Biyoloji Nedir

Biyoloji Nedir

Biyoloji NedirBiyoloji, canlıları inceleyen bilimdir. Bitkilerin ve hayvanların vücut yapılarını, şekillerini, beslenme, solunum, üreme ve davranma biçimlerini araştırır.

Biyologlar, yaşayan varlıklar ve yaşam olguları konusunda ellerinden geldiği kadar bilgi edinmek isterler. Bugün bu konuda çok büyük bir bilgi birikimi vardır; yaşamı inceleyecek yeni birçok yöntemler bulunmuştur.

Bugün, botanikçi adı verilen doğa bilginleri bitkileri inceler. Zoologlar hayvanları incelerler. Anatomi uzmanları yaşayan varlıkların yapısını; fizyologlar, bitki ve hayvan vücutlarının çalışmasını; paleontologlar, bugün yaşayan bitki ve hayvan vücutlarının ataları olan bitki ve hayvan taşıllarını (fosilleri); kalıtbilimciler, gelecek kuşakların biçim, renk, kuvvet ve davranış gibi nitelikleri kendi ana-babalarından nasıl kalıtladıklarını öğrenmek için bitki ve hayvan kuşaklarını incelerler. Canlıların incelenmesine ilişkin bütün bu yaklaşımlar, biyolojinin alanına girer.

Bir köpeğin canlı olduğunu, bir taşın ise canlı ol-madiğini hepimiz görebiliriz. Oysa, canlı ile cansız arasındaki farkın artık belirgin olmadığı bir sınır da vardır. Bu sınırı tanımlamak gerçekten zordur.

Birşey kendiliğinden hareket ediyorsa onun canlı olduğunu söyleyebilirsiniz. Oysa birçok hayvanlar ve hemen hemen bütün bitkiler hareket edemezler. Yaşam gelişmek ve çoğalmak anlamına gelebilir. Alev, bunların her ikisini de yapar. Yeterince yakıt sağlanırsa alev büyür. Bir kâğıt, aleve yeterince yaklaştırılırsa, bir küçük alev daha üretir. Oysa alevin, bir ağaç, ya da bir köpeğin canlı olması anlamında canlı olduğu düşünülemez.

O halde, belki de yaşam bir yapıyı, belli bir biçimi olan, bir tür deri ile kaplanmış bir vücudu gerekli kılmaktadır. Yaşam fikri, bütün bu fikirleri kapsamakla birlikte bir başka özelliği de içerir. Bu da çevredeki değişikliklere tepki gösterme yeteneğidir. Bir bitki büyürken Güneşe doğru döner. Bir salyangoz, tehlike sezince kabuğuna çekilir. Bir balık, besinine doğru yüzer. Bütün bunlar birer tepkidir ve yaşam için gereklidir.

Canlı ile cansız arasındaki sınırın hemen hemen üzerinde bulunan bir tip organizma vardır; virüs. Virüs, mikroskopla görülebilen bakteri gibi mikro-organizmalarları daha küçüktür. Virüsler yalnızca elektron mikroskopuyla görülebilir. Basit de olsa belirli bir yapıları vardır; çoğalırlar, fakat canlı hücrenin dışında yaşayamazlar. Çoğalmak için, istila etmiş oldukları hücrede bulunan maddelerden yararlanırlar. Kendi vücutlarından yeni virüsler meydana getiremezler. Bu bakımdan, daha büyük organizmalar gibi, bunların kesinlikle canlı oldukları söylenemez.
Bir başka soru da, bitkiler ile hayvanlar arasındaki farkın ne olduğudur. Çiçekler gibi büyük bitkiler ile, atlar gibi büyük hayvanlar arasındaki farkları görmek kolaydır. Bitkiler genellikle bir yerde dururlar. Çoğu bitkiler klorofil taşıdıkları için yeşildirler. Bu kimyasal maddeden yararlanarak ve Güneş ışığından enerji sağlayarak hava ve sudan besinlerini yaparlar. Buna ışılbileşim (fotosentez) denir. Hayvanların çoğu hareket eder, yer değiştirirler. Bunu besin bulmak için yaparlar. Çünkü kendi besinlerini kendileri oluşturamazlar. Buna karşılık bazı bitkiler yeşil değildir; söz gelimi mantarlar ve asalak bitkiler gibi bazıları başka organizmaları yerler, bazıları ise hareket ederler. Birçok deniz hayvanı da olduğu yerde kalır, yer değiştirmez, besinlerinin ayağına kadar gelmesini beklerler.

