Yaşam İçin Kesinlikle Gerekli Olan Elementler - Yaşam İçin Elementler

YAŞAM İÇİN KESİNLİKLE GEREKLİ OLAN ELEMENTLER

Yaşayan hücreler içinde hemen tüm elementler bulunabilirse de, aslında, doğadaki 92 elementten yalnızca birkaçı organizmanın değişmeyen yapı öğeleridir (ya da metabolizmasında temel rol oynarlar)Biyolojik önem taşıyan elmentlerin çoğunun atom ağırlıkları ve atom sayıları küçüktürBunlardan karbon, karbon atomlarının oluşturduğu uzun zincirler ya da halkalar biçiminde, kendi başına görev yaparBu zincir ve halkalar bazen, büyük ve karmaşık organik moleküllerin temel yapısıdır ve yalnızca yaşama özelliklerinden biri değil, aynı zamanda bir parçasıdır; öteki temel elementlerin çoğu, karbonla tepkimeye girerek, organik bileşiklerin bir bölümünü oluştururlar

Yaşayan varlıkların hemen tüm organik bileşikleri, hücre içinde çok bol miktarlarda bulunan üç elementi (karbon, hidrojen ve oksijen) kapsarBu üç element, insanın beden ağırlığının ortalama yüzde 93’ünü oluştururKarbonhidrat ve yağlar, yalnızca bu üç elementten oluşur: Bunlardan türeyen bazı maddelerse, bazı başka elementleri de kapsayabilirlerYaşam için vazgeçilmez olan su, yalnızca hidrojen ve oksijenden oluşur

Azot da, yaşayan varlıklar için aynı önemi taşırProteinleri oluşturan aminoasitlerin, genetik madde dezoksiribonükleik asitin (DNA) ve birer protein olan enzimlerin bireşimlerinde görevli ribonükleik asitin (RNA) yapısına girerKarbon, hidrojen, oksijen ve azot, insanın beden ağırlığının yaklaşık yüzde 97’sini oluştururlarGeriye kalan yüzde 3’ü, öteki çeşitli elementler oluştururBunlardan bazıları, yüzlerce yıllık kaba kimyasal analiz yöntemiyle ortaya konabilecek kadar çok miktarlardadırBu elementlere, “ birincil besleyiciler ” denir” ikincil besleyiciler” ise, varlıkları ancak modern kimyanın çok hassas yöntemleriyle belirlenebilecek kadar küçük miktarlarda bulunurlarBazen iz miktarlarda bulunduklarından, bunlara “ iz elementler ” de denir

BİRİNCİL BESLEYİCİLER

Kalsiyum, fosfor, potasyum, kükürt, klor, magnezyum, sodyum ve demir birincil besleyicilerdirHayvanların sodyuma ihtiyaçları vardır ama, bitkilerin sodyuma ihtiyaç duyup duymadıkları bilinmemektedirDemir ihtiyacı, birincil besleyicilerin çoğu ile ikincil besleyicilere duyulan ihtiyaçlar arasındaki bir miktardadır; bu yüzden de demir bazen, ikincil besleyiciler grubuna sokulmuştur

Kalsiyum, hayvanların kemik ve dişlerini, bitkilerin de hücrelerini birarada tutan yapıştırıcı ara maddesinin en büyük bölümünü oluştururKalsiyumun ayrıca, kanın pıhtılaşmasında da önemli bir görevi vardırBatıda süt ve sütten yapılmış besinler başlıca kalsiyum kaynağıdırTropikal bölgelerde ve Doğu’da küçük balıkların kemikleri, belirli bazı tahıllar, sebzeler ve deniz tuzları, iyi birer kalsiyum kaynağıdırlar

Fosfor, tüm canlı hücrelerde bulunan birçok bileşimin yapısına girer: Nükleik asitler (hem DNA, hem de RNA); enerji taşıyan bir bileşim olan adenozin trifosfat (ATP); birçok koenzim ve hücre zarının yapısına giren fosfolipitlerFosfor aynı zamanda , kemiğin önemli bir yapı öğesidir

Bir birincil besleyici olan potasyum organik bileşimlerin yapısına girmezEnzimleri harekete geçirici bir rolü olduğu sanılmaktadır

Kükürt, üç aminoasitin (sistein, sistin ve metionin) bir bölümünü oluşturduğu gibi, birçok proteinin de yapısına girerAynı zamanda koenzim A’nın da temel yapı öğesidir

Sodyum ve klor, hayvansal hücrelerde uygun bir geçişme dengesinin sürmesini sağlar ve sinir akımlarının iletilmesinde rol alırlar

