Biyolojiye gercekci yaklasimin tek adresi.

Arama Sonuçları..

Toplam 88 kayıt bulundu.

Fotosentez

Dünya, canlı yaşamına en uygun olacak şekilde, özel olarak tasarlanmış bir gezegendir. Atmosferindeki gazların oranından, güneşe olan uzaklığına, dağların varlığından, suyun içilebilir olmasına, bitkilerin çeşitliliğinden yeryüzünün sıcaklığına kadar kurulmuş olan pek çok hassas denge sayesinde dünya yaşanabilir bir ortamdır. Yaşamı oluşturan öğelerin devamlılığının sağlanabilmesi için de hem fiziksel şartların hem de bazı biyokimyasal dengelerin korunması gereklidir. Örneğin nasıl ki canlıların yeryüzünde yaşamaları için yer çekimi kuvveti vazgeçilmez ise, bitkilerin ürettiği organik maddeler de yaşamın devamı için bir o kadar önemlidir. İşte bitkilerin bu organik maddeleri üretmek için gerçekleştirdikleri işlemlere, daha önce de belirttiğimiz gibi fotosentez denir. Bitkilerin kendi besinlerini kendilerinin üretmesi olarak da özetlenebilecek olan fotosentez işlemi, bunların diğer canlılardan ayrıcalıklı olmasını sağlar. Bu ayrıcalığı sağlayan, bitki hücresinde insan ve hayvan hücrelerinden farklı olarak güneş enerjisini direkt olarak kullanabilen yapılar bulunmasıdır. Bu yapıların yardımıyla, bitki hücreleri güneşten gelen enerjiyi insanlar ve hayvanlar tarafından besin yoluyla alınacak enerjiye çevirirler ve yine çok özel yollarla depolarlar. İşte bu şekilde fotosentez işlemi tamamlanmış olur. Gerçekte bütün bu işlemleri yapan, bitkinin tamamı değildir, yaprakları da değildir, hatta bitki hücresinin tamamı da değildir. Bu işlemleri bitki hücresinde yer alan ve bitkiye yeşil rengini veren "kloroplast" adı verilen organel gerçekleştirir. Kloroplastlar, milimetrenin binde biri kadar büyüklüktedir, bu yüzden yalnızca mikroskopla gözlemlenebilirler. Yine fotosentezde önemli bir rolü olan kloroplastın çeperi de, metrenin yüz milyonda biri kadar bir büyüklüktedir. Görüldüğü gibi rakamlar son derece küçüktür ve bütün işlemler bu mikroskobik ortamlarda gerçekleşir. Fotosentez olayındaki asıl hayret verici noktalardan biri de budur. SIR DOLU BİR FABRİKA: KLOROPLAST Kloroplastta fotosentezi gerçekleştirmek üzere hazırlanmış thylakoidler, iç zar ve dış zar, stromalar, enzimler, ribozom, RNA ve DNA gibi oluşumlar vardır. Bu oluşumlar hem yapısal hem de işlevsel olarak birbirlerine bağlıdırlar ve her birinin kendi bünyesinde gerçekleştirdiği son derece önemli işlemler vardır. Örneğin kloroplastın dış zarı, kloroplasta madde giriş-çıkışını kontrol eder. İç zar sistemi ise "thylakoid" olarak adlandırılan yapıları içermektedir. Disklere benzeyen thylakoid bölümünde pigment (klorofil) molekülleri ve fotosentez için gerekli olan bazı enzimler yer alır. Thylakoidler "grana" adı verilen kümeler meydana getirerek, güneş ışığının en fazla miktarda emilmesini sağlarlar. Bu da bitkinin daha fazla ışık alması ve daha fazla fotosentez yapabilmesi demektir. Bunlardan başka kloroplastlarda "stroma" adı verilen ve içinde DNA, RNA ve fotosentez için gerekli olan enzimleri barındıran bir de sıvı bulunur. Kloroplastlar sahip oldukları bu DNA ve ribozomlarla hem kendilerini çoğaltırlar, hem de bazı proteinlerin üretimini gerçekleştirirler. Fotosentezdeki başka bir önemli nokta da bütün bu işlemlerin çok kısa, hatta gözlemlenemeyecek kadar kısa bir süre içinde gerçekleşmesidir. Kloroplastların içinde bulunan binlerce "klorofil"in aynı anda ışığa tepki vermesi, saniyenin binde biri gibi inanılmayacak kadar kısa bir sürede gerçekleşir. Bilim adamları kloroplastların içinde gerçekleşen fotosentez olayını uzun bir kimyasal reaksiyon zinciri olarak tanımlarlarken, işte bu hız nedeniyle fotosentez zincirinin bazı halkalarında neler olduğunu anlayamamakta ve olanları hayranlıkla izlemektedirler. Anlaşılabilen en net nokta, fotosentezin iki aşamada meydana geldiğidir. Bu aşamalar "aydınlık evre" ve "karanlık evre" olarak adlandırılır. AYDINLIK EVRE Bitkilerin fotosentez işleminde kullanacakları tek enerji kaynağı olan güneş ışığı değişik renklerin birleşimidir ve bu renklerin enerji yükü birbirinden farklıdır. Güneş ışığındaki renklerin ayrıştırılması ile ortaya çıkan ve tayf adı verilen renk dizisinin bir ucunda kırmızı ve sarı tonları, öbür ucunda da mavi ve mor tonları bulunur. En çok enerji taşıyanlar tayfın iki ucundaki bu renklerdir. Bu enerji farkı bitkiler açısından çok önemlidir çünkü fotosentez yapabilmek için çok fazla enerjiye ihtiyaçları vardır. Bitkiler en çok enerji taşıyan bu renkleri hemen tanırlar ve fotosentez sırasında güneş ışınlarından tayfın iki ucundaki renkleri, daha doğrusu dalga boylarını soğururlar, yani emerler. Buna karşılık tayfın ortasında yer alan yeşil tonlardaki renklerin enerji yükü daha az olduğu için, yapraklar bu dalga boylarındaki ışınların pek azını soğurup büyük bölümünü yansıtırlar. Bunu da kloroplastların içinde bulunan klorofil pigmentleri sayesinde gerçekleştirirler. İşte yaprakların yeşil gözükmesinin nedeni de budur. Fotosentez işlemi bitkilerin yeşil görünmesine neden olan bu pigmentlerin güneş ışığını soğurmasından kaynaklanan hareketlenme ile başlar. Acaba klorofiller bu hareketlenme ile fotosentez işlemine nasıl başlamaktadırlar? Bu sorunun cevabının verilebilmesi için öncelikle kloroplastların içinde bulunan ve klorofilleri içinde barındıran Thylakoid'in yapısının incelenmesinde fayda vardır. "Klorofiller, "klorofil-a" ve "klorofil-b" olarak ikiye ayrılırlar. Bu iki çeşit klorofil güneş ışığını soğurduktan sonra elde ettikleri enerjiyi fotosentez işlemini başlatacak olan fotosistemler içinde toplarlar. Thaylakoid'in detaylı yapısının anlatıldığı resimde de görüldüğü gibi fotosistemler kısaca, thylakoid'in içinde yer alan bir grup klorofil olarak tanımlanabilir. Yeşil bitkilerin tamamına yakını bir fotosistem ile tek aşamalı fotosentez gerçekleştirirken, bitkilerin %3'ünde fotosentezin iki aşamalı olmasını sağlayacak iki farklı fotosistem bölgesi bulunur. "Fotosistem I", ve "Fotosistem II" olarak adlandırılan bu bölgelerde toplanan enerji daha sonra tek bir "klorofil-a" molekülüne transfer edilir. Böylece her iki fotosistemde de reaksiyon merkezleri oluşur. Işığın emilmesiyle elde edilen enerji, reaksiyon merkezlerindeki yüksek enerjili elektronların gönderilmesine, yani kaybedilmesine neden olur. Bu yüksek enerjili elektronlar daha sonraki aşamalarda suyun parçalanıp oksijenin elde edilmesi için kullanılır. Bu aşamada bir dizi elektron değiş tokuşu gerçekleşir. "Fotosistem I" tarafından verilen elektron, "Fotosistem II" den salınan elektron ile yer değiştirir. "Fotosistem II" tarafından bırakılan elektronlar da suyun bıraktığı elek-tronlarla yer değiştirir. Sonuç olarak su, oksijen, protonlar ve elektronlar olmak üzere ayrıştırılmış olur. Ortaya çıkan protonlar thylakoid'in iç kısmına taşınarak hidrojen taşıyıcı molekül olan NADP (nikotinamid adenin dinükliotid fosfat) ile birleşirler. Neticede NADPH molekülü ortaya çıkar. Suyun ayrışmasından sonra ortaya çıkan protonlardan bazıları ise thylakoid zarındaki enzim kompleksleri ile birleşerek ATP molekülünü (hücrenin işlemlerinde kullanacağı bir enerji paketçiği) meydana getirirler. Bütün bu işlemler sonucunda bitkilerin besin üretebilmesi için ihtiyaç duydukları enerji artık kullanılmaya hazır hale gelmiştir. Bir reaksiyonlar zinciri olarak özetlemeye çalıştığımız bu olaylar fotosentez işleminin sadece ilk yarısıdır. Bitkilerin besin üretebilmesi için enerji gereklidir. Bunun temin edilebilmesi için düzenlenmiş olan "özel yakıt üretim planı" sayesinde diğer işlemler de eksiksiz tamamlanır. KARANLIK EVRE Fotosentezin ikinci aşaması olan Karanlık Evre ya da Calvin Çevrimi olarak adlandırılan bu işlemler, kloroplastın "stroma" diye adlandırılan bölgelerinde gerçekleşir. Aydınlık evre sonucunda ortaya çıkan enerji yüklü ATP ve NADPH molekülleri, karanlık evrede kullanılan karbondioksiti, şeker ve nişasta gibi besin maddelerine dönüştürürler. Burada kısaca özetlenen bu reaksiyon zincirini kaba hatlarıyla anlayabilmek bilim adamlarının yüzyıllarını almıştır. Yeryüzünde başka hiçbir şekilde üretilemeyen karbonhidratlar ya da daha geniş anlamda organik maddeler milyonlarca yıldır bitkiler tarafından üretilmektedir. Üretilen bu maddeler diğer canlılar için en önemli besin kaynaklarındandır. Fotosentez reaksiyonları sırasında farklı özelliklere ve görevlere sahip enzimler ile diğer yapılar tam bir iş birliği içinde çalışırlar. Ne kadar gelişmiş bir teknik donanıma sahip olursa olsun dünya üzerindeki hiçbir laboratuvar, bitkilerin kapasitesiyle çalışamaz. Oysa bitkilerde bu işlemlerin tümü milimetrenin binde biri büyüklüğündeki bir organelde meydana gelmektedir. Şekilde görülen formülleri, sayısız çeşitlilikteki bitki hiç şaşırmadan, reaksiyon sırasını hiç bozmadan, fotosentezde kullanılan hammadde miktarlarında hiçbir karışıklık olmadan milyonlarca yıldır uygulamaktadır. Ayrıca fotosentez işlemi ile, hayvanların ve insanların enerji tüketimleri arasında da önemli bir bağlantı vardır. Aslında yukarıda anlatılan karmaşık işlemlerin özeti, bitkilerin fotosentez sonucu canlılar için mutlaka gerekli olan glukozu ve oksijeni meydana getirmeleridir. Bitkilerin ürettiği bu ürünler diğer canlılar tarafından besin olarak kullanılırlar. İşte bu besinler vasıtasıyla canlı hücrelerinde enerji üretilir ve bu enerji kullanılır. Bu sayede bütün canlılar güneşten gelen enerjiden faydalanmış olurlar. Canlılar fotosentez sonucu oluşan besinleri yaşamsal faaliyetlerini sürdürmek için kullanırlar. Bu faaliyetler sonucunda atık madde olarak atmosfere karbondioksit verirler. Ama bu karbondioksit hemen bitkiler tarafından yeniden fotosentez için kullanılır. Bu mükemmel çevirim böylelikle sürer gider. FOTOSENTEZ İÇİN GEREKLİ OLAN HER ŞEY GİBİ GÜNEŞ IŞIĞI DA ÖZEL OLARAK AYARLANMIŞTIR Bu kimyasal fabrikada her şey olup biterken, işlemler sırasında kullanılacak enerjinin özellikleri de ayrıca tespit edilmiştir. Fotosentez işlemi bu yönüyle incelendiğinde de, gerçekleşen işlemlerin ne kadar büyük bir hassasiyetle tasarlanmış olduğu görülecektir. Çünkü güneşten gelen ışığın enerjisinin özellikleri, tam olarak kloroplastın kimyasal tepkimeye girmesi için ihtiyaç duyduğu enerjiyi karşılamaktadır. Bu hassas dengenin tam anlaşılabilmesi için güneş ışığının fotosentez işlemindeki fonksiyonlarını ve önemini şöyle bir soruyla inceleyelim: Güneş'in ışığı fotosentez için özel olarak mı ayarlanmıştır? Yoksa bitkiler, gelen ışık ne olursa olsun, bu ışığı değerlendirip ona göre fotosentez yapabilecek bir esnekliğe mi sahiptirler? Bitkiler hücrelerindeki klorofil maddelerinin ışık enerjisine karşı duyarlı olmaları sayesinde fotosentez yapabilirler. Buradaki önemli nokta klorofil maddelerinin çok belirli bir dalga boyundaki ışınları kullanmalarıdır. Güneş tam da klorofilin kullandığı bu ışınları yayar. Yani güneş ışığı ile klorofil arasında tam anlamıyla bir uyum vardır Amerikalı astronom George Greenstein, The Symbiotic Universe adlı kitabında bu kusursuz uyum hakkında şunları yazmaktadır: Fotosentezi gerçekleştiren molekül, klorofildir... Fotosentez mekanizması, bir klorofil molekülünün Güneş ışığını absorbe etmesiyle başlar. Ama bunun gerçekleşebilmesi için, ışığın doğru renkte olması gerekir. Yanlış renkteki ışık, işe yaramayacaktır. Bu konuda örnek olarak televizyonu verebiliriz. Bir televizyonun, bir kanalın yayınını yakalayabilmesi için, doğru frekansa ayarlanmış olması gerekir. Kanalı başka bir frekansa ayarlayın, görüntü elde edemezsiniz. Aynı şey fotosentez için de geçerlidir. Güneş'i televizyon yayını yapan istasyon olarak kabul ederseniz, klorofil molekülünü de televizyona benzetebilirsiniz. Eğer bu molekül ve Güneş birbirlerine uyumlu olarak ayarlanmış olmasalar, fotosentez oluşmaz. Ve Güneş'e baktığımızda, ışınlarının renginin tam olması gerektiği gibi olduğunu görürüz. FOTOSENTEZİN SONUÇLARI Milimetrenin binde biri büyüklükte yani ancak elektron mikroskobuyla görülebilecek kadar küçük olan kloroplastlar sayesinde gerçekleştirilen fotosentezin sonuçları, yeryüzünde yaşayan tüm canlılar için çok önemlidir. Canlılar havadaki karbondioksitin ve havanın ısısının sürekli olarak artmasına neden olurlar. Her yıl insanların, hayvanların ve toprakta bulunan mikroorganizmaların yaptıkları solunum sonucunda yaklaşık 92 milyar ton ve bitkilerin solunumları sırasında da yaklaşık 37 milyar ton karbondioksit atmosfere karışır. Ayrıca fabrikalarda ve evlerde kaloriferler ya da soba kullanılarak tüketilen yakıtlar ile taşıtlarda kullanılan yakıtlardan atmosfere verilen karbondioksit miktarı da en az 18 milyar tonu bulmaktadır. Buna göre karalardaki karbondioksit dolaşımı sırasında atmosfere bir yılda toplam olarak yaklaşık 147 milyar ton karbondioksit verilmiş olur. Bu da bize doğadaki karbondioksit içeriğinin sürekli olarak artmakta olduğunu gösterir. Bu artış dengelenmediği takdirde ekolojik dengelerde bozulma meydana gelebilir. Örneğin atmosferdeki oksijen çok azalabilir, yeryüzünün ısısı artabilir, bunun sonucunda da buzullarda erime meydana gelebilir. Bundan dolayı da bazı bölgeler sular altında kalırken, diğer bölgelerde çölleşmeler meydana gelebilir. Bütün bunların bir sonucu olarak da yeryüzündeki canlıların yaşamı tehlikeye girebilir. Oysa durum böyle olmaz. Çünkü bitkilerin gerçekleştirdiği fotosentez işlemiyle oksijen sürekli olarak yeniden üretilir ve denge korunur. Yeryüzünün ısısı da sürekli değişmez. Çünkü yeşil bitkiler ısı dengesini de sağlarlar. Bir yıl içinde yeşil bitkiler tarafından temizleme amacıyla atmosferden alınan karbondioksit miktarı 129 milyar tonu bulur ki bu son derece önemli bir rakamdır. Atmosfere verilen karbondioksit miktarının da yaklaşık 147 milyar ton olduğunu söylemiştik. Karalardaki karbondioksit-oksijen dolaşımında görülen 18 milyar tonluk bu açık, okyanuslarda görülen farklı değerlerdeki karbondioksit-oksijen dolaşımıyla bir ölçüde azaltılabilmektedir. Yeryüzündeki canlı yaşamı için son derece hayati olan bu dengelerin devamlılığını sağlayan, bitkilerin yaptığı fotosentez işlemidir. Bitkiler fotosentez sayesinde atmosferdeki karbondioksidi ve ısıyı alarak besin üretirler, oksijen açığa çıkarırlar ve dengeyi sağlarlar. Atmosferdeki oksijen miktarının korunması için de başka bir doğal kaynak yoktur. Bu yüzden tüm canlı sistemlerdeki dengelerin korunması için bitkilerin varlığı şarttır. BİTKİLERDEKİ BESİNLER FOTOSENTEZ SONUCUNDA OLUŞUR Bu mükemmel sentezin hayati önem taşıyan bir diğer ürünü de canlıların besin kaynaklarıdır. Fotosentez sonucunda ortaya çıkan bu besin kaynakları "karbonhidratlar" olarak adlandırılır. Glukoz, nişasta, selüloz ve sakkaroz karbonhidratların en bilinenleri ve en hayati olanlarıdır. Fotosentez sonucunda üretilen bu maddeler hem bitkilerin kendileri, hem de diğer canlılar için çok önemlidir. Gerek hayvanlar gerekse insanlar, bitkilerin üretmiş olduğu bu besinleri tüketerek hayatlarını sürdürebilecek enerjiyi elde ederler. Hayvansal besinler de ancak bitkilerden elde edilen ürünler sayesinde var olabilmektedir. Buraya kadar bahsedilen olayların yaprakta değil de herhangi bir yerde gerçekleştiğini varsayarak düşünsek acaba aklınızda nasıl bir yer şekillenirdi? Havadan alınan karbondioksit ve su ile besin üretmeye yarayan aletlerin bulunduğu, üstelik de o sırada dışarıya verilmek üzere oksijen üretebilecek teknik özelliklere sahip makinaların var olduğu, bu arada ısı dengesini de ayarlayacak sistemlerin yer aldığı çok fonksiyonlu bir fabrika mı aklınıza gelirdi? Avuç içi kadar bir büyüklüğe sahip bir yerin aklınıza gelmeyeceği kesindir. Görüldüğü gibi ısıyı tutan, buharlaşmayı sağlayan, aynı zamanda da besin üreten ve su kaybını da engelleyen mükemmel mekanizmalara sahip olan yapraklar, tam bir tasarım harikasıdırlar. Bu saydığımız işlemlerin hepsi ayrı özellikte yapılarda değil, tek bir yaprakta (boyutu ne olursa olsun) hatta tek bir yaprağın tek bir hücresinde, üstelik de hepsi birarada olacak şekilde yürütülebilmektedir. Buraya kadar anlatılanlarda da görüldüğü gibi bitkilerin bütün fonksiyonları, asıl olarak canlılara fayda vermesi için nimet olarak yaratılmışlardır. Bu nimetlerin çoğu da insan için özel olarak tasarlanmıştır. Çevremize, yediklerimize bakarak düşünelim. Üzüm asmasının kupkuru sapına bakalım, incecik köklerine… En ufak bir çekme ile kolayca kopan bu kupkuru yapıdan elli altmış kilo üzüm çıkar. İnsana lezzet vermek için rengi, kokusu, tadı her şeyi özel olarak tasarlanmış sulu üzümler çıkar. Karpuzları düşünelim. Yine kuru topraktan çıkan bu sulu meyve insanın tam ihtiyaç duyacağı bir mevsimde, yani yazın gelişir. İlk ortaya çıktığı andan itibaren bir koku eksperi gibi hiç bozulma olmadan tutturulan o muhteşem kavun kokusunu ve o ünlü kavun lezzetini düşünelim. Diğer yandan ise, parfüm üretimi yapılan fabrikalarda bir kokunun ortaya çıkarılmasından o kokunun muhafazasına kadar gerçekleşen işlemleri düşünelim. Bu fabrikalarda elde edilen kaliteyi ve kavunun kokusundaki kaliteyi karşılaştıralım. İnsanlar koku üretimi yaparken sürekli kontrol yaparlar, meyvelerdeki kokunun tutturulması içinse herhangi bir kontrole ihtiyaç yoktur. İstisnasız dünyanın her yerinde kavunlar, karpuzlar, portakallar, limonlar, ananaslar, hindistan cevizleri hep aynı kokarlar, aynı eşsiz lezzete sahiptirler. Hiçbir zaman bir kavun karpuz gibi ya da bir mandalina çilek gibi kokmaz; hepsi aynı topraktan çıkmalarına rağmen kokuları birbiriyle karışmaz. Hepsi her zaman kendi orijinal kokusunu korur. Bir de bu meyvelerdeki yapıyı detaylı olarak inceleyelim. Karpuzların süngersi hücreleri çok yüksek miktarda su tutma kapasitesine sahiplerdir. Bu yüzden karpuzların çok büyük bir bölümü sudan oluşur. Ne var ki bu su, karpuzun herhangi bir yerinde toplanmaz, her tarafa eşit olacak şekilde dağılmıştır. Yer çekimi göz önüne alındığında, olması gereken, bu suyun karpuzun alt kısmında bir yerlerde toplanması, üstte ise etsi ve kuru bir yapının kalmasıdır. Oysa karpuzların hiçbirinde böyle bir şey olmaz. Su her zaman karpuzun içine eşit dağılır, üstelik şekeri, tadı ve kokusu da eşit olacak şekilde bu dağılım gerçekleşir.   Doğada meydana gelen ve canlılığın ışık ile iletişim gösteren en belirgin temel olaylarından biri "fotosentez" dir. Fotosentez ışık enerjisinin biyolojik olarak kimyasal enerjiye dönüşümü olayıdır. Enerji yönünden tüm canlı organizmalar kesinlikle fotosenteze bağımlıdır, çünkü gerekli besin maddelerinin ve hatta atmosferdeki oksijenin kökeni fotosentezdir. Canlı hücrelerin büyük bir çoğunluğu, basit bir algden, büyük ve karmaşık kara bitkilerine kadar fotosentez yaparlar. İnsan yaşadığı ortamda kendi gereksinmelerine göre bir çok değişiklikleri yapma yeteneğine sahip olmasına rağmen, tüm beslenme sorunu için tamamıyla diğer organizmalara bağlıdır. Bu besin piramidinin tabanını fotosentez yapan bitkiler oluşturur. Yediğimiz her şey, ya doğrudan doğruya bitkisel kökenli, ya da bu kökenden türemiş maddelerdir. Gerçekten fotosentez tek başına büyük bir olaydır. Her yıl dünyada 690 milyar ton karbon dioksit (CO2) ve 280 milyar ton su (H2 O) dan fotosentez yolu ile 500 milyar ton karbonhidrat üretilmekte ve 500 milyar ton oksijen atmosfere verilmektedir. Canlıların büyük bir çoğunluğu için oksijen, besin kadar önemlidir. Oksijen (O2) hayatsal olayların sürekliliği için gerekli olan, besinlerde depo edilmiş enerjiyi serbest hale getirir. Canlıların çoğu havadaki serbest oksijeni kullanır. Bir kısım organizmalar (bazı bir hücreliler, ilkel bitkiler, yassı ve yuvarlak parazit solucanlar) enerji elde etmek üzere çevrelerindeki eser miktarda oksijenden bile faydalanabilirler. Diğer bir kısım organizmalar ise serbest oksijen olmadan da enerji elde edebilirler (Anaerobik solunum). Fakat kompleks yapılı bitki ve hayvanlar, yaşamak için çok miktarda oksijen kullanmak zorundadırlar (Aerobik solunum). Öyleyse kompleks yapılı organizmaların canlılığının devamı ve yayılması oksijenin varlığına bağlıdır. Deney 1. Klorofil Elde Edilmesi Yeşil bitkilerin kloroplastlarında meydana gelen fotosentez de, havanın karbon dioksidi ve suyun varlığında karbonhidrat ve oksijen oluşturulmasıdır. Fotosentez olayını detaylı bir şekilde ortaya koymadan önce klorofil ile ilgili bazı deneyler gösterilecektir. Araç ve Gereçler: Isırgan otu (Urtica) yaprağı, kum, havan, kurutma kağıdı, tebeşir, benzen, alkol, su. Uygulama: Bir havan içine hücrelerin parçalanmasını kolaylaştırmak için kum ve alkol konulup ısırgan otunun yaprakları ilave edilerek iyice ezilir. Bunun sonucunda koyu yeşil boyalı bir eriyik elde edilir. Buna ham klorofil ekstresi adı verilir. Ham klorofil ekstresi hem klorofil, hem de diğer renk maddelerinden olan karotin ve ksantofil boyalı maddeleri de içermektedir. Bunları ayırmak için ekstre filitre kağıdından süzülür. Süzülen bu berrak ekstreden bir miktar alınarak bir deney tüpüne aktarılır. Tübün üzerine aynı miktarda benzen ile bir kaç damla su ilave ediler. Su ilave edilmesinin amacı alkol karışımının yoğunluğunu arttırıp, benzenin kolayca tübün üst kısmına çıkmasını sağlamaktır. Bir süre sonra tübün üst kısmında benzende eriyen klorofilin , alt kısmında ise alkolde kalan sarı renkli karotin ve ksantofil bulunur. Bu şekilde ayırmak, kaba bir yöntemdir. Bu ayrımı daha ayrıntılı bir biçimde gözleye bilmek için kağıt ve tebeşir yardımıyla basitçe yapılabilecek olan bazı uygulamaları örnek olarak verebiliriz. Bu uygulamada yukarıda adı geçen renkli maddeler molekül ağırlığı ve adsorbsiyon derecelerine göre ayrılırlar. Bir petri içine süzülmüş olan berrak klorofil ekstresinden bir miktar koyulur. İçerisine şerit şeklinde kesilerek hazırlanmış kurutma kağıdı ile tebeşir yerleştirilir. Bir süre sonra kağıdın ve tebeşirin üst kısımlarında sarı renkli karotin ve ksantofil, alt kısımda ise yeşil renkli klorofilin toplandığı görülür. Bu kademeli renk farkı adı geçen renk maddelerinin molekül ağırlıklarının ve adsorbsiyon derecelerinin farklı olmasında ileri gelir. Fotosentez Olayında Organik Madde Sentezlendiğinin Gösterilmesi Fotesentezde ışığın katalizörlüğü altında karbon dioksit ve suyun bitkiler tarafından birleştirilerek organik madde (glikoz) sentezlenmesidir. Bu maddeler ya olduğu gibi ya da uzun zincirler şeklinde paketlenerek nişasta şeklinde depolanırlar. Amacımız fotosentezin bir ürünü olan glikozun sentezlendiğini ortaya koymaktır. Araç ve Gereçler : Ebegümeci ve yaprağı iki renkli olan bir bitki yaprağı, siyah renkli kağıt, potasyum iyodür (KI), sıcak su. Uygulama : Yaprağı iki renkli olan bitkiyi alarak uzun bir müddet ışık altında tutunuz. Ebegümeci bitkisinin bir yaprağının yarısını siyah bir kağıt ile kapatarak diğer bitkiyle birlikte aynı sürede olmak şartıyla ışık altında bırakınız. Daha sonra bu bitkileri saplarından keserek kaynamakta olan suyun içerisinde hücrelerinin ölmesini ve çeperlerinin dağılmalarını sağlayınız. Bu iş için iki dakikalık bir süre yeterli olacaktır. Yapraklar yeşil rengini kaybedince potasyum iyodürle muamele ediniz. Işıkta kalmış yeşil renkli bölgelerin nişasta oluşumundan dolayı mavi bir renk aldığını, yeşil olmayan kısımların ise renk vermediğini göreceksiniz (Şekil 4. 3). Deney 3. Fotosentez İçin Karbondioksitin Varlığının Zorunlu Olduğunun Gösterilmesi Yeşil bir bitki oldukça yoğun olarak ışık altında bırakılsa bile, eğer ortamda karbon dioksit bulunmuyorsa bitki bir süre sonra sararmaya başladığı ve gelişiminin durduğu gözlenir. Bunu aşağıdaki gibi bir deneyle ispatlamak mümkündür. Araç ve Gereçler : Bir dal parçası, kavanoz, tüp, tıpa, potasyum hidroksit (KOH), su. Uygulama : Bir bitki dalı alınarak iki yaprağı içerisinde su ve potasyum hidroksit bulunduran bir tüple birlikte (tüpün ağzı açık durumda) geniş ağızlı bir şişe veya kavanoz içerisine bırakılır. Bir süre sonra dalın kavanoz içerisinde kalan kısmında yaprakların sararıp solduğu görülür. Bir müddet daha sonra ise yapraklar tamamen ölür. Buna neden olan faktör, büyük şişedeki karbon dioksitin potasyum hidroksit tarafından emilerek şişe içerisindeki yaprakların ışık ve suyu aldıkları halde karbon dioksit yetersizliğinden fotosentezi yapamamalarındandır. Böylece fotosentez için ortamda karbondioksite kesinlikle gereksinim duyulduğu ispatlanmış olur (Şekil 4. 4). Deney 4. Fotosentezi Etkileyen Faktörlerin Birlikte İncelenmesi Aynı canlı materyeli üzerinde, fotosentezi etkileyen faktörlerin birinin etkisini değiştirip (ışık, karbon dioksit, sıcaklık gibi) diğerlerininkinin sabit tutulması ile fotosentez hızında meydana gelen değişikliklerin incelenmesi ve bu faktörlerin etkilerinin karşılaştırılması şeklinde gösterilecektir. Araç ve Gereçler: Elodea bitkisi, beher, huni, ışık kaynağı, %4'lük potasyum bikarbonat (KHCO3), %1'lik KHCO3, termometre, ispirto ocağı, milimetrik kağıt. Uygulama: Bu deney için Elodea su bitkisi kullanılacaktır. Elodea bitkisi içi su dolu bir cam kaba alınır. Bitkinin üzeri çıkacak olan gaz kabarcıklarını toplayacak olan bir huniyle şekilde görüldüğü gibi kapatılır (Şekil 4. 5). Işık faktörünün etkisini ölçmek için önce normal ışıktaki kabarcık çıkışı tespit edilir. Bir lamba yardımıyla düzeneğe ışık verilir ve kabarcık çıkışı gözlenir. Fotosentez hızı ile aydınlatma şiddeti arasındaki ilişki grafikte gösterilir. Karbondioksit konsantrasyonunun etkisini inceleyebilmek için de başka bir kaba yine ortamı su ile hazırlanmış %4'lük KHCO3 çözeltisi konur. Yine bitki bu düzeneğin içine yerleştirilip bu konsantrasyondaki fotosentez hızı ölçülür. Aynı işlem %1'lik KHCO3 için tekrarlanır. KHCO3 konsantrasyonuna karşı kabarcık sayısındaki değişim grafiği çizilir. Sıcaklığın fotosentez üzerine etkisini ölçmek içinde aynı düzeneğin sıcaklığı ölçülür ve bu sıcaklıktaki kabarcık sayısı saptanır. Daha sonra sıcaklık ispirto ocağı yardımıyla arttırılır ve kabarcık sayısı belirlenir. Sıcaklık kabarcık çıkışı durana kadar arttırılır. Sıcaklık ile fotosentez ilişkisi bir grafikte gösterilir. Deney 5. Aerobik Solunum Bu deneyle karbonhidratların havadan alınan O2 ile CO2 ve H2 O ya kadar yıkılıp enerji açığa çıktığını göreceksiniz. Araç ve Gereçler: Çimlenmekte olan bezelye taneleri, balon joje, cam boru, beher, KOH, renkli bir sıvı. Uygulama: Bu deney için, CO2 tutma özelliğine sahip potasyum hidroksit (KOH) kristalleri pamuğa sarılarak çimlenmekte olan bezelye taneleri ile birlikte bir balon joje içine yerleştirilir. Daha sonra balon şekilde görüldüğü gibi bir ucu renkli sıvıya batırılmış kılcal boru ile birleştirilir. Bir süre sonra bezelyelerin solunum yapması sonucu O2 alınıp CO2 verilir. Dışarıya verilen bu CO2, KOH kristalleri tarafından tutulur ve azalan hacim kadar kılcal boruda sıvı yükselir. Deney 6. Anaerobik Solunum Havanın serbest oksijeni ile temas halinde olmayan bazı bitkiler, kendileri için gerekli olan enerjiyi, organik maddeleri enzimatik faaliyetlerle parçalayarak sağlarlar. Bu parçalanma sonucunda açığa çıkan gaz CO2 'tir. Araç ve Gereçler: Çimlenmekte olan nohut, deney tüpü, civa, beher. Uygulama: Çimlenmekte olan bir kaç nohut tanesini deney tüpünün içine yerleştirin. Sonra tüpü tamamıyla civa ile doldurun ve ters çevirerek yine civa dolu bir kabın içine batırın. Daha sonra cıva dolu kabın üzerine su ilave edin. Bir süre sonra tohumların anaerobik solunumu sonucu ortaya çıkan gaz tüpteki civayı aşağıya doğru ittiğini göreceksiniz (Şekil 4. 7). Bu da bize havadaki serbest oksijen yerine bitki dokularındaki bağlı oksijenin kullanıldığını gösterir. Deney 7. Fermantasyon Bazı organizmaların solunumu sonucunda substrat CO2 gibi çok basit bir ürüne kadar parçalanmaz. Solunum sonucunda daha kompleks bir madde açığa çıkar. Bu olaya fermantasyon denir. Araç ve Gereçler: %1 'lik glikoz çözeltisi, % 20 'lik Baryum hidroksit (Ba(OH)2), taze bira mayası, erlenmayer, cam boru, tıpa. Uygulama: Bir erlenin içine 200 cm3 %1 lik glikoz çözeltisi konulur. Daha sonra bu karışımın içine bir miktar taze bira mayası ilave edilir. Erlenin ağzı şekilde görüldüğü gibi cam boru takılmış tıpa ile kapatılır ve cam borunun diğer ucu yine tıpa ile kapatılmış % 20 'lik Ba(OH)2 çözeltisi içine batırılır. Ba(OH)2 içeren tüpte çökelmenin meydana gelmesi, olay sonucunda CO2 açığa çıktığını, alkol kokusu da fermentasyon sonucu alkolün meydana geldiğini gösterir Özet Doğada meydana gelen ve canlılığın ışık ile iletişim gösteren en belirgin temel olaylarından biri "fotosentez"dir. Fotosentez ışık enerjisinin biyolojik olarak kimyasal enerjiye dönüşümü olayıdır. Enerji yönünden tüm canlı organizmalar kesinlikle fotosenteze bağımlıdır, çünkü gerekli besin maddelerinin ve hatta atmosferdeki oksijenin kökeni fotosentezdir. Canlıların büyük bir çoğunluğu için oksijen, besin kadar önemlidir. Oksijen (O2) hayatsal olayların sürekliliği için gerekli olan, besinlerde depo edilmiş enerjiyi serbest hale getirir. Canlıların çoğu havadaki serbest oksijeni kullanır. Bir kısım organizmalar (bazı bir hücreliler, ilkel bitkiler, yassı ve yuvarlak parazit solucanlar) enerji elde etmek üzere çevrelerindeki eser miktarda oksijenden bile faydalanabilirler. Bu ünitede bitkilerde fotosentez olayını, fotosenteze etki eden faktörleri, oksijenli ve oksijensiz solunum olaylarını, fermantasyon olayının nasıl meydana geldiği bazı deneylerle gösterilmeye çalışılmıştır. Değerlendirme Soruları Aşağıdaki soruların yanıtlarını verilen seçenekler arasından bulunuz. 1. Fotosentez için aşağıdakilerden hangisi gerekli değildir? A. CO2 B. Işık C. Klorofil D. KOH E. H2O 2. Aşağıdaki bileşiklerden hangisi CO2 tutabilme özelliğine sahiptir? A. H2O B. KHCO3 C. BaCO3 D. NaOH E. KOH 3. Fermantasyon sonucu aşağıdaki maddelerden hangisi oluşur? A. Glikoz B. Karbonhidrat C. Alkol D. Oksijen E. Protein 4. Aerobik solunumda karbonhidratlar, aşağıdaki hangi maddenin yardımıyla en küçük yapı taşları ve enerjiye kadar parçalanırlar? A. O2 B. CO2 C. H2 O D. KOH E. NaOH 5. Aşagıdakilerden hangisi fotosentezin hızına etki etmez? A. CO2 B. Glikoz C. Sıcaklık D. Işık E. Klorofil Yararlanılan ve Başvurulabilecek Kaynaklar Ocakverdi, H., Konuk, M., (1989) Bitki Fizyolojisi Laboratuvar Kılavuzu, Selçuk Üniv. Eğitim Fak. Yay: 14, Konya. Önder, N. Yentür, S., (1991) Bitki Fizyolojisi Laboratuvar Kılavuzu, İstanbul. Üniv. Fen Fak.Yay. No: 220, İstanbul. Önder, N., (1985) Genel Bitki Fizyolojisi, İstanbul Üniv. Fen Fak. Yay. No: 189, İstanbul. Ayrıntılar ve şekiller için tıklayınız: http://www.aof.anadolu.edu.tr/kitap/IOLTP/2282/unite04.pdf

http://www.biyologlar.com/fotosentez

ENERJETİK VE BİYOENERJETİK

Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle - enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olan sistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji - madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi - düzensizliği - başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl - tersinir olaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl - tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G) ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji - kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin - solutların, pasif - edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı - hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik - etkinlik sabiti ve efektiv - etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir.

http://www.biyologlar.com/enerjetik-ve-biyoenerjetik

Su Ekosistemlerinin Doğal Sistemlerin İşleyişine Etkisi

Su ekosistemleri 2’ye ayrılır. 1)Karasal ( göl ekosistemleri,nehir ekosistemleri,bataklık ekosistemleri) 2)Denizel ( okyanus ekosistemleri,deniz ekosistemleri) Su bütün canlı varlıklarda yüksek oranda bulunan önemli bir maddedir.Örneğin;insan vücudunun %65’i bitkilerin %60-%80’i sudan oluşmaktadır. Okyanusların ortalama derinliği 3700metre olmakla birlikte bazı yerlerde çok daha derin çukurlar bulunur.Burada yaşayabilen çok az sayıda canlı ışıksız ortama uyum sağlayabilecek biçimde gelişmiştir.Okyanuslardaki bitki ve hayvan türlerinin çoğu güneş ışınlarının erişebildiği 100metrelik derinlikte yaşar.Okyanus ekosistemi içinde her birinin kendi çevresi ve çeşitli yaşam biçimleri bulunan çok sayıda farklı boyutlarda ekosistemler yer alır.Bu ekosistemler içerisinde farklı türlerde canlılar yaşamaktadır. Okyanuslar iklim üzerinde önemli rol oynar.Okyanuslar atmosferle sürekli ısı alış verişinde olduğundan ekvatordaki ısı enerjisinin dağılmasına katkıda bulunur. Akarsular;ekosistemlerin önemli bir parçasını meydana getirir.Akarsuyun yer altına sızan kısmı akiferleri yüzeysel akışa geçen kısmı da deniz ve okyanusları besler. Akarsuların hızı fiziksel ve kimyasal özellikleri akarsuyun barındırdığı hayvan türü ve sayısı üzerinde etkili olan faktörlerin başında gelir.Bir akarsuda eğim kesintileri ve çağlayanlar varsa biyolojik üretim ve çeşitlilik az olur.Yatak eğiminin fazla olduğu yerlerde bol miktarda alüvyal malzeme taşınıyorsa akarsu bulanık bir görünüm arz eder.Suyun bulanık olması birçok canlı için olumsuz sonuçlar doğurur. Genellikle akarsuların yukarı çığırında topoğrafya daha engebeli eğim fazla olduğu için akış hızları fazladır.Burada genellikle bazı böcek türleri ile alabalık yer alır.Orta çığırda eğim biraz azalır ve vadi genişlemeye başlar.Bu kesimde balık türleri artar.Eğimin azaldığı yerlerde planktonlar artar.

http://www.biyologlar.com/su-ekosistemlerinin-dogal-sistemlerin-isleyisine-etkisi

Yayınım - Difüzyon ve Geçişme - Osmoz

Yayınım olayında ise olayın başladığı ve bittiği veya dengeye vardığında atom ve moleküller arası ilişkileri farklıllık gösterir. Uçucu maddelerin sıvı veya katı formdan gaz faza geçerek yayınması ve suyun buharlaşması buhar basıncı farkı sonucunda başlayıp yürüyen bir yayınım olayıdır ve DH = 0 olduğunda net, gözlenebilir, ölçülebilir yayınım durur. İki kapalı kap arasında yayınımı sağlayacak bir açıklık oluştuğunda gazların bağıl basınç oranları, yani herbirinin özgül toplam enerjileri arasındaki farka göre değişen şekillerde yayınım gösterirler. Kısmi, oransal gaz basıncı ile difüzyon basıncının doğrusal ilişkisi nedeniyle bir karışımda yer alan maddelerin yayınım oranları değişir. Ayrıca her birinin sıcaklık ve karşı basınç değişimlerine tepkileri de farklılık gösterir. Tüm bu farklılıkların temel nedeni atom ve moleküler yapılarının, ağırlıklarının yani özelliklerinin farkından doğan termik hareketlilik ve serbest enerji farklılığıdır. Bu da maddeye has bir özellik olduğundan yayınım - difüzyon sabitesi adını alır. Difüzyon hızı geçişi sağlayan açıklığın veya seçiciliği olmayan membranın alanı, yayınım konusu maddenin iki taraftaki derişim farkı ve yayınım sabitesine bağlıdır. Yayınımın da itici gücü ısıl hareketlilik olduğundan sıcaklık artışı ile hızı artar, daha kısa sürede dengeye ulaşır, fakat denge noktası sıcaklıktan bağımsızdır. Difüzyonu başlatan ve yürüten derişim farkı olduğundan yayınıma konu iki taraf arasındaki uzaklık artışı olayın yürüme hızını global olarak azaltır. Çünkü yayınım moleküler düzeyde derişim farkı dilimleri halinde yürür. Bu nedenle de hücre ve organel düzeyindeki hızı çok yüksektir. Üç gaz formundaki besin olan su buharı, O2 ve CO2 için 20 derece sıcaklıkta ölçülen yayınım sabiteleri saniyede yayınım alanı olarak sırası ile 0.25, 0.20 ve 0.16 cm2 dir, yani katıların sıvı ortamdaki yayınım sabitelerinden ortalama 10(4) kat fazladır. Bunun da nedeni gaz ortamında çok daha seyrek olan moleküllerin ısıl hareketle çarpışma nedeniyle zaman ve enerji kaybının çok daha az oluşudur. Bu tabloya karşın fotosentez hızının ışık ve sıcaklık tarafından sınırlanmadığı durumlarda karbon dioksidin kloroplastlara kadar yayınımı için geçen sürenin sınırlayıcı olduğu belirlenmiştir. Aynı şekilde terleme hızının hücre çeperlerinden su buharı yayınım hızı tarafından sınırlandığı ve bu şekilde de bitkilerin stomalarından gereksiz su kaybını önleyen bir mekanizma olarak yarar sağladığı saptanmıştır. Elektrostatik yüklü maddeler ile kolloidal maddelerin çözeltiler arasında yayınımları gazların ve gazlarla aynı davranışı gösteren yüksüz maddelerinkinden farklıdır. Çünkü hareketlilikleri zıt yüklü tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinin rastlantısal olarak değişen etki düzeyine bağlı olarak değişir. Canlılarda ise çözeltide serbest olarak bulunan ve yapısal, sabit durumda yüklü moleküller söz konusudur. Bu karmaşık ilişkiler de bitkilerde yayınım olayının orta lamel ve hücre çeperlerinin elektrostatik yapılarına bağlı değişimler göstermesine neden olur. Bu ilişkiler hücre veya doku düzeyinde hücre çeperlerinin permeabilitesi - geçirgenliği ölçülebilir terimiyle belirtilir. Yüklü madde yayınımı yük durumları ile sabit ve hareketli olan maddelerin yük durumu arasındaki denge nedeniyle miktar ve hız açısından belli bir seçicilikle karşılaşmış olur. Geçişme - Osmoz difüzyonun özel bir halidir. Yarıgeçirgen, seçici zar yanlızca çözgeni veya çözgenle birlikte çözeltideki bazı çözünmüş maddeleri geçirirken bazılarını geçirmemesinin sonucudur. Osmoza giren her bir madde kendi termodinamik sistemindeki entropiyi en üst düzeye çıkartacak şekilde hareket ettiğinden, membrandan geçemeyen molekülün yoğun olduğu tarafta geçebilen maddelerin derişimi artar. Bu birikme sonucunda toplam madde artışı ve sonucunda da membranın o yanında hacım artışı olur. Hücreler arası madde aktarımında da bu şekilde özsuda çözünmüş ve membrandan geçemeyen madde derişimi artışı çözgen olan suyun oransal derişiminin azalmasına neden olduğundan su alınmasına neden olur. Sonuç olarak kütle akışı ve difüzyonda maddelerin akışı birbirinden bağımsız başlar ve yürürken osmozda maddelerin bağıl oranı etkilidir. Canlı hücre membranı suya karşı geçirgen özellikte ve özsuda çözünmüş madde miktarı yüksek olduğunda su alımı kendiliğinden yürür. Canlılar bu mekanizma sayesinde su alımını ortamda su bulunduğu sürece garanti altına almış olur. Gözlenen hücreler ve organeller gibi canlı yapılarda net su alımının hücrenin çeperi, komşu hücrelerin veya dıştaki sıvı ortamın hücre üzerindeki karşı basıncının etkisi ile dengeye vardığında duruşudur, bu sayede yapının şişerek patlaması engellenmiş olur. Bu basınca da geçişme - osmoz basıncı, osmotik basınç denir. Çünkü büyüklüğü osmotik alımla sağlanan çözünmüş madde miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Sonucu olarak da bir hücrenin hacminde değişime neden olan etkin osmotik basınç farkı yarı - geçirgenlik ve seçicilik sayesinde yayınımla sağlanabilecek olan madde hareketi miktarından çok daha yüksek olur. Temeldeki denge ise aynı türden iyonların membranın iki yüzü arasındaki kimyasal potansiyel farkının sıfır olmasıdır ve hidrostatik basınç farkının bu dengeye katkısı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Ana değişken ise membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkıdır ve küçük bir orandaki değişimi bile çok daha büyük orandaki kimyasal potansiyel farkını, yani derişim farkını dengeleyebilir. Gene bu mekanizma canlı hücreye membrandaki iyonik madde kompozisyonunu düzenleyerek kolayca iyon alımı olayını denetleme olanağı verir. 20. yüzyılın başlarında Nernst başta olmak üzere araştırıcılar tarafından kuramsal temelleri atılarak asrın ortalarında kesinleşen bu bulgular 1967 yılında Vorobie tarafından Chara tatlısu alginin K iyonu alımı üzerindeki deneylerle kanıtlanmıştır. Hücre çeperi gibi hücrenin denetimi dışında kalan ve kütle akışı ile difüzyonun geçerli olduğu kısım için kullanılan terimlerden biri belirgin serbest alan (BSA) - “apparent free space”dir. Su alımı için iç osmotik basıncın dış ortamdan yüksek, hücre özsuyunun hipertonik olması gerekir. Yani toplam çözünmüş madde derişimi daha yüksek olmalıdır. Bu durumda herbir maddenin difüzyon basıncı farklı olacağından su moleküllerini geçiren zardan su kendi kinetik difüzyon dengesini sağlayıncaya kadar geçiş yapar. Hipertonik hücre turgor halindedir, sitoplazma çepere yapışık durumdadır. Çünkü osmotik basınç artışı çeperin karşı yöndeki basıncı ile dengelenmiştir. Hücre özsuyunun izotonik osmotik basınca sahip olması halinde bir kısım suyunu kaybeder ve sitoplazmanın çeperden ayrılmaya başladığı görülür. Bu duruma sınır plazmoliz adı verilir ve izotonik osmotik basıncın ölçümünde kullanılır. Hücrenin iç osmotik basıncının dış basınçtan daha düşük olduğu hipertonisite durumunda sitoplazma çeperden ayrılarak ortaya toplanmaya başlar, hücre plazmolize olur. Hücrede plazmoliz ilerledikçe klasik deyimi ile emme kuvveti artar, daha yeni terminolojideki karşılıkları ile difüzyon basıncı eksikliği -“diffusion pressure deficit” - DPD” (DBE), su potansiyeli artar. Bunun da nedeni serbest haldeki suyun serbest enerjisinin adsorpsiyon veya adezyon, kohezyon ile tutulmuş olan sudan az oluşudur. Hücrenin yeniden turgor haline geçme, deplazmolize olma, yani plazmoliz durumundan kurtulma eğiliminin sonucudur. Tam turgor halindeki hücrede ise iç ve dış basınçlar eşit olduğundan su potansiyeli, yani net su alımı sıfır olur. Burada devreye doğal olarak hücre çeperinin elastiklik derecesi de girer. Bu nedenle ve henüz alöronlar gibi susuz bir hacim oluşturan yapılar olmadığından hacme oranla su miktarı meristematik dokularda yüksektir. Plazmoliz sırasında protoplazmanın tümüyle küçüldüğü, büzüldüğü deplazmolizde ise şiştiği görülür. Hücre özsuyunda serbest çözücü durumundaki suyun kaybından sonra sitoplazmik proteinlerin hidratasyon kaybı - dehidratasyonu sitoplazma hacminin değişmesine neden olur. Difüzyon basıncı eksikliğinin en yüksek olduğu tohumlar, dehidrate likenler gibi yapılarda su alımı ile deplazmoliz sertleşmiş alçıyı parçalayabilecek oranda hidratasyona ve deplazmolize neden olur. Hidratasyon termik hareketliliğin ve entropinin artışına neden olarak yapısal protein, sellüloz gibi moleküllerin zincirlerininin gevşemesine ve daha kolay bozunur hale gelmesine neden olur. Bu yüzden bir süre ıslatılmış olan bakliyat daha kolay pişer. Hücreler arasında su alışverişinin debisi bu çerçevede çeper ve membranların geçirgenliği ile DBE farkına bağlıdır. Fakat izotonik çözeltiler arasında bile plazma membranları madde alışverişini sağlar. Su içinde yaşayan bitkilerde süreklilik gösteren bu durumda madde alışverişini sağlayan kütle akımı ve özellikle de elektroosmozdur. Elektroosmoz bir iyon iletimi mekanizması ise de polarite nedeniyle hidrate olan iyonların yani kinetik taneciklerin çevrelerindeki su moleküllerini sürüklemesi sayesinde suyun da taşınmasını sağlar. Kinetik tanecikler iyonlar ile onları çeviren dipol su moleküllerinden oluşan, yani birarada termik hareketliliği olan tanecikler olup toplam kütlelerinin daha yüksek oluşu ve elektrostatik bağların zayıf oluşu nedeniyle termik hareketlilikleri yüksek taneciklerdir. Membranlardaki porlar boyunca yaratılan elektrik alanları, yani endotermik olarak belli bir yönde kutuplandırılan polar molekül dizilişleri üzerinden kayarak iyonik maddelerin taşınması gerçekleştirilir. Bu konu mineral madde beslenmesi içinde ele alınacaktır. Su moleküllerinin iyonlara kendiliğinden yapışarak kinetik tanecikler halinde iletilmesi iyon kaynağı durumundaki hücrede serbest su derişimini azalttığından DBE artar. Bu tür enerji gerektiren iyon ve su beslenmesine aktif madde alımı adı verilir. Örneğin tuzcul bitkiler, halofitler osmotik basıncı yüksek tuzlu topraklarda dahi beslenmelerini sağlarlar. Kserofitler çok kurak koşullarda kuru topraklardan su alabilirler. Aktif iyon alımı yaygın görülen bir olaydır, buna karşılık aktif su alımı özel durumlarda görülür. Bu nedenle aktif iyon alımı bitki yaşamında daha önemli yer tutar.

