Hayat Molekülleri ve Organik Bileşikler: Canlıların Yapısında Bulunan Temel Bileşikler Hangileridir?

Hayat Moleküllerinin Temelleri, Oluşumları, Görevleri ve Canlılık Konusundaki Etkileri Nelerdir?

Hayat Molekülleri ve Organik Bileşikler: Canlıların Yapısında Bulunan Temel Bileşikler Hangileridir?
29 dakika
25,137 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat
Evrim Ağacı Akademi: Abiyogenez Teorisi Yazı Dizisi

Bu yazı, Abiyogenez Teorisi yazı dizisinin 6. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Yaşam Nedir? Canlılığı Nasıl Tanımlarız?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al

Hayat Molekülleri, ya da diğer bir ismiyle organik moleküller en azından bizim bildiğimiz ve tanımladığımız anlamıyla canlılığın var olabilmesi ve varlığını sürdürebilmesi için gereken kimyasal moleküllerdir. Temel olarak nükleotitler, lipitler, proteinler ve karbonhidratlar "hayat molekülleri"dir. Bu moleküllerin hepsinin genel formları az çok benzer olsa da, işlevleri kimyasal ve fiziksel özelliklerinden dolayı birbirlerinden tamamen farklıdır.

Bu farklı özelliklerin toplamı, bugün bizlerin "canlı" olarak isimlendirdiği varlık formlarını meydana getirir. Daha doğrusu, canlılık için gereken aktivite ve organizasyon şartlarının istikrarlı bir şekilde sağlanabilmesi için bu kimyasallardan oluşan bir yapı ve bu yapının uzun süreli deneme-yanılma ve eleme-seçme mekanizmalarından geçmesi gerekmektedir. Dolayısıyla, şimdilik bildiğimiz kadarıyla, bu moleküllerden oluşmayan bir varlığın canlılığın ilkelerini bir arada bulundurması pek mümkün değildir. Bunda, bu moleküllerin istikrarlı yapısının (tepkimeler, radyoaktivite, vb. kimyasal özellikler bakımından) çok büyük önemi olduğunu unutmamak gerekmektedir.

Hayat Moleküllerine Daha Yakından Bir Bakış...

Burada akla şu soru gelebilir: "Organik moleküller" tam olarak hangi atomlardan oluşur? Yani bu tür molekülleri barındıran yapıları "canlı" kılan elementler hangileridir? Cevap açıktır: Karbon (C), Hidrojen (H), Oksijen (O), Nitrojen (N), Fosfor (P) ve Sülfür (S). Yani bir canlıya "canlılık" özelliğini katan molekülleri oluşturan atomlar, tam da bekleneceği gibi, periyodik cetvel üzerinde bulunan sıradan atomlardır ve tek başlarına herhangi bir özel durumları bulunmamaktadır. Bu da bize, bir kez daha, canlılığın cansızlıktan yapısal olarak bir farkı olmadığını yeniden göstermektedir. Elimizdeki "canlılık problemi", bir elementer organizasyon (moleküler düzenlenme hiyerarşisi) problemidir; özünde bu iki yapı arasında temel bir fark yoktur.

Karbon Kimyası Neden İlginç ve Önemlidir?

Burada karbonun özel bir yeri vardır ve bunun, temelde 2 nedeni vardır: Öncelikle karbon atomlarının etrafında dönen ve "boşta" olan 4 elektronları vardır. Bu elektronlar sayesinde karbon atomları, diğer elementlerle 4 kovalent bağ kurabilir. Karbonun bağlanabildiği element çeşitliliği de oldukça yüksektir: hidrojen, oksijen, fosfor, sülfür ve azot, bunlardan sadece birkaçıdır. Karbonun bu esnek ve çok yönlü yapısı, çok sayıda farklı karmaşık molekülü mümkün kılar ve bu karmaşık moleküller de bir araya gelerek canlılığı oluşturur.

Reklamı Kapat

Karbonu ilginç kılan ikinci neden, karbon atomlarının birbirleriyle bağ kurabiliyor olmasıdır. Karbon atomları birbirlerine bağlanarak çok daha uzun zincirler inşa edebilirler; öyle ki, teknik olarak bu zincirlerin uzunluğu konusunda bir sınır yoktur (mekanik limitler haricinde). Dahası, bu karbon-karbon bağları tekli bağlar, ikili bağlar veya üçlü bağlar şeklinde de olabilir; yani inşa edilen bağların gücü de duruma ve komşu atomlara bağlı olarak değişebilir. Bu da, karbon kimyasına çok geniş bir çeşitlilik katmaktadır: Karbon atomları üzerine, milyonlarca farklı molekül inşa etmek mümkündür! Periyodik cetveldeki diğer hiçbir element, karbondaki bu çeşitliliğe sahip değildir ve bu nedenle, canlılığın temelinde de karbon atomlarını bulmamız şaşırtıcı değildir. Yaşam, onu istatistiki olarak mümkün kılma olasılığı en yüksek element etrafında oluşmuştur.

Şekerler (Karbonhidratlar): Yapıları, Özellikleri ve Oluşumları

Karbonhidrat, "hidratlanmış karbon" anlamına gelmektedir ve "hidro-" kökü, bir molekülün su (H2O) ile ilişkili olduğunu bildirmektedir. Yani bu moleküller içerisinde karbon, hidrojen ve oksijen bir arada bulunur. Hatta sadece bir arada bulunmakla kalmaz, su içerisinde bulunduklarıyla aynı oranda, yani 2'ye 1 (2:1) oranında bulunurlar. Bir diğer deyişle, karbonhidratların moleküler formülü (CH2O)n olarak verilir; çünkü her zaman 1 karbon, 2 hidrojen, 1 oksijen atomu ve bunların katları şeklinde inşa edilirler.

Karbonhidratlara "şeker" denmesinin nedeni, diğer isimlerinin "sakkarit" olmasıdır (bu kelime, "şeker" anlamına gelmektedir). Şekerler; özellikle de glikoz (İng: "glucose") ve fruktoz (İng: "fructose" veya daha yaygın ismiyle "meyve şekeri") gibi basit şekerler, canlılar için hayati öneme sahiptir. Bu basit şekerler, aynı zamanda monosakkarit ("basit şeker" veya "tek şeker") olarak da bilinir ve canlıların yapısında bulunabilen birçok kompleks şeker molekülünün (nişasta, glukojen, kitin, selüloz, vb.) temelini oluştururlar. Aşağıda, canlılarda en çok kullanılan bazı karbonhidratların (şekerlerin) kimyasal yapılarını görüyoruz:

Sol üst köşede basit bir şeker (monosakkarit) olan glikoz görülüyor. Sağ üst köşede, iki şeker molekülünün bir araya gelmesiyle oluşan ve bu nedenle "ikili şeker" (disakkarit) olarak adlandırılan maltoz molekülü görülüyor. Aşağıda ise bitkilerin ana besin deposu olan, çok sayıda glikozun birbirine bağlanmasıyla oluşan, bu nedenle "çoklu şeker" (polisakkarit) olarak bilinen nişasta molekülü görülüyor.
Sol üst köşede basit bir şeker (monosakkarit) olan glikoz görülüyor. Sağ üst köşede, iki şeker molekülünün bir araya gelmesiyle oluşan ve bu nedenle "ikili şeker" (disakkarit) olarak adlandırılan maltoz molekülü görülüyor. Aşağıda ise bitkilerin ana besin deposu olan, çok sayıda glikozun birbirine bağlanmasıyla oluşan, bu nedenle "çoklu şeker" (polisakkarit) olarak bilinen nişasta molekülü görülüyor.