Hem bitki, hem de hayvan mı?

Tek hücreli çok küçük bir organizma olan öglena, suda yüzer ve besinini hayvanlar gibi sağlar; buna karşılık klorofili vardır ve bir bitki gibi besin yapabilir. Canlı-cansız, bitki-hayvan ayrımı kuşkusuz çok yararlıdır. Ne var ki bu ayrımlar ilk bakışta göründüğü kadar kesin değildirler.

Bitkiler ve hayvanlar, yaşamın temel süreçlerinin ve yapılarının çoğunu paylaştıkları için bir canlıdan söz etmek için çoğunlukla “organizma” sözcüğü kullanılır. Bir organizma hücrelerden oluşur. Organizma besin, su ve oksijen almalı, bunları enerjiye ve yeni hücrelere dönüştürmelidir. Artık-ürünleri atmalıdır. Organizmanın hücreleri yıpranır, ya da zedelenir; yerlerine yenilerinin konması gerekir. Bu arada büyümek ve yavru yapmak için yeni hücreler oluşturmalıdır. Bu organizma, tek bir hücreden büyük bir organizma ise,besinleri ve öbür kimyasal maddeleri vücudun her yanına taşıyacak bir dolaşım sistemine gerek vardır. Vücudunun belli bir büyüklüğü ve biçimi vardır. Bu organizmanın yavrulan, bu büyüklüğü biçimi ve yapıyı kalıtlarlar.

Bu niteliksel özellikler bütün canlılar için ortaktır. Yaşamın temel süreçleri bilinince,bunların tek tek durumlara nasıTuyarlanmış olduğu daha fazla anlam kazanır. Bazı bakımlardan biyoloji en eski bilimlerden biridir. Biyolojiye ilişkin en eski yazılı belgeler Yunanistan’da M.O. 500 yıllarında hazırlanmıştır. Bunlar, insan vücudunun bazı bölümlerini tanımlamaktadırlar. M.ö 400’de kanı kalpten vücudun bütün bölümlerine taşıyan atardamarlar tanımlanmıştı. Yalnızca ölülerin vücutları incelenebildiği ve ölümden sonra kan atardamarlardan çekildiği için, bunlar havayı taşıyan geçitler sanılmıştı.

M.ö. 384 – M.ö 322 yılları arasında yaşayan Aristo, zekânın kalpte bulunduğunu sanıyordu. Bunun gibi birkaç sanı dışında Aristo çeşitli incelemeler yapmıştı. Birçok hayvanın, kujların ve balıkların vücut yapılarını (anatomi) tanımladı. İkinci yüzyılda yaşayan Yunanlı Galen, biyoloji deneyleri yaptı. Bugün biyoloji araştırmalarında, gerek canlılar üzerinde dikkatle yapılan gözlemlerden, gerekse deneylerden yararlanılmaktadır. Galen, insan vücudunun iç anatomisini gözlemledi ve tanımladı. Vücudun içinde gördüğü birçok kısımları tanımladı. Kimi zaman yanlışlar da yaptı. Galen’den sonra insanlar yüzyıllarca anatomiyi, onun kitabından öğrendiler; gözlem yapmaya önem vermediler.

Ardından, 1400 sıralarında, Rönesans adı verilen, bilginin yeniden doğuş çağı geldi, insanlar yeniden düşünmeye, sormaya ve çevrelerindeki dünyaya bakmaya başladılar. Leonardo da Vinci (1452-1519) gibi sanatçılar ve yontucular, insan vücudunu yapıtlarında gerçeğe daha uygun bir şekilde gösterebilmek için kesip açtılar ve resimlerini yaptılar. Aynı şekilde bitkileri ve hayvanları da incelediler ve resimlerini yaptılar. Tıp okullarında anatomi öğrencileri Galen’in tanımladığı şeylerden bazılarının aslına uygun olmadığını düşünebilecek cesareti kendilerinde buldular. Eski Yunan uygarlığından bu yana ilk kez, bilginler kendi gözlerini ve kendi akıllarını kullanarak bilgi edindiler.