http://www.biyologlar.com/yayinim-difuzyon-ve-gecisme-osmoz

Bitki Fizyolojisi Bölüm 1

Fizyolojinin başlangıçı tohumun çimlenmesiyle başlar.Çünkü bitkilerin hayat devreleri spor ya da tohum faaliyetleriyle başlar.Çimlenme embriyodan ekolojik isteğe göre optimum koşullarda normal bitki yapılarını oluşturma yeteneğidir.Bir tohum gömleğinden radikula belirmesi çimlenmenin en önemli kısmıdır.Bu devrede sert koruyucunun engel olmaktan çıkarılması esnasında ise bir çok fizyolojik olayların başlamasıdır.Çünkü buradaki fizyolojik olayların sonucunda hücre bölünmeleri başlayıp tohumda büyüme dolayısıyla hacminde artma olacaktır.O halde radikula belirmesinden itibaren(çimlenmenin başlangıcı) henüz ayrıntısı bilinmeyen biyokimyasal(Fizyolojik) olaylar meydana gelmekle beraber bu olayların en önemlisi solunumun artmasıdır.Bu durumdan sonra çimlenmede 2. derecedeki metabolik aktivite enzim aktivitesinin artmasıdır.Burada faaliyet gösteren enzimlerin bir kısmı önceden tohumda vardır,bir kısmı da hücre tarafında sonra üretilmektedir.Bütün bunlar bize çimlenmeyle metabolik faaliyetlerin başladığı ve hücre için ihtiyacı olay her şeyi üretebildiği fikrini vermektedir.Örneğin çimlenme esnasında tohumda üretilen amilaz enzimi depo maddelerinin parçalanmasında önemlidir.Ayrıca RNA-az ve proteolitik enzimlerde çimlenme sırasında üretilen enzimlerdir.Tohum çimlendikten yaklaşık ½ saat sonra ,bu kez protein sentezinin aniden arttığı görülmektedir.Çünkü çimlenmeden yarım saat sonra mevcut hücrede polizomların sayısı aniden artar.Hücrenin bir iskeleti vardır ve hücrede bir bölgeden bir bölgeye geçiş kolay değildir.Hücrede proteinlere az ihtiyaç olduğu zamanlarda Ribozomda üretilen protein yeterliyken hücre tam inhibitörle karşılaştığında bu yeterli olmamaktadır. Çünkü hücredeki bu zehrin dışarı atılması için daha enzime ve proteine ihtiyaç olduğundan ve bunu da ribozomda üretilen protein yeterli olmadığından dolayı polizomlardaki protein üretimi aniden artar. Mevcut enzimler ve bunların aktivitelerindeki artış su alıp turgorunu artıran ve buradaki reaksiyonların endosperme doğru hareketlerini de beraberinde getirir. Endospermdeki besinler parçalanıp eritilerek embriyonun beslenmesi için aktive edilir. Bir tohumun hem çimlenmeden önce hem de çimlendikten sonra biyolojik polimerler tarafından deneye tabii tutulursa çimlendikten sonra bunların atıldığı görülür.Söz konusu azalma çimlenmenin ilk evrelerinde maksimumdur (Bölünme o devrede fazla olduğu için). Tohumda fizyolojik faaliyetlerin gerçek anlamda başlayıp normal bir çimlenme olması iki faktöre bağlıdır.Bunlar: • İç Faktörler: 1. İç faktörün asıl özelliği tohumun biyolojik yapısı ve ekolojik isteği tarafıdan tayin edilir.Bundan sonraki endospermdeki enzim ve hormonların bozulmamış olması,patikte buna tohumların canlılığını sürdürmesi denir.Bu durumda tohum dormansi durumundadır. 2. Tohumları olgunlaşmış olması 3. Embriyonun yaralanmamış ya da zedelenmemiş olması. 4. Tohum parazitleri ve zararlıları tarafında yaralanmamış olması. 5. Büyüme ve gelişme esnasında oluşacak tohum kabuğunun endospermi koruyacak şekilde güçlü çimlenmeye engel olacak şekilde bir yapı göstermesi gerekir. • Dış faktörler: Dış faktörler tohumun çimlenmesinde iç nedenlere oranla çok daha etkili ve yaygındır.Bu da habitat ve nişin ekolojik koşullarını kapsar.Bunlardan en önemlisi de tohumun çevresinde yeterli nem kullanabilir ve oksijene ulaşması gereklidir.Yukarıdaki faktörler optimum koşullarda olmazsa tohum tohuma geçemez. İç faktörler bazen genel olarak çimlenme için dış faktörler yeterli olsa da uygun olmuyor. Aynı durum bitkilerin diğer organlarında da görülebilir.Ama esasen dış koşullar dikkate alınmadan iç faktörler gelişmeye engel olabilmektedir.O yüzden çevre koşullarının uygun dönemi başlamasına rağmen bir çok tohum çimlenmeye geçmiyor.Bu olaya çimlenme durgunluğu anlamındaki dormansi denir. Tohumda çimlenmenin olmaması her zaman dormansi değildir.Çünkü çimlenme sırasındaki büyüme ve gelişme döneminde çeşitli nedenlerle gerileme olabilir.Dormanisinin doğal ve kültür bitkilerinde spesifik durumları vardır. Doğal bitkilerde yukarıda açıklanan içsel nedenlerle,kültür bitkilerinde ise tohumun derinde kalması,çeşitli engelleyiciler,kimyasal ilaçlar vs. çimlenmeyi engelleyebilir.O yüzden tohum ya da başka bir bitki organındaki pasifliği dormansi olarak nitelendiremeyiz. Çevre koşullarının etkisiyle bir bitki organının gelişmesindeki gecikme daha çok dinlenme hali bu sözcük ile ifade edilir. Sonuç olarak bitkilerdeki her dinlenme dormansi değil,ancak her dormansi bir dinlenmedir.Dormanside yukarıdaki iç nedenlere ilaveten tohum kabuğunun su ve gazlara karşı geçirimsiz olması kabuğun mekanik olarak embriyonun gelişimini engellemesi ve bazı doğal inhibitörlere sahip olmasıdır.Dış etkenlerden çimlenmede rol oynayanlar nem ve suyun etkisi olup bitki dünyası bu bakımdan iki guruba ayrılır.Bunlardan bir grubunun çimlenmesi için toprak nemi yeterlidir.Oysa aynı olay için diğer gruba aktif su gereklidir.Halbuki habitatta her ne kadar toprak suyu ve nem birbirinin tamamlayıcısı ise de hem aktif suyun minimum miktarının azalmasıdır. 1)Su ve Nemin Etkisi:Çoğu bitki tohumunun çimlenmesi için yeteri kadar su gerekmektedir.Ancak bazı tohumlar toprağın su kapasitesi %50 bazılarında %75 olduğunda çimlenir.Tohumları çimlenmesi için niş suyunu %50-75 olmalıdır.Buna rağmen tüm tohumlar tarla kapasitesinde su absorbe edebilirler.buna göre tohumların çimlenme suyunun tarla kapasitesi olduğu söylenir.Kuru topraktaki tohumların suyu emme kuvveti ne kadar fazla olursa olsun aldıkları su şişmelerine yeterli olsa bile ancak kısmen çimlenme sağlanır. Görülüyor ki ortamın osmotik basıncı ile çimlenme şansı paralellik gösterir.Tohumlara sağlanan fazla ve sürekli su çimlenmeyi hızlandırır.Ancak kademeli olmayan sürekli artış sınırlayıcıdır.Genel olarak havada %90 nem olduğunda tohum sadece bundan 2 gün faydalanabilir.Tohumun aktif suyla ıslanması 1-1.5 gündür.Uzayan süre ket vurucu olabilir.Burada tohumun emdiği su enzim faaliyetleri için ortam sağladığı gibi çözünen protein,yağ vs. besin maddelerini embriyonun büyüme noktalarına taşınmasını sağlar. Tohumdaki su alımı kabuktaki hidratasyon suyunda biraz yükselmiş atmosferden alınır. 2)Sıcaklığın Etkisi: Sıcaklığın çimlenmeye özel etkisi tam anlaşılamamasına rağmen su varlığında reaksiyonların başlaması ve hızına,suyun absorbsiyonuna ve tohumun oksijen alımına önemli etkileri olduğu kesindir.Bitkilerde türler arasında olduğu gibi aynı türün diğer bireyleri arasında görülen sıcaklık farkı isteği(niş durumunda) tohumlardan ziyade olgunluk çağında daha kolay belirlenmiş bitki yaşı ile depolama şartlarına bağlanmıştır.Oysa bitkilerin tohumdan tohuma kadar habitatta eko-fizyolojik koşullarda yaşar.Aynı türün bireyleri farklı sıcaklıklardaki habitatlarda yaşabiliyorsa bu onların ekolojik koşullara karşı toleransın sonucudur.Çünkü daima ekolojik koşullar optimum koşullar için gösterilir.Genel olarak serin iklim bitkileri sıcak iklim bitkilerinde daha düşük sıcaklıkta çimlenir.Bu nedenle kozmopolit bitkiler dünyanın %50’sinde yaygındır. Bitkilerin tohum çimlenme anındaki sıcaklık isteğini karmaşık hale getiren yetişme dönemidir.Örneğin,Colchium,Crocus,Muscari,Gagea vs. gibi bitkiler kar tabakası çözündüğü an;Phlomis,Cardus,Carthamus vs.sıcaklık 14-25oC’ye arttığında;Cyclamen,Muscari ve Gagea bazı türleride 8-14oC’de çimlenir.Bu gruplardan ilki ilkbahar geofiti,ikincisi yaz geofitleri, üçüncüsü ise sonbahar geofitleri denir.Genel olarak bir çok serin iklim bitkisi 20oC,sıcak iklim bitkileri35oC’de çimlenir.Bu iki durumdan meydana gelen sapmalar.gece-gündüz arasındaki sıcaklığı farkı çimlenmeye teşvik etmesinden kaynaklanır. 3)Işığın Etkisi:Bilhassa doğal bitkiler çimlenmede ışık gereksinimi bakımından ışığı seven,ışığa ihtiyat duyan ve fazla ışıktan zarar gören şekline üçe ayrılır.Bilhassa tohumda ışığa karşı davranış embriyo sitoplazmasındaki bir foto-kimyasal sistemin fitokrom denen bir pigmenti üretmesinden anlaşılır.Fitokrom pigmenti fotoreversibl(Dönüşebilen ışıkları emebilen) olduğu için çimlenmede iş yapan eko-fizyolojik olayların ışıkta ya da karanlıkta olduğuna karar veren metabolik kontrol düğmesidir.Örneğin fitokrom kendisi ışıkta çimlenen karanlıkta çimlenmeyen tohumlar için özellikle kırmızı ışığı emerken,bunun tersinde ışık emilimini engeller.Dolayısıyla bu metabolik anahtar alınacak ışığın miktarını ayarladığı için bitki dünyasında çok ışık kullanan(uzun gün bitkileri),az ışık kullanan(kısa gün bitkileri) ve sadece difüz ışık kullanan(gölge bitkileri)şeklinde üçe ayrılır.Çimlenmede etkin olan en önemli faktör ise vernalizasyon olayıdır.Deneysel çalışmalar çimlenmenin sadece ışıkla değil düşük sıcaklık periyodu ile ilgili olduğu görülmektedir.Çünkü bu olayla oluşan uyartı sadece soğuk periyotlarda oluşmuştur.Uyarıya neden olan faktörler ise soğuk ve ışığın etkisiyle üretilen ve özel uyarıcı görev yapan vernalin hormonudur.Bu olayın anlamı ilk baharlaştırma ya da düşük sıcaklıkta akımın(indüksiyon) hızlandırılması anlamına gelir. Bitkilerde vernalizasyonun en açık görüldüğü yer vejetasyon konileri ve tohumlardır. Vernalin hormonu hem tohumlarda oluşup embriyo sitoplazmasının metabolizmasında rol oynar hem de vejetasyon konisinden alınan uyartının diğer kısımlara aktarılmasında rol oynar. Olay her bitkide az çok belli bir indüksiyon ısısıyla bu ısının belli bir etkinlik süresi (vernalizasyon süresi)vardır ve türe göre değişir.Buna göre deneyler bitkileri vernalizasyon açısından da obligat ve fakültatif şeklinde ikiye ayrılmıştır.Obligatlar uzun gün bitkileri olup soğuk periyot şarttır.Diğerlerinde çimlenmeyi hızlandırmasına karşın eksikliliğinde de çiçeklenme olabilir.Ancak tohumların tohuma geçmesi garanti değildir. Deneyler tohum halde vernalize edilen türlerin soğuk periyot ihtiyacını fakültatif,fide ve sonraki dönemlerde vernalize edilenlerin ise obligat olması gerektiğini ortaya koymuştur. Örneğin çevremizde gördüğümüz buğdaylar ekimde tarlaya atılır.Su periyodu gelinceye kadar fide olur.Soğuk periyodu öyle geçirir. 4)Oksijenin Etkisi:Çimlenmede tohumdaki besin maddelerinin oksidasyonu içi oksijen gerekmektedir.Çünkü bu katabolik olayla açığa çıkacak enerji embriyonun hayatını sürdürecek en önemli kaynaktır.Burada hücre büyüdükçe embriyo büyür ve oksijen ihtiyacı artar.Çoğu tohumlar kuru iken geçirimsizdir.Fasulye ve bezelye tohumları bu konuda gaddardır.Tohumlar su geçirmeye başladığı zaman oksijen girişi de başlar.Fakat tohumdaki hidratasyon suyu çimlenmeye ket vurucu yöndedir. O halde çimlenmenin gerçekleşmesinde tohumun en az %20 oksijen temas halinde olması gerekir.Doğal bitki tohumları derinlere gömüldüğünde ve oksijen almadığı sürece çimlenmez,fakat hayatta kalırlar.Ekosistemin dengesi için son derece önemli olan tohumlar her durunda sisteme en önemli katkıyı yapmaktadır.Ancak işleme karıştırma,erozyon ya da başka bir yolla toprak yüzeyine yaklaşmada çimlenir.O halde çimlenmede nişin durumu çok önemlidir(tohum yatağı).Nişte nem artınca nem azaldığında bu ikisini birlikte kapsayan topraklar iyidir.Sonuçta yukarıda belirtilen faktörlerin bir arada bulunması halinde nişteki tohumun hava almasıyla kuru ağırlığı %60-100 artarak çimlenir.Olayda en önemli rolü şişme göstermiştir.Yani su metabolizmasıyla ilgili olan olaylar tamamlanmıştır(difüzyon,osmoz). Sonra tohumda depolanmış ilk şekerler suda erir,nişasta ise diastaz enziminin etkisiyle su alarak maltoza dönüşür.Buradaki maltozda maltaz enziminin etkisiyle glikoza çevrilir.böylece glikoz difüzyon-osmoz kuvvetleriyle hücreden hücreye geçerek yeni uyanmaya başlayan fideciğe ulaşır ve orada ilk etapta selüloz ve nişasta gibi maddeleri teşkil eder.Proteinler ise başka enzimlerle aminoasitler ve amidlere parçalanarak fidecik büyümesinde değişik şekilde kombine olarak farklı proteinlerin yapımı için kullanılır.Özellikle yağlı tohumlardaki yağlarda lipaz enzimiyle yağ asitleri ve gliserine parçalanır. Bunlara da çeşitli kimyasal değişikliklerle şeker yağların yapımında kullanılır. Çimlenmedeki fizyolojik faaliyetler ve büyümede kullanılan enerji,solunuma alınan oksijen vasıtasıyla karbonun Karbondioksite,H’nin su haline gelmesiyle(biyolojik oksidasyon) saptanır.Bu nedenle çimlenme halindeki bir tohumda solunum,kuru haline göre yüzlerce kat fazladır.Örneğin 1kg buğday çimlenirken 1 m3 havanın içerdiği oksijenin yarısını kullanır.Böylece solunumla oksijen devreye girince başlayan büyüme ve gelişme olaylarında diğer elementlerde ihtiyaç haline gelir.Tohum,kökleriyle aktif su alımına geçmeden önce ihtiyaç duyduğu en önemli elementler nitratlardır.Çünkü nitratlar tohum fide haline geldiğinde yaprağı oluştururken yapacağı fotosentez olayını düzenlemek için ışığa karşı istek ve hatta tohumdaki çimlenmeyi artırırken vejetatif metabolizmayı da artırmaktadır.Çimlenmede nitratlar sınırlayıcıdır.Çimlenme bittikten sonra büyüme ve gelişme olaylarını 3 temel gruba toplamak mümkündür: 1. Metabolik olaylar fizyolojisi 2. Büyüme ve gelişme fizyolojisi 3. Hareket fizyolojisi O halde madde değişimi olan metabolizmayı metabolizma fizyolojisi diğerlerini ise 2 ve 3. maddeler inceler. 1)Metabolizma Fizyolojisi:Burada bitki hücreleri ve dokuları fiziksel ve kimyasal değişiklerle yönlenir.Su,gaz ve eriyiklerin bitkilerce nasıl alındığını ;bunların bitkilerde hücreler dokular ve organlar arasında nasıl taşındığını;besin ve kompleks bileşiklerin (hormonlar)nasıl sentezlendiğini;büyüme ve gelişme olaylarında ihtiyaç enerjisinin sentezlenen bileşiklerden nasıl sağlandığını;yeni dokuların nasıl yapıldığını ve vejetatif bazı dönemlerinde üreme organlarının teşekkülüne ne zaman başladığını araştıran bir fizyoloji koludur.Bu temel olaylar iki yönde ele alınır: a) AnabolizmaSentez ya da asimilasyon olaylarını gerçekleştiren bu devre bitkilerin değişik yollarla ortamdan aldıkları ham besin maddelerini bünyelerinde yararlı bileşikler yapımı olayıdır.Yani metabolizmanın yapıcı kısmıdır. b) KatabolizmaParçalanma olayları olup bitki biyolojik dinanizmde gerekli enzimce zengin bileşiklerin kullanılması için bileşiklerin parçalanması olayıdır.Yani metabolizmanın yıkıcı kısmıdır. Metabolizma fizyolojisinde en önemli unsur bitkileri oluşturan elementlerdir ve ayrıntılı incelenmeleri gerekmez.İlkel analizle elde edilen sonuçlar metabolik olaylar hakkında zaten yeterli bilgi veriyor.Tüm canlı hücrelerinde olduğu gibi bitki hücrelerinde de su maksimum düzeyde bulunur.Alınan suyun çoğu atmosfere verilir.Bir bölümü dokularda su olarak kalır ve diğer kısmı da değişik bileşikler yapmakta kullanılır.Bitki nişinde suyun az ya da aşırı bulunması gelişimi diğer faktörlere oranla daha fazla etkiler.Su azlığında yeterli turgor sağlanmaz.Hücrelerin büyüyüp gelişmesinde turgor basıncıyla meydana gelen reaksiyonlar sonucu sağlana enerjiye bağlı olduğu için biyolojik dinanizm(BD) minimuma iner.Yine bitkilerde su azlığında yaşlı organlardan gençlere su nakli yapılarak bu ekstrem koşulun önüne geçilir.Su noksanlığında bitkinin ilk kontrolü stomalara müdahale etmektir.Su fazlalığında akuatik bitkiler hariç diğerlerinin gelişimini olumsuz etkiler.örneğin nişte biriken su toksik etkisi yapan maddeleri artırır,solunum için gerekli oksijeni azaltır.Daha da önemlisi bitki topraktan nitratları alamaz.Böylece kök gelişmesi azalır.Bu da genel metabolizma düşüşüne neden olduğundan kök gelişmesi nedeniyle verim düşer.Bitki gevşek yapılı olur ve direnç azalır.Bitkideki su miktarı türe,aynı türün farklı organlarına ,aynı organların günün değişik zamanlarındaki durumuna ve mevsimlere,bitkinin yaşına,toprağın tarla kapasitesine, absorbsiyon transporasyon miktarlarına ve toprağın mineral zenginliğine göre daima değişkendir.Bir çam tohumuyla yapılan deneyde tohum çimlenmeden önce %7 su içerirken, çimlenme esnasında bu miktar %172 artar.Meritemlerde %90 su içeren kök ve yumrularda daha az su bulunur.Bitkilerdeki su kapasitesinin en değişken dönemi günün farklı saatleri ve mevsimleridir.Bu durum tamamen kuru madde artışı ve kuru madde işgalinden dolayı su miktarı azalmasından kaynaklanır.Ama özel olarak günü farklı saatlerindeki değişme ise suyun absorbsiyonu ile transporasyonu ile alakalıdır.Güneşli günlerde sabah erkenden öğlene doğru transporasyonda da artış olur.Bu olayın temelinde sabahın erken saatlerinde bitkinin suyu taşıma güçlülüğü vardır.Yani absorbsiyon yetersizdir

http://www.biyologlar.com/bitki-fizyolojisi-bolum-1

Bitki Fizyolojisi Bölüm 2

Bilindiği gibi fizyoloji organeller, hücre ve dokular ile organ ve organizmaların canlılığını sağlayan işlevlerini, ilişkilerini ve cansız çevre ile etkileşimlerini inceleyen bilim dalıdır. Bitki fizyolojisi de bu çerçevede mikroalglerden ağaçlara kadar tüm bitkilerde bu konuları araştırır. Günümüzde bilgi birikiminin ve iletiminin çok hızlı artışı nedeniyle bilim dallarının sayılarındaki artış yanında sürekli yeni ara dalların ortaya çıkması sonucu bilim dalları arasındaki sınırları çizmek zorlaşmış ve giderek anlamını yitirmeye başlamıştır. Fizyoloji fizik ve kimya ile moleküler biyoloji, sitoloji, anatomi ve morfoloji ile biyofizik, biyokimya verileri ve bulgularından yararlanarak tıp ve veterinerlik, ekoloji ve çevre, tarım ve ormancılık ile farmasi ve gıda, kimya mühendisliği gibi uygulamalı bilimlerrindeki gelişmeler için altyapı sağlamaktadır. Bitki fizyolojisi de bitkilerle ilgili olan konularda aynı şekilde çalışarak.diğer temel ve uygulamalı bilimlerin gelişmesine katkıda bulunmaktadır. Uzunca bir süre önce fizyoloji ile biyokimyanın konuları arasındaki sınır netliğini kaybetmiştir. Giderek diğer bilim dalları ile aradaki sınırlar da bilgibirikiminin artışı sonucunda zayıflayacaktır. BİTKİ FİZYOLOJİSİNİN KONUSU VE DALLARI Klasik olarak fizyoloji, beslenme fizyolojisi, metabolizma fizyolojisi ve büyüme gelişme fizyolojisi olarak üç ana dala ayrılır. Bu yaklaşımla bitki fizyolojisinde beslenme kara bitkilerinin havadan, su bitkilerinin de sudan sağladığı gazlar ve kara bitkilerinin havadan sağladığı su buharı ile toprak veya sudan sağladıkları mineral iyonları, nasıl alındıkları ile ilgili konular beslenme fizyolojisi başlığı altında toplanır. Metabolizma fizyolojisi de bu çerçevede alınan hammaddelerin, hangi maddelere dönüştürüldüğü ve kullanıldığı, işlevlerinin neler olduğu, hangi durumlarda bu tabloda ne yönde ve nasıl değişimler olduğunu inceler. Biyokimya ile en yakın olan daldır. Metabolizma fizyolojisinin karmaşık ve genişkapsamlı oluşu nedeniyle de primer ( birincil, temel ), sekonder ( ikincil ) ve ara metabolizma, primer metabolitlerin depolanan ve gerektiğinde sindirilen dönüşüm ürünlerini konu alan alt dallara ayırılması gereği ortaya çıkmıştır. Büyüme ve gelişme fizyolojisi ise beslenme ile alınan, metabolize edilen maddelerin kullanılması ile organellerden, bitki hücrelerinin embriyo düzeyinden başlayarak organlar ile bitki organizmalarına kadar büyümelerini, belli bir yönde farklılaşarak özel işlevler kazanmalarını, bütün bu olayları etkileyen etmenleri ve etkileşimlerin mekanizmalarını inceler. Büyüme ve gelişme fizyolojisi hem moleküler biyoloji hem de biyokimya ve ekoloji ile yakından ilişkilidir. Çünkü büyümeyi ve sonra gelişmeyi tetikleyen mekanizma ve özellikle farklılaşmanın şekilleri açısından kapasite genetik yapı ve baskı, biyokimyasal özellikler ile çevre koşulları ile yakından ilişkilidir. Bilgi birikiminin artışı ile bitki gruplarına has özellikleri inceleyen veya yüksek bitkilerin yaşamında ve uygulamalı bilimlerde önemli yer tutan belli olgu ve gelişmeleri konu alan alt dallar ortaya çıkmıştır. Bitki hücre fizyolojisi, alg fizyolojisi, çimlenme fizyolojisi, çiçeklenme fizyolojisi, stres fizyolojisi, bunlardandır. Ayrıca fizyolojik olayların açıklanabilmesi gerekli temel bilgileri sağlayan fizik, enerjetik, kimya, fizikokimya ve biyokimya gibi dalların katkıları oranına göre de biyofizik, fiziksel biyokimya, biyo-organik veya inorganik kimya gibi dallara benzer şekilde biyofiziksel, biyokimyasal fizyoloji gibi alt dallara ayrılır. Günümüzde botaniğin ve diğer temel ve teknolojik bilimler ile dallarının konuları ile ilişkinin yoğunluğuna göre adlandırılan alt dallara da ayrılmıştır. Bitki ökofizyolojisi, ürün fizyolojisi, depolama fizyolojisi, fizyolojik fitopatoloji bu alt dallara örnek olarak verilebilir. Bu tür konu sınıflandırmaları çerçevesinde bitki fizyolojisini, fizyolojinin temel konularının bitkileri diğer canlılardan ayıran temel özelliklerin fizyolojik yönlerinden başlayarak ele almak ve bu temeller üzerinde açılım gösteren özel konulara yönelerek işlemek yararlı olabilir. Bilindiği gibi canlıların en temel özellikleri aldıkları enerjiyi belli sınırlar içinde olmak üzere çevreden alabilmeleri, kullanabilmeleri, depolayabilmeleri ve gerektiğinde açığa çıkarabilmeleri, biyolojik iş yapabilmeleridir. Cansızlardan enerjice etkin olmaları ile ayrılırlar, doğal cansız evren enerji karşısında tümüyle edilgendir. Bu nedenle de bitki fizyolojisini biyolojinin temeli olan biyoenerjetiğin temel konularını anımsayarak incelemeye başlamak gerekir. ENERJETİK VE BİYOENERJETİK Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle – enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olansistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji – madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi – düzensizliği – başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl – tersinirolaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl – tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G)ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji – kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin – solutların, pasif – edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı – hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik – etkinlik sabiti ve efektiv – etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir. BESLENME FİZYOLOJİSİ Bilindiği gibi canlıların ortamdan sağladığı, olduğu gibi tüketerek kullandıkları besin maddeleri büyük canlı gruplarında farklılıklar gösterir. Bitkiler aleminde de özellikle su bitkilerinin sudan, kara bitkilerinin topraktan sağladığı inorganiklerin çeşitleri ve özellikle oranlarında farklılıklar görülür. Tipik bitki besini olarak kullanılan elementlerin hepsi inorganik formdadır. Ancak bitki köklerinin organik maddelerden de yararlandığı görülmüştür. Saprofit ve parazit bitkiler ise konukçuldan inorganikler yanında doğrudan organik madde de sağlarlar. Canlıların tükettiği maddeleri oluşturan elementler canlılıktaki işlevleri açısından esas olan ve esas olmayan elementler olarak ikiye ayrılır. Günümüzde benimsenmiş olan ayırım bir elementin hücrede canlılık için esas olan bir molekülün yapısına girip, girmemesine göre yapılır. Bu da noksanlığı halinde bitkinin vejetativ gelişmesini tamamlayamaması ve karakteristik, tekrarlanır bazı belirtilerin açık şekilde ortaya çıkması ve element eksikliği giderilince ortadan kaybolması şeklinde kendini gösterir. Suyun hidrojeni yanında karbon canlıların yapısını oluşturan ve canlılığı sağlayan organik moleküllerin tümünde bulunduğundan en önemli elementlerdir, canlılığın temel taşları olan nükleik asit ve proteinlerin yapısına girdiğinden, azot birçok organik maddenin maddenin yapısında önemli bir yere sahip olduğundan temel besin elementidir. Fosfor da tüm canlılarda enerji metabolizmasındaki yeri nedeniyle temel elementtir. Oksijen de solunumdaki rolü ile anaerob mikrobiyolojik canlılar dışındaki bitkiler için önemi ile onları izler. Yeşil bitkilerin yaşamı için şart olan maddeler arasında miktar açısından temel besinleri su ve karbon dioksit ile oksijendir. Kemosentez yapan bakteriler için de farklı formları halinde alınsa da karbon temel elementtir. Bunun yanında inorganik azotlu bileşikler de besin olarak çok önemli yer tutar. Çünkü bazı Cyanophyta grubu ilksel bitkiler yanında Leguminosae ve Mimosoidae familyaları gibi bazı yüksek bitkileri ancak Rhizobium bakterilerinin simbiyont olarak katkısı ile havanın azotundan yararlanabilirler. Bu grupların dışında bitkiler havada yüksek oranda bulunan serbest azotu besin olarak kullanamazlar. Tüm canlılarda mutlaka ve yüksek oranlarda bulunması gereken bu elementler yanında besin olarak alınan elementler alkali ve toprak alkali mineral elementleri grubuna giren ve tüketimleri, gereksinim duyulan miktarları nedeniyle makroelement denen inorganiklerdir. Bu elementlerden çok daha düşük oranlarda gerekli olan ve daha yüksek miktarları ile toksik etki yapan mikroelementler konusunda ise farklı bir tablo görülür. Bitki gruplarında cins ve tür düzeyinde bile seçicilik, tüketim ve yararlanma ile yüksek derişimlerinin varlığına dayanıklılık, zarar görmeden depolayabilme farklılıkları görülebilen elementlerdir. Bitkiler aleminde bulunan elementlerin toplam olarak sayıları 60 kadardır. Bu elementlerin toplam bitki ağırlığına, organ ağırlıklarına, doku ve hücreler ile organellerin ağırlıklarına ve kuru ağırlıklarına oranları yaşam evrelerine, çevre koşullarına ve bunlar gibi birçok etmene göre farklılıklar gösterir. Bitkiler için yaşamsal önem taşıyan esas element sayısı 17dir. Makro elementler tipik olarak 1 kg. kuru maddede 450 mg. cıvarında olan arasındaki oranlarda bulunan C, O, 60 mg. cıvarındaki H, 15 mg. cıvarında olan N, 10 mg. kadar olan K, 5 mg. cıvarındaki Ca, 2 mg. cıvarındaki P, Mg ve 1 mg. kadar olan S elementleridir. Mikroelementler arasında yer alan esas elementlerden Cl ve Fe 0.1, Mn 0.05 ve B ve Zn 0.02, Cu 0.006, Mo 0.0001mg / kuru ağırlık düzeyinde bulunurlar. Makroelementler hücre yapısında yer alan, mikroelementler yapıya girmeyip metabolizmada etkin rol alan elementlerdir. Esas makroelementler olarak bitkilerin canlılığı için şart olanlar arasında P, S, Ca, K, Mg, Fe yer alır. Bunların yanında Na deniz bitkileri ile tuzcul olan yüksek bitkiler için esas makroelementtir. Esas mikroelementlerden Fe ve Mo özellikle yüksek bitkiler için, B birçok yüksek bitkiler ve V bazı algler için esas elementtir. Kükürt dışındaki mikroelementler özellikle canlılık için önemli bazı enzimlerin kofaktörü olarak işlev yaparlar. S ise özellikle kükürtlü amino asitler üzerinden sitoplazmik protein zincirlerinin kuvvetli bağlarla sağlam bir yapı oluşturması nedeniyle önemlidir. Se, Al gibi bazı iz elementleri alarak depolayan fakat metabolizmada kullanmayan, o element için seçici olmayan türler de vardır. BESİN ALIMI Su içinde serbest yaşayan bitkilerin besinlerini doğal olarak suda çözünmüş halde bulunan gaz ve katı maddeler oluşturur ve difüzyon, osmoz yolları ile alınır. Yüksek su bitkileri ise buna ek olarak zemine tutunmalarını sağlayan sualtı gövdeleriyle topraktan da beslenirler. Gaz halinde bulunan besinler tüm bitkiler tarafından yayınım – difüzyonla alınır. Canlılık için sürekli kullanılması gereken temel besinler olduklarından, bu gazlardan yararlanma yeteneği olan canlı hücrenin lümenine girip, protoplazmasına geçtiklerinde hemen kullanılırlar. Bu nedenle de yayımımla alınmaları süreklidir. Su ve suda çözünmüş olan katı besinler ise aşağıda görüleceği üzere difüzyona ek olarak osmoz, ters osmoz ve aktif alım yolları ile alınırlar. Atmosferde doğal şartlarda %0.03 oranında bulunan CO2 güneş ışınlarının ısıya dönüşür kuantlarını içeren kızılötesi, yani 1 – 10 m dalgaboyundaki kesimini soğurarak canlılığın sürmesini sağlar. Suda çözündüğünde karbonik asit oluşturarak pH değerini düşürür ve suyun çözme kuvvetini genel olarak arttırdığı gibi özellikle alkalilerin çözünürlüğünü arttırır. Bu şekilde de beslenmeyi ve mineral madde alımını kolaylaştırır. Mineral madde iyonları sudaki karbonik asit ve diğer organik asitlerle tuz yaparak tuz – asit çiftinin sağladığı pH tamponu etkisiyle canlı özsuyunda pH değerinin canlılığa zarar verecek düzeyde değişmesini, pH 4 – 8.5 aralığı dışına çıkması riskini azaltır. O2 de suda çözünen bir gazdır ve çözündüğünde red – oks tepkimelerine girer. Tatlı suda 20 derece sıcaklıkta hacimce %3 oranında çözünür. Havadan ağır olduğundan atmosferdeki oksijenin suyla teması ve doygunluğa kadar çözünmesi süreklidir. Likenler, kserofitler gibi bazı bitkiler havanın neminden su temininde yararlanır. Ayrıca hücreler arası boşluklardaki hava da bu şekilde gaz besin sağlar. Tüm bu gaz halindeki besin alımları yayınımla olur. Kütle Akışı ve Şişme ile Su alımı Sıvıların yerçekimi etkisiyle akışı ve benzeri olayları hidrostatik basınç farkı gibi potansiyel enerji farklılıkları sağlar. Bu şekilde DH değerinin sıfırdan büyük olduğu yer değiştirme olayına kütle akışı – “mass flow” denir. Bu tür olaylarda çözücü ve çözünen tüm maddelerin atom ve molekülleri aynı şekilde hareket eder. Kütle akışı vaküolde, hücrelerarası boşluklarda ve canlı hücreler arasında da plazmodezmler üzerinden olur. Canlılardaki kütle akışında kapilarite önemli rol oynar, çünkü hücre ve hücrelerarası serbest akış yolları ancak mikron ve askatları düzeyindedir. Kapilerden geçiş ise geçen sıvınınviskozitesi – akışkanlığı ile yakından ilişkilidir. Viskozite, akış hızı değişiminin sabit tutulması için gerekli enerji miktarı şeklinde de tanımlanabilir. Bu değer de her bir sıvı için özgül bir değerdir. Çünkü akışkanlık sıvının bir molekül tabakasının diğerinin üzerinden kaymasına karşı gösterilen dirençtir ve bu direnç sıcaklıkla azalır, çünkü ısıl hareketlilik artar, dirence neden olan fizikokimyasal ve kimyasal bağlar zayıflar. Suyun elektrostatik olarak yüksüz kapilerlerden kütle akışı ile geçiş miktarı ve hızı yüksektir, çünkü dipol su moleküllerinin birbiriyle yaptıkları bağlar suyun yüzey tansiyonuna – basıncına sahip olmasını sağlar. Suda bulunan lipofilik maddeler suyun bu özelliği nedeniyle su yüzeyinde toplanır ve su ile beraber hareket ederler. Suda çözünen maddeler ise yüzey basıncını değişen oranlarda değiştirerek kapiler hareketliliğini ve dolayısı ile de kendi iletimlerini etkilerler. Suda iyonlaşarak çözünen maddelerin kimyasal potansiyeli hidrostatik basınç veya yerçekimi etkisinden çok daha büyük bir enerji farkı yaratacak düzeyde olan elektrokimyasal potansiyelleridir. Kütle akışı kuru olan tohumların ortamdan su alarak hacim artışı göstermeleri gibi pasif, edilgen olaylarda önemli yer tutar. Alınan su yapısal protein ve polisakkarit zincirleri arasındaki boşluklara da girerek, adsorbe olur, yapışır ve hidrasyonlarına ve hacımlerinin artışına, canlı veya canlı artığı dokunun da şişmesine neden olur. Yayınım – Difüzyon ve Geçişme – Osmoz Yayınım olayında ise olayın başladığı ve bittiği veya dengeye vardığında atom ve moleküller arası ilişkileri farklıllık gösterir. Uçucu maddelerin sıvı veya katı formdan gaz faza geçerek yayınması ve suyun buharlaşması buhar basıncı farkı sonucunda başlayıp yürüyen bir yayınım olayıdır ve DH = 0 olduğunda net, gözlenebilir, ölçülebilir yayınım durur. İki kapalı kap arasında yayınımı sağlayacak bir açıklık oluştuğunda gazların bağıl basınç oranları, yani herbirinin özgül toplam enerjileri arasındaki farka göre değişen şekillerde yayınım gösterirler. Kısmi, oransal gaz basıncı ile difüzyon basıncının doğrusal ilişkisi nedeniyle bir karışımda yer alan maddelerin yayınım oranları değişir. Ayrıca her birinin sıcaklık ve karşı basınç değişimlerine tepkileri de farklılık gösterir. Tüm bu farklılıkların temel nedeni atom ve moleküler yapılarının, ağırlıklarının yani özelliklerinin farkından doğan termik hareketlilik ve serbest enerji farklılığıdır. Bu da maddeye has bir özellik olduğundan yayınım - difüzyon sabitesi adını alır. Difüzyon hızı geçişi sağlayan açıklığın veya seçiciliği olmayan membranın alanı, yayınım konusu maddenin iki taraftaki derişim farkı ve yayınım sabitesine bağlıdır. Yayınımın da itici gücü ısıl hareketlilik olduğundan sıcaklık artışı ile hızı artar, daha kısa sürede dengeye ulaşır, fakat denge noktası sıcaklıktan bağımsızdır. Difüzyonu başlatan ve yürüten derişim farkı olduğundan yayınıma konu iki taraf arasındaki uzaklık artışı olayın yürüme hızını global olarak azaltır. Çünkü yayınım moleküler düzeyde derişim farkı dilimleri halinde yürür. Bu nedenle de hücre ve organel düzeyindeki hızı çok yüksektir. Üç gaz formundaki besin olan su buharı, O2 ve CO2 için 20 derece sıcaklıkta ölçülen yayınım sabiteleri saniyede yayınım alanı olarak sırası ile 0.25, 0.20 ve 0.16 cm2 dir, yani katıların sıvı ortamdaki yayınım sabitelerinden ortalama 10(4) kat fazladır. Bunun da nedeni gaz ortamında çok daha seyrek olan moleküllerin ısıl hareketle çarpışma nedeniyle zaman ve enerji kaybının çok daha az oluşudur. Bu tabloya karşın fotosentez hızının ışık ve sıcaklık tarafından sınırlanmadığı durumlarda karbon dioksidin kloroplastlara kadar yayınımı için geçen sürenin sınırlayıcı olduğu belirlenmiştir. Aynı şekilde terleme hızının hücre çeperlerinden su buharı yayınım hızı tarafından sınırlandığı ve bu şekilde de bitkilerin stomalarından gereksiz su kaybını önleyen bir mekanizma olarak yarar sağladığı saptanmıştır. Elektrostatik yüklü maddeler ile kolloidal maddelerin çözeltiler arasında yayınımları gazların ve gazlarla aynı davranışı gösteren yüksüz maddelerinkinden farklıdır. Çünkü hareketlilikleri zıt yüklü tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinin rastlantısal olarak değişen etki düzeyine bağlı olarak değişir. Canlılarda ise çözeltide serbest olarak bulunan ve yapısal, sabit durumda yüklü moleküller söz konusudur. Bu karmaşık ilişkiler de bitkilerde yayınım olayının orta lamel ve hücre çeperlerinin elektrostatik yapılarına bağlı değişimler göstermesine neden olur. Bu ilişkiler hücre veya doku düzeyinde hücre çeperlerinin permeabilitesi – geçirgenliği ölçülebilir terimiyle belirtilir. Yüklü madde yayınımı yük durumları ile sabit ve hareketli olan maddelerin yük durumu arasındaki denge nedeniyle miktar ve hız açısından belli bir seçicilikle karşılaşmış olur. Geçişme - Osmoz difüzyonun özel bir halidir. Yarıgeçirgen, seçici zar yanlızca çözgeni veya çözgenle birlikte çözeltideki bazı çözünmüş maddeleri geçirirken bazılarını geçirmemesinin sonucudur. Osmoza giren her bir madde kendi termodinamik sistemindeki entropiyi en üst düzeye çıkartacak şekilde hareket ettiğinden, membrandan geçemeyen molekülün yoğun olduğu tarafta geçebilen maddelerin derişimi artar. Bu birikme sonucunda toplam madde artışı ve sonucunda da membranın o yanında hacım artışı olur. Hücreler arası madde aktarımında da bu şekilde özsuda çözünmüş ve membrandan geçemeyen madde derişimi artışı çözgen olan suyun oransal derişiminin azalmasına neden olduğundan su alınmasına neden olur. Sonuç olarak kütle akışı ve difüzyonda maddelerin akışı birbirinden bağımsız başlar ve yürürken osmozda maddelerin bağıl oranı etkilidir. Canlı hücre membranı suya karşı geçirgen özellikte ve özsuda çözünmüş madde miktarı yüksek olduğunda su alımı kendiliğinden yürür. Canlılar bu mekanizma sayesinde su alımını ortamda su bulunduğu sürece garanti altına almış olur. Gözlenen hücreler ve organeller gibi canlı yapılarda net su alımının hücrenin çeperi, komşu hücrelerin veya dıştaki sıvı ortamın hücre üzerindeki karşı basıncının etkisi ile dengeye vardığında duruşudur, bu sayede yapının şişerek patlaması engellenmiş olur. Bu basınca da geçişme – osmoz basıncı, osmotik basınç denir. Çünkü büyüklüğü osmotik alımla sağlanan çözünmüş madde miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Sonucu olarak da bir hücrenin hacminde değişime neden olan etkin osmotik basınç farkı yarı – geçirgenlik ve seçicilik sayesinde yayınımla sağlanabilecek olan madde hareketi miktarından çok daha yüksek olur. Temeldeki denge ise aynı türden iyonların membranın iki yüzü arasındaki kimyasal potansiyel farkının sıfır olmasıdır ve hidrostatik basınç farkının bu dengeye katkısı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Ana değişken ise membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkıdır ve küçük bir orandaki değişimi bile çok daha büyük orandaki kimyasal potansiyel farkını, yani derişim farkını dengeleyebilir. Gene bu mekanizma canlı hücreye membrandaki iyonik madde kompozisyonunu düzenleyerek kolayca iyon alımı olayını denetleme olanağı verir. 20. yüzyılın başlarında Nernst başta olmak üzere araştırıcılar tarafından kuramsal temelleri atılarak asrın ortalarında kesinleşen bu bulgular 1967 yılında Vorobie tarafındanChara tatlısu alginin K iyonu alımı üzerindeki deneylerle kanıtlanmıştır. Hücre çeperi gibi hücrenin denetimi dışında kalan ve kütle akışı ile difüzyonun geçerli olduğu kısım için kullanılan terimlerden biri belirgin serbest alan (BSA) – “apparent free space”dir. Su alımı için iç osmotik basıncın dış ortamdan yüksek, hücre özsuyunun hipertonik olması gerekir. Yani toplam çözünmüş madde derişimi daha yüksek olmalıdır. Bu durumda herbir maddenin difüzyon basıncı farklı olacağından su moleküllerini geçiren zardan su kendi kinetik difüzyon dengesini sağlayıncaya kadar geçiş yapar. Hipertonik hücre turgor halindedir, sitoplazma çepere yapışık durumdadır. Çünkü osmotik basınç artışı çeperin karşı yöndeki basıncı ile dengelenmiştir. Hücre özsuyununizotonik osmotik basınca sahip olması halinde bir kısım suyunu kaybeder ve sitoplazmanın çeperden ayrılmaya başladığı görülür. Bu duruma sınır plazmoliz adı verilir ve izotonik osmotik basıncın ölçümünde kullanılır. Hücrenin iç osmotik basıncının dış basınçtan daha düşük olduğu hipertonisite durumunda sitoplazma çeperden ayrılarak ortaya toplanmaya başlar, hücre plazmolize olur. Hücrede plazmoliz ilerledikçe klasik deyimi ile emme kuvveti artar, daha yeni terminolojideki karşılıkları ile difüzyon basıncı eksikliği -“diffusion pressure deficit” – DPD” (DBE), su potansiyeli artar. Bunun da nedeni serbest haldeki suyun serbest enerjisinin adsorpsiyon veya adezyon, kohezyon ile tutulmuş olan sudan az oluşudur. Hücrenin yeniden turgor haline geçme,deplazmolize olma, yani plazmoliz durumundan kurtulma eğiliminin sonucudur. Tam turgor halindeki hücrede ise iç ve dış basınçlar eşit olduğundan su potansiyeli, yani net su alımı sıfır olur. Burada devreye doğal olarak hücre çeperinin elastiklik derecesi de girer. Bu nedenle ve henüz alöronlar gibi susuz bir hacim oluşturan yapılar olmadığından hacme oranla su miktarı meristematik dokularda yüksektir. Plazmoliz sırasında protoplazmanın tümüyle küçüldüğü, büzüldüğü deplazmolizde ise şiştiği görülür. Hücre özsuyunda serbest çözücü durumundaki suyun kaybından sonra sitoplazmik proteinlerin hidratasyon kaybı - dehidratasyonu sitoplazma hacminin değişmesine neden olur. Difüzyon basıncı eksikliğinin en yüksek olduğu tohumlar, dehidrate likenler gibi yapılarda su alımı ile deplazmoliz sertleşmiş alçıyı parçalayabilecek oranda hidratasyona ve deplazmolize neden olur. Hidratasyon termik hareketliliğin ve entropinin artışına neden olarak yapısal protein, sellüloz gibi moleküllerin zincirlerininin gevşemesine ve daha kolay bozunur hale gelmesine neden olur. Bu yüzden bir süre ıslatılmış olan bakliyat daha kolay pişer. Hücreler arasında su alışverişinin debisi bu çerçevede çeper ve membranların geçirgenliği ile DBE farkına bağlıdır. Fakat izotonik çözeltiler arasında bile plazma membranları madde alışverişini sağlar. Su içinde yaşayan bitkilerde süreklilik gösteren bu durumda madde alışverişini sağlayan kütle akımı ve özellikle de elektroosmozdur. Elektroosmoz bir iyon iletimi mekanizması ise de polarite nedeniyle hidrate olan iyonların yani kinetik taneciklerin çevrelerindeki su moleküllerini sürüklemesi sayesinde suyun da taşınmasını sağlar. Kinetik tanecikler iyonlar ile onları çeviren dipol su moleküllerinden oluşan, yani birarada termik hareketliliği olan tanecikler olup toplam kütlelerinin daha yüksek oluşu ve elektrostatik bağların zayıf oluşu nedeniyle termik hareketlilikleri yüksek taneciklerdir. Membranlardaki porlar boyunca yaratılan elektrik alanları, yani endotermik olarak belli bir yönde kutuplandırılan polar molekül dizilişleri üzerinden kayarak iyonik maddelerin taşınması gerçekleştirilir. Bu konu mineral madde beslenmesi içinde ele alınacaktır. Su moleküllerinin iyonlara kendiliğinden yapışarak kinetik tanecikler halinde iletilmesi iyon kaynağı durumundaki hücrede serbest su derişimini azalttığından DBE artar. Bu tür enerji gerektiren iyon ve su beslenmesine aktif madde alımı adı verilir. Örneğin tuzcul bitkiler, halofitler osmotik basıncı yüksek tuzlu topraklarda dahi beslenmelerini sağlarlar. Kserofitler çok kurak koşullarda kuru topraklardan su alabilirler. Aktif iyon alımı yaygın görülen bir olaydır, buna karşılık aktif su alımı özel durumlarda görülür. Bu nedenle aktif iyon alımı bitki yaşamında daha önemli yer tutar. Mineral Madde Beslenmesi Mekanizmaları Elektroosmozun bir iyon iletimi mekanizması olduğu, hidrate iyonların su moleküllerini sürükleyen ve membranlardaki porlar, kapilerler boyunca yaratılan elektrik alanları, yani potansiyel farklılıkları ile iyonik madde taşınması gerçekleştirdiği belirtilmişti. Elektriksel potansiyel farkı DE, elektriksel yükün bir noktadan diğerine gitmesi ile yapılan işin ölçütüdür. Daha önce değinildiği üzere yukarıda kısaca incelenmiş olan itici güçlerden de çok daha daha etkindir. Biyolojik bir membranın iki yanındaki E farkı ölçümleri hidrostatik veya kimyasal potansiyel farkı ölçümlerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında binlerce kez daha büyük olduğu görülmüştür. Bu nedenle de organeller ve hücreler arasında elektriksel yüklü madde iletimi çok daha etkin olarak yürür. Elektriksel bir yük ile DE arasında sabit bir ilişki vardır ki buna kapasitans denir, yani bir net yük biriminin yarattığı DE ile arasındaki sabit, özgül oranı belirtir. Yararlanılan sonucu ise bir bölgede yüksek oranlı potansiyel düşmesine neden olmadan serbest yük bulundurma, depolama kapasitesi – sığasının ölçüsü olmasıdır. Biyolojik membranların kapasitans ölçümleri bu değerin koşullardan oldukça bağımsız, sabit kalan bir değer olduğunu göstermiştir. Bitki hücrelerinde de bu değer tipik olarak -100 mV ölçülmüştür. Yükü membranların içindeki anyon derişiminin katyonlarınkinden yüksek olduğunu, değeri ise membranın iki yanındaki potansiyelin pek farklı olmadığını göstermiştir. Aynı şekilde bitki hücrelerindeki toplam iyon derişiminin de tipik olarak 0.1M düzeyinde ve koşullardan oldukça bağımsız sabit bir değer olduğunu belirlenmiştir. Bu derişimde 100mV kapasitans ise anyon / katyon oranının 100 000 olduğunun göstergesidir. Buna karşılık bitkilerde kuru ağırlık bazındaki mineral madde katyon /anyon derişimi oranı ortalama olarak 10 dur. Hücrelerin çevrelerinden önemli oranda katyon almalarına karşın elektrostatik dengenin ters yönde oluşmasının nedeni organik moleküllerdeki anyonik grupların yüksek oluşudur. Bu sayede organik metabolizmayı denetleyerek sürekli şekilde katyon alımına açık bir dengeden yararlanırlar. Güneş ışınları ve hava gibi topraktaki mineral elementlerinden daha kolay sağlayabildikleri kaynaklardan yararlanarak sentezledikleri organik anyonik maddeler sayesinde mineral katyonlarının alımını denetim altında tutabilirler. Yüksüz maddelerden farklı olarak iyonların derişimindeki artış aralarındaki uzaklığın, termik hareketlilikleri ile çarpışma olasılığını üssel olarak artışına yol açacak şekilde azalması demektir. Çünkü elektriksel çekim gücünün etkisi katlanarak büyür. Bağlanmaları ise, iyonik bağın kuvvetli oluşu nedeniyle bağlanma öncesindeki ısıl hareketliliklerinin önemli oranda azalmasına neden olur. Bir sistemdeki hareketlilik komponentlerinin hareketliliklerin toplamı olduğundan sistemi etkiler. Elektriksel yük elektriksel alan yarattığından etkisi çok yönlüdür ve nötrleşmesi ile diğer komponentler üzerinde çok yönlü etkiler yaratır. Bu nedenle de bir iyon türünün aktivite sabitesi çözeltisindeki tüm iyonların özellik ve derişimleri ile ilişkilidir. İyonun değerliliği arttıkça etkinliği de arttığından hücre özsuyu gibi iyonca zengin bir çözeltide iyonik aktivite değişimleri yüksek oranlı olur. Bu sayede de kara ve su bitkileri çok farklı özelliklerdeki topraklara, sulara adapte olarak yaşama olanağı bulabilirler. Gene canlıların denetimini sağlayan bir olgu da iyonların canlı membranın iki yanındaki aktivitelerinin dengeye varmasının iyonların iki yandaki aktiviteleri yanında membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkına daha da kuvvetle bağlı oluşudur. Bu sayede de membranın elektriksel potansiyelini membran proteinleri ve lipid / fosfolipidleri ile denetleyebilen hücre dengeyi kurma olanağı bulur. Bu mekanizma hücrenin gereksinimine göre iyonları seçici olarak alması açısından önemli rol oynar. İyonların lameldeki porlardan ve plazmodezmlerden geçişinde iyon yükü / çapı ilişkisine bağlı olan seçici bir mekanizma oluşur. Donnan Dengesi Benzer şekilde örneğin bitki hücre çeperindeki orta lamelde yer alan pektik asitlerin karboksil kökü, membran lipidleri arasındaki fosfolipidler gibi sabit iyonların yerleştiği iyon kanalları kütle akışı ile mineral iyonlarının ile geçişine elektrokimyasal direnç gösterir. Görünür serbest alanda dahi iyonların suyla birlikte hareketine engel olur. Sitoplazmik membranlardaki lipidlerin çok yüksek direncinin fosfolipidlerce dengelenmesinde olduğu gibi direnci amfoterik karakteri nedeniyle değişken olan proteinler seçici bir denetim sağlar. Protein helislerinin iyon kanalı görevi oluşturdukları porun girişinde serin gibi polar amino asitlerin bulunmasına bağlıdır. Bu ( – ) yüklü amino asitler katyon difüzyonunu destekleyerek seçicilik sağlar. Porların işleyişinin anlaşılması sayesinde porları kapayan maddelerin keşfi 1991 tıp nobelini alan ilaç grubunun bulunmasını sağlamıştır. Küçük mineral iyonlarını içeren çözeltiler membrandaki sabit iyonik moleküllerle aralarında Donnan potansiyeli denen elektriksel bir potansiyel farkının doğmasına ve Donnan dengesi adı verilen dengenin oluşmasına neden olur. Bu dengenin de sağlanması için zıt yüklü maddelerin ters yönde geçişi veya suda çözünmeyen formlarının çözünür hale dönüştürülmesi gerekir. Elektrostatik Donnan dengesinin çeşitli ölçeklerde oluşması hücre içi ve hücreler arası iyonik maddelerin taşınımında ve dağılımında önemli rol oynar. Bu terimle belirtilen olayın ayırt edici temel özelliği hareketi sağlayan difüzyon potansiyel farkının membranın bir tarafındaki sulu çözelti ile membranın diğer tarafta kalan yüzü arasında oluşmasıdır. Sitoplazmadaki nükleik asitler, fosfat grupları ile ve proteinler de karboksilleri ile Donnan fazları oluştururlar. Bu anyonik gruplar membranın her iki tarafındaki katyonları kendilerine çekerek yönlendirirler. Bu şekilde de net olarak bir geçişmenin görülmediği elektrostatik bir denge kurulur. Sıvı fazdaki katyonların membrana yönlenmesi anyonların da ters yönde artan bir derişim değişimi oluşturmalarına neden olur. Termik hareketliliğin artışı bu dengenin sarsılmasına ve hareketli iyonların elektriksel potansiyel farklılıkları yaratmasına, bu arada oluşan kimyasal potansiyel farklarını dengeleyecek şekilde de geçişme yapmalarına neden olur. Canlı hücre çözünmüş maddelerin derişimini ilgili maddeleri suda çözünmeyen bileşikleri haline dönüştürerek ortamdan uzaklaştırmak veya tersine tepkimeyle serbest hale geçirerek de denetim altında tutar. Çözünür maddelerin çözünmeyen bileşiklerine dönüştürülmesi entropi azalmasına neden olan kimyasal bağlanma ile sağlanabildiğindenendojen, enerji harcanarak yürütülen aktif bir olaydır. Ancak canlı hücrede gerçekleşebilir. Bu olayın temelinde iyon aktivitesi ve bu değerin özgüllüğünden doğan sabitesi yatar. İyon aktivitesi iyonun derişimine bağlı kimyasal ve yüküne bağlı elektriksel potansiyellerinin açıklayamadığı bazı konuları açıklamakta kullanılan bir terimdir. Yükleri eşit olan iki iyondan kütlesi küçük ve elektron sayısı az olanın yükünün dipol su moleküllerini çekerek çevresine toplama gücü daha fazladır. Çevresinde daha kalın bir su zarfı oluşturur. Sözü edilen denge, seçicilik sonucu bir taraftan diğerine geçişi kısıtlanan veya engellenen iyonik maddelerin birikmesine neden olur. Bu birikimin konusu olan yüklü maddeler serbest halde kalamadığından zıt yüklü iyonlarla birleşerek çözeltinin nötralizasyonununu sağlar. Bu nötralizasyon dengesi için gereken iyonik maddelerin çözünür hale geçmesi veya dışarıdan alınması gerekir. Örneğin Ca++ iyonu, iyonik yük / su zarfı oranı büyük olduğundan porlar üzerinde büzücü etki yaparak su zarfı büyük ve iyonik yükü küçük iyonların geçişini kısıtlar, K + iyonu ise tersine olarak şişirici etki yapar ve bu iyonların geçişini kolaylaştırır. Genelde bitki hücrelerinin yoğun şekilde K, Na ve Cl alış verişi yaptığı görülür. Bu iyonların hareketlilikleri de membranlarda potansiyel farklarının doğmasına neden olur ve Cl net yükün iki taraftaki dağılımının sıfıra eşitlenmesini sağlar. Goldmann denklemi ise K, Na ve Cl iyonu geçirgenliğinin büyük oranda K seçiciliği yönünde olduğunu göstermiştir. Elektroosmoz da membrandaki bir porun iç yüzeyinde sabit halde dizilmiş iyoniklerin yüklerinin tuttuğu su zarfları zıt yüklü iyonik maddelerin su zarflarını çekmesi sonucu yürüyen osmotik alımdır. Bu şekilde oluşan elektriksel alan membranın iki tarafında elektriksel yük farklılığı doğurur. Bu da sabitlenmemiş kinetik taneciklerin kütle akışı ile çekilerek ters yönlü bir alan oluşturmasına neden olur. Bu iki zıt yönlü alanın oluşumu sırasında doğan hareketlilik ile su molekülleri sürüklenir ve iletilir, elektroosmotik su alımı olur. Benzer şekilde membran veya çeperde pektik veya proteinik iyonlara zayıf -H bağları gibi bağlarla tutulmuş, adsorbe olmuş olan zıt yönlü yonlar yerlerini alabilecek başka iyonlarla yer değiştirerek serbest hale geçer ve iletilir. Bu olaya da iyon değişimi adı verilir. İyon değişiminde aynı yüklü iyonlar birbirini ittiğinden dengeye çabuk ulaşılır, yani az miktarda madde bu olaya girebilir. Bağlanmayı sağlayan kuvvet adsorpsiyon kuvvetinden daha yüksek enerjilidir, kopması daha zordur. Ancak iyonlaşmış asidik veya bazik maddelerin hidroksonyum ve hidroksil veya karboksil kökleri bağlanmış olan katyon veya anyonların yerini alabilir. Bu arada açığa çıkan hidroksonyum ve hidroksiller de su oluşturduğundan su iletimi de sağlanmış olur. Bu olayların tümünde hidroksonyum ve hidroksil iyonları önemli rol oynadığından membranların ve özsuyun pH değeri ve değişimleri önemli rol oynar. Hücre organik asit sentezi ile pH ve amfoterlik denetimi, sentez yolu ile özsudaki serbest maddeyi bağlama veya başka maddeye dönüştürme gibi yollarla kimyasal potansiyel artışı yönünde aktif alım yaparken solunum enerjisi kullanır ve solunumun hızlandığı görülür. Ayrıca osmotik basınç ölçümlerinin kriyoskopik yöntemle yapıldığında sınır plazmoliz yöntemiyle elde edilen değerlerlerden farklı değerler vermesi ek bir su potansiyelinin olduğunu göstermiştir. Birçok bitki türünde yerüstü organları kesilerek terlemenin emiş kuvveti ortadan kaldırıldığında da kök ksileminden su salgılanması, kış uykusu kırılan birçok odunlu türünde daha hiç yaprak oluşmamışken sürgünlere su yürümesi kök basıncı denen aktif su alımının ve pompalanmasının kanıtlarıdır. Bu basıncın gün içinde değişim göstermesi, solunum inhibitörleri ve bazı bitki hormonları gibi uygulamalarla durdurulabilmesi de göstergeleridir. Aktif alım ve iletimin önemli bir göstergesi iyonun içine girdiği membranın iç tarafında, yani sitoplazma veya organelin içinde elektrik yükü artışı olmasıdır. Pasif alımda elektriksel nötralliği sağlayacak şekilde zıt yüklü iyon alımı veya aynı yüklü iyonun boşaltımı söz konusudur. Aktif geçişde membranın iki yüzü arasında da membranın kapasitansı ile orantılı olarak belli miktar membran potansiyeli farkı oluşur. Bu fark kısa bir süre sonra boşalarak sıfırlanır ve sonra tekrar artar, bu mekanizmaya da iyon pompası adı verilir. İyon pompası çalışınca membrandaki pasif geçiş olayları da doğal bir şekilde etkilenir ve membrandaki değişimi dengeleyecek yönde farklılaşır, difüzyon potansiyeli artışı ile elektrik potansiyelinin düşmesi sağlanır. Bitki hücresi membranlarının kompozisyonuna göre elektriksel dirençleri 1 – 8 Kohm / cm2 arasında değiştiğinden pompaların etkinliği membran kompozisyonunun denetlenmesi yolu ile hücre tarafından denetlenebilir. Bu sayede de bitkiler tuzlu topraklara dahi adaptasyon sağlayabilir. Membran direncinin yüksek oluşu, pompanın etkili çalışması ile aktif iletimin neden olduğu potansiyel farkı da arttığından saniyede 20 pikomol / cm2 gibi yüksek bir debi ile iyon alınabilmektedir. Aktif iletimin bir özelliği de pasif olarak yürüyen diğer olaylara göre sıcaklık değişimlerinden çok daha büyük oranda etkilenmesidir. Pasif olayların Q10 değeri yaklaşık olarak 1 civarında iken aktif alım ve iletimde bu değer birçok enzimatik olayda olduğu gibi 2 civarındadır. Bunun da nedeni membranın yaptığı enerji bariyeri etkisidir. Tıpkı enzimatik tepkimelerin aktivasyon enerjisi gereksinimindeki gibi aktif alımın olabilmesi için bu enerji düzeyinin aşılması gerekir. Bu nedenle aktif iyon alımı mekanizması bir pompaya benzer şekilde çalışır. Gerekli enerji depolanıncaya kadar alım işlemi kesintiye uğrar. Sıcaklık artışı da bu mekanizma aracılığı ile etkili olur. Aktif iyon alımının enzim kinetiğindeki Michaelis-Menten denklemine uyan değişimleri enzimler aracılığı ile yürüyen bir olay olduğunu göstermiştir. Bu tür olaylara enerji sağlayan madde bekleneceği üzere ATP’dir ve ATPaz enzimi aktivitesi de olayın denetimini sağlar. ATP hidrolizi ile açığa çıkan hidroksonyum iyonları ise ters yönde hareket ederek elektrostatik dengeyi sağlar. En iyi bilinen Na+ / K+ ATPaz’dır. İki peptid çiftinden oluşur ve Mg++ tarafından katalizlenen ATP hidrolizine bağımlıdır. Çeşitli iyon pompaları olup belli iyonlar için seçici oldukları bilinmektedir. Aktif alımın iyon seçici özelliği vardır ve yukarıda anlatılan mekanizma bunu açıklamak için yeterli değildir. Bu nedenle 1930 larda seçiciliği olan aktif taşıyıcı moleküllerin varlığı fikri ortaya atılmıştır. Deneyler benzer K+, Rb+ iyonlarının ve Ca++ ile Sr++ iyonlarının aynı taşıyıcı için rekabet ettiğini, bazı hücrelerde K+ iyonunu alıp, Na+ iyonunu boşaltan ve aynı mekanizma ile Mg++ ve Mn++ için çalışan diğer bir pompanın olduğu, Cl-, B- ve I- taşıyan tek bir sistem olduğunu gösteren deneysel veriler elde edilmiştir. Bu kadar seçici maddelerin ancak proteinler olabileceği belirtilmiş ise de 50 yıl kadar uzun bir süre kesin kanıtlar ortaya konamamıştır. Aktif pompaların varlığının bir kanıtı da dıştaki iyon derişiminin artışı ile artan solunum ve iyon alımının belli bir derişime ulaşıldıktan sonra doygunluğa erişmesidir. Bitkilerde bu değer tipik olarak 1 – 10 mmol/ gr. taze ağırlık – saatdir. Aktif alım mekanizmalarının ortaya çıkarılıp genel çerçevesi ortaya çıkarıldıktan sonra iyon alımının büyük oranda pasif şekilde alındığı ve aktif alımın hücrenin gereksinim tablosuna göre belli iyonların seçici olarak alımında rol aldığı, tamamlayıcı olduğu anlaşılmıştır. Yüksek Bitkilerde Su ve Mineral Madde Beslenmesi Tohumun şişme ile su almasından sonra yeni bir bitki oluşturmak üzere büyüme ve gelişmesi başladığında ilk olarak gelişen ve işlev görmeye başlayan organı kök taslağından oluşan köktür. Tohumun kotiledon kısmında depolanmış olan organik maddelerin sindirimi ve solunumla elde edilen madde ile enerji fotosentetik organların yeni metabolik maddeleri sağlayabilecek hale gelmeleri için gereken büyüme ve gelişme için yeterlidir. Fakat tohumun serbest akış ve hidrasyon ile kazandığı su ile şişmesinin sağladığı su ortalama %80 – 90 oranında su içeren bitkinin oluşması için çok yetersizdir. Bilindiği gibi kökün su ve mineral beslenmesini sağlayan yapılar emici tüylerdir. Kaliptranın arkasındaki meristematik bölgeden sonra gelen genç hücrelerin boyuna büyüme bölgesini izleyen gelişme ve farklılaşma zonunun epidermisinde görülürler. Canlı epidermis hücrelerinin enine eksende uzayarak tübüler çıkıntılar oluşturması ile ortaya çıkarlar. Yüksük hücreleri gibi dış yüzleri kaygan pektik maddelerle kaplıdır. İşlevsel ve fiziksel olarak ömürleri çok kısadır ve sürekli büyüyen kökün ileri doğru büyümesi sırasında yerlerini yenilerine bırakırlar. Bitki türlerinin su için rekabet gücünde kökün büyüme hızı yanında emici tüylerin çevrim hızı da önemli yer tutar. Hidrofitik bitkilerin su ve mineral beslenmesi yukarıda anlatılmış olan genel mekanizmalarla olur. Kara bitkilerinin beslenmesi ise daha geniş bir çerçevede ele alınarak anlaşılıp, değerlendirilebilir. Toprak Yapısı ve Su Verimliliği Toprağın bitkilere su sağlayabilme potansiyelini belirlemek üzere kullanılan Tarla Kapasitesi, Daimi Solma Noktası veya Yüzdesi, Su Basıncı (P), Su Tansiyonu, Nem eşdeğeri, Su Potansiyeli veya Yayınım Basıncı Eksikliği, Toplam Toprak Suyu Stresi, Kılcallık Kapasitesi gibi birçok terimler vardır. Burada konu bunlar arasında en yaygın olarak kullanılan bazı terimlerle ele alınacaktır. Toplam toprak su stresi, (Total soil moisture stress) konuya enerjetik açıdan yaklaştığı için bu konudaki en bilimsel terimdir. Konuya toprakta bulunan suyun serbest enerjisini azaltan iki temel kuvvet grubunun etkinliği çerçevesinde yaklaşır ve toprak suyunun serbest enerjisini azaltan bu iki grubu : Toprak suyu tansiyonunun ögeleri olan hidrostatik kuvvetler, yerçekimi ve adsorpsiyon kuvvetleri, Toprak çözeltisinin osmotik kuvvetleri olarak tanımlar. Hidrostatikler bilindiği gibi su basıncı, yüzey gerilimi gibi kuvvetler, adsorpsiyon kuvvetleri de su ile toprak kolloidlerini oluşturan kil gibi mineraller ve organik maddelerle su arasında etkili olan, suyun yerçekimi etkisini yenebilmesini sağlayan kuvvetlerdir. Osmotik kuvvetler de topraktaki su çözeltisinin içerdiği iyonlarla ilişkilerinin sonucu olan kuvvetlerdir. Toprak çözeltisinde çözünmüş iyon derişimi suyun azalması ve çözünür iyon miktarı artışı ile artar. Yani toprak kurudukça su alımı zorlaşır, kuraklığın zorlayıcı etkisi

