar. Diğer dört atomla kovalent bağ oluşturmasına izin veren dış kabuğundaki dört eşleşmemiş elektron hemen hemen sonsuz çeşitlilikteki karbon kökenli organik molekülleri üretmek için yeterli farklı moleküler bağlantıları sağlar. Karbon değişik elementlerle bağ yapabilmesine karşın eşleşmemiş dört elektronu en çok hidrojen, oksijen, azot ve daha çok da karbon ile bağlanır. Organik maddelerden

☻ bazıları hücrede enerji kaynağı (karbonhidratlar ve yağlar)

☻ bazıları yapısal madde (proteinler ve yağlar)

☻ bazıları da metabolizmada düzenleyici (proteinler) olarak görev yaparlar.

2- Organik maddeler

Canlılardaki büyük moleküler çeşitliliğin kaynağı 92 elementten biri olan karbonun bağ yapabilme kapasitesidir. Karbonun gücü onun çok yönlü yapısında yatar. Diğer dört atomla kovalent bağ oluşturmasına izin veren dış kabuğundaki dört eşleşmemiş elektron hemen hemen sonsuz çeşitlilikteki karbon kökenli organik molekülleri üretmek için yeterli farklı moleküler bağlantıları sağlar. Karbon değişik elementlerle bağ yapabilmesine karşın eşleşmemiş dört elektronu en çok hidrojen, oksijen, azot ve daha çok da karbon ile bağlanır. Organik maddelerden

☻ bazıları hücrede enerji kaynağı (karbonhidratlar ve yağlar)

☻ bazıları yapısal madde (proteinler ve yağlar)

☻ bazıları da metabolizmada düzenleyici

(proteinler) olarak görev yaparlar.

a- Karbonhidratlar

Organik bileşiklerin en basitidir. Bütün canlılarda bulunur. En çabuk ve en kolay enerji elde etmek için kullanılır. Bitkilerin enerji molekülleri ve yapısal bileşenleri olarak görev yaparlar. CHO (1:2:1) oranında bileşiklerdir. Genel formülü C

(H

O)

’dir. Deney tüpünde ısıtıldıkları zaman su verir ve kömürleşirler. Formüldeki (n) sayısına göre gruplar oluştururlar. (n) sayısı 3 ila birkaç bin arasında değişir. Kapalı formülleri aynı olduğu halde atom dizilişleri farklıdır. Bu nedenle hem fiziksel hem de kimyasal özellikleri farklı şekerler oluşur. Bu farklılık açık formülleri ile anlaşılır. Buna “yapısal formül” ya da “konfigürasyon” denir.

Canlılar tarafından alınan bütün karbonhidratlar (sakkaroz, nişasta, selüloz vb.), sindirim sisteminde basit şekerlere ve daha sonra da karaciğerde glikojene çevrilir. Glikoz memeli kanında mutlaka bulunması gereken bir bileşiktir. Glikoz, beyinin önemli yakıt maddesidir. Kandaki en düşük konsantrasyonlarda bile beyin öncelikle beslenir. Çoğunluğu bitkisel, süt şekeri ve glikojen gibi çok az bir kısmı ise hayvansal kökenlidir.

Organik bileşiklerin en basitidir. Bütün canlılarda bulunur. En çabuk ve en kolay enerji elde etmek için kullanılır. Bitkilerin enerji molekülleri ve yapısal bileşenleri olarak görev yaparlar. CHO (1:2:1) oranında bileşiklerdir. Genel formülü C

(H

O)

’dir. Deney tüpünde ısıtıldıkları zaman su verir ve kömürleşirler. Formüldeki (n) sayısına göre gruplar oluştururlar. (n) sayısı 3 ila birkaç bin arasında değişir. Kapalı formülleri aynı olduğu halde atom dizilişleri farklıdır. Bu nedenle hem fiziksel hem de kimyasal özellikleri farklı şekerler oluşur. Bu farklılık açık formülleri ile anlaşılır. Buna “yapısal formül” ya da “konfigürasyon” denir.

