ELEMENTLER DÜNYASI

 

ELEMENTLER DÜNYASI

         SELİM GÜRBÜZER

Kâinatı bir kitap olarak düşündüğümüzde, bu kâinat kitabının alfabetik harflerinin de hiç kuşkusuz elementler olduğunu düşünmemiz gerekecektir. Şurası muhakkak biyokimyanın temelleri de elemente dayanmakta. Dolayısıyla biyokimya âlemin element yönünü bilmeden hem abiyogenez hayatı hem de biyogenez hayatı anlamak mümkün olmayacaktır. Bilindiği üzere organik bileşikler için gerekli karbon (C), azot (N), oksijen (O)_, hidrojen (H) ve kükürt (S) gibi elementler sadece kâinat kitabının elementleri olarak değil aynı zamanda amino asitlerin yapı taşları olarak da karşımıza çıkmakta.

       İşte biyokimya düzeninde rol oynayan elementlerden bazıları:

       C (karbon) 

       Dünyada ne kadar organik madde varsa hemen hepsinin karışımında karbon maddesi vardır. Havadan alınan oksijen sayesinde insan ve hayvan bedenine alınan besinler yavaş yanmaya tabi tutulup bunun sonucunda dışarı karbondioksit verilmektedir. Şayet havada karbondioksit maddesi çoğalırsa tehlike arz edebiliyor. Neyse ki bitkiler karbonu zararsız hale getirecek faaliyetlerde bulunarak bu kıymet değer maddeyi dengede tutup yüreklere su serpmektedir. Nitekim klorofil içeren bitkiler havaya karışan karbondioksiti ışık enerjisi yardımıyla nişastaya çevirebiliyorlar. Böylece bitki bünyesinde biriken nişasta hayvanlara gıda olmaktadır. Hakeza insanoğlu da hayvan etlerini yemekle sunulan bu ziyafet sofrasından nasibini alıp, bir şekilde o da karbon döngüsünün içerisinde yer alır. 

      O (Oksijen) 

      İnsan vücudu dakikada 250 ml oksijene ihtiyaç duyduğuna göre bu atomun önemi bin kat daha artmaktadır. Hatta insanın fazlaca efor sarf ettiği durumlarda bu ihtiyaç daha da artmaktadır. Kaldı ki solunum yoluyla aldığımız oksijeni kana vermek ve kanın hücrelerden topladığı karbondioksiti dışarı atmak akciğerin işi olsa da, ortamda oksijen yoksa akciğer ne yapsın, dolayısıyla oksijensiz hayat bir anlam ifade etmez. Baksanıza teneffüs ettiğimiz havaya bile ölçü tayin edilmiş. Mesela atmosferde oksijen %21’in üzerinde olsaydı yeryüzünde yanabilecek olan hemen her şey tutuşup duman olacaktı. Ya da tam tersi  %21’in altında olsaydı oksijensiz kalan beynimiz şuur kaybına uğrayıp ölüm kaçınılmaz olacaktı. Hakeza farzımuhal var sayalım ki kan dolaşımı birkaç dakikalığına ara verdi, bak o zaman kızılca kıyameti. Çünkü oksijen ancak yanıcı maddelerle birleştiğinde ateş var olmakta.  Hatta bu iş için her dakikada vücuda alınan gıdaları yakmak adına 400 santimetre küp oksijen kullanıp karşılığında habire karbondioksit açığa çıkartıyoruz. Anlaşılan oksijenin ateşlenmesiyle hayat enerjisi doğmakta, yani sindirim vasıtasıyla aldığımız yanıcı maddeler yakıcı oksijenle yanarak anlam kazanmaktadır. Böylece yanıcı ve yakıcı maddeler kanımız tarafından buluşturulup adeta nikâh edilirler. Derken nikâhı kıyılan çiftlerin reaksiyona girmesiyle birlikte hayat enerjisi elde ederiz. Tabiî ki bu reaksiyon biyoloji dilinde oksidasyon olarak tarif edilir. Hatta bu tarif doğrultusunda oksidasyonla mitokondrilerde bulunan bir takım enzimler katalizör görevi yaparak hayat enerjisine renk katmış olurlar. Ayrıca hayat enerjisinin dışında oksijenin glikozla birleşmesi sonucunda karbondioksit ve su açığa çıkmaktadır. Üstelik organizma içerisinde var olan serbest enerji heba edilmiyor da. Peki, heba edilmiyorsa ne oluyor derseniz, malum serbest enerji ATP veya bir fosfat bileşiği şeklinde depo edilir. Yani, ihtiyaç hâsıl olduğunda başvurulacak enerji kaynağı olarak tutulup,  tutulan bu enerji yaklaşık 700 kalorilik bir değere tekabül etmekte. Derken canlılarda can ne ise cansız maddelerde de enerjinin o demek olduğu gerçeği ile yüzleşmiş oluruz. Her ne kadar enerji formüllerinden bihaber olsak da enerjinin varlığını idrak etmemiz biz bir noktada element dünyasının da önemini kavramamıza ziyadesiyle yetecektir elbet. Yani bir yerde enerji varsa element var demektir,  ya da element varsa enerji de var demektir bu.

        Azot 

       Azot atmosferde %79 oranında bulunmasına bulunurda ama onu doğrudan alamayız.  Böylesine önemli bir elementi zaten doğrudan alabilseydik belki de yememize içmemize de gerek kalmayacaktı. Belli ki azot kolay kolay başka maddelerle reaksiyona girip birleşemiyor, dolayısıyla oksijen gibi akciğerimizle ve damarlarımızda dolaşan kanla doğrudan bağlantı kurup bağlanamamakta. Azot canlı hayatımıza katkısı toprağın gübrelenmesinde ve tohum örneklerinin saklanmasında daha çok işe yaramakta. Malumunuz tohum örnekleri sıvı azotla -196 santigrat derecede dondurularak muhafaza edilebilmekte. Öyle ya, madem hayati öneme haiz bir takım tohum örnekleri sıvı azot sayesinde muhafaza edilebiliyor, o halde çok değişik türden besinler almalı ki bu kıymet değer elementi vücudumuza alıyor olabilelim. 

      Mg (Magnezyum) 

      Magnezyum klorofil maddesinin tam merkezinde bulunup fotosentez olayında çok mühim rol oynayan bir elementtir Belli ki klorofil zincirinin merkezinde tek atom özelliğine sahip olması bu elementin önemini daha da bir artırmış gözüküyor. Zaten böylesi kıymet değer bir elementin klorofilin merkezinde yerini tutacak herhangi bir elemente rastlanılmaması bu durumu doğrular niteliktedir. Nasıl ki otomobilin kalbi sayılan motor olmadan sürücü hareket edemiyorsa, klorofilin kalbi diyebileceğimiz magnezyum elementi olmadan da bitkinin hayatiyet kazanamayacağı muhakkak. Magnezyum her ne kadar merkez konumda kalbi bir madde olsa da şu da var ki canlıların yaşadığı katmanlarda minimum düzeylerde seyretmektedir. Hakeza Mg (magnezyum) hafif elementler grubundan olmakla birlikte biyosfere yakın tabakalarda az miktarda mevcut olup,  litosferin katılaşmış tabakalarında yüksek sıcaklıklarda ergimesi sonucunda daha derinlerde kristalleşmiş mineral halde bulunmaktadır. Neyse ki tahıl grubunun buğday danelerinde 231 mg magnezyum bulunmakla beslenmemizde can yoldaş olmakta.      

         Kükürt (S) 

        Tabiatta bulunmakla birlikte aynı zamanda proteinlerin ve önemli biyolojik bileşiklerin yapısına giren bir element olarak dikkat çekmektedir.

        Cl^-  (klor) 

        Hayvanlarda özellikle hücre içi ve hücre dışı anyon elementi olarak gözüken bir elementtir.

        Potasyum (K⁺)

        Hücre içerisinde en önemli katyon elementidir. Hatta bitki öz suyu ve kanda erimiş halde bulunan potasyum, belli ki hayat için önemli bir fonksiyon üstlenmiş durumda. Keza sodyum elementi de öyledir.

       Kalsiyum (Ca) 

       Kemiklerin en önemli yapısal bileşenini oluşturan elementtir.

       Mn    (Manganez)

       Bazı enzim aktiviteleri için gerekli olan elementtir.