http://www.biyologlar.com/bitki-fizyolojisi-bolum-2

ENERJETİK VE BİYOENERJETİK NEDİR

Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle - enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olan sistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji - madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi - düzensizliği - başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl - tersinir olaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl - tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G) ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji - kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin - solutların, pasif - edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı - hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik - etkinlik sabiti ve efektiv - etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir.

http://www.biyologlar.com/enerjetik-ve-biyoenerjetik-nedir

Yayınım - Difüzyon ve Geçişme - Osmoz

Yayınım olayında ise olayın başladığı ve bittiği veya dengeye vardığında atom ve moleküller arası ilişkileri farklıllık gösterir. Uçucu maddelerin sıvı veya katı formdan gaz faza geçerek yayınması ve suyun buharlaşması buhar basıncı farkı sonucunda başlayıp yürüyen bir yayınım olayıdır ve DH = 0 olduğunda net, gözlenebilir, ölçülebilir yayınım durur. İki kapalı kap arasında yayınımı sağlayacak bir açıklık oluştuğunda gazların bağıl basınç oranları, yani herbirinin özgül toplam enerjileri arasındaki farka göre değişen şekillerde yayınım gösterirler. Kısmi, oransal gaz basıncı ile difüzyon basıncının doğrusal ilişkisi nedeniyle bir karışımda yer alan maddelerin yayınım oranları değişir. Ayrıca her birinin sıcaklık ve karşı basınç değişimlerine tepkileri de farklılık gösterir. Tüm bu farklılıkların temel nedeni atom ve moleküler yapılarının, ağırlıklarının yani özelliklerinin farkından doğan termik hareketlilik ve serbest enerji farklılığıdır. Bu da maddeye has bir özellik olduğundan yayınım - difüzyon sabitesi adını alır. Difüzyon hızı geçişi sağlayan açıklığın veya seçiciliği olmayan membranın alanı, yayınım konusu maddenin iki taraftaki derişim farkı ve yayınım sabitesine bağlıdır. Yayınımın da itici gücü ısıl hareketlilik olduğundan sıcaklık artışı ile hızı artar, daha kısa sürede dengeye ulaşır, fakat denge noktası sıcaklıktan bağımsızdır. Difüzyonu başlatan ve yürüten derişim farkı olduğundan yayınıma konu iki taraf arasındaki uzaklık artışı olayın yürüme hızını global olarak azaltır. Çünkü yayınım moleküler düzeyde derişim farkı dilimleri halinde yürür. Bu nedenle de hücre ve organel düzeyindeki hızı çok yüksektir. Üç gaz formundaki besin olan su buharı, O2 ve CO2 için 20 derece sıcaklıkta ölçülen yayınım sabiteleri saniyede yayınım alanı olarak sırası ile 0.25, 0.20 ve 0.16 cm2 dir, yani katıların sıvı ortamdaki yayınım sabitelerinden ortalama 10(4) kat fazladır. Bunun da nedeni gaz ortamında çok daha seyrek olan moleküllerin ısıl hareketle çarpışma nedeniyle zaman ve enerji kaybının çok daha az oluşudur. Bu tabloya karşın fotosentez hızının ışık ve sıcaklık tarafından sınırlanmadığı durumlarda karbon dioksidin kloroplastlara kadar yayınımı için geçen sürenin sınırlayıcı olduğu belirlenmiştir. Aynı şekilde terleme hızının hücre çeperlerinden su buharı yayınım hızı tarafından sınırlandığı ve bu şekilde de bitkilerin stomalarından gereksiz su kaybını önleyen bir mekanizma olarak yarar sağladığı saptanmıştır. Elektrostatik yüklü maddeler ile kolloidal maddelerin çözeltiler arasında yayınımları gazların ve gazlarla aynı davranışı gösteren yüksüz maddelerinkinden farklıdır. Çünkü hareketlilikleri zıt yüklü tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinin rastlantısal olarak değişen etki düzeyine bağlı olarak değişir. Canlılarda ise çözeltide serbest olarak bulunan ve yapısal, sabit durumda yüklü moleküller söz konusudur. Bu karmaşık ilişkiler de bitkilerde yayınım olayının orta lamel ve hücre çeperlerinin elektrostatik yapılarına bağlı değişimler göstermesine neden olur. Bu ilişkiler hücre veya doku düzeyinde hücre çeperlerinin permeabilitesi - geçirgenliği ölçülebilir terimiyle belirtilir. Yüklü madde yayınımı yük durumları ile sabit ve hareketli olan maddelerin yük durumu arasındaki denge nedeniyle miktar ve hız açısından belli bir seçicilikle karşılaşmış olur. Geçişme - Osmoz difüzyonun özel bir halidir. Yarıgeçirgen, seçici zar yanlızca çözgeni veya çözgenle birlikte çözeltideki bazı çözünmüş maddeleri geçirirken bazılarını geçirmemesinin sonucudur. Osmoza giren her bir madde kendi termodinamik sistemindeki entropiyi en üst düzeye çıkartacak şekilde hareket ettiğinden, membrandan geçemeyen molekülün yoğun olduğu tarafta geçebilen maddelerin derişimi artar. Bu birikme sonucunda toplam madde artışı ve sonucunda da membranın o yanında hacım artışı olur. Hücreler arası madde aktarımında da bu şekilde özsuda çözünmüş ve membrandan geçemeyen madde derişimi artışı çözgen olan suyun oransal derişiminin azalmasına neden olduğundan su alınmasına neden olur. Sonuç olarak kütle akışı ve difüzyonda maddelerin akışı birbirinden bağımsız başlar ve yürürken osmozda maddelerin bağıl oranı etkilidir. Canlı hücre membranı suya karşı geçirgen özellikte ve özsuda çözünmüş madde miktarı yüksek olduğunda su alımı kendiliğinden yürür. Canlılar bu mekanizma sayesinde su alımını ortamda su bulunduğu sürece garanti altına almış olur. Gözlenen hücreler ve organeller gibi canlı yapılarda net su alımının hücrenin çeperi, komşu hücrelerin veya dıştaki sıvı ortamın hücre üzerindeki karşı basıncının etkisi ile dengeye vardığında duruşudur, bu sayede yapının şişerek patlaması engellenmiş olur. Bu basınca da geçişme - osmoz basıncı, osmotik basınç denir. Çünkü büyüklüğü osmotik alımla sağlanan çözünmüş madde miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Sonucu olarak da bir hücrenin hacminde değişime neden olan etkin osmotik basınç farkı yarı - geçirgenlik ve seçicilik sayesinde yayınımla sağlanabilecek olan madde hareketi miktarından çok daha yüksek olur. Temeldeki denge ise aynı türden iyonların membranın iki yüzü arasındaki kimyasal potansiyel farkının sıfır olmasıdır ve hidrostatik basınç farkının bu dengeye katkısı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Ana değişken ise membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkıdır ve küçük bir orandaki değişimi bile çok daha büyük orandaki kimyasal potansiyel farkını, yani derişim farkını dengeleyebilir. Gene bu mekanizma canlı hücreye membrandaki iyonik madde kompozisyonunu düzenleyerek kolayca iyon alımı olayını denetleme olanağı verir. 20. yüzyılın başlarında Nernst başta olmak üzere araştırıcılar tarafından kuramsal temelleri atılarak asrın ortalarında kesinleşen bu bulgular 1967 yılında Vorobie tarafından Chara tatlısu alginin K iyonu alımı üzerindeki deneylerle kanıtlanmıştır. Hücre çeperi gibi hücrenin denetimi dışında kalan ve kütle akışı ile difüzyonun geçerli olduğu kısım için kullanılan terimlerden biri belirgin serbest alan (BSA) - “apparent free space”dir. Su alımı için iç osmotik basıncın dış ortamdan yüksek, hücre özsuyunun hipertonik olması gerekir. Yani toplam çözünmüş madde derişimi daha yüksek olmalıdır. Bu durumda herbir maddenin difüzyon basıncı farklı olacağından su moleküllerini geçiren zardan su kendi kinetik difüzyon dengesini sağlayıncaya kadar geçiş yapar. Hipertonik hücre turgor halindedir, sitoplazma çepere yapışık durumdadır. Çünkü osmotik basınç artışı çeperin karşı yöndeki basıncı ile dengelenmiştir. Hücre özsuyunun izotonik osmotik basınca sahip olması halinde bir kısım suyunu kaybeder ve sitoplazmanın çeperden ayrılmaya başladığı görülür. Bu duruma sınır plazmoliz adı verilir ve izotonik osmotik basıncın ölçümünde kullanılır. Hücrenin iç osmotik basıncının dış basınçtan daha düşük olduğu hipertonisite durumunda sitoplazma çeperden ayrılarak ortaya toplanmaya başlar, hücre plazmolize olur. Hücrede plazmoliz ilerledikçe klasik deyimi ile emme kuvveti artar, daha yeni terminolojideki karşılıkları ile difüzyon basıncı eksikliği -“diffusion pressure deficit” - DPD” (DBE), su potansiyeli artar. Bunun da nedeni serbest haldeki suyun serbest enerjisinin adsorpsiyon veya adezyon, kohezyon ile tutulmuş olan sudan az oluşudur. Hücrenin yeniden turgor haline geçme, deplazmolize olma, yani plazmoliz durumundan kurtulma eğiliminin sonucudur. Tam turgor halindeki hücrede ise iç ve dış basınçlar eşit olduğundan su potansiyeli, yani net su alımı sıfır olur. Burada devreye doğal olarak hücre çeperinin elastiklik derecesi de girer. Bu nedenle ve henüz alöronlar gibi susuz bir hacim oluşturan yapılar olmadığından hacme oranla su miktarı meristematik dokularda yüksektir. Plazmoliz sırasında protoplazmanın tümüyle küçüldüğü, büzüldüğü deplazmolizde ise şiştiği görülür. Hücre özsuyunda serbest çözücü durumundaki suyun kaybından sonra sitoplazmik proteinlerin hidratasyon kaybı - dehidratasyonu sitoplazma hacminin değişmesine neden olur. Difüzyon basıncı eksikliğinin en yüksek olduğu tohumlar, dehidrate likenler gibi yapılarda su alımı ile deplazmoliz sertleşmiş alçıyı parçalayabilecek oranda hidratasyona ve deplazmolize neden olur. Hidratasyon termik hareketliliğin ve entropinin artışına neden olarak yapısal protein, sellüloz gibi moleküllerin zincirlerininin gevşemesine ve daha kolay bozunur hale gelmesine neden olur. Bu yüzden bir süre ıslatılmış olan bakliyat daha kolay pişer. Hücreler arasında su alışverişinin debisi bu çerçevede çeper ve membranların geçirgenliği ile DBE farkına bağlıdır. Fakat izotonik çözeltiler arasında bile plazma membranları madde alışverişini sağlar. Su içinde yaşayan bitkilerde süreklilik gösteren bu durumda madde alışverişini sağlayan kütle akımı ve özellikle de elektroosmozdur. Elektroosmoz bir iyon iletimi mekanizması ise de polarite nedeniyle hidrate olan iyonların yani kinetik taneciklerin çevrelerindeki su moleküllerini sürüklemesi sayesinde suyun da taşınmasını sağlar. Kinetik tanecikler iyonlar ile onları çeviren dipol su moleküllerinden oluşan, yani birarada termik hareketliliği olan tanecikler olup toplam kütlelerinin daha yüksek oluşu ve elektrostatik bağların zayıf oluşu nedeniyle termik hareketlilikleri yüksek taneciklerdir. Membranlardaki porlar boyunca yaratılan elektrik alanları, yani endotermik olarak belli bir yönde kutuplandırılan polar molekül dizilişleri üzerinden kayarak iyonik maddelerin taşınması gerçekleştirilir. Bu konu mineral madde beslenmesi içinde ele alınacaktır. Su moleküllerinin iyonlara kendiliğinden yapışarak kinetik tanecikler halinde iletilmesi iyon kaynağı durumundaki hücrede serbest su derişimini azalttığından DBE artar. Bu tür enerji gerektiren iyon ve su beslenmesine aktif madde alımı adı verilir. Örneğin tuzcul bitkiler, halofitler osmotik basıncı yüksek tuzlu topraklarda dahi beslenmelerini sağlarlar. Kserofitler çok kurak koşullarda kuru topraklardan su alabilirler. Aktif iyon alımı yaygın görülen bir olaydır, buna karşılık aktif su alımı özel durumlarda görülür. Bu nedenle aktif iyon alımı bitki yaşamında daha önemli yer tutar.

http://www.biyologlar.com/yayinim-difuzyon-ve-gecisme-osmoz-1

Su ve Mineral Madde Metabolizması

Bitki hücresine alınan su canlılığı sağlayan tüm olayların yürümesi için gerekli ortamı sağlar. Bilindiği gibi su yarıkovalent, elektron çiftlenmesi ile oluşan O - H bağlarının 105 derecelik açı yapması ve daha çok -2 yüklü oksijene yakın olan elektron çiftlerinden oluşması nedeniyle çift kutuplu, dipol bir moleküldür. Bu nedenle su reverzibl olarak H(3)O +, hidroksonyum ve hidroksil şeklinde iyonlarına ayrılabilir. Mineral iyonları çevrelerine zıt yüklü uçlarını çekerek moleküler su moleküllerinden su zarfı oluşturur ve. Bu şekilde de hem doymuş hidrokarbonlar ve lipidler dışındaki tüm küçük moleküllü organik maddeleri, hem de kuvvetli asidik ve bazik maddelerden polar tuzlara kadar iyonik karakterli maddeleri değişen oranlarda çözebilir. Bu sayede de çözelti ortamında termik hareketlilik kazanan maddelerin moleküllerinin çarpışarak kimyasal tepkimeye girmesi ve canlılık için gerekli biyokimyasal tepkimelerin yürümesine uygun ortam sağlar. Dipol karakteri nedeniyle su molekülü makromoleküller ve polimerler zincirleri üzerindeki iyonik gruplara tutunarak zincirlerin arasına girer ve uzaklaşmalarına neden olur. Bu boşluklara girme olanağı bulan enzim proteinleri gibi suda çözünür maddeler de canlılık olaylarının sürmesini sağlar. Tüm bu nedenlerle su canlılığın en temel maddelerindendir. Ayrıca gene dipol özelliği ve iyonlaşabilir oluşu, kinetik tanecikler oluşturması nedeniyle birçok madde ile kolayca tepkimeye girebilir ve canlılık olaylarının büyük çoğunluğunda kimyasal ajan olarak rol oynar. Oksitlenme tepkimelerine elektron sağlar, redüklenme tepkimelerinde de proton kaynağı görevi yapar. Dipol kutupları elektriksel iletken olması ve iyonlaşma oranının tersinir olarak içinde çözünmüş olan iyonik maddelerin hakim yüküne bağlı oluşu biyoelektriksel olayların sağladığı canlılıkla ilgili işlevlerin gerçekleştirilebilmesi olanağını verir. Termik hareketliliğinin yüksek olması nedeniyle yaptığı basınçla organel ve hücrelerin dış basınç etkisi ile ezilmesini önler. Su metabolizması adı altında toplanabilecek tepkimelerin canlılıkla ilgili her tepkime zinciri ve devrelerine yayılmış olması, bu tepkimelerin birbirinden çok farklı ve bağımsız işlevlerinin yüksek sayıda oluşu bu konunun bir bütün halinde ele alınmasını engeller. Bunun yerine diğer konular içinde yeri geldikçe söz edilmesi daha kolay ve anlaşılabilir bir yaklaşımdır. Mineral elementlerinin canlılıktaki rolleri ise daha kolay sınıflandırılabilir: Esas elementler belli bir derişim aralığında sağlıklı, normal yaşamın sürdürülebildiği, bunun altındaki ve üstündeki derişimlerinde önce geçici olabilen, daha sonra da kalıcı arazlar bırakan eksiklik ve toksik etkileri, bu sınırların dışında da ölümcül etkileri görülen elementlerdir. Bu derişim aralıkları açısından da makro ve mikro elementler ayrılır. Herbir elementin metabolizmadaki ve canlılıktaki rolleri farklı olduğundan canlı türleri arasında ve bir canlının yaşam devrelerine, içinde bulunduğu ekolojik koşullara göre gereksinimleri farklılıklar gösterir. Bu açıdan hem biyokimyasal, hem fizyolojik, hem de ekofizyolojik açılardan incelenmeleri sonucunda doğru değerlendirmelere ulaşılabilir. Önemli bir konu da bir elementin derişimindeki değişimlerin diğer elementlerden yararlanılması, kullanılması üzerindeki sinerjistik ve antagonistik etkileridir. Bu etkileşimler sonucu hem iyonik matrikste hem de organik metabolizmada çeşitli değişiklikler meydana gelir. Azot, P, Ca ve Mg ile Na ve K, Fe, Zn, u ve B elementlerinin tümü arasında bu tür ilişkiler ağı vardır. Örneğin P, K ve Zn ile Cu ile sinerjistik etkiye sahiptir, Mg ile hem antagonistik hem sinerjistik ilişkisi vardır. Azot Mg üzerinde antagonistik, K ve B üzerinde sinerjistik etkilidir. Bu tablo da P ile N arasındaki dolaylı ilişkiyi ortaya koyar vs. Antagonistik ilişki aynı bağlayıcı uç , kök için rekabete dayanan Zn+2, Cd+2 ilişkisi şeklinde olabildiği gibi Cu+2 ile S-2 tepkimesi sonucunda çözünmeyen CuS oluşumu gibi deaktivasyon ilişkisi de olabilir. Türler arasındaki seçici beslenme farklılıkları yanında elementler arası metabolik ilişkiler matriksi populasyonlar arasında davranış farklılıklarına yol açarak rekabetsel ilişkiler üzerinde etkili olur. Mineral iyonlarının genelde çok önemli olan bir özellikleri organik maddelerin ve temelde onların oluşturdukları yapıların oluşumu, sağlamlığı ve işlevleri üzerindeki etkileridir. Membranlar yanında nükleik asitlerin helislerindeki fosfat gruplarının aralarındaki katyonlar sayesinde bilinen yapılarına sahip olmaları Ca, Mg, P, S elementlerinin yapısal işlevlerini gösterir. İz elementler pH 7 civarında yürüme durumunda olan hidrolitik ve sentetik tepkimelerin enzimlerinin aktivatörü olarak rol oynarlar. Bu işlevlerini de Lewis asit ve bazlığı yolu ile su da dahil, sübstratları polarize ederek yaparlar. Lewis asitleri elektron çifti alabilen, bazları da verebilen maddeler olarak tanımlar. Klasik asit - bazlar için geçerli olduğu gibi de maddelerin elektron çifti alma - verme potansiyellerinin büyüklüğüne göre bir madde çiftinin asitlik - bazlık ilişkisini belirler. RNA polimeraz, nükleazlar, fosfatazlar, esterazlar gibi bir çok enzimin Zn+2, Mn+2 gereksinimleri buna örnektir. İz elementlerin aynı mekanizma ile yürüyen önemli bir rolleri de elektron transfer zincirlerindeki rolleridir. Fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan bu tepkimelerde de Fe+2/ Fe+3/Fe+4, Cu+/Cu+2, Mn+2/ Mn+3/Mn+4, Mo+4/ Mo+5/Mo+6, Co+/Co+2/Co+3 ve Ni+/Ni+2/Ni+3 iyonları rol alır. Moleküler azotun fiksasyonu ile amonyağa dönüştürülmesinde de Fe, Mo ve V çiftlenmemiş elektron kaynağı ve donörü olarak iki aşamalı şekilde rol alırlar ve enerjetik açıdan fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan tepkimenin gerçekleşmesini sağlarlar. Mineral iyonlarının organik madde metabolizmasındaki en belirgin rollerinden bir diğeri de klorofil, hemoglobin gibi canlılığın sürmesini sağlayan büyük moleküllerin yapısında molekülün stabilitesini sağlayan koordinasyon merkezi olmalarıdır. Eşlenmemiş elektron çifti paylaşımı ile oluşan doğal bileşikler renkli ve suda çözünmeyen bileşiklerdir. Metal iyonlarının koordinasyon bağı sayısı değerliklerinden farklı değerlerdir. Amino asitlerin yan zincirlerindeki fonksiyonel grupların protonları yerine metal bağlanması ile de koordinasyon bileşikleri oluşabilir. Özellikle histidin, metionin, sistein,, tirozin, glutamat ve aspartat yanında serin, treonin, lizin ve treptofan amino asitlerinin hidroksi veya amino grupları aracılığı ile koordinasyon bileşikleri yapmaları peptid ve proteinlerin bu yolla sağlam yapılar oluşturmalarına neden olur. Bu açıdan amino asitler ile katyonlar arasında seçicilik ilişkilewri vardır, örneğin Tirozin yanlızca Fe+3 ile bağlanabilir. Sisteinin ise monovalent Cu, divalent Zn ve Cu ile Fe, trivalent Fe ve Ni +1-3, Mo+4 -6 ile koordinasyonu mümkündür. Cu + ve +2, Zn+2 ile Fe+3 amino asitlerle sağlam koordinasyon bağları yaparken, diğerlerinin bileşiklerinin stabilitesi düşüktür. Global proteinlerin metal iyon komplekslerinin enzimatik aktivitede rol oynayabilmesi için 4 veya 6lı koordinasyon bağ kapasitelerinin doymamış olması gerekir. Bu açık uca geçici olarak su gibi bir molekül bağlanır ve sübstratla yer değiştirdiğinde kataliz başlayabilir. Ancak proteinden elektron transferinin doğrudan gerçekleştiği, metal iyonunun elektron alışverişi yapmadığı sistemlerde buna gerek yoktur. Temelde metalik koordinasyon protein molekülünün sterik geometrisini sübstratın adsorpsiyonu ile sterik yapısını tepkimeye uygun hale getirerek sağlar. Azot bilindiği gibi nükleik asit, protein, peptid, amid ve amino asitlerin önemli bir bileşenidir. Bunların yanında birçok sekonder metabolizma ürününün de sentezi ve gereksinim duyan bitki grubunun normal yaşam devrini sağlıklı şekilde sürdürmesi için gereklidir. Topraktan alınan nitrat ve amonyum ksilemden aynı şekilde tuzu halinde iletilir, ancak fotosentetik dokularda elde edilen karbohidratlarla tepkime zincirlerine girebildikleri hücrelerde redüklenerek -NH2, amino grubu içeren organik azotlu bileşiklere dönüşürler. Nitratın da amonyuma dönüştürülmesinden sonra glutarik asit gibi iletilebilir organik asitler üzerinden yağ asitlerine amino grubunun katılması ile amino asitler meydana gelir. Aromatik a - amino asitlerin sentezinde ve özellikle birbirlerine dönüşümlerinde hidroksillenme tepkimesi önemlidir, örneğin fenilalaninin hidroksillenmesi ile tirozin oluşur. C -, O - ve N – metillenmeleri de önemlidir ve örneğin homosisteinden sağlanan metil grupları metiyonin, glisin veya serin metili ile de tüberin metaboliti sentezlenir. Aromatik amino asitlerin mikroorganizmalar ve bitkilerdeki temel sentez yolu , adını ilk bulunduğu şikimi-no-ki bitkisinden alan ve benzen halkalı şikimik asidin biri açılmış çift halkalı korizmik asitin L – fenilalanin, tirozin veya triptofana dönüştüğü şikimik asit veya şikimat yoludur. Fosfoenol piruvat ile eritroz – 4 – P tetrozunun kondansasyonundan sentezlenen ara maddeler üzerinden şikimik asit korizmik asite ve sonra üç farklı organik asite dönüşerek aromatik amino asitleri verdiğinden sonraları korizmik asit yolu adını alan sentez yoludur. Bakterilerde salisilik asit gibi maddeler, yüksek bitkilerde linyin ve alkaloidler, flavonoidler bu aromatik amino asitlerden ve özellikle triptofandan sentezlenir. Linyinler sinnamik asitlerin alkollerinin ürünüdür. Azot eksikliği azotun klorofil yapısındaki 4 pirol halkasındaki yeri nedeniyle klorofil oluşumunu engeller ve fotosentez eksikliği nedeniyle büyüyüp, gelişmesini önler. Doğal olarak protein, enzim ve nükleik asit metabolizmalarını yavaşlatır, durdurur ve yaşlı doku ve organlardan başlayan boşalma ile ihtiyarlama - senesans ve ölüme neden olur. Azot bileşiklerinin yapısal proteinler gibi taşınamayan formlarının proteolitik enzimler gibi hidroliz enzimlerince parçalanarak iletilebilir formlara dönüştürülebilmesi genç ve büyüyen dokular ile organların olabildiğince korunması olanağını sağlar. Fosfor bilindiği gibi enerji metabolizmasında çok önemli yer tutar. Yeşil bitkilerin güneşten, bazı bakterilerin ise inorganik bileşikleri parçalayarak elde ettiği fiziksel enerjiyi yüksek enerjili kimyasal bağ enerjisi halinde saklayıp, gerektiğinde açığa çıkartılması ile kimyasal ve fiziksel işlerin yapılmasında kullanmasını sağlar. Bu konu fotosentez ve kemosentez, solunum ve sindirim metabolizmaları içinde incelenecektir. Burada elementel fosforun enerji metabolizmasındaki kilit rolünün nedenleri üzerinde durmak yeterli olabilir. Nükleik asit sentezinde organik bazlar fosfatları halinde sübstrat olarak kullanılıp tepkime sırasında fosfatın açığa çıkması, solunumda elde edilen enerjinin ATP kazancı olarak hesaplanması iyi birer örnektir. ATP su ile tepkimeye girdiğinde üç fosfat grubundan biri açığa çıkarken bu fosfat bağında yoğunlaşmış olan enerji açığa çıkar. Bu enerji diğer bağ enerjilerine göre yüksek olduğundan yüksek enerjili, enerjice zengin bağ adını alır. Bunun nedeni de bu bağın oluşturulmasında yüksek enerji kullanılmasına gerek oluşudur. ATP ve NADP.H2 enerji metabolizmasının kilit maddeleridir. Bunun temel nedeni oluşumlarının sübstratları olan maddelerin kinyasal potansiyeli ile bu tepkime ürünlerinin kimyasal potansiyel farkının yüksek oluşudur. Adenin de fosfat gibi eksi yüklüdür, bu nedenle adenine 3 fosfatın bağlanması ile ATP sentezlenebilmesi için yüksek enerji kullanılması gerekir, serbest enerji önemli miktarda artar. Organik bileşiklerin fosforilasyonu, yani ATP veya benzeri bir fosfat kaynağından grup transferini kinaz enzimleri sağlar. Fosfat, ADPve ATP sulu çözeltilerinde farklı değerlikli formlarda bulunabilen, Mg ve Ca iyonları başta olmak üzere katyonlarla kelasyon tepkimesine girebilen maddelerdir. Bu nedenle de pH gibi etmenlere bağlı olarak ATP değişik yollardan sentezlenebilir. Nötr pH civarında divalent katyonlara gerek olmadan ADP + HPO4 + H3O ® ATP + H2O tepkimesiyle, ATP sentetaz enziminin etkisiyle sentezlenir. Bu molekülün hidroliz denge sabitesi diğer fosfat bileşiklerinden çok daha yüksektir, bu nedenle de diğer organik bazların trifosfatları oluşturulamaz. Bu pHa bağlı denge durumu sayesinde ATP, ATPaz izoenzimlerinin etkisiyle ve büyük oranda ADP ve fosfata hidroliz olabilir. PH 7 civarında ADP moleküllerinin yaklaşık yarısı -2, diğer yarısı ise -3 değerlikli iken ATP molekülleri de yarı yarıya -3 ve -4 değerliklidir. Mg+2 veya Ca+2 ve diğer katyonlar aynı moleküldeki fosfat köklerinin (-- O -1) yüklü oksijenleri arasında elektrostatik olarak tutularak kelatlaşmayla moleküllerin form sayılarının artışına neden olur. Bu çeşitlilik değişik özelliklerdeki izoenzimlerin aktiviteleri ile ATP enerji deposunun kontrollu şekilde farklı metabolik olaylarda kullanılabilmesini sağlar. Yani önemli bir konu da açığa çıkan ADP molekülünün serbest halde kalabilmesi ve başka bir tepkimeye girmemesidir. NADP.H2 dışındaki difosfatlar ise başka tür tepkimelere de girebilir. Hidrolizlerinin kinetik denge sabiteleri düşük olduğundan hidrolizleriyle çıkan enerji de düşüktür. Bu nedenle de enerji depolanmasında tekrar kullanılamazlar. ATP ve NADH2 nin enerji metabolizması açısından önemli bir özellikleri de membranlardan kolay geçebilmeleri ile enerji dağılımını sağlayabilmeleridir. Fotosentezde kloroplastlardaki devresel olmayan elektron iletimi sırasında oluşan NADP.H2 NADPnin redükte formudur ve bu iki form bir redoks çifti olarak eşit miktarlarda birarada bulunur. NADP molekülünün yanlızca NAD kısmı 2 e- alarak NADPH2 oluşturur. Bu elektron alışverişi zinciri elektron akımını sağlar ve bu şekilde ışık enerjisi elektron iletimi yoluyla enerji kazancına, depolanmasına yol açar. Bu konu fotosentez incelenirken görülecektir. Fosfatazlar fosfat grubu olan organiklerden fosfat gruplarını ayıran enzimler olarak metabolizmada önemli bir yer tutarlar. Optimum pH değerlerine göre asit ve alkalin fosfatazlar olarak ikiye ayrılırlar. Bu mekanizmalar hücrenin endojen tepkimeleri başlatma ve yürütmesi için gereken yeni kimyasal bağ oluşumuna dayanan sentez ve dönüşüm tepkimelerine enerji sağlar. Gerek duyulduğunda enerji denetim altında yüksek enerjili fosfor bağının ATP sentetaz ile sentez ve ATPaz ile hidrolizi ile biyolojik iş için enerji sağlanır. Fosfor fotosentezle güneş enerjisinin önce şekerler ve sonra polisakkaritler halinde karbohidratlarda kimyasal bağ enerjisi halinde bağlanarak depolanması, gerektiğinde sindirimleri ve solunumla açığa çıkarılan bu enerjiyle tüm metabolizmanın yürümesini sağlar. Tüm bu nedenlerle fosfata sürekli gereksinim duyulduğundan toprak çözeltisinde çok az miktarda bulunan faydalı fosforun sürekliliği gerekir. Toprak çözeltisindeki fosfatın mineralojik ve organik fosfatla denge halinde olması da bunu sağlar. Dengeyi sağlayan ana etmen bakteriyolojik etkinliktir. Fakat toprak tiplerine göre toplam fosfat miktarı geniş açılım gösterir. Bekleneceği üzere bitkilerde fosfor özellikle aktif büyüme ve gelişme gösteren doku ve organlarda yoğunlaşır. Kökler sürekli büyüyüp, gelişen organlar olduğundan organik fosfat bileşiklerine bağımlıdırlar. Yani köklerle yerüstündeki fotosentetik dokular arasındaki karşılıklı bağımlılık bitkilerin yaşam devirlerinde çok önemli yer tutar. Bu nedenle de yeni gelişen tek yıllık veya ilkbaharda yeniden büyüyüp gelişmeye başlayan çok yıllık bitkiler Organik posfat bileşikleri tohum ve tomurcuk gibi büyüme potansiyeli yüksek olan organların dokularında da depolanır. İndirgenmiş formu hiç görülmez ve %75 -80 oranında çözünür bileşikleri halindedir. Özsuda Doku ve organlarda fikse edilen kısmı düşük olduğundan gereksinime göre floemden ve parankimadan iletilir. Bu nedenle de fosfat beslenmesi eksikliğinde önce yaşlı organlarda eksiklik arazları görülür. Bu organlardaki fosfatlı bileşiklerin sindirimi ve fosfatazlar etkisiyle parçalanmaları sonucunda serbest hale geçerek iletilirler. Fosfor eksikliğinde azot metabolizması yavaşlar, inorganik azot asimilasyonu azalınca nitrat birikimi olur ve bu da yaşlı organların koyu yeşil bir renk almasına neden olur. Bitkiler bodur kalır, kök gelişimi zayıf olur. Domates bitkisi iyi bir fosfor eksikliği indikatörüdür ve özellikle yapraklarının alt tarafında asimile olmayan şekerler ve nitrat birikimi nedeniyle mor lekeler görülür. Genelde bitkide P, N ve K dan daha azdır ve yaşlı organlardan tohumlara doğru artan % 0.0X -% 1.X oranları arasında bulunur ve yarısından fazlası çözünür formdaki organik bileşikleri halindedir. Yani ortalama olarak azot gereksiniminin beş - onda biri kadar fosfor alırlar. Kükürt özellikle yapısal proteinler ile protein yapısına girmeyen amino asit ve bazı peptidlerin yapısına girer. Yapısal protein zincirleri arasında kuvvetli S - S, S - H bağları oluşturarak zincirler arasına su moleküllerinin girmesini önler, termik stabilitelerini arttırarak çok sağlam yapılar oluşturmalarını sağlar. Proteinlerdeki oranı proteinin işlevine göre tipik olarak 3.10-5 - %7 arasında değişir, bazı türlerde sülfat halindeki S/ toplam S oranı > %50 olabilir. Toplam S açısından da familyalar arasında önemli farklar görülür, Graminae < Leguminosae < Cruciferae fam.larındaki açılım %0.1 - 1.5 / k. ağ. gibi yüksek bir orandadır ve bu fark tüm bitki düzeyindedir. Mikroorganizmalardan yüksek bitkilere kadar dağılım gösteren diğer sülfürlü bileşiklerin kimyasal çeşitliliği çok yüksek düzeydedir e bu nedenle kemotaksonomik karakterler arasında önemli bir yer tutar. Metabolizmalarının tam olarak incelenmiş olduğu söylenemez. Sistein, metionin ve çeşitli vitaminler ile koenzimler gibi bazı sülfürlü bileşiklerin hücre yaşamında, büyüme, gelişme ve çoğalmasındaki önemi bilinmektedir.. Bu yaşamsal organik sülfür bileşiklerinin çoğu en redükte formları halindedir, sülfit bağı ile bağlıdırlar. Örneğin sistein, metionin amino asitleri, glutation peptidi, ergotiyonein tiolü, koenzimlerden tiamin pirofosfat, Co-A ve biyotinde durum böyledir. Sülfidril kofaktörü halinde bir çok enzimin aktivitesinde de önemli rol oynar. Sülfat ksilemde iyonik bileşiği halinde iletildikten sonra ATP de sübstrat olarak kullanılarak sülfürilaz ve kinaz enzimlerince katalizlenen tepkimelerle fosfat grupları ile yer değiştirerek adenozin difosfosülfat halinde metabolizmaya girer. Mobilitesi yüksekse de metabolik etkinliği, kolay dönüşebilir oluşu nedeniyle iletimine pek gerek duyulmaz. Normal olarak alınan sülfatın büyük kısmı protein sentezinin yüksek olduğu genç dokulara gider ve büyüme potansiyeli olan organlarda depolanır. Eksikliği halinde protein sentezinin azalması nedeniyle çözünür azotlu maddelerin biriktiği görülür. Elektron iletiminde çok önemli rolü olan negativ red-oks potansiyeline sahip demirli proteinlerin bir kısmındaki Fe/ S prostetik grup merkezleri özel işleve sahiptir: fotosentez, azot fiksasyonu, sülfit ve nitrit red-oks tepkimeleri ve DNA tamir edici endonükleaz aktivitesi. Tipik olarak Fe iyonları R-S halindeki sistein sülfürü ile koordinasyon yapar. Elektron iletim sistemi oluşturan ferredoksinler gibi bazıları bağımsız iken flavoproteinler, S bakterilerinin sülfüraz, kinaz gibi bazıları Ni, V e Mo gibi diğer prostetik elementlerle beraber etkinlik gösterebilir. Ferredoksinler, mitokondrilerin sitokromlu membran proteinlerinde ve ileride görülecek olan fotosistem II fotosentez sisteminde iki sisteinat yan zincirinde 2 Fe - 2 S merkezi içerir ve bu iki merkez -S - S- bağı ile dianyon oluşturur ve Fe+2 Ö Fe+3 dönüşümleri elektron iletimini sağlar. Kötü ve / veya keskin kokular salgılayan bitkilerin kokulu uçucu bileşikleri genellikle küçük moleküllü olan tiyoller ile sülfitlerdir ve öncü bazı maddelerin enzimatik veya kimyasal parçalanma ürünleridir. Merkaptanların tipik kokuları birçok Crucifereae türlerinde karakteristik olup bazı tiyoglikozitler veya amino asitlerin dönüşümü ile ortaya çıkarlar. Çeşitli alifatik ve aromatik sülfitler mikroorganizmalarda yaygın olarak bulunur ve bunlardan en iyi bilinenleri penisilin, gliotoksin, basitrasin gibi antibiyotiklerdir. Bu maddeler algler ve funguslarla yüksek bitkilerde de bulunur. Proteinik olmayan amino asitlerin hemen hepsi sisteinden S-sübstitüsyonu ile oluşur ve sistein ile benzeri öncülerden sentezlenirler. Yüksek bitkiler kükürtlü amino asitlerden ancak sisteini öncü madde olarak kullanabilir ve bu nedenle de sisteinin bu metabolizmanın merkez maddesi olduğu söylenebilir. İzotiyosiyanat oluşturan tiyoglikozitler kolayca enzimatik hidrolize uğrayabilirler ve yeni bir moleküler düzen kazanarak hardal yağlarını, glükoz ve sülfatı oluştururlar. Kemotaksonomik karakter olarak da önemli veriler sağlarlar. İzotiyosiyanatların çoğu keskin tadları ile kendilerini belli ederler ve baharat olarak kullanılırlar. Glükozitler glükozun R- yan zincirinde farklılık gösteren ve izotiyosiyanat oluşturan elliden fazla üyesi olan bir madde grubudur. Düz veya dallanmış alkil yan zincirleri ile çeşitli şekillerde hidroksillenmiş veya düz zincirli türevleri vardır. Bu türevlerin büyük bir kısmı a-amino asit ve a-keto-asit metabolizmalarında rol alır. Potasyum 138 pikometre iyon çapına karşılık tek yükü ve 239300 pm2 yüzey alanı nedeniyle şişirici etkisi, 6-8 koordinasyon sayısı ile 60 kadar enzimin kofaktörü oluşu, özellikle Na+/ K+ - ATPaz membrana bağlı iyon pompası enzimi üzerindeki ve membran porlarını şişirici etkisi ile hücre düzeyindeki iletim düzenleyici rolü sayesinde metabolizmayı genel olarak etkiler. Hücre özsuyunda bol olarak bulunması ve kolay taşınması nedeniyle osmotik basıncı düzenlediğinden de organik madde metabolizması e iletiminde rol oynar. Tüm bu temel özellikleriyle bitkilerde tipik olarak %0.2 - 11 / k. ağ. oranında bulunan K miktarının eksilmesi ile fotosentez hızı ve ürünlerinin yapraklardan iletiminin azalması, organik asitler ve yağ asitleri sentezinin yetersiz kalması, serbest amino asit birikmesi ve protein sentezinin azalması, yumrular gibi karbohidrat deposu organlarda gelişememe, nitrat indirgenmesi ve azot metabolizmasının yavaşlaması ve protein sentezinin düşmesi ve protein azalması, hücre çeperi polisakkaritlerinin sentezinin azalması, kök sistemi gelişiminin aksaması, dona dayanıklılığın düşmesi, büyüme ve gelişme, olgunlaşma gecikmesi ile gelişmenin anormallik göstermesi gibi çok yönlü etkiler görülür. Potasyum eksikliği önce yaşlı daha sonra genç yaprakların sararma ve kuruması, ışık enerjisi azalması halinde fotosentez hızının normalden çok daha fazla düşmesi görülür. ATP metabolizmasının aksaması nedeniyle klorofil azalmasından daha hızlı şekilde fotosentez hızı düşer. NO3 indirgenmesinin azalması sonucu amino asit sentezi azalması ve daha da hızlı olarak protein sentezi hızının düşmesi ile büyüme durur. 14C izotoplu CO2 içeren atmosferden kökler dahil bitkide metabolize edilen izotop oranı düşer, karbohidrat sentez ve iletimi düşüşü N aimilasyonunun azalmasına neden olur. Bunun sonucunda çözünür karbohidratların sağladığı osmotik basınç düşer, hücre çeperleri zayıflar. Sonuç olarak K, N ve P kadar önemli bir besin elementidir. Kalsiyum +2 yüküne karşılık 138 pm çapı, 130700 pm2 alanı ile iyon kanallarını büzücü etkisi olan, 6 - 8 koordinasyon sayısı ile örneğin orta lamellerde pektatlar, vaküollerde oksalat kristalleri gibi sağlam bağlı tuzlar oluşturan elementtir. Bu özelliği ile organik asitlerin ph üzerindeki etkilerini dengelediği gibi toksik etkilerini de önler. Meristematik dokularda sürekli bölünen hücreler arasında oluşan orta lameller nedeniyle boldur. Ayrıca nitrat indirgenmesi ve, karbohidrat ve protein iletimi üzerindeki olumlu etkileri, amino asit ve ATP metabolizmasında önemli rolü olan adenil kinaz, arjinin kinaz gibi enzimler için gerekli oluşu gibi etkileri ile temel elementlerdendir. Hayvanlarda olduğu gibi büyük oranda immobilize edilen ve ancak yaşlanma, olgunlaşma, senesans - ihtiyarlama ile katabolik metabolizma hızlandığında serbest hale geçebilen Ca++ eksikliği halinde ilk etkileri yaşlıorganlarda görülür.

