Çevremizde canlı ve cansız olmak üzere pek çok varlık vardır. Mevcut varlıkların hepsi elementlerden, elementlerde atomlardan oluşur. Şu anda bu yazıyı okumanıza olanak veren; bilgisayar veya telefon ekranları, ekranlara görüntünün verilmesini sağlayan parçalardan tutun, hava, su, yıldızlar, insan kısacası maddesel varlığın tümü bir takım elementlerden meydana gelir.

Tek hücrelilerden çok hücrelilere kadar her canlının toplam kütlesinin yaklaşık %98’i karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfor ve kükürt elementlerinden oluşur. Bu altı elementin yanı sıra 92 doğal elementin %20-25’i canlıların sağlıklı olarak gelişip üreyebilmesi için gereklidir. Canlı yapısını oluşturan temel bileşikler; inorganik ve organik olarak iki grupta incelenir.

Canlıların yapısında bulunan inorganik bileşikler

İnorganik bileşikler canlı vücudunda sentezlenemeyip, dışarıdan hazır olarak aldığı bileşiklerdir.  Su, asit, baz, tuz ve mineraller biyolojik açıdan; metabolik reaksiyonların düzenlenmesi ve hücre yapısının güçlendirilmesi gibi, önemlidir. Bu bileşikler hücre zarından geçebilecek kadar küçüktür, ancak hücrede sindirilmez veya hücreye enerji vermezler.

Su ve canlılar için önemi

Detaylar İçin; Su Nedir? Suyun Özellikleri Nelerdir?

Canlıların yaşayabilmesi ve canlılıklarını devam ettirebilmesi için gerekli olan en önemli madde olarak bilinir. Bunun sebeni canlıların önemli bir bölümü %98’dir.

Canlılarda oluşacak olan su kaybı canlının hayatını tehlikeye sokar, aşırı miktarda su kaybı yaşandığı durumlarda canlı ölür; insan vücudu %20 su kaybederse bütün metabolik faaliyetleri durur. Bunun yanında hücredeki yaşamsal faaliyetlerin devamını sağlayan enzimlerin oluşması için de su gereklidir. Hücredeki su miktarı belli oranın üzerinde olmazsa enzimler çalışamaz; tohumdaki su miktarı %15’in altında olduğu için tohumun çimlenmesini sağlayan enzimler çalışamaz, ancak ortamdaki seviye %15’in üzerine çıktığında enzimler çalışmaya ve tohum çimlenmeye başlar.

Bunların yanında; yerkürenin 3/4’ü sularla kaplıdır. Yaşam için çok önemli olan su; sıvı, katı ve gaz şeklinde bulunur. Suyun katı hâli olan buzun toğunluğu sudan küçük olduğu için, buz suda batmaz. Böylece kış mevsiminde donmuş bir göldeki buz parçası suyun yüzeyini kaplayarak yalıtım görevi görür. Buzun altındaki kısım donmadığı için, gölde yaşayan canlılar kış mevsiminde bu sayede hayatta kalır.

Asitler – Bazlar ve Canlılar için Önemi

Detaylar için; Asit Nedir? Özellikleri Nelerdir?, Baz nedir? Özellikleri Nelerdir? 

Asitler, su içerisinde çözündüklerinde H+ (hidrojen iyonu) veren bileşiklerdir; HCl (hidroklorik asit) suda çözündüğünde H+ ve Cl- iyonlarını oluşturur. Bu yüzden HCl, asidik özellikte bir maddedir.

Bazlar, su içerisinde çözündüklerinde OH- (hidroksil iyonu) veren bileşiklerdir.; NaOH (sodyum hidroksit) suda çözündüğünde OH- ve Na+ iyonlarını oluşturur. Bu yüzden NaOH, bazik özellikte bir maddedir.

Maddelerin asitlik ve bazikliğini ölçmek için bir pH cetveli kullanılır. pH cetvelinde değerler 0 ile 14 arasındadır. Bir maddenin pH değeri; 0 ile 7 arasında ise madde asidik, 7 ile 14 arasında ise madde bazik. 7 ise madde nötrdür. 7’den 0’a gidildikçe asitlik; 7’den 14’e gidildikçe baziklik derecesi artar.