       Fe (demir) 

       Demir özellikle kan hücreleri için önemli bir metal iyonu elementtir. Bilindiği üzere anne sütü demir yönünden fakir veya hiç denecek derecede bir ak sıvı özelliği taşımakta. Bu yüzden Yüce Allah bebeğin daha doğmadan anne karnında alması gereken demirin bir kısmını ceninin karaciğerinde muhafaza altına almıştır. Böylece dünyaya gelen çocuk ilk altı ay bölümünü bu depodan karşılamaktadır. Derken bu sürenin bitiminde depolarda demir kalmasa bile çocuğun artık sulu yiyecekler yeme safhasına geçmesinden ötürü bu meselede kendiliğinden çözülmüş olur zaten. Anlaşılan demir sadece tabiatta değil, kan dolaşımının da var olan potansiyel hammadde bir cevherdir.  Hele bilhassa demir elementinin hemoglobin ve birçok enzim yapılarında bulunması hasebiyle oksijenin taşınmasında etken bir unsurdur. Bilindiği üzere bir zamanlar Güney Avustralya’da ortaya çıkan sahil hastalığı koyunların baş belasıydı, neyse ki gel zaman git zaman bu hastalığa demir elementi çare olabilmiştir. Şöyle ki; çok uzaklardan getirilen demir cevherine kobalt ilave edilip koyunlara yalatılması sonucunda bu hayvanlar sahil hastalığın üstesinden gelebilmişlerdir. Meğer bu hastalığa şifa kaynağı olacak gizem kemikten izole edilen B₁₂ vitaminin yapısında bulunan parlak kırmızı kristalli kobalt (Co)  elementinde gizliymiş. Öyle ki sağır dilsiz sandığımız kobalt elementi, etrafında yer alan atomlarla adeta el ele, gönül gönüle verip kan yapmak adına onlarla birlikte hayati bir bağ oluşturabiliyor. Nitekim 1957 yılında Nobel ödülü alan Biyokimyager Baron Alexander Robertus Todd’un çalışmaları sayesinde B₁₂vitaminin merkezinde yer alan kobalt ve çevresinde ki dört pirol birimden oluşan çekirdekli bu yapının aydınlatılması her şeyi izah etmeye ziyadesiyle yetmiştir.  Bu demektir ki kobalt (Co)  elementinin tipik özelliği çevresindeki atom veya atom gruplarını adeta bir mıknatıs gibi kendine çekip hayati öneme haiz misyon üstlenmiş olmasıdır. Nitekim Yüce Allah (c.c)  bu hususta; “…Bir de kendisinde hem çetin bir sertlik, hem de insanlar için menfaatler bulunan demiri indirdik (çıkardık)” (Hadîd, 25) diye beyan buyurmakla demirin önemine işaret eder. 

       Bakır (Cu⁺⁺) 

       Tıpkı demir elementine benzer görevler üstlenen, aynı zamanda hem proteinlerin yapısına hem de oksidatif enzimlerin yapısına girebilen bir elementtir. Belli ki kanda gerekli miktarlarda elementler mevcut olsa da bakır veya vanadyumun her an demirin yerini alması imkân dâhilindedir. 

      Molibden, manganez ve bakır metalleri toprakta azotun tespiti yönünden hayati öneme haiz elementler olarak karşımıza çıkmaktadır.

      Selenyum 

      Bitkilerin gelişmesinde önemli katkıları olan bir elementtir.

      Zn⁺⁺ (çinko) 

      İnsülin komplekslerinde bulunan birçok enzimin aktivitesinde gerekli olan eser elementtir.

      Fosfor(f)

      Biyokimyasal sentez ve enerji aktarımı için vazgeçilmez element olduğu kadar birçok makro moleküllerin yapısına da giren bir maddedir. Fosfor elementi muhtemeldir ki sadece dünyada bulunan bir iz element olup, hatta tüm organizmaların yapısını destekleyecek nitelikte hayati fonksiyona sahip özellikte bir maddedir. Dolayısıyla bitkiler daha fazla karbon, hayvanlar ise daha çok fosfor bulundurur. Nitekim bitkilere dayanıklılığı selüloz sağlarken, hayvanlarda bu dayanıklılığı kalsiyum fosfat sağlamaktadır. Anlaşılan fosfor elementi tıpkı magnezyum gibi litosferin derinlerinde yer alıp biyosfer için yegâne tek besin kaynağı özelliğini koruyabilen element olarak sahne almakta.

      Flor 

      İz elementler arasında son derece müstesna bir yeri vardır.  Nitekim kalsiyum fosfatın hidroksil (OH) grubu ihtiva eden maddeyle temas sonucu flor elementi ile yer değiştirdiğinde hayvanların diş minerallerini oluşturan sert bir madde meydana gelebiliyor. Doğrusu bu işi tek başına flor elementin başardığını söyleyebiliriz. Zira diş gibi bazı kemik yapılarında az miktarda flor bulunması bunu teyit ediyor zaten. Dolayısıyla flor olmadan dayanıklı bir diş yapısından bahsetmek mümkün değildir.     

       Si (silisyum)

       Özellikle Diatomların yapısında karbona en çok benzeyen element hiç kuşkusuz silisyum elementidir. Fakat silisyumun karbon atomuna benzemesi demek karbon gibi canlı maddelerin yapısını teşkil eden bileşik oluşturması demek değildir. Çünkü silis elementi etrafına takriben on iki civarında elementin yaklaşmasına izin verip, bunlar arasından mesela silisyumdioksit (SiO₂) veya kuvars türü şeklinde sadece tek bir zincir bağ içeren bir katı madde bileşiğine dönüşebiliyor. Yani kayaların silisyum elementiyle oksitlenmesi (silisyum oksijen birleşmesi) sonucu silikatlar meydana gelmektedir. Ayrıca yeryüzünde silisyum bolca bulunmasına rağmen suda az eriyebildiklerinden dolayı biyolojik hayatta ancak minimum düzeyde kala kalabilmiştir. Hakeza demirde öyle olup, daha çok endüstriyel alanında iş elementi olarak görev yapmakta. Yine de biyokimya sahasında üstünlüğün hala karbon elementinde olduğunu söyleyebiliriz. Zira karbon yüzlerce, hatta binlerce zincir oluşturma kabiliyetinde olan bir elementtir. Belli ki karbon elementi bu hünere sahip olmasaydı biyokimya ile alakalı sayısını bilemediğimiz nice on bini aşkın kimyasal reaksiyonlar kararlı hale gelemeyecekti.     

       I (iyot) 

       Soframıza damak zevki katan en hayati öneme haiz elementimizdir. Öyle ki bu kıymet değer element için deniz altında yaşayan kahverengi veya kırmızı algler, süngerler ve mercan vs. gibi deniz ürünleri deniz suyu içerisinde ki iyodu, diiodo tyrosine çevirmekte adeta yarışır halde faaliyet sergilemekteler. Her şeye rağmen yine de iyot dünyada eşine pek az rastlanır diyebileceğimiz elementler arasında yer alıp bu durum çok kayda değer bir element özelliğini ortaya koymakta. Zira 55 ton deniz suyundan ancak bir gram iyot elde edilebiliyor. Neyse ki kara sathına yayılmış gözüken bir takım kayaların içeriğinde de yaklaşık ton başına 1 gramın 1/3’i kadar iyot içermesi sayesinde biyokimyasal ihtiyaç bir nebze olsun giderilebilmekte. Hele şükür Şili’de doğal iyot yataklarının bolca bulunması insanlığı daha da rahatlatmaktadır. Anlaşılan o ki, memeli hayvanların çoğunda bulunan elementlerin en ağır olanı I (iyot) elementi olsa gerektir. Aynı zamanda iyot elementi tiroit hormonunun en önemli bir bileşiği olma özelliğine de sahiptir. Hatta iyot sadece yüksek canlılarda değil, amfibyalar (kurbağa vs.) tarafından da kullanılmakta. Hakeza kalay ve molibden de öyledir.  Nitekim iyot olmaksızın yavru larvalar kurbağa haline dönüşemeyecektir. Tüm bu olumlu özelliklerine rağmen birçok ağır maddeler gibi iyot elementinin de yumuşak karnı toksik tesir yapmasıdır. Mesela biyokimya analizleri sonucunda iyodun yüksek değerde çıkması guatr zehirlenmesi anlamına gelmektedir. Bir zamanlar insanoğlu zehir kelimesini duyunca ürperse de, gün geldi tiroidin keşfetmesiyle birlikte bu endişe bir nebze olsun giderilebilmiştir.  

     Biyokimya düzeninde rol oynayan çözeltiler

     Hayat galiba çözmek ve bağlamak üzerine kurulu.  Bir Allah dostuna sormuşlar mesleğiniz ne diye. O da çözmek ve bağlamak diye cevap vermiş. Tekrar merak edip çözmek ve bağlamak nasıl bir şey diye sual ettiklerinde, o Piri fani zat bunun üzerine bu kez; “Biz bize gelenleri dünyadan çözer ahirete bağlarız” demiş. Gerçekten de çözme ve bağlama işlemleri biyokimya düzeninde sıkça görülen hadisedir. Mesela birçok bileşikler toprağın bağrında veya değişik usullerle çözünerek hazır hale getirilen element bileşikler canlılara hayat kaynağı olabiliyor. Nitekim biyokimya analizleri yapılırken bir veya birkaç maddenin diğer bir madde içerisinde dağılması gerçeği ile karşılaşırız ki bu olay dispersiyon çözünme olarak anlam kazanır.  İşte bu nedenledir ki dağılmış parçacıklara disperfaz denirken bunların içerisinde dağılan maddeye ise dispersiyon adı verilmektedir. Hatta dağılan parçacıkların büyüklüğüne göre ise üç çeşit dispers sistem vardır ki, bunlar:

-Gerçek çözeltiler,

-Kolloidal çözeltiler,

        -Kaba süspansiyonlar olarak tasnif edilirler.

