BĠYOKĠMYA - HAZAR RGS · 2017-10-23 · Fiziksel, kimyasal ve biyolojik tekniklerden ve...

BĠYOKĠMYA

DOÇ. DR. MEHMET KARACA(X. YIL)

Fiziksel, kimyasal ve biyolojik tekniklerden ve bilgilerdenyararlanılarak canlıda (hücrelerinde ve dokularında)meydana gelen kimyasal olayları inceleyen bir bilimdalıdır.

Tıp, Farmakoloji, Veternerlik, Çevre ve Tarım bilimlerinide kapsamına alan Biyokimya karmaĢık ve komplikeproblemler içermesine rağmen yaĢam bilimlerinin enilgi çeken dalıdır.

BĠYOKĠMYANIN TANIMI

DOÇ. DR. MEHMET KARACA

Bir biyokimyacı, kimyasal, fiziksel, biyolojik vegenetiksel araç ve yöntemleri kullanarak canlıorganizmanın yapısını ve meydana gelen kimyasaldeğiĢimlerin neden ve sonuçlarını ortaya çıkarmak veaçıklamak için çalıĢan araĢtırıcıdır.

Tıp, Adli Tıp, Eczacılık, Çevre, Tarım ve Veternerlikkonuları ile uğraĢan iĢ alanlarında biyokimya bilgi vebulgularına ihtiyaç duyulur.

BİYOKİMYANIN ÇALIŞMA ALANI


Biyokimya genç bir bilim dalı olup başlangıcından günümüzekadar yaklaşık “150 yıl” bir zaman geçmiştir.

Biyokimya kavramı, ilk defa Alman kimyager Carl NEUBERGtarafından 1903 yılında kullanılmıştır. Ancak biyokimyaalanında yapılan çalışmaların başlangıcı bu tarihten öncekiyıllara rastlamaktadır. Friedrich WÖHLER 1820’li yıllardaüreyi kimya laboratuarında sentez etmesi biyokimya tarihindebir dönüm noktası olmuştur.

Biyokimya organik kimya, fizyoloji, materyal bilimleri,ASTRONOMİ, fizik, biyoloji ve moleküler biyoloji alanlarındakigelişmelere paralele olarak her geçen gün gelişmektedir.

BĠYOKĠMYANIN KISA TARĠHÇESĠ


5

BĠLĠMSEL ÇALIġMA NEDĠR?

Bilimsel çalıĢma gözlem ve deneyleri kullanarakĠNSANLIK VE ÇEVRE YARARINA doğayı anlama iĢidir,BĠLĠM gözlemle baĢlar, deneylerle ispat edilir ancak herzaman kuĢkucudur! “Hipotez => Teori = Yasa”

Bilimsel iĢlemlerde “tümdengelim” ve “tümevarım”veya her iki yöntem birlikte kullanıllabilir.

Tümdengelim (Deductive): Genel prensiplerdenyararlanılarak spesifik (özel) sonuçlara ulaĢılabililir.

Tümevarım: (Inductive): Spesifik gözlemlerdenyararlanarak genel sonuçlar çıkarılabilir.


Bilimsel ÇalıĢma

Gözlemler yapılır ve bu gözlemlerden tahmin (tüme varımve tümden gelim) yani “Hipotez Kurulur”. Denemeler vedeneyler uygulanır.

Sonuç olarak hipotezler değerlendirilir, neden sonuçiliĢkisi ortaya konur.

Denemeler Kurulurken:

-Hipotezleri yansıtmalı

-Denemelerin bir baĢkası tarından kurulabilmesineyönelik ayrıntılar ortaya konmalı

-Her bir aĢamada tek değiĢken kullanılmalı ve mutlakakontrol denemeleri içermelidir.


7

Bilimsel ÇalıĢmaya Örnek

Gözlem: Türlerde generasyonlar arsında değiĢimlergözlenmiĢtir. Bu değiĢimin nedenleri araĢtırılmıĢ vedeğiĢim gösteren bireylerin doğayla daha uyumiçerisinde olduğu belirlenmiĢtir.