http://www.biyologlar.com/su-ve-mineral-madde-metabolizmasi

ENERJİ ve KARBON METABOLİZMASI

Bilindiği gibi canlıların birincil enerji kaynağı güneş enerjisidir. Besin zinciri ototrof - kendibeslek yeşil organizmaların güneş enerjisini kullanarak inorganik CO2 gazının karbonunu suyun protonu ile redükleyip - indirgeyip organik bileşikler sentezlemesi ile başlar. Canlılık ışığın fiziksel enerjisinin kimyasal bağ enerjisine dönüştürülerek canlılık ve sürdürülmesi için gerekli işlerde kullanımı ile yürür. Bu işlemler ve işlerin toplamına metabolizma, yapımla ilgili olan sentez ve depolama işlerine anabolizma ve sindirimle solunumu içeren yıkım işleri toplamına da katabolizma denir. Bilindiği gibi indirgenme bir atom veya molekülün elektron kaybetmesidir ve tersi de yükseltgenme, yani oksidasyondur. Elektron alışverişi için birisi elektron verici (donör), diğeri alıcı (akseptör) olan en az iki atom veya molekül gerektiğinden bu iki olay birlikte yürür ve redoks tepkimesi olarak adlandırılır. Canlılarda da kemosentez ve fotosentez dışındaki tüm anabolik olaylar oksitlenme yani solunumla paralel yürür. Sentez veya başka bir iş yapılması ile ilgili tüm olaylar hızlandıkça solunum hızı artar ve fotosentez veya kemosentezle solunumun enerji gereksinimi karşılanamadığında gene katabolik olan sindirim, yani kimyasal bağların parçalanması ile enerji açığa çıkışı olur. Sindirim ve solunum olayları termodinamik açıdan kendiliğinden yürüyebilen olaylar olduğundan ölüm halinde kendiliğinden olur ki bu olaya otoliz denir. Hücrelerdeki membranların sağladığı kompartmanlar, seçici membranlar bu tür tepkimelerin kendiliğinden başlayıp yürümesi riskini ortadan kaldırır. Bir maddenin bir tepkimede elektron alıcı veya verici rol üstlenmesi redoks tepkimesine konu olan diğer maddeye oranla elektron çekiciliğinin daha yüksek veya düşük olmasına bağlıdır. Yani sabit, sınıflandırmaya uygun bir özellik değildir. Buna karşılık ölçülebilir olan bu özellik bilindiği gibi redoks potansiyeli ile tanımlanır ve bir skala halinde kullanılır. Bitkilerde anabolizma iki indirgenme olayından birisi ile başlar: fotosentez ve kemosentez. Fotosentezde ışık kuantlarından alınan enerji ile inorganik formdaki CO2 molekülünün yarı kovalent bağlarla bağlı C atomu indirgenerek kovalent bağlı organik bileşiklerine dönüştürülür. Bu bileşikler canlıların %15 - 18ini oluşturur. Elementel karbonun en dış okted tabakasında 4 elektron olduğundan bileşik oluşturması yüksek enerji ister ve zordur. Bu nedenle de havada yalnızca % 0.2 - 0.3 oranında bulunur ve tek doğal kaynağı canlılardır. İyonik bileşiklerde iki atom arasındaki elektron alışverişi tam olduğu, elektron yörüngesinde düşük sayıda duplet veya okted açığı olan atomun diğer atomun en dış yörüngesindeki elektron kapasitesinin yarısından az sayıda olduğundan dengesiz durumdaki elektron veya elektronları tam olarak alması sonuu kararlı bir bağ olan iyonik bağ oluşur ve sert kristal yapılanma olur. Su gibi yarıkovalent bağlarla oluşan molekülerde bağ enerjisi daha düşüktür, yapı daha zayıftır. Daha yüksek enerjili ve kuvvetli olan bağın enerjisi düşürülmüş ve daha kolay bozunabilen, daha kararsız organik bileşikler elde edilir. Termodinamik açıdan ise termik hareketliliği yani entropi enerjisi yüksek olan CO2 gazı serbest, işe çevrilebilir enerjisi daha yüksek olan organik moleküle dönüşmüş olur.

http://www.biyologlar.com/enerji-ve-karbon-metabolizmasi

Bitki Fizyolojisi Ders Notları

Fizyolojinin başlangıçı tohumun çimlenmesiyle başlar.Çünkü bitkilerin hayat devreleri spor ya da tohum faaliyetleriyle başlar.Çimlenme embriyodan ekolojik isteğe göre optimum koşullarda normal bitki yapılarını oluşturma yeteneğidir.Bir tohum gömleğinden radikula belirmesi çimlenmenin en önemli kısmıdır.Bu devrede sert koruyucunun engel olmaktan çıkarılması esnasında ise bir çok fizyolojik olayların başlamasıdır.Çünkü buradaki fizyolojik olayların sonucunda hücre bölünmeleri başlayıp tohumda büyüme dolayısıyla hacminde artma olacaktır.O halde radikula belirmesinden itibaren(çimlenmenin başlangıcı) henüz ayrıntısı bilinmeyen biyokimyasal(Fizyolojik) olaylar meydana gelmekle beraber bu olayların en önemlisi solunumun artmasıdır.Bu durumdan sonra çimlenmede 2. derecedeki metabolik aktivite enzim aktivitesinin artmasıdır.Burada faaliyet gösteren enzimlerin bir kısmı önceden tohumda vardır,bir kısmı da hücre tarafında sonra üretilmektedir.Bütün bunlar bize çimlenmeyle metabolik faaliyetlerin başladığı ve hücre için ihtiyacı olay her şeyi üretebildiği fikrini vermektedir.Örneğin çimlenme esnasında tohumda üretilen amilaz enzimi depo maddelerinin parçalanmasında önemlidir.Ayrıca RNA-az ve proteolitik enzimlerde çimlenme sırasında üretilen enzimlerdir.Tohum çimlendikten yaklaşık ½ saat sonra ,bu kez protein sentezinin aniden arttığı görülmektedir.Çünkü çimlenmeden yarım saat sonra mevcut hücrede polizomların sayısı aniden artar.Hücrenin bir iskeleti vardır ve hücrede bir bölgeden bir bölgeye geçiş kolay değildir.Hücrede proteinlere az ihtiyaç olduğu zamanlarda Ribozomda üretilen protein yeterliyken hücre tam inhibitörle karşılaştığında bu yeterli olmamaktadır. Çünkü hücredeki bu zehrin dışarı atılması için daha enzime ve proteine ihtiyaç olduğundan ve bunu da ribozomda üretilen protein yeterli olmadığından dolayı polizomlardaki protein üretimi aniden artar. Mevcut enzimler ve bunların aktivitelerindeki artış su alıp turgorunu artıran ve buradaki reaksiyonların endosperme doğru hareketlerini de beraberinde getirir. Endospermdeki besinler parçalanıp eritilerek embriyonun beslenmesi için aktive edilir. Bir tohumun hem çimlenmeden önce hem de çimlendikten sonra biyolojik polimerler tarafından deneye tabii tutulursa çimlendikten sonra bunların atıldığı görülür.Söz konusu azalma çimlenmenin ilk evrelerinde maksimumdur.(Bölünme o devrede fazla olduğu için) Tohumda fizyolojik faaliyetlerin gerçek anlamda başlayıp normal bir çimlenme olması iki faktöre bağlıdır.Bunlar:• İç Faktörler:1. İç faktörün asıl özelliği tohumun biyolojik yapısı ve ekolojik isteği tarafıdan tayin edilir.Bundan sonraki endospermdeki enzim ve hormonların bozulmamış olması,patikte buna tohumların canlılığını sürdürmesi denir.Bu durumda tohum dormansi durumundadır.2. Tohumları olgunlaşmış olması3. Embriyonun yaralanmamış ya da zedelenmemiş olması.4. Tohum parazitleri ve zararlıları tarafında yaralanmamış olması.5. Büyüme ve gelişme esnasında oluşacak tohum kabuğunun endospermi koruyacak şekilde güçlü çimlenmeye engel olacak şekilde bir yapı göstermesi gerekir.• Dış faktörler:Dış faktörler tohumun çimlenmesinde iç nedenlere oranla çok daha etkili ve yaygındır.Bu da habitat ve nişin ekolojik koşullarını kapsar.Bunlardan en önemlisi de tohumun çevresinde yeterli nem kullanabilir ve oksijene ulaşması gereklidir.Yukarıdaki faktörler optimum koşullarda olmazsa tohum tohuma geçemez.İç faktörler bazen genel olarak çimlenme için dış faktörler yeterli olsa da uygun olmuyor.Aynı durum bitkilerin diğer organlarında da görülebilir.Ama esasen dış koşullar dikkate alınmadan iç faktörler gelişmeye engel olabilmektedir.O yüzden çevre koşullarının uygun dönemi başlamasına rağmen bir çok tohum çimlenmeye geçmiyor.Bu olaya çimlenme durgunluğu anlamındaki dormansi denir.Tohumda çimlenmenin olmaması her zaman dormansi değildir.Çünkü çimlenme sırasındaki büyüme ve gelişme döneminde çeşitli nedenlerle gerileme olabilir.Dormanisinin doğal ve kültür bitkilerinde spesifik durumları vardır.Doğal bitkilerde yukarıda açıklanan içsel nedenlerle,kültür bitkilerinde ise tohumun derinde kalması,çeşitli engelleyiciler,kimyasal ilaçlar vs. çimlenmeyi engelleyebilir.O yüzden tohum ya da başka bir bitki organındaki pasifliği dormansi olarak nitelendiremeyiz.Çevre koşullarının etkisiyle bir bitki organının gelişmesindeki gecikme daha çok dinlenme hali bu sözcük ile ifade edilir.Sonuç olarak bitkilerdeki her dinlenme dormansi değil,ancak her dormansi bir dinlenmedir.Dormanside yukarıdaki iç nedenlere ilaveten tohum kabuğunun su ve gazlara karşı geçirimsiz olması kabuğun mekanik olarak embriyonun gelişimini engellemesi ve bazı doğal inhibitörlere sahip olmasıdır.Dış etkenlerden çimlenmede rol oynayanlar nem ve suyun etkisi olup bitki dünyası bu bakımdan iki guruba ayrılır.Bunlardan bir grubunun çimlenmesi için toprak nemi yeterlidir.Oysa aynı olay için diğer gruba aktif su gereklidir.Halbuki habitatta her ne kadar toprak suyu ve nem birbirinin tamamlayıcısı ise de hem aktif suyun minimum miktarının azalmasıdır. 1)Su ve Nemin Etkisi:Çoğu bitki tohumunun çimlenmesi için yeteri kadar su gerekmektedir.Ancak bazı tohumlar toprağın su kapasitesi %50 bazılarında %75 olduğunda çimlenir.Tohumları çimlenmesi için niş suyunu %50-75 olmalıdır.Buna rağmen tüm tohumlar tarla kapasitesinde su absorbe edebilirler.buna göre tohumların çimlenme suyunun tarla kapasitesi olduğu söylenir.Kuru topraktaki tohumların suyu emme kuvveti ne kadar fazla olursa olsun aldıkları su şişmelerine yeterli olsa bile ancak kısmen çimlenme sağlanır. Görülüyor ki ortamın osmotik basıncı ile çimlenme şansı paralellik gösterir.Tohumlara sağlanan fazla ve sürekli su çimlenmeyi hızlandırır.Ancak kademeli olmayan sürekli artış sınırlayıcıdır.Genel olarak havada %90 nem olduğunda tohum sadece bundan 2 gün faydalanabilir.Tohumun aktif suyla ıslanması 1-1.5 gündür.Uzayan süre ket vurucu olabilir.Burada tohumun emdiği su enzim faaliyetleri için ortam sağladığı gibi çözünen protein,yağ vs. besin maddelerini embriyonun büyüme noktalarına taşınmasını sağlar. Tohumdaki su alımı kabuktaki hidratasyon suyunda biraz yükselmiş atmosferden alınır. 2)Sıcaklığın Etkisi:Sıcaklığın çimlenmeye özel etkisi tam anlaşılamamasına rağmen su varlığında reaksiyonların başlaması ve hızına,suyun absorbsiyonuna ve tohumun oksijen alımına önemli etkileri olduğu kesindir.Bitkilerde türler arasında olduğu gibi aynı türün diğer bireyleri arasında görülen sıcaklık farkı isteği(niş durumunda) tohumlardan ziyade olgunluk çağında daha kolay belirlenmiş bitki yaşı ile depolama şartlarına bağlanmıştır.Oysa bitkilerin tohumdan tohuma kadar habitatta eko-fizyolojik koşullarda yaşar.Aynı türün bireyleri farklı sıcaklıklardaki habitatlarda yaşabiliyorsa bu onların ekolojik koşullara karşı toleransın sonucudur.Çünkü daima ekolojik koşullar optimum koşullar için gösterilir.Genel olarak serin iklim bitkileri sıcak iklim bitkilerinde daha düşük sıcaklıkta çimlenir.Bu nedenle kozmopolit bitkiler dünyanın %50’sinde yaygındır. Bitkilerin tohum çimlenme anındaki sıcaklık isteğini karmaşık hale getiren yetişme dönemidir.Örneğin,Colchium,Crocus,Muscari,Gagea vs. gibi bitkiler kar tabakası çözündüğü an;Phlomis,Cardus,Carthamus vs.sıcaklık 14-25oC’ye arttığında;Cyclamen,Muscari ve Gagea bazı türleride 8-14oC’de çimlenir.Bu gruplardan ilki ilkbahar geofiti,ikincisi yaz geofitleri, üçüncüsü ise sonbahar geofitleri denir.Genel olarak bir çok serin iklim bitkisi 20oC,sıcak iklim bitkileri35oC’de çimlenir.Bu iki durumdan meydana gelen sapmalar.gece-gündüz arasındaki sıcaklığı farkı çimlenmeye teşvik etmesinden kaynaklanır. 3)Işığın Etkisi:Bilhassa doğal bitkiler çimlenmede ışık gereksinimi bakımından ışığı seven,ışığa ihtiyat duyan ve fazla ışıktan zarar gören şekline üçe ayrılır.Bilhassa tohumda ışığa karşı davranış embriyo sitoplazmasındaki bir foto-kimyasal sistemin fitokrom denen bir pigmenti üretmesinden anlaşılır.Fitokrom pigmenti fotoreversibl(Dönüşebilen ışıkları emebilen) olduğu için çimlenmede iş yapan eko-fizyolojik olayların ışıkta ya da karanlıkta olduğuna karar veren metabolik kontrol düğmesidir.Örneğin fitokrom kendisi ışıkta çimlenen karanlıkta çimlenmeyen tohumlar için özellikle kırmızı ışığı emerken,bunun tersinde ışık emilimini engeller.Dolayısıyla bu metabolik anahtar alınacak ışığın miktarını ayarladığı için bitki dünyasında çok ışık kullanan(uzun gün bitkileri),az ışık kullanan(kısa gün bitkileri) ve sadece difüz ışık kullanan(gölge bitkileri)şeklinde üçe ayrılır.Çimlenmede etkin olan en önemli faktör ise vernalizasyon olayıdır.Deneysel çalışmalar çimlenmenin sadece ışıkla değil düşük sıcaklık periyodu ile ilgili olduğu görülmektedir.Çünkü bu olayla oluşan uyartı sadece soğuk periyotlarda oluşmuştur.Uyarıya neden olan faktörler ise soğuk ve ışığın etkisiyle üretilen ve özel uyarıcı görev yapan vernalin hormonudur.Bu olayın anlamı ilk baharlaştırma ya da düşük sıcaklıkta akımın(indüksiyon) hızlandırılması anlamına gelir. Bitkilerde vernalizasyonun en açık görüldüğü yer vejetasyon konileri ve tohumlardır. Vernalin hormonu hem tohumlarda oluşup embriyo sitoplazmasının metabolizmasında rol oynar hem de vejetasyon konisinden alınan uyartının diğer kısımlara aktarılmasında rol oynar. Olay her bitkide az çok belli bir indüksiyon ısısıyla bu ısının belli bir etkinlik süresi (vernalizasyon süresi)vardır ve türe göre değişir.Buna göre deneyler bitkileri vernalizasyon açısından da obligat ve fakültatif şeklinde ikiye ayrılmıştır.Obligatlar uzun gün bitkileri olup soğuk periyot şarttır.Diğerlerinde çimlenmeyi hızlandırmasına karşın eksikliliğinde de çiçeklenme olabilir.Ancak tohumların tohuma geçmesi garanti değildir.Deneyler tohum halde vernalize edilen türlerin soğuk periyot ihtiyacını fakültatif,fide ve sonraki dönemlerde vernalize edilenlerin ise obligat olması gerektiğini ortaya koymuştur. Örneğin çevremizde gördüğümüz buğdaylar ekimde tarlaya atılır.Su periyodu gelinceye kadar fide olur.Soğuk periyodu öyle geçirir.4)Oksijenin Etkisi:Çimlenmede tohumdaki besin maddelerinin oksidasyonu içi oksijen gerekmektedir.Çünkü bu katabolik olayla açığa çıkacak enerji embriyonun hayatını sürdürecek en önemli kaynaktır.Burada hücre büyüdükçe embriyo büyür ve oksijen ihtiyacı artar.Çoğu tohumlar kuru iken geçirimsizdir.Fasulye ve bezelye tohumları bu konuda gaddardır.Tohumlar su geçirmeye başladığı zaman oksijen girişi de başlar.Fakat tohumdaki hidratasyon suyu çimlenmeye ket vurucu yöndedir.O halde çimlenmenin gerçekleşmesinde tohumun en az %20 oksijen temas halinde olması gerekir.Doğal bitki tohumları derinlere gömüldüğünde ve oksijen almadığı sürece çimlenmez,fakat hayatta kalırlar.Ekosistemin dengesi için son derece önemli olan tohumlar her durunda sisteme en önemli katkıyı yapmaktadır.Ancak işleme karıştırma,erozyon ya da başka bir yolla toprak yüzeyine yaklaşmada çimlenir.O halde çimlenmede nişin durumu çok önemlidir(tohum yatağı).Nişte nem artınca nem azaldığında bu ikisini birlikte kapsayan topraklar iyidir.Sonuçta yukarıda belirtilen faktörlerin bir arada bulunması halinde nişteki tohumun hava almasıyla kuru ağırlığı %60-100 artarak çimlenir.Olayda en önemli rolü şişme göstermiştir.Yani su metabolizmasıyla ilgili olan olaylar tamamlanmıştır(difüzyon,osmoz). Sonra tohumda depolanmış ilk şekerler suda erir,nişasta ise diastaz enziminin etkisiyle su alarak maltoza dönüşür.Buradaki maltozda maltaz enziminin etkisiyle glikoza çevrilir.böylece glikoz difüzyon-osmoz kuvvetleriyle hücreden hücreye geçerek yeni uyanmaya başlayan fideciğe ulaşır ve orada ilk etapta selüloz ve nişasta gibi maddeleri teşkil eder.Proteinler ise başka enzimlerle aminoasitler ve amidlere parçalanarak fidecik büyümesinde değişik şekilde kombine olarak farklı proteinlerin yapımı için kullanılır.Özellikle yağlı tohumlardaki yağlarda lipaz enzimiyle yağ asitleri ve gliserine parçalanır. Bunlara da çeşitli kimyasal değişikliklerle şeker yağların yapımında kullanılır.Çimlenmedeki fizyolojik faaliyetler ve büyümede kullanılan enerji,solunuma alınan oksijen vasıtasıyla karbonun Karbondioksite,H’nin su haline gelmesiyle(biyolojik oksidasyon) saptanır.Bu nedenle çimlenme halindeki bir tohumda solunum,kuru haline göre yüzlerce kat fazladır.Örneğin 1kg buğday çimlenirken 1 m3 havanın içerdiği oksijenin yarısını kullanır.Böylece solunumla oksijen devreye girince başlayan büyüme ve gelişme olaylarında diğer elementlerde ihtiyaç haline gelir.Tohum,kökleriyle aktif su alımına geçmeden önce ihtiyaç duyduğu en önemli elementler nitratlardır.Çünkü nitratlar tohum fide haline geldiğinde yaprağı oluştururken yapacağı fotosentez olayını düzenlemek için ışığa karşı istek ve hatta tohumdaki çimlenmeyi artırırken vejetatif metabolizmayı da artırmaktadır.Çimlenmede nitratlar sınırlayıcıdır.Çimlenme bittikten sonra büyüme ve gelişme olaylarını 3 temel gruba toplamak mümkündür:1. Metabolik olaylar fizyolojisi2. Büyüme ve gelişme fizyolojisi3. Hareket fizyolojisiO halde madde değişimi olan metabolizmayı metabolizma fizyolojisi diğerlerini ise 2 ve 3. maddeler inceler.1)Metabolizma Fizyolojisi:Burada bitki hücreleri ve dokuları fiziksel ve kimyasal değişiklerle yönlenir.Su,gaz ve eriyiklerin bitkilerce nasıl alındığını ;bunların bitkilerde hücreler dokular ve organlar arasında nasıl taşındığını;besin ve kompleks bileşiklerin (hormonlar)nasıl sentezlendiğini;büyüme ve gelişme olaylarında ihtiyaç enerjisinin sentezlenen bileşiklerden nasıl sağlandığını;yeni dokuların nasıl yapıldığını ve vejetatif bazı dönemlerinde üreme organlarının teşekkülüne ne zaman başladığını araştıran bir fizyoloji koludur.Bu temel olaylar iki yönde ele alınır:a) AnabolizmaSentez ya da asimilasyon olaylarını gerçekleştiren bu devre bitkilerin değişik yollarla ortamdan aldıkları ham besin maddelerini bünyelerinde yararlı bileşikler yapımı olayıdır.Yani metabolizmanın yapıcı kısmıdır.b) KatabolizmaParçalanma olayları olup bitki biyolojik dinanizmde gerekli enzimce zengin bileşiklerin kullanılması için bileşiklerin parçalanması olayıdır.Yani metabolizmanın yıkıcı kısmıdır.Metabolizma fizyolojisinde en önemli unsur bitkileri oluşturan elementlerdir ve ayrıntılı incelenmeleri gerekmez.İlkel analizle elde edilen sonuçlar metabolik olaylar hakkında zaten yeterli bilgi veriyor.Tüm canlı hücrelerinde olduğu gibi bitki hücrelerinde de su maksimum düzeyde bulunur.Alınan suyun çoğu atmosfere verilir.Bir bölümü dokularda su olarak kalır ve diğer kısmı da değişik bileşikler yapmakta kullanılır.Bitki nişinde suyun az ya da aşırı bulunması gelişimi diğer faktörlere oranla daha fazla etkiler.Su azlığında yeterli turgor sağlanmaz.Hücrelerin büyüyüp gelişmesinde turgor basıncıyla meydana gelen reaksiyonlar sonucu sağlana enerjiye bağlı olduğu için biyolojik dinanizm(BD) minimuma iner.Yine bitkilerde su azlığında yaşlı organlardan gençlere su nakli yapılarak bu ekstrem koşulun önüne geçilir.Su noksanlığında bitkinin ilk kontrolü stomalara müdahale etmektir.Su fazlalığında akuatik bitkiler hariç diğerlerinin gelişimini olumsuz etkiler.örneğin nişte biriken su toksik etkisi yapan maddeleri artırır,solunum için gerekli oksijeni azaltır.Daha da önemlisi bitki topraktan nitratları alamaz.Böylece kök gelişmesi azalır.Bu da genel metabolizma düşüşüne neden olduğundan kök gelişmesi nedeniyle verim düşer.Bitki gevşek yapılı olur ve direnç azalır.Bitkideki su miktarı türe,aynı türün farklı organlarına ,aynı organların günün değişik zamanlarındaki durumuna ve mevsimlere,bitkinin yaşına,toprağın tarla kapasitesine, absorbsiyon transporasyon miktarlarına ve toprağın mineral zenginliğine göre daima değişkendir.Bir çam tohumuyla yapılan deneyde tohum çimlenmeden önce %7 su içerirken, çimlenme esnasında bu miktar %172 artar.Meritemlerde %90 su içeren kök ve yumrularda daha az su bulunur.Bitkilerdeki su kapasitesinin en değişken dönemi günün farklı saatleri ve mevsimleridir.Bu durum tamamen kuru madde artışı ve kuru madde işgalinden dolayı su miktarı azalmasından kaynaklanır.Ama özel olarak günü farklı saatlerindeki değişme ise suyun absorbsiyonu ile transporasyonu ile alakalıdır.Güneşli günlerde sabah erkenden öğlene doğru transporasyonda da artış olur.Bu olayın temelinde sabahın erken saatlerinde bitkinin suyu taşıma güçlülüğü vardır.Yani absorbsiyon yetersizdir. Bitkilerde su kapsamı tür topraktaki mineral madde ve miktarına göre değişir.Örneğin toprakta potasyum arttığında su kapsamının arttığı belirlenmiştir.Fakat sodyum ile bu olay terstir.Fosforun artması ya da azalması cüzi olarak artış yönündedir.Bitkilerin su kapsamının belirlenmesinde en ekonomik yönü kuru ağırlık tayini yapılmasıdır.Deney için farklı bitkilerin farklı organları belli ölçülerde önce taze olarak sonrada 105oC’lik etüvde belli aralıklarla kurutulduktan sonra tartılması ve değişmeyen en son tartımın kuru ağırlığı verdiği en uygun yöntemdir.Deneyin en önemli yönü hata kaynaklarının azaltılmasıdır.Bu da suyun bitkilerden uzaklaşma hızının hangi etkenlere bağlı olduğuna,Kullanılan malzemenin hassaslığına(terazi) ve titizliğe bağlıdır.Bunu dışında materyalin otsu ya da odunsu oluşu,organın cinsi,etüvün genişliği etüvdeki materyalin miktarı,ara sıra etüvün devreden çıkması ve kontrol esnasında etüv kapağının açılıp kapanması vs. Sonuçta: % Su Miktarı = Su Miktarı x 100 Yaş AğırlıkFormülüyle hesaplanır ve biter.Burada kuru maddenin %10’nu inorganik,%90’ı organikten oluştuğu görülebilir.Bitki Organları Bitki % Su Miktarı Yaprak Sedum (Dam Koruğu) %95 Syringia(Leylak) %70 Pinus(Çam) %50Odun Pinus(Çam) %50 Fagus(Kayın) %40Meyve ve Tohum Triticum(Buğday) %14 Pisum(Bezelye) %12 Pyrus malus(Elma) %85 Tablo incelendiğinde elma türü meyveler hariç genç organların yaşlı organlara oranla daha fazla su içerdiği görülür.Ayrıca tohumlarda ve meyvelerde su oranı ve içeriği azdır. Kuru distilasyon,Bitkideki mikro ve makro elementler,minimum yasası ve bitkilerde N kapsayan organik bileşikler……. (bkz.ek) Su Metabolizmasıyla İlgili OlaylarHer canlı metabolizmasının gücü nispetinde aktif yaşam sürer.Metabolizmanın derecesi ile kullanılan suyla ilgilidir.O halde metabolizmanın başlangıcı su alımının başlangıcından, hızı da kullanılan suyun miktarından anlaşılmaktadır.Su kullanabilen her bitki ve hayvan adaptasyonu sürdürüyor demektir.Ancak adaptasyondaki aktif ve pasiflikte suyun miktarıyla ilgilidir.Fakat kullanılan bu su miktarı her zaman enerji üretiminde kullanılmayabilir.Bitkilerde su alma mekanizmasını iyi anlayabilmek için su ve suyla alınan mineral maddelerin taşınmalarında cereyan eden temel olayların bilinmesi gereklidir.Bunlar:1)Difüzyon 2)Osmoz 3)Şişme 1. Difüzyon(Yayılma,Dağılma)Moleküllerin çevreden aldıkları kinetik enerji ile bulundukları ortamda yapmış oldukları hareket olaylarıdır.Zarsız ortamdaki Osmoz olayıdır. Maddeyi meydana getiren tüm tanecikler hareket halindedir ve bu hareketleri gelişi güzeldir. Çünkü sahibi oldukları enerjiyi kendileri üretmeyip dışarıdan aldıkları için kinetik enerji değişimlerine uğrarlar.Eğer aldıkları enerji kademeli değişse sapma meydana gelir.Fakat gaz molekülleri başka moleküllere çarpıncaya kadar düz hareket eder.Sıvılarda titreşerek hareket, katılarda ise sabit titreşen bir hareket vardır.Normal basınç ve sıcaklıkta gaz molekülleri çok geniş çapta ve kolayca yayılış yaparlar.Bir parfüm ağzı açıldığında yoğun konsantrasyonlu olduğu için havaya geçiş ve yayılışı hızlı olur.Havada düzenli bir yayılış yaparak ortamı eşitlediğinde havadan şişeye bir geçiş olmuş demektir.Birim zaman içerisinde parfüm kutusuna giriş ve çıkış dengelenir.Buna dinamik dengenin kurulması denir.Gaz molekülleri arasında olduğu gibi sıvı ve katı moleküller arasında difüzyon olur.Ayrıca iyonlar ve koloidal partiküllerde difüzyona uğrar.KarbonhidratlarMineral ve tuzlar SıvıSu KolloidProteinLipit Katı Sonuç olarak küçük çaplı moleküller ve iyonlar büyük olanlara göre daha hızlı difüzyon yaparlar.Örneğin bir tuz iyonunu glikoz molekülünden daha hızlı Difüzyon yapar. Ayrıca hidratasyon gücü yüksek olan moleküller ve iyonlar düşük olanlara göre daha yavaş difüzyon yapar.Difüzyonda kütlede önemlidir.Kütlesi fazla olan az olandan daha yavaş difüzyon yapar.Difüzyon Basıncı(DB):Her hangi bir madde moleküllerinin çok yoğun ortamdan daha az yoğun ortama geçebilme yeteneğine denir.Başka bir deyişle bir kapta bulunan çözelti içerisindeki moleküllerin difüzyonlarından kaynaklanan çepere yaptıkları basınca denir.Çözelti içerisinde her hangi bir molekülün DB’si diğer moleküllerin DB’sinden tamamen bağımsızdır.Örneğin içerisinde az miktarda hava bulunan balon CO2 gazıyla dolu bir ortama konulduğunda balonun yavaşça şiştiği görülür.Çünkü ortamdaki CO2 yoğunluğu içeriden kat kat fazladır.Bu olaya da Difüzyon basıncı değişkenliği(DBD) denir.Bu olay bitkilerde çok önemlidir.Çünkü bitkilere gerekli maddelerin sürekli alınması gereklidir. Özellikle stomalarda bir kısım hava girerken bir yandan da başka bir kısımda hava ve su çıkar.Aynı durum hücrelerde de mevcuttur.İşte her maddenin alınmasının ve verilmesinin birbirinden bağımsız olmasını gerçekleştiren olaya DB değişkenliği denir. Yoğunlukları farklı iki sıvı Difüzyon ortamında bir araya gelirse yoğun olan diğerinden su çeker.İşte suyun yoğun olduğu ortamdan az yoğun ortama girişini sağlayan bu kuvvete ise DB farkı(emme kuvveti) denir.Difüzyon ortamındaki Difüzyon hızını(DH) etkileyen en önemli faktörlerden biride Difüzyon direncidir.Çünkü her hangi bir ortamda 2 maddenin birbirine difüzyonu sırasında moleküller arasında mutlaka çarpışma olur.Moleküller ağırlık ve büyüklük bakımından fazla olanlar küçük olanlara direnç göstererek hızlarını artırırlar.O halde büyük ve ağır moleküllerin ortamdaki miktarı ile DD doğru orantılı,DH ile ters orantılır.Moleküller arasındaki DD en düşük olan gazlardır.Dolayısıyla en hızlı hareket eden ve dinamik dengenin kurulmasını en kısa zamanda sağlayan gaz ortamının difüzyonudur.Böylece gazları difüzyonu DB’nin yüksek olduğu ortama doğrudur.Yani DB farkı difüzyonu doğru orantılı olarak etkiler.Öte yandan difüzyonun olduğu 2 ortam arasındaki yol uzunluğunun etkisi ile ters orantılıdır.Difüzyon Basıncı Gradienti(DBG):İki ortam arsındaki DBF’nin 2 ortamı ayıran yola (uzaklığa) oranı olduğundan buna Difüzyon basıncı derecesi denir.O zaman Difüzyon yolunun uzunluğunun artmasından kaynaklanan gelişme Difüzyon olan maddelerin özelliği ile telafi edilir.DBG arttıkça Difüzyon artar.Yol uzadıkça ortamdaki büyüklük artar.Dolayısıyla ortamdaki çözeltini yoğunluğu azalır. Aynı şartlar altında farklı gazların DH’si farklı olur.Bu durum söz konusu gazın yoğunluğu ile ilgilidir.Örneğin Havada oksijen hidrojenden 16 defa fazla olduğu için hidrojenin DH’si oksijenden 4 kat daha fazladır.Grahm yasasına göre gazların difüzyonu yoğunluklarını kare köküyle ters orantılıdır.Ortamın sıcaklığı artıkça kinetik enerjilerinden dolayı Difüzyon hızı artar.Deneysel olarak 1oC’nin artışı karşılığı %2-4 artar.Yine ortamın yoğunluğu Difüzyon hızına ters tepki yapar.Sıvı ortamdaki maddelerin difüzyonu:Bir maddenin suya karşı isteği varsa o madde suda çözünür.Ancak her maddenin kendine öz çözünürlüğü vardır.Çözünürlük kapasitesi ne olursa olsun sıvılarda çözünen maddeler molekül ve iyonlarına ayrıldıkları için kinetik hareketlilik artar.O halde Difüzyon olayı gözlemek mümkün olur.Ancak ister molekül ve iyonlarına ayrılma isterse gözlemlemekteki kolaylık çözünürlük gücüne bağlıdır.Örneğin içerisinde saf su bulunan şekildeki kaba KMnO4 kristali atılırsa kristalin molekül ya da iyonlarının suya difüzyo-nu sudaki rengin değişimiyle anlaşılır.DH hakkın- da bilgi edinmek için başka bir kristalde konulabilir.Kristallerin eriyerek difüzyona başlamaları birbirinden farklı olsa da gene de yavaştır.Çünkü kristallerin molekülleri su tarafından ayrılıp uzaklaştırılması belli bir zamana tabidir.Aynı zamanda DBG azalması moleküllerin hidratasyonu daha büyük iç sürtünmeye neden olmaktadır.Çözeltilerdeki herhangi bir maddenin hızı ve yönü diğer maddelerin hız ve yönüne bağlı değildir.     Gazların difüzyon Hızına Etki Eden FaktörlerSıvıdaki madde parçacıkları da difüzyona etki eder.Kural olarak küçük molekül ve iyonların büyük olanlara göre difüzyon hızı daha fazladır. Örneğin H molekülü glikoz molekülüne göre daha hızlı difüzyon hızına sahiptir.Difüzyona etki eden süre,difüzyon kabının büyüklüğü ve difüzyon yolunun uzunluğu ortam sıcaklığı ve karıştırmadır.Difüzyon olayı bir sıvı içerisinde birden fazla katı madde konulursa çözeltideki katıların moleküllerini difüzyon yönü ve hızı birbirinden bağımsızdır.Çünkü farklı moleküllerin hidratasyon kabiliyeti ve DBF birbirine benzemez.Sıvı bir madde katı bbir ortamda difüzyona uğruyorsa yer çekimi yönünde molekül ağırlığı arttıkça hız artar,azaldıkça azalır.Ancak yer çekimine ters yönde ise parçacıkların difüzyonu molekül ağırlıklarıyla ters orantılıdır.   Sıvını katıya difüzyonu sırasında difüzyon ortamının yoğunluğu ile difüzyon hızı yine ters orantılıdır.   Yoğunluğu aynı olan eşit çaptaki 4 tane deney tüpüne konulmuş jelatin çözeltisi vardır.Aynı laboratuar ortamında aynı anda molekül ağırlıkları farklı a,b,c,d maddeleri tüpe konuluyor. Belli bir deney süresinden sonra molekül ağırlığı bakımından kaplara yer çekimi doğrultusunda tüpe yayılma d > c > b > a şeklindedir.Eğer aynı moleküller molekül büyük-lüğü bakımından deney yapılacak olursa a > b > c > d şeklinde olmalıdır.Diğer bir örnek ise molekül ağırlığı belli olan bir maddenin farklı yoğunluktaki jelatin çözeltilerine olan difüzyonudur Burada da görüldüğü gibi difüzyon hızı ortam yoğunluğu ile ters orantılı olduğu için difüzyonun hızı I.tüpten IV. Tüpe doğru artar.Eğer difüzyon olayı bu kurala uymuyorsa deney hatasının çözeltinin hazırlanmasından kaynaklandığı düşünülür.Buna göre difüzyon hızı difüzyon yapan maddelerin difüzyon ortamındaki yoğunluk farkları ve 2 maddenin değme yüzeyleri ile doğru,difüzyon eden maddelerin molekül ağırlığı ile ters orantılıdır.Yine difüzyon-osmoz olaylarında da zarın kalınlığı,sıvıların basınç farkları,porların yarıçapı ve viskozite ile ilgili olarak değişebilir(Doğru orantılı). 2.Osmoz(Geçişme)Laboratuar ortamında yarı geçirgen canlı sistemlerde seçici geçirgen bir zarla ayrılmış ortamda,su konsantrasyonunun yüksek olduğu ortamdan düşük olduğu ortama doğru geçiş olayıdır.Ya da yoğunlukları farklı 2 çözeltinin zar bulunduğu taktirdeki difüzyon olayıdır.O halde osmoz difüzyonun özel bir durumudur.   Ozmometrede görüldüğü gibi su hemen huniye geçer.Çünkü beherdeki su konsantrasyonu hunininkinden fazladır.Su geçişi arttıkça çözeltinin yoğunluğu azalır.Olay ilerledikçe hacim artışı nedeniyle hunideki çözeltinin yüksekliği manometredeki Hg kolunda yükselme meydana gelir.Osmozis olayı bitkilerde sürekli cereyan eden metabolizmanın bir dönemidir. Hücre zarı ile koful,çekirdek ve diğer organellerin zarları tam anlamıyla seçici geçirgen özelliktedir.Çünkü zarların kimyasal yapıları birbirinden farklı olsa bile birim yapıları aynıdır. Genellikle osmoz 2 çözelti arasında meydana gelir.Su konsantrasyonu az olan çözeltilerin su potansiyelinden daha düşük olduğuna suyun hareketinin yüksek olduğu taraftan düşüğe doğrudur.Ancak aynı şeyi diğer madde molekülleri için söylemek mümkün değildir.O halde saf suyun potansiyeli diğer tüm sıvıların su potansiyelinden daha yüksek olduğu için sıvılar içinde en iyi çözücü ve en hızlı geçiş yapan sudur.Şekildeki zar yarı geçirgen olduğu için şeker molekülleri porun genişliğinden büyük olduğundan su tarafına geçiş yapamaz.Bu durumda şekerin molekülleri porların ağzına gelerek su moleküllerini kendine çeker.Bir süre sonra şeker çözeltisinin yoğunluğu azalarak hacim ve basınç artar.Böylece etkisi zara yansıyan bir osmotik basınç ortaya çıkar.Burada içeriye giren su moleküllerinin kuvveti çözeltinin karşıt kuvvetinden fazla olduğu sürece su girişi olur.Ancak su molekülünün hareketi iç kuvvete eşit olunca olay durur.yukarıdaki osmoz olayında da görüldüğü gibi osmotik basınç zarı geçemeyen moleküllerin büyüklüğü ile değil sayısıyla doğru orantılı olarak artar.     Bitki hücresi en iyi bir osmotik sistem durumundadır.Selüloz çeper sermabl(yarı geçirgen),zar ise seçici geçirgendir.Şekildeki osmometre deneyinde saf su molekülleri huniye geçer.Manometrenin kolundaki cıva düzeyini yükseltmek üzere meydana gelen basınç osmotik basınçtır.Bu basınca emme basıncıda denir.Çünkü olay su konsantrasyonu düşük olan çözeltinin yüksek olan çözeltiden suyu emmesinden dolayı meydana geldiği içindir.Osmotik basıncı meydana getiren çözeltinin potansiyel değerine osmotik değer denir.Dikkate alınacak kadar osmotik değer meydana getiren en önemli maddeler şekerler,organik asitler ve inorganik tuzlardır.Hangisi daha çabuk erirse osmotik değer daha fazladır denir. Osmotik Basıncın Bağlı Olduğu Faktörler Bilindiği gibi osmotik basınç ,belirli bir hacim çözücü için çözünmüş madde moleküllerinin konsantrasyonu ile doğru orantılıdır.Kural olarak çözeltilerde yoğunlukla doğru orantılıdır.Aynı zamanda belli bir düzeye kadar sıcaklık artması da osmotik basıncı artırır.Yapılan deneylerde çözeltilerde gazların hacimlerinde olduğu gibi 1 mol eriyik 22,4 basınç oluşturduğu gözlenmiştir.şekildeki aniden ortaya çıkan sapmanın nedeni çözeltide yoğunluğun artmasıyla çözünen maddenin çözelti içerisinde fazla hacim işgal etmesinden kaynaklanır. Molekül ağırlığı yüksek olan maddelerde işgal edilen alada azalma olmasına yol açar.O zaman bu haldeki bir çözeltide çözünme olayının bulunduğu ortam yoğunlaşacağı için sapmaya neden olur.Diğer bir nedenle suda çözünen maddelerle su arasında bir çekim olayının bulunmasıdır.Bu şekilde suda çözünen madde moleküllerine su molekülleri bağlanır.Adsorbsiyon veya hidratasyon suyu da denilen bu tutulan su molekülünün çapını artırarak hareket alanını azaltır ve eriyerek zaman içinde iç sürtünmenin de boyutunu artırır.Çünkü eriyen maddenin molekül büyüklüğü büyür.Buda suyun hacminin azalmasına yol açar.İşte gittikçe hacmi azalan ortamda sapma meydana gelir.Osmozis veya şişme olayları sonucu bitki hücrelerinin stoma ve kafullardan hücre çeperine yapılan basınca hidrostatik basınç(Turgor basıncı),Hücre çeperinin protoplasta yaptığı basınca da çeper basıncı(EB) denir.Normalde çeper basıncı hidrostatik basınca eşit fakat karşıt bir basınçtır.Turgor basıncıda hücre içindeki sıvının osmotik basıncı yüksek olduğu için su hücreye kolayca girer ve hacim artışı yaparak zarı çepere iter.İşte bu basınçla hücre içerisine başka su moleküllerinin girmesini engellediği için çeşitli minerallerin alımı da durmuş olur.Örneğin,K’yi çok kullana bitkilerde Ca’nın engellenmesi aynı yolla olur.Ancak Bitki bu kez Ca’ya fazla ihtiyaç duyuyorsa yine aynı yöntemle K’yi engeller.Çeper basıncında ise hücre çeperi sert olduğu için hücreyi dengede tutmak amacıyla eşit zıt basınç yapmak zorundadır.İşte osmotik basınç ile turgor basıncı arasındaki farka bağlı su moleküllerini çekebilen asıl kuvvete emme kuvveti(EK) denir.O halde bir hücrenin yoğunluğu ne kadar fazla ise EK’de o kadar fazladır.Kısaca:EK=OB – TB Sonuç olarak TB bitkilere dayanıklılık sağlayan çoğunlukla otsu bitkilere direnç ve diklik kazandıran ama asıl enerjinin üretildiği metabolik bir ortamdır.Solmuş bir bitkinin sulu bir ortamda yeniden eski görünüşünü alması bu olay sayesinde olur. ŞİŞME Difüzyon osmoz yoluyla katı haldeki cisimlerin su alıp hacimlerini artırması olayıdır. Aslında osmoz difüzyonun,şişmede osmozun özel bir şeklidir.Yalnız şişme sırasında şişen ortamlar difüzyon ve osmoz bakımından çok farklılık gösterdiği için bu olaylarda suyun ne kadarının ne içerdiği ölçülemez.Çünkü giren sıvı miktarı belli olsa bile bu sıvının bir kısmı kapiller boşluklara girmektedir.Ancak bu olay şişen maddenin ve şişirici çözeltinin difüzyon basınçları farkı (DBF-emme kuvveti) ilgili olarak ortaya çıkmıştır.Şişen maddenin DBG’si (DBD) düşük olduğu sürece su girmeye devem eder.Ancak her sıvı emilmesi şişme değildir. Çünkü şişmede enerji üretimi ve hacim artışı karakteristiktir.Örneğin tebeşirden bir birkaç parçanın ağırlığı ve hacmi ölçülüp suya konulur.Bir süre sonra bu ölçümler tekrarlanırsa sadece ağırlığın değiştiği görülür.Tebeşir porlu yapıya sahiptir.Bu pordaki hava boşalıp su girer.Ağaç parçası aynı deneye tabii tutulursa ağacın hacmi artar.Miseller kohezyon kuvvetiyle Oysa Miseller kohezyon kuvvetiyle bir aradan tutulduğundan miseller arasına girişi fazla olsa da parçalanmasını önler.Bu da şişmede fazla su alımının sınırı aşmasını engellemesi anlamına gelir.Bir balon cam balonun içine konulursa cam engelleyen bir kuvvet oluşturuyor. Bir cisimde şişmenin meydana gelmesi için başlıca 2 koşulun sağlanması gerekir:a)Şişen maddelerin içerdiği sıvının DB ile şişiricinin DB’si arasında belirli bir fark olması lazım.Şişmenin miktarı bu farka bağlı olarak artar ya da azalır.(Emme Kuvveti) b)Şişen maddenin şişirici sıvıya karşı belli bir ilgisi olması lazım(Adsorbsiyon kuvveti ile olur).Terazide görüldüğü gibi,bir süre sonra terazi dengesinin yani A ve B kefesi tarafından değiştiği görülür.Bu durum NaCl şişede Na+ ve Cl- serbest suyu hidrote etmesinden kaynaklanır.A kefesine terazi dengeye gelene kadar ilave edilen ağırlık B’deki jelatinin almış olduğu fazla suyun ağırlığına eşittir.Başka bir deneyde kuru bezelye tohumu kumpas ile ölçülüp,tartıldıktan sonra dereceli mezürde saf suya konulur.1-2 gün sonra aynı ölçüme tabi tutulursa bütün ölçümlerde artma olacaktır.Tüm şişme olaylarında en çok enerji su alımının başlangıcında meydana gelir.Çünkü bu devrede (Başta emme gücü fazla olduğu için çok yüksek bir emme kuvveti oluşur).Eğer dış güçler şişen cismin hacminin artmasına yani genişlemesine ,(Yurgor artıyor,enerji üretimi artıyor)dış güçler bunu engellemeye çalışırsa en yüksek tepki atm’de (basınçta) meydana gelir.İşte bunlardan ilki çeper basıncı diğeri de Turgor basıncıdır.Örneğin;kurak havalarda kayalar arasında çakılan kuru odunlar yağmur yağdığında kayayı parçalar.Şişme olaylarını günlük en güzel örnekleri yağmurlu havadaki ahşap kapı ve pencerelerin durumudur.Şişmede şişiricinin sıcaklığının önemli etkisi vardır.Sıcak suda daha hızlı fakat , soğuk suda daha yavaş ama fazladır.Çünkü Sıcak su molekülleri ısı enerjisiyle maksimum hareket ederek miseller arasına ani giriş yapar.Bu da permabiliteyi azaltan bir şok etkisi yapar. Yani tahrip eder.O halde şişmede sıcaklığın derecesi çok önemlidir.Çünkü sıcaklık sıvı ortamdaki su moleküllerinin termik hareketlerini artırarak çözeltilerde daha bağımsız davranmayı sağlamaktadır(Sıcaklık artınca molekülleri hareket eder,bağlar kopar ve çarpışma olur).Bu nedenle sıcaklık şişmeye ayrılan süreyi azaltır.Fakat sıcaklık artışı ile birim zamanda şişme yüzdesi azalır. Sıcaklığın artışı belli bir dereceden sonra ters yönde etkiler.Osmotik basınç(EM) şişmeyi azaltan bir başka faktördür.Osmotik basınç ile şişmenin hızı ve miktarı ters orantılıdır.Çünkü osmotik basıncın artması demek çözeltideki çözünen birim madde başına düşen Su molekülleri sayısının azalması demektir.Bu durumda çözeltinin difüzyon basıncı azalır yani çözünmüş madde miktarı arttıkça şişen cisme giren su miktarı azalacaktır. ELEKTROLİTLERDE ŞİŞME Soru:Okaliptus meristemi(1),çimlenmekte olan köknar tohumu(2) ve patates yumrusu vardır. Su kapsamını tespit etmek istersek sıralama nasıl yapılır.Yanıt:Bir ortamda su miktarı ile nişasta miktarı ters orantılıdır.Yumrularda su yoktur. Tohumlarda çimlenme sırasında su miktarı %77 kadar artar.(321)Soru:Sulu ortamda yetiştirilen yumrulu bitkilerde Ca,Cl,S elementleri yumruda çok yaprakta yoktur.Niçin?Yanıt:S proteinleri yapısına giriyor. Elektrolitler iyonik bileşikler olduğu için çözündükleri zaman iyonlarına ayrılırlar. Ayrılan her iyon elektrik yükü taşır.Bu da onların mutlaka su molekülü hidrate ederek su örtüsü ile kaplanacağı anlamına gelir.O halde,elektrolitlerde şişen cisme iyonla birlikte su girer.Bu durum iyonları su tutma kapasitesine bağlı olup şişmenin miktarını düzenler. Görülüyor ki elektrolitlerde şişme suya göre değişiktir.Aslında bu değişikliğe neden olan asıl faktör iyonların elektrik yükleri ve atom ağırlıklarıdır(Çekim arttıkça yüklenme fazla olur,ağırlık artar).Birçok doğal jellerin(yumurta akı,cıvık mantarlar,sitoplazmanın kendisi) miselleri su ile temas ettiğinde ( - ) elektrik yükü kazanırlar.O yüzden temasa geçtiği elektrolitteki (+) katyonlar için bir çekme kuvveti haline gelirler.Onlarda (-) yüklü anyonları çekerler.Her ne kadar şişen madde ile elektrolitik iyonlar arasındaki ilişki bu maddelerin bünyelerine bağlı ise de bu eriyiklerde şişen bir cisimde 2 farklı elektrolit fazı vardır:1)Eğer şişen maddenin yapısı elektrolitlere yeter derecede geçirgen ide misellerin yüzeyi katyonlardan bir tabaka ile örtülüdür.Katyonlar şişen cisme hidratasyon suyunu da götürürler.böylece şişme suyu alınmış olur. İşte iyonların şişmedeki direkt etkisine P.İ.E.(Primer İyon Etkisi) denir.Ayrıca şişen maddeler aynı zamanda elektrolitlerde absorbe olmayan anyonlarla da temastadır.Yani şişen madde elektrolitlerin içeri girmeyen iyonları ile de temas halindedir.İşte içeri girmeyen bu anyonlar-da şüphesiz bir hidratasyon suyu vardır.Bu durum yukarıdaki olayın tersini ortaya çıkarır. Çünkü bu kuvvet ile su arasında rekabet başlar.Yani dıştaki anyonlar içerideki misellerden su çeker.Bu olaya da sekonder iyon etkisi denir.Şişmede başlangıçta EK’den dolayı hızlı bir giriş vardır.Her giren suyu bağlayıp gitti.Orada kalanların suyu içeri girenlerden fazla olunca dışa-rıdakiler suyu çeker.Denge sağlanana kadar.(Toprağın bitkiden su çekmesi)Katıların kazandığı su miktarını iyonların sayısı değil hidratasyon güçleri belirler.Yani miktardan ziyade absorbe olan veya olmayan iyonların hidratasyon kuvvetleri arasındaki fark belirler.Örneğin,önce eritilen sonra kurutulan jelatinden alınan silindirler.şemadaki eriyiklere konulduğunda en fazla şişme KI da meydana gelir.Çünkü bu eriyik serisinde atom ağırlığı en fazla olan iyondur. H2O KCl NaCl LiCl KBr KI%Şişme 100 103 109 114 120 ∞ 2)Eğer şişen maddenin yapısı elektrolitlere karşı yarı geçirgense hem anyonlar hem de katyonlar şişen cisim ile su için rekabete girer.Bu olay cismin emmek istediği suyun engellenmesi durumuna dayandığı için S.İ.E. vardır.O zaman yapıları yoğun olan cisimler tuz eriyiklerinde saf sudakinden daha fazla şişer.Bu durumda şişmede azalma katyonların giriş yeteneğiyle ters orantılıdır.Örneğin aynı büyüklükte ayrı tüpe eşit miktarda keten tohumu konularak her birinin üzerine 2’şer mol saf su,KCl,NaCl,LiCl bir deney süresi sonunda şemadaki gibi su dışındaki çözeltilerden KCl’de en fazla şişme olmuştur.Çünkü K’nın atom ağırlığı fazla,hidratasyon örtüsü ise azdır.En az şişme ise LiCl’de görülmüştür.Çünkü Li’nin Saf Su KCl NaCl LiClŞişme% 57 46 43 36           Durumu K’nın Tam tersidir.NaCl’de Na’nın özellikleri Li ve K’nın ikisi arasında olduğun için orta durumda bir değişme olmuştur.Demek ki bu deneyde de zarın yarı geçirgen olması sonuçları etkileyen en önemli faktördür.Sonuç olrak görülüyor ki,su metabolizmasıyla ilgili bu üç olay birbirini tamamlar niteliktedir.Çünkü genelde birinin nedeni ve sonucu ötekisidir. Bazen bu iki olay aynı anda gerçekleşebilir.Örneğin,Şişme olayı difüzyonun özel bir şeklidir. Çünkü bitki çeperini oluşturan her biri 2000 kadar glikoz molekülünden oluşan miseller arsına suyun girmesi difüzyon olayıdır.Aralarına su giren misellerin şişme miktarı kohezyon kuvve-tiyle kontrol edildiği için turgordur.tebeşir ve süngerin boşluklarının su ile dolmasının bu olayla ilgisi yoktur.Kısaca şişmede kontrollü(tepkili) hacim artışı karakteristiktir.Çünkü su alınmasına rağmen yerde kalan su yeterli değildir.Bu durumda şişen madde şişiriciden sıvı alıp boşluklarını doldurduğundan şişiricinin miktarı azaldığı için süreklilik göstermez.Her ne kadar şişerek azalan hacmi telafi gibi görülse de boşluklardaki hava yerine girmiş olan su miselleri birbirinden uzaklaştıran sudan bağımsız düşünülmelidir.O halde suya karşı ilgisi olan her madde hiç şişmese de içerisinde bulunduğu sıvıdaki su moleküllerini kendine bağlar. Yani hidratasyon suyu oluştururlar.Madde etrafında düzenli yerleşen bu su molekülleri sıvı içerisinde serbest dolaşan su moleküllerinden daha az hacim işgal eder.Şişme esnasında su molekülleri kendi kinetik enerjilerinin büyük bölümünü kaybederler.Kaybedilen bu kinetik enerji şişme ortamından ısı enerjisi olarak çevreye aktarılır. SU İLETİMİ *İyon AntagonizmasıBitki dünyasında halofit(tuzcul) bitkiler hariç tuz çözeltisi bitkiler için zararlıdır.Ayrıca bir tek tuzdan hazırlanan çözeltiler bir kaçından hazırlanan çözeltilerden daha zararlıdır.Örneğin,buğday fideleri ayrı ayrı 0,12 mol CaCl2 ve 0,12 NaCl çözeltisinde kök gelişimine bırakılmıştır.Aynı fideler 0,12 NaCl+0,0012 CaCl2 çözeltisine konulursa (c) şeklindeki görülür.Çünkü NaCl orta büyüklükte olup Na Hidratasyon suyuyla birlikte protoplazmaya geçer.Eğer ortama eseri Ca bileşiği katılırsa 2 değerlikli olan Ca’nın su örtüsü Na’dan daha fazladır.O halde büyük Ca molekülü içeri giremez.Üstelik sekonder iyon etkisi yapar.Bu durumda su kaybeden hücrelerin kapıları kapanır. Böylece Na iyonları içeri giremez.İşte iyonların birbirine karşı bu etkisine iyon antagonizması denir.Bu olaya bir örnekte Spirogyra deniz alginin metilen mavisinde tam boyanmasıdır.Eğer metilene AlCl3 katılırsa boyama tam olamaz.Bu durum diğer çözeltilerin içeri girip zehir etkisi yapmasını engeller.Olayın esası 2 ya da daha fazla değerlikli iyonların zarı yoğunlaştırdığı bilinmektedir.Zar yoğunlaşması porların kapatılıp.permabl’ın azalmasıdır.Böylece tek değerli iyonların geçmesi önlenir ve şişmeyi artırarak zehir etkisi yapmasını da ortadan kaldırır.İşte tek değerlikli bileşiklerde hazırlanmış çözeltilerin hücreye yaptığı etkiye sinerjistik etki denir.Sonuç olarak bir elementin yaptığı etkiyi ikinci elementin artırmasına sinerjisitk etki denir. Bitki Fizyolojisi Ders Notları Hazırlayan Duygu OKTEN  