Bunların hepsi canlılık dahilinde yapıtaşı olarak ve daha önemlisi, enerji kaynağı olarak kullanılmaktadırlar (bir kısmı yapısal olarak da kullanılmaktadır; örneğin kitin isimli karmaşık şeker yapısı, eklembacaklıların dış iskeletlerinde kullanılan ana malzemedir.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Enerji üretemeyen bir canlının, hayatta kalmak ve üremek için bir aktivite sürdürmesi ve organizasyonunu aktif olarak koruması beklenemez. Dolayısıyla enerji, daha önce de detaylarını gördüğümüz gibi, canlılık için hayati bir kavramdır. Canlılar için bu kadar önemli olan bu molekülleri incelediğimizde, belki de umduğumuzun aksine, pek de sıradışı bir yapı görmüyoruz: 6 adet Karbon atomu (C), 12 adet Hidrojen (H) atomu, 6 adet de Oksijen (O) atomu bir araya gelerek canlıları "canlı" kılan moleküllerden biri olan şekerleri üretebiliyor.

Bu şeker molekülleri, farklı sıra ve biçimlerde bir araya gelerek, daha büyük bileşikleri oluşturabilirler. Örneğin yukarıdaki glukoz ve fruktoz bir araya gelerek, sukroz isimli bir diğer şekeri oluşturabilirler:

Glikoz ve fruktoz bir araya gelerek sukroz isimli daha iri bir şekeri oluşturur.
Glikoz ve fruktoz bir araya gelerek sukroz isimli daha iri bir şekeri oluşturur.

İşte bu şeker molekülleri, daha farklı şekillerde birbirlerine bağlanarak, devasa şeker bileşiklerini oluşturabilirler. Örneğin aşağıda sadece glikozların bir araya gelmesinden oluşan bir glikojen bileşiğini görüyorsunuz:

Glikoz molekülleri zincirleme bir şekilde birbirine bağlanarak glikojen oluşturabilirler.
Glikoz molekülleri zincirleme bir şekilde birbirine bağlanarak glikojen oluşturabilirler.
Görselin üst kısmında bağların nasıl kurulduğu gösteriliyor. Alt kısımda ise, glikojen için kapalı bir çizim örneği verilmiştir.
Görselin üst kısmında bağların nasıl kurulduğu gösteriliyor. Alt kısımda ise, glikojen için kapalı bir çizim örneği verilmiştir.

Bu bileşikler, canlıların yapıtaşı olan hücrelerin pek çok farklı bölgesinde kullanılabilirler. Örneğin enerji üretmek üzere oksijen ile tepkimeye sokulabilirler, bir diğer "hayat molekülü" olan proteinlerle birleşerek hücre zarının yapısına katılabilirler, vs. Örneğin glikoz, hayvanların çoğunun temel enerji kaynağıdır ve hayvanlarda glikoz karaciğerde yukarıda verdiğimiz glikojen şeklinde depolanır. Ancak aynı glikoz, farklı bir bağ yapısı kurarak bitkilerin güçlü hücre duvarını oluşturan selülozu oluşturabilirler. Ya da bir diğer biçimde kimyasal bağ kurarak, böceklerin dış kabuklarında bulunan sert kitin yapısını oluşturabilirler. Genel olarak, şöyle bir tablo çizmek mümkündür:

Reklamı Kapat

  • Monosakkaritler
  • Glikoz: Vücudun temel enerji kaynağıdır.
  • Fruktoz: Şekerlerde bulunan, tatlı bir şekerdir.
  • Galaktoz: Laktoz ile birlikte, yaygın olarak süt ve süt ürünlerinde bulunan bir şekerdir.
  • Disakkaritler
  • Sukroz: Çay şekeri veya kristal şeker olarak da bilinen şekerdir; glikoz ve fruktozdan oluşur. Şeker kamışından üretilen şeker sukrozdur.
  • Laktoz: Süt şekeridir ve inek sütünün %4-5 kadarını oluşturur. Glikoz ile galaktozdan oluşur.
  • Maltoz: Malt şekeri olarak bilinir ve nişastanın amilaz enzimiyle sindirilmesi sonucu oluşur. İki glikozun bir arada
  • Polisakkaritler
  • Nişasta: Bitkilerde bulunan uzun glikoz zincirleridir. Sindirmesi kısmen daha kolaydır.
  • Glikojen: Hayvanların özellikle de kas ve karaciğer dokularında depolanan glikoz zincirleridir. Genellikle kesim sonrasında çok az depo glikojen kalmasından ötürü besin değeri olan bir şeker türü olarak görülmez. Bir hayvan türü olan insan vücudu da fazladan aldığı glikozu kas ve karaciğerde glikojen olarak depolar.
  • Selüloz: Yeşil bitkilerin hücre duvarlarında bulunan şeker zinciridir. Beslenme biliminde "fiber" olarak söz edilen zincir budur. İnsanlar selülozu (fiberi) sindiremez; çünkü evrimsel süreçte 20 yaş dişleri ve apandiks organları körelmiştir. Ancak yine de selüloz tüketmenin, sindirim sistemi için birçok faydası vardır: Örneğin daha hızlı tok hissetmenizi sağlar, daha sağlıklı bir sindirim kanalına sahip olmanızı mümkün kılar ve yüksek fiberli diyetlerin doğrudan veya dolaylı olarak kalp hastalıklarını azalttığı ve bazı kanser türlerine yakalanma riskini düşürdüğü düşünülmektedir.

Kısaca her şey kimyasal bağlar ve bunların tipleri ile ilgilidir. Aynı temel bileşikler (ya da "hayat molekülleri"), farklı kimyasal bağların etkisi altında farklı yapılara katılabilirler. Zaten hücrelere bakacak olursanız, "hayat molekülleri"nin farklı bileşimlerinden başka bir şey olmadıklarını göreceksiniz. Kısaca farklı bağlar, farklı ürünler demektir. Bu kadar farklı olasılığın, farklı şekillerde yapıya katılması ve milyarlarca yıldır süren Evrim etkisiyle günümüzdeki canlılık çeşitliliğine ulaşırız. 

Karbonhidratlar Nasıl Evrimleşti?

19. yüzyıldan beridir, şekerlerin doğal süreçlerle oluşabileceğini ve ne tür kimyasalların, hangi şartlarda tepkimesinin şekerleri oluşturacağını net bir şekilde bilmekteyiz. Bu konuda, daha 1861 yılında Alexander Butlerow tarafından yapılan deneyler, şekerlerin oluşumuna ışık tutmuştur. Aldehit ismi verilen kimyasalları yüksek sıcaklıkta ve katalizör kimyasallar etkisi altında bırakan Butlerov, formoz tepkimesi adı verilen bir tepkimeyi gerçekleştirerek basit şekerleri yaratmayı başarmıştır.

