Hamarat Moleküller

Bu bölümde,canlılarda bulunan enzim ve hormonlar deyip geçtiğimiz, fakat hücre ve vücut içerisinde insanı hayrete düşürecek derecede görevler üstlenmiş moleküllerden bahsedeceğiz

Bu moleküller vücut ve hücre içerisinde hiç durmaksızın harıl harıl çalışırlarÖrnek verecek olursak hücre içerisindeki enzimlerden bir tanesi, bir saniyede 40 ayrı reaksiyona girebilmektedirBu bir kimyasal enzim için çok yüksek bir hızdır

Fakat hücrelerinizde bu enzimlerden binlercesi vardırVe herbir enzim birbirlerinden bağımsız olarak hiç durmadan reaksiyona girerler

Enzimlerin 3 boyutlu yapıları oldukça karmaşık bir düzene sahiptirX ışını difraksiyonları ile belirlenen bu şekiller arap saçı gibi görünsede aslında enzimler çok hassas bir hesapla üretilmiş moleküllerdirAşağıdaki resimde, enzimin yapısını gösteren bir bilgisayar çizimi görmektesiniz




Yandaki şekilde görüldüğü gibi vücudumuzda trilyonlarcası bulunan bu enzimler oldukça karmaşık bir yapıya sahiptirHatırlarsanız enzimlerin aminoasit zincirlerinden meydana geldiğini söylemiştik

Bu karmaşık yapılı enzim aslında düz bir aminoasit zincirinden meydana gelmiştirFakat bu kadar karmaşık olmasının nedeni zincirdeki bazı aminoasitlerin diğer bazı aminoasitlerle bağ yapmasından dolayıdır

Enzimlerin görevlerine gelince ;
Enzimler bir kimyasal tepkimeyi hızlandırmak için tepkimeye katılan fakat hiçbir değişikliğe uğramadan tepkimeyi terkeden mükemmel moleküllerdirHer enzimin çok özel bir fonksiyonu vardırHerbiri protein yapıda olmasına karşın hiçbirinin gorevi aynı değildirBunun nedeni ise az önce bahsettiğimiz 3 boyutlu yapısından dolayıdır

Enzimlerin diğer önemli ozelliği ise sabit bir sıcaklıkta ve sabit bir pH da maksimum hızla çalışmalarıdır
Örneğin ağızınızdan salgılanan tükürük sıvısı içerisindeki enzimler, yanlızca pH ı yüksek olan ortamlarda, yani bazik ortamlarda çalışabilirler

Fakat buna karşın midenizdeki enzimler ise pH ı yanlızca 2-3 arasında olan ortamlarda çalışabilmektedirİşte bu yüzdendir ki midenizdeki enzimlerin çalışabilmesi için mide sürekli olarak asit salgılarBu sayede pH 1-2 seviyesine kadar düşürülür

Hücre içerisinde ise insan aklının kavrayamayacağı derecede karmaşık kimyasal tepkimeler meydana gelirBir hücre içerisinde meydana gelen kimyasal reaksiyonlar o kadar karmaşıktırki bu işlemleri meydana getirecek bir fabrika kurmaya kalksanız, bu fabrikayı İstanbul şehri kadar büyük bir bir arazi üzerine kurmanız gerekecekti

İnsan vucudunda 1 degil 60-70 trilyon tane hücre olduğunu düşünürseniz karmaşıklığın boyutunun ne kadar büyük olduğunu hayal etmeye başlarsınız

Enzimlerin çalışma şekli:
Enzimler başardıkları işler yanında çalışma şekilleride hayli ilginçtirBir enzim sahip olduğu 3 boyutlu yapısıyla yanlızca bir kimyasal tepkimeyi katalizleyebilirBir kimyasal tepkimeye giren enzim başka hiçbir kimyasal reaksiyona girmez

Reaksiyona giren enzimi bir "U" şekli olarak düşünürsek bu enzimin içine yerleşecek madde (substrat) ancak çubuk şeklinde olmak zorundadırEger kimyasal maddeler daire, kare veya başka tip sekillerde olursa enzim tarafından katalizlenemez




Şekilde görülen animasyonda bir enzimin çalısması çok güzel bir biçimde tasvir edilmişEnzim tıpkı bir "E" harfine benzetilmiştir (yeşil renkli)Enzimin, üzerinde değişiklik meydana getirdiği madde ise sarı olarak gösterilmiş (substrat)

Enzim E şeklinde olmasına karşılık etki ettiği madde tam ona uyacak şekildedirEger etkiledigi madde U şeklinde değilde F veya T gibi başka şekillere benzeseydi o takdirde kimyasal tepkime gerçekleşmeyecektiBu ise enzimleri birbirinden ayıran en önemli özelliktir