http://www.biyologlar.com/bitki-fizyolojisi-ders-notlari-1

FOTOSENTEZ REAKSİYONLARI

Fotosentez ışık ve karanlık evre olmak üzere 2’ye ayrılır.İlk evrede mutlaka ışık gereklidir.Fiziksel olaydır.Klorofil hem elektron alıcı hem de elektro verici olarak görev yapar.Karanlık devre reaksiyonları ışık olsa da olmasa da yürür. Karanlık devre reaksiyonlarının gerçekleşebilmesi için mutlaka ışık reaksiyonlarının gerçekleşmesi gerekir. Işık Reksiyonları : Işık enerjisi yardımıyla ATP sentezlenmesi olayına fotofosforilasyon denir. Işıklı evre reaksiyonlarında enzimler katalizör olarak görev almaz.Bu devre kloroplastın granalarında gerçekleşir.Mutlaka ışık gereklidir. Devirli fotofosforilasyon : Herhangi bir bileşiğin tüketimi olmaz.Hücrenin kazancı yalnız ATP moleküdür.Her elektron için iki ATP sentezi yapılır.Bu geri dönüş sırasında elektronların serbest kalan enerjisinden yararlanılarak ADP moleküllerine fosfat grubu eklenir ve ATP sentezlenir. Devirsiz fotofosforilasyon : Işık enerjisinin soğrulması ile yüksek enerjili elektronlar klorofil-a’dan ayrılır ve ferrodoksin tarafından tutulur.İndirgenen ferrodoksin NADP koenzimi tarafından yükseltgenir.Elektron kazanan 2NADP suyun fotolizi ile açığa çıkan H protonunu alarak 2NADPH2 halini alır. -Klorofil –a ‘nın elektron kaynağı klorofil-b dir. -Su,NADP için hidrojen,atmosfer için O2,klorofil-b için elektron kaynağıdır. -Klorofil –b’nin elektron kaynağı sudur. -Suyun ışık enerjisi yardımı ile iyonlarına ayrışması olayına Fotoliz denir. -1 ATP ve 2NADPH2 sentezi gerçekleştirilir. Karanlık devre reaksiyonları (KALVİN REAKSİYONLARI) Bu evre kloroplastın stromasın da gerçekleşir.Işık kullanılmaz.Ançak bu reaksiyonların gerçekleşebilmesi için ışıklı devre reaksiyonlarının gerçekleşmesi şartdır.Reaksiyonda enzimler kullanılır.Bunun için Sıçaklık değişimlerine karşı hassasdır. 1 mol CO2 molekülünün bağlanabilmesi için 3 ATP ve 2NADPH2 gereklidir.Bir glikozun yapısında 6C olduğuna göre glikoz molekülünün sentezlenebilmesi için 6CO2 molekülünün indirgenmesi gerekir.Bunun için 18 ATP , 12 NADPH2 gelmesi gereklidir. 6CO2+H2O >C6H12O6+6O2 Açık formülü 6CO2+12H2O >C6H12O6+6H2O+6O2

http://www.biyologlar.com/fotosentez-reaksiyonlari

Dünya’da Organik Yaşamın Başlangıcı

Unlu bilim dergisi SCIENCE, 25 Haziran 1999 tarihli sayisini, “Evrim Kuramina ve Evrim Kuraminin Gercekligine” ayirdi (1). Bu sayi icin giris yazisi yazan unlu evrimci Stephen Jay Gould soyle demekte: “Evrim bir gercektir ve ancak gercek bizi bagimsizliga kavusturabilir!” ve Gould eklemekte, “Darwin’in ilk teorileri aciklandigi zaman, aristokrat bir soylu ‘Darwin’in soylediklerinin dogru olmadigini umalim; ama tutun ki dogru, o zaman tum dunyaya yayilmamasi icin dua edelim!’ demisti; ne yazik ki, 21. Yuzyila girerken, bu sahisin soyledikleri cikti: Evrim Kurami dogru, ama dunyanin cogunlugu, en azindan ABD ulusunun buyuk kismi tarafindan bilinmiyor ” (2). Gercekten de, 21. Yuzyila girerken, Evrim Kuraminin gercekligi hakkinda onca yayin yapilmasina, onca kanit bulunmasina karsin, bilim insanlari ile halk arasinda Evrim Kuramini degerlendiris acisindan ucurumlar mevcut. Bu konudaki en buyuk zorluk, oncelikle, Evrim Kurami ile ilgili bazi biyolojik, kimyasal, fizyolojik, paleontolojik bilgilerin anlasilabilmesi icin yogun bir bilim egitimine, detayli anlasilmis bazi kavramlara gereksinim duyulmasi. Ikinci onemli zorluk ise, Evrim Kuramini aciklarken ifade edilen bazi kavramlarin (ornegin milyon yillarda gelisen evrim, dogal seleksiyon, biyokimyasal protobiogenesis vb) gunluk hayatin mantigi ve yasantisi acisindan pek de kolay anlasilamamasi. Bu konuda Amerikan Ulusal Bilimler Akademisinin (National Academy of Sciences) son yayinladigi halk kitabi “Science and Creationism” (Bilim ve Yaratiliscilik), bu konudaki en yetkili agiz tarafindan son noktayi koyuyor ve Evrim Kuraminin bir gercek oldugunu savunuyor (3, 4). Turkiye’de de “Islamci Bilimsel Yaratiliscilarin aktivitelerine ” karsi TUBA ve bir grup bilim insani da bazi aciklamalar yapmisti (5, 6, 7). ABD’de ve diger Hristiyan ulkelerde oldugu gibi, Turkiye’de de ortaya cikan “Bilimsel Yaratiliscilik” akimlari, bilim ile yaratilisciligi birbirine bagdastirmaya calisiyordu (8); ustelik Evrim Kuramini savunan bilim insanlarina karsi dev bir karalama kampanyasina giriserek, bilim insanlarini sindirmeyi amacliyordu. Bu konuda yazdigim yazilar nedeniyle ben de, diger bilim insanlari gibi buyuk saldirilara maruz kaldim (4, 9, 10). Turk bilim insanlari olarak, gerek halki gerekse diger bilim insanlarini ve aydinlari bu konuda bilgilendirmek konusunda cok ciddi sorumluluklar tasidigimiza inaniyorum. Bu sorumluluklardan birisi, “kendini bilimsel elit zumreolarak gorup, bilimsel yaratiliscilari yanit verilmeyecek kadar kucumsemek yerine”, onlari iddia ettikleri her hipotezde curutmek ve yapmakta olduklari carpitmalari ve bilimsel sahtekarliklari, halkin onunde anlasilir bir dille ve bilimsel kaynaklarla yuzlerine vurmak! Dunya’da yasamin baslamasi ile ilgili en onemli sorulardan ve problemlerden birisi, primordial (ilk) kosullarda canlilarin ana yapi taslari olan organik molekullerin nasil meydana gelebilecekleri konusuydu. Bilimsel yaratiliscilarin hipotezlerine gore, tum organik madde ve biyolojik yasam bir anda, dogaustu bir gucun “OL!” demesiyle belirli bir hedefe ve cok akilli bir dizayna gore yaratildi. Bilim ise bu konuda farkli bir goruse sahip, ozellikle son yillarda yapilan calismalar dunya’da ilk organik maddenin olusumu konusunda yeni bir bakis acisi getirdi (11, 12, 13, 14, 15). STANLEY MILLER DENEYINDEN GUNUMUZE Dunya’da yasamin baslamasi icin, yasamin temel taslari olan organik maddelerin, amino asitlerin ve DNA ile RNA’nin yapisinda var olan nukleik asitlerin bir sekilde dunya ortaminda (okyanuslarda, gollerde, sicak su kaynaklarinin aktigi yerlerde) bol miktarda var olmasi gerekmekteydi. Bu konuda dogru fikir yurutebilmek icin, 4.5 milyar yil once soguyarak, var olan dunya gezegeninin atmosferi ve icerdigi elementler konusunda dogru tahmin yapmak gerekliydi. Bu konudaki ilk tahminleri Oparin (16 ), Haldane (17), Urey (18) yapmislardi. Onlara gore ilk dunya atmosferi metan (CH4 ), amonyak (NH3), su buhari (H2O) ve molekuler hidrojenden (H2) olusmaktaydi. Ilk atmosferde oksijen (O2) bulunmadigi pek cok arastirici tarafindan fikir birligi ile kabul edilmistir. Ama en onemli sorun dunyanin genclik gunlerine ait bilgi alinamamasidir. Bilinen en yasli kayalar olan Gronland’daki Isua kayalari bile 3.8 milyar yil yasindadir. Yaklasik 700 milyon yil- 1 milyar yillik doneme ait hic bir iz, kanit ve bilgi yoktur; bu da ilk atmosfer veya ortam konusunda tahmin yapmayi cok guclestirmektedir. Tahminler, olasi modellere gore yapilmaktadirlar ve spekulasyonlardan ibarettirler. William Rubey (19 ), Holland (20 ), Walker (24) ve Kasting’e (25) gore ise, baslangicta cok az miktarda amonyak mevcuttu; atmosferde baslica karbon dioksit (CO2), nitrojen (N2), su buhari (H2O), biraz da karbon monoksit (CO) ve hidrojen gazi (H2) vardi. Son yillarda bu gorusun bilim ortamlarina hakim olmasina ragmen, kimse 4 milyar yil oncesine gidip, ortamda amonyak olup, olmadigini gozlemlememistir. Ayrica, uzaydan her yil 40 000 ton toz yeryuzune dusmektedir, gerek bu tozda, gerekse uzaydan gelen meteoritlerde HCN (hidrojen siyanit), CO2, Formaldehid, CO (karbon monoksit), amino asitler ve organik maddeler bulunmustur; gunde uzaydan dunyaya 1999 verilerine gore dokulen tozla birlikte 30 ton organik madde dusmektedir (13, 21, 22, 23). Dunya kosullarinda amonyakin ve organik madde sentezinin cok az olmasi durumunda bile organik maddeleri olusturan bilesenlerin ve bizzat organik maddelerin uzaydan yeterli miktarda gelme olasiliklari her zaman vardir. Ilk atmosfer kosullarinda hemen hemen hic oksijen olmadigi hesaba katilirsa, organik maddenin”yaratilmadan” dunya ortaminda ilk gazlar ve cozunmus iyonlardan sentezlenmesi de mumkundur. Oksijensiz donem 2-2.5 milyar yil kadar surmus, siyanobakterilerin atmosfere verdikleri oksijen sayesinde atmosferde ilk dunya canlilari icin bir zehir olan oksijen miktari mavi gezegende artmistir (9). Chicago Universitesinde, Harold Urey’in ogrencisi Stanley Miller 1953′te dunyayi yerinden sarsan unlu deneyini gerceklestirdi 26. Urey’in varsayimina uyan (metan, amonyak, hidrojen ve su) gaz kosullarinda, 150-200 bin voltluk akimi gazlarin bulundugu ozel aparattaki karisimdan gecirdi, sonuc cok sasirticiydi pek cok temel organik madde bu enerjinin verdigi etki sonucunda gazlari bir reaksiyonla birlestirmis, Glisin, Alanin, Aspartik asit, Glutamik asit (bu dordu temel amino asitler), Formik asit, Asetik asit, Propionik asit, Ure, laktik asit, ve diger yag asitlerini olusturmustu (26, 27). Deney Pavlovskaia ve Peynskii tarafindan Rusya’da; Heyns, Walter, Meyer tarafindan Almanya’da; Abelson tarafindan ABD’de, cok farkli bilesikler ve gaz ortamlarinda tekrarlandi; oksidasyonun engellendigi ve metan, amonyak ve su buharinin oldugu kosullarda hep amino asitler ve organik maddeler olustu (28); Gabel ve Ponnamperuma, cok farkli enerji ortamlarinda (isi, radyasyon, lineer akseleratorden cikan parcaciklar, mikrodalgalar vb) benzer sonuclar buldular, ayrica bazi seker molekullerini de primordial ortamda sentezlemeyi basardilar (28). Genetik materyeli tasiyan DNA ve RNA’nin temel taslari olan nukleik asitlerin bazilari da ilk atmosfer sartlarinin farkli bicimlerde ele alindigi kosullarda kimyasal olarak sentezlendi ve nukleik asitlerin temel yapi taslarinin primordial ortamda yeterli temel madde ve enerji sonucunda kendiliginden olusabilecegi gosterildi (9, 11, 12, 13, 14, 28, 29, 30). Yaratiliscilar, ilk dunya kosullarinda amonyak olmadigini, Miller’in ise soguk tuzak denilen bir yontemle amino asitleri elde ettigini, Miller’in kosullarinin bilincli olarak cok yapay hazirlandigini ve sonuclarin bilimsel bir sahtekarlik oldugunu soylemektedirler. Oncelikle Miller’in duzenegi tabii ki yapaydir; ama biyokimya’da yapay olmayan kosullarda kontrollu deney yapilamaz ki; soguk tuzak denilen ve reaksiyon urunlerini sogutan bir duzenek kullanilmis olabilir; ama doga’da bunun bir benzerinin var olmadigini soylemek, ustelik de 3.5-4.5 milyar yil oncesinde gelisen olaylardan cok emin ifadelerle bahsetmek ancak, Yaratiliscilar gibi bilimi ayaklar altina alan, cikaracaklari sonuclara onceden fikse olmus insanlarda gorulebilen bir dusunce hatasidir. Ornegin okyanuslarin tabanlarindaki sicak su kaynaklarinin birden soguyarak okyanusa karismasi bahsedilen “soguk tuzagi” dogal kosullarda olusturabilir; dogadaki bugun tahmin edilemeyen pek cok yapi bunu meydana getirebilir. Nitekim, sadece sicak su kaynaklarinda mevcut bu isinin bile sig okyanus sahillerinde suda cozunmus amonyum (NH4), metan (CH4), karbon dioksiti (CO2) (veya su yuzeyindeki atmosferdeki gazlari da katarak) reaksiyona sokabilecegini gosterir. Organik maddelerin ve ilk yasamin denizlerdeki, gollerdeki, volkanik ortamlardaki sicak su kaynaklarinin bulundugu yerde olustugu konusunda pek cok fikir de ortaya surulmustur (12, 21, 30 ). Ortamda amonyakin cok az olmasi kosullarini Miller tekrar irdelemistir (21). Primordial kosullarda, atmosferin redukleyici (elektron kazandirma) ozellikte oldugu dusunulmektedir, ama kesinlesmis bir bulgu yoktur. Atmosferde varolan amonyak’in bir kisminin amonyum (NH4 ) iyonu olarak okyanuslarda cozunecegi bilinmektedir (29); atmosferde cok az miktarda amonyak olmasi kosullarinda bile, su ortamlarinda ya da sicak su kaynaklarinin oldugu, okyanusun sig ve atmosferle bulustugu sahillerde amonyum iyonu, atmosferde cok az miktarda bulunan amonyak, metan gazi ve karbon dioksitle reaksiyona girecek ve organik bilesikleri olusturacaktir (21) . Miller, eser miktarda amonyakin bulundugu ortamlarda yaptigi deneylerde bile organik maddelerin ve amino asitlerin sentezlenebildigini gormustur (21). Yaratiliscilarin baska bir iddiasi, Miller deneyinde sag elli (D-dextro izomeri) ve sol elli (L-levo izomeri) amino asitlerin esit miktarlarda sentezlendigi, halbuki yasamda gorulen 20 cesit amino asitin tumunun sol elli oldugu, oyleyse organik maddenin ve canli yasamin belli bir amacla ve dizaynla yaratilmis olmasi gerektigidir. Oncelikle, 1993′te Arizona State Universitesinden John R. Cronin uzaydan gelen meteoritlerde ve donmus tozda daha fazla L-aminoasitlerine rastlandigini ispatlamistir 13; bu, dunyada varolan ve amino asitlerle reaksiyona giren maddelerin zamanla sol elli amino asitleri tercih etmesini saglayabilir (13). Ikincisi, molekuler yapilardaki zayif kuvvet(weak force) birbirinin ayna goruntusu olan molekullerde (yani izomerlerde) farklidir. Bu bir molekul icin cok ufak bir farktir, ama molekuller bir araya gelince etki buyur. Yani bir molekulun reaksiyona girerken veya suda cozunmus bulunurken icinde bulunan molekuler bag yapma yetenekleri ve belli bir konfigurasyonda dururken gereksimleri olan enerji onlarin doga tarafindan secilmelerini saglamaktadir. Doga tasarruf etmekten yanadir ve genelde en az enerji formunu tercih eder; L ve D formlari arasindaki enerji farki cok az da olsa, yapilan hesaplara gore en az enerji ile durabilen izomer, yaklasik 100 bin yilda dogada % 98 olasilikla baskin bulunan izomer formunu olusturacaktir (31). Ucuncu ve guclu bir olasilik, primordial kosullarda, su anda bilmedigimiz ve ilk dunya kosullarinda var olan ve sol elli amino asitlere baglanamayan bir X maddesinin ozellikle D-(sag elli) amino asitlerle birleserek kelat (cozunmeyen bilesik) olusturmasi ve onlari gol veya okyanus dibine cokertmesidir. Bu ise sol elli amino asitlerin bir anda dogal seleksiyonla artmasini ve dogada daha fazla kullanilabilir hale gelmesini cok kolay saglayabilir. Fakat kimse 4 milyar yil onceye gitmemistir; o gunden bu gune de tek iz kalmamistir; bilimsel yaratiliscilar ne soylerlerse soylesinler, 4 milyar yil onceye ait kesin kanitlarla Evrimcilerin karsisina gelmeden Evrimcilerin hic bir soyledigini curutmus sayilamazlar; ustelik, bilimsel yaratiliscilarin buyuk bir cogunlugu, binlerce kanita ragmen, dunyanin 4.5 milyar yasinda degil, cok daha genc olduguna inanmaktadir (10 bin yil gibi)… Son bulgular, pek cok organik maddenin uzaydan gelen tozda, meteorlarda bulundugunu ispatlamistir. Dunya’da okyanuslarda ve atmosferde amonyum, metan, karbon dioksit, amonyak’tan sentezlenebilen organik maddenin, uzaydan da gelebilecegi NASA’nin arastirmalarinin kesin bir sonucudur (13). Eger gunde 30 ton organik madde uzaydan dusen tozla dunyaya karismaktaysa (kuyruklu yildizlarla, meteorlarla gelenleri saymiyoruz) yilda, (10 4) ton (10000 ton) cesitli organik madde dunyada okyanuslara karisir. Bu ilk bir milyar yil icin 10 9 x 10 4= 1013 ton (10′un yaninda 13 sifir) ya da 10 000 000 000 000 ton organik madde eder. Bu miktarda organik madde, dunyada girdikleri reaksiyonlar da isin icine katilirsa, kesinlikle ilk yasamin tohumlarini atabilir. Halley, Hale-Bopp, Hyakutake isimli kuyruklu yildizlarda pek cok organik madde oldugu kanitlanmistir (13). Bir kuyruklu yildiz, gunes sisteminin sicak bolgelerinden gecerken, bir kismi erir, gaz ve toz olarak dunyanin (veya basak gezegenlerin) cekimine kapilip, zamanla dunyaya duser. NASA’daki bilim adamlari, ER2 tipi ucakla, yaklasik 62 000 feet yukseklikte bu tozlari toplayabilmektedirler. Scott Sandford, bu partikulleri analiz ettiginde % 50′den fazla organik kokenli karbona rastlamistir (13). Meteoritlerde ise, ketonlara, nukleobazlara, quinonlara (klorofil benzeri yapilarda yer alir), karboksilik asitlere, ve 70 farkli cesit amino asite rastlanmistir. Dunya’daki yasantida kullanilan amino asit sayisi ise sadece 20′dir, yani uzay bize ihtiyacimiz olandan cok daha fazlasini hediye etmektedir ! (13) DUNYADA ORGANIK YASAMIN BASLAMASI / UZAYDAN GELEN ORGANIK MADDE Son bulgular, pek cok organik maddenin uzaydan gelen tozda, meteorlarda bulundugunu ispatlamistir. Dunya’da okyanuslarda ve atmosferde amonyum, metan, karbon dioksit, amonyak’tan sentezlenebilen organik maddenin, uzaydan da gelebilecegi NASA’nin arastirmalarinin kesin bir sonucudur (13). Eger gunde 30 ton organik madde uzaydan dusen tozla dunyaya karismaktaysa (kuyruklu yildizlarla, meteorlarla gelenleri saymiyoruz) yilda, (10 4) ton (10000 ton) cesitli organik madde dunyada okyanuslara karisir. Bu ilk bir milyar yil icin 10 9 x 10 4= 10 13 ton (10′un yaninda 13 sifir) ya da 10 000 000 000 000 ton organik madde eder. Bu miktarda organik madde, dunyada girdikleri reaksiyonlar da isin icine katilirsa, kesinlikle ilk yasamin tohumlarini atabilir. Halley, Hale-Bopp, Hyakutake isimli kuyruklu yildizlarda pek cok organik madde oldugu kanitlanmistir 13. Bir kuyruklu yildiz, gunes sisteminin sicak bolgelerinden gecerken, bir kismi erir, gaz ve toz olarak dunyanin (veya basak gezegenlerin) cekimine kapilip, zamanla dunyaya duser. NASA’daki bilim adamlari, ER2 tipi ucakla, yaklasik 62 000 feet yukseklikte bu tozlari toplayabilmektedirler. Scott Sandford, bu partikulleri analiz ettiginde % 50′den fazla organik kokenli karbona rastlamistir (13). Meteoritlerde ise, ketonlara, nukleobazlara, quinonlara (klorofil benzeri yapilarda yer alir), karboksilik asitlere, ve 70 farkli cesit amino asite rastlanmistir. Dunya’daki yasantida kullanilan amino asit sayisi ise sadece 20′dir, yani uzay bize ihtiyacimiz olandan cok daha fazlasini hediye etmektedir ! (13) Daha ilginc bir bulgu ise Louis Allomandola’nin uzay kosullarinin simulasyonunu yaptigi deneylerden gelmistir (13, Bununla ilgili Scientific American’daki Temmuz 1999, resimleri kullanabilirsiniz). Bu deneyler cok dusuk isilarda ve sicakliklarda, ultraviyole radyasyonunun kimyasal baglari yikabilecegini; hatta icinde donmus metanol ve amonyak (uzayda bulundugu oranda) bulunan buzlasmis toz kitlelerinde, ultraviyole isinlarinin ketonlari, nitrilleri, eterleri, alkolleri, hatta heksametilentetramini (HMT) olusturabilecegini gostermistir. HMT asidik ve ilik ortamda amino asitleri olusturur. Bu deneyler son yillarda gerek NASA, gerekse universitelerdeki bilim insanlari tarafindan tekrarlanmis benzer sonuclar bulunmustur (13). Bu su demektir: uzayda donmus buz kitleleri olarak seyahat eden molekuller statik degillerdir; uzaydaki farkli isinlarin ve ultraviyole enerjisinin etkisiyle surekli iclerindeki kimyasal yapi degisime ugramaktadir, bu degisim, ozellikle daha yuksek isili, isinli ve enerjili gunes sistemi bolgelerine girince artmaktadir. Yani gerek uzaya dagilan tozlar, gerek meteorlar, iclerinde dunya gibi uygun kosullara sahip gezegene ulasinca yasamin temel taslarini olusturacak tum bilesenleri, organik maddeleri fazlasiyla tasimaktadirlar. Ustelik 4.5 milyar yillik dunya tarihini, kolay anlayabilmek icin, 1 saatlik bir zaman dilimi olarak alirsaniz, doga ilk 55 dakikayi, bu temel yapi taslarini ve tek hucreli yasami olusturmak icin harcamis, geri kalan bes dakikada da diger tum bitkileri, cok hucreli organizmalari meydana getirmistir. SONUC: Dunya’da organik yasamin baslamasi icin, buyuk olasilikla temel yapi taslari hem uzaydan gelmis hem de milyarlarca yilda, uzaydan gelenlerin de etkisiyle dunyada okyanuslarda, sicak su kaynaklarinin okyanusa karistigi yerlerde, batakliklarda, volkanik yapilarin okyanusla birlestigi yerlerde vb. ortamdaki serbest enerji sayesinde sentezlenmislerdir. Amino asitler, nukleik asitlerin yogunlastigi ortamlarda thermal proteinler ve RNA, oto-katalitik RNA buyuk olasilikla ilk genetik bilginin sekillenmesinde rol oynamislardir (11, 12, 14, 30) . Burada su temel unsurlar unutulmamalidir: 1. Bahsedilen sureler insan zekasinin kavrayabilecegi surelerin cok otesindedir. Bahsedilen sureler, milyon degil, milyar yillardir. Dort milyar yil, 50 yillik bir insan jenerasyonu goz onune alinirsa yaklasik 80-100 milyon jenerasyon demektir. Homo sapiensinortaya cikisindan beri ise sadece yaklasik 500 jenerasyon gecmisti. 2. Dogada kararli yapilarin olusmasi cok zordur. Belki bir tek kararli yapinin olusmasina karsi, binlerce katrilyon kararsiz yapi bozunup gitmektedir; biz bilgiyi bu gune kadar gelebilen kararli yapidan alabilmekteyiz; kararli yapilarin gelismesini saglayan reaksiyon ve biyolojik olay sayisi ise neredeyse sonsuzdur . Dr. Umit Sayın Cumhuriyet Bilim ve Teknik Dergisi Kaynakça: 1) Science, 25 Haziran, 1999, 284 (5423):2045-2220. 2) Ibid., pp: 2087. 3) NAS, “Science and Creationism: A view from the National Academy of Sciences”, 1999, National Academy Press. 4) Umit Sayin, “ABD’de Bilimsel Yaratiliscilibgin Coküsü”, Bilim ve Ütopya, Aralik 1998. 5) TUBA bülteni, 10:2, 1998. Ayrica TUBA’nin web sayfasina (www.tuba.org.tr) bakabilirsiniz. 6) “Kamoyuna Duyuru” (Birinci Bildiri), Cumhuriyet Bilim ve Teknik, 7 Kasim 1998. 7) “Bilime Gerici Saldiri” (Ikinci Bildiri), Cumhuriyet Bilim ve Teknik, 30 Ocak 1999. 8 ) Harun Yahya, “Evrim Aldatmacasi”, Vural Yayincilik, 1997. 9) Ümit Sayin, “Yaratilmayis: Yasam Nasil Basladi”, Bilim ve Ütopya, Ekim 1998. 10) Ümit Sayin, “Uctu Uctu Dinozor Uctu”, Bilim ve Utopya Kasim 1998. 11) Albert Eschenmoser, “Chemical Ethiology of Nucleic Acid Structure”, Science, 25 Haziran, 1999, 284 (5423):2118-2123. 12) Andre Brack, editor, “The Molecular Origins of Life”, Cambridge University Press, 1998. 13) Max P. Berstein, Scott A. Sandford, Louis J. Allamandola, ” Life’s Far-Flung Raw Materials”Scientific American, Temmuz 1999, 281:42-49. 14) Leslie E. Orgel, “The Origin of Life on Earth”, Scientific American, Ekim 1994, 271:76-83. 15) Gerald F. Joyce, “Directed Molecular Evolution” Scientific American, Aralik 1992, 267:90-97. 16) A.I. Oparin, “Origin of Life”, Mc Millen, New York.1938 17) J.B.S. Haldane. “Origin of life”, Rationalist Annual, 1929 18) H.C. Urey. “On the early chemical history of the earth and the origin of life”, Proc. Natl. Acad. Sci., 1952. 19) W.W. Rubey, “Development of the hydrosphere and atmosphere, with specail reference to probable composition of the early atmosphere”. In Crust of the Earth, ed. A. Poldervaart HDpp:631-650,1955. 20) H.D. Holland, “The chemical evolution of the atmosphere and oceans”. Princeton University Press, 1984. 21) Stanley Miller, ” The Endogenous Synthesis of Organic Compounds”, [ Andre Brack, editor, "The Molecular Origins of Life", Cambridge University Press, 1998.] isimli kitapta. sayfa: 59-85 22) C.F. Cyba, C. Sagan, ” Endogenous production , exogenous delivery and impact-shock synthesis of organic molecules: an inventry for the origins of life”, Nature, 355:125-132, 1992. 23) C.F. Cyba, P.J. Thomas, L., L. Brookshaw, and C. Sagan. ” Cometary delivery of organic molecules to the early Earth”, Science, 249:366-373, 1990 24) J.C.G. Walker , “Evolution of atmosphere”, Macmillen: New york, 1977 25) J.F. Kasting. ” Earth early atmosphere” Science, 259:920-926, 1993.. 26) S.L. Miller, “Production of amino acids under possible primitive Earth conditions” Science, 117:528-529, 1953. 27) S.L. Miller, and H. C. Urey, “Organic compound synthesis on the primitive Earth”, Science, 130:245-251, 1959. 28) Cyril Ponnamperuma, “The Origins of Life”, Thames and Hudson, 1972. 29) J.L. Bada and S.L. Miller, “Ammonium ion concentration in the primitive ocean” Science, 159:423-425, 1968. 30) Richard Montanesky, “The Rise of Life on Earth”, National Geographic, Mart 1998. S: 54-81. 31) Ian Stewart, “Nature’s Numbers”, Basic Books, New York, 1995. www.uzelgi.com

http://www.biyologlar.com/dunyada-organik-yasamin-baslangici

BİTKİLERDE TROPİZMALAR

BİTKİLERDE TROPİZMALAR

Tropizmalar, bitki organlarının uyartının geliş yönüne bağlı olarak yaptıkları yönelim hareketleridir.

http://www.biyologlar.com/bitkilerde-tropizmalar

ENERJETİK VE BİYOENERJETİK NEDİR

Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler. Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır. Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle - enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz. Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olan sistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır. Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji - madde dönüşümü olabilir. Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz. İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi - düzensizliği - başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl - tersinir olaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl - tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir. Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir. Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir. Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir. Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur. Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi - toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler. Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G) ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır. Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır. Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji - kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır. Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin - solutların, pasif - edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir. Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı - hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur. Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik - etkinlik sabiti ve efektiv - etkin derişimdir. Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır. Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir.

http://www.biyologlar.com/enerjetik-ve-biyoenerjetik-nedir-1

FOTOTROPİZMA NEDİR

Işığa yönelim anlamına gelen fototropizma bitkilerin ışıktan daha çok yararlanarak daha çok fotosentez yapmalarını sağlayan bir fizyolojik olaydır. Bitkilerin gövdeleri ve yapraklan pozitif, kökleri ise negatif fototropizma gösterirler. Gövde Fototropizması Pencere önüne konulan bitkilerin pencereye doğru eğildiklerini herkes gözlemiştir. Fizyologların merakını çeken bu olayın mekanizmasını aydınlatmak için çeşitli araştırmalar yapılmış ve teoriler ileri sürülmüştür. IAA (oksin) hormonunun keşfine de öncülük eden ve Went tarafından yapılan araştırmalar bunun ilklerinden sayılır. Daha sonra başka teoriler de ileri sürülmüştür. Yapılan ilk deneylerde tek taraflı ışık verilen koleoptillerin ışığa yöneldikleri uç kısmı kapatılan koleoptilin ise ışığa yönelmediği ve dik büyüdüğü, ucu kesilen koleoptilin ise hem yönelme hem de büyüme göstermediği belirlenmiştir. Bu deneyler, uç kısımda oksin sentezi yapıldığı ve dolayısıyla fbtotropizmada oksin hormonunun rol oynayabileceğini düşündürmüş ve çalışmalar oksinle ilgili olarak yürütülmüştür. Bu husustaki teoriler şunlardır: 1- Oksin Taşınım Teorisi: Went tarafından ilen sürülen ve aynı zamanda Chlodony tarafından da desteklenen bu husustaki ilk teoridir. Buna göre ışık etkisiyle oksinin lateral olarak ışık gören taraftan ışık görmeyen tarafa doğru taşınması sonucu iki taraf arasındaki asimetrik oksin dağılımı sebebiyle oksinin fazla olduğu ışık görmeyen taraftaki fazla büyüme sonucu bitkinin gövdesi ışığa doğru eğilmektedir. 2- Oksin Parçalanması Teorisi: Buna göre ışık gören taraftaki oksin ışığın etkisiyle inaktive olmakta veya parçalanmaktadır. Böylece ışık ve gölge taraflar arasında bir oksin ve dolayısıyla büyüme asimetrisi oluşmaktadır. Gölge tarafın lehine oluşan büyüme sonucu bitki ışığa yönelmektedir. 3- Oksin Sentez Farkları Teorisi: Bu görüşe göre, bitkilerin ışık alan kısımlarında oksin sentezi azalır. Bunun sonucu iki taraf arasında bir oksin ve büyüme asimetrisi ortaya çıkar. 4- Ġnhibitör Etkisi Teorisi: Fototropizmada oksinin asimetrik dağılımı yanında bazı inhibitör maddelerin de rol oynayabileceği ileri sürülmektedir. Ayçiçeği hipokotillerinde asimetrik IAA dağılımına rastlanmadığı halde nasıl fototropizma gösterdikleri araştırılmış ve ışık gören tarafta daha çok inhibitör madde belirlenmiştir. Ancak inhibitör maddelerin mahiyeti ve fototropizmada nasıl rol oynadıkları hususunda henüz fazla bir şey bilinmemektedir. Teorilerin ortak noktası gövdedeki fototropizmayı açıklamaları ve bunun mekanizmasını da gövdenin ışık gören ve görmeyen kısımları arasındaki oksin ve buna bağlı büyüme asimetrisine dayandırmalarıdır. Her üç teorinin de olayı aydınlatmada katkıları olduğu muhakkaktır. Nitekim radyoaktiviteli (C14 le işaretlenmiş) IAA emdirilmiş ağar bloğu bir koleoptil parçasına tek taraflı konulup koleoptilin altına da iki saf ağar yerleştirildikten sonra tek taraflı ışık verildiğinde alttaki ağar bloklardan ışık tarafındakinde daha az diğerinde ise daha fazla IAA biriktiği belirlenmiştir. Ancak üst ağardaki toplam lAA'nın tamamen alta geçmediği de anlaşılmıştır. Bu durum hem lAA'nın ışıktan gölge tarafa taşındığını hem de ışıkta parçalanmadan dolayı miktarının azaldığını düşündürmüştür. Daha sonraki çalışmalarda oksinin parçalanmasında bazı pigmentlerin rol oynadıkları belirlenmiştir. Riboflavin ve beta-karoten gibi pigmentlerin ışığı absorblayarak ışık enerjisinin lAA'nın parçalanmasında kullanıldığı bazı araştırıcılarca ileri sürülmektedir. Diğer taraftan ışığın hangi dalga boylarının bu işte etkili oldukları araştırılmıştır. Riboflavin ve beta-karoten pigmentlerinin ışık absorbsiyon spektrumları ile fototropizma aksiyon spektrumunun 400-500 nm arasındaki mavi ışınlar bölgesinde olması bu görüşü desteklemektedir. Yaprak Fototropizması Bitkilerin yaprakları da pozitif fototropizma göstererek ışığa doğru yönelirler. Yaprakların bitki üzerinde ışığı en iyi alacak şekilde ışığa karşı düzenlenmelerine "yaprak mozaikleri" denir. Duvar sarmaşığı (Hedera helix) bitkisinin yapraklarının duvar üzerinde gösterdikleri diziliş buna en iyi örnektir. Bunu bütün bitkilerde değişik derecelerde görmek mümkündür. Ancak en iyi şekilde bir yönden ışık alan ev bitkilerinde görülür. Yapraklarda görülen en ilginç hareketlerden birisi de "güneşi izleme" hareketidir. Bitkilerin çoğunda görülen bu olayda yapraklar gün boyunca güneşe belli bir açıda yönelerek onu takip ederler. Bu durum pamuk, soya, yonca ve ebegümeci bitkilerinde iyi görülür. Güneşi izleme olayı gerçek bir pozitif fototropizma hareketidir. Çünkü yaprakların düzenlenişi güneş ışınlarının yönü ile tayin edilir. Yapraklarda görülen pozitif fototropistik hareketin mekanizması bazı bilim adamlarına göre büyüme asimetrisine dayanır. Buna göre yaprakların gölgede kalan kısımlarında oksin birikirken daha çok ışığa maruz kalan kısımlarında oksin miktan azalır. Böylece gölgede kalan taraf daha fazla büyüme göstererek yaprak ışığa yönelir. Bazı bilim adamları ise yaprak yönelişini turgor asimetrisine dayandırırlar. Buna göre güneş ışınlarının yönü laminadaki ana damar boyunca dizilen hücreler vasıtasıyla algılanır ve yaprağın hareketini sağlayan pulvinustaki motor hücrelerine mesaj olarak aktarılır. Ancak mesajın taşınmasında oksinin görev yaptığı ile ilgili bulgular vardır. Belki de her iki görüş bitki türüne göre değişmektedir. Çünkü orta damar kenarında dizilmiş bulliform hücreleri ile pulvinuslardaki motor hücreleri bütün bitkilerde görülmez. Kök Fototropizması Bir bitkinin kökü tek taraftan ışıklandırıldığında kök ışıktan kaçarak aksi yönde büyümeye başlar. Yanı kökler negatif fototropızma gösterir. Bunun mekanizması tam olarak bilinmemekle birlikte bazı araştırıcılara göre oksin düzeyinin kökte yüksek olmasından dolayı ışık verildiğinde gölge tarafta çok fazla oksin birikmekte bu da büyümeyi engelleyici etki yapmaktadır. Işık tarafinda ise oksin konsantrasyonu azalır ve büyüme hızlanır. Köklerle ilgili bir husus, bitkinin köklerinin genç ve yaşlı oluşuna göre ışığa verdikleri cevap farklı olmaktadır. Genç köklerin ışığa yönelmesine karşın yaşlı köklerin kaçtığı belirtilmektedir. Bitkide çiçeklerin de genellikle pozitif forotropizma gösterdikleri bilinmekle birlikte bazen tersi olabilmektedir. Mesela, Cymbalaria vulgaris bitkisinde genç çiçeklerin pozitif fototropizma göstermesine karşılık, döllenmiş çiçeklerin negatif fototropizma gösterdikleri belirlenmiştir. Bu da bitki hareketlerinde amacın tamamen ihtiyaca cevap prensibine dayandığını gösterir. Çünkü bitkinin bu davranış değişimi ile başlangıçta çiçekler güneşe ihtiyaç duyduklarından ona yönelmekte, döllenmeden sonra ise ışığa ihtiyaç kalmamış, tohumların toprağa saçılması için çiçeklerin yönü güneşe değil toprağa dönmüştür.

http://www.biyologlar.com/fototropizma-nedir

NÜKLEER SANTRALLERİN ÖNEMİ,YARARLARI ve ZARARLARI

1)Santral Türleri Bir ülke Elektrik enerjisini hemen hemen her alanda kullanır.Bu elektrik enerjisini santrallerden sağlanır.Santraller üç gruba ayrılır. a)Hidroelektrik santralleri b)Termik santraller c)Nükleer santraller Hidroelektrik santrallerde Suyun potansiyel enerjisinden, termik santrallerde yakacaklar yakılmasından ve nükleeer santrallerde Atomun çekirdeğinin parçalanmasından açığa çıkan enerji kullanılılır. 2)Nükleer Santrallerde Enerji Üretimi Nükleer santralde enerji,istasyonun merkezindeki reaktörün içinde üretilen ısıyla sağlanır.Bu ısı,uranyum Atomunun zincirleme reaksiyonu sonucu elde edilir.Bu reaksiyon kontrollü bir şekilde yapılır.Nötronların sürati önce modülatörden geçirilerek yavaşlatılır ve böylece diğer çekirdekleri parçalamaları kolaylaştırır.Reaktörde açığa çıkan nötronlar emme yeteneği olan kontrol çubukları vardır.Buradan nötronları bırakarak veya çekerek reaksiyonlar kontrol Altına alınır.Bölünen uranyumatomları ısı verir. Kaynak: www.diyadinnet.com Çubuklardan çıkan bu ısı reaktörün çevresini saran Gaz tabakası tarafından emilir.Isınan gaz,ısı değiştiricisi de denilen ısı eşanjörüne alınır.Bunlara ısı değiştiricisi de denmesinin nedeni,gazda bulunan ısıyı ufak boruların içindeki suya vermeleridir.Isı eşanjörünün üstündeki su,aşırı ısınma sonucu buharlaştırılır.Bu şekilde oluşturulan buhar sadece yüksek bir ısıya değil,aynı zamanda yüksek bir Basınca da sahiptir.Bu yüksek Basınç ve Sıcak buhar kalın borular aracılığıyla türbinlere yollanıTürbin içinde bulunan pervane basınlı Gazla döner,türbin jeneratöre bağlıdır ve süratle dönünce enerji üretir.Oluşan buhar yeniden ısı haline gelir,su yine buharlaşır. Uranyum sadece Su üretmez,radyasyon da üretir ve radyasyon insan sağlığı için son derece zararlı ve tehlikelidir.Bu nedenle reaktör içindeki reakasiyonu dışarıya çıkaramayacak şekilde çelik ve çok kalın betonla örtülüdür.Kontrol odasında herşey büyük bir dikkatle monitörden izlenir.Burada çalışanlar oluşan elektrik enerjisinin büyük bir kentin enerji ihtiyacını karşılayacak kadar olmasını sürekli bir şekilde denetler. Atıkların Korunması ve Saklanması Sonunda reaktörün içinde yeterli ısıyı üretecek enerji kalmaz. Uranyum atomlarındaki enerji tükenmiştir.Bu çubuklar son derece sıcak hem de taşıdıkları radyasyon nedeniyle tehlikelidir. Bu nedenle özel,kalın muhafazalı yöntemlerle alınırlar. Uranyum çubukları soğuyuncaya,radyasyon normal seviyeye gelinceye kadar suyun altında muhafaza edilirler.Zamanı gelince de bunlar kalın muhafazalar içinde dikkatle analizlerinin yapılacağı istasyonlara nakledilirler.Burada yapılan analizler sonucu radyasyon seviyesi yüksek olanlar ayrılır. Radyasyonu normal düzeye inen katı cisimler toprağa gömü- lürken,sıvı denize verilir.Radyasyonu yüksek olanlar,bu amaçla yapılmış özel binalara alınır.Reaktörümüzde uranyum atomlarının bölünmesiyle elektrik üretmeye daha yıllarca devam eder. 1kg uranyumun vereceği enerjiyi ancak 25ton kömürün yanmasıyla elde edilir.Uranyum çok daha fazla enerji üretebilir ama işlem sırasında sadece %1'i kullanılır. Bugün İngiltere'nin elektrik enerjisinin %20'sini ve gelecekte daha çok bu enerjiyi karşılayacak olan uranyum sağlar. Nükleer Santrallerin Önemi ve Zararları Nükleer santrallerde Atom çekirdekleri parçalanarak enerji sağlanır.Atomun çıkardığ ısı enerjisi yüksektir,ama çıkardığı radyasyon ancak özel binalarda veya kurşun mezarlarda saklanır ve uzun yıllar radyasyon yayar. 1970'li yıllarda yaşanan petrol darboğazında Nükleer enerjiyle kurtulunmuş ama saklanması da çok pahalı olduğundan talep azalmıştır. Ayrıca santraldeki ufak bir sızıntı milyonlarca Canlının radyasyona maruz kalmasına sebep olacaktır.Örneğin;1986 yılında Rusya'da Çernobil Nükleet Santrali'ndeki sızıntıdan 3milyon insan radyasyona maruz kalmış,radyasyon,Karadeniz kıyılarına kadar ulaşmıştır. Türkiye'de de 1976'dan beri Akkuyu'da nükller santral kurulması gündeme gelmiştir ama çevre örgütlerinin baskılarıyla ertelenmiştir.Ayrıca 25km açığından geçen Ecemiş Fayı'da burayı tehdit etmektedir. ATOM ENERJİSİ İLE İLGİLİ KURULUŞLAR 1)Atom Enerjisi Ajansı(Uluslararası) Birleşmiş Milletlerin koruyuculuğu altında,özerk eğilimde hükümetler arası örgüt.957'de kuruldu,merkezi Viyana'dadır. Genel amacı,atom enerjisinin tüm dünyada barışa,sağlığa ve refaha katkılarını çabuklaştırmak ve arttırmaktır.5 Mart 1970'te yürürlüğe giren nükleer silahların yayılmasının önlenmesi Antlaşması ajansı,atom ve enerjisinin barışçı amaçlarla kullanılmasının nükleer silah üretimine yol açmaması için çalışmalar yapmakla görevlendirilmiştir.IAEA 110 üye devleti biraraya getirir.Türkiye, 14 Haziran 1957 tarihi ve 7015 yasa uyarınca ajansa üyedir. 2)Atom Enerjisi Kurumu(Türkiye) Türkiye'de,atom enerjisinin kalkınma planlarına uygun olarak,barışçı amaçlarla ve ülke yararına kullanılmasını sağlamak;temel ilke ve politikalar belirleyip önermek; bilimsel teknik ve idari çalışmalar yapmak, düzenlemek, desteklemek,kordine etmek ve denetlemek üzere yasayla kurulmuş bir kamu tüzel kişidir. 6821 sayılı yasayla 956'da kurulan Atom Enerjisi Komisyonu'nun yeniden örgütlenmesine ilişkin 2680 sayılı yasa uyarınca 1982'de faaliyete geçen Atom Enerjisi Kurumu(kısa adıTAEK)Atom Enerjisi Komisyonu,Danışma Kurulu,İhtisas Daireleri ve bağlı kuruluşlardan oluşur.TAEK başkanı,konusunda bilgi ve uzmanlık sahibi kişiler arasından başbakan tarafından seçilir ve ortak kararname ile atanır.Atom Enerjisi Komisyonu,TAEK başkanının başkanlığında Başkan yardımcıları,Milli savunma,dışişleri enerji ve tabi kaynaklar bakanlıklarından birer üye ile nükleer alanda eğitim,öğretim ve araştırma yapan dört öğretim üyesinden;Dannışma Kurulu da nükleer alanda çalışan öğreten üyeleri ile öteki ilgili kamu kurum ve kuruluşlarındaki uzmanlar arasından,Atom enerjisikomisyonu'nun önerisi ve başbakanın onayı ile görevlendirilen kişilerden oluşur.Kurumun başlıca ihtisas daireleri;Nükleer güvenlik dairesi;Radyasyon sağlığı ve güvenliği dairesi; Araştırma-geliştirme-koordinasyon dairesi ve Teknoloji dairesi'dir.Kurum,ayrıca nükleer alanda çalışmalar yapmak üzere,araştırma ve eğitim merkezleri,laboratuvarlar,deneme merkezleri ve güç üretimine dönük olmayan pilot tesisler gibi bağlı kuruluşlar oluşturulabilir.Halen kuruma bağlı olarak çalışan dört kuruluş bulunmaktadır: 1962'de İstanbul'da kurulan Çekmece nükleer araştırma ve eğitim merkezi, 1966'da Ankara'da çalışmaya başlayan Ankara nükleer araştırma ve eğitim merkezi,1981'de kurulanAnkara-Lalahan veteriner hekimlik hayvancılık nükleer araştırma enstitüsü,1986'da Karadeniz Üniversitesi'nde kurulan ve 1987 yılında çalışmaya başlayan Deniz ve çevre radyobiyolojisi araştırma enstitüsüdür. 3)Nükleer Bilimler Enstitüsü Ankara'da Hacettepe Ünüversitesi'ne bağlı olarak nükleer bilimler alanında lisansüstü eğitim ve araştırma yapan yükseköğretim kurumudur.1982'de kurulan enstitü, Türkiye'de nükleer teknoloji'nin kurulup geliştirilmesi için gerekli bilimadamlarını yetiştirmeyi amaçlar;nükleer reaktör tasarımı ile ilgili çeşitli düzeylerde araştırmalar yapar.Çalışmalar arasında nötronik alanındaki ve termikleşme hesapları ile ilgili kurumsal ve sayısal araştırmaların yanında,deneysel araştırmalar da yer alır;nötron etkinleştirme konusundaki çalışmalar sürdürülmektedir. 4)Nükleer Enerji Ajansı Ekonomik işbirliği ve kalkınma teşkilatı üyesi Avrupa ülkeleriyle Avust-ralya,ABD,Kanada ve Japonya'nın üyesi olduğu kuruluştur.Avrupa toplulukları komisyonudur. Nükleer enerji ajansı'nın çalışmalarına katılır.Kuruluşun merkezi Paris'tedir.Amacı,nükleer enerjinin barışçı amaçlarla kullanılmasını uyumlu bir biçimde geliştirmektedir. Öteki ululararası kuruluşlarla ve özellikle de Uluslararası atom enerjisi ajansı ile işbirliği yapar.