Deneyde yapılan, basitçe, formaldehit moleküllerinin yaklaşık 100oC sıcaklıkta kalsiyum hidroksit veya kalsiyum karbonat ile katalize etmektir. Bunun sonucunda ilk etapta glikoaldehitler, sonra D-gliseraldehit ve dihidroksiaseton oluşmaktadır. Bu şekilde devam edilen deneyde D-gliseraldehit ve glikolaldehit molekülleri tepkimeye girerek, riboz gibi 5 karbonlu basit şekerleri üretmiştir. Benzer şekilde, D-gliseraldehit ile dihidroksiaseton moleküllerini karıştırırarak D-glikoz ve D-galaktoz gibi 6 karbonlu basit şekerleri yaratmayı başarmıştır. Tüm bu tepkimelerin bir şemasını aşağıda görmek mümkündür:

Bu şekilde sürdürülen deneyler, canlılığın ilk olarak başladığını sonradan keşfettiğimiz, okyanus tabanlarındaki volkanik bacalar ve etrafındaki kimyasalların keşfiyle daha da isabetli sonuçlar vermeye başladı. Çünkü o ortamların yeniden modellenmesi, buralarda canlılık için gerekecek kimyasalların nasıl sentezlenmiş olabileceğini anlamamızı sağladı. Sadece bu bölgelerde, okyanus tabanlarında bulunan kimyasalların deneylerde analiz edilmesiyle, canlılığı oluşturacak tüm kimyasalların yaratılmasının mümkün olduğu gözlendi. 

Reklamı Kapat

Örneğin 1989 yılında Alman biyolog Egon T. Degens tarafından yapılan bir araştırmada, formaldehit ile kaolin kimyasallarının 100oC gibi bir sıcaklıkta kalsiyum fosfat ile tepkimesi sonucu basit bir şeker olan D-ribozun tamamen doğal biçimde oluşabileceği gösterildi. Bunun haricinde, aynı deneyde, az sonra değineceğimiz adenin gibi nükleotitleri ve fosfolipitleri de üretebilmiştir.

1960 yılında Mayer ve Jaschke tarafından yapılan bir deneyde, %2'lik formaldehit (0.67 M), kalsiyum karbonat bulunan ortamda geridöndürme (İng: "reflux") tepkimesine maruz bırakılmıştır ve bunun sonucunda ribüloz şekeri üretilebilmiştir. 1967 yılında Reid ve Orgel tarafından deney tekrarlanmış ve kalsiyum karbonatın bu formoz tepkimesinde katalizör etkisi gösterdiği doğrulanmış; ancak kağıt kromatografisi yoluyla tespit edilen ribülozun varlığı doğrulanamamıştır. Ancak ikili, yaptıkları deneyde 0.5 M formaldehitin kalsiyum karbonat veya karbonat-apatit varlığında %40 oranında şeker üretebildiğini göstermişlerdir. Öyle ki, 0.01 M kadar düşük molaritelerde bile şeker üretmek mümkün olmuştur. Aynı deneylerde, yaklaşık 24 saat içinde tepkimeden uzaklaştırılması gerektiğini, aksi takdirde süregelen tepkimenin üretilen ürünleri bozmaya başladığı da gösterilmiştir - ki bu durum, okyanus dibindeki volkanik bacalardaki süreğen akıntılarda bu tepkimelerin oluşup, ürünlerin uzaklaştırılmasının avantajlarına işaret ediyor olabilir.

1967 yılında Gabel ve Ponnamperuma, kaolinit, illit ve alüminyum gibi mineral ve elementlerin varlığında, yukarıdaki tepkimelerdeki ortamın aksine, bazik değil de tamamen nötr ortamlarda bile heksoz, pentoz, tetroz ve trioz şekerlerin oluşabildiğini, hem de 0.01 M kadar düşük molaritelerde bile oluşabildiğini göstermişlerdir. 1972'de Cairns-Smith, 0.13 M formaldehit ile geridöndürme tepkimelerini test etmiş ve kuartz, kalsit ve galena gibi çok sayıda mineralin şeker oluşumunu katalizleyebildiğini göstermiştir.

1993 yılında Schwartz ve Graaf, 0.1 M formaldehitin, ısıtılması halinde Dünya'da yaygın olarak bulunan çok sayıda mineralin etkisi altında katalizlenebildiğini ve otokatalitik (kendi kendinin üretimini hızlandıran) formoz tepkimesinin elde edilebildiğini göstermiştir. Bu tepkimenin kalsiyum iyonlarına veya önceki deneylerde gereksinim olduğu sonucuna varılan güçlü bazik bir ortama ihtiyacı olmadığını da göstermişlerdir. Bu tepkime sonucunda oluşan şekerler seçici değildir; ancak Dünya atmosferindeki formaldehitin fotokimyasal sentezi yoluyla pentaeritritole dönüşümü fazlasıyla seçicidir ve bu süreçte oluşan karbonhidrat oluşumu, yaşamın başlangıcındaki şekerlerin inorganik moleküllerden oluşumunu açıklayabilir.[1]

2020 yılında Haas ve arkadaşları; hidroksitler, karbonbatlar, silikatlar, mikalar, zeolitler, killer, olivinler, fosfatlar ve fosfitler gibi muazzam bir mineral çeşitliliği içerisinde, glikoaldehitten şeherlerin mekanokimyasal bir şekilde oluşabileceğini göstermişlerdir. Üstelik bu tepkimeler oldukça kısa sürelerde yaşanmış ve düzenli bir şekilde monosakkaritleri üretmeyi başarmıştır. Mineral bolluğuna bağlı olarak aldozlar, ketozlar ve hatta spesifik şekerlerin üretimi kontrol edilebilmektedir. Su ortamında değil de atmosferik şartlarda yapılan deneylerde, bu sürecin oksijen varlığından da bağımsız olduğu, yani oksijen olsaydı bile tepkimenin devam edebileceği gösterilmiştir. Benzer şekilde, katyon kompozisyonlarına bağlı olarak tepkimenin seçiciliği geniş bir aralıkta değişebilmektedir ve bu da şekerlerin erken Dünya'da oluşabilmesi için potansiyel kimyasal çeşitliliğini yansıtmaktadır. Araştırmanın yazarları, çalışmalarını şöyle özetliyor:[2]

Genel olarak, mekanokimyasal formoz tepkimesi, erken Dünya koşullarında olan jeokimyasal şartlar altında şekerlerin (monosakkaritlerin) oluşabilmesi için sağlam bir sentez yolağı sunmaktadır. Dahası, katı-faz tepkimesi, şekerlerin su olmayan ortamda da oluşabildiğini göstermekte ve bu sayede Dünya-dışı şeker oluşumuna da kapı aralamaktadır. Bu durum, içinde su bulunmayan meteoritlerde şeker bulunduğunu gösteren yakın geçmişteki araştırmaların bulgularını izah etmektedir.

Proteinler: Yapıları, Özellikleri ve Oluşumları

Proteinler genellikle kas dokusu ile ilişkilendirilir; ancak canlılığı oluşturan bütün doku ve organların yapısında proteinler görev alır. Proteinler, aminoasit denen daha ufak moleküllerin uca, üst üste, yan yana peptit bağı adı verilen bir bağ türüyle bağlanması sonucu oluşan bir molekül kompleksidir. Peptit bağı, aminoasitlerin su kaybetmesi (dehidrasyonu) ile oluşan, kovalent yapılı bir bağdır.