Rönesans sanatçıları, ilk anatomi bilginleri arasında yer alırlar. Anatomi, vücudun her bölümünün yerinin, biçiminin, büyüklüğünün ve görünüşünün, çevresindeki yapılarla ilgisinin incelenmesidir.

Rönesans sırasında başlayan düşünsel uyanış, birçok alanlarda buluşların yapılmasına neden oldu. Kâşifler yeni yeni ülkelere geziler yaptılar; acayip bitki ve hayvan öyküleriyle döndüler. Baskı makinesi icat edildi. Hayvan, bitki ve insan vücudunun resimleri ve tanımlamaları ilk kez birçok kopyalar halinde basıldı, yayımlandı. XVII. yüzyıl sırasında mikroskop ilk kez kullanıldı. Anton van Leeuwenhoek, yaptığı merceklerle, daha önce gözle görülemeyen tek hücreli organizmaları buldu.

 

kan dolaşımının bulunması

İnsanlar kanın, bir gelgit olayında olduğu gibi kabarıp indiğini sanırlardı. Ancak William Harvey (1578-1657) kanın vücut içinde dolaştığını buldu. Kalpten çıkan kan damarlarının içindeki kapakçıkların, kanın kalpte ileriye doğru tek yönde akmasını sağladığını gösterdi.

Harvey, kalpte kanı pompalayan karıncığın hacmini ölçtü. Burası 60 gram kadar kan alıyordu. Kalbin her atışında bu karıncık boşalıyordu. Kalp dakikada 72 kez atıyordu. Demek ki, dakikada 72 kez 60 gram kanı pompalıyordu. Bu, bir saatte 72 x 60 X 60’a yani 259.2 kg’a eşitti. Ortalama ergin insan ağırlığı 45 kg. ile 85 kg. arasında değiştiğine göre, bu kadar kan nereye gidiyordu?

Bunun gibi kanıtlarla Harvey kanın dolaşım yapması, kalpten tekrar tekrar geçmesi gerektiğini gösterdi. Bugün kanın, ortalama dakikada bir kez vücudu dolaşıp kalpten geçtiğini bilmekteyiz. Harvey, ilk fizyoloji bilginidir. Fizyoloji, canlıların nasıl yaşadıklarını inceleyen biyoloji dalıdır. Hayvanlarda fizyoloji dolaşım, sindirim, solunum ve vücudun besini enerji ve yeni doku haline nasıl getirdiği demek olan metabolizma gibi konuları kapsar. Fizyologlar, bitkilerde de solunum ve metabolizmayı incelerler. Ama bitkilerin özel süreçlerini de ayrıca incelerler. Bunlardan biri yeşil bitkilerin besinlerini yaptıkları ışıIbile-şim olayıdır. Bir başkası da terleme, yani suyun yapraklardan uçmasıdır.

Sınıflandırma, biyolojinin yüzyıllarca durmadan gelişen bir başka koludur. Canlıları anlamak için bunların birbirleriyle ilgilerini anlamak gerekir. Aynı şekilde bilginlerin hangi hayvan, ya da bitki üzerinde konuşulduğunu anlamaları için bunların kendilerine ait adları bulunmalıdır. Üstelik bu ad, başka başka diller konuşan bilginler tarafından anlaşılmalıdır.

Aristo zamanından bu yana doğa bilginleri bitki ve hayvanları en alt basamakta basit varlıklar, en üstte de insanın bulunduğu bir merdiven şeklinde sıralarlardı. Ama herkes, ayrı bir sistem kullanırdı. Günümüzün sistemi her canlıyı iki Latince sözcükten oluşan bir adla tanımlar. Bir çiçeğin her dilde başka adı vardır. Hatta bazı dillerde birkaç adı da olabilir. Oysa bu çiçeğin kimliği Latince adıyla kesin olarak saptanabilir.