Enzimden ayrılan kırmızı ve mavi şekiller ise etki ettiği maddenin son şeklidirYani A maddesi B + C maddesine dönüşmüştür

Basit bir animasyonla gördüğümüz bu enzim-substrat işlemini birde gerçek haliyle görelim




Soldaki şekilde, animasyonda şematize edilen enzim-substrat kompleksi çok net bir biçimde görünmektedir

İşte vücudunuzun her hücresinde bunun gibi binlerce enzim-substrat kompleksi her salise birbirleriyle reaksiyona girmektedir

Hücrede bulunan binlerce enzimden bir kaç tanesinin eksikliği kimyasal reaksiyon faaliyetlerini arap saçına döndürmektedirBu enzimler hücre için "olmazsa olmaz" niteliktedir

Hepimizin çok iyi bildiği bir hastalık olan "Albinizm" hücredeki enzimlerden yanlızca bir tanesinin eksikliği neticesinde meydana gelen bir hastalıktır

Bu hastalığa neden olan problem ise şu şekilde meydana gelir
Tirozin Tirozinaz > Melanin

Bilindiği gibi deriye renk veren pigmentin adı "Melanin" dirBu pigment gerekli miktarlarda üretilerek deriye belli bir renk tonu kazandırılır

Fakat "Albinizm" hastalığı mevcut olan kişilerde yukarıdaki denklemde görülen "Tirozinaz" enzimini sentezleyen DNA hasar görmüştürDolayısıyla DNA hatalı olduğu için Tirozinaz enzimini üreteceği yere şekli değişik başka bir enzim üretmektedirBu enzim ise Tirozin maddesini tanıyamamakta, ve Tirozin maddesini Melanin pigmentine çevirememektedir

Hücredeki bu reaksiyon Tirozin aşamasında duraklayınca, hasta kişide albino deri ve albino saç meydana gelmektedirYani bembeyaz bir ten

Bu örnekten anlaşılacağı gibi organizma içerisinde tek bir enzim eksikliği bile çok büyük tahribatlara neden olabilmektedir

Bunun tam tersine güneşe çıkan insanların ise deri rengi bir süre sonra kararmaya başlarBunun nedeni hücredeki bazı enzimlerin eksikliğinden değil, yanlızca güneş ışığının Tirozinaz enzimini aktive etmesinden dolayıdırTirozinaz enzimi güneş ışığına maruz kaldığı zaman çok aktif bir hale geçerTabii enzim canlanırken aynı zamanda DNA ile senkronize çalışmaya başlarDNA durmadan Tirozin üretir, Tirozinaz enzimi ise aktif konumda sürekli olarak Tirozine saldırır

Tabii sizin derinizde sürekli Melanin pigmenti birikir ve kararmaya başlarsınız
Bazı ilginç enzimler Vücudun vazgeçilmez askerleri olan enzimlerden bazıları gerçekten oldukça ilginç görevler üstlenmişlerdirİlginç görevleri olan enzimlerden DNA ile birlikte çalışanlar bunların başında gelir

DNA, kendinin kopyasını çıkarabilen bir moleküldürTabii bu işi kendi başına yapamazBunun için birçok enzim görev alırÖzellikle DNA replikasyonundan (kopyalama) sonra bazı enzimler DNA ya tıpkı bir annenin yavrusuna baktığı gibi bakarlar

Mesela DNA kendini kopyalar kopyalamaz bazı enzimler DNA üzerine hücum ederek derhal tarama yapmaya başlarlarYaptıkları bu taramalarla DNA üzerinde yanlış kopyalanmış bir baz'a rastlarlarsa derhal bu baz'ı yerinden sökerlerDaha sonra sökülen bu yanlış baz'ın yerine doğrusunu ekleyerek hatayı giderirler

Diger bir enzim bu enzimin ardından yenilenen bölgeye müdahele ederek yerleştirien doğru baz'ın yerine sıkıca bağlanmasını sağlar

Diğer bir ilginç enzim ise DNA dan RNA sentezi sırasında görev alırBu enzim sentezlenen RNA da yanlış ve gereksiz kopyalanmış bazları tek tek yerinden sökmek yerine, yanlış bazların sıralandığı bölgeleri tespit ederek baz dizilerini bu bölgelerden makas gibi keserFakat bu kesme işlemi tek bir bölgede değilde birden fazla bölgede meydana gelince DNA parça parça ayrılmaya başlar

