Notes

MOLEKÜLER BİYOFİZİĞE GİRİŞ
+Karbon hidrojen nitrojen ve oksijen organizma ağırlığının
%96.5i oluşturur.
+Kimyasal bağların oluşumu ile ortaya çıkan canlılara özgü
moleküllere biyomoleküller denir.
+biyomoleküllerde özellikle yüksek oranlarda bulunan karbon
hidrojen nitrojen ve oksijen canlı sistemlerin özgün yapı
düzenlerini belirler.

HÜCRE YAPITAŞLARI
+Biyomoleküllerin oluşumunda karbon atomu çok özel bir
konuma sahiptir.bu atomlar birleşerek polimerleşebilir ya da
halkasal moleküller oluşturabilir.
+Yüksek oranda hidrojen içeriği biyomoleküllerin diğer önemli
bir özelliğidir.
+Karbon atomlarından türeyen biyopolimerler,canlı sistemlerin
ana yapıtaşları olan makromoleküllere karşılık gelir.
+Makromoleküller hücre kütlesinin yaklaşık 1/3ünü meydana
getirirler ve hücre kütlesindeki oranları açısından sudan sonra
ikinci sırada yer alırlar.
+Makromoleküllerin iyonik bağlar,van der waals bağları ya da
hidrojen köprüleri gibi zayıf bağ çeşitleri aracılığıyla birleşmeleri
ile supramoleküller adı verilen hücre alt yapıları meydana gelir
+Protein ve lipidlerin birleşmesi ile oluşan membranlar,DNA ve
protein etkileşimleri ile oluşan kromatin,RNA ve proteinlerden
oluşan ribozomlar supramoleküllerin başlıca temsilcileri
arasındadır.
+Supramoleküller arasındaki birleşmeler sonucu ise, en gelişmiş
ve karmaşık hücre altyapıları olan çekirdek,mitokondri ve
lizozom gibi organeller meydana gelir.

MAKROMOLEKÜLLER
+Makromoleküller canlıların öz yapılarıdır.Hücrede küçük
moleküllerden bir biyosentez süreci sonucunda oluşurlar.
+Makromoleküller; lipid,karbonhidrat,nükleik asit ve proteinler
olmak üzere dört grupturlar.
+Makromoleküller hücrenin alt yapılarının oluşumunda yapıtaşı
rolü oynarlar.bunun yanında ayrıca kendilerine özgü görevleri
vardır.
+Nükleik asitler, kalıtsal bilgiyi şifrelenmiş biçimde saklama ve
iletme görevlerini üstlenmiştir.
+Proteinlerin özel bir sınıfını oluşturan enzimler hücre
metabolizmasını yürüten ve yönlendiren katalitik nitelikli
moleküllerdir.
+Karbonhidratlar ve lipidler canlılar için gerekli enerjiyi
saklamakla görevlidirler.
+Makromoleküllere işlevsel açıdan bakıldığında nükleik asit ve
proteinlere karbonhidrat ve lipitlere oranla daha aktif
görevler düşmektedir.
+bu işlevsel farklılık nükleik asit ve proteinlerin birden fazla
çeşitte yapıtaşından oluşması ve yapıtaşlarının bu moleküllerde
özgün biçimde dizilmiş olmasından kaynaklanır.
+Farklı çeşit yapıtaşlarının farklı dizilimleri ile oluşan bu tür
moleküller, içerdikleri bilgi nedeniyle informatik makromol.
olarak tanımlanır.
+Khidrat ve lipitlerde bu tür bir özellik görülmez.Khidratlar
ve lipitler genelde tek tip bir yapıtaşının ardışık ya da iki farklı
yapıtaşının dönüşümlü dizilimi ile oluşur.

PROTEİNLER
+Makromoleküller arasında çok öncelikli bir konuma sahiptir.
+Proteinlerin bazıları (suda çözünme yeteneğinden yoksun
kollajen,elastin,keratin gibi proteinler)hücrenin oluşumunda
bir yapıtaşı olarak işlev görür.bunlara Yapısal Proteinler adı
verilir.
+Diğer bazı proteinler ise özgün üç boyutlu yapıları sayesinde
molekülleri tanıma , onlarla etkileşerek, hücredeki olaylara
yön verme etkinliğine sahiptirler.bunlara da Etkin ya da
Aktif Proteinler adı verilir.