İkişer Latince adlı sistem 1707-1778 yılları arasında yaşayan Linnaeus tarafından kuruldu. Linnae-us, bitkileri sınıflara, bu sınıfları da çiçeklerinin

ayrıntılarına göre takımlara ayırdı. Hayvanları ise memeliler, kuşlar, sürüngenler, balıklar, böcekler ve solucanlar şeklinde ayırıyordu, ¡ki ad, organizmanın üyesi olduğu en küçük iki grubu ifade eder. Bunlar “takım” ve “tür”dür. Linnaeus sistemi, iyi düşünülmüş bir sistemdi, ama örneklerinin yalnızca dış görünüşlerini göz önüne almıştı.

Ceorge Cuvier, sınıflamayı daha da geliştirdi. Hayvan vücutlarını kesip açarak bunların iç yapılarını karşılaştırdı. Aynı zamanda hayvan taşıllarını da inceledi. Bunlar, çok eskiden yaşamış olan hayvanların kalıntılarıdır. Cuvier bu taşılları, bugün yaşayan hayvanların vücutlarıyle karşılaştırdı. Bu hayvanların birbirleriyle ilgili olmaları gerektiğini ortaya koydu. Bu paleontolojinin başlangıcıydı.

Bugün sınıflandırma, bölümleme bilimi (takso-nomi) tarafından yürütülmektedir. Uzmanlar organizmayı sınıflarken mikroskopik yapısını, kimyasını, bazı durumlarda ise davranışını incelerler. Ayrıca, organizmaya ilişkin bütün bilgileri değerlendirmek için karmaşık matematiksel yöntemlerden de yararlanırlar. Sınıflandırma, daha fazla canlılar bulunup çıkarıldıkça ve bunlar konusunda daha çok şeyler öğrenildikçe değişmektedir. Canlılar günümüzde, bitkiler ve hayvanlar olmak üzere ikiye ayrılır. Bazen tekhücreli canlılar, protistler adı altında ayrı bir âleme sokulurlar. Ama genellikle ya bitki, ya da hayvan olarak sınıflandırılırlar. Her âlem gitgide daha küçük gruplara ayrılır; bunlar filumları, sınıfları, takımları, aileleri, cinsleri ve türleri oluşturur.

Hayvanlar âlemi, omurgasızlar, yani belkemiği olmayan hayvanlar ve omurgalılar diye iki gruba ayrılır. Omurgasız hayvan filumlarından bir kaçı şunlardır: Protozoa (tek hücreli canlılar); süngerler; sölentereler (deniz lâleleri dahil); yassı solucanlar; yuvarlak solucanlar; halkalı solucanlar; eklembacaklılar (böcekler, yengeçler, İstakozlar dahil); yumuşakçalar, (salyangozlar, taraklar ve akrabaları) ve derisidikenliler (deniz yıldızı ve deniz kestanesi dahil).

Omurgalılar yalnız kordalılar filumundan oluşur. Bunlar balıkları, yılanbalıklarını, ikiyaşayışlıları, sürüngenleri, kuşları ve memelileri kapsar. Bitkiler âleminde tek hücreli ve öbür basit bitkilerin birçok filumu vardır. Bunlar bakterileri, mantarları, suyosunlarım kapsar. Daha gelişmiş bitkiler üç kola ayrılır. Briyofitler karayosunlarını, pteri-dofitler eğreltiotlarını, spermatofitler ise tohumlu ve çiçekli bitkileri kapsar.

Bu sınıflandırmanın nasıl uygulandığına örnek olarak evcil köpeği alalım. Bu, bir omurgalıdır, yani bir belkemiği vardır; öyleyse kordata filumu-nun üyesidir. Bu şube içindeki memeliler sınıfı, yani yavrularını sütle besleyen hayvanlar arasındadır. Etoburlar, yani et yiyen omurgalılar takı-mındandır ve ailesi (Canidae yani köpekgiller) köpekler, kurtlar ve tilkiler gibi köpeğe benzeyen hayvanları kapsar. Köpekler ve kurtlar, aynı cinse (Canis) girerler. Evcil köpekler insan aileleri ile birlikte yaşadıkları için ailenin içinde anlamına gelen familiaris adını alırlar. O halde evcil köpeğe yerinde olarak canis familiaris adı verilir.
XIX. yüzyıl, biyolojideki büyük bulguların bir başka dönemi oldu. Bitki ve hayvan yaşamının birçok ayrıntıları öğrenildi; bunları açıklayacak kuramlar geliştirildi. Artık, hayatı gözlemlemek yetmiyordu. Doğa bilginleri, canlıların ve süreçlerin bu duruma nasıl gelmiş olduklarını anlama uğraşına girmeye yöneldiler.