Magnezyum, bitkilerin klorofil molekülünün bir parçasıdır: Bu yüzden, fotosentez olayında temel bir rol oynarHayvan ve bitki hücrelerinde, enzimleri harekete geçirici bir element görevi yapar; kemiğin yapısına giren öğelerden biridirAyrıca, ribozomların önemli bir yapı öğesidir

Demir, solunumda rol oynayan birçok enzimin, özellikle hemoglobin ve sitokromların bir bölümünü oluşturan hem molekülünün merkezinde yer alırDemirin son zamanlarda, hem kapsamayan bir protein olan ve fotosentez olayını bir basamak ileriye götüren ferrodoksinin bir parçası olduğu bulunmuştur

İKİNCİL BESLEYİCİLER

İkincil besleyiciler, yaşayan organizmaların yalnızca yüzde 1’lik bölümünü oluştururlarEnzimlerin bir parçası olarak ya da enzimleri harekete geçirici görev yaptıkları sanılırBunlar arasında manganez, bakır, krom, çinko, kobalt, molibden, boron, vanadyum, selenyum, iyot ve flor sayılabilirAma tüm organizmaların, bunların tümüne ihtiyacı yokturŞimdiki bilgilerimize göre molibden ve borona, hayvanlar değil bitkiler ihtiyaç duyarlar; vanadyuma da, yalnızca birkaç bitki ile omurgasızların ihtiyacı olabilir

Birçok iz element, hücre içinde iz miktarlardan daha yüksek düzeylere ulaşırlarsa, zehirli etki gösterirlerBunların zehirli özelliklerinden bazen yararlanılırSözgelimi, bakır bileşimleri havuzlarda üreyen yosunları öldürmede, çinko kapsayan bazı merhemler de yara-berelerde mantarların gelişmesini önlemede kullanılmaktadır

1) SU

Yaşamın kökeni konusunda ancak birkaç ayrıntının bilinmesine karşılık, su içinde başladığına kuşku yok gibidirTüm canlı ve etkin hücrelerin büyük bir bölümü (çoğunun yüzde 65’ten çoğu) sudan oluşur Bir hayvan ne kadar gençse, kapsadığı su miktarının o kadar çok olduğu bilinmektedirAyrıca, hayvan ne kadar şişmansa, kapsadığı suyun yüzde miktarının da o kadar az olduğu gösterilmiştirAğırlığı 70 kg olan yetişkin bir insanın vücudunda toplam 40 lt kadar su vardırBu suyun % 62’si intrasellüler sıvı ve % 38’i de ekstrasellüler sıvıyı meydana getirir Ekstrasellüler sıvı başlıca intersitisiyel sıvı (dokular arası sıvı), plazma serebrosipinal sıvı göz içi sıvısı, sindirim kanalından salınan sıvı ve periton içi, palavra zarları arası, perikard zarları arası, sinovyal boşluklar gibi gerçekte içlerinde çok az sıvı ihtiva eden özel boşlukları dolduran sıvılardan oluşur

Kartilaj ve kemikler de bünyelerinde su ihtiva ederlerKan plazması 3 litre kadar sıvıyı içerir, alyuvarlar ve diğer kan hücreleri de 2 litrelik bir hacim oluştururlar

Gerek serebrosipinal sıvı, gerek göz içi sıvısı ve diğerleri karakter itibariyle intersitisiel sıvıların genel özelliklerini taşırlar, aralarında doğal olarak bazı farklılıklar bulunurMide bağırsak sıvısına gelince, bu su günün belirli saatlerine ve alınan besinlere göre büyük değişikler gösterir

Hem hücre dışı sıvının kompartmanları arasında, hem de hücre içi sıvısı ile hücre dışı sıvısı arasında devamlı bir dengelenme söz konusudurOrganizma suyun dengelenmesinde başlıca iki mekanizmadan yararlanırSusama ve idrar çıkartma, bunun yanında çevre şartlarına bağlı olarak terleme yolu ile su dengesi düzenlenebilir

Çok sıcak havalarda özellikle, terleme mekanizması bu dengenin sağlanmasında en önemli rolü oynar

Su, çok çeşitli maddeleri içinde erittiği için, genel eritici olarak adlandırılmıştır

Canlı varlıklardaki hemen tüm kimyasal tepkimeler su aracılığıyla olur; tepkimeye giren ve bu tepkime sonucu oluşan maddeler de, suda erirlerBirçok maddenin beden boyunca iletilmeleri için de, önce beden sıvılarının suyu içinde erimiş olmaları gerekirOrganizmanın (bitki ya da hayvan) yaşamıyla çok yakın ilişkisi olan tüm kimyasal tepkime dizileri, eriyik içinde oluşan değişiklerle birlikte gider

