Kaydol

Soru sormak, insanların sorularını yanıtlamak ve diğer insanlarla bağlantı kurmak için sosyal sorularımıza ve Cevap Motorumuza kaydolun.

Oturum aç

Soru sormak ve insanların sorularını yanıtlamak ve diğer insanlarla bağlantı kurmak için sosyal sorular ve Cevaplar Motorumuza giriş yapın.

Şifremi hatırlamıyorum

Şifreni mi unuttun? Lütfen e-mail adresinizi giriniz. Bir bağlantı alacaksınız ve e-posta yoluyla yeni bir şifre oluşturacaksınız.

Üzgünüz, soru sorma izniniz yok, Soru sormak için giriş yapmalısınız.

Suyun Biyolojik Rolleri

Suyun Biyolojik Rolleri

Su, insan vücut ağırlığının %60-75’ini oluşturur. Toplam vücut suyunun sadece %4’ünün kaybı dehidrasyona neden olur ve %15’lik bir kayıp ölümcül olabilir. Aynı şekilde, bir kişi yemeksiz bir ay yaşayabilir ama susuz 3 gün yaşayamaz. Suya olan bu önemli bağımlılık, genel olarak tüm yaşam formlarını yönetir. Açıkçası su hayatta kalmak için hayati önem taşıyor, ama onu bu kadar gerekli kılan ve suyun biyolojik rolleri nedir?

Suyun Moleküler Yapısı

Suyun yaşamı desteklemedeki rollerinin çoğu, moleküler yapısı ve birkaç özel özelliğinden kaynaklanmaktadır. Su, iki küçük, pozitif yüklü hidrojen atomu ve bir büyük negatif yüklü oksijen atomundan oluşan basit bir moleküldür. Hidrojenler oksijene bağlandığında, bir tarafında pozitif, diğer tarafında negatif yüklü asimetrik bir molekül oluşturur (Aşağıdaki şekil). Bu yük farkına polarite denir ve suyun diğer moleküllerle nasıl etkileşime girdiğini belirler.

suyun biyolojik rolleri

Su “Evrensel Çözücüdür”

Polar bir molekül olarak su, kendisi gibi diğer polar moleküllerle en iyi etkileşime girer. Bunun nedeni, zıt yüklerin birbirini çektiği fenomendir: her bir su molekülünün hem negatif hem de pozitif bir kısmı olması nedeniyle, her bir taraf zıt yükteki moleküllere çekilir. 

Bu çekim, suyun diğer su molekülleri de dahil olmak üzere etrafındaki diğer polar moleküllerle bağ adı verilen nispeten güçlü bağlantılar oluşturmasına izin verir. Bu durumda, bir su molekülünün pozitif hidrojeni, kendi hidrojenleri bir sonraki oksijene çeken bitişik molekülün negatif oksijeni ile bağlanır ve bu böyle devam eder. Önemli olarak, bu bağlanma, su moleküllerini kohezyon adı verilen bir özellikte birbirine yapıştırır.. Su moleküllerinin kohezyonu, bitkilerin köklerinden su almalarına yardımcı olur. Uyum, suyun yüksek kaynama noktasına da katkıda bulunur ve bu da hayvanların vücut ısısını düzenlemesine yardımcı olur .

Dahası, biyolojik moleküllerin çoğunun bir miktar elektriksel asimetrisi olduğundan, bunlar da kutupsaldır ve su molekülleri, hem pozitif hem de negatif bölgeleri ile bağlar oluşturabilir ve bunları çevreleyebilir. Başka bir maddenin kutupsal moleküllerini çevreleyen su, moleküller arasındaki tüm köşelere ve çatlaklara doğru kıvrılır ve onu etkili bir şekilde parçalayarak onu çözer. Şeker kristallerini suya koyduğunuzda olan şey budur: hem su hem de şeker kutupsaldır, ayrı ayrı su moleküllerinin şeker moleküllerini çevrelemesine, şekeri parçalamasına ve çözmesine izin verir. Polariteye benzer şekilde, bazı moleküller iyonlardan veya zıt yüklü parçacıklardan oluşur. Su, hem pozitif hem de negatif yüklü parçacıklarla etkileşime girerek bu iyonik molekülleri ayırır. Suya tuz koyduğunuzda olan budur.