Seçim ve evrim: En büyük ilerlemelerden biri, Charles Darwin ve Alfred Russel Wallace tarafından 1885’te önerilen, evrimin doğal seçim sonucu meydana geldiği kuramıydı. O zamana kadar bitki ve hayvanların tıpkı bugünkü şekilleriyle yaratılmış oldukları sanılıyordu. Taşılların bulunması bunun doğru olmadığını göstermişti; ama taşıl organizmaların bugünkü biçime nasıl dönüşmüş oldukları bilinmiyordu.

Darwin’in gezileri ona birçok yeni hayvan ve Avrupa’dan tanıdığı hayvanların birçok değişik türlerini tanıtmıştı. Darwin, her hayvan, ya da bitkinin belli ortamlara uyum yaptığı kanısına vardı. Ortam kavramına hava, su, bulunabilen besinin türü ve miktarı, yiyecek ve su uğrundaki yarışma, o organizmayı avlayan hayvanlar ve öbür tehlikeler girer.

Her hayvan, öbürlerinden biraz farklıdır. Belli bir çevreye en uygun olan hayvanlar en sağlıklı olurlar, en uzun yaşarlar. Bunlar daha çok döl verir ve bu döller uygun nitelikleri kalıti?nla aktarırlar. Ortam değişirse, başka bir tip organizma daha iyi uyum sağlayabilir. Bu nedenle Darwin’in doğal seçim ve en uygun olanın hayatta kalması kuramı, türlerin sürekli olarak değiştiğini öne sürer. Bir türün iki grubu birbirinden ayrılır, farklı ortamlarda, sözgelimi başka başka adalarda yaşarlarsa, bunların torunları eninde sonunda farklı türler haline dönüşürler.

Eskiden canlıların çürüyen etten türediği sanılırdı. Yaşamın bu ani oluşumuna “kendiliğinden oluş” denilirdi. Bunun doğru olmadığı, ilk olarak 1668’de Francesco Redi tarafından gösterildi. Redi, gazlı bezle örtülmüş bir kabın içine bir parça çürüyen et koydu. Sineklerin konduğu gazlı bezin üzerinde kurtçuklar ortaya çıkmıştı, ama etin üzerinde hiç birşey görülmemişti. Redi, kurtçukların etten türemeyip sinek yumurtalarından oluştuğunu gösterdi.

Ama hâlâ havada yeni yeni canlıların türemesine neden olabilecek büyülü bir gücün olduğuna inanılıyordu. Louis Pasteur bunun yanlış olduğunu kanıtladı. Ağız kısmı boru şeklinde uzun olan bir şişe aldı. Borunun ucunu yana eğdi ve yatık S harfi şeklinde kıvırdı. Hava borudan şişenin içine girebiliyor, ama havadaki toz parçacıkları şişeye varmadan kıvrımlara takılıyorlardı. Pasteur, şişeye etsuyu doldurup, çıkan buhar şişe ağzını iyice sterilize edinceye kadar kaynattı. Şişe soğuyunca hiç bakteri gelişmedi. Ardından şişenin ağzını kırdı. Bu durumda toz etsuyunun içine düşebiliyordu. Bakteriler geliştiler. Pasteur, havadaki toz parçacıkları arasında ufacık bakteri sporlarının da bulunduğunu gösterdi. Sporlar, koruyucu kapsüllerin içinde bulunan bakterilerdir. Bunlar besin üzerine kondukları zaman gelişirler. Demek ki bakteriler büyülü bir gücün etkisiyle doğmazlar.