Agora Bilim Pazarı
Kuantum Sınırında Yaşam: Yaklaşan Kuantum Biyolojisi Çağı

KRALİYET AKADEMİSİ BİLİM KİTABI ÖDÜLÜ 2015 FİNALİSTİ

YILIN EN İYİ BİLİM KİTABI – Amazon

“Kuantum teorisi karşısında hayrete düşmemiş bir kimse, onu anlamamış demektir.” Niels Bohr

Yaşam bilinen evrendeki en olağanüstü fenomen. Peki ama nasıl işliyor? İçinde bulunduğumuz klonlama ve sentetik biyoloji çağında dahi şu gerçekle yüz yüzeyiz: bugüne kadar hiç kimse tamamen cansız bir maddeden canlı yaratabilmiş değil. Yaşamı oluşturmanın tek yolu hâlâ yaşamın yine kendisi. Öyleyse yaşamın mayasına dair hayati bir bileşeni gözden kaçırıyor olabilir miyiz?

Richard Dawkins’in, evrime bakışımızı tümden değiştiren kitabı Gen Bencildir gibi Kuantum Sınırında Yaşam da yaşam dinamiklerine dair anlayışımızı baştan şekillendiriyor. Jim Al-Khalili ve Johnjoe McFadden, birikimlerini benzersiz anlatım yeteneğiyle bir araya getirerek, gözden kaçırdığımız bileşenin, varlıkların aynı anda iki farklı yerde bulunabildiği, hayaletimsi bağlantılar kurabildiği ve geçilmez görünen engellerin içinden geçebildiği kuantum mekaniği dünyasında gizli olduğunu ortaya koyuyor. Bizleri göz alıcı bir hızla gelişen ve uygulamalarıyla çığır açması beklenen kuantum biyolojisi ile tanıştırırken muammaların en büyüğü olan “Yaşam nedir?” sorusuna yepyeni bir bakış getiriyor: Yaşam kuantum sınırında yaşar.

Bilgiler ve Uyarılar:

  1. Bu ürün sipariş alındıktan 1-3 gün içinde postalanacaktır.
  2. Lütfen sipariş vermeden önce iade ve ürün değişikliği ile ilgili bilgilendirmemizi okuyunuz.
  3. Bu kampanya, Domingo Yayınevi tarafından Evrim Ağacı okurlarına sunulan fırsatlardan birisidir.
Devamını Göster
₺38.00 ₺42.00
Kuantum Sınırında Yaşam: Yaklaşan Kuantum Biyolojisi Çağı

Öyle ki, aminoasitler ile proteinler arasında "ara geçiş kimyasalları" olarak görebileceğimiz, peptit isimli kimyasallar da bulunur. Bunlar, ne protein olan ne de tek başına aminoasit olan, polimer varyantlarıdır. Bunların birikimli seçilimi sonucunda daha karmaşık proteinler inşa edilebilir. Hatta peptitlerle proteinler arasında, boyları genelde 100 aminoaside kadar olan polipeptitler vardır.

Aminoasit ve Proteinlerin Yapıları

Şekerlerin ve az sonra göreceğimiz lipitlerin aksine, proteinlerin tamamında karbon, hidrojen ve oksijen atomlarına ek olarak azot atomları da bulunur; önemli bir bölümünde sülfür atomlarına da rastlanır. Aminoasit dediğimiz yapı, amino grubu ile karboksil grubu adı verilen iki kimyasal grubun bağlanmasıyla oluşur. Amino (veya İng: "amine"), "azot içeren" demektir; karboksil ise "karbon içeren" demektir. Aşağıda günümüze kadar süren evrimsel süreçte oluşmuş 20 temel aminoasidi ve bunların kimyasal yapısını görmektesiniz:

20 temel aminoasidin moleküler yapısı
20 temel aminoasidin moleküler yapısı

Burada gösterilenler, canlılığın yapıtaşları arasında olduğu bilinen 20 aminoasittir. Ancak canlılığın yapısına katılmayanları da sayacak olursak, 300'den fazla aminoasit olduğu bilinmektedir. Bunların hepsi aynı yapıya sahiptir ve hepsinde merkezi bir karbon atomu, şunlara bağlanır:

  • bir hidrojen atomu,
  • alkalin (bazik) bir amino grubu (NH2)
  • asidik bir karboksil grubu (COOH)
  • değişken bir grup
Bir aminoasidin yapısı
Bir aminoasidin yapısı

Görselden görülebileceği üzere, bir aminoasidin de yapısında, diğer moleküllerden farklı bir özellik yoktur. Tek gördüğümüz; karbonlar, oksijenler, hidrojenler ve azottur! Aminoasitlerin içerisinde hem asidik, hem bazik özellikte parçalar bulunduğu için, organizmaların asit-baz dengesini sağlamasında çok avantajlı bir moleküldür.

Aminoasit şemalarında yaygın olarak gösterilen “R” harfi, "radikal" kelimesinin ilk harfidir. Bu harf, değişken uzunlukta ve yapıda bir kimyasal grubu ifade etmektedir; buna yan zincir veya R-grubu denmektedir. Molekülün bu kısmına da çeşitli atomlar bağlanarak, birbirinden farklı aminoasitleri oluştururlar. Bu grubun esnekliği, aminoasit çeşitliliğinin kökeninde yatan kimyasal kaynaktır; çünkü bu parça farklı boyutlarda olabilir, polar veya apolar olabilir ve tüm bu nitelikleri sayesinde aminoasitlere bambaşka özellikler kazandırabilir. Örneğin sistein ve metiyonin isimli iki aminoasitte bu yan zincir, sülfür de içermektedir. Sülfür, hidrojen bağlarına katılmaz; ancak diğer tüm aminoasitlerde hidrojen bağları vardır ve sadece bu basit varyasyon bile, bu iki aminoasidi içeren proteinlerin yapısını köklü bir şekilde değiştirebilir. Yani aminoasitlerde gördüğümüz bu geniş çeşitlilik, kimyasal evrim ve canlılığın başlangıcı açısından büyük öneme sahiptir.

Proteinlerin Oluşumu ve Yapısal Formlarının Önemi

Bu aminoasitler, farklı şekillerde uç uca birleşerek, milyonlarca farklı proteini oluşturabilirler: Bu 20 aminoasitten bir kısmını içeren sadece 20 aminoasitlik zincir, bildiğimiz en küçük protein olan TRP-Cage proteinini oluşturabilirken, aynı 20 aminoasitten yüzlercesi ve binlercesi bir araya gelerek, hücrelerimizde bulunan devasa proteinleri oluşturabilirler. Örneğin vücudumuzda bulunan 27.000-33.000 aminoasitli titin proteini, bildiğimiz en büyük proteinlerden birisidir; ancak canlılardaki aminoasitlerin çoğu, genellikle birkaç on ila birkaç yüz aminoasidin bir araya gelmesiyle oluşur. Yani aynı aminoasitler, farklı şekillerde bir araya gelerek, inanılmaz bir protein çeşitliliği oluşturmaktadır. Bu çeşitlilik, yaşamın çeşitliliğin özüdür! Örneğin aşağıda bir G-Proteini görüyorsunuz:

G-proteini
G-proteini

Bu protein yapısında yüzlerce aminoasit, farklı sıra ve sayılarda kullanılmaktadır (yukarıdaki temsili bir 3 boyutlu çizimdir, dolayısıyla aminoasitler ayrı ayrı gözükmemektedir). Bu sıraların ve sayıların değişmesi, farklı özelliklerde proteinlerin üretilmesi, bu da farklı protein moleküllerinin farklı işlevlere sahip olabilmesi demektir. Bunu, Türkçede bir cümle oluşturmaya benzetebilirsiniz. Bu benzetimle ilgili detaylı bir yazımızı buraya tıklayarak okuyabilirsiniz.