Suyun çeşitli molekülleri çözme konusundaki kapsamlı yeteneği ona “evrensel çözücü” unvanını kazandırmıştır ve suyu böylesine paha biçilmez bir yaşam sürdürme gücü yapan da bu beceridir. Biyolojik düzeyde, suyun bir çözücü olarak rolü, hücrelerin oksijen veya besin gibi maddeleri taşımasına ve kullanmasına yardımcı olur. Kan gibi su bazlı çözeltiler, molekülleri gerekli yerlere taşımaya yardımcı olur. Bu durumda, bir çözücü olarak su rolü solunum için oksijen gibi moleküllerin taşınmasını kolaylaştırır.

Su Biyolojik Olarak Hücresel Yapıyı Destekler

Su aynı zamanda biyolojide önemli bir yapısal role sahiptir. Görsel olarak su, şekil ve yapının korunmasına yardımcı olmak için hücreleri doldurur (Aşağıdaki şekil). Birçok hücrenin içindeki su (insan vücudunu oluşturanlar dahil), bir balona hava koymaya benzer şekilde, dış kuvvetlere karşı çıkan basınç yaratır. Ancak hücre yapısını susuz koruyabilen bazı bitkiler bile hayatta kalmak için suya ihtiyaç duyarlar. Su, hücrelerin içindeki her şeyin moleküler düzeyde doğru şekle sahip olmasını sağlar. Şekil biyokimyasal süreçler için kritik olduğundan, bu aynı zamanda suyun en önemli rollerinden biridir.

Su ayrıca hücreleri çevreleyen zarların oluşumuna da katkıda bulunur. Dünyadaki her hücre, çoğu fosfolipid adı verilen iki molekül katmanından oluşan bir zarla çevrilidir. Fosfolipidlerin su gibi iki farklı bileşeni vardır: bir kutupsal “baş” ve bir kutupsal olmayan “kuyruk”. Bundan dolayı, kutup başları suyla etkileşime girerken, kutupsuz kuyruklar sudan kaçınmaya ve bunun yerine birbirleriyle etkileşime girmeye çalışır. Bu elverişli etkileşimleri arayan fosfolipidler, kendiliğinden, başları dışarıya, çevreleyen suya, kuyrukları ise su hariç, içe doğru bakacak şekilde çift tabakalar oluşturur. Çift katman hücreleri çevreler ve seçici olarak tuzlar ve besinler gibi maddelerin hücreye girip çıkmasına izin verir. Membranın oluşumunda yer alan etkileşimler, membranların kendiliğinden oluşması ve kolayca bozulmaması için yeterince güçlüdür.

Su, hücrelerin genel şeklini etkilemenin yanı sıra, her hücrenin bazı temel bileşenlerini de etkiler: DNA ve proteinler. Proteinler, amino asitler adı verilen uzun bir yapı taşları zinciri olarak üretilir ve doğru çalışması için belirli bir şekle katlanması gerekir. Su , amino asit zincirlerinin katlanmasına neden olurken, farklı amino asit türleri su ile etkileşime girmekten kaçınır. Proteinler yapı sağlar, sinyaller alır ve hücredeki kimyasal reaksiyonları katalize eder. 

Bu şekilde proteinler, hücrelerin yük beygiri olur. Nihayetinde proteinler, kasların kasılmasını, iletişimi, besinlerin sindirimini ve diğer birçok hayati işlevi yönlendirir. Uygun şekil olmadan proteinler bu işlevleri yerine getiremez ve bir hücre (değil bütün bir insan) hayatta kalamaz. Benzer şekilde, talimatlarının doğru bir şekilde çözülebilmesi için DNA’nın belirli bir şekilde olması gerekir. DNA’yı okuyan veya kopyalayan proteinler, yalnızca belirli bir şekle sahip DNA’yı bağlayabilir. 