Artık, bütün canlıların başka canlılardan doğdukları kabul ediliyor. Bütün canlı organizmaların bir, ya da birçok hücreden oluştuğu, her hücrenin de daha önceki bir hücrenin bölünmesinden meydana geldiği bilinmektedir. Ancak, henüz tam olarak cevaplanamamış bir soru vardır: “İlk hücre nereden geldi?”

Kalıtım

Kendi sebze bahçesinde çalışmalar yapan AvusturyalI keşiş Gregor Mendel, 1866’da anaç bitkiden döllere niteliksel özelliklerin nasıl geçtiğini buldu. Mendel, farklı renkte çiçekleri ve farklı tipte taneleri olan bezelyeleri melezledi. Aldığı sonuçlardan birkaç temel kalıtım yasası çıkardı. Bulduğu sonuçları yayımladığı halde, çalışmaları, yeniden keşfedildikleri 1900 yılına gelinceye kadar kimsenin dikkatini çekmedi. Mendel yasaları kalıtım (genetik) bilimini başlattı. Bu yasalar, aynı zamanda, Darvvin’in de dikkatini çeken ağır değişikliklerin sonraki kuşaklara nasıl geçtiğini de açıkladı.

Biyokimya

XIX. yüzyılda yapılan başka bir keşif de, modern biyolojinin gelişmesini destekledi. Bu keşif, canlı dokuları oluşturan kimyasal bileşiklerin laboratuvarlarda incelenmesinin gerçekleştirilmesiydi. Bitkiler ve hayvanlar içindeki kimyasal bileşikler üzerinde aşçılar uzun zamandan beri çalışmışlardı. Yemek pişirme, organik kimyaya çok benzer. Organik kimyanın da amacı kimyasal bileşikleri karıştırmak, ısıtmak bunların tepkileşmelerinden yeni ürünler elde etmektir. Bununla birlikte, aşçılar bu tepkileşmelerin neden meydana geldiğini anlamazlardı. Görenek ve sezgileri ile çalışırlardı.

Kimyacılar ise, organik olmayan kimyasal bileşikleri incelerler. İnorganik bileşikler maden ve maden tuzlarını kapsarlar. Bir metali ısıtırsanız, ergir. Soğutursanız eskiden olduğu gibi katılaşır. Metal bir heykeli eritip kalıba dökebilir ve tekrar o heykeli yapabilirsiniz. Kimyacılar, inorganik bileşiklerden farklı bir grup kimyasal bileşiklere, organik bileşikler adını verirler. Bunlar canlı dokuları ve ürünlerini kapsarlar. Odunu yakarsanız elinizde yalnızca kül kalır. Külü gerisin geriye odun haline getiremezsiniz. Bir yumurtayı kaynatırsanız, tekrar çiğ yumurta haline getiremezsiniz.

XIX. yüzyıla gelinceye kadar kimyacılar, canlı yaratıklardaki kimyasal bileşiklerin, incelenemeye-cek kadar özgül olduğunu sanırlardı. Daha sonra belli bazı kimyasal bileşiklerin vücutta bulunan maddeler şeklinde birleştirilebileceğini keşfettiler. Artık bu kimyasal maddelerle deney yapılabileceğini biliyorlardı. Organik bileşikleri tanımlayacak bir simge ve yazı düzeni geliştirildi. Bir süre sonra bilim adamları, kimyasal maddelerin organik bileşikleri oluşturmak için birbirlerine nasıl bağlandıklarını öğrendiler. Artık canlı dokuyu oluşturan bileşikleri anlamak mümkün hale gelmişti.
Canlı dokuyu meydana getiren kimyasal maddeler çoğunlukla karbon ve hidrojen atomlarından oluşur. Çoğukez öbür atomlar bunlara bağlanır. Atomlar, molekül adı verilen belirli bir yapıyı oluşturmak üzere belirli bir sıra halinde birbirlerine bağlanırlar. Hücre ve hücre içindeki oluşumlar moleküllerden yapılmıştır. Aynı tipte birçok hücre, sözgelimi belli bir yapısı ve işlevi olan odun, kabuk, kas, yağ, ya da kemik gibi bir dokuyu meydana getirecek şekilde bir araya gelir. Dokular çok zaman özel bir işi görmek üzere organlar halinde düzenlenirler. Organlar yaprakları, çiçekleri, böbrekleri ve kalbi içerir. Bütün bu hücreler, dokular ve organlar hep birlikte organizmanın vücudunu meydana getirirler.