Vücut sıvılarının da belirli pH değerleri vardır. Eğer bu pH değerleri değişirse enzimler çalışamaz; mide içi pH’si 2-3, ince bağırsak pH’si 8-9 civarındadır, kanın pH değeri 7,4’ tür ve bu değerlerin değişmesi ölüme neden olur.

Tuz – Mineraller ve Canlılar İçin Önemi

Detaylar için; Tuz Nedir? Özellikleri Nelerdir?, Mineral Nedir? Görevleri ve Özellikleri

Asitler ile bazların tepkimeye girmesiyle tuz oluşur ve bir molekül su açığa çıkar.

Genellikle hücrede ve hücreler arasındaki sıvılarda çeşitli tuzlar bulunur. Bunların en önemlileri Na (Sodyum), K (Potasyum), Ca (Kalsiyum) ve Mg (Magnezyum) tuzlarıdır.

Aynı vücutta asit-baz dengesinin sağlanmasının önemli olduğı gibi, tuzların davücut sıvısındaki oranı belirli sınırlar arasında olması gerekir. Aksi durumda canlının yaşamı tehlikeye girer. Çünkü tuzlar hücreye su giriş çıkışını düzenlemede etkilidir. Hücrenin içinde tuz oranı yüksekse hücre içine su girer. Hücrenin dışındaki ortamın tuz oranı yüksekse hücre içindeki su dışarı çıkar. Böylece hücrenin osmotik basıncı ayarlanır.

Mineraller canlılar tarafından üretilemeyen, su ve besinlerle dışardan hazır olarak alınan inorganik maddelerdir. Canlılık fonksiyonları ve metabolik reaksiyonlar için gereklidir.

İnsan vücudunda gerekli olan bazı mineraller ve görevleri

Kalsiyum (Ca)

  • İnsan vücudunda en fazla bulunan mineraldir. Genelde fosforla beraber kemik ve diş minesinin yapısına katılır. Ayrıca kas kasılması, sinir sisteminin çalışması ve kanın pıhtılaşmasında etkilidir. Süt ve süt ürünleri ile yeşil sebze ve tahıllarda bol miktarda bulunur.

Flor (F)

  • Diş sağlığı için önemlidir. Florun az alınması diş ve kemik gelişimini olumsuz yönde etkilerken fazla alınması dişlerde sararmaya neden olur.

Fosfor (P)

  • Kalsiyumla birlikte kemik ve diş yapısına katılır. Fosfat bileşiği olarak nükleik asitlerin ve ATP’nin yapısına katılır. Fosfolipit olarak hücre zarında bulunur.

Sodyum (Na)

  • Asit-baz ve su dengesinin ayarlanmasında görev alan kas kasılması ve sinir hücrelerinde uyartı iletimi için gerekli olan bir mineraldir. Eksikliğinde iştah azalması ve kas krampları oluşur.

Kükürt (S)

  • Bazı amino asitlerin sentezi için gereklidir. Eksikliğinde deride solgunluk oluşurken fazlalığında alerjik rahatsızlıklar meydana gelir.

Demir (Fe)

  • Alyuvarlarda bulunan hemoglobin ve bazı en-zimlerin yapısına katılır. Hemoglobinin yapısındaki demir, solunum gazlarının taşınmasında etkili olur. Demirin eksikliği hâlsizliğe, ilerlemiş hâli anemi adı verilen kansızlık hastalığına neden olur. Demir en çok et ve et ürünleri, yumurta, sebze, tahıllar, pekmez, kuru meyvelerde bulunur.

Potasyum (K)

  • Kalp ritmini düzenler. Sinir hücrelerinde uyartı iletimi için gereklidir. Eksikliğinde kaslarda kramp, kalp ritminde bozukluk, yorgunluk, hâlsizlik oluşurken fazlalığında böbrek ve kalp sorunları ile el ve ayakta karıncalanma meydana gelir.