       Bilindiği üzere her sıvı çözeltisi aynı hedefe yönelik hizmet etmez. Yani suyun etkisi başka, bir diğer bileşiğin etkisi başkadır. Ama şu bir gerçek, ideal hayat için en iyi eritici (solvent) veya çözücü sıvı hiç şüphe yoktur ki sudur. Belki suyun yerini tutabilecek nitelikte kısmen formamid sıvısı gözükse de bu sıvının yeryüzünde kullanılmayacak derecede veya az kararlı bir yapıda olması, onu devam eden bir hayat için ideal bir konumdan uzak kılmaktadır. Hakeza amonyakta solvent özellikte sıvı olmasına rağmen, sürekli düşük sıcaklıklarda muhafaza edilmesine gerek duyulduğundan dolayı bu söz konusu gaz sıvısı da pek ideal bir sıvı çözeltisi sayılmaz. Hatta hidrojen florür sıvısı da su gibi iyi bir çözelti olmasına çözücüdür ama maalesef bu sıvının karşısına çıkan ilk çıkan herhangi bir maddeyle çok kolaylıkla reaksiyona girebilme özelliğinin doğurabileceği birtakım sakıncalardan dolayı elbette ki o da suyun yerini tutmaz gibi görünüyor. Belli ki yeryüzü standartlarına en uygun şartları sağlayan sıvının su olduğu anlaşılıyor. Bu yüzden su çözücüsünün çözeltilerin şahıdır dersek yeridir.  

        Peki ya karbondioksit bu noktada ne icra eder derseniz,   bu noktada bir tür karbon deposu olarak hayata çeki düzen veren paha biçilmez bir molekül olarak dikkat çeker dersek yeridir Tabii onu değerli kılan alt yapısının güçlü olmasıdır. Şöyle ki; bir element protoplazmanın bileşiğini meydana getirecekse bu elementin kimyasal reaksiyon yeteneğine sahip olması yetmez, ayrıca su içerisinde kolaylıkla eriyebilme nitelikte olması da gerekir. Mesela karbon bunun en iyi örneğini teşkil edip, bikarbonat iyonu ve karbondioksit (CO₂),  su içerisinde en iyi şekilde çözünebilen maddeler olarak dikkat çekerler. Zaten karbonun hayat kaynağı olabilmesi için mutlaka en iyi eritici (solvent) özellikte olan tek başına suyun varlığı icabında yetmez gaz halinde bir bileşiğe de ihtiyaç vardır. İşte bu ihtiyacın gereği karbondioksit bileşiği, karbonun oksijen yönünden en bereketli oksidi şeklinde sahne alır da.      

        Bu arada gerçek çözeltilere mutfak tuzu (NaCl) ve glikozun su içerisinde erimiş halde bulunan çözeltilerini de örnek verebiliriz pekâlâ.  Hatta örnek vermekle kalmayıp bir takım çözelti tanımları yapmamız gerekir. Nitekim çözelti dünyasında akıcı olan kolloidal çözeltilere sol, peltemsi ak yapıdaki çözeltilere ise jel denmektedir. Mesela protein jel türünden bir çözeltidir. Çok sayıda küçük moleküllerin bir araya geldiklerinde adından Assosiasyon kolloid söz ettirirken, kolloidlerin çekmesine engel olan diğer kolloidler ise koruyucu kolloid olarak adından söz ettirirler. Keza nötral yağlar ve diğer lipitler de kanda kolloidal çözülme sonucu veya proteinlerin koruyucu kolloidal etkisiyle meydana gelmektedir. Tanımlamalara devam ettiğimizde birkaç molekülün moleküller arası kuvvetle meydana getirdiği daha büyük parçacıklara misel adı verildiğini görürüz. Örnek olarak mesela protein ve nükleik asitler miseller olarak da addedilirler.  

      Şu da bir gerçek bir takım moleküller; iyon ve küçük moleküllü maddeler haline dönüşerek kapiller duvarlardan doku sıvılara kolay geçiş yapabiliyorlar da. Ancak bir istisnası durum vardır ki o da malum adına osmoz denen hadiseyle yarı geçirgen zarlardan sadece su moleküllerinin doğrudan geçiş yapmasıdır. İşte vuku bulan bu hadisede çözünmüş taneciklerin kinetik enerjiyle birlikte çözelti içerisinde çıkan basınç osmotik basınç olarak karşılık bulur da. Nitekim hayvan organizmasında yer alan toplam osmotik basınç büyük taneciklerden ve kolloidlerden teşekkül etmekte. Bu arada unutmayalım ki element dünyasında hazırlanan çözeltilerin dilini anlamak için de bir takım çözelti kavramlarını tanımın yapmakta fayda vardır elbet. Şöyle ki,   herhangi bir biyolojik numune bir çözelti içerisine konup eğer bu numunenin hücre içi ve hücre dışı sıvıları osmotik basınca denk düşen eş konsantrasyon içeriyorsa bu çözelti izotonik çözelti olarak addedilir. Yok eğer konsantrasyon farkı izotonik çözeltinin konsantrasyonundan daha az değerdeyse bu tip çözeltiler hipotonik çözelti,  konsantrasyon hipotonik çözeltinin üstünde olduğunda hipertonik çözelti adını alır. Hipotonik çözelti çok düşük konsantrasyon değerlere indiğinde ise hücre ister istemez patlak vermek durumunda kalacaktır. Mesela eritrositlerin reaksiyona girmesiyle açığa hemoglobin çıkması konsantrasyon farkı doğurur ki, bu durum eritrositlerin aglütinasyonuna (çökelmesine) neden olup bu olay hemoliz olarak addedilir. Ya da bu örneğin tam tersi şayet bir biyolojik materyal hipertonik bir çözelti içerisine konup hücre öz suyu osmotik basınçla yukarı çıkıp büzüşürse bu olay plazmoliz diye tarif bulur. Bir çözeltide iyon ve moleküllerin kendi aralarında konsantrasyon farkıyla ortaya çıkan taneciklerin bir takım termik şartlar eşliğinde düzenlenmesi olayına difüzyon adı verilmekle beraber, tanecik büyüklüğü, difüzyon hızına göre değişik isimler alabiliyor. Mesela çözünmüş taneciklerin yarı geçirgen bir zardan gerçekleştirdikleri difüzyon hadisesi dializ diye nitelendirilir.

        Kaba süspansiyonlar bulanık görünüşte olup, bunlara süt içerisinde ki yağ damlacıkları ve kanda eritrositlerin dağılışını örnek gösterebiliriz.

        Biyokimya düzeninde rol oynayan çekim kuvvetleri

        Biyokimyasal hayatın temelini başlangıç maddeleri oluşturup, binasını ise hücre yapısı oluşturmaktadır. Nitekim en küçük birimden en büyük birime doğru ilerledikçe canlı hayatın ilk nüvesini hücre oluşturduğu anlaşılmakta olup, mesela ilk hücreye (prokaryot hücresi) örnek vermek bakımdan Escherichia coli bakterisi bunun bariz tipik misalini teşkil eder. Keza eubakteriler, mavi yeşil algler, spiroketler ve riketsiyalar gibi bir hücreli canlılarda prokaryotik organizmalara örnek teşkil ederler. Bilindiği üzere prokaryotik hücreler mitokondri ve endoplazmik retikulum gibi çok gelişmiş organellere sahip değillerdir. Pprokaryotik hücrelerin en belirgin organeli olarak gösterebileceğimiz olsa olsa sadece kendisini oluşturan yapı çekirdek bölgesinde sıkı bir yumak şeklinde tek bir DNA çift sarmal molekülü bünyesinde barındıran kromozom olacaktır.