Bitkisel hücreler ve hayvansal hücreler aynı temel bileşenlerden oluşurlar. Bütün hücreler yapmaları gereken işe göre birbirlerinden ayrı olmakla birlikte, “ortalama” hücre tanımlanabilir. Sözgelimi, bitkisel hücrelerde bitki dokusuna sertliğini veren katı selüloz bir kabuk vardır.

 

Canlı dokuların çoğu, üç ana organik bileşikten oluşur. Bunlar karbonhidratlar, yağlar ve proteinlerdir. Karbonhidratlar, şekerler ve nişastalardır. Yağlar, ya da lipitler tereyağı, ya da yemeklik yağ gibi yağları kapsarlar. Bu her iki tip bileşik de karbon ve hidrojen atomlarından oluşur. Bunlar bitki, ya da hayvan tarafından birer enerji deposu olarak biriktirilir. Proteinler ise, karbon, hidrojen ve azottan oluşan çok karmaşık moleküllerdir. Proteinler bütün dokuların yapıldığı yapı taşlarıdır. Bunların ayrıca bir işlevleri daha vardır. Bazı proteinler enzim (maya)dirler. Enzimler, organik tepkimelerin hızını denetleyen kimyasal maddelerdir. Tepkime, enzim olmasa da olur, ama yaşama imkân bırakmayacak kadar yavaş ya da hızlı olur.

Canlı pelte

Hücre, zar adı verilen bir kabukla çevrilmiş ve içinde bir çekirdek bulunan protoplazma adlı, pelteye benzer bir madde kitlesidir. Protoplazma, belirli fakat esnek bir yapı meydana getiren çok iri moleküllerden oluşmuştur. Ortalama bir hücrede yüzde 15 yağ, yüzde 15 protein, yüzde 0.5 şeker, yüzde 4.5 tuz vardır. Geriye kalan yüzde 65’i sudur. Tuzlar ve şekerler çoğunlukla suda erimiş durumdadırlar; buna karşılık proteinler ve yağlar, zarları oluşturmak üzere bir-birleriyle bağlanırlar. Hücre içerisinde, zara kadar ulaşan kanalcıklar vardır. Hücre içerisinde organel (organcık) adı verilen birkaç küçük organ vardır. En basit tek hücreli organizmalar hariç, hücreler zarlarla kaplıdır. Çekirdek de bir zarla kaplanmıştır. Zarlar, hücreye hangi kimyasal maddenin gireceğini denetlemek gibi önemli bir işlev yapar. Bazı moleküller zarlardan kolayca geçer, bazıları ise geçemezler. Bazıları ise, hücre gereksindiği zaman geçirilir. Zarın bunu nasıl yaptığı henüz tam olarak anlaşılamamıştır. Hücrenin merkezine yakın bulunan çekirdek hücre etkinliklerini denetler. Çekirdek, hücrenin kendi kendisini onarması, gelişerek yeni hücrelere bölünmesi için gerekli yeni kimyasal bileşikleri yapacak kalıtsal bilgiyi taşır. Organlarımızın, solunum yapmak, hareket etmek, sindirim yapmak ve üremek gibi bütün etkinlikleri, milyonlarca ufacık hücrenin çalışmalarının sonucudur.

Yaşam denklemleri

Hayvanlar yaşamlarını sürdürmek için kimyasal enerjiye gereksinme duyarlar. Yeryüzü üzerindeki kimyasal enerjinin başlıca kaynağı bitkilerin etkinliğidir. Yeşil bitkiler yaprak ve gövdelerindeki organeller içinde klorofil adlı özgül bir kimyasal maddeyi taşırlar. Klorofil, Güneş ışığının enerjisini emer ve bu enerjiyi ışılbileşim olayı sonucu kimyasal enerjiye dönüştürür. Işılbileşim sırasında bitki havadan karbondioksit topraktan ise su alır; bunların atomlarından glikoz adı verilen bir şekeri ve oksijeni oluşturur. Havada soluduğumuz oksijenin kaynağı budur Karbondioksit + su + enerji = glikoz + oksijen.
Bir tahta parçasını yaktığınızda da buna benzer bir olayı görürsünüz. Tahtadaki karbonhidratlar havanın oksijeni ile birleşirler ve enerjiyi ısı halinde serbest bırakırlar Bu enerji denetim altına alınabilir, buhar makineleri gibi makineleri çalıştırmakta kullanılır.