Klor (Cl)

  • Mide özsuyunun oluşumunda, asit-baz dengesinin sağlanmasında, hücre içi ve dışı su dengesinin ayarlanmasında görev alır. Eksikliğinde sindirim sorunları ortaya çıkar.

Magnezyum (Mg)

  • Kemik yapısına katıldığı gibi kan ve sinir sistemi fonksiyonları için de gereklidir. Bitkilerde klorofil yapısına katılır.

Çinko (Zn)

  • Birçok enzim çeşidinin yapısına katılır. Organizmanın protein, yağ ve karbonhidratları kullanmasına yardımcı olur.

Iyot (I)

  • Tiroit bezi hormonlarının (tiroksin) sentezi için gereklidir. İyotlu tuz kullanılarak iyot ihtiyacı karşılanabilir. Eksikliğinde guatr hastalığı görülür.

Canlıların yapısında bulunan organik bileşikler

İnorganik bileşiklerin aksine canlılar tarafından sentezlenebilen bileşiklerdir. Besinlerle alınan organik bileşiklerin çoğu hücre zarından geçemeyecek kadar büyük olduğundan sindirilerek kana karışır. Organik bileşiklerden karbonhidratlar ve lipitler (yağlar) hücrede enerji verici olarak, proteinler, lipitler ve karbonhidratlar yapıya katılarak , vitaminler ve hormonlar metabolizmada düzenleyici olarak görev yapar. Yapılarında genel olarak karbon, hidrojen ve oksijen elementleri vbulunur. Bazı organik bileşiklerin yapısında ise bu elementlere ek olarak azot, fosfor, kükürt gibi elementler yer alır.

Karbonhidratlar

Detaylar için; Karbonhidrat ve Karbonhidrat Çeşitleri

Yulaf, arpa ve buğdaydan yapılmış tahıl ürünleri ve meyveler karbonhidrat içerir.

Şekerlerin (glikoz) bir araya gelmesi ile oluşmuş organik bileşiklerdir. Bileşimlerinde Karbon(C), Hidrojen(H) ve Oksijen(O) elementleri bulunur. Karbonhidratlar enerji elde etmek için en hızlı şekilde kullanılan organik moleküldür.

Ototrof (üretici) canlılar karbonhidratların yapı taşı olan glikozu sentezler. Heterotrof (tüketici) canlılar glikoz sentezleyemez, dışarıdan hazır olarak alır.

Lipitler (Yağlar)

Detaylar için; Yağ Nedir?

Hücre zarının temel bileşenleriler.  Yapısında karbon (C), hidrojen (H) ve oksijen (O) bulunur. Ayrıca fosfor (P) ve azot (N) içerebilir. Canlının enerji kaynağıdır ve parçalandığında en fazla enerji açığa çıkaran bileşiktir ancak yıkımı karbonhidratlardan uzun sürer. Bu nedenle hücreler, enerji ihtiyaçlarını karşılamada öncelikle karbonhidratları kullanır.

Proteinler

Detaylar için; Protein Nedir? Yapısı ve Görevleri

Hücre zarının, organellerin, kas, kıkırdak ve kemik gibi dokuların, bazı ormon ve enzimlerin yapısına katılır. Yapılarında Karbon (C), oksijen (O), hidrojen (H), azot (N) ve kükürt (S) elementleri bulunur; ribozomda sentezlenir.

Proteinleri oluşturan yapı taşları aminoasitlerdir. Canlılar tarafından sentezlenebilen yirmi çeşit amino asit vardır. Proteinler bu amino asitlerin çeşitli kombinasyonlarla birleşmesinden oluşur. Protein molekülü yüzlerce hatta binlerce amino asit içermektedir. Protein zincirlerinde bulunan aminoasitlerin sayısı ve dizilimi farklı protein çeşitlerinin oluşmasını sağlar.