Besinlerin sindirimi su yardımı ile olurSu pek çok organizmanın vücudunda taşıyıcı ortam olarak görev yaparMaddelerin vücutta bir bölgeden diğer bölgeye taşınması suyla sağlanırSu ayrıca vücut ısısının düzenlenmesine yardımcı olur

2) MİNERALLER

Canlı organizmasının fonksiyonlarını sağlıklı bir şekilde yerine getirebilmesi daha doğrusu yaşamını sürdürebilmesi için, besin maddeleri su ve vitaminler yanında minerallere de ihtiyacı vardırBazı minerallerin vücut fonksiyonları yönünden önemi, vitaminlerin ve hormonların ki kadar fazladırGenel olarak bu mineral maddeler besin maddeleri içerisinde kolaylıkla sağlandığından çoğu kez yokluk halleri ile karşılaşılmamaktadırMineraller arasında bir bölümü, biyokimyasal görevleri yönünden büyük önem taşırlarBunlar özellikle, başta sodyum, potasyum, klor, kalsiyum, magnezyum, fosfor, kükürt olmak üzere demir, mangan, bakır, iyot, kobalt, çinko, flour, kadmium gibi minerallerdir

A) SODYUM

Sodyum, vücut sıvılarında en yoğun şekilde bulunan elementtirÖzellikle plazma ve intersellüler sıvıda yüksek oranda bulunurTabiatta NaCl halinde yaygın şekilde bulunduğundan; vücut, yemeklere ilave edilen tuzla, sodyum ihtiyacını kolaylıkla karşılarTuzun fazlası yine NaCl şeklinde çok büyük ölçüde idrarla, daha az olmak üzere de ter ve gaita ile dışarı atılırGünlük NaCl ihtiyacı 3 gram civarındadırGerçekte normal kimselerde metabolizma için gerekli Na miktarı bir kaç yüz miligramdan ibarettirAncak, kan basıncı yüksek olan kimseler de, NaCl alımı yeterince sınırlandırılmalıdırBu sınır 1 gram civarındadırPlazmadaki Na miktarı % 32 miligram kadardır

Sodyumun Görevleri

Vücut sıvılarında bulunan sodyumun en dikkati çeken görevini, ozmotik basıncın sağlanması teşkil etmektedirKanın ve intersitisiyel sıvının normal ozmotik basıncın sağlanması ve korunmasında Na konsantrasyonunun büyük bir önemi vardır

Sodyum, kan plazması dışında ve tuz halinda bir miktar da kemiklerde yerleşmiş vaziyette bulunurGereğinde organizma, kemiklerdeki sodyumdan yararlanabilirKan sodyumu düzeyinin ayarlanması, başlıca ACTH hormonunun etkisi altında olurKanda Na düzeyinin normalin üzerine çıkmasına “ hipernatremi ” altına düşmesine ise “ hiponatremi ” denilirYüksek tansiyonluların veya tansiyon eğilimi bulunanların, tuz diyetlerine önem vermeleri gereklidirNaCl yerine diyette KCl tuzu kullanılmaktadırKCl tuzunun uzun süre kullanılması da K birikimi yönünden sakıncalı olabilir

B) POTASYUM

Özellikle hücre içi sıvısı yönünden ve hücre içerisindeki fonksiyonları yönünden çok önemli bir katyondurNormal besinlerle yeterli miktarda K alınırBesinlerle alınan bu potasyumun miktarı 2-4 gram arasında değişebilir

Besinlerle alınan ve absorbe edilemeyen % 5-10 oranında potasyum gaita ile, diğer bir kısım potasyum da böbrekler yolu ile dışarı atılır

Potasyumun Görevleri

Kanda potasyum düzeyinin yükselmesine “ hiperkalemi ” düşmesine ise “ hipokalemi” denilirKan potasyum düzeyindeki değişiklikler, daha çok kendisini çizgili kaslar ve özellikle kalp kası üzerinde belli ederHiperkalemi veya diğer terimi ile hiperpotassemi halinde kalp vuruşlarında yavaşlama ve kalp seslerinde zayıflama görülürHiperpotassemi, daha çok böbrek yetersizliği, şok veya dehitratasyon hallerinde, Potasyum atılımı “ aldosteron” un kontrolü altındadır

Hipokalemi (kanda potasyum düzeyinin düşmesi) daha çok hücre içi sıvısındaki potasyum düşmesi hali ile birlikte görülür

Hipokalemi, kaslarda zayıflık, hastada letharji hali, iştahsızlık, etraf organlarında felçler ve kalp kasında dejeneratif değişiklerle kendini belli eder