Reklamı Kapat

Proteinlerin şekilleri, onların nasıl çalışacağını doğrudan belirler. Yani proteinleri adeta bir "alet" gibi düşünebilirsiniz. Nasıl ki bir çorba içmek için çatal, bir biftek yemek için kaşık kullanamazsınız (veya kullansanız da pek iyi çalışmaz), proteinlerin de şekilleri, onların neler yapmakta kullanılabileceğini belirler. Bu nedenle proteinlerin şekil ve yapı çeşitliliği büyük öneme sahiptir.

Proteinleri oluşturan aminoasitlerin bir araya gelmesiyle birincil yapı dediğimiz polipeptit zincirleri oluşur. Birincil yapıyı bir arada tutan, kovalent bağlardır. Bu zincir, kendi üzerine farklı şekillerde katlanarak alfa-heliks veya beta-katlanmış plaka adı verilen, ikincil yapı olarak da bilinen şekilleri oluştururlar. Bu ikincil yapı, aminoasitler arasındaki hidrojen bağlarıyla bir arad tutulur. İri proteinlerin bu katlı şekli, tekrar kendi üzerine katlanarak üçüncül yapı dediğimiz bir şekli oluştururlar. Hatta bazı proteinler öylesine iridir ki, kendilerini oluşturan aminoasit gruplarını "alt birim" olarak bilinen parçalara bölmemiz mümkündür ve bu parçaların birbiriyle etkileşimi, dördüncül yapı adını verdiğimiz, protein fonksiyonlarını doğrudan etkileyen bir yapıyı oluşturur.

Yani proteini oluşturan aminoasitlerin yapısı, sayısı ve dizilimleri, proteinlerin tam olarak ne şekle sahip olacağını ve dolayısıyla ne işler yapabileceğini belirler. Örneğin kaslarımızı oluşturan uzun ve ince proteinler, bu şekilleri sayesinde uzayıp kısalabilirler; öte yandan, kemiklerimizi oluşturan uzun kolajen proteinleri, kemiklerimizdeki minerallerin birikebileceği bir kalıp görevi görürler. Bu tür uzunlamasına proteinlere fibröz proteinler deriz.

Öte yandan küresel (globüler) proteinler, isimlerinden de anlayabileceğiniz gibi, daha küresel bir şekle sahiptir. Bu şekilleri sayesinde tepkimeye girmeye çok daha meyillidirler ve çoğu zaman hidrofiliktirler, yani suyu severler (ortamda su molekülleri varsa, ona doğru çekilirler). Örneğin kan hücrelerimizde bulunan hemoglobin proteini, bu yapıda bir proteindir.

Bir proteinin şeklini bozmak için onu ısıtmanız veya asidik veya bazik kimyasallara maruz bırakmanız gerekir. Bunun sonucunda denatürasyon denilen bir süreçten geçerek, proteinin az önce sözünü ettiğimiz dördüncül, üçüncül, ikincil ve kimi zaman birincil yapısı parçalanır. Yapısal şeklini yitiren proteinler, artık görevlerini yerine getiremezler (işlevlerini de yitirirler). Bunun gündelik yaşamdan en bilindik örneği, süte limon suyu damlatmanız halinde kısa bir süre içinde oluşan kararmadır.

Proteinlerin Görevleri

Proteinler, temel olarak her yerde kullanılabilen, çok önemli, son derece istikrarlı (stabil) moleküllerdir. En önemli görevleri arasında enzimleri oluşturmak ve diğer tepkimelerin hızlarını kat be kat arttırmak bulunur. Çünkü doğadaki birçok kimyasal tepkime oldukça yavaştır; ancak ortamda enzimlerin veya katalizörlerin bulunması halinde bu tepkimeler çok daha hızlı gerçekleşebilir. Eğer vücudumuzda protein yapılı enzimler bulunmasaydı, vücudumuzun şu andaki şekliyle işlemesi mümkün olmazdı (tabii bu tür kimyasal ön koşullar altında, bambaşka yapıların evrimleşebileceği de iddia edilebilir).

Reklamı Kapat

Protein yapılı enzimlerde asıl iş, enzimin aktif bölge adı verilen kısmında gerçekleşir. Her enzim, çok kısıtlı sayıda (neredeyse her zaman 1 adet) tepkimeyi hızlandırabilir; çünkü az önce de söylediğimiz gibi proteinlerin yapısındaki her türlü değişim, onların fonksiyonunu da az çok etkilemektedir. Buna, enzim spesifitesi adı verilir. Bu özellik çerçevesinde, sadece belirli bir şekle ve elektrik yüküne sahip olan kimyasallar enzim ile bağ kurabilir.

Bir enzimin, hızlandıracağı kimyasal tepkimede bağlandığı maddeye substrat adı verilir. Bu ikili birbirine bağlandığında, enzim-substrat kompleksi üretilmiş olur. Enzimler, sihirli moleküller değildir; en nihayetinde, diğer kimyasal maddelerin oryantasyonunu (duruş yönünü) ve kimi zaman fiziksel yapısını (konformasyonunu) değiştiren moleküllerdir. Bir enzim, bir substratı, kimyasal tepkimeye daha açık hale getirir; bu sayede normalde o kimyasal madde daha yavaş tepkime geçirirken, enzim varlığında daha hızlı bir şekilde tepkimeye girebilir. Tepkime sonrasında enzim, yapısı değişen substrata bağlanamaz ve enzim-substrat kompleksi dağılır. Böylece o enzim, bir diğer substrata bağlanmak üzere boşa çıkmış olur ve bu sayede enzimler, substrat var olduğu sürece, neredeyse durmaksızın kimyasal tepkimeleri hızlandırmaya devam edebilirler.

Bu açıdan, enzimatik görevi olan proteinler ilk defa evrimleştikten sonra, kimyasal evrimin ne kadar büyük bir hız kazandığı da anlaşılır olacaktır. Bu noktada, tepkimeleri hızlandıran tek unsurun enzimler olmadığını, kimi zaman basit inorganik katalizörlerin de kimyasal tepkimeleri hızlandırabildiği hatırlanmalıdır. Bu katalizörlerin etkisi altında aminoasitler ve proteinler evrimleşmiş, bu proteinlerin faaliyetleri sayesinde diğer kimyasal süreçler hızlanarak, evrime hız katmıştır.