     Ökaryotik hücreler içinde örnek verecek olursak mesela bunun içine karaciğer hücresini örnek verebileceğimiz gibi maya hücreleri, protozoa ve birçok alg türlerini de bu gruba dâhil edebiliriz. Yetmedi yapı bakımdan bunlardan daha üst konumda bulunan yüksek organizmaların hemen hepsi de ökaryotik hücreler kapsamında kategorize edilirler. Hatta tüm bunlardan öte eukaryot hücrelerin bir yandan etrafının hücre membranıyla donatılır olması diğer yandan hücre içi donatımlarının mitokondri, golgi cisim ve endoplazmik retikulum gibi organellerle donatılmış olması prokaryot hücrelere göre daha bir ayrıcalık özelliğini ortaya koyar.  Tabii tüm bu özellikler bunlarla sınırlı değil,  dahası var elbet. Mesela yüksek yapılı bitkilerin yaprak mezofilindeki parenkimal hücreler fotosentez yönünden oldukça aktif yapıda oldukları gözlemlenmiştir. Hem kaldı ki gerek bitkilerde temel doku özelliğine sahip parankima hücreleri, kloroplastlar, vakuoller ve kalın hücre duvarların varlığı gerekse hayvan hücrelerinde sıkça karşılaşılan nükleus, mitokondri, golgi cismi, endoplazmik retikulum, ribozom gibi en temel organel yapıların varlığı da ökaryotik hücrelere apayrı ayrıcalıklı özellikler katan yapılar olmaktalar.  Öyle ki kloroplastların klorofilce zengin olmaları hasebiyle,  bir bakıyorsun havadan aldıkları karbondioksit (CO₂)  ve bitki kökleriyle aldıkları su (H₂O) sayesinde glikoz üretip nişasta halinde depolandıkları gibi bitkiler kendi karanlık reaksiyonlarında bile oksijeni (O) kullanıp gerektiğinde 24 atomluk üzüm şekeri (glikoz: C₆H₁₂O₆) ve 45 atomluk çay şekerini (sakkaroz: C₁₂H₂₂O₁₁)   üretebiliyorlar.

        Peki, tüm bunlar iyi hoşta acaba bunlar bize neyi gösteriyor derseniz,  belli ki tüm organik biomoleküller çevreden sağlanan CO₂, H₂O ve N gibi başlangıç maddelerinden meydana geldiğini göstermektedir.  Hatta bu başlangıç maddeleri canlılar tarafından bir takım ara bileşikler yoluyla molekül ağırlıkları 100 – 350 arasında değişen biomoleküllere dönüştürülür de. Daha sonrasında ise malum bu yapı taşı hükmündeki moleküller kovalent bağlarla birleşerek daha büyük çapta makro molekülleri oluştururlar. Derken zincirlemesine:

     - Amino asitler; proteinleri, 

     -Mononükleotitler; nükleikasitleri, 

     -Monosakkaritler, polisakkaritleri, 

     -Yağ asitleri; birtakım lipitleri meydana getiren moleküller olarak gün yüzüne çıkmış olurlar. Bir sonraki aşamalar için de devreye makro moleküllerin oluşturduğu supramolekül adı verilen karmaşık yapılar sahne alır. Böylece lipoproteinler; lipit ve proteinlerin birleşimiyle teşekkül etmiş olur. Keza multienzim kompleksleri de çok sayıda proteinlerin kovalent olmayan bağlarla kurdukları köprüler sayesinde hep birlikte bir arada supramoleküler yapılar olarak ortaya çıkarlar. Tüm bu köprü bağ oluşumlarından anlaşılan o ki supramoleküler yapıların teşekkülü iyonik ve hidrofobik etkileşimler, hidrojen (H₂)bağları ve Van der Waals denen düşük sıcaklıkta zayıf fiziki çekim kuvvetlerle gerçekleşmekte. Örnek mi? İşte ipeğin oluşumunda etken olan iplik moleküllerinin oluşumu bunun en tipik örneğini teşkil eder zaten. Kelimenin tam anlamıyla hücre yapısını meydana getiren en yüksek konuma haiz supramoleküler yapıların kovalent olmayan bağlarla bir araya gelmesiyle organel yapılara dönüşebilmekteler. Derken bu dönüşümlerle birlikte sırasıyla hücre membranı, mitokondri, nükleus, mikrocisim, vakuol ve kloroplastlar bu yapının temel unsurlarını oluştururlar.

      Biyokimyasal gönül bağı molekülleri 

       Kâinatta belli ki her zerrede aşk gerçeği vardır. Çekim olmasa aşkta olmaz. Mutlaka sevenle seven arasında gönülden gönüle akan bir çekim alanı oluşmalı ki aşk bağı kurulabilsin. Dolayısıyla biyokimyamızı oluşturan moleküller, bir tür gönül köprüsü diyebileceğimiz moleküller arası çekim kuvvetleri sayesinde birbirine tutunup bağ oluşturabilmekteler. Bu yüzden elektrik yükü olmayan moleküller arasındaki narin zayıf nitelikteki çekim gücüne Wan der Waals çekmeleri veya Van der Waals kuvvetleri diye tarif edilir.

       Van der waals çekim kuvvet bağları üç grupta toplanabilir:

        -Apolar çekim kuvvetler veya London kuvvetleri (atomların geçici polarizasyondan ileri gelen çekmeler),

        -Dipol etkileşim çekim kuvvetler (devamlı polarizasyondan ileri gelen çekmeler),     

        - Hidrojen atomunun çekim gücüne dayalı bağ oluşturmalar.

       Biyokimya olaylarında çözme işlemleri kadar bağ ilişkileri de çok mühim bir yer teşkil eder. İster adına karşılıklı işbirliğine dayalı bağ deyin, isterse gönül bağı diyelim sonuçta moleküller arası köprülerin varlığı biyokimya düzeninin işleyişi açısından bağ oluşturmak durumundadırlar.  Zira hidrojen atomu tıpkı azot ve oksijen gibi, elektro negatif atomlara ilgisinin gereği bir çift elektronunu iki atom arasında ortaklaşa kurduğu birliktelikle kuvvetli bağ oluşturulabiliyor. İşte oluşan bu tür ortak birliktelikle oluşan bağa ise kovalent bağ denmektedir. Belli ki hidrojen bağının ortaklık oluşturma yönünden diğerlerine göre eşi ve benzeri az rastlanır istisnai bir konumu söz konusudur. Öyle ki hidrojen bağları olmasaydı belki de adale kaslarından bahsedemeyecektik. Hatta hidrojen bağları olmasa protein molekülleri kararlı yapılar sergileyemeyeceklerdi. Her şeyden öte enfeksiyona uğramış bir vücudun imdadına her halükarda hidrojen bağları yetişmekte olup, bu noktada vücut antibody (antikor)  üretimine yardımcı olmuş olurlar. Hatta vücudun 3/4’ünü teşkil eden ab-ı hayat su molekülleri bile bu bağın katkılarıyla ancak sıvı hale gelebilmekteler. Zira bu noktada hidrojen bağı suya eriticilik nitelik kazandırmaktadır.

        Bakınız Allah Teâlâ bu hususta; “Biz (her yıl) gökten belli bir miktarda su indiririz ve de onu yeryüzünde (Belli bölgelerde) iskân edip yerleştiririz Şüphesiz ki Biz onu (kurutup) giderme gücüne de sahibiz” (Mü’minun,18) diye beyan buyurmakla suyun canlı cansız âlem için nasıl ab-ı hayat oluşuna işaret etmektedir. Su organizmada organik ve anorganik maddeler için iyi bir çözücü olduğu gibi metabolik artık ve toksik maddelerin vücuttan atılması için de iyi bir taşıyıcıdır. Su bununla da sınırlı kalmayıp birincil yapıya sahip diğer sıvılara kıyasen yüksek bir erime noktasına, kaynama sıcaklığına, buharlaşma ve erime ısısına özgül ısıya ve yüzey gerilimine de sahiptir. Zira bu özellikler su molekülleri arasında kuvvetli bir çekim olduğunu göstermektedir. Su molekülleri arasında sürekli cereyan eden kuvvetli çekimin varlığı moleküllerin dipolar özelliğinden (+ ve – yüklü oluşundan) ileri gelmektedir. Hatta su (H₂O)’da oksijen atomunun yarı doymuş sp³ hibrid orbitali ile 2 derecelik iki hidrojen atomun 1 s orbitalinin üst üste gelmesi sonucunda 104,5 derecelik bir açıya tekabül eden H-O-H bağları da oluşmaktadır. Bu arada meydana gelen bağların bir yandan oksijen atomu üzerinde negatif yüklü gama (γ)^- oluşurken diğer yandan ise hidrojen atomları üzerinde ise pozitif yüklü gama (γ)⁺ oluşabiliyor.  Ayrıca bir su molekülünün oksijen atomu üzerinde yer alan kısmı negatif yük ile diğer hidrojen atomu üzerindeki kısmi pozitif (+) yük arasındaki elektrostatik çekim meydana gelir ki,   bu tür elektrostatik etkileşmeye Hidrojen bağı denmektedir. Malumunuz hidrojen bağların en önemli özelliği kovalent bağlara oranla daha zayıf olmalarıdır. Keza hidrojen ve oksijenin bağ yapan orbitallerinin düzenlenmesinde ortaya çıkan yönelme durumları da farklıdır.  Hidrojen bağları bu noktada ancak ve ancak spesifik geometrik şartlar altında kararlı olup, bu kararlılık daha çok elektro negatif yüksek atomlar sayesinde gerçekleşmektedir. Şayet iki yapı arasında çok sayıda hidrojen bağı mevcut ise bunları ayırmak için gerekli olan enerji, su moleküllerinin aynı noktalardan oluşturacakları hidrojen bağların toplam bağ enerjilerinden çok daha büyük olması gerektirir ki, bu olay kooperatif etkileşim olarak karşılık bulabilsin.  Dahası kimyasal bağ olumlarından anlaşılan o ki, kovalans bağ (ortaklaşım bağı)  dışarıdan herhangi bir etkiye maruz kalmaya gerek kalmaksızın yörüngesinde elektron atomunu tutma becerisi sergileyip, komşu atomlar arasında ikili çiftler ya da üçlü çiftler halde asal gaz karakterine dönüşecek şekilde kararlı ortak bağ oluşturabiliyor olmalarıdır. Nitekim biyokimya polipeptit zincirleri arasındaki disülfür bağları (-S-S-) bunun tipik örneğini teşkil eder.