Etkin ya da Aktif Proteinler
1.Enzimler(Katalitik Proteinler):Substrat adı verilen ligandlarını
bağlayarak kimyasal değişime uğratır.
2.İmmünoproteinler:Antijenleri geri dönüşümsüz bir etkileşim
ile bağlayarak sabitleştirir.
3.Protein Hormonlar: Etkinlikk gösterdikleri hücrelerin
membranlarında kendilerine özgü proteinlere geri dönüşümlü
olarak bağlanır.
4.Düzenleyici Proteinler: Ligantlarına bağlanmaları geri dönüşümlüdür ligantın biyolojik etkinliğini değiştirir.
5.Taşıyıcı Proteinler:Kendilerine özgü ligandı geri dönüşümlü
olarak bağlayarak canlı sistemin bir bölümünden bir diğer
bölümüne taşır.
6.Kontraktil Proteinler:Liganda bağlanmaları mekanik işin
gerçekleşmesiyle sonuçlanır.

PROTEİNLERİN YAPISAL ÖZELLİKLERİ
+Aminoasitler arasındaki farklılığı R grubunun değişen yapısı
belirler.buna göre aminoasitler dört sınıfa ayrılırlar:
1.Apolar ya da hidrofobik R grupları içeren aminoasitler
(Alanin,valin,lösin,izolösin,prolin,fenilalanin,triptofan)
2.Açık bir elektrik yükü taşımayan,polar nitelikte R grupları
içeren aminoasitler
(Serin,treonin,tirosin,sistein,asparagin,glutamin)
3.Asidik Aminoasitler(R grubu negatif elektrik yüklü)
(Aspartik asit , glutamik asit)
4.Bazik Aminoasitler(R grubu pozitif elektrik yüklü)
(Lisin,arjinin,histidin)

+Aminoasidin net bir elektrik yükü taşımadığı noktaya
izoelektrik nokta adı verilir.
+Peptit bağı bir aminoasidin karboksil grubu ile ikinci bir
aminoasidin amino grubu arasından su molekülünün açığa
çıkması sonucunda meydana gelmektedir.

PROTEİN YAPI DÜZEYLERİ
+Kovalent bağlarla(başlıca peptid bağları ve disülfit bağları)
bağlanmış aminoasit kalıntılarının oluşturduğu polipeptid
zinciri birincil yapıdır.Birincil yapının en önemli yanı amino
asit kalıntılarının dizisidir.
+İkincil yapıda ise amino asit kalıntıları kısmen kararlı
düzenlemelerle tekrarlayan yapısal modeller oluşturur
alfa sarmal ve beta katlanmaları
+Üçüncül yapıda polipeptitin tüm üç boyutlu katlanmalarının
bir görüntüsüdür.
+bir protein iki veya daha çok sayıda polipeptit altbirimi
içerdiğinde uzaysal düzeni dördüncü yapı olarak adlandırılır.
Zayıf bağlar veya S-S köprüleriyle birleşen polipeptidlerden
oluşmaktadır.

a-sarmal yapının belirleyici kurallar:
1.Peptid bağını oluşturan atomların karşılıklı dönüş yeteneği
yoktur.bu atomlar bir düzlem üzerinde bulunur.Karbonil
grubunun oksijen ve -NH4 grubunun hidrojen atomu trans
konumdadır.
2.Polipeptid zincirinde yalnız a-karbon atomu rotasyon
yeteneğine sahiptir.
3.Polipeptid zincirindeki atomların birbirlerine yaklaşmaları
ancak van der waals çaplarının izin verdiği ölçüde olanaklıdır.
4.X ışınlarının kırılma analiziyle saptanan 5,5.5 armstrongluk
birim 3,6 aminoasit içeren bir dönüşe karşılık gelir.
5.a-sarmal yapısı her bir peptid bağının amino grubunun
kendisinden dört önceki peptid bağının karbonil grubuyla
oluşturduğu hidrojen bağlarıyla kalımlılık kazanır.

+Polipeptid zincirleri kendiliğinden en kalımlı yapı ve
ulaşabilecekleri en düşük enerji düzeyine karşılık gelen a-sarmal
yapıyı oluşturmaları beklenmektedir.

++Dönüş 3 ya da daha az sayıda aminoasit içerdiğinde a-sarmala
özgü zincir içi hidrojen köprülerinin oluşumu olanak dışıdır.bu
koşullarda beta-konfigürasyonu oluşmaktadır.

+Proteinlerin 3 boyutlu yapıları domain adı verilen özgün
bölümlerden oluşmaktadır.
+Proteinlerin katlanma sürecini ve şeklini hidrofobik ve hidrofilik
ektileşimler de belirlemektedir.