http://www.biyologlar.com/nukleer-santrallerin-onemiyararlari-ve-zararlari

Yayınım - Difüzyon ve Geçişme - Osmoz

Yayınım olayında ise olayın başladığı ve bittiği veya dengeye vardığında atom ve moleküller arası ilişkileri farklıllık gösterir. Uçucu maddelerin sıvı veya katı formdan gaz faza geçerek yayınması ve suyun buharlaşması buhar basıncı farkı sonucunda başlayıp yürüyen bir yayınım olayıdır ve DH = 0 olduğunda net, gözlenebilir, ölçülebilir yayınım durur. İki kapalı kap arasında yayınımı sağlayacak bir açıklık oluştuğunda gazların bağıl basınç oranları, yani herbirinin özgül toplam enerjileri arasındaki farka göre değişen şekillerde yayınım gösterirler. Kısmi, oransal gaz basıncı ile difüzyon basıncının doğrusal ilişkisi nedeniyle bir karışımda yer alan maddelerin yayınım oranları değişir. Ayrıca her birinin sıcaklık ve karşı basınç değişimlerine tepkileri de farklılık gösterir. Tüm bu farklılıkların temel nedeni atom ve moleküler yapılarının, ağırlıklarının yani özelliklerinin farkından doğan termik hareketlilik ve serbest enerji farklılığıdır. Bu da maddeye has bir özellik olduğundan yayınım - difüzyon sabitesi adını alır. Difüzyon hızı geçişi sağlayan açıklığın veya seçiciliği olmayan membranın alanı, yayınım konusu maddenin iki taraftaki derişim farkı ve yayınım sabitesine bağlıdır. Yayınımın da itici gücü ısıl hareketlilik olduğundan sıcaklık artışı ile hızı artar, daha kısa sürede dengeye ulaşır, fakat denge noktası sıcaklıktan bağımsızdır. Difüzyonu başlatan ve yürüten derişim farkı olduğundan yayınıma konu iki taraf arasındaki uzaklık artışı olayın yürüme hızını global olarak azaltır. Çünkü yayınım moleküler düzeyde derişim farkı dilimleri halinde yürür. Bu nedenle de hücre ve organel düzeyindeki hızı çok yüksektir. Üç gaz formundaki besin olan su buharı, O2 ve CO2 için 20 derece sıcaklıkta ölçülen yayınım sabiteleri saniyede yayınım alanı olarak sırası ile 0.25, 0.20 ve 0.16 cm2 dir, yani katıların sıvı ortamdaki yayınım sabitelerinden ortalama 10(4) kat fazladır. Bunun da nedeni gaz ortamında çok daha seyrek olan moleküllerin ısıl hareketle çarpışma nedeniyle zaman ve enerji kaybının çok daha az oluşudur. Bu tabloya karşın fotosentez hızının ışık ve sıcaklık tarafından sınırlanmadığı durumlarda karbon dioksidin kloroplastlara kadar yayınımı için geçen sürenin sınırlayıcı olduğu belirlenmiştir. Aynı şekilde terleme hızının hücre çeperlerinden su buharı yayınım hızı tarafından sınırlandığı ve bu şekilde de bitkilerin stomalarından gereksiz su kaybını önleyen bir mekanizma olarak yarar sağladığı saptanmıştır. Elektrostatik yüklü maddeler ile kolloidal maddelerin çözeltiler arasında yayınımları gazların ve gazlarla aynı davranışı gösteren yüksüz maddelerinkinden farklıdır. Çünkü hareketlilikleri zıt yüklü tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinin rastlantısal olarak değişen etki düzeyine bağlı olarak değişir. Canlılarda ise çözeltide serbest olarak bulunan ve yapısal, sabit durumda yüklü moleküller söz konusudur. Bu karmaşık ilişkiler de bitkilerde yayınım olayının orta lamel ve hücre çeperlerinin elektrostatik yapılarına bağlı değişimler göstermesine neden olur. Bu ilişkiler hücre veya doku düzeyinde hücre çeperlerinin permeabilitesi - geçirgenliği ölçülebilir terimiyle belirtilir. Yüklü madde yayınımı yük durumları ile sabit ve hareketli olan maddelerin yük durumu arasındaki denge nedeniyle miktar ve hız açısından belli bir seçicilikle karşılaşmış olur. Geçişme - Osmoz difüzyonun özel bir halidir. Yarıgeçirgen, seçici zar yanlızca çözgeni veya çözgenle birlikte çözeltideki bazı çözünmüş maddeleri geçirirken bazılarını geçirmemesinin sonucudur. Osmoza giren her bir madde kendi termodinamik sistemindeki entropiyi en üst düzeye çıkartacak şekilde hareket ettiğinden, membrandan geçemeyen molekülün yoğun olduğu tarafta geçebilen maddelerin derişimi artar. Bu birikme sonucunda toplam madde artışı ve sonucunda da membranın o yanında hacım artışı olur. Hücreler arası madde aktarımında da bu şekilde özsuda çözünmüş ve membrandan geçemeyen madde derişimi artışı çözgen olan suyun oransal derişiminin azalmasına neden olduğundan su alınmasına neden olur. Sonuç olarak kütle akışı ve difüzyonda maddelerin akışı birbirinden bağımsız başlar ve yürürken osmozda maddelerin bağıl oranı etkilidir. Canlı hücre membranı suya karşı geçirgen özellikte ve özsuda çözünmüş madde miktarı yüksek olduğunda su alımı kendiliğinden yürür. Canlılar bu mekanizma sayesinde su alımını ortamda su bulunduğu sürece garanti altına almış olur. Gözlenen hücreler ve organeller gibi canlı yapılarda net su alımının hücrenin çeperi, komşu hücrelerin veya dıştaki sıvı ortamın hücre üzerindeki karşı basıncının etkisi ile dengeye vardığında duruşudur, bu sayede yapının şişerek patlaması engellenmiş olur. Bu basınca da geçişme - osmoz basıncı, osmotik basınç denir. Çünkü büyüklüğü osmotik alımla sağlanan çözünmüş madde miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Sonucu olarak da bir hücrenin hacminde değişime neden olan etkin osmotik basınç farkı yarı - geçirgenlik ve seçicilik sayesinde yayınımla sağlanabilecek olan madde hareketi miktarından çok daha yüksek olur. Temeldeki denge ise aynı türden iyonların membranın iki yüzü arasındaki kimyasal potansiyel farkının sıfır olmasıdır ve hidrostatik basınç farkının bu dengeye katkısı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Ana değişken ise membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkıdır ve küçük bir orandaki değişimi bile çok daha büyük orandaki kimyasal potansiyel farkını, yani derişim farkını dengeleyebilir. Gene bu mekanizma canlı hücreye membrandaki iyonik madde kompozisyonunu düzenleyerek kolayca iyon alımı olayını denetleme olanağı verir. 20. yüzyılın başlarında Nernst başta olmak üzere araştırıcılar tarafından kuramsal temelleri atılarak asrın ortalarında kesinleşen bu bulgular 1967 yılında Vorobie tarafından Chara tatlısu alginin K iyonu alımı üzerindeki deneylerle kanıtlanmıştır. Hücre çeperi gibi hücrenin denetimi dışında kalan ve kütle akışı ile difüzyonun geçerli olduğu kısım için kullanılan terimlerden biri belirgin serbest alan (BSA) - “apparent free space”dir. Su alımı için iç osmotik basıncın dış ortamdan yüksek, hücre özsuyunun hipertonik olması gerekir. Yani toplam çözünmüş madde derişimi daha yüksek olmalıdır. Bu durumda herbir maddenin difüzyon basıncı farklı olacağından su moleküllerini geçiren zardan su kendi kinetik difüzyon dengesini sağlayıncaya kadar geçiş yapar. Hipertonik hücre turgor halindedir, sitoplazma çepere yapışık durumdadır. Çünkü osmotik basınç artışı çeperin karşı yöndeki basıncı ile dengelenmiştir. Hücre özsuyunun izotonik osmotik basınca sahip olması halinde bir kısım suyunu kaybeder ve sitoplazmanın çeperden ayrılmaya başladığı görülür. Bu duruma sınır plazmoliz adı verilir ve izotonik osmotik basıncın ölçümünde kullanılır. Hücrenin iç osmotik basıncının dış basınçtan daha düşük olduğu hipertonisite durumunda sitoplazma çeperden ayrılarak ortaya toplanmaya başlar, hücre plazmolize olur. Hücrede plazmoliz ilerledikçe klasik deyimi ile emme kuvveti artar, daha yeni terminolojideki karşılıkları ile difüzyon basıncı eksikliği -“diffusion pressure deficit” - DPD” (DBE), su potansiyeli artar. Bunun da nedeni serbest haldeki suyun serbest enerjisinin adsorpsiyon veya adezyon, kohezyon ile tutulmuş olan sudan az oluşudur. Hücrenin yeniden turgor haline geçme, deplazmolize olma, yani plazmoliz durumundan kurtulma eğiliminin sonucudur. Tam turgor halindeki hücrede ise iç ve dış basınçlar eşit olduğundan su potansiyeli, yani net su alımı sıfır olur. Burada devreye doğal olarak hücre çeperinin elastiklik derecesi de girer. Bu nedenle ve henüz alöronlar gibi susuz bir hacim oluşturan yapılar olmadığından hacme oranla su miktarı meristematik dokularda yüksektir. Plazmoliz sırasında protoplazmanın tümüyle küçüldüğü, büzüldüğü deplazmolizde ise şiştiği görülür. Hücre özsuyunda serbest çözücü durumundaki suyun kaybından sonra sitoplazmik proteinlerin hidratasyon kaybı - dehidratasyonu sitoplazma hacminin değişmesine neden olur. Difüzyon basıncı eksikliğinin en yüksek olduğu tohumlar, dehidrate likenler gibi yapılarda su alımı ile deplazmoliz sertleşmiş alçıyı parçalayabilecek oranda hidratasyona ve deplazmolize neden olur. Hidratasyon termik hareketliliğin ve entropinin artışına neden olarak yapısal protein, sellüloz gibi moleküllerin zincirlerininin gevşemesine ve daha kolay bozunur hale gelmesine neden olur. Bu yüzden bir süre ıslatılmış olan bakliyat daha kolay pişer. Hücreler arasında su alışverişinin debisi bu çerçevede çeper ve membranların geçirgenliği ile DBE farkına bağlıdır. Fakat izotonik çözeltiler arasında bile plazma membranları madde alışverişini sağlar. Su içinde yaşayan bitkilerde süreklilik gösteren bu durumda madde alışverişini sağlayan kütle akımı ve özellikle de elektroosmozdur. Elektroosmoz bir iyon iletimi mekanizması ise de polarite nedeniyle hidrate olan iyonların yani kinetik taneciklerin çevrelerindeki su moleküllerini sürüklemesi sayesinde suyun da taşınmasını sağlar. Kinetik tanecikler iyonlar ile onları çeviren dipol su moleküllerinden oluşan, yani birarada termik hareketliliği olan tanecikler olup toplam kütlelerinin daha yüksek oluşu ve elektrostatik bağların zayıf oluşu nedeniyle termik hareketlilikleri yüksek taneciklerdir. Membranlardaki porlar boyunca yaratılan elektrik alanları, yani endotermik olarak belli bir yönde kutuplandırılan polar molekül dizilişleri üzerinden kayarak iyonik maddelerin taşınması gerçekleştirilir. Bu konu mineral madde beslenmesi içinde ele alınacaktır. Su moleküllerinin iyonlara kendiliğinden yapışarak kinetik tanecikler halinde iletilmesi iyon kaynağı durumundaki hücrede serbest su derişimini azalttığından DBE artar. Bu tür enerji gerektiren iyon ve su beslenmesine aktif madde alımı adı verilir. Örneğin tuzcul bitkiler, halofitler osmotik basıncı yüksek tuzlu topraklarda dahi beslenmelerini sağlarlar. Kserofitler çok kurak koşullarda kuru topraklardan su alabilirler. Aktif iyon alımı yaygın görülen bir olaydır, buna karşılık aktif su alımı özel durumlarda görülür. Bu nedenle aktif iyon alımı bitki yaşamında daha önemli yer tutar.

http://www.biyologlar.com/yayinim-difuzyon-ve-gecisme-osmoz-2

Görelilik Nedir

Albert Einstein hiç şüphesiz zamanımızın en büyük dahilerinden biriydi. Yirmi birinci ve otuz sekizinci doğum günleri arasında, bilimde birçok düzeyde büyük yankılar uyandıran bir devrimi tamamladı. İki büyük buluşu, Özel Görelilik Teorisi (1905) ve Genel Görelilik Teorisi (1915) idi. Özel görelilik yüksek hızlarla ilgilidir, genel görelilik ise kütleçekimle. Einstein’ın teorileri, son derece soyut karakterde olmalarına karşın, nihayetinde deneylerden türetilmişti ve başarılı pratik uygulamalara yol açmıştı, ki bu uygulamalar onun görüşlerinin doğruluğunu defalarca onayladılar. Einstein, 19. yüzyıl fiziğinde içsel bir çelişkiyi açığa vuran ünlü Michelson-Morley deneyinden, “bilim tarihinin en büyük negatif deneyinden” (Bernal) yola çıkmıştı. Bu deneye, ışığın görülen hızının, hareketsiz olduğu varsayılan “eter” içerisinde hareket eden gözlemcinin hızına bağlı olduğunu göstererek elektromanyetik ışık teorisini genelleştirmek üzere girişilmişti. Sonunda, gözlemci hangi doğrultuda hareket ederse etsin, ışığın ölçülen hızlarında hiçbir farklılık bulunamadı. J. J. Thomson daha sonraları, güçlü elektriksel alanlar içinde hareket eden elektronların hızlarının, klasik Newton fiziğinin öngördüğünden daha yavaş olduğunu gösterdi. 19. yüzyıl fiziğindeki bu çelişkiler özel görelilik teorisi tarafından çözüme bağlandı. Eski fizik, radyoaktivite olgusunu açıklamaktan acizdi. Einstein bunu, “eylemsiz” maddenin içine hapsolmuş muazzam miktardaki enerjinin küçük bir kısmının açığa çıkması olarak açıkladı. Einstein 1905’te İsviçre patent bürosunda bir sekreter olarak çalışırken boş zamanlarında kendi özel görelilik teorisini geliştirdi. Yeni kuantum mekaniğinin keşiflerinden yola çıkarak, ışığın uzayda bir kuantum biçiminde (enerji paketleri olarak) hareket ettiğini gösterdi. Bu yaklaşım, daha önceleri kabul edilmiş ışığın dalga teorisiyle açıkça çelişikti. Aslında Einstein eski ışığın parçacık teorisini bütünüyle farklı bir tarzda yeniden canlandırmıştı. Burada ışık, çelişik bir karaktere sahip, aynı anda hem parçacık hem de bir dalga özelliği gösteren yeni tip bir parçacık olarak görülüyordu. Bu şaşırtıcı teori, spektroskoplar kadar Maxwell denklemlerini de kapsayacak şekilde 19. yüzyıl optiğinin tüm büyük keşiflerinin muhafaza edilmesini mümkün kıldı. Fakat ışığın uzayda hareket edebilmek için, kendine has bir vasıtaya, “eter”e ihtiyaç duyduğu şeklindeki kalıplaşmış eski düşünceyi de yok etti. Özel görelilik, ışığın boşluktaki hızının, ışık kaynağının gözlemciye göre hızı ne olursa olsun, her zaman aynı sabit değerde ölçüleceği kabulünden hareket eder. Bundan, ışığın hızının evrendeki her şey için sınırlayıcı bir hızı temsil ettiği sonucu çıkarılır. Dahası, özel görelilik, enerji ve kütlenin aslında eşanlamlı olduklarını ifade eder. Bu, diyalektik materyalizmin temel felsefi postülasının –madde ve enerjinin birbirinden koparılamaz niteliğinin, hareketin (“enerji”) maddenin varoluş tarzı olduğu düşüncesinin– çarpıcı bir doğrulanışıdır. Einstein’ın kütle ve enerjinin eşdeğerliliği yasasını keşfi, onun ünlü E = mc2 denkleminde ifade edilir, bu denklem atomda hapsolmuş muazzam enerjiyi dile getirir. Evrendeki yoğunlaşmış tüm enerjinin kaynağı budur. Bu denklemde, E enerjiyi (erg olarak), m kütleyi (gram olarak) ve c de ışığın hızını (santimetre/saniye olarak) temsil eder. c2 nin gerçek değeri 900 milyar kere milyardır. Yani bir gram maddede hapsolan enerjinin açığa çıkması, hayrete düşürücü bir büyüklük olan 900 milyar kere milyar erglik bir enerji üretecektir. Bunun ne anlama geldiğine dair somut bir örnek verelim; bir gram maddede içerilen enerji, 2000 ton petrolün yakılmasıyla üretilen enerjiye eşittir. Kütle ve enerji, tıpkı Amerikan dolarının Alman markıyla değiştirilebilir oluşu gibi, yalnızca “birbiriyle değiştirilebilir” olmakla kalmaz, bir ve aynı özdürler; Einstein bunu “kütle-enerji” olarak karakterize etmiştir. Bu düşünce, çok daha derine iner ve örneğin sürtünmenin ısıya dönüştüğünü söyleyen eski mekanik kavrayıştan çok daha kesindir. Madde “donmuş” enerjinin özgün bir biçimidir, enerjinin diğer tüm biçimleriyse (ışık da dahil) kendileriyle ilişkili bir kütleye sahiptirler. Bu nedenle, madde enerjiye dönüştüğünde maddenin “yok olduğunu” söylemek tamamen yanlıştır. Einstein’ın yasası, Lavoisier tarafından geliştirilen ve kütle olarak kavranan maddenin ne yaratılabileceğini ne de yok edilebileceğini söyleyen eski kütlenin korunumu yasasının yerine geçti. Aslında dışarıya enerji veren her kimyasal reaksiyon küçük bir kütle miktarını enerjiye çevirir. Kömürün yanması gibi, 19. yüzyılda bilinen kimyasal reaksiyon türlerinde bu kayıp ölçülemezdi. Ama nükleer reaksiyon ölçülebilir bir kütle kaybını açığa vurmaya yeterli bir enerji salar. Tüm maddeler, “durgun” haldeyken bile, hayrete düşürücü miktarda bir enerji içerirler. Ne var ki, gözlenemez olduğundan, bu gerçek Einstein onu izah açıklayana kadar anlaşılmamıştı. Einstein’ın teorisi materyalizmi yıkmak şöyle dursun onu çok daha sağlam bir temelde inşa eder. Eski mekanik “kütlenin korunumu” yasasının yerine çok daha bilimsel ve çok daha genel bir kütle-enerjinin korunumu yasasına sahibiz, ki bu da termodinamiğin birinci yasasını evrensel ve çürütülemez bir biçimde dile getirir. Kütle hiçbir şekilde “yok olmaz”, sadece enerjiye dönüşür. Toplam kütle-enerji sabit kalır. Tek bir madde parçacığı bile yaratılamaz ya da yok edilemez. İkinci görüş, ışık hızının kendine özgü sınırlayıcı karakteridir: Hiçbir parçacık ışıktan daha hızlı hareket edemez, çünkü bu kritik hıza yaklaştıkça cismin kütlesi artarak sonsuz büyüklüğe yaklaşır ve böylece daha da hızlanması çok daha güçleşir. Bu düşünceler soyut ve kavranılması güç düşünceler gibi görünür. “Sağduyunun sesinin” kabullerine meydan okurlar. “Sağduyu” ile bilim arasındaki ilişki Sovyet bilimci Profesör L. D. Landau tarafından şu satırlarda özetleniyor: Sağduyu denilen şey, gündelik hayatımızda şekillenen alışkanlıkların ve kavramların basit bir genellenişinden başka bir şey değildir. Belli bir deneysellik düzeyini yansıtan belli bir anlama düzeyidir. Ve şunu ekler: Bilim sağduyu denen şey ile çatışmaktan korkmaz. Korkutucu olan şey, mevcut düşünceler ile yeni deneysel gerçekler arasındaki uyuşmazlıktır, ve eğer böyle uyuşmazlıklar vuku bulursa, bilim acımasızca daha önceleri inşa ettiği düşünceleri yerle bir eder ve bilgimizi daha üst bir düzeye yükseltir.[7] Hareket eden bir nesne kendi kütlesini nasıl arttırır? Böyle bir fikir gündelik deneyimimizle çelişir. Dönen bir topaç, bu durumdayken, görünüşte bir kütle kazanmamıştır. Oysa aslında kazanmıştır, ancak kütledeki artış miktarı o denli sonsuz küçüktür ki, her türlü pratik amaç bakımından hesaba katılmayabilir. Özel göreliliğin etkileri güdenlik olgular düzeyinde gözlenemez. Ne var ki, uç koşullarda, meselâ ışık hızına yakın çok yüksek hızlarda, görelilik etkileri rol oynamaya başlarlar. Einstein, çok yüksek hızlarda hareket eden bir cismin kütlesinin artacağını öngörmüştü. Bu yasa, normal hızlarla ilgilenirken gözardı edilebilir. Yine de, atomaltı parçacıklar saniyede yaklaşık 10.000 mil ya da daha büyük hızlarla hareket ederler ki, böylesi hızlarda görelilik etkileri ortaya çıkar. Kuantum mekaniğinin keşifleri, özel görelilik teorisinin yalnızca nitel olarak değil nicel olarak da doğruluğunu göstermiştir. Bir elektron, ışık hızının 9/10’uyla hareket ettiğinde kütle kazanır, dahası kütle kazancı tam da Einstein’ın teorisinin öngördüğü gibi 31/6 kattır. O zamandan bu yana özel görelilik defalarca sınanmış ve hepsinde de doğru sonuçlar vermiştir. Güçlü bir parçacık hızlandırıcısından (akseleratör) çıkan elektronlar, hızlandırıcıya giren elektronlardan yaklaşık 40.000 kat ağırdır ve aradaki kütle farkı hareketin enerjisini ifade etmektedir. Çok daha yüksek hızlarda, kütledeki artış, fark edilir bir hale gelir. Ve modern fizik tam da, atomaltı parçacıkların ışık hızına yaklaşan hızları gibi son derece yüksek hızlarla ilgilidir. Burada, gündelik olguları lâyıkıyla betimleyen klasik mekanik yasaları artık uygulanamazlar. Sağduyuya göre, bir cismin kütlesi asla değişmez. Bu nedenle dönen bir topaç, duran bir topaç ile aynı kütlededir. Hız ne olursa olsun kütlenin sabit olduğunu ifade eden bir yasa da bu noktadan hareketle dile getirilmişti. Daha sonraları bu yasanın yanlış olduğu görüldü. Anlaşıldı ki, kütle hızla birlikte artar. Yine de bu artış ancak ışık hızına yakın hızlarda fark edilebilir olduğundan, kütleyi sabit alırız. Gerçek yasa şöyle olabilir: “Eğer bir cisim saniyede 100 milden daha düşük bir hızla hareket ediyorsa, kütlesi milyonda birlik bir çerçevede değişmezdir.” Gündelik amaçlarımız açısından, kütlenin, hızdan bağımsız olarak sabit olduğunu kabul edebiliriz. Ancak yüksek hızlarda bu yanlıştır ve hız arttıkça, bu iddia daha da yanlış olur. Biçimsel mantığa dayalı düşünme gibi, bu da pratik amaçlar bakımından geçerli kabul edilir. Feynman şuna işaret ediyor: Felsefi olarak, yaklaşıklık yasasında tümüyle hatalıyız. Kütle bir kırıntı kadar dahi değişmiş olsa, tüm evren tablomuzu değiştirmek zorundayız. Bu durum, yasaların ardındaki düşüncelere ya da felsefeye ilişkin çok özel bir şeydir. Çok küçük bir etki bile bazen düşüncelerimizde esaslı değişiklileri gerekli kılar.[8] Özel göreliliğin öngörülerinin, gözlenen olgulara denk düştüğü kanıtlanmıştır. Bilimciler, gama ışınlarının ışık enerjisini maddeye dönüştürerek atomik parçacıklar üretebildiğini deneylerle keşfettiler. Einstein’ın öngördüğü gibi, durgun-enerjisine bağlı olarak bir parçacığı oluşturmak için gereken asgari enerjiyi de buldular. İşin aslı, bir değil iki parçacık üretiliyordu: Bir parçacık ve onun karşıtı olan “anti-parçacık”. Gama ışını deneylerinde, bir elektron ve bir anti-elektron (pozitron) elde ederiz. Ters süreç de gerçekleşir: Bir pozitron bir elektronla karşılaştığında, gama ışını üreterek birbirlerini yok ederler. Böylece, enerji maddeye dönüşür, madde de enerjiye. Einstein’ın keşfi, evrenin işleyişini çok daha esaslı bir şekilde kavramamızın temelini döşemiştir. Yüzyıllar boyunca bir gizem olarak kalan Güneş enerjisinin kaynağının açıklanmasını sağlamıştır. Maddenin kendisinin muazzam bir enerji deposu olduğu anlaşılmıştır. Maddede hapsedilen enerjinin dehşet verici gücü, Ağustos 1945’te Hiroşima ve Nagazaki’de tüm dünyanın gözleri önüne serildi. Tüm bunlar aldatıcı basitlikteki E = mc2 formülünde saklıydı.

http://www.biyologlar.com/gorelilik-nedir

Su ve Mineral Madde Metabolizması

Bitki hücresine alınan su canlılığı sağlayan tüm olayların yürümesi için gerekli ortamı sağlar. Bilindiği gibi su yarıkovalent, elektron çiftlenmesi ile oluşan O - H bağlarının 105 derecelik açı yapması ve daha çok -2 yüklü oksijene yakın olan elektron çiftlerinden oluşması nedeniyle çift kutuplu, dipol bir moleküldür. Bu nedenle su reverzibl olarak H(3)O +, hidroksonyum ve hidroksil şeklinde iyonlarına ayrılabilir. Mineral iyonları çevrelerine zıt yüklü uçlarını çekerek moleküler su moleküllerinden su zarfı oluşturur ve. Bu şekilde de hem doymuş hidrokarbonlar ve lipidler dışındaki tüm küçük moleküllü organik maddeleri, hem de kuvvetli asidik ve bazik maddelerden polar tuzlara kadar iyonik karakterli maddeleri değişen oranlarda çözebilir. Bu sayede de çözelti ortamında termik hareketlilik kazanan maddelerin moleküllerinin çarpışarak kimyasal tepkimeye girmesi ve canlılık için gerekli biyokimyasal tepkimelerin yürümesine uygun ortam sağlar. Dipol karakteri nedeniyle su molekülü makromoleküller ve polimerler zincirleri üzerindeki iyonik gruplara tutunarak zincirlerin arasına girer ve uzaklaşmalarına neden olur. Bu boşluklara girme olanağı bulan enzim proteinleri gibi suda çözünür maddeler de canlılık olaylarının sürmesini sağlar. Tüm bu nedenlerle su canlılığın en temel maddelerindendir. Ayrıca gene dipol özelliği ve iyonlaşabilir oluşu, kinetik tanecikler oluşturması nedeniyle birçok madde ile kolayca tepkimeye girebilir ve canlılık olaylarının büyük çoğunluğunda kimyasal ajan olarak rol oynar. Oksitlenme tepkimelerine elektron sağlar, redüklenme tepkimelerinde de proton kaynağı görevi yapar. Dipol kutupları elektriksel iletken olması ve iyonlaşma oranının tersinir olarak içinde çözünmüş olan iyonik maddelerin hakim yüküne bağlı oluşu biyoelektriksel olayların sağladığı canlılıkla ilgili işlevlerin gerçekleştirilebilmesi olanağını verir. Termik hareketliliğinin yüksek olması nedeniyle yaptığı basınçla organel ve hücrelerin dış basınç etkisi ile ezilmesini önler. Su metabolizması adı altında toplanabilecek tepkimelerin canlılıkla ilgili her tepkime zinciri ve devrelerine yayılmış olması, bu tepkimelerin birbirinden çok farklı ve bağımsız işlevlerinin yüksek sayıda oluşu bu konunun bir bütün halinde ele alınmasını engeller. Bunun yerine diğer konular içinde yeri geldikçe söz edilmesi daha kolay ve anlaşılabilir bir yaklaşımdır. Mineral elementlerinin canlılıktaki rolleri ise daha kolay sınıflandırılabilir: Esas elementler belli bir derişim aralığında sağlıklı, normal yaşamın sürdürülebildiği, bunun altındaki ve üstündeki derişimlerinde önce geçici olabilen, daha sonra da kalıcı arazlar bırakan eksiklik ve toksik etkileri, bu sınırların dışında da ölümcül etkileri görülen elementlerdir. Bu derişim aralıkları açısından da makro ve mikro elementler ayrılır. Herbir elementin metabolizmadaki ve canlılıktaki rolleri farklı olduğundan canlı türleri arasında ve bir canlının yaşam devrelerine, içinde bulunduğu ekolojik koşullara göre gereksinimleri farklılıklar gösterir. Bu açıdan hem biyokimyasal, hem fizyolojik, hem de ekofizyolojik açılardan incelenmeleri sonucunda doğru değerlendirmelere ulaşılabilir. Önemli bir konu da bir elementin derişimindeki değişimlerin diğer elementlerden yararlanılması, kullanılması üzerindeki sinerjistik ve antagonistik etkileridir. Bu etkileşimler sonucu hem iyonik matrikste hem de organik metabolizmada çeşitli değişiklikler meydana gelir. Azot, P, Ca ve Mg ile Na ve K, Fe, Zn, u ve B elementlerinin tümü arasında bu tür ilişkiler ağı vardır. Örneğin P, K ve Zn ile Cu ile sinerjistik etkiye sahiptir, Mg ile hem antagonistik hem sinerjistik ilişkisi vardır. Azot Mg üzerinde antagonistik, K ve B üzerinde sinerjistik etkilidir. Bu tablo da P ile N arasındaki dolaylı ilişkiyi ortaya koyar vs. Antagonistik ilişki aynı bağlayıcı uç , kök için rekabete dayanan Zn+2, Cd+2 ilişkisi şeklinde olabildiği gibi Cu+2 ile S-2 tepkimesi sonucunda çözünmeyen CuS oluşumu gibi deaktivasyon ilişkisi de olabilir. Türler arasındaki seçici beslenme farklılıkları yanında elementler arası metabolik ilişkiler matriksi populasyonlar arasında davranış farklılıklarına yol açarak rekabetsel ilişkiler üzerinde etkili olur. Mineral iyonlarının genelde çok önemli olan bir özellikleri organik maddelerin ve temelde onların oluşturdukları yapıların oluşumu, sağlamlığı ve işlevleri üzerindeki etkileridir. Membranlar yanında nükleik asitlerin helislerindeki fosfat gruplarının aralarındaki katyonlar sayesinde bilinen yapılarına sahip olmaları Ca, Mg, P, S elementlerinin yapısal işlevlerini gösterir. İz elementler pH 7 civarında yürüme durumunda olan hidrolitik ve sentetik tepkimelerin enzimlerinin aktivatörü olarak rol oynarlar. Bu işlevlerini de Lewis asit ve bazlığı yolu ile su da dahil, sübstratları polarize ederek yaparlar. Lewis asitleri elektron çifti alabilen, bazları da verebilen maddeler olarak tanımlar. Klasik asit - bazlar için geçerli olduğu gibi de maddelerin elektron çifti alma - verme potansiyellerinin büyüklüğüne göre bir madde çiftinin asitlik - bazlık ilişkisini belirler. RNA polimeraz, nükleazlar, fosfatazlar, esterazlar gibi bir çok enzimin Zn+2, Mn+2 gereksinimleri buna örnektir. İz elementlerin aynı mekanizma ile yürüyen önemli bir rolleri de elektron transfer zincirlerindeki rolleridir. Fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan bu tepkimelerde de Fe+2/ Fe+3/Fe+4, Cu+/Cu+2, Mn+2/ Mn+3/Mn+4, Mo+4/ Mo+5/Mo+6, Co+/Co+2/Co+3 ve Ni+/Ni+2/Ni+3 iyonları rol alır. Moleküler azotun fiksasyonu ile amonyağa dönüştürülmesinde de Fe, Mo ve V çiftlenmemiş elektron kaynağı ve donörü olarak iki aşamalı şekilde rol alırlar ve enerjetik açıdan fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan tepkimenin gerçekleşmesini sağlarlar. Mineral iyonlarının organik madde metabolizmasındaki en belirgin rollerinden bir diğeri de klorofil, hemoglobin gibi canlılığın sürmesini sağlayan büyük moleküllerin yapısında molekülün stabilitesini sağlayan koordinasyon merkezi olmalarıdır. Eşlenmemiş elektron çifti paylaşımı ile oluşan doğal bileşikler renkli ve suda çözünmeyen bileşiklerdir. Metal iyonlarının koordinasyon bağı sayısı değerliklerinden farklı değerlerdir. Amino asitlerin yan zincirlerindeki fonksiyonel grupların protonları yerine metal bağlanması ile de koordinasyon bileşikleri oluşabilir. Özellikle histidin, metionin, sistein,, tirozin, glutamat ve aspartat yanında serin, treonin, lizin ve treptofan amino asitlerinin hidroksi veya amino grupları aracılığı ile koordinasyon bileşikleri yapmaları peptid ve proteinlerin bu yolla sağlam yapılar oluşturmalarına neden olur. Bu açıdan amino asitler ile katyonlar arasında seçicilik ilişkilewri vardır, örneğin Tirozin yanlızca Fe+3 ile bağlanabilir. Sisteinin ise monovalent Cu, divalent Zn ve Cu ile Fe, trivalent Fe ve Ni +1-3, Mo+4 -6 ile koordinasyonu mümkündür. Cu + ve +2, Zn+2 ile Fe+3 amino asitlerle sağlam koordinasyon bağları yaparken, diğerlerinin bileşiklerinin stabilitesi düşüktür. Global proteinlerin metal iyon komplekslerinin enzimatik aktivitede rol oynayabilmesi için 4 veya 6lı koordinasyon bağ kapasitelerinin doymamış olması gerekir. Bu açık uca geçici olarak su gibi bir molekül bağlanır ve sübstratla yer değiştirdiğinde kataliz başlayabilir. Ancak proteinden elektron transferinin doğrudan gerçekleştiği, metal iyonunun elektron alışverişi yapmadığı sistemlerde buna gerek yoktur. Temelde metalik koordinasyon protein molekülünün sterik geometrisini sübstratın adsorpsiyonu ile sterik yapısını tepkimeye uygun hale getirerek sağlar. Azot bilindiği gibi nükleik asit, protein, peptid, amid ve amino asitlerin önemli bir bileşenidir. Bunların yanında birçok sekonder metabolizma ürününün de sentezi ve gereksinim duyan bitki grubunun normal yaşam devrini sağlıklı şekilde sürdürmesi için gereklidir. Topraktan alınan nitrat ve amonyum ksilemden aynı şekilde tuzu halinde iletilir, ancak fotosentetik dokularda elde edilen karbohidratlarla tepkime zincirlerine girebildikleri hücrelerde redüklenerek -NH2, amino grubu içeren organik azotlu bileşiklere dönüşürler. Nitratın da amonyuma dönüştürülmesinden sonra glutarik asit gibi iletilebilir organik asitler üzerinden yağ asitlerine amino grubunun katılması ile amino asitler meydana gelir. Aromatik a - amino asitlerin sentezinde ve özellikle birbirlerine dönüşümlerinde hidroksillenme tepkimesi önemlidir, örneğin fenilalaninin hidroksillenmesi ile tirozin oluşur. C -, O - ve N – metillenmeleri de önemlidir ve örneğin homosisteinden sağlanan metil grupları metiyonin, glisin veya serin metili ile de tüberin metaboliti sentezlenir. Aromatik amino asitlerin mikroorganizmalar ve bitkilerdeki temel sentez yolu , adını ilk bulunduğu şikimi-no-ki bitkisinden alan ve benzen halkalı şikimik asidin biri açılmış çift halkalı korizmik asitin L – fenilalanin, tirozin veya triptofana dönüştüğü şikimik asit veya şikimat yoludur. Fosfoenol piruvat ile eritroz – 4 – P tetrozunun kondansasyonundan sentezlenen ara maddeler üzerinden şikimik asit korizmik asite ve sonra üç farklı organik asite dönüşerek aromatik amino asitleri verdiğinden sonraları korizmik asit yolu adını alan sentez yoludur. Bakterilerde salisilik asit gibi maddeler, yüksek bitkilerde linyin ve alkaloidler, flavonoidler bu aromatik amino asitlerden ve özellikle triptofandan sentezlenir. Linyinler sinnamik asitlerin alkollerinin ürünüdür. Azot eksikliği azotun klorofil yapısındaki 4 pirol halkasındaki yeri nedeniyle klorofil oluşumunu engeller ve fotosentez eksikliği nedeniyle büyüyüp, gelişmesini önler. Doğal olarak protein, enzim ve nükleik asit metabolizmalarını yavaşlatır, durdurur ve yaşlı doku ve organlardan başlayan boşalma ile ihtiyarlama - senesans ve ölüme neden olur. Azot bileşiklerinin yapısal proteinler gibi taşınamayan formlarının proteolitik enzimler gibi hidroliz enzimlerince parçalanarak iletilebilir formlara dönüştürülebilmesi genç ve büyüyen dokular ile organların olabildiğince korunması olanağını sağlar. Fosfor bilindiği gibi enerji metabolizmasında çok önemli yer tutar. Yeşil bitkilerin güneşten, bazı bakterilerin ise inorganik bileşikleri parçalayarak elde ettiği fiziksel enerjiyi yüksek enerjili kimyasal bağ enerjisi halinde saklayıp, gerektiğinde açığa çıkartılması ile kimyasal ve fiziksel işlerin yapılmasında kullanmasını sağlar. Bu konu fotosentez ve kemosentez, solunum ve sindirim metabolizmaları içinde incelenecektir. Burada elementel fosforun enerji metabolizmasındaki kilit rolünün nedenleri üzerinde durmak yeterli olabilir. Nükleik asit sentezinde organik bazlar fosfatları halinde sübstrat olarak kullanılıp tepkime sırasında fosfatın açığa çıkması, solunumda elde edilen enerjinin ATP kazancı olarak hesaplanması iyi birer örnektir. ATP su ile tepkimeye girdiğinde üç fosfat grubundan biri açığa çıkarken bu fosfat bağında yoğunlaşmış olan enerji açığa çıkar. Bu enerji diğer bağ enerjilerine göre yüksek olduğundan yüksek enerjili, enerjice zengin bağ adını alır. Bunun nedeni de bu bağın oluşturulmasında yüksek enerji kullanılmasına gerek oluşudur. ATP ve NADP.H2 enerji metabolizmasının kilit maddeleridir. Bunun temel nedeni oluşumlarının sübstratları olan maddelerin kinyasal potansiyeli ile bu tepkime ürünlerinin kimyasal potansiyel farkının yüksek oluşudur. Adenin de fosfat gibi eksi yüklüdür, bu nedenle adenine 3 fosfatın bağlanması ile ATP sentezlenebilmesi için yüksek enerji kullanılması gerekir, serbest enerji önemli miktarda artar. Organik bileşiklerin fosforilasyonu, yani ATP veya benzeri bir fosfat kaynağından grup transferini kinaz enzimleri sağlar. Fosfat, ADPve ATP sulu çözeltilerinde farklı değerlikli formlarda bulunabilen, Mg ve Ca iyonları başta olmak üzere katyonlarla kelasyon tepkimesine girebilen maddelerdir. Bu nedenle de pH gibi etmenlere bağlı olarak ATP değişik yollardan sentezlenebilir. Nötr pH civarında divalent katyonlara gerek olmadan ADP + HPO4 + H3O ® ATP + H2O tepkimesiyle, ATP sentetaz enziminin etkisiyle sentezlenir. Bu molekülün hidroliz denge sabitesi diğer fosfat bileşiklerinden çok daha yüksektir, bu nedenle de diğer organik bazların trifosfatları oluşturulamaz. Bu pHa bağlı denge durumu sayesinde ATP, ATPaz izoenzimlerinin etkisiyle ve büyük oranda ADP ve fosfata hidroliz olabilir. PH 7 civarında ADP moleküllerinin yaklaşık yarısı -2, diğer yarısı ise -3 değerlikli iken ATP molekülleri de yarı yarıya -3 ve -4 değerliklidir. Mg+2 veya Ca+2 ve diğer katyonlar aynı moleküldeki fosfat köklerinin (-- O -1) yüklü oksijenleri arasında elektrostatik olarak tutularak kelatlaşmayla moleküllerin form sayılarının artışına neden olur. Bu çeşitlilik değişik özelliklerdeki izoenzimlerin aktiviteleri ile ATP enerji deposunun kontrollu şekilde farklı metabolik olaylarda kullanılabilmesini sağlar. Yani önemli bir konu da açığa çıkan ADP molekülünün serbest halde kalabilmesi ve başka bir tepkimeye girmemesidir. NADP.H2 dışındaki difosfatlar ise başka tür tepkimelere de girebilir. Hidrolizlerinin kinetik denge sabiteleri düşük olduğundan hidrolizleriyle çıkan enerji de düşüktür. Bu nedenle de enerji depolanmasında tekrar kullanılamazlar. ATP ve NADH2 nin enerji metabolizması açısından önemli bir özellikleri de membranlardan kolay geçebilmeleri ile enerji dağılımını sağlayabilmeleridir. Fotosentezde kloroplastlardaki devresel olmayan elektron iletimi sırasında oluşan NADP.H2 NADPnin redükte formudur ve bu iki form bir redoks çifti olarak eşit miktarlarda birarada bulunur. NADP molekülünün yanlızca NAD kısmı 2 e- alarak NADPH2 oluşturur. Bu elektron alışverişi zinciri elektron akımını sağlar ve bu şekilde ışık enerjisi elektron iletimi yoluyla enerji kazancına, depolanmasına yol açar. Bu konu fotosentez incelenirken görülecektir. Fosfatazlar fosfat grubu olan organiklerden fosfat gruplarını ayıran enzimler olarak metabolizmada önemli bir yer tutarlar. Optimum pH değerlerine göre asit ve alkalin fosfatazlar olarak ikiye ayrılırlar. Bu mekanizmalar hücrenin endojen tepkimeleri başlatma ve yürütmesi için gereken yeni kimyasal bağ oluşumuna dayanan sentez ve dönüşüm tepkimelerine enerji sağlar. Gerek duyulduğunda enerji denetim altında yüksek enerjili fosfor bağının ATP sentetaz ile sentez ve ATPaz ile hidrolizi ile biyolojik iş için enerji sağlanır. Fosfor fotosentezle güneş enerjisinin önce şekerler ve sonra polisakkaritler halinde karbohidratlarda kimyasal bağ enerjisi halinde bağlanarak depolanması, gerektiğinde sindirimleri ve solunumla açığa çıkarılan bu enerjiyle tüm metabolizmanın yürümesini sağlar. Tüm bu nedenlerle fosfata sürekli gereksinim duyulduğundan toprak çözeltisinde çok az miktarda bulunan faydalı fosforun sürekliliği gerekir. Toprak çözeltisindeki fosfatın mineralojik ve organik fosfatla denge halinde olması da bunu sağlar. Dengeyi sağlayan ana etmen bakteriyolojik etkinliktir. Fakat toprak tiplerine göre toplam fosfat miktarı geniş açılım gösterir. Bekleneceği üzere bitkilerde fosfor özellikle aktif büyüme ve gelişme gösteren doku ve organlarda yoğunlaşır. Kökler sürekli büyüyüp, gelişen organlar olduğundan organik fosfat bileşiklerine bağımlıdırlar. Yani köklerle yerüstündeki fotosentetik dokular arasındaki karşılıklı bağımlılık bitkilerin yaşam devirlerinde çok önemli yer tutar. Bu nedenle de yeni gelişen tek yıllık veya ilkbaharda yeniden büyüyüp gelişmeye başlayan çok yıllık bitkiler Organik posfat bileşikleri tohum ve tomurcuk gibi büyüme potansiyeli yüksek olan organların dokularında da depolanır. İndirgenmiş formu hiç görülmez ve %75 -80 oranında çözünür bileşikleri halindedir. Özsuda Doku ve organlarda fikse edilen kısmı düşük olduğundan gereksinime göre floemden ve parankimadan iletilir. Bu nedenle de fosfat beslenmesi eksikliğinde önce yaşlı organlarda eksiklik arazları görülür. Bu organlardaki fosfatlı bileşiklerin sindirimi ve fosfatazlar etkisiyle parçalanmaları sonucunda serbest hale geçerek iletilirler. Fosfor eksikliğinde azot metabolizması yavaşlar, inorganik azot asimilasyonu azalınca nitrat birikimi olur ve bu da yaşlı organların koyu yeşil bir renk almasına neden olur. Bitkiler bodur kalır, kök gelişimi zayıf olur. Domates bitkisi iyi bir fosfor eksikliği indikatörüdür ve özellikle yapraklarının alt tarafında asimile olmayan şekerler ve nitrat birikimi nedeniyle mor lekeler görülür. Genelde bitkide P, N ve K dan daha azdır ve yaşlı organlardan tohumlara doğru artan % 0.0X -% 1.X oranları arasında bulunur ve yarısından fazlası çözünür formdaki organik bileşikleri halindedir. Yani ortalama olarak azot gereksiniminin beş - onda biri kadar fosfor alırlar. Kükürt özellikle yapısal proteinler ile protein yapısına girmeyen amino asit ve bazı peptidlerin yapısına girer. Yapısal protein zincirleri arasında kuvvetli S - S, S - H bağları oluşturarak zincirler arasına su moleküllerinin girmesini önler, termik stabilitelerini arttırarak çok sağlam yapılar oluşturmalarını sağlar. Proteinlerdeki oranı proteinin işlevine göre tipik olarak 3.10-5 - %7 arasında değişir, bazı türlerde sülfat halindeki S/ toplam S oranı > %50 olabilir. Toplam S açısından da familyalar arasında önemli farklar görülür, Graminae < Leguminosae < Cruciferae fam.larındaki açılım %0.1 - 1.5 / k. ağ. gibi yüksek bir orandadır ve bu fark tüm bitki düzeyindedir. Mikroorganizmalardan yüksek bitkilere kadar dağılım gösteren diğer sülfürlü bileşiklerin kimyasal çeşitliliği çok yüksek düzeydedir e bu nedenle kemotaksonomik karakterler arasında önemli bir yer tutar. Metabolizmalarının tam olarak incelenmiş olduğu söylenemez. Sistein, metionin ve çeşitli vitaminler ile koenzimler gibi bazı sülfürlü bileşiklerin hücre yaşamında, büyüme, gelişme ve çoğalmasındaki önemi bilinmektedir.. Bu yaşamsal organik sülfür bileşiklerinin çoğu en redükte formları halindedir, sülfit bağı ile bağlıdırlar. Örneğin sistein, metionin amino asitleri, glutation peptidi, ergotiyonein tiolü, koenzimlerden tiamin pirofosfat, Co-A ve biyotinde durum böyledir. Sülfidril kofaktörü halinde bir çok enzimin aktivitesinde de önemli rol oynar. Sülfat ksilemde iyonik bileşiği halinde iletildikten sonra ATP de sübstrat olarak kullanılarak sülfürilaz ve kinaz enzimlerince katalizlenen tepkimelerle fosfat grupları ile yer değiştirerek adenozin difosfosülfat halinde metabolizmaya girer. Mobilitesi yüksekse de metabolik etkinliği, kolay dönüşebilir oluşu nedeniyle iletimine pek gerek duyulmaz. Normal olarak alınan sülfatın büyük kısmı protein sentezinin yüksek olduğu genç dokulara gider ve büyüme potansiyeli olan organlarda depolanır. Eksikliği halinde protein sentezinin azalması nedeniyle çözünür azotlu maddelerin biriktiği görülür. Elektron iletiminde çok önemli rolü olan negativ red-oks potansiyeline sahip demirli proteinlerin bir kısmındaki Fe/ S prostetik grup merkezleri özel işleve sahiptir: fotosentez, azot fiksasyonu, sülfit ve nitrit red-oks tepkimeleri ve DNA tamir edici endonükleaz aktivitesi. Tipik olarak Fe iyonları R-S halindeki sistein sülfürü ile koordinasyon yapar. Elektron iletim sistemi oluşturan ferredoksinler gibi bazıları bağımsız iken flavoproteinler, S bakterilerinin sülfüraz, kinaz gibi bazıları Ni, V e Mo gibi diğer prostetik elementlerle beraber etkinlik gösterebilir. Ferredoksinler, mitokondrilerin sitokromlu membran proteinlerinde ve ileride görülecek olan fotosistem II fotosentez sisteminde iki sisteinat yan zincirinde 2 Fe - 2 S merkezi içerir ve bu iki merkez -S - S- bağı ile dianyon oluşturur ve Fe+2 Ö Fe+3 dönüşümleri elektron iletimini sağlar. Kötü ve / veya keskin kokular salgılayan bitkilerin kokulu uçucu bileşikleri genellikle küçük moleküllü olan tiyoller ile sülfitlerdir ve öncü bazı maddelerin enzimatik veya kimyasal parçalanma ürünleridir. Merkaptanların tipik kokuları birçok Crucifereae türlerinde karakteristik olup bazı tiyoglikozitler veya amino asitlerin dönüşümü ile ortaya çıkarlar. Çeşitli alifatik ve aromatik sülfitler mikroorganizmalarda yaygın olarak bulunur ve bunlardan en iyi bilinenleri penisilin, gliotoksin, basitrasin gibi antibiyotiklerdir. Bu maddeler algler ve funguslarla yüksek bitkilerde de bulunur. Proteinik olmayan amino asitlerin hemen hepsi sisteinden S-sübstitüsyonu ile oluşur ve sistein ile benzeri öncülerden sentezlenirler. Yüksek bitkiler kükürtlü amino asitlerden ancak sisteini öncü madde olarak kullanabilir ve bu nedenle de sisteinin bu metabolizmanın merkez maddesi olduğu söylenebilir. İzotiyosiyanat oluşturan tiyoglikozitler kolayca enzimatik hidrolize uğrayabilirler ve yeni bir moleküler düzen kazanarak hardal yağlarını, glükoz ve sülfatı oluştururlar. Kemotaksonomik karakter olarak da önemli veriler sağlarlar. İzotiyosiyanatların çoğu keskin tadları ile kendilerini belli ederler ve baharat olarak kullanılırlar. Glükozitler glükozun R- yan zincirinde farklılık gösteren ve izotiyosiyanat oluşturan elliden fazla üyesi olan bir madde grubudur. Düz veya dallanmış alkil yan zincirleri ile çeşitli şekillerde hidroksillenmiş veya düz zincirli türevleri vardır. Bu türevlerin büyük bir kısmı a-amino asit ve a-keto-asit metabolizmalarında rol alır. Potasyum 138 pikometre iyon çapına karşılık tek yükü ve 239300 pm2 yüzey alanı nedeniyle şişirici etkisi, 6-8 koordinasyon sayısı ile 60 kadar enzimin kofaktörü oluşu, özellikle Na+/ K+ - ATPaz membrana bağlı iyon pompası enzimi üzerindeki ve membran porlarını şişirici etkisi ile hücre düzeyindeki iletim düzenleyici rolü sayesinde metabolizmayı genel olarak etkiler. Hücre özsuyunda bol olarak bulunması ve kolay taşınması nedeniyle osmotik basıncı düzenlediğinden de organik madde metabolizması e iletiminde rol oynar. Tüm bu temel özellikleriyle bitkilerde tipik olarak %0.2 - 11 / k. ağ. oranında bulunan K miktarının eksilmesi ile fotosentez hızı ve ürünlerinin yapraklardan iletiminin azalması, organik asitler ve yağ asitleri sentezinin yetersiz kalması, serbest amino asit birikmesi ve protein sentezinin azalması, yumrular gibi karbohidrat deposu organlarda gelişememe, nitrat indirgenmesi ve azot metabolizmasının yavaşlaması ve protein sentezinin düşmesi ve protein azalması, hücre çeperi polisakkaritlerinin sentezinin azalması, kök sistemi gelişiminin aksaması, dona dayanıklılığın düşmesi, büyüme ve gelişme, olgunlaşma gecikmesi ile gelişmenin anormallik göstermesi gibi çok yönlü etkiler görülür. Potasyum eksikliği önce yaşlı daha sonra genç yaprakların sararma ve kuruması, ışık enerjisi azalması halinde fotosentez hızının normalden çok daha fazla düşmesi görülür. ATP metabolizmasının aksaması nedeniyle klorofil azalmasından daha hızlı şekilde fotosentez hızı düşer. NO3 indirgenmesinin azalması sonucu amino asit sentezi azalması ve daha da hızlı olarak protein sentezi hızının düşmesi ile büyüme durur. 14C izotoplu CO2 içeren atmosferden kökler dahil bitkide metabolize edilen izotop oranı düşer, karbohidrat sentez ve iletimi düşüşü N aimilasyonunun azalmasına neden olur. Bunun sonucunda çözünür karbohidratların sağladığı osmotik basınç düşer, hücre çeperleri zayıflar. Sonuç olarak K, N ve P kadar önemli bir besin elementidir. Kalsiyum +2 yüküne karşılık 138 pm çapı, 130700 pm2 alanı ile iyon kanallarını büzücü etkisi olan, 6 - 8 koordinasyon sayısı ile örneğin orta lamellerde pektatlar, vaküollerde oksalat kristalleri gibi sağlam bağlı tuzlar oluşturan elementtir. Bu özelliği ile organik asitlerin ph üzerindeki etkilerini dengelediği gibi toksik etkilerini de önler. Meristematik dokularda sürekli bölünen hücreler arasında oluşan orta lameller nedeniyle boldur. Ayrıca nitrat indirgenmesi ve, karbohidrat ve protein iletimi üzerindeki olumlu etkileri, amino asit ve ATP metabolizmasında önemli rolü olan adenil kinaz, arjinin kinaz gibi enzimler için gerekli oluşu gibi etkileri ile temel elementlerdendir. Hayvanlarda olduğu gibi büyük oranda immobilize edilen ve ancak yaşlanma, olgunlaşma, senesans - ihtiyarlama ile katabolik metabolizma hızlandığında serbest hale geçebilen Ca++ eksikliği halinde ilk etkileri yaşlıorganlarda görülür. ENERJİ ve KARBON METABOLİZMASI Bilindiği gibi canlıların birincil enerji kaynağı güneş enerjisidir. Besin zinciri ototrof - kendibeslek yeşil organizmaların güneş enerjisini kullanarak inorganik CO2 gazının karbonunu suyun protonu ile redükleyip - indirgeyip organik bileşikler sentezlemesi ile başlar. Canlılık ışığın fiziksel enerjisinin kimyasal bağ enerjisine dönüştürülerek canlılık ve sürdürülmesi için gerekli işlerde kullanımı ile yürür. Bu işlemler ve işlerin toplamına metabolizma, yapımla ilgili olan sentez ve depolama işlerine anabolizma ve sindirimle solunumu içeren yıkım işleri toplamına da katabolizma denir. Bilindiği gibi indirgenme bir atom veya molekülün elektron kaybetmesidir ve tersi de yükseltgenme, yani oksidasyondur. Elektron alışverişi için birisi elektron verici (donör), diğeri alıcı (akseptör) olan en az iki atom veya molekül gerektiğinden bu iki olay birlikte yürür ve redoks tepkimesi olarak adlandırılır. Canlılarda da kemosentez ve fotosentez dışındaki tüm anabolik olaylar oksitlenme yani solunumla paralel yürür. Sentez veya başka bir iş yapılması ile ilgili tüm olaylar hızlandıkça solunum hızı artar ve fotosentez veya kemosentezle solunumun enerji gereksinimi karşılanamadığında gene katabolik olan sindirim, yani kimyasal bağların parçalanması ile enerji açığa çıkışı olur. Sindirim ve solunum olayları termodinamik açıdan kendiliğinden yürüyebilen olaylar olduğundan ölüm halinde kendiliğinden olur ki bu olaya otoliz denir. Hücrelerdeki membranların sağladığı kompartmanlar, seçici membranlar bu tür tepkimelerin kendiliğinden başlayıp yürümesi riskini ortadan kaldırır. Bir maddenin bir tepkimede elektron alıcı veya verici rol üstlenmesi redoks tepkimesine konu olan diğer maddeye oranla elektron çekiciliğinin daha yüksek veya düşük olmasına bağlıdır. Yani sabit, sınıflandırmaya uygun bir özellik değildir. Buna karşılık ölçülebilir olan bu özellik bilindiği gibi redoks potansiyeli ile tanımlanır ve bir skala halinde kullanılır. Bitkilerde anabolizma iki indirgenme olayından birisi ile başlar: fotosentez ve kemosentez. Fotosentezde ışık kuantlarından alınan enerji ile inorganik formdaki CO2 molekülünün yarı kovalent bağlarla bağlı C atomu indirgenerek kovalent bağlı organik bileşiklerine dönüştürülür. Bu bileşikler canlıların %15 - 18ini oluşturur. Elementel karbonun en dış okted tabakasında 4 elektron olduğundan bileşik oluşturması yüksek enerji ister ve zordur. Bu nedenle de havada yalnızca % 0.2 - 0.3 oranında bulunur ve tek doğal kaynağı canlılardır. İyonik bileşiklerde iki atom arasındaki elektron alışverişi tam olduğu, elektron yörüngesinde düşük sayıda duplet veya okted açığı olan atomun diğer atomun en dış yörüngesindeki elektron kapasitesinin yarısından az sayıda olduğundan dengesiz durumdaki elektron veya elektronları tam olarak alması sonuu kararlı bir bağ olan iyonik bağ oluşur ve sert kristal yapılanma olur. Su gibi yarıkovalent bağlarla oluşan molekülerde bağ enerjisi daha düşüktür, yapı daha zayıftır. Daha yüksek enerjili ve kuvvetli olan bağın enerjisi düşürülmüş ve daha kolay bozunabilen, daha kararsız organik bileşikler elde edilir. Termodinamik açıdan ise termik hareketliliği yani entropi enerjisi yüksek olan CO2 gazı serbest, işe çevrilebilir enerjisi daha yüksek olan organik moleküle dönüşmüş olur.