Ancak proteinlerin tek görevi enzimatik faaliyet değildir. Vücudumuzdaki neredeyse her işlev, proteinler sayesinde yapılır. Çünkü genetik kodlarımız, proteinlerin üretimini kodlamaktadır ve bu sayede aklınıza gelebilecek her özelliğimizi kazanırız. Ayrıca proteinler, hücrelerin yapısına da katılarak önemli iletişim ve yapı görevleri üstlenebilirler. Derinizin üst tabakasındaki keratin yapısı, proteinlerden inşa edilir. Derinizin dermis tabakasındaki, kemiklerinizdeki ve beyninizin menenj adı verilen zarındaki kolajen, proteinlerden inşa edilir. Sindirim kanalımızdaki sindirim enzimleri, savunma sisteminizdeki antikorlar, sinir sisteminizdeki nörotransmiterler, hormonal sisteminizdeki hormonların önemli bir bölümü, peptit-temelli proteinlerdir. Tüm bunlar, aminoasitlerin farklı kombinasyonlarından ötürü proteinlerin de farklı özelliklerde olabilmesinin bir sonucudur. Bu sebeple canlılığı, "proteinlerin işlevlerinin bir toplamı" olarak görmek çok da isabetsiz bir düşünce olmayacaktır.

Aminoasitler Nasıl Evrimleşti?

Peki proteinleri oluşturan aminoasitler, kendilerinden önce gelen inorganik moleküllerden nasıl oluşmuş olabilir?

Her ne kadar aminoasitlerin kimyasal tepkimelerle, dolayısıyla kendiliğinden oluşabileceklerini ispatlayan deneyler 19. yüzyılın başlarına, Alman kimyager Friedrich Wöhler'e kadar dayansa da; başarılı bir biçimde, laboratuvar ortamında ilk defa 1850 senesinde Adolphe Strecker tarafından bir aminoasit üretilmiştir. Strecker, yine okyanus tabalarında bulunduğunu bildiğimiz (o zamanlarda bu bilinmiyordu) asetaldehit, formladehit, amonyak ve hidrojen siyanit kullanarak alanin ve glisin isimli bir aminoasitleri doğal yollarla sentezlemeyi başarmıştır. Bugün bu tepkimeler Strecker Sentezi olarak bilinmektedir (aşağıda gösterilmiştir). Günümüzde bu tepkime ve benzerlerinin okyanus tabanlarındaki volkan bacaları etrafında, kendiliğinden olduğunu ve aminoasitleri oluşturduğunu biliyoruz.

Strecker Sentezi
Strecker Sentezi

Sadece bu da değil. 1913 yılında Walther Löb ve Oskar Baudish potasyum siyanür ve formaldehit kullanarak, mor ötesi ışınlar ve elektrik etkisi altında glisini üretmeyi başardı. Hatta sonradan, ilkel atmosferik koşullarda karbonmonoksit ve amonyak gazlarının elektrik yükü altında tepkimesiyle de formamidinin sentezlenebileceğini ispatladılar.

Reklamı Kapat

Günümüzde, canlılığın başlangıcı için gereken tüm kimyasalların su içerisinde oluşmadığını ve atmosferde de birçok kimyasalın oluştuğunu biliyoruz. Daha sonradan okyanuslar üzerine yağmurlarla veya başka yollarla çöken bu kimyasallar, okyanus tabanlarında birikmeye başlamış ve canlılığın yapısına katılmıştır. Dolayısıyla canlılığın başlangıcını sadece okyanus tabanlarıyla sınırlı tutmak doğru olmayacaktır. Bunlara daha sonradan geleceğiz.

Aminoasitlerin doğal süreçlerle oluşabileceği konusuna odaklanan tek bilim insanları bunlar değildir. Yüzlerce biyokimyager bu konuda uzmanlaşarak canlılığın sırlarını çözmeye çalışmışlardır. Bunlardan en meşhur olanları şüphesiz öncelikle Alexander Oparin, sonrasında ise Stanley Miller ile Harold Urey'dir. 1953 yılında ilk defa yapılan Miller-Urey Deneyi, günümüzde halen yankılarını sürdürmektedir. O dönemden sonra yapılan 460'tan fazla denemede, sadece tüm aminoasitler değil, Hayat Molekülleri'nin neredeyse tamamı laboratuvar koşullarında elde edilebilmiştir.

Bu deneyi ve detaylarını bir başka yazımıza sakladığımız için, burada detaylarına pek girmeyeceğiz. Ancak ilk yapılan ve temel bazı hataları bulunan (sonradan diğer deneylerde düzeltilmiştir) Miller-Urey Deneyi'nde üretilen yapılar şunlardır:

  1. Karboksisilik Asitler
  2. Formik asit
  3. Asetik asit
  4. Propiyonik asit
  5. Düz ve dallı yağ asitleri (C4-C10)
  6. Glikolik asit
  7. Laktik asit
  8. Susinik asit
  9. Nükleik Asit Bazları
  10. Adenin
  11. Guanin
  12. Ksantin
  13. Hipoksantin
  14. Sitozin
  15. Urasil
  16. Amino Asitler
  17. Glisin
  18. Alanin
  19. α\alpha-aminobütrik asit
  20. Valin
  21. Lösin
  22. İzolösin
  23. Prolin
  24. Aspartik asit
  25. Glutamik asit
  26. Serin
  27. Treyonin
  28. Şekerler
  29. Düz ve dallı pentozlar ve hekzozlar

Üstelik tüm bunların oluşumu sadece 6 gün sürmüştür! 2012 yılında Harold Urey'in laboratuvarında sakladığı bazı deney tüpleri açığa çıkarılmıştır. Yapılan analizlerde, 1953 senesinden bu yana bekleyen tüplerde tüm aminoasitlerin, şekerlerin tamamının, nükleik asitlerin ve canlılığın yapısına doğrudan katılmayan birçok organik molekülün kendiliğinden oluştuğu görülmüştür. Tahmin edilebileceği gibi bu deneylerde zaman arttıkça, ürünler de artmaktadır. Unutmayınız ki yapılan deneyler, yaklaşık 400-600 milyon yılda oluşan canlılığın temellerini, sadece birkaç gün ve haftada elde etmeyi hedeflemektedir. Buna rağmen, çok başarılı sonuçlar elde edebilmektedirler!

Daha sonradan yapılan deneylerde, aminoasitlerin doğal süreçlerle bir araya gelerek proteinleri oluşturabileceği de ispatlanmıştır. Örneğin Sidney Fox'un yaptığı deneylerde 150oC sıcaklıkta 15 gün kadar bir süre içerisinde 23 aminoasit uzunluğunda proteinlerin oluştuğunu gözledi. Fox, bu deneylerinde sodyum klorür, bikarbonat, aspartik asit, glutamik asit, karbonik asit, amonyum klorür gibi kimyasallar kullanmıştır. Kendisinden sonra yapılan deneyler de, Fox'un çalışmalarını doğrulamış ve hatta daha uzun yapılı proteinlerin de birkaç haftada kendiliğinden oluşabileceğini ispatlamıştır.

Lipitler: Yapıları, Özellikleri ve Oluşumları

Lipitler (yağlar), çoğunlukla hidrokarbon adı verilen, hidrojenli ve oksijenli moleküllerden oluşan, oldukça çeşitli bir molekül grubudur. Bu moleküllerde oksijen atomları, genellikle molekülün dış kısmında ve az sayıda bulunur. Ayrıca bu hidrokarbon yapısı, lipitlerin tamamını hidrofobik, yani sudan nefret eden yapıda kılmaktadır; bir diğer deyişle, bu moleküller su moleküllerinin olduğu durumda o moleküllerden uzak durmaya çalışırlar. İşte tam da bu nedenle su ile yağları karıştıracak olursanız, gerçek bir karışım elde etmezsiniz; bunun yerine, emülsiyon adı verilen, pek düzgün karışmayan sıvıları barındıran bir katman elde edersiniz.