Canlılar tarafından alınan bütün karbonhidratlar (sakkaroz, nişasta,

selüloz vb.), sindirim sisteminde basit şekerlere ve daha sonra da

karaciğerde glikojene çevrilir. Glikoz memeli kanında mutlaka bulunması

gereken bir bileşiktir. Glikoz, beyinin önemli yakıt maddesidir. Kandaki

en düşük konsantrasyonlarda bile beyin öncelikle beslenir. Çoğunluğu

bitkisel, süt şekeri ve glikojen gibi çok az bir kısmı ise hayvansal

kökenlidir.

b- Lipitler

Eter, kloroform, aseton ve benzen gibi nonpolar organik çözücülerde çözünen, fakat suda çok az ya da hiç çözünmeyen heterojen bir gruptur.

Karbonhidratlarda olduğu gibi CHO’den oluşmuştur ancak, oksijen atomunun oranı karbon atomuna göre çok azdır. Yağlar ve yağlara benzeyen bileşikler bu grup altında toplanmıştır.

• b-1 Basit Yağlar

Bir molekül gliserol ile üç molekül yağ asitinin esterleşmesi ile oluşmuş organik moleküllerdir. Doğal yağlara trigliseritler de denir. Enerji depo molekülleri olarak görev yaparlar.

Yağ asitleri, uzun arka arkaya dizili –CH

gruplarının dallanmamış zincirlerinden oluşur. Yağ asitlerindeki C-H bağlarının bolluğu onları enerji yönünden zengin yapar. Güneş ışığındaki enerji, fotosentez süresince C-H bağlarında depolanır. Yağ asiti zincirinin en son ucunda yer alan -CH

grubuna, en yakın karbonda bulunan çifte bağa göre omega-yağ asitleri meydana gelir. Yağ asiti molekülünün en ucunda –COOH grubu yer alır. Yağ asitinin değişik olması yağa özellik kazandırır.

Eter, kloroform, aseton ve benzen gibi nonpolar organik çözücülerde çözünen, fakat suda çok az ya da hiç çözünmeyen heterojen bir gruptur.

Karbonhidratlarda olduğu gibi CHO’den oluşmuştur ancak, oksijen atomunun oranı karbon atomuna göre çok azdır. Yağlar ve yağlara benzeyen bileşikler bu grup altında toplanmıştır.

• b-1 Basit Yağlar

Bir molekül gliserol ile üç molekül yağ asitinin esterleşmesi ile oluşmuş organik moleküllerdir. Doğal yağlara trigliseritler de denir. Enerji depo molekülleri olarak görev yaparlar.

Yağ asitleri, uzun arka arkaya dizili –CH

gruplarının dallanmamış

zincirlerinden oluşur. Yağ asitlerindeki C-H bağlarının bolluğu onları enerji

yönünden zengin yapar. Güneş ışığındaki enerji, fotosentez süresince C-H

bağlarında depolanır. Yağ asiti zincirinin en son ucunda yer alan

-CH

grubuna, en yakın karbonda bulunan çifte bağa göre

omega-yağ asitleri meydana gelir. Yağ asiti molekülünün en ucunda

–COOH grubu yer alır. Yağ asitinin değişik olması yağa özellik kazandırır.

Yağ asitleri

• ☼Doymuş yağ asitleri: Bileşiminde bulunan C atomları hidrojenler ile doyurulmuştur. C

H

O

genel formülüne uyarlar. Doymuş yağ asitleri katıdır ve yağa da katı özellik verirler. Oda sıcaklığında katıdırlar.

Hayvansal yağlar bu özelliktedir. Bitkisel bir yağ olmasına karşın Kakao yağı da katı bir yağdır ve eczacılık teknolojisinde süppozituvar tipi preparatların hazırlanmasında kullanılır. Ayrıca stearik asit ve stearik aistin Mg tuzu eczacılık tekniğinde kullanılır.

• ☼Doymamış yağ asitleri: En az bir çifte bağ taşırlar. Çifte bağ sayısı 6’ya kadar çıkabilir. C

H

O

genel formülüne sahiptirler. Oda sıcaklığında sıvıdır ve yağa da sıvı özellik verirler. Bitkisel yağlar bu özelliktedir. Hayvansal yağ olmasına karşın Balina yağı da sıvıdır.