Ama hücre bununda önlemini alarak olay yerine ikinci bir enzimi gonderirBu enzim ise parça parça ayrılmış enzimleri kollarından tutarak yanyana getirir ve birbirine bağlar

Enzim adını verdiğimiz kompleks molkeüller, aslında hücre içerisinde üstlendikleri görevleri bakımından birer mucizedirlerAminoasitlerden oluşan şuursuz birer molekül yığını olmasına karşın oldukça iyi düşünülmüş fonksiyonarı yerine getirirler

Vücuttaki olağanüstü karmaşa
Vücutta vuku bulan karmaşalara değinmeden önce "Hormon" adı verilen maddelerin ne olduğunu öğrenmemizde fayda var

Hormonlar, vücudun bazı özel bölgelerinde üretilip kana verilen ve kan yoluyla vücudun başka bölgelerine iletilen proteinlerdirBu proteinler tıpkı enzimler gibi çalışarak, kan yoluyla ulaştıkları organı ya aktive eder yada inaktive ederlerHormonlar bundan başka terleme, suyun geri emilimi, üreme, hücre çoğalması vs daha birçok metabolik faaliyetlerde görev alır

Hormonlar enzimlere çok benzerlerTek farkları enzimler gibi sürekli olarak kimyasal reaksiyonlara girip çıkmazlarAyrıca kan yoluyla ulaştıkları organlar üzerinde yaptıkları etkiler uzun sürelidir
Şu an bilgisayar başında susamış olabilirsinizEğer susadıysanız veya acıktıysanız, duyduğunuz bu hisler tamamen hormonal kaynaklıdırMesela acıktığınız vakit vucudun belirli bölgelerinden salgılanan hormonlar beyine ulaşarak beyinde bir açlık hissi oluşturmaya başlarlarDolayısıyla sizde bir yemek yeme isteği doğar

Başka bir örnek verelim ;
Bir insan fazla şekerli ve karbonhidratli yiyecekler yediyse, kanındaki glikoz miktarı çok yükselirKanda şeker miktarının yükselmesi tansiyon açısından tehlikelidirFakat mucizevi hormonlarımız burada devreye girerek fazla miktardaki glikozu "glikojen" adı verilen bir maddeye dönüştürerek kısmen etkisiz hale getirir

Eğer vücudunuzda böyle bir kontrol sistemi olmasaydı şu an seker komasında olacaktınız
Verdiğimiz bu örnekler vücutta yürütülen kontrol mekanizmalarından yanlızca iki tanesiydiFakat bu kontrol sistemleri örnekte belirttiğimizden çok daha karmaşık bir şekilde yürümektedir
Birde bu karmaşayı şekle dökmeye kalkışalım




Merak etmeyin şekilde nasıl bir mekanizma olduğunu uzun uzun açıklamayacağımBu şekil kısaca şunu demek istiyor

"Bu feedback (kontrol) sistemi yanlızca eşey organları ile beyin arasındaki irtibatı sağlamak içindir" Evet şekil aynen böyle söylüyorFakat insan vücudunda kontrol altına alınması gereken organlar yanlızca eşey organları değildirBöbrek, karaciğer, tükürük bezleri vs daha birçok organ ve yardımcı bezler bu derece karmaşık sistemlerle kontrol edilmektedir

Bu derece kompleks kontrol mekanizmalarında iş gören binlerce enzimin birbirlerini etkilemeden fonksiyonlarını yerine getirmesi oldukça şaşırtıcıdırÖyle ki canlı organizmalarda şuursuz atomlardan beklenilmeyecek bir sistematik iş birliği ile karşılaşmaktayız

Doğadaki hangi canlı türünü incelersek inceleyelim karşımıza çarpık düzensiz yada karmaşadan uzak sade bir yapı çıkmazHer canlı muazzam bir karmaşa ve düzen içerisinde vücut bulmaktadır

Hormon sistemlerinin çok karmaşık olduğuna değindik, ancak bu hormon sistemlerinin kompleksliği bir yana her canlı için çok spesifik hormonlarda mevcutturBu hormonların herbirini ayrı ayrı ele almak mümkün olmadığı için insan hormonlarına ve bu hormonların hangi organlardan salındığına değinmeye çalışacağız

Kısacası hormonların insan vücudunda nekadar mühim roller oynadığını ve kontrol mekanizmalarındaki üstün tasarımı anlatacağızÖğrencilerin faydalanabileceği bir yazı olmasına karşın biyolojiye uzak kimselerinde zevkle okuyacağı şekilde sadeleştirmeye çalıştık







Biyoloji Dünyası
alıntı