Lipit Çeşitleri

Lipitleri genel olarak üç gruba ayırarak incelemek mümkündür:

  • Trigliseritler: Besinlerle aldığımız en yaygın yağ grubudur ve organizmaların yapısında en yaygın bulunan yağ molekülü de budur. Aslında yağ olarak ifade ettiğimiz lipitler, bu tür lipitlerdir. Dolayısıyla hayat molekülleri açısından önemli olanlar da bunlardır. Bunlar, iki parçadan oluşurlar:
  • Gliserol: Trigliseritlerin omurgası konumunda olan, 3 karbondan oluşan, çok kritik bir moleküldür.
  • Yağ Asitleri: Bir ucunda bir karboksil grubu, diğer ucunda bir metil grubundan oluşan bu moleküller, gliserolü oluşturan üç karbonun her birine bağlanan yapılardır. Yağ asitlerini de iki genel gruba ayırmak mümkündür:
  • Doymuş Yağ Asitleri: Eğer bu zincir boyunca ikili karbon bağları yoksa, dolayısıyla oluşabilecek maksimum sayıdaki hidrojen bağı oluşmuşsa, bunlara doymuş yağ asidi denir. Bunlar; düz ve sağlam yapılı zincirlerdir, birbirlerine sıkı sıkıya bağlanırlar ve dolayısıyla oda sıcaklığında katı veya yarı-katı halde bulunurlar. Tereyağı (margarin) ve domuz yağı, en blindik örnekleridir.
  • Doymamış Yağ Asitleri: Hidrojen bağları yerine ikili karbon bağları olan bu tür yağ asitleri, düz yapılı değildir ve bu nedenle birbirlerine sıkı sıkıya bağlanamazlar. Buna bağlı olarak oda sıcaklığında sıvıdırlar. Bitki yağları, tekli ya da çoklu doymamış yağ asitlerini içeren meşhur yağlardır.
Gliserol
Gliserol
  • Fosfolipitler: Hücrelerin sitoplazmalarını çevreleyen zarı oluşturan moleküller fosfolipitlerdir. Kutuplu (polar) ve fosfat içerikli kafa kısımları ile, kutupsuz olan kuyruk kısımları vardır. Fosfolipitlerin kuyruk kısmı hidrofobiktir ve diğer yağlarla etkileşime geçebilir; kafa kısmı ise hidrofiliktir ve su ile etkileşime geçer. Bu özellikleri dolayısıyla emülgatör olarak da bilinen fosfolipitler, canlılığın cansızlıktan kimyasal evrimi için son derece önem arz etmektedir: Fosfoliptiler, yapıları gereği su içerisinde küresel, çift katmanlı bir zırh oluşturabilirler. Bu zırh, fizik yasaları etkisiyle, kendiliğinden oluşabilmektedir ve oldukça istikrarlıdır. İlk hücresel yapıların bu zırh içerisinde başladığı düşünülmektedir ve bu düşünce, günümüzdeki bütün hücrelerin zar yapılarının yağ temelli olmasıyla desteklenmektedir. Yazı dizimizin ilgili yazısında lipitlerin yaşamın başlangıcı için önemine daha detaylı bir biçimde gireceğiz; dolayısıyla burada sadece genel bir özet vermek istedik.
Yağ asidi
Yağ asidi
  • Steroidler: 4 hidrokarbon zincirinin diğer atomlara ve moleküllere bağlanmasıyla oluşan steroller (veya steoridler), özellikle de kolesterol örneğinde olduğu gibi vücut içerisindeki fonksiyonların düzgün işleyebilmesi için büyük öneme sahiptir. Kolesterol gibi steroidler birçok hormonun yapıtaşıdır ve hormonlar, vücutta sentezlenerek daha uzak bölgelerdeki işlevlerin yerine getirilmesini sağlayan kimyasal moleküllerdir. Steroidler de hücre zarının yapısına katılarak, hücre içine giren ve hücre içinden çıkan maddeleri regüle ederler.
Yağ molekülü
Yağ molekülü

Trigliseritlerin Diğer Görevleri

Trigliseritler, vücudumuz için en önemli enerji kaynaklarından birisidir. Örneğin siz uyurken veya dinlenirken, enerjinizin çoğu şekerlerden değil, yağ deponuzda (adipoz dokularınızda) birikmiş trigliseritlerden karşılanır. Ayrıca trigliseritler; bahçıvanlık veya yürüyüş gibi uzun soluklu ve yavaş fiziksel faaliyetleri de yapabilmenizi sağlayan enerji kaynaklarıdır. Daha yoğun enerji isteyen faaliyetlerde şekerler yakıt görevini devralır; ancak bunlarda bile yağlar önemli bir enerji kaynağı olmayı sürdürürler.

Ayrıca besinlerle aldığınız yağlar, gıda emilimine yardımcı olur ve polar-olmayan, yağ içinde çözünebilir A, D, E ve K vitaminlerinin vücutta taşınmasını sağlar. Buna ek olarak yağlar, birçok organizmanın vücudunu dış faktörlere karşı koruyarak, daha iç kısımlardaki organların faaliyetlerini sürdürebilmesine önemli bir role sahiptir (ve vücut sıcaklığımızı da korumamızı sağlar).

Reklamı Kapat

Gliserol Nasıl Evrimleşti?

Burada değinmek istediğimiz konu ise, lipitlerin oluşumundaki kilit nokta olan gliserolün doğal yollarla nasıl oluşabileceğini açıklamaktır. Bu konuda yapılan ilk çalışma, 1971 yılında Takashi Mizuno ve Alvin Weiss tarafından yapılmıştır. Yapılan deneylerde D-gliseraldehit ile formaldehit, düşük sıcaklıkta sodyum hidroksitin katalizörlüğünde tepkimeye girerek sadece 30 dakika içerisinde gliserol oluşabilmiştir. Üstelik sadece gliserol de değil, riboz ve glikoz gibi şekerler de bu tepkime sırasında oluşmuştur. Günümüzde bu tepkimeler Cross-Cannizzaro Tepkimesi olarak bilinmektedir. Aşağıda bu tepkime görülmektedir:

Cross-Cannizzaro Tepkimesi
Cross-Cannizzaro Tepkimesi

Kimyasal Evrim Açısından Organik Bileşikler ve Hayat Molekülleri

Bizi "canlı" kılan moleküllerden hangisinin ilk olarak oluştuğunu kestirmek oldukça güçtür; zira yapılacak tahminler, en nihayetinde spekülasyondan öteye gitmeyecektir. Bu tür moleküler oluşumlar çoğunlukla rastlantısal bir doğaya sahiptir ve tamamen çevre koşullarına bağlı olarak gerçekleşirler. Ancak bu konuda yapılacak en iyi tahmin, hepsinin birbirine yakın zamanlarda oluşmuş olduğudur; çünkü canlılığın başlangıcına yönelik modern laboratuvar deneylerinde gözlediğimiz budur: Yaşamın temeli olan organik bileşiklerin hepsi, deney tüplerinde neredeyse eş zamanlı olarak oluşmaktadır.