Hipotez: Doğa canlılar üzerine etkilidir ve seçicidir!

Deney: Aynı türe ait bitkiler ve bu bitki generasyonlarıfarklı coğrafyalarda deneysel olarak incelenmiĢ

Sonuç: Doğal Seleksiyon (natural selection) Vardır: Budoğal seleksiyonla üstün fiziksel ve davranıĢkarakterlerine sahip bireyler bu özelliklere sahipolmayan bireylere oranla doğada var olur ve yeninesillerini üretir.


Evrimsel DönüĢüm: YaĢayan organizmalar aynı orijindentüremiĢlerdir. YaĢamsal farklılık evrimsel dönüĢümünsonucudur.

Evrimsel Korunum: Önceki organizmaların önemlikarakterleri uzun yıllar korunmuĢtur.

Hücre Teorisi (Cell theory): Bütün yaĢayan organizmalarhücreden oluĢur ve her hücre daha önce var olanhücreden oluĢmak zorundadır. Hücreler cansızyapılardan oluĢurlar.

Kalıtımın Moleküler Temeli: Kalıtım materyali DNA’dır.DNA genleri kodlar, genler organizmanin faaliyetlerinikontrol eder ve genler nesiler boyu aktarılır.

CANLIYA (BĠYOKĠMYAYA) DAĠR


GÜNÜMÜZE KADAR YAPILANÇALIġMALARDA BÜTÜN CANLILARINHÜCREDEN OLUġTUĞU,BĠR TAKIM CANLILARIN TEK HÜCRELĠ DĠĞERBĠR TAKIM CANLILARIN ÇOK HÜCRELERDENOLUġTUĞ BELĠRLENMĠġTĠR.

CANLILAR ALEMĠ:BĠTKĠLER,HAYVANLAR,FUNGUSLAR,PROTĠSTALARARKEALARVE BAKTERĠLEROLMAK ÜZERE 6 ALEMDE TOPLANMIġTIR.

CANILAR ALEMĠ


YAġAMIN ÖZELLĠKLERĠ

HÜCRELERDEN OLUġUR: HÜCRESĠZ BĠR YAġAM TESPĠT EDĠLMEMĠġTĠR.

YAġAM KOMPLEKS OLMASINA RAĞMEN DÜZENLĠDĠR (MĠLYONLARCAHÜCREDEN OLUġMUġ DOKULAR VE ORGANLAR ARASINDA DÜZENLĠBĠR ĠLETĠġĠM VARDIR)

YAġAM ÇEVERESEL FAKTÖRLERE YANIT VERĠR,

YAġAYAN VARLIKLAR BÜYÜR VE GELĠġĠR,

YAġAYAN CANLILAR DEVAMLILIKLARI ĠÇĠN ÜRERLER,

YAġAMDA ENERJĠ ÜRETĠR VE KULLANIR (TÜKETĠLMEZ),

ĠÇ DENGELERĠNĠ KORUR (HÜCRESEL VE BĠYOMOLEKÜLER DÜZEYDEBĠR DENGE VARDIR)

DEĞĠġĠMĠ KABUL EDER ADAPTE OLUR.

MOLEKÜLLERĠN YAPI VE FONKSĠYONLARI

-Bir molekülün fonksiyonu, yapısına bağlıdır. Molekülün yapısınabakılarak fonksiyonu tahmin edilebilir. Fonksiyonu için molekülleroluĢturulabilir.


YAġAMI OLUġTURAN UNSURLAR TEMELDE HÜCREDĠR.ANCAK HÜCRE ORGANELLERDEN VEYA ORGANELBENZERĠ MADDELERDEN OLUġUR. BU MADDELERMOLEKÜLLERDEN VE MOLEKÜLLERDEATOMLARDAN OLUġMUġTUR.

BENZER HÜCRELER BENZER FONKSĠYONLARASAHĠPTĠR VE BENZER HÜCRELERĠN BĠRLEġMESĠYLEDOKULARI OLUġTURUR.