C) KLOR

Klor, intersitisiyel sıvı ve kan plazmasındaki başlıca anyonları teşkil ederKlor, sodyumla birlikte NaCl yani yemek tuzu şeklinde organizmaya girerGerçekte sodyum ve klor metabolizmaları birbirlerine sıkı bir şekilde bağlıdırAlınan Cl - un, gaita ve terle atılan çok ufak bir kısmı hariç, büyük kısmı idrarla atılır

Klorun Görevleri

Klor, özellikle plazmada ve hücreler arası sıvıda yer alan bir elektrolit olarak, ozmotik basıncın sağlanmasında görev alır

D) KALSİYUM

Kalsiyum, insan organizmasındaki en yoğun şekilde bulunan katyondur Vücutta bulunan kalsiyumun çok büyük bir kısmı, kemik dokusunda “ hidroksiaptid ” kristalleri halinde fosfatla birlikte bulunurKalsiyumun plazmadaki düzeyi % 10 miligram civarındadırKalsiyum özellikle kanın pıhtılaşmasında önemli rol oynarKalsiyum kasların fonksiyonu yönünden de önemlidirAyrıca hücre zarının permeabilitesinde ve sinirsel aktivitede de kalsiyum rol oynar

Normal bir diyetle beslenen, bir kişi günde 800 miligram kadar kalsiyum alırBunun 700 miligram kadarı gaita ile tekrar vücut dışına atılırVücutta net olarak 100 miligram kalsiyum saklanmış olur Vücutta kalan ve bir kısmı da kemiklerde depo edilen 100 miligram kalsiyumun bir bölümü de yine gaita ile dışarı atılırBöbrek yolu ile çok az kalsiyum dışarı atılırKalsiyum, sütte, yumurtada, peynirde, fasülyede, mercimekte, ette ve bazı yeşil sebzelerde de bulunur

Kalsiyumun Görevi

Plazmadaki kalsiyum düzeyi çok dar sınırlar içerisinde bulunur Bu sınır % 9,2-10,4 miligram arasındadırKalsiyum düzeyinin bu sınırın altına düşmesine “ hipokalsemi ”, üzerine çıkmasına da “ hiperkalsemi ” denilir

Plazma kalsiyum düzeyinin % 6 miligrama kadar düşmesi halinde “ tetani ” denen hal meydana gelirTetanide özellikle Peri-feral sistem sinirlerindeki uyarımla, kaslarda tetanik kasılmalar görülürBu kasılmalar el ve yüz kaslarında, daha çabuk ve belirgindirTetani hali devam ederse hasta ölebilir

Hiperkalsemin halinde ise, sinirsel sistemdeki uyarımlar yavaşlar, bunun sonucu olarak kaslar da tembelleşirNeticede iştahsızlık ve kabızlık görülebileceği gibi, ileri hallerde kendisini kemiklerde aşırı derecede kalsiyum birikimi ile belli eden hastalık hali ortaya çıkarPlazma kalsiyum düzeyinin yükselmesi daima fosfat düzeyinin düzeyinin düşmesi ile birlikte görülürBöbrek fonksiyon bozuklukları da kan kalsiyum düzeyinde değişikliklere neden olabilir

E) FOSFOR

Fosfor canlı organizma için vazgeçilmez bir maddedirFosforsuz bir hayat düşünülemezFosfor, organizmada kalsiyumla beraber başlıca kemiklerde bulunurFosfat, kanda fosfat iyonları şeklinde bulunduğu gibi, protein ve lipitlere bağlı olarak da bulunurNükleik asitleri meydana getiren nükleotitlerde de, fosforik asit vardırCanlı organizmanın biyolojik enerji kaynağını oluşturan ATP’de bir fosfat bileşiğidir

Fosforun Görevi

İnorganik fosfat, plazmada başlıca iki şekilde bulunurHPO 4 - ve H 2 PO 4 - iyonları kanda bulunan bu fosfat iyonlarından büyük kısmını HPO 4 - iyonları teşkil ederBu fosfat iyonlarının asit-baz dengesinin sağlanmasında önemli rolleri vardırKanın fosfor cinsinden inorganik fosfor miktarı % 4-5 miligram kadardırPlazmanın fosfor düzeyi, kalsiyum düzeyi ile yakından ilişkilidirHer iki inorganik madde düzeyi, kanda birbirleri ile belirli bir oran içerisinde bulunurlarBu oran 1/1 şeklindedirPlazmanın fosfat seviyesi 0,8 m Mol/litreyi aştığı zaman fosfat fazlası idrara geçerBu, fosfat için eşik değeridir