+Normalde yalın bir halde bulunan polipeptid zincirinin kendi
içinde katlanarak özgün bir yapıya dönüşmesi olasılığı düşük
bir olaydır.(Negatif entropi)
+Kurulan zayıf bağlar sonucu açığa çıkan enerji ve hidrofobik
grupların polar su fazından uzaklaşarak aralarında kurdukları
van der Waals bağları (pozitif entropi) katlanma sürecini
olanaklı kılar.

Aktif proteinlerin ligantlarıyla etkileşimi
+Aktif proteinlerin ligantlarının bağlandığı yer proteinlerin
bağlanma bölgesi ya da aktif bölgesi olarak gösterilir.bir aktif
proteinin bir ya da birden çok bağlanma bölgesi olabilir.
+Çeşitli bağlanma bölgeleri arasındaki karşılıklı etkileşim bazı
proteinlerin ya da enzimlerin etkinliklerinin düzenlenmesinde
büyük rol oynar.Aktif proteinlerin bu şekilde düzenlenmesine
allosterik mekanizma denir.

Aktif protein örneğinde yapı-işlev ilişkileri
(Myoglobin ve Hemoglobin)
+Etkili bir taşıyıcı sistem,taşınacak maddeyi yüksek derişimde
bulunduğu yerde sıkı biçimde bağlar,düşük derişimdeki yerde
ise salıverir.
++Hemoglobin alyuvarların içerdiği kılcal damarında yüklendiği
oksijeni dokulara taşır.
++Kasta bulunan myoglobin ise oksijeni depolamada görevlidir.

Hemoglobinin myoglobine oranla oksijen bağlamada gösterdiği
ayrıcalıklar
1.Hemoglobinin oksijen bağlama eğrisi sigmoid ya da S
biçimlidir.
2.Hemoglobinin oksijen ile yarı doyumu için gerekli PO2 26mmHgdır.
3.Hemoglobinin oksijene olan ilginliği ve buna bağımlı olarak
oksijen doyum eğrisinin dikliği H+ iyonlarının derişimine,CO3
ya da 2,3difosfogliserat(2,3-DPG) moleküllerinin hemoglobinle
ektileşimine bağlı olarak değişir.

Hemoglobin ve 2,3DPG
+2,3-DPG hücre içinde glikozunn yıkımı sırasında oluşan önemli
bir ara ürün olan 1,3difosfogliserattan bir yan reaksiyon sonucu
oluşur.
+2,3-DPG yokluğunda hemoglobin akciğerde yüklediği oksijeni
dokulara iletme yeteneğinin yitirir.

++Sigmoid eğrinin sağa kayması oksijenin ilginliğin azalması
yani dokulara oksijen verilmesi sola kayma oksijene ilginlik
artması yani oksijenin dokulara verilmesinde azalma

NÜKLEİK ASİTLER
+bu moleküller hücrede kalıtsal bilginin taşınma ve iletilmesi
işlevini üstlenmitir.
+birden çok yapıtaşının özgün bir sırada ardışık dizilmesiyle
oluşurlar.
+Nükleotitlerin fosfodiester bağları ile birleşmesiyle polinükleotit
zincileri meydana gelir.
+DNA'da her zinciri oluşturan nükleotitlerin deoksriboz ve fosfat
gibi hidrofilik grupları dışa yönelik,düzlemsel bazlar ise hidrofobik
nitelikte iç boşluğa yöneliktir.
+Hidrojen köprüleri aracılığıyla çiftler meydana getiren bazların
birbirlerini tamamlayıcı davranışı komplementerlik olarak
adlandırılır.
+Isı yoluyla DNA çift sarmal yapısını oluşturan DNA zincilerinin
birbirlerinden ayrılması, yani denatürleme belirli bir sıcaklıkta
gerçekleşir.
+DNA'nın erime sıcaklığı Tm olarak gösterilen sıcaklıkta DNA
iplikçiklerine ayrışır.

KARBONHİDRATLAR
+Monosakkaritler D ve L tiplerine ayrılmaktadır.Canlılarda ön
planda D tipi monosakkaritler bulunur.
+Çok sayida hidroksil grubu taşırlar,bu yüzden suda kolay
çözünürler.
+Hidroksil grupları üzerinden fosfat grubuyla ester bağları
oluştururlar.
+Molekül ağırlıkları çok büyük olan polisakkaritler canlılarda
yapıtaşı ve enerji depoları işlevlerini üstlenirler.