http://www.biyologlar.com/su-ve-mineral-madde-metabolizmasi-1

Denizlerimiz ve ekolojik önemleri

Deniz göl okyanus ekosistemi Denizel (Okyanus ekosistemleri Deniz ekosistemleri) Su ekosistemlerini kara ekosistemlerindeki gibi coğrafi sınırlarla belirlemek çok zordur. Çünkü sular atmosferik olaylardan karaların etkilendiği oranda etkilenmemektedirler. Ancak deniz tatlı su ve haliç gibi su havzalarının derinlikleri ve bileşimlerindeki farklı maddeler nedeniyle sularda da farklı canlı bölgelerinden söz edilebilir. Buradan hareketle su biyomları; deniz biyomları (tuzlu su) ve tatlı su biyomları olmak üzere iki başlık altında incelenebilir. DENİZ BİYOMLARI Denizlerdeki tür topluluklarının dağılımında en önemli etken derinliktir. Neiritik alan diye adlandırılan 200 m derinliğe kadar olan deniz ortamı tür topluluklarının en zengin oldukları bölgeyi oluşturmaktadır. Neiritik alanların akarsularla beslenmesi güneş ışınını fazla almaları oksijen ve birçok çözünmüş maddenin fazla olması nedeniyle deniz canlılarının en çok yoğunlaştığı bölgelerdir. Neiritik alan deniz canlılarının % 90’ını barındırmaktadır. Daha derin sahalara ise güneş ışınları daha az ulaştığı ve besin maddeleri az olduğu için canlı türleri çok azalmaktadır. Bu bölgelerdeki canlılar daha üst tabakalardan inen besinlerle beslenmektedir. NOT: Deniz ve okyanuslar doğada ısının dağılmasında ve atmosferde tuz dağılımında son derece önemlidir.Bu tuz kristalcikleri yoğuşma olayında son derece önemlidir.Aerosol denilen bu parcacıklar bulut oluşumuna yardımcı olur… TATLI SU BİYOMLARI Akarsular göller sulak alanlar ve bataklıklar tatlı su biyomlarını oluşturmaktadır. Akarsular ekosistemlerin önemli bir parçasını oluşturur. Akarsuyun yeraltına sızan kısmı akiferleri yüzeysel akışa geçen kısmı da deniz ve okyanusları besler. Akarsular birçok bitki ve hayvan türü için yaşam alanı oluşturur. Akarsuların akış hızı ve kimyasal özellikleri akarsuyun barındırdığı hayvan türü ve sayısı üzerinde etkili olan faktörlerin başında gelir. Bir akarsuda çağlayanlar varsa biyolojik üretim ve çeşitlilik az olur. Çünkü balıklar ve diğer canlıların çağlayanları aşmaları çok zor bir durumdur. Yatak eğiminin fazla olduğu yerlerde bol miktarda alüvyal malzeme taşınıyorsa akarsu bulanık bir görünüm arz eder. Suyun bulanık olması birçok canlı için olumsuz sonuçlar doğurur. Akarsu denize ulaşıyorsa ağız kesimlerinde tatlı su ve tuzlu su birbirine karışır. Buralar bitki ve hayvan türleri bakımından zengin alanlardır. Akarsuların taşıdığı elementler ve besin maddeleri buralardaki biyolojik çeşitliliği artırır. Akarsu ağızları mikroorganizmalardan kuşlara kadar birçok canlının barındığı yerlerdir. Tüm deniz balık üretiminin % 90’ı kıyı sularından özellikle de akarsu ağızlarından sağlanmaktadır. Göller karalar üzerindeki durgun su ekosistemlerini oluşturur. Göllerin çevresinde yer alan sucul bitkiler gerek su kuşları gerekse diğer canlılar için hem barınma hem de beslenme alanları oluşturmaktadır. SU DÖNGÜSÜ: Su yaşam kaynağıdır. Bütün canlıların ağırlıklarının önemli bir kısmını su oluşturur. Yeryüzündeki su miktarının yaklaşık % 5’ i tatlı sulardır. Güneş enerjisinin ısıtmasıyla çeşitli kaynaklardan atmosfere çıkan su buharı; yağmur kar dolu gibi yağış biçimleriyle yeniden yer yüzüne döner. Bu suyun bir miktarı yer altı sularına karışırken daha büyük kısmı göl ve deniz gibi kaynaklarda birikir. Su döngüsü de öteki tüm döngüler gibi süreklidir. Bitkiler terleme ile su döngüsüne katılır. Yer yeryüzündeki bütün sular katılmaktadır. Söz gelimi denizlerden buharlaşan su yağış olarak yer yüzüne dönmekte bir kısmı yüzeysel sularda birikip bir kısmı da yer altı sularına karışmaktadır.Yer altı sularının son toplanma yeri ise deniz ve okyanuslardır. Burada toplanan sular su döngüsüne devam eder ( uzun su devri ). Deniz ve okyanuslardan buharlaşan suyun karalara geçmeden tekrar yağmur kar dolu biçiminde deniz ve okyanuslara geçmesine ise kısa su devri denir. OKYANUS EKOSİSTEMİ Ekolojik şartları büyük bir çeşitlilik gösteren deniz ortamı homojen bir bütün olarak ele almak bilimsel açıdan çok kısıtlı bir bakış açısına neden olur. öncelikle iki büyük okyanus alanı ayırt edilmektedir.bütünüyle denizleri oluşturan �su kütlesi� ve kıyılardan derin abis çukurlarına kadar dipleri kapsayan �dip alanı� ;Dip alanı derinliğine göre üçe ayrılır. 0-200 metreler arasında uzanan ve okyanusların tabanının yüzde 76 sını oluşturan kıta sahanlığı; 200 metreden 2000 metreye kadar uzanan dipteki ani eğim bölgesinden meydana gelen ve tabanın yüzde 81 ni oluşturan kıta şevi; ve nihayet okyanusların tabanının yüzde 843 ünü meydana getiren abisler. (2000-6000 metre) ve çukurlar (6000 metreden bilinen en derin yer olan mariana çukurunda 11.000 metreye kadar) Gelgite maruz kalan ve hatta dalga serpintisiyle ıslanan kıyı şeritleri de okyanus alanına dahil edilmektedir. Gerçekten de bu bölgelerde yaşayan organizmalar gerek gelgitler sırasında birbirini ardınca su altında ve su üstünde kalarak gerek ortamın yüksek tuzluluğu sebebiyle okyanus etkilerine maruz kalmaktadır. Okyanusları ve denizleri oluşturan su kütlesi ikiye ayrılan kıta sahanlığını örten yüzey suları ve 200 metrenin altında kalan dip suları bu düzeylerde su kütlesi güneş ışınlarının nüfuz etmesi derecesine ve mevsimlik sıcaklık değişimlerine bağlı olarak düşey bir ekolojik katmanlaşma gösterir. Işığın ulaştığı epipelojik bölge ışık miktarının bitkilerin fotosentez yapabilmesi için yeterli olduğu 0 ila 50-100 metrelik yüzey sularına tekabül eder. Söz konusu bu bölgenin altında dip bitkileri ve fitoplankton yaşayamaz; yanlızca etçiler veya çürükçül beslenen hayvan türleri canlı kalabilir. Okyanus ekosisteminin alt bölümlere ayrılması karşılaşılan ekolojik şartların çeşitliliğiyle ilişkilidir; organizmaların uyum mekanizması ve üretkenliği bir bölgeden diğerine belirgin farklılıklar gösterir.   DENİZ KIYILARIMIZDA KİRLENME,EKOSİSTEM ACISINDAN BİR DEĞERLENDİRİLMESİ H. Özden Ege Üniversitesi, Müh.Fak. Mak. Müh. Bölümü ÖZET Denizlerimizde ekosistem dengesini olumsuz etkileyen başlıca nedenler: - kıyılarımızın yıllardan beri kentsel çöplerle ve kimyasal içerikli, mikrobik, bakteriyel ve radyoaktif içerikli endüstriyel atıklarla kirletilmesi, - topraksı hafriyatla, gelişigüzel doldurulması, - deniz ürünlerinin aşırı be bilinçsiz avlanılması ve toplanılması. Bunların sonucu olarak her gecen yıl birçok balık türü ve deniz bitkisi yok olurken deniz ürünlerinin avlama miktarlarında da büyük düşüşler tespit edilmektedir. Deniz kıyılarımızdaki bu olumsuz gelişmeleri basta balıkçılar olmak üzere herkesin bilmelerine ve zaman, zaman yakarmalarına rağmen, gereken yapılmıyor. Uluslar arası sivil örgütlerle bir dayanışma içerisinde toplumsal tepki gösterilmiyor. Uluslararası bir sorun haline gelen deniz kirliliği, Birleşmiş Milletlerde gündeme getirilmiyor, uluslararası çözümler üretilmiyor. Devlet yönetiminde bu kör zihniyet devam ettikçe, vatandaş ve sivil örgütler ses çıkarmadıkça ekosistem dengesi düzelmeyecek şekilde harap olmağa devam edecektir. Doğa harikası deniz kıyılarımızın katliamına hepimiz seyirci kalmaktayız. Bu çalışmada; - Deniz kirliğinin ulaştığı boyutlar, başlıca nedenlerine ve ekosistemdeki bazi olumsuz yansımalarına dikkat çekilmektedir.. Deniz kirliği hakkında ve alınması gereken bazı önlemler sıralanmaktadır. Ayni zamanda çekirdekten yetişme bir balıkçı ve gemici olarak bu konudaki gözlemlerim, tespitlerim ve değerlendirmelerim tartışmaya sunulmaktadır. Anahtar Kelimeler: Deniz kıyıları, kirlenme, kentsel çöpler, sanayi atıkları, eko sistem, önlemler. 1. GİRİŞ Kıyı denizlerimiz, limanlarımız, göllerimiz fosseptik çukuru ve çöplük ve her türlü ölümcül, hastalık atık deposuna dönüştürülmüştür. Deniz suyuna yayılan lağım artıkları, çöp yığınları ve iğrenç rengi nedeniyle bırakın balık avlamayı, denize bile bakılamıyor, Yeşil sağlıklı deniz bitkilerinin, yosunların yerini kahve renkli seyrelmiş hastalıklı yosunlar ve yaz sıcaklarında artarak çoğalan tiksindirici sümüksü mikroplu yosunlarla ve köpüklerle denizin üstünü kaplar olmuştur.. Deniz dibindeki altın sarısı kumlukların yerini laspa, (pis kokulu çamurumsu, bataksı zemin), poşetler ve plastik malzemeler kaplamıştır. Endüstriyel ve kentsel kirli atıklar yetmiyormuş gibi kıyılarımızın, bilhassa liman içi ve turistik kıyıların gelişi güzel ticari amaçlı doldurulması büyük bir sorumsuzluk göstergesidir. Denizin doldurulmasıyla açılan parklarda, kordon boylarında, rıhtımlarda bırakın oturup dinlenmeyi, güneşlenmeyi veya yüzmeyi; denizden bilhassa yaz sıcağında rüzgarsız günlerde ayılan pis kokudan insan nefes almakta zorlanıyor. Şekil 1 gözlenen deniz kıyıların kirlenmesine, kıyı tahribatına ait farklı örnekler gösterilmektedir. (1 ve 2. fotoğraflarda; Kanalizasyon boruları önündeki yüzen çöpler, 3. fotoğrafta; Yağmur sonrası İzmir liman denizinde su üstünde yüzen çöpler, 4. fotoğrafta; Denize acılan bir dere ağzındaki yüzen çöpler, 5. fotoğrafta; Denize dökülen bir derede ilaçlanma görüntüleri, 6. fotoğrafta; Bodrumda devlet ödüllü topraksı hafriyat deniz dolgusuna bir örnek gösterilmektedir). Benzeri kirlilikler ve kıyı tahribatları dünyanın birçok deniz ve göl kıyılarında rastlamaktadır. Kıyı yerel yönetimler deniz içini ve deniz kıyılarını konutsal ve endüstriyel çöplerle, atıklarla ve topraksı hafriyatla doldurup kirleteceklerine; kaynaklarını ve enerjilerini merkezi arıtma tesislerinin, çökeltme göletlerin yapımları gibi hizmetlerde harcasınlar. Denizi doldurarak yeşil saha açacaklarına ve bu yeşil sahalar üzerine gelişigüzel kamu binalarla, büfelerle, cay-kahve, düğün salonları ve sosyete gazinoları ve mafya lokalleri ile yeniden dolduracaklarına denizin dibine suyun içine kadar olan çarpık, geri zekâlılık abidesi olan yapılaşmayı önlesinler. Dolgular, kıyının doğal yapısını bozmakla kalmamakta; denizin kendi kendini yenileme ve temizleme doğal mekanizmasını tahribat etmektedir! 2. DENİZ SUYUNUN KİRLENME NEDENLERİ Deniz suyunun kirletilmesi ile denizdeki bir çok bitkinin, canlının yok olmasının bir çok nedenleri vardır. Bu nedenler örneğin; - Kentsel çöpler, (atıklar) - Sanayisel atıklar, - Tarımsal Atıklar, - Gemi-Teknesel atıklar, - Topraksı hafriyatlı dolgular, - Aşırı ve bilinçsiz avlanma, gibi gruplandırılarak sıralanabilirler. Diğer bir gruplandırma ise, kirli atıkların kati (denizdeki poşetler, lastikler, plastikler, suni maddeler v.b.) , sıvı (yanık yağlar, kimyasal asitli, renklendirici sanayi sıvıları, boyaları, deterjanlı temizlik suları v.b.), aeroskopik atık maddeleri, örneğin püskürtmeli tarımsal ilaçlar) ve radyoaktif özelliğine göre alt gruplandırmalar yapılabilmektedir. 2.1 Kentsel Atıklar: Buradaki kirlilik, evsel bilhassa mutfak artıkların örneğin, yanık yağların lavabo-kanalizasyon yolu ile direkt yada dolaylı denize ulaşmaları. Ayni şekilde temizlikte, hijyenikte kullanılan kimyasal sıvılar, tozlar ( deterjanlar, çamaşır tozları, klorak gibi asitler, sabunlar, macunlar v.b.) Önem sırası dikkate alınmadan aşağıdaki gibi sıralanabilir: ·Evsel-konutsal sıvısal atıkların, (deterjanlı bulaşık suların, asitli çamaşır kirli ve asitli suların, yağların v.b.) lağım, kanalizasyon yoluyla yıllardan beri arıtılmadan direkt yada dolaylı olarak denize akıtılmaları. ·Lağım çukurlarına biriktirilen konut artıklarının, bilhassa asitli, fosfatlı temizlik malzemelerinin, deterjanlı suların, yanmış yağ artıklarının direkt vidanjörlerle veya dere, kanalizasyon, boru gibi kanallarla denize boşaltılmaları, ·Konutsal kati artıkların örneğin poşet, plastik, lastik, sise, kağıt, kumaş gibi kati artıkların, kati çöplerin farklı yollardan direkt atılmaları yada dolaylı olarak dere akarsularla denize dökülmeleri, yayılmaları. ·Konutsal topraksı, taşlı, ağaçlı v.b. hafriyat atıkların denizin içine yada denizin kıyısına boşaltılması, ·Derde yataklarının, kanalizasyonların dezenfekte edilmesi daha sonra bu zehirli ilaçların deniz suyuna karışması, ·Dere yataklarında su birikintilerinde bilhassa sıcak yağışsız mevsimlerde oluşan mikrop, bakterilerin çoğalarak denize karışmaları, deniz deki canlı ve bitkilere bulaşmaları. (Yapılan bir araştırmada İzmir limanı içersinden avlanan balıkların etinde ve barsallarında insan sağlığını tehdit eden kanserojen kalıntıları, bakteriler bulunmuştur, bu bulgular İzmir limanın lağım çukuruna dönüştürüldüğünün diğer bir delilidir.!) 2.2 Endüstriyel Atıklar (Sanayisel ve Tarımsal Atıklar) ; Sanayisel kati, sıvı ve aerosol (sıvı, gaz ve toz karışımlı) artıkları denizlerimiz deki ekosistemi tehdit eden kirliliklerin başında yer alırlar. Bu atıklar Denizlerimde yakıcı, boğucu, bozucu, çökeltici, zehirli, engellemeci, radyoaktif, bulaşma ve yapışma özeliklerine sahiptirler. Tehlikeli hastalık saçan, kanserojen etkili, biyolojik mikrobik sanayi artıkları da arıtılmadan denize ulaşmaktadırlar. Miktar acısından da tehlikeli atıklardır. Sanayisel deniz kirliliğin başlıca nedenini aşağıdaki gibi özetleyebiliriz: “Her türlü Zehirli, çöktürücü, renklendirici, boğucu, radyoaktif sanayi artıkların denize arıtılmadan yada yetersiz artıma ile direkt yada dolaylı olarak dökülmeleri ve denizde yayılmaları” Tarımsal atıkları endüstriyel atıklar grubu icerisinde ele alınabilirler. Tarımsal amaçlı olarak kullanılan kimyasal gübrelerin, alıntılarının, bitkisel ve hayvansal hormonların, ilaçların, boyaların, havadan, yer altı veya yerüstü sularla direkt yâda dolaylı olarak deniz suyuna karışmalarıdır. Endüstriyel baca gazlarını ve aerosöl atıklarını, dünyadaki yanardağların meydana getirildiği kirlilik oranı ile karsılaştırıp Fabrika bacalarından ve eksozlardan yayılan cevre kirliliğini küçümseyen bazı bilim adamları gibi yanılgıya düşüp bilensiz ilaçlama, gübreleme ile meydana gelen kıyı denizlerimizdeki kirlilikte küçümsenmemelidir. 20 sene evveline kadar Edremit körfezinden ta Çandırlı körfezine kadar hemen, hemen her yıl zeytin ağaçlarının ilaçlanması, kanserojen DTT tozu ile uçaklardan püskürtülerek yapılıyordu. Aerosöl ilacın bir kimsi denize karışarak zaman, zaman bazı sahillide toplu balık katliamlarına neden oluyordu, Büyük küçük yavru ayırt etmeksizin balıkların bir kısmi ölü karaya vururken, bir kısmide oryantasyonu kaybedip su üstünde panik içerisinde yüzdükleri hala gözlerimin önündedirler. İşin ilginç ve acı tarafı; cahil vatandaşların bunları denizden toplayarak satması ve pişirip yemesi idi. Günümüzde deniz kıyılarımızda hala zeytin ağaçlarını ilaçlanması uçakla ve motorlu güçlü pompalarla yerden yapılmaktadır. Bu ilacın bir kısmi yine denize karışmaktadır. Tek fark, karaya vuran balıkların görülmemesidir. Bunun nedenini gayet basit sizde düşünün ve yorumlayın! (Denizlerimizde ilaçlardan etkilenip karaya vuracak balık kalmamıştır) 2.3 Gemi-Teknesel ve bot gibi deniz araçlarından denize karışan atıklar, Son yılarda denizlerimizde gemi, tekne, bot, yat gibi deniz vasıtaların sayıları artmıştır. Bu artışa paralel olarak denizlerimizdeki kirlilik artmıştır. Bu kirlilik farklı yollardan denize bulaşmaktadır: ·Petrol tankerlerinden ve diğer gemilerin kazaya uğrayarak kirletici maddelerin denize karışması, yayılması, ·sinte ve balast suların denize boşaltılmaları, ·gemi-evsel çöplerin denize atılması, ·gemi- tuvalet-lavabo suların, denize akıtılmaları, ·gemi ambar artıkların, süprüntülerin denize dökülmesi, ·zararlı yosunların, mikro organizmaların bir denizden diğerine taşınmaları, ·Gemi altlarının yosun, atırganalara (gemilerin sualtı dış gövdelerinde zamanla oluşan kabuklu organizmalar midye türü canlılar, Teknelerin hızını önemli ölçüde azalttığı, yakıt tüketimini artırdığı gibi gövdenin çürümesine de neden olmaktadırlar ) ve diniz kurtçuklarına karşın zehirli boya ile boyatılmaları, bu zehirli boya partiküllerin deniz suyuna karışması. 2.4 Topraksı hafriyatlı deniz kıyısı dolguları ·Her türlü çöpün, topraksı hafriyatın denize direkt veya dolaylı denize dökülmeleri, ·Deniz kıyılarının doğal yapısının betonlaştırılarak tahribat edilmesi, ·Deniz suyunun doğal devir-daimi, akıntıların gelişigüzel dolgu, barınak, dalgakıran, marina, kütiskele, dalyan, gibi yapılarla engellenmesi veya olumsuz yöne çevrilmesi, ·İnşaatlar için sahillerden, koylardan ve deniz dibinden kum, çakıl, taş toplanması, Kıyı dolgusunun her türlü hafriyat, toprak ve çöp artıkları dökülerek gelişigüzel, ciddiyetsiz yapılması ve yapımın üzün sürmesi halinde ortaya çıkan zararlar: ·Topraksı hafriyatın (Şekil 1 de fotoğraf 6) ve çöplerin rüzgar, akıntı, dalga gibi etkenlerle denizin derinliklerine yayılmaktadır, zamanla denizin dibine çökmektedirler, bir kısmı ise karşı sahillerde tekrar karaya vurmaktadırlar. (Günümüzde deniz kıyıları, alışveriş poşetlerinden, bira, kola kutularından, plastik kaplardan, şişelerden geçilmiyor, (Şekil 1) Topraksı, çöplü dolgunun suda eriyerek, dağılması ve yayılması sonucu su bulanmaktadır. Çamurlu su içindeki katıklar zamanla denizin dibine çökelmektedir. Suya karışan toprak ve denizin dibinde çamur seklinde çöken tabaka canlıların, bitki örtüsünün, mikro organizmaların ve balık yavrularının oksijensizlikten telef olmalarına neden olabilmektedir. Diğer yönden yosun gibi bitki örtülerin üzerini kaplayarak bir çok balık türünün besin kaynaklarını yok etmektedir. ·Deniz suyun berraklığına, temizliğine göre güneş ışınları derinliklere ulaşır ve havadaki oksijen denizin yüzeyinden çözünerek derinliklere yayılır. Bu acıdan değerlendirildiğinde, topraksı hafriyatla denizin bulanması sonucu uzun bir süre güneş ışınlarının deniz suyunun derinliklerine ulaşmasını, havadaki oksijenin deniz suyunda çözünüp derinliklerine kadar yayılmasını da büyük ölçüde kısıtlamaktadır. Deniz suyundaki oksijen konzetrasyonuna ve güneş ışınlarına hassas olan deniz bitkilerinin ve çanlılarının topluca katliamına sebebiyet vermektedirler. Bilhassa sıcak havalarda kıyılarda rastlanan sürü halindeki balık katliamlarının diğer bir nedeni budur. Bu katliamlar akarsu ve göletlerde boyalı suların döküldüğü zamanlarda daha yoğun rastlanmaktadır. ·Kıyıların betonlaştırılarak suyun kendi kendini temizleme (arıtma tesisi) mekanizması tahrip edilmektedir. Kumluk, taşlık gerekse de kayalık kıyılar birer canlı arıtma tesisi gibi çalışan bir çok mikro organizmaları, deniz canlıları ve yosunları barındırmaktadır. Kıyıların doldurulmasıyla ilk önce bunlar katledilmektedir daha sonra bunların yerine geçeceklerin yaşam ortamı da yok edilmektedir. Doğal kıyılarda barınabilen sağlıklı yosunlar, mikroorganizmalar, midyeler, kara dikenler, deniz patlıcanları, salyangozlar, yengeçler, deniz yıldızları, solucanlar, mamunlar (deniz böcekleri, kurtcuklar), karidesler v.d. suyun temizlenmesinde önemli rol oynadıkları bilinmektedir. Ayrıca bunlar bir çok balık türünün birer besin kaynağı olduğu da unutulmamalıdır. ·Plansız dolgu yapımları ile deniz suyunun akıntısı engellenmekte veya olumsuz bir yöne doğru yönlendirilmektedir. Deniz suyunun doğal devir-daiminin bozulası ile su kendi kendini tazeleme, yenileme işlevini sürdürememektedir. Suya karışan artıklar akıntı vasıtasıyla acık denizlere taşınamamakta, suyun dibine bir örtü şeklinde çökelerek birikmektedirler. Buraları zamanla bir nevi mikrop yuvasına dönüşmektedir, çevreye yayılmaktadır! Bunu en güzel örneği İzmir Limanında ve İstanbul Haliçte görülmektedir. ·Dolguların, Kordonların diğer bir olumsuz yanı ise, kıyını doğal güzelliğini yok ederken kıyılarda ki canlı arıtma tesislerinin yaşam ortamı da ortadan kaldırmaktadır. Genelde kıyılara en az 50 m ye kadar normal yapılaşmaya izin verilmemeliydi. Bu kural yeni yerleşim kıyı yerlerinde gelecek nesiller için uygulanmalıdır. Deniz kıyıları her kesin kullanımına doğa tahrip edilmeden açık tutulmalıdır. 2.5 Aşırı ve bilinçsiz avlanma ·Tırol, trata gibi kıyıların deniz dibini tarayarak harap eden ağ avlama yöntemlerin yıllardan beri sürmesi, ·Kıyılarda ışık destekli sürüklenmeli germeli ağ balık avlama yönteminin yoğunlaşması, (aşırı avlanma ·Deniz diplerinden, kayalık ve taşlıklardan midye, salyangoz, deniz patlıcanı, yıldız, kara diken, yosun, karides, mamun, (kabuklu kabuksuz deniz böcekleri, kurtları) gibi mamullerin yıllardan beri aşırı toplanması, ·Teknelerin, gemilerin sualtlarının zehirli boyalarla kaplanması, ·Katil yosunların, atırgana gibi zehirli mikroorganizmaların deniz taşıtları ile denizlerde yayılmaları ·Tekne, motor, yat, sandal gibi deniz taşıtlarındaki hızlı artış. Sinte, yakıtlı, yağlı tekne içi sularının limanlarda, koylarda denize boşaltılması.(Denizde suyun üstünde yayılan yağın, yakıtın bir çok bitkinin ve canlının besin kaynağı olan platkon, yakamoz gibi mikro organizmaları, yok etmektedir. ) 2.6 Kıyı denizlerdeki balık çiftliklerin ürettiği kirlilik Yerel yönetimlerin denize direk bıraktıkları arıtılmamış kanalizasyon suları, denize dökülen kentsel atıklar, denize karışan sanayi artıkları ve topraksı hafriyatın yanında balık çiftliklerin ürettiği deniz kirliliği hiç denecek kadar azdır. Aslında balık çiftlikleri denizdeki eko sitemin korunmasında yararlı oldukları gibi ülke ekonominse çok yönlü yararlar sağlamaktadırlar Balık çiftliklerini kaldıracağı yerde artırılması yönünde devletin tevsikleri vermelidir. Koylardaki doğal akıntıyı sekteye vurmayacak şekilde Türkiye’nin belli bölgelerinde kurulmalarında, deniz kirliliği açısından ben sakınca görmüyorum. Balıkçı kooperatifleri yeni balık çiftlikleri kurarak bilinçli isleterek düzenli ve sürekli bir geçim kayağını kendilerine sağlayabilirler. Kıyı yerel yönetimler her yıl milyonlarca metreküp kirli aratılmamış kanalizasyon suyunu, yüz binlerce ton kati atiği denize, limana döküyorlar. Bu kirlenmeğe karşın kamuoyunda ses getirilmiyor. Bula, bula balık çiftliklerindeki kirlenmeye karşın kamuoyunda yaygara koparmalarını manidar buluyorum. Sadece görüntü kirliliği yönünden turistik kıyılarda arsa fiyatlarını düşürdükleri ve ileride turistik tesislerin yapımlarını engelledikleri için belli çevrelerce arzu edilmemektedir, kapatılmaları ve taşınmaları istenmektedir. Denizdeki farklı sorunların üstesinden gelmek için ilgili bakanlığın, Denizcilik bakanlığının kurulma istemini bazı öğretim üyelerinin bu yöndeki önerilerini de anlamsız buluyorum. Balık çiftliklerin kapatılması için ciddi anlamda bilimsel araştırmalara dayalı nedenler bulunmamaktadır. Balık çiftliklerin ürettiği kirlilik üzerine yeterli bilimsel araştırmalar bulunmamaktadır. Kamuoyuna yansıyan bazı ölçümler, kirliliğin ana nedenleri ve boyutları hakinde bilgi vermemektedir. Bu ölçümlerde global kirlilik etkenleri dikkate alınmamıştır. Bazı balık çiftlikleri çevresindeki gözlenen deniz suyu kirliliğinin asil nedenleri, çevresel kirlilik araştırılmamıştır. Balık çiftliklerin koylarda akıntıyı büyük ölçüde sekteye uğratmayacak, görüntü kirliliği yaratmayacak şekilde ve turistik kıyı bölgeleri dışında kurulmalarına dikkat edilmelidir. 3. DENİZ SUYUNUN KİRLENMESİNE KARŞIN ALINACAK BAZI ÖNLEMLER Örneğin gereğinden fazla plastik poşet ambalajlarının kullanılmaması, Almanya’da olduğu gibi plastik şişeler yerine dönüşümlü cam şişelerin kullanılması. Gereğinden fazla temizlik maddelerinin kullanılmaması, Yağımsı, asitli maddelerin kanalizasyona dökülmemesi, Çökeltme ve eleme göletlerin, tagarlarin yapılması, Konutsal çöplerin artıkların ayrı çöp bidonlarına ayrıştırılması gibi çok basit ve ekonomik bazı önlemlerle deniz suyunun temiz kalmasına katkıda bulunabilir. Önem sırası dikkate alınmadan önlemlerin sıralanması: a.Zehirli, boğucu, renklendirici, mikroplu fabrika atıklarının merkezi arıtma ve dinlendirme tesislerinden sonra denize ulaşmalarını sağlamak. Organize sanayi sitelerinde, bölgelerinde merkezi arıtma tesislerin yapımının faaliyetini şart koşmak. Büyük kapasiteli atık üreten fabrikalarda ön amaçlı arıtma tesislerin mevcudiyeti aranmalıdır. b.Küçük büyük yerleşim birimlerin kanalizasyona bağlanması ve atıkların merkezi arıtma tesislerinde zararlı bileşenler arındırılması ve yapay göletlerde dinlendirildikten sonra sulamaya veya akarsulara, denize akıtılmaları. c.Akarsu, (dere, ırmak, nehir..) ve deniz kenarlarına her türlü hafriyatın. Çöpün, artığın dökülmesinin önüne geçmek. Her nedense Türkiye’de yaz aylarında genellikle kuruyan dere, ırmak, çay gibi akarsuların kıyıları, içleri çöplükle, her türlü pisliklerle, zehirli maddelerle doldurulmaktadır. Yaz mevsiminden sonra ilk yağan küvetli yağmurla karadaki çöpler, pislikler, zararlı ve zehirli maddeler denize dökülmektedir. Sekil 3. Parça resim III.1 de yağmurdan sonra İzmir Limanı bütününde deniz üstünde yüzen çöplükler görülmektedir. d.Akarsuların, derlerin denize dökülmeden evvel yapay göletlerden geçirilmeleri, dinlendirilmeleri.. süzgeç- bariyerlerden geçirilmelerini sağlamak e.Liman içlerinde ve sığ sularda balık avlanmasını belli bir süre yasaklamak, f.Kıyılara on mil kala balık avlanmasını kontrol etmek, sadece olta balıkçılığına örneğin, paragata izin vermek, Bu alan içerisinde sabit dikey ağlarla ve hareketli ağlarla örneğin, trata, trol ve gırgır gibi deniz dibini taraklayan balık avlama metotlarının yasaklanması,… g.Bilhassa liman içlerinden deniz diplerinden karadiken, (denizkestanesi) mideye, salyangoz, denizhıyarı ve yosun gibi deniz ürünlerin toplanılmasını yasaklamak, h.Deniz kıyılarının doğal yapısının korunmasına özen göstermek. Deniz su kenarından 50 m’ye kadar yapılaşmaya (konut, yazlık, otel v.b.) izin vermemek. i.Denizin devir daimini aksatacak dalyan, kordon, kütiskele, barınak, dalgakıran, balık, midye çiftlikleri gibi yapılara (Bilhassa liman içlerinde, boğazlarda) izin vermemek kumsalların her türlü araç trafiğine kapalı tutulması. j.Zaruri dolgularda çevreye en az zarar verecek şekilde yapılması, k.Deniz kenarlarından ve deniz diplerinden inşaatlar için kum, çakıl, taş toplanmasına izin vermemek. l.Deniz suyuna dik inen beton kordon duvarları yerine, su seviyesine kadar iri ufaklı topraksız kaya parçaların dökülmesi, m.Deniz uyunun devir daimini destekleyecek kanalların açılması. (Örneğin İzmir Limanında Bayraklı önlerinden denizin dibinde 2 –3 m genişliğinde, 2 m. derinliğinde tarak gemileri ile açılacak kanallar ve veya deniz dibine döşenecek borularla pis suyun acık denizlere taşınmasını kolaylaştıracaktır. Ayrıca açıktan temiz suyun liman girmesine de katkı sağlayacaktır. n.Denize acılan derelerde, deniz kıyısına yakın yerlerde tagarların açılması, (küçük kapasiteli pis, katıklı su dinlendirme havuzları, göletler Şekil 5) o.Halk yazılı ve görsel basınla konunun ehemmiyeti acısından bilgilendirilmelidir. Temiz çevre bilinci aşılanmalıdır. (Örneğin hanımların daha az sıklıkta çamaşır yıkamaları, daha az deterjan temizlik malzemeleri kullanmaları, gereğinden fazla poşet almamaları, Ağır atıkların, çöplerin, hafriyatın dere kenarlarına veya denize gizli dökülmemesi, kızartma yağlarının tuvalete dökülmemesi, Tamirhanelerde motor, fren yanık yağlarının kanalizasyona, dere kıyıların tenha yerlere boşaltılmaması gibi uyarılar. Evsel ve sanayi atik yağların haftanın belli günlerinde ücret karşılığında toplanması bu toplanan yağların rafine edilerek yakıt olarak kullanılması gibi projelere destek vermek ) p.Çevreyi kirletenlerin takibi, tespiti ve caydırıcı hapis ve para cezaların uygulanması q.Dolgu işleminin en kısa sürede tamamlanması, r.Dolgu işleminin suyun akıntısını engellemeyecek biçimde şekillendirilmesi s.Dolgu işlemi için hazırlanan projenin ilgili makamlar tarafından onaylı olması, Dolgu işlemi kıyı yerel yönetimlerin keyfine bırakılmamalıdır. 4. SONUÇLAR ·Deniz kıyıları her geçen gün farklı şekillerle kirletilerek deniz ekosistemini kendi kendini yenilenmeyecek, onarılmayacak derecede tahribat ediliyor. Birçok limanlarımızda, hatta büyük körfezlerde, Marmara denizi gibi kapalı denizlerde kirliliği ciddi boyutlara ulaşmıştır. Buraların deniz suyunda bırakın yüzmeyi, balık avlamayı; sahil şeritlerinde gezinmek, kordondaki banklarda dinlenmek, güneşlenmek bile denizden yayılan pis kokulardan, denizde yüzen lağımsı atıklardan, çöplerden, sümüksü mikroplu iğrenç yosunlardan, köpüklerden mümkün olmuyor. Deniz kirliliği Akdeniz`i tehdit eder boyutlara ulaşmıştır. ·Deniz kirliğin önemli nedenleri ve etkenleri bu çalışmada sıralanmıştır. Denizlerin eski temizliğine kavuşması için bu nedenler ve etkenler ortadan kaldırılması gerekir. Bu yapılmadıkça yürütülen mali külfetli projeler istenileni veremeyeceklerdir. ·Balık çitliklerinin deniz kıyılarındaki ürettikleri kirlilik, yerel yönetimlerin denize döktükleri arıtılmamış kanalizasyon suları yanında hiç denecek kadar azdır. Balık çiftlikleri deniz eko sistem için olmasa olamazlardandır. Öğretim üyeleri destekli Türk kamuoyunda balık çiftlikleri aleyhine koparılan yaygara manidardır! Balık çiftlikleri çevresinde gözlenen deniz suyu kirlenmesi, kıyı denizlerimizde yerel yönetimlerin ve bazı sanayicilerin sebep olduğu, kıyı deniz kirliliğinin bir parçasıdır. ·Deniz ekosisteminin bozulmasının nedenlerinden biri, kıyıların gelişigüzel topraksı hafriyatla, çöplerle v. b. artıklarla doldurulmasıdır. Kıyı dolgu işlemiyle deniz ekosistemine verilen zararın farkında ve bilincinde değillerdir. Her şeyden evvel kumlu, taşlı, kayalıklı kıyılarda yaşam ortamı bulan canlı arıtma tesisleri de yok edilmektedir. Deniz suyuna karışan toprak yayılarak daha sonrada denizin dibine çökerek deniz içindeki canlı ve bitkilerin havasızlıktan boğulmalarına sebebiyet verdiği göz ardı edilmemelidir. Bu nedenle kıyı dolgu işlerinde topraksı hafriyat yasaklanmalıdır. ·Kıyı yerel yönetimler, (bilhassa turistik sahillerde) kıyıları doldurularak yeşil saha, geniş yollar açacaklarına; - beldelerinin kanalizasyon ve arıtma sistemlerine ağırlık versinler, - toplu insan taşımacılıkta yaşanılan problemlerle ilgilensinler. ·Kıyı denizlerimizin ekosistem dengesinin berbat edilmesi ile o beldelerin turistik çekiciliği, balıkçılığı ve dolayısıyla önemli gelirleri, iş sahaları yok olacaktır. Deniz suyunun berraklığı, içindeki yaşam, su ürünleri, koyların temizliği, doğal güzelliği bu beldeleri ilgi çekici yaptığı unutulmamalıdır. Ve bu doğal güzellikler insanlığın geleceği için korunmalıdır.   PDF VERİLERİDE İNCELEYİN documents/k__y___deniz_11.doc documents/suyunonemiekolojiksorunlar.pdf  

http://www.biyologlar.com/denizlerimiz-ve-ekolojik-onemleri

ÇEVRENİN CANLI VE CANSIZ ETMENLERİ

Cansız (abiyotik) etmenler: Işık:Canlılar için en önemli enerji kaynağı güneştir.Yeryüzüne inen enerji bitkiler tarafından fotosentez olayında kullanılır. Sıcaklık:Canlıların yeryüzüne dağılımını ve yoğunluğunu belirleyen önemli bir etkendir. İklim:Uzun zaman aralığı,içinde belirli bir bölgede egemen olan atmosfer koşullarına iklim denir. Toprak ve Minareler:Mineral tanecikleri ile humus karışarak toprağı meydana getirir.Rüzgar,sıcaklık ve suyun aşındırıcı etkileri dünyanın yüzeyini kaplayan kayaların zamanla parçalanması ,toprağı oluşturan mineral taneciklerinin ortaya çıkmasına neden olur. Su:Yeryüzünün 3/4’ü sularla kaplıdır.Atmosferde bulunan suyun yağmur, kar,dolu olarak yeryüzüne dönmesi yağış olarak tanımlanmaktadır. pH:Doğadaki sular asidik ve bazik(pH) özellikleri bakımından büyük farklılık gösterir.Ortamın pH derecesi organizmanın yaşamsal faaliyetini etkiler. Bol yağış alan bölgelerdeki topraklar, örneğin Karadeniz bölgesi toprakları oldukça asidiktir. Hayvanlar Vücut sıcaklığının Korunmasına göre; 1)Poikilotermal hayvanlar(Soğuk kanlı-Vücut ısısı değişken hayvanlar) Örnek:Balık,sürüngen,kurbağa poikilotermal hayvanlardır. 2)Homoitermal hayvanlar (Sıcak kanlılar-Sabit ısılılar) Canlı (biyotik) etmenler: Çevrenin canlı etmenleri görevlerine göre üreticiler, tüketiciler ve ayrıştırıcılar olmak üzere gruplandırılır. Canlılar arasında heterotrof ototrof ilişkisinden başka,belirli bazı yaşama ve beslenme biçimleri vardır. -Ototrof canlılar: Ototrof canlılar,kendi besinlerini kendi üretir.Bu nedenle ototrof canlılara Üreticiler de denir.Bunlar su,karbondioksit ve inorganik tuzlardan organik madde sentezler.Ototroflar ihtiyaç duydukları enerji göre sınıflandırılır. Fotosentetik ototroflar:Enerjiyi güneş ışığından sağlayan canlılardır.Yeşil bitkiler,bazı bakteriler ve mavi-yeşil algler fotosentetik ototrof organizmalardır. Kemosentetik ototroflar:Kendileri için gerekli olan enerjiyi bazı inorganik (NH3,H2S) oksidasyonundan sağlayan organizmalardır.Demir,nitrit,nitrat ve sülfür bakterileri gibi bazı bakteriler kemosentetik ototrof organizmalardır. -Hetetrof canlılar: Hetetrof organizmalar,besinlerini ortamdan hazır alır. Ototrof canlılar ve çürümüş organik maddeleri besin alarak kullanan hetetroflara,hazır beslendikleri için tüketiciler de denir.Hayvanların,mantarların ve bakterilerin çoğu hetetroftur.Hetetroflar beslenme özellikleri yönünden üçe ayrılır. Holozoik: Besinlerini katı parçacıklar halinde alanlar. Simbiyoz: Birlikte yaşayanlar. Saprofit: Çürükçül yaşayanlar. Holozoik beslenen hayvanlar kullandıkları besinlerin yapısına göre üç gruba ayrılır. Ot obur(Herbivor) Hayvanlar: Sadece otla beslenen hayvanlardır. Karada yaşayanlardan böcekler, kemirgen memeliler ve geviş getirenler; suda yaşayanlardan kabuklu ve yumuşakçalar herbivordur. Et obur(Karnivor) Hayvanlar: Sadece etle beslenen hayvanlardır.Aslan, kartal gibi yırtıcılar ve büyük yılanlar karnivordur. Hem ot obur hem ot obur (Omnivor) Hayvanlar: Hem otla,hem de etle beslenen canlılardır.İnsanların yanı sıra; ayı,domuz gibi canlılarda omnivordur. -Simbiyotik ilişkiler (Birlikte yaşama) İki veya daha fazla canlının birlikte yaşama şeklidir. Yararlı birlikleri ve zararlı birlikleri oluşturur.Birlikte yaşama üç grupta incelenir. Kommensalizm (Tek taraflı ortaklık):Birlikte yaşayan iki ortaktan biri yarar sağlarken,diğeri hiçbir yarar sağlamaz.Bu ilişki (+,0) ifadesiyle gösterilir. Örneğin ; Köpek balığına tutunarak onunla taşınan küçük bir balık (Echeneis),köpek balığına herhangi bir zarar vermeden yaşamını sürdürür.Köpek balığının yiyecek artıklarından beslenir.Kommensalizme okyanuslarda daha çok rastlanır. Midyenin kabuğuna tutunarak yaşayan Broyozoa,midyenin sağladığı su akıntısı ile gelen besinlerden yararlanır.Midyeye ne faydası nede zararı vardır. Mutualizm (İki taraflı ortaklık): Karşılıklı fayda esasına dayanan bir yaşama şeklidir.Bu ortaklıktan her iki türde faydalanır.Bu ilişki (+,+) ifadesiyle gösterilir.Mutualizm örnekleri ; Liken birliğini bir alg ile basit bir mantar meydana getirir. Alg bu birlik içerisinde üretici olarak görev yapar. Mantara ise,su ve mineral temin ederek algin fotosentez yapabilmesini sağlar ve sitemi korur. Besin, oksijen Liken =Su Yosunu + Mantarlar Su, mineral maddeler -İnsanın bağırsağında yaşayan bakteriler kendileri için yaşama, çoğalma ortamı bulurken, insan için K ve B vitaminlerini sentezler. -Geviş getiren hayvanların sindirim sisteminde bulunan bakteriler selüloz enzimi salgılayarak selülozun sindirilmesini sağlar. -Baklagil köklerindeki nodüllerde yaşayan Rhizobium adlı bakteri havanın serbest azotunu bağlar ve baklagilin bu azottan yararlanmasını sağlar. Bunun karşılığında bakteri baklagillerden besin elde eder. Protokooperasyon:Ayrıca birde protokooperasyon mevcutdur.Bur da canlılar birlikte yaşamak zorunda değillerdir.Bir araya geldiklerinde birbirlerinden istifade ederler.Örnek:Timsahın ağzından etleri temizleyen kuşlar. Parazitizm (Asalaklık) Bir canlının başka bir canlının içinde veya üzerinde yaşayarak besinini ondan elde etmesi şeklinde olur.Parazit canlı konaktan yarar sağlarken onun zararına iş görür.Bu ilişki (+,-) ifadesiyle gösterilir.Parazitin üzerinde yaşadığı canlıya konak canlı denir.İyi adaptasyon göstermiş bir parazit konağını öldürmemelidir.Parazit canlı yaşadığı yere göre ikiye ayrılır. Dış parazitler: Parazit olan canlının, konak canlının dış kısmına (Deri ya da solungaç) yapışarak ya da tutunarak yaşamasıdır.Dış parazitlerin özellikleri ; - Genellikle eklem bacaklılar grubundandır.(bit, pire, kene) - Sindirim sistemleri vardır. - Hücre dışı sindirim yaparlar. - Duyu ve hareket organelleri vardır. - Yumurta çoğalırlar, ayrı eşeylidirler. İç parazitler: Parazit canlının, konak canlının iç kısmında yaşamasıdır.İç parazitliğin özellikleri ; - Genellikle solucanlar şubesindedirler(Bağırsak kurtları, tenyalar).Hücre içerisinde (Plazmodyum) ya da kan içinde (Uyku hastalığını oluşturan bir hücreli) yaşayanlarda olabilir. - Sindirim organları yoktur. - Monomerleri tüm vücut yüzeyleri ile alırlar. - Duyu organları yoktur. - Hermafrodittir(Dişi veya erkek gamet aynı canlıda) “Bitkisel parazitler ikiye ayrılır. Yarı parazitler: Bazı bitkiler klorofil taşırlar ve fotosentez yaparlar. Ancak kök sistemleri gelişmediği için su ve mineral madde ihtiyaçlarını emeç adı verilen kökleriyle üzerinde yaşadıkları bitkinin odun borularından alırlar. Örnek; Ökse otu. Tam parazitler: Bazı bitkiler fotosentez yapamadıkları için bütün ihtiyaçlarını üzerinde yaşadıkları bitkiden sağlarlar.Klorofilleri yok veya indirgenmiştir.Kökleri (emeçleri) ile üzerinde yaşadığı bitkinin soymuk dokularından organik besin maddesi alırlar. Örneğin; küsküt otu(Çin sacı),canavar otu gibi. -Çürükçül (Saprofit) beslenme: Saprofit beslenen canlılar mayalar, küfler ve bazı bakteriler örnek verilebilir.Bu tür beslenen canlılara ayrıştırıcılar da denir.Bu organizmalarda enzim sistemi iyi gelişmiştir. Ayrıştırıcılar ölü bitki ve hayvan kalıntılarıyla, organik atıkların üzerine enzimler salgılayarak bu maddeleri parçalar ve kendileri için gerekli olan organik maddeyi bünyelerine alırlar.Ayrıştırıcıların yaptıkları bu beslenme şekline saprofit (Çürükçül) beslenme denir.Organik maddelerden inorganik madde üretirler.Mantarlar daha çok bitkileri,bakteriler ise hayvanları ayrıştırır. Saprofit, organik maddeleri inorganik maddelere dönüştürmeleriyle azot devrinde çok önemlidir.(Nitrifikasyon ,denitrifikasyon vb.) -Hem hetetrof , hem ototrof beslenme Azot bakımından fakir toraklarda yaşayan böcekçil bitkilerde bu beslenme şekli görülür.İbrik otu (Nephentes) ve sinek kapan (Dionea) gibi böcek yiyen bitkiler fotosentez yaparak kendi besinlerini üretir.Ayrıca büyümeleri için gerekli olan amino asitleri ve diğer azotlu bileşikleri yakaladıkları böcekleri sindirerek sağlar.Örnek:Böcekçil bitkiler,Öglena(Çepersiz protista örneğidir.Karanlıkta endositoz,ışıkta fotosentez),Likenler(Mantar hetetroftur, Alg ototrof) A.Madde ve Enerji akışında Üretici, Tüketici ve Ayrıştırıcı İlişkileri Canlıların hayatlarını devam ettirebilmeleri için üretici, tüketici ve ayrıştırıcı ilişkilerine ihtiyaçları vardır.Yeryüzünün ilk enerji kaynağı güneştir.Her ekosistemde üreticiler,güneş enerjisinin fotosentez yoluyla kimyasal enerjiye dönüştürür. Son tüketicilere doğru sürekli ve tek yönlü bir enerji akışı gerçekleşir. Enerjinin büyük bir bölümü, yaşamsal etkinlikler ve vücut ısısını sağlamak için kullanılır. Bu nedenle besin aktarımı sırasında, sistemde madde ve enerji kaybı olur. B.Besin Zinciri ve Enerji Piramidi Bir ekosistem içerisindeki canlıların tümü beslenme bakımından birlerine bağlıdır.Bir ekosistem de yer alan canlıların birbirlerine bağlı olarak beslenmelerine besin zinciri denir. Yalnız bitkilerle beslenen hayvanlara birincil tüketiciler denir.Birincil tüketicilerle beslenen hayvanlara ise ikincil tüketiciler,İkincil tüketicilerle beslenen hayvanlara da üçüncül tüketici denir.Ayrıştırıcılar ise ölü hayvan bitkilerin çürümesini ve içerdikleri minerallerin toprağa karışmasını sağlayan organizmalardır. Üreticiler, besin zincirinde birinci halkayı oluşturur.Bitkilerde depolanan enerjinin bir kısmı besin yolu ile ot oburlara iletilirken,bir kısmı ısı şeklinde çevreye ,bir kısmı da ayrıştırıcılara aktarılmaktadır.Ot oburlar aldıkları enerjiyi et oburlara aktarmaktadır.Görüldüğü gibi besin zincirindeki besinin bir kısmı enerji olarak kullanılırken bir kısmı da depolanmaktadır.Besin zincirleri bir araya gelerek daha karmaşık olan besin ağnı oluşturur. Besin zinciri karasal ortamlarda genellikle çiçekli bitkilerle başlarken su ortamında mikroskobik alglerle başlar. Enerji ,enerji pramidin de bir üst basamağa sadece besin yolu ile geçer.Zehirli maddelerin en fazla birikimi besin zincirinin en son halkasında bulunan canlılarda en fazla olur. Piramitin tabanından tepesine çıkıldıkça enerji düzeyi azalır.Ekosistemdeki genellikle bir canlıdaki enerjinin %10-20’si beslenme zinciri ile bir sonraki tüketiciye geçmektedir.Buna biyolojide ‘% 10 Yasası’ denir.Yaklaşık enerjinin % 90 kadarı canlıların hayatsal faaliyetleri için harcanarak kaybolmaktadır. Karalarda veya sularda birim alana düşe canlıların ağırlına Biyokütle denir. Buna göre doğada biyokütlesi en fazla olan tür bitkiler olduğu için piramidin ilk basamağında yer alır.Besin zincirinde biyokütle üst basamaklara gidildikçe azalır.Canlı sayısına,canlı ağırlığına yada enerjiye dayalı olarak çizilen bu piramite ‘ekolojik pramit’ denir Denizlerde bitki ve hayvan türleri genellikle güneş ışınlarının ulaşabildiği yüz metrelik derinlikte yaşar. Bitkisel planktonlar fotosentez ile ürettikleri besini ve oksijeni yine mikroskobik olan hayvansal planktonlar kullanırlar. Besin pramidin de tek yönlü enerji akışı vardır.Bir canlıdan diğerine aktarılan enerji geri dönmez. Populasyonda ki bireylerin vücut büyüklükleri artıkça sayıları azalır.