Doymamış yağ asitleri vücutta kolesterol taşıyıcı rol oynarlar. Doymamış

yağ asitlerinin kolesterol ile yaptığı ester, doymuş yağ asitlerinden daha

hareketlidir. Böylece kolesterolün arter çeperinde birikmesi engellenmiş

olur. Bu nedenle doymamış yağ asitleri yönünden zengin bitkisel yağlar

artereoskleroza karşı tavsiye edilir.

Esansiyel yağ asitleri (EYA)

Vitaminler gibi insan vücudunda yapılamayan fakat besinlerle alınması gereken, en az 2 çifte bağ taşıyan, doymamış yağ asitleridir. Esansiyel yağ asitlerinin canlılar için önemi:

• - EYA’leri vücudun bütün dokularındaki zarların yapısına girerler ve bu zarların, biyolojik özelliklerini belirlemede rol oynarlar. Bu nedenle EYA noksanlığı bütün dokularda hastalık yaratır.

• - EYA’leri vücutta 20 karbonlu metabolitlere dönüştürülürler.

Bunlar, prostaglandin ve lökotrienledir. Bunlar 50’den fazladır ve çok çeşitli fonksiyonlara sahiptir. Esansiyel yağlardan bazıları (araşidonik asit, eikosapentaenoik asit, dokosahekzaenoik asit gibi) prostaglandin ve lökotrienlerin öncü maddeleridir.

• EYA’leri serum trigliserit seviyesini ve kan viskozitesini düşürürler. Ayrıca platelet agregasyonunu azaltırlar.

• EYA yönünden zengin gıdalar, ayçiçek, mısırözü, soya yağı gibi

bitkisel yağlar, yağlı balıklar, yumurta sarısı et, yeşil sebzeler

c- Proteinler

Yunanca “proteios=birinci derecede önemli” kelimesinden köken alır. Canlıların en önemli yapısal ve ödevsel fonksiyonları olan molekülleridir. Hücre yapısının esasını oluşturur. Tüm organizmanın yapısına yaklaşık %16 oranında katılır. Canlı organizmada binlerce biyokimyasal reaksiyonu katalizleyen enzimler, metabolik olayları düzenleyen hormonlar, vücut savunmasında görev alan antikorlar ve pek çok hücre ve dokunun ana yapısal elemanı olarak görev yapan bileşikler protein molekülleridir. Yapılarında C, H, O, N ve S bulunur. Temel elementler C, H, O ve N’tur.

• Proteinlerin yapı birimi amino asitlerdir. Proteinler, amino asit moleküllerinin zincir halinde ve su molekülleri çıkararak bağlanması sonucunda meydana gelirler. Bir amino asitin genel formülü şöyledir.

Yunanca “proteios=birinci derecede önemli” kelimesinden köken alır. Canlıların en önemli yapısal ve ödevsel fonksiyonları olan molekülleridir. Hücre yapısının esasını oluşturur. Tüm organizmanın yapısına yaklaşık %16 oranında katılır. Canlı organizmada binlerce biyokimyasal reaksiyonu katalizleyen enzimler, metabolik olayları düzenleyen hormonlar, vücut savunmasında görev alan antikorlar ve pek çok hücre ve dokunun ana yapısal elemanı olarak görev yapan bileşikler protein molekülleridir. Yapılarında C, H, O, N ve S bulunur. Temel elementler C, H, O ve N’tur.

• Proteinlerin yapı birimi amino asitlerdir. Proteinler, amino asit

moleküllerinin zincir halinde ve su molekülleri çıkararak

bağlanması sonucunda meydana gelirler. Bir amino asitin genel

formülü şöyledir.