Canlı vücutta bulunan glikoz hemen yakılmaz. Birkaç karmaşık küçük evreden geçerek bir kimyasal maddeden öbürüne dönüşür. Enerjinin hızla serbest bırakıldığı ateşin tersine, burada enerji yavaş yavaş ve kontrollü bir biçimde bırakılır. Her birkaç evrede bir, küçük bir enerji bölümü serbest bırakılır; bu enerji ATP denilen özel bir moleküle depo olunur. Solunumun son ürünleri olan karbondioksit ve su akciğerlerden çıkar, deri ve böbreklerden atılır. Bitkilerde son ürünler, yapraklardan çıkıp gider.

Her dizi tepkimenin, her evrenin hızını denetleyecek bir, ya da daha çok sayıda özel enzim vardır. Besinin enerjiye ve yeni doku haline dönüştürülmesine metabolizma denir.

Bitki ve hayvanlarda besjenmenin incelenmesi, biyolojinin önemli bir bölümünü oluşturur. Beslenme bilgisi, bitki ve hayvanların metabolizmalarını sürdürmek için almak zorunda oldukları kimyasal maddeler bilimidir. Bir hayvan, karbonhidratları, yağları, proteinleri ve az miktarda da madensel tuzları ve vitaminleri içeren besine muhtaçtır. Gereğinden çok yiyen bir insan, ya da hayvan fazla karbonhidratları yağ haline getirip vücudunda depo eder. Çok az yerse, depo edilen yağ, tekrar glikoz haline dönüştürülür ve enerji için kullanılır. Hayvan aç kalırsa, yaşayabilmek için hattâ kendi kaslarındaki protein bile enerji sağlamakta kullanılır.

Çok besin almak yetmez. Beslenme organizmanın metabolizması için gerekli olan bütün moleküllere yer vermelidir. İnsan vücudu vitaminleri ve tuzları yapamaz, o yüzden besinlerde bütün vitaminlerin ve tuzların bulunması gerekir. Bitkiler, kendi şekerlerini, proteinlerini, yağlarını ve vitaminlerini kendileri yapabilirler.

Biyofizik

XX. yüzyılda hücrenin, hücre organel-lerinin, hücre zarlarının içinde ortaya çıkan fiziksel ve kimyasal süreçleri inceleyen yeni bir biyoloji dalı gelişmiştir. Bu, biyofiziktir. Bu dal, birçok yeni aygıt biyoloji bilginlerine hücrenin çalışmasına ilişkin yeni bilgiler kazandırdıktan sonra gelişmiştir. Bu aygıtlardan biri de elektron mik-roskopudur. Bu mikroskopla, hücre içindeki küçük yapılar, zarlar, hattâ büyük moleküller görülebilir ve bunların fotoğrafları çekilebilir. Diğer bir yeni yöntem de, radyoaktif izotoplardan yararlanmaktır. Bir molekül, radyoaktif karbon izotopuyla işaretlenebilir. Sonra da hücreye girdiği ve metabolizmanın etkisine uğradığı zaman moleküle neler olduğu izlenebilir. Glikozdaki karbon atomlarının herbiri işaretlenmiş ve bu atomların metabolizma sırasında izledikleri yol saptanmıştır. Biyofizikçiler tarafından incelenen en önemli sorunlardan biri de maddelerin hücre zarlarından nasıl geçtikleridir. Diğer konular içinde, kaslar kasılınca ne kadar ısı üretildiği, kemiklerin ne denli kuvvetli olduğu vardır.

Etiketler: , , , ,

Yorum yazın