Yaşamın başlangıcını anlayabilmek için, bu sıra büyük bir öneme sahip değildir. Çünkü kalıtım materyali görevini üstlenen nükleotitler, enerji ve yapıtaşı olma konusunda önemli görevi olan karbonhidratlar, düzenleyici ve istikrarı sağlayıcı yapılarından ötürü proteinler ve esneklik, koruma ve barındırma gibi özelliklerinden ötürü lipitler, farklı zamanlarda oluşmuş olsalar da, canlılığın evrimleştiği zaman aralığında çoktan oluşmuşlardı ve halihazırda serbest halde bulunmaktaydılar. Cansızlıktan canlılığın evrimini anlayabilmek için önemli olan, canlılığın yapısına nasıl katıldıkları ve yeni evrimleşen bu sistem üzerinde ne tür etkileri olduğudur.

Bu noktada, "canlılık" tanımına yeniden göz atmakta fayda var. Kimyada "organik moleküller", canlıları cansızlardan pratik olarak ayırmak için kullanılabilirler; çünkü bahsettiğimiz gibi canlıların tamamında organik moleküller bir arada bulunur, cansızlarda ise bulunmak zorunda değildir. Ancak bu, çok verimli bir kategorizasyon değildir. Çünkü canlılarda elbette inorganik moleküller de bulunmaktadır; örneğin akciğerlerimizin %83'ünü, vücudumuzun %60'ını oluşturan su, inorganiktir.[3] Benzer şekilde, cansız yapılarda da belli başlı organik moleküller bulunabilir. Örneğin genellikle karbon içeren moleküller "organik" olarak sınıflandırılır (her ne kadar karbondioksit gibi bu tanıma dahil edilmeyen moleküller olsa da); örneğin 1828 yılında bile laboratuvar şartlarında, hiçbir canlı olmaksızın üre sentezlemek mümkün olmuştur. İlerleyen kısımlarda daha detaylıca göreceğimiz üzere, organik moleküller, inorganik moleküllerden, canlılığa ihtiyaç duymaksızın sentezlenebilmektedir. Buna rağmen, belli bir oranın üzerinde organik yapılardan oluşan varlıkların canlı olması oldukça muhtemeldir.

Oldukça kesin olan bir gerçek vardır: Evrim, çoğu zaman basitten karmaşığa doğru gerçekleşmektedir. Bu, aslında evrimle ilgili bir durum değildir; termodinamiğin (ve fiziğin) temelinde yatan entropiyle ilgili bir konudur.Evrim, yeni bir sistemi bir anda "yaratamaz" (yoktan var edemez); ortada halihazırda var olan materyali ve çeşitleri değiştirerek kullanır. Dolayısıyla, canlılığı cansızlıktan ayıracak olan hayat molekülleri de, esasında kendilerinden önce oluşan inorganik veya organik bileşiklerden, kimyasal yollar, süreçler ve tepkimelerle evrimleşmiş yapılardır. Var olan kimyasal yapılar, ortama uygunlukları açısından doğa tarafından bir varlık sınavına tabi tutulurlar. En uyumlu ve istikrarlı olanlar varlıklarını daha uzun süreler korur, diğerleri ise parçalanarak dağılır ve yok olur. İşte biz buna, basitçe, Kimyasal (Doğal) Seçilim adını vermekteyiz. Unutmamak gerekir ki, sadece istikrarlı ve düzenli olanlar ortama en uygun olanlar olmak zorunda değildir. Kimi ortam ve çevre şartlarında istikrarsızlık ve hızlı bozunma da, bu süreçlerin içerisinde bulunduğu daha büyük yapıların sürekliliği açısından avantaj sağlayabilir. Önümüzdeki yazılarda bunları detaylıca ele alacağız.

Dolayısıyla bir protein molekülü, yağ molekülü, nükleotit molekülü, vb. oluşmadan önce, bunları oluşturan yapıtaşları oluşmalıdır - ki bunlar daha küçük, daha basit yapıda moleküllerdir. Daha da derinlere inerek, molekülleri oluşturan yapılara bakacak olursanız, tam da beklendiği gibi atomları görürsünüz. Daha da derinlerde atomaltı parçacıklar yatar; ancak bu, şu anda konumuzun dışındadır. Bilmemiz gereken nokta, atomların bir araya gelmesiyle envai çeşit molekülün oluşabildiği ve bu moleküllerden "Hayat Molekülleri" olarak isimlendirilen bir grubun, bazı varlık formlarının "canlılık özellikleri" olarak verdiğimiz özelliklere sahip olmalarını sağladığıdır.

Sonuç

Görülebileceği gibi tüm yaşam molekülleri, çok basit tepkimelerle, kendiliğinden oluşabilmektedir. Dahası, bu tepkimeler için gerekli tüm inorganik altyapı, zaten Dünya'nın oluşumu sırasında gezegenimiz içerisinde bulunmaktadır. Dolayısıyla tek yapılması gereken beklemektir. Tıpkı domino taşlarının yıkılması gibi, zaman içerisinde tepkimeler gerçekleşerek canlılığın temellerini oluşturmuşlardır. 

Geriye sadece nükleotitleri oluşturmak kaldı; ancak onlara burada girmeyeceğiz, bir sonraki yazımıza saklıyoruz; çünkü orada, çok daha detaylı olarak işleyeceğiz, akla takılabilecek birçok soruya cevaplar vereceğiz. Hepsini buraya sıkıştırmak istemiyoruz. Ancak şimdiden tahmin edebileceğiniz gibi, nükleotitler de diğer moleküllerden farksızdır, benzer yapılara sahiptirler ve tamamen doğal yollarla, hiçbir dış müdahale olmaksızın oluşabilirler. Bunlara zaten yeri geldiğinde yeniden gireceğiz.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Tebrikler! 18
  • Bilim Budur! 13
  • Merak Uyandırıcı! 11
  • Muhteşem! 7
  • Umut Verici! 6
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 5
  • İnanılmaz 2
  • Güldürdü 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
Evrim Ağacı Akademi: Abiyogenez Teorisi Yazı Dizisi

Bu yazı, Abiyogenez Teorisi yazı dizisinin 6. yazısıdır. Bu yazı dizisini okumaya, serinin 1. yazısı olan "Yaşam Nedir? Canlılığı Nasıl Tanımlarız?" başlıklı makalemizden başlamanızı öneririz.

Yazı dizisi içindeki ilerleyişinizi kaydetmek için veya kayıt olun.

EA Akademi Hakkında Bilgi Al

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 01/08/2021 10:48:19 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/35

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Size Özel
İçerikler
Instagram
Işık
Primat
Hayvan
Böcekler
Sosyal Mesafelendirme
Zaman
Teyit
Obstetrik
Neandertal
Köpekler
Ses Kaydı
Kanıt
Kuantum Fiziği
Yaşlılık
İmmünoloji
Kalıtım
Uzay Görevleri
Şempanze
Entropi
Oyun Teorisi
Lgbt
İnfografik
Kamuflaj
Kuşlar
Hidrotermal Baca
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Sizi Takip Ediyor

Devamını Oku
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın