Organizasyonun Kimyasal Seviyesi Bölüm Değerlendirmesi
Elementler ve Atomlar: Maddenin Yapı Taşları
İnsan vücudu, en bol bulunanları oksijen (O), karbon (C), hidrojen (H) ve azot (N) olan elementlerden oluşur. Bu elementleri yediğiniz gıdalardan ve soluduğunuz havadan alırsınız. Bir elementin tüm özelliklerini koruyan en küçük birimi bir atomdur. Ancak atomlar, en önemli üçü protonlar, nötronlar ve elektronlar olmak üzere birçok atom altı parçacık içerir. Bu parçacıkların niteliği bir elementten diğerine değişmez; daha ziyade, bir elemente ayırt edici kimliğini veren şey, atom numarası olarak adlandırılan protonlarının miktarıdır. Protonlar ve nötronlar bir atomun kütlesinin neredeyse tamamına katkıda bulunur; proton ve nötronların sayısı bir elementin kütle numarasıdır. Doğada aynı elementin daha ağır ve daha hafif versiyonları oluşabilir çünkü bu versiyonlar farklı sayıda nötrona sahiptir. Bir elementin farklı versiyonlarına izotop denir.
Bir atomun kararlı olma veya diğer atomlarla kolayca tepkimeye girme eğilimi, büyük ölçüde atomun değerlik kabuğu olarak adlandırılan en dış elektron kabuğundaki elektronların davranışından kaynaklanır. Helyumun yanı sıra değerlik kabuğunda sekiz elektron bulunan daha büyük atomların kararlı olmaları nedeniyle kimyasal reaksiyonlara katılmaları pek olası değildir. Diğer tüm atomlar, değerlik kabuklarındaki elektronları sekize (ya da hidrojen söz konusu olduğunda ikiye) çıkaran bir süreçte elektron alma, verme ya da paylaşma eğilimindedir.
Kimyasal Bağlar
Yaşamın her anında oksijen, karbon, hidrojen atomları ve insan vücudunun diğer elementleri kimyasal bağlar kurar ve bozar. İyonlar, bir atomun bir veya daha fazla negatif yüklü elektron vermesi veya kabul etmesiyle oluşan yüklü atomlardır. Katyonlar (pozitif yüklü iyonlar) anyonlara (negatif yüklü iyonlar) çekilir. Bu çekime iyonik bağ adı verilir. Kovalent bağlarda, katılan atomlar elektron kaybetmez veya kazanmaz, bunun yerine elektronları paylaşırlar. Polar olmayan kovalent bağlara sahip moleküller elektriksel olarak dengelidir ve doğrusal üç boyutlu bir şekle sahiptir. Polar kovalent bağlara sahip moleküller "kutuplara" -zayıf pozitif ve negatif yük bölgelerine- sahiptir ve üçgen şeklinde üç boyutlu bir şekle sahiptir. Bir oksijen atomu ve iki hidrojen atomu, polar kovalent bağlar aracılığıyla su moleküllerini oluşturur. Hidrojen bağları, halihazırda polar kovalent bağlara katılan hidrojen atomlarını anyonlara veya diğer polar moleküllerin elektronegatif bölgelerine bağlar. Hidrojen bağları su moleküllerini birbirine bağlayarak suyun canlılar için önemli olan özelliklerini ortaya çıkarır.
Kimyasal Tepkimeler
Kimyasal bağların kırıldığı ve oluştuğu kimyasal tepkimeler, başlangıçta bir enerji yatırımı gerektirir. Hareket halindeki maddenin enerjisi olan kinetik enerji, atomların, iyonların ve moleküllerin eski bağlarının kopması ve yenilerinin oluşması için gerekli olan çarpışmalarını besler. Tüm moleküller, -bağları koptuğunda açığa çıkan- potansiyel enerjiyi depolar.
İnsanın işleyişi için gerekli olan dört enerji biçimi şunlardır: kimyasal bağlar oluşurken ve kırılırken depolanan ve salınan kimyasal enerji; fiziksel aktiviteye doğrudan güç veren mekanik enerji; güneş ışığında olduğu gibi dalgalar halinde yayılan ışıma enerjisi ve hareket eden elektronların gücü olan elektrik enerjisi.
Kimyasal tepkimeler tepkimeye giren maddelerle başlar ve ürünlerle sona erer. Bileşim tepkimeleri, enerji gerektiren bir süreç olan tepkimeye giren maddeleri birbirine bağlarken, ayrışma tepkimeleri tepkimeye giren madde içindeki bağları koparır ve böylece enerji açığa çıkarır. Değişim tepkimelerinde bağlar hem kırılır hem de oluşur ve enerji alışverişi yapılır.
Kimyasal tepkimelerin gerçekleşme hızı, tepkimeye giren maddelerin çeşitli özelliklerinden etkilenir: sıcaklık, derişim, basınç ve bir katalizörün varlığı ya da yokluğu. Enzim, insan vücudundaki kimyasal reaksiyonları hızlandıran katalitik bir proteindir.
İnsan İşlevleri İçin Gerekli İnorganik Bileşikler
İnsan işleyişi için gerekli olan inorganik bileşikler arasında su, tuzlar, asitler ve bazlar bulunur. Bu bileşikler inorganiktir; yani aynı anda hem hidrojen hem de karbon içermezler. Su bir yağlayıcı ve yastık, bir ısı emici, sıvı karışımların bir bileşeni, dehidrasyon sentezi tepkimelerinin bir yan ürünü ve hidroliz tepkimelerinde bir reaktandır. Tuzlar, suda çözündüklerinde H+ veya OH- dışındaki iyonlara ayrılan bileşiklerdir. Buna karşılık, asitler çözelti içinde H+ salarak çözeltiyi daha asidik hale getirir. Bazlar H+ kabul ederek çözeltiyi daha alkali (kostik) hale getirir.
Herhangi bir çözeltinin pH'ı onun göreceli H+ konsantrasyonudur. pH 7 olan bir çözelti nötrdür. pH değeri 7'nin altında olan çözeltiler asittir ve pH değeri 7'nin üzerinde olan çözeltiler bazdır. pH ölçeğinde tek bir basamaktaki değişiklik (örneğin 7'den 8'e) H+ konsantrasyonunda on katlık bir artış veya azalmayı temsil eder. Sağlıklı bir yetişkinde kanın pH değeri 7,35 ila 7,45 arasında değişir. Kanı sağlıklı bir pH aralığında tutmak için önemli olan homeostatik kontrol mekanizmaları, kan veya diğer vücut sıvılarının pH'ı bu normal aralığın dışında herhangi bir yönde dalgalandığında salınan tamponlar, zayıf asitler ve zayıf bazlar adı verilen kimyasalları içerir.
İnsan İşlevleri için Gerekli Organik Bileşikler
İnsan fonksiyonları için gerekli olan organik bileşikler arasında karbonhidratlar, yağlar, proteinler ve nükleotidler bulunmaktadır. Bu bileşiklerin organik olduğu söylenir çünkü hem karbon hem de hidrojen içerirler. Organik bileşiklerdeki karbon atomları elektronları hidrojen ve diğer atomlarla, genellikle oksijen ve bazen de azotla kolayca paylaşır. Karbon atomları ayrıca karboksiller, hidroksiller, aminolar veya fosfatlar gibi bir veya daha fazla fonksiyonel grupla bağ kurabilir. Monomerler, organik bileşiklerin tek birimleridir. Monomerler polimerler oluşturmak için dehidrasyon sentezi ile birbirlerine bağlanırlar ve bu bağ da hidroliz ile kırılabilir.
Karbonhidrat bileşikleri temel vücut yakıtı sağlar. Yapısal biçimleri arasında glikoz gibi monosakkaritler, laktoz gibi disakkaritler ve nişastalar (glikoz polimerleri), glikojen (glikozun depolama biçimi) ve lif gibi polisakkaritler bulunur. Tüm vücut hücreleri yakıt olarak glikoz kullanabilir. Oksidasyon-redüksiyon reaksiyonu yoluyla ATP'ye dönüştürülür.
Yağlar, vücuda yakıt sağlayan hidrofobik bileşiklerdir ve birçok biyolojik bileşiğin önemli bileşenleridir. Trigliseritler vücutta en bol bulunan yağlardır ve üç yağ asidi zincirine bağlı bir gliserol omurgasından oluşurlar. Fosfolipidler, molekülün başına bir fosfat grubu eklenmiş bir digliseritten oluşan bileşiklerdir. Sonuç, polar ve polar olmayan bölgelere sahip bir moleküldür. Steroidler dört hidrokarbon halkasından oluşan yağlardır. En önemlisi kolesteroldür. Prostaglandinler doymamış yağ asitlerinden türetilen sinyal molekülleridir.
Proteinler tüm vücut dokularının kritik bileşenleridir. Amino asit adı verilen ve azot içeren monomerlerin peptit bağları ile birleşmesinden oluşurlar. Proteinin şekli, işlevi için kritik öneme sahiptir. Vücut proteinlerinin çoğu globüler yapıdadır. Kimyasal tepkimeleri katalize eden enzimler buna bir örnektir.
Nükleotidler üç yapı taşına sahip bileşiklerdir: bir veya daha fazla fosfat grubu, bir pentoz şekeri ve azot içeren bir baz. DNA ve RNA, protein sentezinde işlev gören nükleik asitlerdir. ATP vücudun temel enerji aktarım molekülüdür. Fosfatların çıkarılması veya eklenmesi enerjiyi serbest bırakır veya enerji yatırımı yapar.
Önceki Ders: İnsan İşlevleri için Gerekli Organik Bileşikler
Sonraki Ders: Organizasyonun Kimyasal Seviyesi Değerlendirme Soruları
Yorumlar
Yorum Gönder