        İyon bağlar ise malum pozitif  (+) yüklü gruplarla negatif (-) yüklü grupların kendi aralarında oluşturdukları elektrostatik çekme kuvvetleri sayesinde tutunmasıyla birlikte bağ oluşturmaktalar. Nitekim fizikçiler yaptıkları birtakım deneylerle atom veya elektriği analiz ettiklerinde elektron kutupta yer alan artı (+) ve eksi (-) iyon çiftlerle karşılaşırlar hep. Böylece bu çiftlerin ya üçüncü kuvvet olarak iyonik bağ oluşturdukların ya da en son dördüncü kuvvet diyebileceğimiz kovalent bağa dayalı birliktelik oluşturduklarını yaptıkları deneylerle gözlemleyebilmişlerdir.. Öyle ki iyonik bağ oluşurken birtakım uzaktan etkiyen kuvvetler vasıtasıyla elektronlar yörüngesinden çıkıp transferinin vuku bulduğunu da gözlemlemişlerdir. Nitekim bu noktada protein molekülleri arasında cereyan eden anyonik ve katyonik grupların varlığı bunun tipik örneğini teşkil eder.  Hatta yetmedi bu noktada anyonik gruplara; Glutamat, aspartat ve moleküllerin ucunda yer alan serbest karboksilatı örnek verebiliriz. Daha da yetmedi katyonik gruplar yönünden de; Arginin, lizin, histidin ve molekülün diğer ucunda konumlanmış serbest amonyumları örnek verebiliriz.

         İşte tüm bu örnek olarak gösterebileceğimiz oluşumlar belli ki tesadüfen oluşmuş gruplar değildir, bilakis her bir oluşumun ve gurubun yaratılış kodlarında belli bir gayeye yönelik üstlenmiş oldukları hedeflerinin varlığını göstermektedir. Derken üstlenmiş oldukları hedefler doğrultusunda moleküllerin, moleküler arası kuvvetlerle birleşmesi sonucu önce lif ve hücre zarı türü yapılar oluşur, sonrasında ise malum oluşan yapıların aynı türden kuvvetlerle bir araya gelmesiyle de bildiğimiz doku ve organlar teşekkül etmektedir. Tıpkı bu toprak ve çamurdaki elementlerden Hz Âdem (a.s)’ın toprak, su, hava ve ateş bileşimlerinden vücuduna aktarılacak olan elementlerin seçilmesiyle sırasıyla oluşacak olan hücre, doku, organ ve vücut sistemi bütünlüğünün benzeri bir durumdur. Nitekim Fizyolog Lillie bu ve buna benzer olaylardan hareketle bir demir telini doymuş nitrik aside batırarak telin oksitlenmesini sağlayıp suni bir sinir lif oluşturabilmiştir. Bu arada oksitlenen demir teli kazınıp tekrar nitrik asitle reaksiyona girdiğinde açığa çıkan gaz habbelerle (kabarcıklarla) birlikte oluşan oksitlenme o anda sonlanıp stabil hale geldiği de gözlemlenmiştir. Böylece yeni bir sinir lifi modelinin ortaya çıkması sağlanmıştır. Bir başka ifadeyle birtakım elementlerin kimyevi bileşenlere dönüştürülmesinin deneysel taklidin de bile canlı alemin yaratılış mucizesinin sırlarına vakıf olmanın izlerini sürmek pekala mümkün olabiliyor.

       Velhasıl-ı kelam;  ateistler her ne kadar insanın yaratılış mucizesinin ilk aşamalarında toprak, su, hava ve ateş terkibi elementler birlikteliğiyle vücut bulmasını inkâr etseler de, sonuçta bu söz konusu dörtlü bileşen unsurlar kendi hal lisanlarıyla yaratılış mucizesini dillendirip inananların tasdik etmesine vesile oluyorlar ya, bu bize yeter artar da. Zira bu söz konusu bileşenler sonrasında insana gıda olma noktasında kimyevi terkiplere evirildiği gibi balgam, sevda, kan ve safra vs. terkiplere evirilip en nihayetinde nutfe (zigot), alaka (embriyo), mudga (fetüs), kemik, et, sinir vs. organ sistemine dönüşerekten vücut bulmuş oluruz.  Nitekim Yüce Allah (c.c)  bu hususta “Ne oluyor size de Allah’ın büyüklüğünü hesaba katmıyorsunuz? Oysa O sizi türlü devrelerden geçirerek yaratmıştır” (Nuh suresi,13-14) ayet-i celilesiyle yaratılış mucizesinin merhalelerini tüm yarattığı kullara beyan buyurmak suretiyle inkâra değil inanmaya davet etmekte de. 

        Vesselam.

https://www.enpolitik.com/kose-yazilari/elementler_dunyasi-6273.html

ENZİM DÜNYASI

 

ENZİM DÜNYASI

     SELİM GÜRBÜZER

      Enzimlerin gerek fotosentez olayında gerekse molekül bağlarının bağlanmasında katkı payı çok büyüktür.  Bilindiği üzere kimyasal reaksiyona giren ve çıkan birçok moleküllerden enerji elde etmek için enzimlerin bağlayıcı, parçalayıcı ve çözücü etkisine ihtiyaç vardır.  Peki,  enzim ihtiyacı iyi hoşta, enzimler sadece bağlayıcı, parçalayıcı ve çözücü etki mi yaparlar? Hiç şüphe yoktur ki tüm bunların yanı sıra proteinlerin sentezine yönelik hücre içerisinde oluşan tüm reaksiyonların başlatıcısı ve hızlandırıcısı olarak da katalizör etkileri söz konusudur.  Zaten enzimlerin katalizör etki özellikleri olmasaydı hücre içerisinde cereyan edebilecek bir takım reaksiyonlar için yüksek sıcaklığa ihtiyaç duyulacaktı ki, bu da hücre içerisinde yakıcı bir etki göstereceğinden bir anda DNA zinciriyle birlikte diğer hücre elemanlarının tutuşmasına sebebiyet teşkil edecekti.  