BENZER DOKULAR ORGANLARI VE ORGANLARDAORGANĠZMAYI OLUġTURUR.

BENZER ORGANĠZMALAR POPULASYONU, FARKLIPOPULASYONLAR TÜRLERDEN OLUġUR.

TÜRLERDEN EKOSĠSTEMLER OLUġTURULUR.EKSOSĠSTEMLER YAġAMI DAHA ETKĠN, DEĞĠġKENKILAR.

YAġAM & EKOSĠSTEMLER


Canlı organizmalarda bulunan yaĢam için gerekli olanörneğin “klorofil, vitamin, hormon, enzim, koenzim,protein, yağ asiti, lipit, karbohidratlar ve nükleik asitlerile sekonder metabolitler ORGANĠK MADDELERDĠR.

“Canlı organizmalarda bulunan maddelere organikmadde adı verilmektedir”.

Karbonun (C) organik bileĢikler içindeki en temelelement olmasına karĢın, organik bileĢikler hidrojen(H), azot (N), oksijen (O), kükürt (S), fosfor (P) vehalojenler (Cl, Br, I, F) baĢta olmak üzere çeĢitli diğerelementleri de içine almaktadır.

ORGANĠK MADDE/ ”ORGANĠK TARIM”


BAKTERĠ (E. COLI) HÜCRE ĠÇERĠĞĠ % SAYISI

HÜCRE ĠÇERĠĞĠ


YERKÜRE VE ĠNSAN VÜCUDU


Karbon 4 hidrojen atomunun elektronlarını ortaklaşakullanarak her elektron için bir kovalent bağ oluşturduğundankarbon hidrojen ile 4 kovalent bağ yapabilir.

Karbon aynı zamanda oksijen ve azot ile de tek ve çift bağyapabilmektedir.

Karbon atomu diğer 1, 2, 3 ve hatta 4 karbonla ayrı ayrı tekbağ yapabilir.

İki karbon atomu arasında çift bağ yapmaktadır.

KARBON


Karbon atomunun bu bağlarına özeliklerinden dolayı çokçeşitli yapıda biyolojik molekül elde edilmektedir. Bunlarladüz zincirli, dallı zincirli, dairesel yapıyı, kafese benzeryapıyı ve bunlardan bir veya bir kaçının kombinasyonu olanorganik molekül yapılarını elde edilebilmektedir.

Karbon atomu hidrojen, oksijen, azot ve kükürt atomu ilekovalent bağ yapmaktadır.

Biyomoleküllerin pek çoğu karbonun organik bileşikleridir.Karbon atomunun diğer atomlara çeşitli şekilde bağlanışısınırsız sayıda organik molekülün meydana gelmesineolanak sağlamıştır.

KARBON


1- Genellikle yanıcıdır.

2- Genellikle erime noktaları düĢüktür.

3- Genellikle suda çözünmez.

4- Ġyonik değildir.

5- Genellikle reaksiyonlarında “Katalizörler” önemlidir.

6- Reaksiyonları fazla ısı ve zaman gerektirir.

7- Yoğunlukları düĢüktür.

8- Reaksiyonları “Kantitatif” değildir.

9- Ġzomerizasyon önemlidir.

ORGANİK & İNORGANİK MADDELERİN KARŞILAŞTIRILMASI


1- Yanıcı değildir.

2- Erime noktaları yüksektir. .

3- Genellikle suda çözünür.

4- Ġyoniktir

5- Genellikle “Katalizör” kullanımı azdır.

6- Reaksiyonları genellikle hızlı gerçekleĢir.

7- Yoğunluğu yüksektir.

8- Reaksiyonları genellikle “Kantitatif” özelliktedir.

9-Ġzomerizasyon fazla önem taĢımaz.