Enzimler

Detaylar için; Enzim Nedir? Yapısı ve Özellikleri

Canlılarda gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonların aktivasyon enerjisini düşürerek reaksiyonları hızlandıran ve reaksiyonlardan değişmeden çıkan biyolojik katalizörlerdir.

Enzimler kullanılamazsa biyolojik reaksiyonlar gerçekleşemez. Çünkü reaksiyonların gerçekleşmesi için yüksek sıcaklık gerekir; glikozun dış ortamda parçalanması için 160 °C sıcaklık gerekirken, enzimlerle vücut sıcaklığı olan 36,5 °C de, çok hızlı bir şekilde parçalanır.

Hormonlar

Detaylar için; Hormon Nedir? Yapısı ve Görevleri

Özel bezler tarafından salgılanan, kan yolu ile ulaştıkları organ ve dokular üzerinde düzenleyici olarak görev alan organik moleküllerdir. Amino asit, protein ve steroit yapılı olabilirler.

Üreme, beslenme, korku, heyecan, büyüme, gelişme ve homeostazi gibi pek çok yaşamsal olayda görev alır. Bu yüzden canlılık için çok önemlidir. Az ya da çok salınması metabolik rahatsızlıklara yol açar; insanda hipofiz bezinden salgılanan ve kan yoluyla tüm vücuda dağıtılan büyüme hormonunun, az salınması cüceliğe, fazla salınması devliğe yol açar. Bitkilerde üretilen hormonlar ise büyüme, çiçeklenme, meyve oluşumu, yaprak dökümü gibi olayları düzenler.

Vitaminler

Detaylar için; Vitamin Nedir? Vitamin Çeşitleri Nelerdir?

Vücudumuzda düzenleyici olarak görev yapan ve hastalıklara karşı direncimizi artıran organik moleküllerdir. Hücrede yapı maddesi veya enerji kaynağı olarak kullanılmaz, düzenleyici ve direnç arttırıcı olarak görev alırlar. Enzimlerin yapısına katılarak katalizör görev yaparlar. Bitkilerde fotosentez reaksiyonları ile doğrudan üretilebildikleri gibi, hayvanlarda öncül maddelerden dönüşüm reaksiyonlarıyla da üretilirler.

Sağlıklı yaşam ve büyüme için belirli miktarlarda tüketilmesi gereken moleküllerdir.Uzun süre vitamin alınmaması çeşitli hastalıklara neden olabilir; gece körlüğü, kısırlık, kanın pıhtılaşma süresinde artış gibi.

Nükleik Asitler

Detaylar için; Nükleik Asiler Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Hücredeki metabolik faaliyetleri yönetir ve kalıtımı sağlar. Nükleik asitler nükleotit’lerden oluşur. DNA ve RNA olmak üzere iki çeşit nükleik asit vardır. DNA kalıtım materyalidir. Saç rengi, göz rengi gibi birçok özelliği belirleyen genetik bilgi DNA ile taşınır. DNA prokaryot hücrelerde sitoplazmada, ökaryot hücrelerde çekirdekte, mitokondride, ve ribozomda bulunur. RNA molekülü DNA’dan aldığı genetik bilgi ile protein sentezini gerçekleştirir. RNA molekülü; mRNA (mesajcı RNA), rRNA (ribozomal RNA) ve tRNA (taşıyıcı RNA) olmak üzere üç çeşittir. mRNA; protein sentezi için gerekli olan genetik bilgiyi DNA’dan alıp sitoplazmadaki ribozoma taşır. tRNA; protein sentezi için gerekli olan amino asitleri sitoplazmadan alarak ribozoma taşır. rRNA, proteinlerle birlikte ribozomların yapısına katılır.

ATP

Detaylar için; ATP Nedir? Özellikleri Nelerdir?

Hücredeki temel enerji molekülüdür. ATP, hücre içinde sentezlenen ve kullanılan bir moleküldür. Bir hücreden bir başka hücreye aktarılamaz ve depolanamaz. Bu yüzden hücre içinde bir taraftan sentezlenirken diğer taraftan kullanılır.