         Şu da bir gerçek DNA’nın kopyalanma işlemleri de bir takım enzimler marifetiyle gerçekleşmektedir. Şayet çift sarmal halkalı DNA zincirinin kopyalanma, çoğalma ve ayrıştırılma işlemlerini laboratuvar şartlarında oluşturmak istiyorsak bunu ancak hazırlanacak olan hücre ekstraktını sırasıyla DNA izolasyonu,   PCR ve denatürasyon işlemleri denen bir süreçte termal döngü cihazında fiziki olarak belli başlı sıcaklık aralıklarında ısıtaraktan hidrojen bağlarını kopartmak suretiyle oluşturabilecektir. Yok, eğer bu işi laboratuvar şartlarında değil de bizatihi canlının hücre yapısı ortamında oluşturulmak istendiği durumlarında hiç kuşku yoktur ki direk olarak doğrudan ısıtmanın diğer hücre organellerine de zarar vereceği muhakkak.  Besbelli ki canlının yaratılış kodlarına halel getirecek bu tür doğrudan müdahalelere meydan vermemek için olsa gerek ta baştan hücre ortamında ısı enerjisi yerine kimyasal enerjinin kullanıldığı bir enzim marifetiyle DNA zincirini bir arada tutan hidrojen bağlarının parçalanabileceği bir mekanizmanın kuruluşu öngörülmüştür. Dahası öyle anlaşılıyor ki böylesi mükemmel kurulu bir mekanizma sayesinde ancak ve ancak çift zincirli DNA halkası birbirinden ayrılma işlemleri gerçekleşebiliyor. Hem nasıl gerçekleşmesin ki, baksanıza ortada ateşte pişirilmiş DNA’ya karşılık gelen ayrıştırma işleminin ta kendisi aracı bir rol üstlenilmiş bir enzim marifeti söz konusudur.  Öyle ya, nasıl ki Kur’an’da bir ayette geçen yapıştırıcı çamurdan maksat DNA uçlarının yapıştırıcı özelliğine işaretse, aynen burada ki ateşte pişirilmeden maksatta enzim marifetiyle bir tür ısınma diyebileceğimiz bir yöntemle çift zincirli DNA halkasının ayrıştırılıp tek zincir hale düşürülmesine işaret bir durum söz konusudur.  Şayet laboratuvar şartlarındaki gibi direk olarak doğrudan DNA zinciri ısıya maruz bırakılmış olunsaydı vay o hücrenin haline, ne ortada DNA çift sarmal halkası kalırdı ne de diğer hücre organelleri. Değim yerindeyse hepsi bir anda tutuşup duman olan organeller olacaklardı. Kelimenin tam anlamıyla enzim moleküllerinin burada üstlendiği misyon; hücre içerisinde girdiği birçok kimyevi reaksiyon faaliyetlerde hücre organellerini tutuşturmaksızın enerji sarfiyatını en asgari seviyelere çekerekten işlemini gerçekleştiriyor olmasıdır. Nitekim Yüce Allah (c.c)  bu hususta Kur’an’da “(Allah) insanı ateşte pişmiş gibi bir çamurdan yarattı” (Rahman, 14) diye beyan buyurduğu ayeti kerimeyle enzim marifetinin  ‘ateşte pişmiş gibi’ özelliğine işaret edilmekte. İşte enzimin bu söz konusu yakmaksızın katalizör pişirme etki özelliği sayesinde DNA çift sarmal halkası sanki ısıtılmışçasına birbirinden ayrıştırılma işlemleri bu şekilde gerçekleşmiş olur.

       Evet, enzimler tıpkı bir anahtarın kilidi açmasında olduğu gibi hücre içerisinde bir takım molekülleri ya parçalayarak ya da birleştirecek tarzda etki yapıp birçok kimyasal reaksiyonun oluşumunu tetikleyip öncülük etmekteler bile.  Yani bu demektir ki, her bir enzimin kilit noktada hangi molekülle izdivaç eyleyeceği,  hangi molekülle reaksiyona gireceği, ne gibi görevler üstleneceği,  kendi başlattığı kimyasal reaksiyonları ne kadar süre içerisinde bitireceği gibi bir dizi işlemler için öncü kuvvet olmakta.  Derken enzimlerin bir dizi üstlendiği bu öncülük misyonu atalarımızın değimiyle “Minareyi çalan kılıfını hazırlar” şeklinde iş bitirici öncülük olarak anlam kazanır da. Gerçekten de enzimlerin bu işi bitiriciliklerini başlattıkları ve tetikledikleri bir dizi kimyasal reaksiyonları sağ salim nihayete erdirmeden bulundukları alanlarda pılını pırtısını toplamayıp, yani çekip gitmediklerinden bunu anlayabiliyoruz.  Ta ki başlattıkları işleri hal yoluna koyup nihayetlendirirler, işte o zaman bir sonraki görevi üstlenmek için yine orijinal kalıp haliyle oradan ayrılıp çekip gitmekteler. Nitekim bu noktada örnek verecek olursak, mesela Beta-amylase enziminin glikoz elemanlarının nişasta zincirinden kopmasını sağlayaraktan disakkarit maltoz şekerine dönüşümünü icra etmiş olur.  Ancak ne ilginçtir ki yaptığı icra işlemlerinde sadece selüloza etki etmediği gözlemlenmiştir.  Her neyse, sonuçta enzim hadisesinden anlaşılan o ki her reaksiyonun başlaması veya sonlanması için kendi kalıbına uygun özel enzim görevlendirildiği gibi ayrıca her moleküle özgü çok sayıda enzim çeşidi tahsis edilmiş durumdadır. Madem öyle, enzim deyip es geçmemeli. Hem nasıl es geçebiliriz ki, düşünsenize elimizi açıp kapamamız bile bir takım enzimlerin devreye girmesi faaliyetleri sayesinde gerçekleşmekte. Belli ki canlı organizmalar da oluşan her bir kıpırtı değim yerindeyse kimyasal reaksiyonun fitilini ateşlemek demek olacaktır ki ister istemez bu noktada bir takım enzimlerin devreye girme maharetine ihtiyaç duyulması kaçınılmazdır. Hatta bilimsel çalışmalar neticesinde gelinen noktada hücre içerisinde vuku bulan pek çok hadisenin bir takım enzimler ve mRNA aracılığıyla vuku bulduğu belirlenmiştir. Öyle ki, bu noktada mesela mRNA'nın protein sentezi hadisesini gerçekleştirebilmesi için her beş dakikada bir enzim üretmesi icap eder.  Buna mecburlar da. Çünkü üretilen enzimlerin her birinin ömrü yaklaşık 20 saatle sınırlı kalmaktadır. Ki, bu durum 20 saatlik ömür içerisinde bir adet mRNA' dan 240 adet enzim üretileceği manasına gelir. Üstelik bu sayı sadece bir adet mRNA’nın tek başına gerçekleştirdiği bir sayıdır. Dolayısıyla bunun gibi aynı kategoride yer alan 240 adet mRNA’nın çalışmakta olduğunu düşündüğümüzde diğer moleküllerinde ortalama 57.600 enzim imal ettikleri gerçeği ile yüzleşiriz. Hatta genetik kodların kopyalanması, çoğaltılması ve değiş tokuş işlemleri gibi DNA zinciri üzerinde vuku bulan “kes-kopyala-yapıştır” türünden bir dizi işlemlerde birtakım enzimler tarafından gerçekleştirilmekte.  Nitekim yukarıdaki satırlarda da belirttiğimiz üzere enzim marifetiyle DNA uçları birleştirileceği zaman diğer DNA parçalarının uçlarına karşı yüksek bir bağlanma eğilimine girer de. Derken enzim marifetiyle gerçekleşen bu yapışkanlık aynı zamanda Kur’an’da zikrolunun “Şüphesiz biz onları yapışkan bir çamurdan yarattık” (Saffat, 11) diye beyan buyrulan ayet-i kerimenin esrarıyla da karşılık bulur.  İşte bu ayetin mana ve ruhundan da anlaşılan odur ki insan yaratılış mayasını oluşturan çamur aslında DNA uçlarının birleştirileceğine delalet eden yapışkan çamurdan başkası değildir.  Ki, protein sentezi DNA üzerindeki kodlu anlamında yapışkan bilgilerin bir takım enzimler vasıtasıyla önce RNA molekülü üzerine kopyalanması gerekir ki DNA molekülünün yüksek viskozitesinden ve kes-kopyala-yapıştır niteliğine haiz yapışkan uçlar sayesinde yaratılış mucizesi gerçekleşiversin. Zaten bu söz konusu uçlar genetik bilim dalında yapışkan uç olarak nitelenir. Öyle ya madem kes kopyala yapıştır türünden nitelenen yapılan işlemler bile bir takım enzimler aracılığı ve marifetiyle gerçekleşmekte o halde bu demektir ki enzim üzerinde çok daha kafa yormak gerekecektir.

        Bilindiği üzere bakterilerin toprağa karışan artık maddelerden tek ayrıştırmadığı madde plastik malzemelerdir. Şayet insanoğlu plastik maddelerin çevreye saldığı kimyasal gazların zararlarından korunmak istiyorsa plastik sanayide kullanılan plastik mamullerinin içerisine enzim türünden bir madde katmayı başarması lazım gelir.  Başarıldığı takdirde biliniz ki plastik maddenin güneş ışığının etkisiyle kolayca parçalanıp ayrıştırıldığını, pekâlâ görmek mümkün olabilecektir. Böylece sentetik enzimin keşfiyle birlikte yeni bir teknolojik hamlenin günlük hayatımıza renk katacağı gerçeği ile buluşacağız demektir. Kaldı ki bilimsel çalışmalar sonucunda 600’den fazla enzim çeşidinin var olduğu belirlenmiş olup, hatta her geçen gün bu sayının daha da artacağı ihtimal dâhilindedir. Mesela demir sadece hemoglobin içerisinde değil kas proteinini oluşturan miyoglobin ve daha birçok enzimin yapısında bile bulunabiliyor. Şu da bir gerçek enzim yapısı büyük ölçüde protein içermesine rağmen, hiçbir protein tek başına enzim fonksiyonu icra edememektedir. Mutlaka proteinin enzim hüviyetinde olması gerekmekte. Bu arada enzim faaliyetlerin düzenlenmesinde bir takım hormon ve sinirlerin uyarıcı rol oynadıklarını da unutmamak gerekir.