ORGANİK & İNORGANİK MADDELERİN KARŞILAŞTIRILMASI


Bugün için bilinen organik bileĢik sayısı sekizmilyondan fazladır. Bu bileĢiklerin herbirinin kendineözgü erime noktası, kaynama noktası gibi fizikselözellikleri ve dolayısıyla kendine özgü kimyasalreaktiviteleri vardır.

Yıllar içinde kimyacılar organik bileĢikleri yapısalözelliklerine göre sınıflandırmıĢlardır.

Milyonlarca organik bileĢiğin tek tek reaktivitesi ileuğraĢmaktansa bunları reaktivitelerine göresınıflandırma daha kolaydır.

ORGANİK BİLEŞİKLER


FONKSĠYONEL GRUP

İçinde bulundukları moleküllerin karakteristik kimyasalreaksiyonlarından sorumlu belli atom gruplarına fonksiyonelgrup adı verilir.

Aynı fonksiyonel grup ait olduğu molekülün büyüklüğündenbağımsız olarak aynı veya benzer kimyasal tepkimere girer.

Fonkiyonel grup R ve R' sembolleri ile gösterilir.


Fonksiyonel gruplar komşu atomların elektron dağılımını vegeometrisini etkilemekte ve böylece organik molekülüntamamının kimyasal aktivitesi etkilenmiş olmaktadır.

Bir organik molekülün üzerinde bulunan fonksiyonelgruplardan yararlanarak o organik molekülün kimyasalbakımdan nasıl davranacağını ve ne tip bir reaksiyonagireceğini tahmin etmek mümkündür.

Hücrelerde katalizör rolü oynayan enzimler biyolojikmoleküllerdeki spesifik fonksiyonel grupları tanımakta vekatalizledikleri reaksiyonlarla bu moleküllerin yapısındaözgül değişikliklere neden olmaktadırlar.

FONKSĠYONEL GRUP


Biyolojik moleküllerin çoğu iki veya daha fazla fonksiyonelgrup içermektedirler.

Böyle bir molekülde herbir fonksiyonel grup belli birkimyasal özellik gösterip belli tip reaksiyonlarakatılmaktadır.

Örneğin bütün amino asitler en azından iki tip fonksiyonelgrup içermektedir. Bunlardan birisi amino grubu diğeri isekarboksil grubudur.

FONKSĠYONEL GRUP


KARBOKSİL GRUBU

İMİDAZOL GRUBU

AMİNO GRUBU

HĠSTĠDĠN AMĠNO ASĠTĠNĠN FONKSĠYONEL GRUPLARI


ASETĠL KO-ENZĠM A’NIN FONKSĠYONEL GRUPLARI


İki veya daha fazla atomu birarada tutan çekim kuvvetineKĠMYASAL BAĞ adı verilmektedir. Pek çok elementinatomları diğer atomlara bağlanarak daha kompleks ve yenimolekülleri meydana getirme özelliğine sahiptirler.

Kimyasal bağları (ve interaksiyonları) genel olarak dördeayırabiliriz.

■ İyonik bağlar■ Kovalent bağlar■ Hidrojen bağları■ Moleküler (Van der Waals) interaksiyonlar

KĠMYASAL BAĞLAR


ĠYONĠK BAĞLAR

İyonik bağlar bir veya bir kaç elektronun bir atomunbünyesinden TAMAMEN AYRILIP diğer bir atomunbünyesine geçmesi sonucu pozitif veya negatif yüklü iyonlararasında meydana gelir.

İyonun proton sayısı elektron sayısından yüksek is “katyon”,proton sayısı elektron sayısından az ise “anyon”.

BURADA ETKĠN OLAN KUVVET GERÇEKTE BĠR BAĞDEĞĠL, FAKAT FARKLI ELEKTRĠKLE YÜKLÜTANECĠKLERĠN BĠRBĠRĠNĠ ÇEKMESĠDĠR.


İyonik bağı bir örnekle açıklayalım. Sodyum, atom numarası11 olan bir atomdur. Bu atom K tabakasında iki elektron, Ltabakasında sekiz elektron, M tabakasında ise sadece birelektron içermektedir.