Su molekülleri biyolojik açıdan DNA’yı karakteristik çift sarmal yapısını desteklemek için düzenli bir şekilde çevreler. Bu şekil olmadan hücreler, DNA tarafından kodlanan dikkatli talimatları izleyemez veya talimatları gelecekteki hücrelere aktaramaz, bu da insan büyümesini, üremesini ve nihayetinde hayatta kalmayı imkansız hale getirir. 

Suyun Kimyasal Reaksiyonları

Su, hücrenin önemli bileşenlerini oluşturmak ve parçalamak için bir çok kimyasal reaksiyona doğrudan dahil olur. Bitkilerde tüm yaşam formları için şeker oluşturan fotosentez süreci su gerektirir. Su ayrıca hücrelerde daha büyük moleküller oluşturmaya da katılır. DNA ve proteinler gibi moleküller, daha küçük moleküllerin tekrarlayan birimlerinden oluşur. Bu küçük molekülleri bir araya getirmek, su üreten bir reaksiyonla gerçekleşir. Tersine, bu molekülleri parçalayan ters reaksiyon için su gereklidir, bu da hücrelerin besin elde etmesine veya büyük molekül parçalarını yeniden kullanmasına izin verir. 

Ek olarak, su hücreleri asitlerin ve bazların tehlikeli etkilerinden tamponlar . Ağartıcı veya hidroklorik asit gibi yüksek derecede asidik veya bazik maddeler, en dayanıklı malzemeler için bile aşındırıcıdır. Bunun nedeni, asitlerin ve bazların aşırı hidrojeni serbest bırakması veya çevreleyen malzemelerden sırasıyla fazla hidrojeni almasıdır. Pozitif yüklü hidrojenleri kaybetmek veya kazanmak, moleküllerin yapısını bozar. 

Öğrendiğimiz gibi, proteinlerin düzgün çalışması için belirli bir yapıya ihtiyaçları vardır, bu yüzden onları asitlerden ve bazlardan korumak önemlidir. Su bunu hem asit hem de baz görevi görerek yapar. Bir su molekülü içindeki kimyasal bağlar çok kararlı olmasına rağmen, bir su molekülünün bir hidrojenden vazgeçmesi ve OH olması mümkündür -Böylece bir baz olarak etki, veya H başka hidrojen kabul haline 3 O + , bir asit olarak hareket. Bu uyarlanabilirlik, tamponlama adı verilen bir süreçte suyun vücuttaki asidik veya bazik maddelerden kaynaklanan şiddetli pH değişiklikleriyle mücadele etmesine izin verir. Sonuçta bu, hücredeki proteinleri ve diğer molekülleri korur.

Sonuç olarak, su tüm yaşam için hayati önem taşır. Çok yönlülüğü ve uyarlanabilirliği, önemli kimyasal reaksiyonların gerçekleştirilmesine yardımcı olur. Basit moleküler yapısı, hücrelerin iç bileşenleri ve dış zarı için önemli şekillerin korunmasına yardımcı olur. Yaşamı destekleyen benzersiz özellikler söz konusu olduğunda başka hiçbir molekül suyla eşleşmez . Heyecan verici bir şekilde, araştırmacılar suyun asimetrik yapısının ek etkileri gibi yeni özellikler oluşturmaya devam ediyor . Bilim adamları, bu özelliklerin fizyolojik etkilerini henüz belirleyemediler. Farklı ihtiyaçları olan organizmalar için basit bir molekülün evrensel olarak ne kadar önemli olduğu şaşırtıcı. 

Kaynak : Harvard

İlgili Makale : Yapay zeka, tarımın su sorunlarını nasıl çözecek?

Benzer Yazılar

Yorum yap

Yorum yapabilmek için giriş yapmanız gerekiyor.