       Koenzim

       Bir takım mineral ve vitaminler malumunuz koenzim olarak addedilirler. Bu yüzden koenzimlerden çoğunun esasını vitaminler oluşturmakta dersek yeridir. Dolayısıyla koenzim nedir denildiğinde;  verilecek cevapta enzimlerin görev yapabilmesi için protein yapısında olmayan vitamin türü bir madde diye tarif edebiliriz. Şayet koenzim görevi yapan gruplar enzime sıkı bir şekilde yapışık halde konumlanırsalar bu kez prostatik grup olarak isim alırlar. Bilindiği üzere vitaminsizlikten ötürü pellegra, beriberi, iskorbüt (c vitamini eksikliği) ve vitamin eksikliği (vitaminoz) gibi hastalıklar nüksedebiliyor. Mesela uzun deniz seyahatlerine çıkanların iskorbüt hastalığına yakalandığı bilinen bir durumdur. Bu yüzden tayfalar bu hastalıktan korunmak adına limon suyunu ilaç niyetine içerlerdi. Dolayısıyla deniz seyyahları tarih kitaplarında limon sıkıcılar olarak adından söz ettirmişlerdir. Nitekim bu ilacı Portekizli ünlü denizci Vasco De Gama’nın seferleri sırasında yüzlerce denizcinin ölümüne yol açmanın bir arayışı olarak deniz tayfalarınca Madagaskar’da bu ilaç keşfedilmiştir.

        Her neyse insanoğlu vitaminlerin sırrını keşfede dursun şu da bir gerçek koenzimsiz de hayat devam edebiliyor. Özellikle insanda genel olarak hidroliz yapan enzimler koenzime ihtiyaç duymadan iş görürler.  Örnek mi? Mesela sindirim kanalında iş yapan hidroliz enzimi bunun tipik misalini teşkil eder.  Bu örneğin tam zıddı olarak hazır koenzimlerden söz etmişken ise mesela izomerizasyon, grup transferi, okside redüksiyon ve kovalent bağ teşekkülünü sağlayan enzimler de koenzimlerle birlikte iş tutarlar.  Madem öyle, koenzimleri de yüklendikleri görevleri itibariyle şöyle sınıflandırabiliriz:

       -Hidrojen transferi yapan enzimler,

       -Hidrojen dışında ki gruplarda transfer görev yapan enzimler.

        Hidrojen transferi yapan enzimler

        Bir miktar hidrojen peroksidi (H₂O₂)  arada bir katalizör olmaksızın ısıtıldığında hemen hidrojen ve oksijen bileşenlerine ayrışmadığı,  ancak ayrışması için belli bir süreçten geçmesi gerektiği gözlemlenmiştir. İşte bu süreci hızlandırmak adına katalizör bir platin siyahı bir madde eklemek bu iş için yeterli olacaktır. Ya da bir kimyagerin balon içerisine hidrojen ve oksijen gazlarını belirlediği ölçülerde doldurup bir şekilde ortama küçük bir kıvılcım vererekten ateşlemesi birlikte önce büyük bir patlayışa, sonrasında ise su moleküllerini elde etmesi pekâlâ mümkün. İşte kimyagerler bu ve buna benzer deneylerle ter döke dursunlar, şu bir gerçek tabiatta ve canlı hücrelerde an be an yaşanan bu tip bir dizi molekül oluşumlar ve reaksiyonlar hiçte kimyagerler kadar ter dökmeye gerek kalmaksızın yaratılış kodlarına yüklenmiş kimyasal denklem formüllerle çok daha mükemmel yöntemlerle gerçekleştirilmekteler zaten. Kaldı ki canlı hücre âlemi sadece ayrıştırma, parçalama gibi işlemlerle sınırlı değil,  aynı zamanda hücreler arası molekül taşıyıcılığı diyebileceğimiz transfer işlemlerinin de yapıldığı bir âlemdir. Bilindiği üzere hidrojenin oksijen üzerinde transferi krebs çemberi üzerinden gerçekleşip, bu olay organizma için son derece hayati önem taşıyan ilk reaksiyon zinciri olarak dikkat çeker. Böylece krebs çemberi üzerinde gerçekleşen solunumla enerjinin açığa çıkma hadisesi bu tür bir dizi hidrojen transferi işlemlerinin neticesi olarak karşımıza çıkmaktadır. Peki, bu noktada enzimler bu işin neresinde denildiğinde hiç kuşkusuz enzimler de bu olayda hem hidrojen atomunun elektronlarını alarak hem mitokondri bünyesinde bulunan düşük potansiyelli moleküllere taşıyıp aktarmak suretiyle bu işin ucundan tutmuş olmaktalar.  Her ne kadar bünyelerine hidrojen almak suretiyle indirgenen koenzimler okside duruma geçerken ilk etapta birleşemese de,  bilahare hidrojenin oksijene kademe kademe taşınmasıyla birlikte hem su, hem de enerjice yüksek 3 ATP molekülü meydana gelmiş olur.  Hidrojen transfer olayının önemini ortaya koyan bir diğer dikkat çeken dönüşüm ise hiç kuşkusuz pürivik asidin laktik aside dönüşüm hadisesidir. Nitekim bu dönüşümün katalizlenmesinde laktat dehidrogenaz enzimin devreyi girmesi birinci derecede etken unsur olarak ortaya çıkıp, bunun akabinde NADH’nin NAD’ye dönüşümü de gerçekleşmiş olur. Derken glikozdan enerji elde etmeye yönelik NAD’nin pozitif olarak yükseltgenmiş halde fosfo glukonat çemberi üzerinde 1 mol glikozun parçalanmasıyla birlikte 6 ATP’lik enerji elde edilmiş olunur.  Keza krebs çemberi ve oksidatif fosforilasyon sistemiyle oluşan glikoz yıkımı sonucunda ise 38 ATP’lik enerji açığa çıkmış olunur.

        Öyle anlaşılıyor ki; enerji üretimi sadece enerji santrallerine has bir durum olmayıp, aynı zamanda hücre âlemi içerisinde de geçerlilik arz edip üretilebilecek olan bir durumdur. Düşünsenize güneşten gelen ışık bitki hücresinin bünyesinde besine dönüşebiliyor. Belli ki başlangıçta ışık enerjisinin önce besine dönüşmesi, sonra bu besinlerin tüketici olarak bilinen hetetrof canlılara transfer edilme işlemleri sıradan bir devri daim döngü işlemleri gibi gözükmeyip son derece planlanmış belli bir program dâhilinde gerçekleşen devri daim döngü sisteminin marifeti bir iş olarak gözükmekte. Hem nasıl ki günlük hayatta örneklerini gördüğümüz buharla çalışan bir makine buhar basıncına muhtaç,  elektrikle çalışan bir motor elektrik enerjisine muhtaç durumdaysa, aynen öyle de hücrelerde vücuda dışarıdan giren besinlerin kimyasal enerjiye çevrilmesi sonucunda açığa çıkan enerjiden yararlanma noktasında ise adenozin trifosfat’a (ATP) muhtaçtırlar. Hele bilhassa ATP’nin yapısında azot içeren adenin ve şekerden meydana gelmiş bir riboz, üç oksijenli fosfat grubu ve bir hidrojen yapıda olması bize sürekli kullanılan yenilenebilir ve enerji taşıyıcı özellikte bir molekül olduğu yönünde izlenimi vermeye ziyadesiyle yetiyor. Derken bu arada bizler de bu enerji taşıyıcılık özelliği sayesinde enerjik bir şekilde hareket edip iri ve diri olmaktayız. Sadece bizler mi, mesela bir balıkta yüzerek denizin keyfini çıkarmakta, bir bitki gülümseyen yüzüyle çiçek açmakta, bir maya hücresi de yıkılmadım ayaktayım dercesine bölünüp çoğalabiliyor pekâlâ.

 Evet, maya hücresi de enerjiktir. Dolayısıyla maya deyip es geçmemek gerekir.   Lise de fen derslerinde fermantasyon kelimesini çoğumuz duymuşuzdur. Aslında fen dersinde karşımıza çıkan bu kavram ‘mayalanma’ anlamında bir kavramdır. Yani kimyasal bileşimlerin mevcut durumundan daha küçük parçalara dönüşmesi sonucunda ortaya çıkan ürüne mayalanma deriz. Elbette ki bu küçük değişime sebep olan etken faktör bitki ve hayvanlar tarafından üretilen bir takım enzimlerden başkası değildir. Hatta bu noktada mayalar (yeast) enzim üreten tek hücreli bitkiler olarak bilinmektedirler. Dolayısıyla anaerobik bakteriler ve mayalar gibi mikroorganizmalar oksijensiz yaşayıp, enerji ihtiyacını beslendikleri gıdaları bünyelerinde var olan bir takım enzimler sayesinde parçalayarak karşılamaktalar. Mesela glikozun sırasıyla pirüvik aside, alkole veya laktik aside dönüşümüyle açığa çıkan enerji bu kabildendir. Dahası mayalanma olayı “alkolik, asetik ve çürüme” tarzında üç yoldan gerçekleşebiliyor. Sonuçta hangi yoldan gerçekleşirse gerçekleşsin her bir mayalanma hadisesinde kimyasal değişimde rol oynayan ve işi bizatihi enzim üretmek olan tipik mikroorganizma faaliyetinin ta kendisi bir marifet olduğu gerçeğini değiştiremeyecektir.  Mesela meyve siropuna (şekerli sos) şekeri fermente eden zymase enzimi işin içine dâhil olduğunda bir anda alkol dönüşümü vuku bulabiliyor.  Keza üzüm suyu sirke anası denen bir bakteri sayesinde sirkeye dönüşüp,  bu olay da tipik bir asetik mayalanma olarak karşılık bulur.  