Sodyumun kararlı bir halde kalabilmesi için diğer atomlardanyedi elektron daha alması ve M tabakasındaki elektronsayısını sekize çıkarmasıdır. Bu durumda sodyum -7 elektrikyüküne sahip olacak ve elektronların birbirini itmesindendolayı bütün elektronlar sodyumdan kaçmaya çalışacaktır.

İkinci bir yol da söz konusu olabilir. O da sodyumun Mtabakasındaki tek elektronu vermesidir.

ĠYONĠK BAĞLARDOÇ. DR. MEHMET KARACA

Klor atomunun atom numarası 17'dir. Bu atomun Ktabakasında iki elektron, L tabakasında sekiz elektron ve Mtabakasında ise yedi elektron bulunmaktadır. Diğer birdeyimle M tabakası hemen hemen dolmuştur ve yalnız birelektron açığı vardır. Klorun yedi elektronu kaybetmesioldukça zor bir olaydır. Fakat başka atomdan bir elektronalması daha kolay bir olaydır.

sodyum atomunun klor atomuna bir elektron aktarmasıile her ikisi de oktet kuralına uygun kararlı iyonlaradönüĢürler. Bunun doğal sonucu olarak karĢıt yüklüiyonlar birbirini çekerler ve aralarında iyonik bağoluĢtururlar. Böylece NaCl bileĢiği meydana gelir.

ĠYONĠK BAĞLARDOÇ. DR. MEHMET KARACA

KOVALENT BAĞLAR

ĠyonlaĢma enerjileri çok yüksek ve elektron ilgileri çokyakın atomların veya aynı cins atomların elektronaktarımı sonucu bağ yapmaları çok zordur.

Bu atomlar kararlı bir yapı oluĢturmak için, daha kolaybir yol olan BĠR ÇĠFT ELEKTRONU atomlar arasındapaylaĢmayı tercih ederler.

Bir çift elektronun paylaĢılması sonucu oluĢan kimyasalbağa "kovalent bağ“ ve paylaĢılan bir çift elektrona da"ortaklanmıĢ elektronlar" adı verilir.


Bir çift elektronun paylaĢımı ile oluĢan bağ tekli bağdır.

Ġki çift elektronun paylaĢımıyla oluĢan bağ ikili bağdır.

Üç çift elektron paylaĢımıyla üçlü bağ oluĢturulabilir.

Kovalent bağ için bir çift elektronpaylaĢımı söz konusudur.


KOVALENT BAĞLARDOÇ. DR. MEHMET KARACA

Atomlar bir çift elektron paylaĢmaları sonucu kovalentbağ yaparlar. Ancak farklı atomlardan oluĢan kovalentbağlarda bağ elektronları, molekülü oluĢturan atomlararasında eĢit olarak paylaĢılmaz.

Bir atomun bir molekül içinde bağ elektronlarını çekmeyatkınlığına “elektronegativite “adı verilir.

Kovalent bağı oluĢturan atomların bağ elektronlarını"farklı kuvvetle" çekmesi sonucu oluĢan bağlara "polarkovalent bağlar" denir.

POLAR KOVALENT BAĞLAR


Farklı atomlardan oluĢan moleküllerdeelektronegativite farkı nedeniyle bağ elektronları,elektronegativesi yüksek olan atom tarafından dahafazla çekilir. Bunun sonucu, molekülde artı ve eksi yükmerkezleri oluĢur.

HCl (hidrojen klorür, hidroklorik asit) molekülünde budurum çok iyi gözlenir. Klor atomu hidrojen atomunagöre elektronegativitesi yüksek bir atomdur. Buyüzden, klor atomu bağ elektronlarını daha çok kendiüzerinde toplar ve böylece molekülde artı ve eksi yükmerkezleri oluĢur.

POLAR KOVALENT BAĞLARDOÇ. DR. MEHMET KARACA

Aynı cins atomların oluĢturduğu kovalent bağlarda,atomlar arasında elektronegativite farkı yoktur ve bağelektronlarının eĢit paylaĢılması söz konusudur.