Kan fosfat düzeyinin ayarlanmasında “ parathormon ” etkin bir görev yaparParathormon bu görevini bir taraftan kemiklerden ekstrasellüler sıvıya fosfat geçişini kolaylaştırmak, diğer taraftan da böbreğin fosfat itrahını çoğaltmak suretiyle yapar

F) MAGNEZYUM

Magnezyum, sağlık için gerekli minerallerden birisidirİnsan organizmasında başlıca kemiklerde, kaslarda ve sinirsel dokuda bulunurMagnezyum daha çok bir hücre içi elemanıdırAlyuvarda da magnezyum vardırMagnezyumun plazmadaki miktarı % 2,5 miligramdırHücrelerde Mg miktarı daha fazladırKas hücrelerinde % 20 kadar magnezyum vardırYetişkin bir insanın günde 350 miligram kadar magnezyuma ihtiyacı olduğu kabul edilmektedirMagnezyum büyük ölçüde gaita ile vücuttan atılır

Magnezyumun Görevi

Magnezyumsuz bir diyetle beslenen deney hayvanlarında dolaşım bozukluğu ve sinirsel irritasyonlar görülürSonuç konvulsiyonlar ve ölümle noktalanırMagnezyum kas kontraksiyonunda miyozinin ATP’ase aktivitesine inhibe eder, buna karşılık aktomiyozin adenozintrifofataz aktivitesini sitümüle ederGenel olarak magnezyum birçok enzimlerin aktivasyonu için gerekli bir mineraldir

Biyokimyasal tekniklerde de Mg ++ iyonlarından yararlanılır

G) DEMİR

İnsan organizmasında özellikle alyuvarların yapısında bulunan hemoglobin’in, fonksiyonel bir parçası olması yönünden önemlidirBunun dışında demir, kasların myoglobininde, sitokrom, peroksidaz ve katalaz enzim sistemlerinde yeralan hayatsal değeri olan bir mineraldirDemirin biyokimyasal reaksiyonları özellikle solunum sistemi yönünden büyük görevleri vardır Çocuklar için günlük demir ihtiyacı 10-15 miligram arasında değişirBüyüklerin demir ihtiyacı da kadın veya erkek oluşuna veya genç veya yaşlı oluşuna göre farklılık gösterirGenç kadınlarda ve emziren annelerde 18 miligram kadardırVücuttan atılan demir miktarı ise sadece 1 miligram kadardırİnsanlar yedikleri her türlü et besinleri ile yeterli miktarda demir alırlarFosfatça zengin besinlerin alınması demir absorbsiyonunu yavaşlatırDemirin dokularından kana salınabilmesi için bakıra ihtiyaç vardır

Demirin Görevi

İnce bağırsaklardan ihtiyaca göre absorbe olan demir, plazmada süratle ferrik şekilde oksitlenerek glikoprotein yapısında olan “ transferrin ” ile birleşerek dokulara naklolunurDemirin organizmadaki depo şekline “ ferritin ” denilmektedirDemirin fazlası vücuttan dışarı atılamazBu nedenle kendilerine gereksiz yere fazla demirli preparatlar verilen kan transfüzyonu yapılan şahıslarda demir birikimi olur

Demir özellikle hemoglobinin, solunum zincirinde yeralan non-hem proteinlerin, sitokromların, miyoglobinin yapılarında yeralması ve bazı enzimlerin aktivasyonu yönünden çok önemlidir

H) ÇİNKO

Çinko bazı enzimlerin aktivasyonu için, vazgeçilmez bir mineraldir

Pankreasta oldukça büyük miktarda çinko bulunurİnsülin pankreasta çinko bileşiği halinde depo edilir

I) KOBALT

Kobalt B 12 vitamininin yapısında yeralan bir mineraldirİnsanlarda kobalt noksanlığı görülmemiştir

Fazla kobalt “ polisitemia ” denen fazla alyuvar teşekkülü hastalığına neden olmaktadır

İ) FLUOR

Fluor noksanlığının diş çürümelerine neden olduğu bilinmektedirDişi çürüten bazı enzimlerin aktivasyonu için gerekli olduğu, bulunmaması halinde, aktif hale geçemeyen enzimlerin diş çürümesine sebebiyet verdikleri varsayımı ileri sürülmektedir Fluor, ayrıca vücuttaki kemikleşmeye de yardım ederSularda yetersiz fluor bulunduğunda, sulara , diş macunlarına, süte eklenerek alınabilir

K) BAKIR

Bakır kan proteinlerinde seruloplazminin yapısında yeralırBazı önemli enzimlerin aktivite gösterebilmeleri için bakıra ihtiyaçları vardır