  Bu arada et ve diğer hayvani gıdalar da bir açıkta bırakılmalarıyla mikroorganizma üremesiyle birlikte kontamine olunur ki bu çoğu zaman insan sağlığı açısından risk teşkil etmektedir. O halde yiyeceklerin bozulmaması için bakterilerin üreme fırsatı bulamayacakları soğuk zincir şartlarında veya buzdolabında saklı tutmak ya da konserve haline dönüştürülmesinde her daim fayda vardır elbet. Şu da var ki yediğimiz gıdalar kontamine de olsa sindirilmekte. Mesela tükürük içerisindeki pityalin enziminin nişastayı eriyebilir şeker haline dönüştürmesi bunun ilk tipik basamağıdır zaten.  Diğer sindirim basamaklarında ise malum; sindirim sistemi boyunca bir dizi mide, bağırsak, pankreas gibi tüm ara istasyonlarda rol alan enzimler tarafından gerekli dönüşümler yürütülmektedir.

         Solunum olayında karbondioksit (CO₂) ve suyun (H₂O’yun) açığa çıkması glikozun oksijensiz ortamda pirüvik asidin laktik asit üretimi lehine yıkılmasıyla gerçekleşmektedir. Derken bu olay sayesinde oksijenin birçok kimyasal olaylarda aktif hale gelmesi sağlanır. Hakeza hücre içerisinde besinlerin parçalanmasıyla açığa çıkan hidrojenin oksidatif fosforilasyonla yakılıp enerji elde edilmesi de bir başka enerji kaynağını ortaya koymaktadır. Elbette ki bu kaynak mitokondrilerden başkası değildir.  Nitekim mitokondrilerin iç kısmındaki krista denilen raflar oksidatif enzimlerin sıralandığı mekânlar olup buralarda son derece ciddi anlamda kimyasal reaksiyonlar sahne almaktadır. Özellikle asetil Koenzim A’nın enzimden enzime geçme aşamalarında reaksiyona giren ürünlerin CO₂ ve H₂O’ya çevrilmesiyle birlikte kimyasal enerji açığa çıkmaktadır. Böylece bu enerji sayesinde protein sentezi için gereklilik arz eden ATP üretilmiş olur. Bu demektir ki her canlıda bir takım kimyasal reaksiyonlar her an her salise meydana gelebiliyor. Zira kimyasal reaksiyonlar moleküllerin birbiriyle reaksiyona girmesiyle meydana gelir. Fakat bu reaksiyona girme işlemini gerçekleştirebilmek içinde dışarıdan mutlaka bir aktivasyon enerjisine ihtiyaç vardır. Nasıl ki nur topu bir çocuğun dünyaya gelmesi için anne karnında belirli aşamalar kaydedildikten sonra gerçekleşiyorsa suyun meydana gelmesi içinde belli bir aşama süreci gerektirip, akabinde ab-ı hayat su doğmaktadır. Anlaşılan ab-ı hayat için aktivasyon enerjisi zaruridir. Bu enerji olmadan ne kimyasal reaksiyon başlatılabilir ne de başlamış olan reaksiyon hızlandırılması gerçekleşebilir. Rabbü’l Âlemin bu yüzden birçok hayati olaylarda kimyasal reaksiyonların cereyan edebilmesi için canlıyı meydana getiren hücrelerin arasına katalizör görevi ifa edebilecek enzimler yaratmıştır. İşte bu enzimler sayesinde birçok hayati fonksiyonlar işler hale gelmektedir. Dolayısıyla su deyip geçmemeli, o başlı başına bir katalizör rolü oynayan önemli bir can suyudur. Sadece su değil tabi, bunun yanı sıra protein içeren her madde de aynı zamanda katalizör misyonu üstlenmişlerdir.  Nitekim bu misyona sahip protein moleküllerine enzim de denilmektedir. Bakın bitkiler adeta kimyagerlere taş çıkartırcasına kimyasal reaksiyonların başlatılması için çok sayıda araya giren maddeler anlamına gelen katalizör türünden özel maddeler kullanabilmekteler. Kimyagerler de malum katalizör olarak platin türü maddeler kullanmak suretiyle ancak birçok kimyasal reaksiyonların oluşturabilmekteler.  Mesela bir kimyager 2 hidrojen molekülü 1 oksijen molekülüyle karıştırıp en basitinden katalizör madde olarak kullandığı bir kibriti çakmasıyla bir anda reaksiyon patlamayla ancak su elde edebiliyor. Aslında aktivasyon enerji için dışarıdan başlatılan bir kıvılcıma da gerek duyulmayabiliyor.  İcabında bunun yerine oda sıcaklığında platin türü siyahı bir katalizör madde katarakta oksijen ve hidrojenin reaksiyona girmesi pekâlâ sağlanabilir. Bu demektir ki katalizör görevi yapacak olan tüm enzimler kendilerinde değişiklik meydana getirmeyecek şekilde reaksiyon başlatma veya hızlandırma görevi ile yüklenmişlerdir. Bu yüzden enzim yapısında bir protein molekülü protein karakterinde olmayan bir başka molekülle birleşmiş halde bulunabiliyor. Mesela demirin B vitamini ile bir arada bulunması bunun tipik bir örneğini teşkil eder.

     Yapılarında protein içermelerinden olsa gerek enzimler ortam şartlarının değişmesinden etkilenirler. Bunlara ilaveten:

      -Subsrat yoğunluğu,

      -Enzim yoğunluğu,

      -Hidrojen iyon yoğunluğu,

      -İnhibitör yoğunluğu,

      -Temperatür gibi etki faktörlerini de ekleyebiliriz.

     Enzimlerin özellikleri:

     -Enzimler büyük miktarda substratı ürün hale çevirmek için bünyelerinde bulunan az miktarda katalizör enzim kullanırlar,

     -Enzimler katalize ettiği reaksiyondan asla etkilenmezler,

     -Bir enzim bir reaksiyonun denge şartlarını etkilemeyecek şekilde hızını artırırlar,

     -Enzimler oluşan kimyasal reaksiyonun aktivasyon enerjisini daha düşük seviyeye indirirler.  Mesela 1 mol enzim tarafından 1 dakikada içerisinde ürüne çevrilebilen substrat molekül sayısı o enzimin turnover sayısını vermektedir,

       -Enzimler en yoğun şekilde mitokondri ve kloroplastlarda bulunur.

     Enzimlerin isimlendirilmesi etkiledikleri reaksiyonlara göre şu şekilde isimlendirirler;

     -Enzimler etkiledikleri substrata ve katalize ettikleri reaksiyonun türüne göre isimlendirilirler. Genellikle substratın sonuna  -az eki getirilir. Örnek: Arginini etkileyen enzim arginaz olarak isim alır,

     -Enzimler etkiledikleri bileşik gruplarının adı ile anılırlar. Örnek: Proteinaz ve karbonhidraz enzimleri. Örnek: Proteinaz K enzimi.

     -Enzimler katalize ettikleri reaksiyonun tipine göre isimlendirilirler. Örnek: Karboksilaz ve fosforilaz enzimleri.

    Enzimler katalize ettikleri reaksiyonun tipine göre ise şöyle sınıflandırılırlar:

    -Hidrolitik enzimler. Örnek: Esteraz, karbohidraz ve proteaz,

    -Oksidasyon-redüksiyon enzimler. Örnek: Dehidrogenez ve oksidaz,

    -Fosforilaz enzimi,

    -Transferazlar,

    -Karboksilaz enzimi. Örnek: Glutamik-Aspartik Transaminaz,

    -İzomerazlar. Örnek: Aldoz ve ketoz,

    -Epimerazlar.

     Velhasıl-ı kelam; az gittik uz gittik derken fazla söze ne hacet,  işte sizlerde görüyorsunuz ya,  enzim dünyasını hep beraber mucizevi bir dünya olduğunu idrak etmiş olduk.

         Vesselam.

     https://www.enpolitik.com/kose-yazilari/arsiv-6003.html