Kovalent bağı oluĢturan atomların bağ elektronlarını"aynı kuvvetle "çekmesi sonucu oluĢan bağlara "apolarbağlar " denir.

APOLAR KOVALENT BAĞLARDOÇ. DR. MEHMET KARACA

Karbon dioksit (CO2) molekülü, oksijen ve karbondanoluĢan bir bileĢiktir.Oksijenin elektronegativitesi karbona göre yüksektir.Yani, karbon ile oksijen arasındaki bağ polar kovalentbağdır. Fakat, molekülün doğrusal geometrisinedeniyle, zıt yönlü bağ momentleri birbirlerinigötürürler ve molekülün dipol momenti sıfır olur. Bunedenle, CO2 molekülü polar bağlara sahip apolar birbileĢiktir.

APOLAR KOVALENT BAĞLARDOÇ. DR. MEHMET KARACA

Eğer tek bir HİDROJEN ATOMU, oksijen ve azot gibi ikielektronegatif atom arasında ortaklaşa kullanılırsa hidrojenbağı oluşur.

Hidrojen bir oksijen veya bir azot atomuna kovalent olarakbağlanabilir. Fakat polariteden dolayı elektronlar, oksijenveya azot atomuna hidrojenden daha yakın bulunurlar. Bunedenle elektropozitif hale gelen hidrojen, başka birelektronegatif atom tarafından çekilir ve hidrojen bağımeydana gelir.Polar su molekülleri arasında meydana gelen hidrojenbağları bu tip bağlara en güzel örneği oluşturur. Sumolekülünde her bir hidrojen kendi oksijen molekülünekovalent bağlanmıştır.

HĠDROJEN BAĞLARI


1-Kaynama noktasını yükseltir2-Suda çözünürlüğü artırır3-Büyük molekülleri uygun biçimlerinde tutar

HĠDROJEN BAĞLARI


Bir molekülün nonpolar grupları arasında meydanagelen bağlara hidrofobik bağlar veya Van der Waalsbağları adı verilmektedir.

Elektrik yükü bakımından nötr olan yani eksi (-) veya artı(+) yük taĢımıyan gruplara nonpolar gruplar denir.Molekülleri bir arada tutan kuvvetler kimyasalbağlamadan daha zayıf, moleküller arası etkileĢimlerdir.

MÖLEKÜLER /VAN DER WAALS ĠNTERAKSĠYONLARI


1- Repulsiyon: moleküller arası itme

2-Elektronegative repulsiyon veya atraksiyon (Dipol-Dipol EtkileĢim)Farklı elektronegativiteye sahip iki atom kovalent bağlabağlandığı zaman yüksek elektronegativiteye sahipatom diğer atomun elektronlarını kendine doğru çekerve düĢük düzeyde negatif yüke sahip olur. Diğermolekül ise düĢük düzeyde pozitifite kazanır.

3-Ġndüksiyon (Polarizasyon): çok kutuplu etkileĢimler



4- Dispersiyon (London EtkileĢimi):Apolar moleküllerin karĢılıklı birbirlerini etkilemesisonucu oluĢan geçici çekim kuvvetine "LondonetkileĢimi " adı verilir.

Apolar moleküllerin komĢu moleküllerin etkisindekalmasıyla, yük yoğunluğu dağılımlarında kısa sürelideğiĢmeler olur. Bu değiĢmeler sonucu, moleküldegeçici dipol oluĢur. Bunun sonucu olarak da moleküllerarasında çok zayıf elektrostatik çekim kuvvetleri doğar.



BĠYOKĠMYA - HAZAR RGS · 2017-10-23 · Fiziksel, kimyasal ve biyolojik tekniklerden ve...

Documents

Transcript of BĠYOKĠMYA - HAZAR RGS · 2017-10-23 · Fiziksel, kimyasal ve biyolojik tekniklerden ve...