+Selüloz canlılarda karşılaşılan en yaygın yapısal moleküldür ve
bitkisel doku iskeletini oluştururlar . beta glikosit bağlarıyla
oluşmuşlardır.
+bitkilerde ikinci ana polisakkarit nişasta ise alfa glikoz mol.'nin
glikosit bağlarıyla birleşmesiyle türeyen dallanmış bir polisakkarittir.

LİPİTLER
+Lipitler polar ve apolar bölümlere sahip moleküllerdir.Polar
gruplar su evresine yöneliktir.Polar olmayan gruplar ise su
içinde misel ya da çift lipit tabakaları gibi özgün yapılar
oluştururlar.
+Lipitler yağ asitleri,yağ asidi bileşikleri ve izopren türevleri
olarak üç ana sınıfı kapsar
+Hücre membranlarının yapıtaşı olarak fosfolipit,glikolipit gibi
yağ asidi bileşikleri ve kolesterol gibi izopren türevlerine önemli
görevler düşer.
+Fosfolipitler gliserol ya da sfingosin gibi bir alkol içerir.Gliserolden
türeyen fosfolipitlere fosfogliseritler denir.Sfingosinden türeyen
fosfolipitlerin en yaygın temsilcisi sfingomyelindir.
+Glikolipitler de bir sfingosin ve onunla peptid bağıyla birleşmiş
bir yağ asidinden türemiştir.
+Fosfolipitler suda polar veya apolar özelliklerine bağlı olarak
misel ya da çift tabaka gibi yapılar oluştururlar.
+Özellikle çift tabaka oluşması sonucu büyük boyutlara ulaşan
düzlemsel yapılar meydana gelir. Ortamdaki şiddetli bir çalkantı
sonucu bu yapılar lipozom adı verilen küresel biçimler alırlar.

SUYUN ÖNEMİ VE ÖZELLİKLERİ
+Suyun hücre alt yapıları ve hücre yapıtaşlarıyla etkileşmesi bu
moleküllerin doğal üç boyutlu yapılarını ve hücrenin molekülsel
düzenini belirler.
+Fiziksel ve kimyasal özellikleri açısından suyun diğer sıvılar
arasında ayrıcalıklı bir yeri bulunur.Su diğer sıvılara oranla
daha yüksek bir özgül ısıya,daha yüksek bir erime kaynama ve
buharlaşma ısısına , daha yüksek bir yüzey gerilim enerjisine ve
dielektrik dursayısına sahiptir.

SUYUN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ

SUYUN ÖZGÜL ISISI
+Özgül ısı, maddenin ısı içeriğinin kütlesine ve sıcaklığına
değişikliğine olan oranıdır.
+Suyun özgül ısısı genelde diğer sıvıların özgül ısılarının yaklaşık
2 katı kadardır.buna göre su biyolojik koşullara uygun bir ısı
deposu(termoregülatör) niteliği göstermekte ve ısısını dış sıcaklık
değişikliklerine karşı koruyabilmektedir.

SUYUN BUHARLAŞMA ISISI
+Buharlaşma ısısı,bir sıvıyı buharlaştırmak için sıvı kütlesi başına
gereken ısı miktarıdır.
+buharlaşma ısısı bir sıvının molekülerrini birbirlerinden ayırmak
için gerekli enerji miktarının ve dolayısıyla moleküler arası
bağların gücünün bir ölçüsüdür.

SUYUN ERİME ISISI
+Suyun yüksek erime ısısı biyolojik çevrenin kararlılığı için önem
taşır.
+Hücresel suyun çok miktarda erimiş tuz ve değişik polar nitelikli
madde içermesi nedeniyle donma olasılığı düşüktür.

SUYUN DİELEKTRİK DURSAYISI
+Elektorastatik çekime karşı koyan ortam gücüdür.

SUYUN ÇÖZÜCÜ ÖZELLİĞİ
+Suyun çözücü özelliği yüksek dielektrik dursayısından kaynaklanır.
+Su hücrede bulunan polar moleküllere ve hızlara özgü en etkili
çözücü olarak işlev görür
+Su molekülleri, tuzun iyonları arasına girerek bunları birbirinden
ayırır.Suyun sınırlı elektronegatif oksijen atamu artı yüklü
katyonlar üzerinde, sınırlı elektropozitif hidrojen atomları ise
ekis yüklü anyonlar üzerinde birer örtü meydana getirerek
bu ayrışımı gerçekleştirirler.bu mekanizmaya hidratlaşma denir.
+bu mekanizma hücre membranlarından iyon taşınmasında
önemli rol oynar.