• Bitki hücreleri bütün aaleri sentezleyebilir. Hayvanlar ise ancak bazılarını sentezleyebilirler. İnsan kendisi için gerekli olan aalerin bazılarını besin olarak dışarıdan almak zorundadır. İnsan vücudunda sentezlenemeyen; ancak protein sentezi için gerekli olduklarından dışarıdan diyetle alınması zorunlu olan bu aminoasitlere esansiyel amino asitler denir. Bu amino asitlerin eksikliğinde ciddi rahatsızlıklar ortaya çıkabilir. Yetişkinler için esansiyel olan amino asitler: izolösin, lösin, lizin, metiyonin, fenilalanin, treonin, triptofan , valindir. Büyüyen çocuklarda arjinin ve histidin yarı esansiyeldir. Kükürt içeren sistein ve aromatik halkalı tirozin ise prematüre bebeklerde esansiyellerdir.

• Bitkilerin büyümekte olan organları ile tomurcuklarında daha çok protein bulunur. Hayvansal organizma tarafından alınan protein olduğu gibi hücreye alınmaz, aynı şekilde bitki dokuları içinde de depolanacağı zaman protein molekülü halinde taşınmaz. Önce aalere parçalanır sonra hücre içine alınarak dokulara özgü proteinlere dönüştürülür. Bu parçalanma vaktiyle o proteini meydana getirmek üzere birleşmeleri sırasında oluşan peptid bağının enzimler etkisiyle kopmasından ileri gelir. Yani 2aa molekülünün birleşmesi sırasında ayrılan su yerine yine bir su molekülünün girmesi ile işlem gerçekleşir.

ENZİM

Amino asitlerin değişik sayıda ve farklı biçimde dizilerek bağlanmaları proteinlerin bir kısmına enzim özelliği kazandırır. Enzimler bütün yaşamsal işlevlerden sorumludur.

Bir çok madde canlı vücudu içinde dış ortamdan çok farklı olarak tepkimeye sokularak metabolize edilir. Örn. Glukozu bakterisiz herhangi bir ortamda parçalamak çok farklı koşullarda olur. Bu koşullarda hücrenin sitoplazması canlılığını yitirir. İşte vücudun canlı kalabileceği ortamda moleküllerin parçalanmasını ya da bağlanmasını sağlayan ve canlı hücrede sentezlenen protein yapısındaki maddelere ENZİM denir. Enzimler tepkimelerin hızını etkiler, fakat sonunda kendileri değişmeden çıkarlar, bu nedenle defalarca kullanılabilirler, tepkimenin oluşacağı son dengeyi de etkilemezler. Çok defa hücre dışında da etkilerini korurlar.

• Canlı hücrelerde tepkimeler kural olarak 0-50^oC ‘de, ama çoğunlukla 20-42 ^oC

‘de gerçekleşir. Bu sıcaklıkta tepkimelerin oluşması biyokatalizör denilen enzimlerle olur. Bu da aktivasyon enerjisinin düşürülmesi ile olur. Her kimyasal tepkimenin başlaması için bir enerji engeli vardır. Başlangıçta reaksiyonun başlayabilmesi için belirli bir enerjinin verilmesi gerekir. Buna “aktivasyon enerjisi” denir.

Enzimlerin Yapısı

• Tüm enzim proteinleri genler tarafından şifrelenir. Enzimin aa dizilimi kendisine özgüdür. Bazı enzimler sadece protein moleküllerinden oluşmuştur (pepsin, üreaz gibi), fakat büyük bir kısmı iki farklı kısımdan meydana gelmiştir.

☺ Apoenzim kısmı: Poroteinden oluşan ve enzimin hangi maddeye etki edeceğini saptayan kısım.

☺ Koenzim kısmı: Protein dışındaki diğer organik bileşiklerden çoğunlukla fosfattan oluşmuş, protein kısmına göre daha küçük moleküllü kısım. Enzimde işlev gören ve esas iş yapan kısım burasıdır.

Koenzim kısmı, apoenzimden ayrılabilir ve birçok vitamini bünyesinde bulundurabilir. Koenzim ve apoenzim tek başlarına etkili değildir.

• Bazı enzimler ortamda bazı iyonların varlığında etkilidir. Canlı

bünyesinde bulunan eser elementler (Mn, Zn, Se, Zn, Fe gibi) aktivatör

olarak iş görürler bu maddelere ise “kofaktör” denir.