http://www.biyologlar.com/cevrenin-canli-ve-cansiz-etmenleri

Birleşik Alan Kuramı

Aynı kuantum alanın kuantumları olan iki özdeş parçacığın ayırt edilmesi mümkün değildir. Çünkü Heisenberg’in belirsizlik ilkesine göre, bu özdeş iki parçacığın uzaydaki yerlerini bir ölçüde bulanık hale getirir ve ikisi birbirine biraz yaklaşıp sonra ayrılırlarsa hangisinin hangisi olduğuna karar verebilmek ilkesel olarak imkânsızlaşır. Bu yüzden de kütle,spin,elektrik yükü,momentum gibi tüm ölçülebilecek özellikleri aynı olan iki özdeş fermion, aynı kuantum durumunda bulunamazlar (bunlar fermi-dirac istatistiğine uyarlar). Bu yüzden bir atomun aynı enerji durumunda, biri yukarı diğeri aşağı spinli, sadece iki elektron bulunur ve bu durum diğerlerini de başka bir enerji durumunda (yani yörüngede) bulundurmak zorunda bırakır. Yine bu kavram,iki farklı atomda farklı elektron sayısının bulunması, atomları farklı kimyasal özelliklere sahip kılarak evrende birbirine benzemeyen atomların var olmasını sağlar. Böylece iki atomu bir araya getirip bir molekül oluşturmak isteyince,yine pauli dışlama ilkesinden kaynaklanan bir karşılıklı itme etkisi yüzünden, iki atomu tam birbirinin içine sokmak mümkün olmamakta, bunun sonucu olarak da moleküller meydana gelmektedir. Her ne kadar elektronlar arası itici elekktrostatik (diğer ismi elektromıknatıssal ) kuvvet burada bir rol oynasa da, kısa mesafelerde esas belirleyici olan itici etki “pauli dışlama” ilkesidir. Bozonlar ise bundan farklı olarak,iki bozon (ki bunlarda Bose-Einstein istatistiğine uyarlar.) uzayda aynı konuma, spine, momentuma…vb) özelliklere sahip olabilirler. Bu da bozonların sayısının sonsuz olarak çok büyük kuvvetleri doğurabilecekleri anlamına gelir. Fakat, kuvvet taşıyan parçacıkların (bozonların) kütlelerinin büyük olma durumunda ise, onları yayınlayıp,çok uzak mesafeler boyunca değiş tokuşu zor olacağından menzilleri kısadır. Buna karşın, kütlesiz olanlar çok daha uzun mesafeli olurlar. Bunlardan kısa mesafeli olanlara,zayıf nükleer kuvvetle,şiddetli kuvveti taşıyan pi mezonlarını,uzun mesafeler için ise, gravitasyonel ile elektromanyetik kuvveti verebiliriz. Bu dört kuvveti doğuran parçacıklar,dedektörler tarafından algılanamadıkları için gerçek parçacıklardan farklı olarak “sezilen, virtüel, sanal” tanecikler ismi verilmesine karşın varlıkları,yarattıkları ölçülebilir etkilerden bilinmekte olup bazı koşullarda, karşımıza gerçek parçacıklar gibi çıkmaktadırlar. Bunu şöyle ifade edebiliriz;bir atomun elektronlarının yüklü çekirdek etrafındaki dönüşüne neden olan elektromanyetik çekim gücü, bu sezilen (1) dönmeli parçacıkların (fotonların) alış verişi biçiminde açığa çıkarken,bir elektronun bulunabileceği yörüngelerden birini terk edip,alt yörüngelere geçmesi durumunda foton yayımlayarak gerçek bir parçacık olarak karşımıza çıkar. Şimdi de bu kuvvet taşıyan parçacıkların,elektron ya da quark gibi,maddi parçacıklar arasındaki etkileşimi nasıl gerçekleştirdiklerini görelim. Bir maddi parçacık olan fermion, kuvvet taşıyan bir parçacık (bozon) yayımlar ve bu yayımlamanın tepkisi, yayımlayan parçacığının hızını değiştirir; daha sonra kuvvet taşıyan parçacık, başka maddi parçacıkla çarpışır ve bu parçacık onun tarafından soğurularak, bu maddi parçacığın hızını değiştirir, sonuç olarak sanki iki maddi parçacığın aralarında bir kuvvet varmış gibi algılanmasını sağlar. Aslında iki cisim arasındaki parçacık alış verişinin,çekici ve itici kuvvetlere nasıl yol açabileceğini göstermenin hiçbir basit matematiksel yöntemi yoksa da,kaba bir benzetiş ile bu süreci sezgisel olarak, birbirlerine basket toplarını atıp alan iki çocuğu göz önüne alarak açıklayabiliriz. Onlar topları birbirlerine attıkları taktirde, her biri geriye doğru hareket edecek ve kendilerine atılan topu yakalamaları ile beraber, arkaya doğru itilmeleri (momentumları) artıp parçacık alış-verişine karşılık gelen itme kuvveti meydana gelecektir. İkisinin de birbirlerinin ellerinden topları almak istedikleri durumda ise, bu ikisi arasında etkiyen bir çekici kuvvete eşdeğer olacaktır (toplam kuvvet,çok sayıda foton değiş tokuşunun toplam makroskobik etkisi biçiminde açığa çıkar). Parçacıkların aynı zamanda, dalgasal özellikleri dolayısıyla bakış açısı ayrı bir noktaya taşınmıştır. Çünkü iki elektron arasındaki etkileşimi sağlayan fotonlar, aynı zamanda birer elektromanyetik dalga oldukları ve bu dalgalarda titreşen alanlardan meydana geldikleri için “kuantum alanı” denilen yeni bir kavram ortaya konarak alanlarla,parçacıkların aynı olgunun iki farklı görünümü olduğu ortaya çıkmıştır. Böylece Einstein’ın yerçekimsel alan kuramı ile kuantum alan kuramı,parçacıkların kendilerini çevreleyen uzaydan ayrı düşünülemeyeceği ve bu parçacıklar bir yandan uzayın yapısını belirlerken ,öte yandan da,yalıtılmış varlıklar değil, uzayın her yerinde bulunan bir alanın bölgesel yoğunlaşması olarak ele alınmaktadır. Bu konuda Herman Weyl şunları söylemektedir “elektron benzeri maddesel bir parçacık, yalnızca elektriksel alanın küçük bir baskın noktasıdır. Bu baskın noktada,alan kuvveti çok yüksek değerlere ulaşarak bize, orada çok yüksek bir alan enerjisinin çok küçük bir uzay bölgesinde yoğunlaştığını göstermektedir. Böyle bir enerji düğümü,çevresindeki alan bölgesiyle kesin bir sınıra sahip olmamakla beraber boş uzayda, göl yüzeyinin üstünde hareket eden bir su dalgası gibi ilerlemektedir.” Dolayısıyla, her temel parçacık bir kuantum alanının kuantumudur. Yani fotonlar,elektromanyetik alanın,elektronlar bir elektron alanının, kuarklar bir kuark alanının …vb parçacıklar da kendi mertebeleri olan alanların kuantumlarıdır. Einstein bunu bir adım daha ileri götürerek; ”Bundan dolayı maddeyi alanın aşırı derecede yoğunlaştığı uzay bölgelerinden oluşan bir şey olarak algılayabiliriz. Söz konusu yeni fizik anlayışında , hem alana ve hem de maddeye ayrı ayrı yer yoktur. Çünkü burada “ALAN” TEK gerçekliktir.” diyerek ömrünün son otuz yılını tüm alanların aslında Tek bir alanın farklı görünümleri olan Büyük Birleşik Alanlar teorisine adadı, fakat başarılı olamadı. Tek bir kuvvetin değişik görünümleri olan bu dört temel kuvvet,evrenin yaratılışındaki t=o ile t=10 üssü (-43) saniyelik zaman ve 10 üssü(-33) cm.’lik uzayın en kısa mesafe aralığında birleşik olarak tek bir halde idi. Evrenin t=o zamanında yaratılmasına karşın, uzay ve zamanın olmaması,sıcaklığın ve yoğunluğun sonsuz olmasından dolayı “Plank uzayı” denen bu boyuta soru işareti konularak,zamanın bölünen en ufak anı olan 10 üssü (-43) saniyesinden sonra enerji ve zaman tarif edilmeye, mekân hesaplanmaya başlanmaktadır. Buna kıyasla, daha öz boyutta bu kavramı mistisizm de; zamanın varlığını Esmadan,Esmanın da varlığını “An” dan aldığını söyleyerek, “An” ın da bildiğimiz gibi,zamanın kısa bir parçası değil,önü ve arkası olmayan, hareketlilikte durağan bir kavram olarak düşünülmesi gerektiğini belirtmektedir. (Bkz. Sufizm ve İnsan/tasavvuf-Hiçlik) 10 üssü(-33) cm mertebesinin bir üst boyutu olan soyut yaratılış,10 üssü (-43) saniyesinde enerji paketçikleri olarak somut döneme geçişte mevcut olduğu yüksek sıcaklık ve enerji dolayısıyla planck ısısı ve planck enerjisi olarak adlandırılır. Bu ölçek(evrenin kendisinin sığıştığı tek bir kuant olan Aknokta) o kadar küçüktür ki,bizim onu gözlemleyebileceğimiz boyutlara taşımak, bir atomu,bir gökada (galaksi) kümesi boyutlarına kadar büyütmekle aynı anlama gelmektedir. Bu büyüklüğü ayrı bir kıyaslamayla algılamaya çalışırsak; bizim ayrıntılı olarak olayları gözleyebileceğimiz mesafeye 1 metre dersek, 10 üssü (26) metreye evren,10 üssü (22) metreye süper galaksi kümeleri ile galaksi kümeleri,10 üssü (19) metreye galaksiler,10 üssü (12) metreye güneş sistemi,1 cm.’ den daha az olana kristaller,10 üssü(-8)metreye moleküller, 10üssü(-10) metreye atomlar,10 üssü (-14)metreye çekirdek,10üssü(-15) metreye proton ve 10 üssü (-17) metreden daha küçük olana(ki hâlâ istediğimiz boyutun yaklaşık 10 üssü (15) katı büyüklüğüdür) quark ve lepton boyutu deriz. Tam 10 üssü(-43) sn. de yoğunluğun sonsuz değerden 10 üssü (94) gr/cmx3 (ki bu yoğunluğu suyun yoğunluğunun 1, demirinkinin 7 olduğu düşünülürse, bize göre yine sonsuz kabul edilebilir) sıcaklık ise 10 üssü 32 dereceye indiğinde birleşik halde bulunan rölativite teorisi ile kuantum teorisi (rölativistik-kuantum teorisi) ya da diğer bir şekilde kütle çekim kuvveti ile diğer üç kuvvet bozunarak ayrı ayrı kuvvetlere ayrıldı. Evren 10 üssü(-35) sn.ye geldiğinde ise 10 üssü(27) dereceye düşerek 10üssü(-35) ile 10üssü(-32) sn aralığında, kozmolojide enflasyon teorisi olarak da adlandırılan evren büyüklüğünün 10 üssü(50) kat artmıştır. Bu durumun içinden çıkamayan bir profesör, duygularını “evreni anlıyorum diyen sadece anlamış taklidi yapmaktan öteye geçemez” şeklinde ifade etmek zorunda kalmıştır. Ve 10 üssü (-32) sn ye gelince Güçlü nükleer kuvvet de ayrıldığında birleşik halde sadece “elektro-zayıf” kuvvet bulunuyordu. 10 üssü(-10) sn.de ise elektro-zayıf kuvvette bileşenleri olan elektromanyetik kuvvet ile zayıf nükleer kuvvete ayrışarak plank uzayında birleşik olan dört kuvvet, böylece soğuma fazlarına bağlı olarak simetrileri bozulup ayrı ayrı kuvvetlere bölündü. Ayrılma fazlarını daha iyi betimlemek ve ortaya atılan simetri kırılmasını daha iyi anlamak için şu iki örneği verebiliriz: Birincisi, bir masa üzerinde düzgünce dizilmiş tabak,çatal (bıçak,kaşık) ve su bardağına yukarıdan baktığımızda,birinin diğerinden farkını algılayamayarak hangi tabağın kime ait olduğunu anlayamayız. Dolayısıyla masanın bir tarafındaki tabakla,diğer tarafındaki tabak arasında ayrım yoktur. Fakat tabakların sahipleri masada ait oldukları yerlere oturdukları taktirde, bu eşitlik bozularak,masanın simetrisi kırılmış olur. İkinci örnek ise; Donma noktasının üzerinde sıvı su,yüksek derecede bir homojenlik gösterir ve bir su molekülünün bardağın içindeki bir noktada bulunma olasılığı ,bir başka noktadakiyle tam olarak aynı olmasına karşın su donduğu taktirde uzaydaki farklı noktalar arasındaki bu simetri kısmen yitirilerek ,buz bu durumda bir kristal örgüsü oluşturur ve su molekülleri bu örgüde düzenli ve belli aralıklı konumlara yerleştiğinden dolayı da bu durum su moleküllerinin bir başka yerde bulunma olasılığını neredeyse sıfıra indirir. Böylece sıcaklık düşüp,evren soğudukça da simetriler aynı şekilde kırıldı. www.genbilim.com

http://www.biyologlar.com/birlesik-alan-kurami

Kalıtsal Materyalin Oluşumu – Abiyogenez Teorisi – Miller Deneyi

Bilindiği üzre evrim savunanlarına sıkça sorulan bir sorudur “yaşam nasıl başladı?” sorusu. Tabi bu soru sırf yaratılışçılar tarafından değil, evrim teorisini destekliyenler tarafından da sorulmuştur. Evrimin ileri aşamalarını rahat bir biçimde fosillerde görebilmemize rağmen ve hatta hızlı üreyen popülasyonlarda olan “hızlandırılmış evrim” dediğimiz değişimi görebilmemize rağmen, ilk canlılık kıpırdanmalarının başladığı yarı canlıları fosil olarak görememekteyiz. Başlangıcı her ne kadar karamsar yapsam bile, bu sadece dünyanın yaşı ve fosilleşmesini beklediğimiz materyalin zayıflıgından kaynaklanmaktadır. Bu noktada, maalesef birilerine kabul ettiremiceğimiz teoriler devreye girmektedir. Detaylara girmeden önce şunu belirtmeliyim, abiyogenez teorisi ile, evrim teorisi farklı şeylerdir. Biri canlı yaşamının başlangıcını açıklamaya çalışırken diğeri canlılığın nasıl çeşitlendiğini ve değiştiğini açıklamaya çalışır. Dünyada uzun süre boyunca (eski yunandan, geç rönesansa kadar) canlıların cansız maddelerden ortaya çıktığını savunan, spontaneous generasyon (kendiliğinden oluşma) fikri geçerliydi. (Abiyogenez ile karıştırılmamalıdır, çürüyen bir et üzerinde oluşan sinek larvaları bu olaya örnektir) Gün geçtikçe bu fikrin makroskobik canlılar için geçerli olamayacağı bilim dünyası tarafından kabul görmeye başladı. Fakat kendiliğinden oluşma fikri, Pasteur‘ün et suyu ile yaptığı deneylere kadar varlığını sürdürdü. Pasteur’ün deneyi kısaca, balon jojelerde kaynatılan et sularının açıkta bırakıldığında ve kapalı tutulduğunda neler olacağının gözlenmesidir. Deney sonucunda, kapalı tutulan steril(kaynatılmış) et sularında hiçbir organizmanın ortaya çıkmadığı görülmüştür. Pasteur’ün bu çalışmaları sonucu, kendiliğinden oluşma fikri tamamiyle elenmiştir. Fakat “ilk organizma nasıl oluştu?” sorusu bu fikrin yerini doldurmuştur. İlk dediğimiz canlılarda, canlılardan ürediyse(biyogenez) o zaman ilk olamazlardı. Günümüzde canlılığın bu şekilde(biyogenez) hayatını devam ettiriyor olması, abiyogeneze her ne kadar kanıt oluşturmasada, dünyanın erken dönemlerinde koşullar çok farklıydı. Oksidasyonun nedeni olan oksijenin atmosferde çok az bulunması, yıldırım ve volkan faaliyetlerinin çokluğu, mor ötesi ışınların ve güneş enerjisinin günümüzdekinden daha şiddetli olması bu farklılıklara örnektir. Biyologlar bu konuda fazlasıyla araştırma yapmakta ve pek çok görüş ortaya atmaktadırlar. Bunların en çok destek göreni ve test edilebileni dört evre hipotezi olmuştur. Bu hipotez; 1. amino asit ve nükleotitler gibi küçük organik moleküllerin abiyotik ortamda sentezlenmesi, 2. küçük moleküllerin (monomerler) birleşerek, protein ve nükleik asitler gibi polimerlere dönüşmesi, 3. tüm bu moleküllerin “protobiont” adı verilen zarla sarılmış, iç kimyası dışından farklı olan damlacıklar haline gelmesi, 4. kalıtılmayı mümkün kılan kalıtsal materyalin oluşması. Tabiki bu dört evre hayal ürünü değildir. Bunların hepsi yapılan deneylerle sürekli test edilmektedir. Bu deneylerden en önemlisi Miller-Urey deneyidir.

http://www.biyologlar.com/kalitsal-materyalin-olusumu-abiyogenez-teorisi-miller-deneyi

Su ve Mineral Madde Metabolizması

Bitki hücresine alınan su canlılığı sağlayan tüm olayların yürümesi için gerekli ortamı sağlar. Bilindiği gibi su yarıkovalent, elektron çiftlenmesi ile oluşan O - H bağlarının 105 derecelik açı yapması ve daha çok -2 yüklü oksijene yakın olan elektron çiftlerinden oluşması nedeniyle çift kutuplu, dipol bir moleküldür. Bu nedenle su reverzibl olarak H(3)O +, hidroksonyum ve hidroksil şeklinde iyonlarına ayrılabilir. Mineral iyonları çevrelerine zıt yüklü uçlarını çekerek moleküler su moleküllerinden su zarfı oluşturur ve. Bu şekilde de hem doymuş hidrokarbonlar ve lipidler dışındaki tüm küçük moleküllü organik maddeleri, hem de kuvvetli asidik ve bazik maddelerden polar tuzlara kadar iyonik karakterli maddeleri değişen oranlarda çözebilir. Bu sayede de çözelti ortamında termik hareketlilik kazanan maddelerin moleküllerinin çarpışarak kimyasal tepkimeye girmesi ve canlılık için gerekli biyokimyasal tepkimelerin yürümesine uygun ortam sağlar. Dipol karakteri nedeniyle su molekülü makromoleküller ve polimerler zincirleri üzerindeki iyonik gruplara tutunarak zincirlerin arasına girer ve uzaklaşmalarına neden olur. Bu boşluklara girme olanağı bulan enzim proteinleri gibi suda çözünür maddeler de canlılık olaylarının sürmesini sağlar. Tüm bu nedenlerle su canlılığın en temel maddelerindendir. Ayrıca gene dipol özelliği ve iyonlaşabilir oluşu, kinetik tanecikler oluşturması nedeniyle birçok madde ile kolayca tepkimeye girebilir ve canlılık olaylarının büyük çoğunluğunda kimyasal ajan olarak rol oynar. Oksitlenme tepkimelerine elektron sağlar, redüklenme tepkimelerinde de proton kaynağı görevi yapar. Dipol kutupları elektriksel iletken olması ve iyonlaşma oranının tersinir olarak içinde çözünmüş olan iyonik maddelerin hakim yüküne bağlı oluşu biyoelektriksel olayların sağladığı canlılıkla ilgili işlevlerin gerçekleştirilebilmesi olanağını verir. Termik hareketliliğinin yüksek olması nedeniyle yaptığı basınçla organel ve hücrelerin dış basınç etkisi ile ezilmesini önler. Su metabolizması adı altında toplanabilecek tepkimelerin canlılıkla ilgili her tepkime zinciri ve devrelerine yayılmış olması, bu tepkimelerin birbirinden çok farklı ve bağımsız işlevlerinin yüksek sayıda oluşu bu konunun bir bütün halinde ele alınmasını engeller. Bunun yerine diğer konular içinde yeri geldikçe söz edilmesi daha kolay ve anlaşılabilir bir yaklaşımdır. Mineral elementlerinin canlılıktaki rolleri ise daha kolay sınıflandırılabilir: Esas elementler belli bir derişim aralığında sağlıklı, normal yaşamın sürdürülebildiği, bunun altındaki ve üstündeki derişimlerinde önce geçici olabilen, daha sonra da kalıcı arazlar bırakan eksiklik ve toksik etkileri, bu sınırların dışında da ölümcül etkileri görülen elementlerdir. Bu derişim aralıkları açısından da makro ve mikro elementler ayrılır. Herbir elementin metabolizmadaki ve canlılıktaki rolleri farklı olduğundan canlı türleri arasında ve bir canlının yaşam devrelerine, içinde bulunduğu ekolojik koşullara göre gereksinimleri farklılıklar gösterir. Bu açıdan hem biyokimyasal, hem fizyolojik, hem de ekofizyolojik açılardan incelenmeleri sonucunda doğru değerlendirmelere ulaşılabilir. Önemli bir konu da bir elementin derişimindeki değişimlerin diğer elementlerden yararlanılması, kullanılması üzerindeki sinerjistik ve antagonistik etkileridir. Bu etkileşimler sonucu hem iyonik matrikste hem de organik metabolizmada çeşitli değişiklikler meydana gelir. Azot, P, Ca ve Mg ile Na ve K, Fe, Zn, u ve B elementlerinin tümü arasında bu tür ilişkiler ağı vardır. Örneğin P, K ve Zn ile Cu ile sinerjistik etkiye sahiptir, Mg ile hem antagonistik hem sinerjistik ilişkisi vardır. Azot Mg üzerinde antagonistik, K ve B üzerinde sinerjistik etkilidir. Bu tablo da P ile N arasındaki dolaylı ilişkiyi ortaya koyar vs. Antagonistik ilişki aynı bağlayıcı uç , kök için rekabete dayanan Zn+2, Cd+2 ilişkisi şeklinde olabildiği gibi Cu+2 ile S-2 tepkimesi sonucunda çözünmeyen CuS oluşumu gibi deaktivasyon ilişkisi de olabilir. Türler arasındaki seçici beslenme farklılıkları yanında elementler arası metabolik ilişkiler matriksi populasyonlar arasında davranış farklılıklarına yol açarak rekabetsel ilişkiler üzerinde etkili olur. Mineral iyonlarının genelde çok önemli olan bir özellikleri organik maddelerin ve temelde onların oluşturdukları yapıların oluşumu, sağlamlığı ve işlevleri üzerindeki etkileridir. Membranlar yanında nükleik asitlerin helislerindeki fosfat gruplarının aralarındaki katyonlar sayesinde bilinen yapılarına sahip olmaları Ca, Mg, P, S elementlerinin yapısal işlevlerini gösterir. İz elementler pH 7 civarında yürüme durumunda olan hidrolitik ve sentetik tepkimelerin enzimlerinin aktivatörü olarak rol oynarlar. Bu işlevlerini de Lewis asit ve bazlığı yolu ile su da dahil, sübstratları polarize ederek yaparlar. Lewis asitleri elektron çifti alabilen, bazları da verebilen maddeler olarak tanımlar. Klasik asit - bazlar için geçerli olduğu gibi de maddelerin elektron çifti alma - verme potansiyellerinin büyüklüğüne göre bir madde çiftinin asitlik - bazlık ilişkisini belirler. RNA polimeraz, nükleazlar, fosfatazlar, esterazlar gibi bir çok enzimin Zn+2, Mn+2 gereksinimleri buna örnektir. İz elementlerin aynı mekanizma ile yürüyen önemli bir rolleri de elektron transfer zincirlerindeki rolleridir. Fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan bu tepkimelerde de Fe+2/ Fe+3/Fe+4, Cu+/Cu+2, Mn+2/ Mn+3/Mn+4, Mo+4/ Mo+5/Mo+6, Co+/Co+2/Co+3 ve Ni+/Ni+2/Ni+3 iyonları rol alır. Moleküler azotun fiksasyonu ile amonyağa dönüştürülmesinde de Fe, Mo ve V çiftlenmemiş elektron kaynağı ve donörü olarak iki aşamalı şekilde rol alırlar ve enerjetik açıdan fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan tepkimenin gerçekleşmesini sağlarlar. Mineral iyonlarının organik madde metabolizmasındaki en belirgin rollerinden bir diğeri de klorofil, hemoglobin gibi canlılığın sürmesini sağlayan büyük moleküllerin yapısında molekülün stabilitesini sağlayan koordinasyon merkezi olmalarıdır. Eşlenmemiş elektron çifti paylaşımı ile oluşan doğal bileşikler renkli ve suda çözünmeyen bileşiklerdir. Metal iyonlarının koordinasyon bağı sayısı değerliklerinden farklı değerlerdir. Amino asitlerin yan zincirlerindeki fonksiyonel grupların protonları yerine metal bağlanması ile de koordinasyon bileşikleri oluşabilir. Özellikle histidin, metionin, sistein,, tirozin, glutamat ve aspartat yanında serin, treonin, lizin ve treptofan amino asitlerinin hidroksi veya amino grupları aracılığı ile koordinasyon bileşikleri yapmaları peptid ve proteinlerin bu yolla sağlam yapılar oluşturmalarına neden olur. Bu açıdan amino asitler ile katyonlar arasında seçicilik ilişkilewri vardır, örneğin Tirozin yanlızca Fe+3 ile bağlanabilir. Sisteinin ise monovalent Cu, divalent Zn ve Cu ile Fe, trivalent Fe ve Ni +1-3, Mo+4 -6 ile koordinasyonu mümkündür. Cu + ve +2, Zn+2 ile Fe+3 amino asitlerle sağlam koordinasyon bağları yaparken, diğerlerinin bileşiklerinin stabilitesi düşüktür. Global proteinlerin metal iyon komplekslerinin enzimatik aktivitede rol oynayabilmesi için 4 veya 6lı koordinasyon bağ kapasitelerinin doymamış olması gerekir. Bu açık uca geçici olarak su gibi bir molekül bağlanır ve sübstratla yer değiştirdiğinde kataliz başlayabilir. Ancak proteinden elektron transferinin doğrudan gerçekleştiği, metal iyonunun elektron alışverişi yapmadığı sistemlerde buna gerek yoktur. Temelde metalik koordinasyon protein molekülünün sterik geometrisini sübstratın adsorpsiyonu ile sterik yapısını tepkimeye uygun hale getirerek sağlar. Azot bilindiği gibi nükleik asit, protein, peptid, amid ve amino asitlerin önemli bir bileşenidir. Bunların yanında birçok sekonder metabolizma ürününün de sentezi ve gereksinim duyan bitki grubunun normal yaşam devrini sağlıklı şekilde sürdürmesi için gereklidir. Topraktan alınan nitrat ve amonyum ksilemden aynı şekilde tuzu halinde iletilir, ancak fotosentetik dokularda elde edilen karbohidratlarla tepkime zincirlerine girebildikleri hücrelerde redüklenerek -NH2, amino grubu içeren organik azotlu bileşiklere dönüşürler. Nitratın da amonyuma dönüştürülmesinden sonra glutarik asit gibi iletilebilir organik asitler üzerinden yağ asitlerine amino grubunun katılması ile amino asitler meydana gelir. Aromatik a - amino asitlerin sentezinde ve özellikle birbirlerine dönüşümlerinde hidroksillenme tepkimesi önemlidir, örneğin fenilalaninin hidroksillenmesi ile tirozin oluşur. C -, O - ve N – metillenmeleri de önemlidir ve örneğin homosisteinden sağlanan metil grupları metiyonin, glisin veya serin metili ile de tüberin metaboliti sentezlenir. Aromatik amino asitlerin mikroorganizmalar ve bitkilerdeki temel sentez yolu , adını ilk bulunduğu şikimi-no-ki bitkisinden alan ve benzen halkalı şikimik asidin biri açılmış çift halkalı korizmik asitin L – fenilalanin, tirozin veya triptofana dönüştüğü şikimik asit veya şikimat yoludur. Fosfoenol piruvat ile eritroz – 4 – P tetrozunun kondansasyonundan sentezlenen ara maddeler üzerinden şikimik asit korizmik asite ve sonra üç farklı organik asite dönüşerek aromatik amino asitleri verdiğinden sonraları korizmik asit yolu adını alan sentez yoludur. Bakterilerde salisilik asit gibi maddeler, yüksek bitkilerde linyin ve alkaloidler, flavonoidler bu aromatik amino asitlerden ve özellikle triptofandan sentezlenir. Linyinler sinnamik asitlerin alkollerinin ürünüdür. Azot eksikliği azotun klorofil yapısındaki 4 pirol halkasındaki yeri nedeniyle klorofil oluşumunu engeller ve fotosentez eksikliği nedeniyle büyüyüp, gelişmesini önler. Doğal olarak protein, enzim ve nükleik asit metabolizmalarını yavaşlatır, durdurur ve yaşlı doku ve organlardan başlayan boşalma ile ihtiyarlama - senesans ve ölüme neden olur. Azot bileşiklerinin yapısal proteinler gibi taşınamayan formlarının proteolitik enzimler gibi hidroliz enzimlerince parçalanarak iletilebilir formlara dönüştürülebilmesi genç ve büyüyen dokular ile organların olabildiğince korunması olanağını sağlar. Fosfor bilindiği gibi enerji metabolizmasında çok önemli yer tutar. Yeşil bitkilerin güneşten, bazı bakterilerin ise inorganik bileşikleri parçalayarak elde ettiği fiziksel enerjiyi yüksek enerjili kimyasal bağ enerjisi halinde saklayıp, gerektiğinde açığa çıkartılması ile kimyasal ve fiziksel işlerin yapılmasında kullanmasını sağlar. Bu konu fotosentez ve kemosentez, solunum ve sindirim metabolizmaları içinde incelenecektir. Burada elementel fosforun enerji metabolizmasındaki kilit rolünün nedenleri üzerinde durmak yeterli olabilir. Nükleik asit sentezinde organik bazlar fosfatları halinde sübstrat olarak kullanılıp tepkime sırasında fosfatın açığa çıkması, solunumda elde edilen enerjinin ATP kazancı olarak hesaplanması iyi birer örnektir. ATP su ile tepkimeye girdiğinde üç fosfat grubundan biri açığa çıkarken bu fosfat bağında yoğunlaşmış olan enerji açığa çıkar. Bu enerji diğer bağ enerjilerine göre yüksek olduğundan yüksek enerjili, enerjice zengin bağ adını alır. Bunun nedeni de bu bağın oluşturulmasında yüksek enerji kullanılmasına gerek oluşudur. ATP ve NADP.H2 enerji metabolizmasının kilit maddeleridir. Bunun temel nedeni oluşumlarının sübstratları olan maddelerin kinyasal potansiyeli ile bu tepkime ürünlerinin kimyasal potansiyel farkının yüksek oluşudur. Adenin de fosfat gibi eksi yüklüdür, bu nedenle adenine 3 fosfatın bağlanması ile ATP sentezlenebilmesi için yüksek enerji kullanılması gerekir, serbest enerji önemli miktarda artar. Organik bileşiklerin fosforilasyonu, yani ATP veya benzeri bir fosfat kaynağından grup transferini kinaz enzimleri sağlar. Fosfat, ADPve ATP sulu çözeltilerinde farklı değerlikli formlarda bulunabilen, Mg ve Ca iyonları başta olmak üzere katyonlarla kelasyon tepkimesine girebilen maddelerdir. Bu nedenle de pH gibi etmenlere bağlı olarak ATP değişik yollardan sentezlenebilir. Nötr pH civarında divalent katyonlara gerek olmadan ADP + HPO4 + H3O ® ATP + H2O tepkimesiyle, ATP sentetaz enziminin etkisiyle sentezlenir. Bu molekülün hidroliz denge sabitesi diğer fosfat bileşiklerinden çok daha yüksektir, bu nedenle de diğer organik bazların trifosfatları oluşturulamaz. Bu pHa bağlı denge durumu sayesinde ATP, ATPaz izoenzimlerinin etkisiyle ve büyük oranda ADP ve fosfata hidroliz olabilir. PH 7 civarında ADP moleküllerinin yaklaşık yarısı -2, diğer yarısı ise -3 değerlikli iken ATP molekülleri de yarı yarıya -3 ve -4 değerliklidir. Mg+2 veya Ca+2 ve diğer katyonlar aynı moleküldeki fosfat köklerinin (-- O -1) yüklü oksijenleri arasında elektrostatik olarak tutularak kelatlaşmayla moleküllerin form sayılarının artışına neden olur. Bu çeşitlilik değişik özelliklerdeki izoenzimlerin aktiviteleri ile ATP enerji deposunun kontrollu şekilde farklı metabolik olaylarda kullanılabilmesini sağlar. Yani önemli bir konu da açığa çıkan ADP molekülünün serbest halde kalabilmesi ve başka bir tepkimeye girmemesidir. NADP.H2 dışındaki difosfatlar ise başka tür tepkimelere de girebilir. Hidrolizlerinin kinetik denge sabiteleri düşük olduğundan hidrolizleriyle çıkan enerji de düşüktür. Bu nedenle de enerji depolanmasında tekrar kullanılamazlar. ATP ve NADH2 nin enerji metabolizması açısından önemli bir özellikleri de membranlardan kolay geçebilmeleri ile enerji dağılımını sağlayabilmeleridir. Fotosentezde kloroplastlardaki devresel olmayan elektron iletimi sırasında oluşan NADP.H2 NADPnin redükte formudur ve bu iki form bir redoks çifti olarak eşit miktarlarda birarada bulunur. NADP molekülünün yanlızca NAD kısmı 2 e- alarak NADPH2 oluşturur. Bu elektron alışverişi zinciri elektron akımını sağlar ve bu şekilde ışık enerjisi elektron iletimi yoluyla enerji kazancına, depolanmasına yol açar. Bu konu fotosentez incelenirken görülecektir. Fosfatazlar fosfat grubu olan organiklerden fosfat gruplarını ayıran enzimler olarak metabolizmada önemli bir yer tutarlar. Optimum pH değerlerine göre asit ve alkalin fosfatazlar olarak ikiye ayrılırlar. Bu mekanizmalar hücrenin endojen tepkimeleri başlatma ve yürütmesi için gereken yeni kimyasal bağ oluşumuna dayanan sentez ve dönüşüm tepkimelerine enerji sağlar. Gerek duyulduğunda enerji denetim altında yüksek enerjili fosfor bağının ATP sentetaz ile sentez ve ATPaz ile hidrolizi ile biyolojik iş için enerji sağlanır. Fosfor fotosentezle güneş enerjisinin önce şekerler ve sonra polisakkaritler halinde karbohidratlarda kimyasal bağ enerjisi halinde bağlanarak depolanması, gerektiğinde sindirimleri ve solunumla açığa çıkarılan bu enerjiyle tüm metabolizmanın yürümesini sağlar. Tüm bu nedenlerle fosfata sürekli gereksinim duyulduğundan toprak çözeltisinde çok az miktarda bulunan faydalı fosforun sürekliliği gerekir. Toprak çözeltisindeki fosfatın mineralojik ve organik fosfatla denge halinde olması da bunu sağlar. Dengeyi sağlayan ana etmen bakteriyolojik etkinliktir. Fakat toprak tiplerine göre toplam fosfat miktarı geniş açılım gösterir. Bekleneceği üzere bitkilerde fosfor özellikle aktif büyüme ve gelişme gösteren doku ve organlarda yoğunlaşır. Kökler sürekli büyüyüp, gelişen organlar olduğundan organik fosfat bileşiklerine bağımlıdırlar. Yani köklerle yerüstündeki fotosentetik dokular arasındaki karşılıklı bağımlılık bitkilerin yaşam devirlerinde çok önemli yer tutar. Bu nedenle de yeni gelişen tek yıllık veya ilkbaharda yeniden büyüyüp gelişmeye başlayan çok yıllık bitkiler Organik posfat bileşikleri tohum ve tomurcuk gibi büyüme potansiyeli yüksek olan organların dokularında da depolanır. İndirgenmiş formu hiç görülmez ve %75 -80 oranında çözünür bileşikleri halindedir. Özsuda Doku ve organlarda fikse edilen kısmı düşük olduğundan gereksinime göre floemden ve parankimadan iletilir. Bu nedenle de fosfat beslenmesi eksikliğinde önce yaşlı organlarda eksiklik arazları görülür. Bu organlardaki fosfatlı bileşiklerin sindirimi ve fosfatazlar etkisiyle parçalanmaları sonucunda serbest hale geçerek iletilirler. Fosfor eksikliğinde azot metabolizması yavaşlar, inorganik azot asimilasyonu azalınca nitrat birikimi olur ve bu da yaşlı organların koyu yeşil bir renk almasına neden olur. Bitkiler bodur kalır, kök gelişimi zayıf olur. Domates bitkisi iyi bir fosfor eksikliği indikatörüdür ve özellikle yapraklarının alt tarafında asimile olmayan şekerler ve nitrat birikimi nedeniyle mor lekeler görülür. Genelde bitkide P, N ve K dan daha azdır ve yaşlı organlardan tohumlara doğru artan % 0.0X -% 1.X oranları arasında bulunur ve yarısından fazlası çözünür formdaki organik bileşikleri halindedir. Yani ortalama olarak azot gereksiniminin beş - onda biri kadar fosfor alırlar. Kükürt özellikle yapısal proteinler ile protein yapısına girmeyen amino asit ve bazı peptidlerin yapısına girer. Yapısal protein zincirleri arasında kuvvetli S - S, S - H bağları oluşturarak zincirler arasına su moleküllerinin girmesini önler, termik stabilitelerini arttırarak çok sağlam yapılar oluşturmalarını sağlar. Proteinlerdeki oranı proteinin işlevine göre tipik olarak 3.10-5 - %7 arasında değişir, bazı türlerde sülfat halindeki S/ toplam S oranı > %50 olabilir. Toplam S açısından da familyalar arasında önemli farklar görülür, Graminae < Leguminosae < Cruciferae fam.larındaki açılım %0.1 - 1.5 / k. ağ. gibi yüksek bir orandadır ve bu fark tüm bitki düzeyindedir. Mikroorganizmalardan yüksek bitkilere kadar dağılım gösteren diğer sülfürlü bileşiklerin kimyasal çeşitliliği çok yüksek düzeydedir e bu nedenle kemotaksonomik karakterler arasında önemli bir yer tutar. Metabolizmalarının tam olarak incelenmiş olduğu söylenemez. Sistein, metionin ve çeşitli vitaminler ile koenzimler gibi bazı sülfürlü bileşiklerin hücre yaşamında, büyüme, gelişme ve çoğalmasındaki önemi bilinmektedir.. Bu yaşamsal organik sülfür bileşiklerinin çoğu en redükte formları halindedir, sülfit bağı ile bağlıdırlar. Örneğin sistein, metionin amino asitleri, glutation peptidi, ergotiyonein tiolü, koenzimlerden tiamin pirofosfat, Co-A ve biyotinde durum böyledir. Sülfidril kofaktörü halinde bir çok enzimin aktivitesinde de önemli rol oynar. Sülfat ksilemde iyonik bileşiği halinde iletildikten sonra ATP de sübstrat olarak kullanılarak sülfürilaz ve kinaz enzimlerince katalizlenen tepkimelerle fosfat grupları ile yer değiştirerek adenozin difosfosülfat halinde metabolizmaya girer. Mobilitesi yüksekse de metabolik etkinliği, kolay dönüşebilir oluşu nedeniyle iletimine pek gerek duyulmaz. Normal olarak alınan sülfatın büyük kısmı protein sentezinin yüksek olduğu genç dokulara gider ve büyüme potansiyeli olan organlarda depolanır. Eksikliği halinde protein sentezinin azalması nedeniyle çözünür azotlu maddelerin biriktiği görülür. Elektron iletiminde çok önemli rolü olan negativ red-oks potansiyeline sahip demirli proteinlerin bir kısmındaki Fe/ S prostetik grup merkezleri özel işleve sahiptir: fotosentez, azot fiksasyonu, sülfit ve nitrit red-oks tepkimeleri ve DNA tamir edici endonükleaz aktivitesi. Tipik olarak Fe iyonları R-S halindeki sistein sülfürü ile koordinasyon yapar. Elektron iletim sistemi oluşturan ferredoksinler gibi bazıları bağımsız iken flavoproteinler, S bakterilerinin sülfüraz, kinaz gibi bazıları Ni, V e Mo gibi diğer prostetik elementlerle beraber etkinlik gösterebilir. Ferredoksinler, mitokondrilerin sitokromlu membran proteinlerinde ve ileride görülecek olan fotosistem II fotosentez sisteminde iki sisteinat yan zincirinde 2 Fe - 2 S merkezi içerir ve bu iki merkez -S - S- bağı ile dianyon oluşturur ve Fe+2 Ö Fe+3 dönüşümleri elektron iletimini sağlar. Kötü ve / veya keskin kokular salgılayan bitkilerin kokulu uçucu bileşikleri genellikle küçük moleküllü olan tiyoller ile sülfitlerdir ve öncü bazı maddelerin enzimatik veya kimyasal parçalanma ürünleridir. Merkaptanların tipik kokuları birçok Crucifereae türlerinde karakteristik olup bazı tiyoglikozitler veya amino asitlerin dönüşümü ile ortaya çıkarlar. Çeşitli alifatik ve aromatik sülfitler mikroorganizmalarda yaygın olarak bulunur ve bunlardan en iyi bilinenleri penisilin, gliotoksin, basitrasin gibi antibiyotiklerdir. Bu maddeler algler ve funguslarla yüksek bitkilerde de bulunur. Proteinik olmayan amino asitlerin hemen hepsi sisteinden S-sübstitüsyonu ile oluşur ve sistein ile benzeri öncülerden sentezlenirler. Yüksek bitkiler kükürtlü amino asitlerden ancak sisteini öncü madde olarak kullanabilir ve bu nedenle de sisteinin bu metabolizmanın merkez maddesi olduğu söylenebilir. İzotiyosiyanat oluşturan tiyoglikozitler kolayca enzimatik hidrolize uğrayabilirler ve yeni bir moleküler düzen kazanarak hardal yağlarını, glükoz ve sülfatı oluştururlar. Kemotaksonomik karakter olarak da önemli veriler sağlarlar. İzotiyosiyanatların çoğu keskin tadları ile kendilerini belli ederler ve baharat olarak kullanılırlar. Glükozitler glükozun R- yan zincirinde farklılık gösteren ve izotiyosiyanat oluşturan elliden fazla üyesi olan bir madde grubudur. Düz veya dallanmış alkil yan zincirleri ile çeşitli şekillerde hidroksillenmiş veya düz zincirli türevleri vardır. Bu türevlerin büyük bir kısmı a-amino asit ve a-keto-asit metabolizmalarında rol alır. Potasyum 138 pikometre iyon çapına karşılık tek yükü ve 239300 pm2 yüzey alanı nedeniyle şişirici etkisi, 6-8 koordinasyon sayısı ile 60 kadar enzimin kofaktörü oluşu, özellikle Na+/ K+ - ATPaz membrana bağlı iyon pompası enzimi üzerindeki ve membran porlarını şişirici etkisi ile hücre düzeyindeki iletim düzenleyici rolü sayesinde metabolizmayı genel olarak etkiler. Hücre özsuyunda bol olarak bulunması ve kolay taşınması nedeniyle osmotik basıncı düzenlediğinden de organik madde metabolizması e iletiminde rol oynar. Tüm bu temel özellikleriyle bitkilerde tipik olarak %0.2 - 11 / k. ağ. oranında bulunan K miktarının eksilmesi ile fotosentez hızı ve ürünlerinin yapraklardan iletiminin azalması, organik asitler ve yağ asitleri sentezinin yetersiz kalması, serbest amino asit birikmesi ve protein sentezinin azalması, yumrular gibi karbohidrat deposu organlarda gelişememe, nitrat indirgenmesi ve azot metabolizmasının yavaşlaması ve protein sentezinin düşmesi ve protein azalması, hücre çeperi polisakkaritlerinin sentezinin azalması, kök sistemi gelişiminin aksaması, dona dayanıklılığın düşmesi, büyüme ve gelişme, olgunlaşma gecikmesi ile gelişmenin anormallik göstermesi gibi çok yönlü etkiler görülür. Potasyum eksikliği önce yaşlı daha sonra genç yaprakların sararma ve kuruması, ışık enerjisi azalması halinde fotosentez hızının normalden çok daha fazla düşmesi görülür. ATP metabolizmasının aksaması nedeniyle klorofil azalmasından daha hızlı şekilde fotosentez hızı düşer. NO3 indirgenmesinin azalması sonucu amino asit sentezi azalması ve daha da hızlı olarak protein sentezi hızının düşmesi ile büyüme durur. 14C izotoplu CO2 içeren atmosferden kökler dahil bitkide metabolize edilen izotop oranı düşer, karbohidrat sentez ve iletimi düşüşü N aimilasyonunun azalmasına neden olur. Bunun sonucunda çözünür karbohidratların sağladığı osmotik basınç düşer, hücre çeperleri zayıflar. Sonuç olarak K, N ve P kadar önemli bir besin elementidir. Kalsiyum +2 yüküne karşılık 138 pm çapı, 130700 pm2 alanı ile iyon kanallarını büzücü etkisi olan, 6 - 8 koordinasyon sayısı ile örneğin orta lamellerde pektatlar, vaküollerde oksalat kristalleri gibi sağlam bağlı tuzlar oluşturan elementtir. Bu özelliği ile organik asitlerin ph üzerindeki etkilerini dengelediği gibi toksik etkilerini de önler. Meristematik dokularda sürekli bölünen hücreler arasında oluşan orta lameller nedeniyle boldur. Ayrıca nitrat indirgenmesi ve, karbohidrat ve protein iletimi üzerindeki olumlu etkileri, amino asit ve ATP metabolizmasında önemli rolü olan adenil kinaz, arjinin kinaz gibi enzimler için gerekli oluşu gibi etkileri ile temel elementlerdendir. Hayvanlarda olduğu gibi büyük oranda immobilize edilen ve ancak yaşlanma, olgunlaşma, senesans - ihtiyarlama ile katabolik metabolizma hızlandığında serbest hale geçebilen Ca++ eksikliği halinde ilk etkileri yaşlıorganlarda görülür.

http://www.biyologlar.com/su-ve-mineral-madde-metabolizmasi-2

ENERJİ ve KARBON METABOLİZMASI

Bilindiği gibi canlıların birincil enerji kaynağı güneş enerjisidir. Besin zinciri ototrof - kendibeslek yeşil organizmaların güneş enerjisini kullanarak inorganik CO2 gazının karbonunu suyun protonu ile redükleyip - indirgeyip organik bileşikler sentezlemesi ile başlar. Canlılık ışığın fiziksel enerjisinin kimyasal bağ enerjisine dönüştürülerek canlılık ve sürdürülmesi için gerekli işlerde kullanımı ile yürür. Bu işlemler ve işlerin toplamına metabolizma, yapımla ilgili olan sentez ve depolama işlerine anabolizma ve sindirimle solunumu içeren yıkım işleri toplamına da katabolizma denir. Bilindiği gibi indirgenme bir atom veya molekülün elektron kaybetmesidir ve tersi de yükseltgenme, yani oksidasyondur. Elektron alışverişi için birisi elektron verici (donör), diğeri alıcı (akseptör) olan en az iki atom veya molekül gerektiğinden bu iki olay birlikte yürür ve redoks tepkimesi olarak adlandırılır. Canlılarda da kemosentez ve fotosentez dışındaki tüm anabolik olaylar oksitlenme yani solunumla paralel yürür. Sentez veya başka bir iş yapılması ile ilgili tüm olaylar hızlandıkça solunum hızı artar ve fotosentez veya kemosentezle solunumun enerji gereksinimi karşılanamadığında gene katabolik olan sindirim, yani kimyasal bağların parçalanması ile enerji açığa çıkışı olur. Sindirim ve solunum olayları termodinamik açıdan kendiliğinden yürüyebilen olaylar olduğundan ölüm halinde kendiliğinden olur ki bu olaya otoliz denir. Hücrelerdeki membranların sağladığı kompartmanlar, seçici membranlar bu tür tepkimelerin kendiliğinden başlayıp yürümesi riskini ortadan kaldırır. Bir maddenin bir tepkimede elektron alıcı veya verici rol üstlenmesi redoks tepkimesine konu olan diğer maddeye oranla elektron çekiciliğinin daha yüksek veya düşük olmasına bağlıdır. Yani sabit, sınıflandırmaya uygun bir özellik değildir. Buna karşılık ölçülebilir olan bu özellik bilindiği gibi redoks potansiyeli ile tanımlanır ve bir skala halinde kullanılır. Bitkilerde anabolizma iki indirgenme olayından birisi ile başlar: fotosentez ve kemosentez. Fotosentezde ışık kuantlarından alınan enerji ile inorganik formdaki CO2 molekülünün yarı kovalent bağlarla bağlı C atomu indirgenerek kovalent bağlı organik bileşiklerine dönüştürülür. Bu bileşikler canlıların %15 - 18ini oluşturur. Elementel karbonun en dış okted tabakasında 4 elektron olduğundan bileşik oluşturması yüksek enerji ister ve zordur. Bu nedenle de havada yalnızca % 0.2 - 0.3 oranında bulunur ve tek doğal kaynağı canlılardır. İyonik bileşiklerde iki atom arasındaki elektron alışverişi tam olduğu, elektron yörüngesinde düşük sayıda duplet veya okted açığı olan atomun diğer atomun en dış yörüngesindeki elektron kapasitesinin yarısından az sayıda olduğundan dengesiz durumdaki elektron veya elektronları tam olarak alması sonuu kararlı bir bağ olan iyonik bağ oluşur ve sert kristal yapılanma olur. Su gibi yarıkovalent bağlarla oluşan molekülerde bağ enerjisi daha düşüktür, yapı daha zayıftır. Daha yüksek enerjili ve kuvvetli olan bağın enerjisi düşürülmüş ve daha kolay bozunabilen, daha kararsız organik bileşikler elde edilir. Termodinamik açıdan ise termik hareketliliği yani entropi enerjisi yüksek olan CO2 gazı serbest, işe çevrilebilir enerjisi daha yüksek olan organik moleküle dönüşmüş olur.

http://www.biyologlar.com/enerji-ve-karbon-metabolizmasi-1

Su Döngüsü (SU ÇEVRİMİ), madde döngüsü, Karbon ve Oksijen Döngüsü ,Azot döngüsü, Fosfor döngüsü

Yaşama birliklerinde ve onun büyütülmüşü olan tabiatta canlılığın aksamadan devam edebilmesi için bazı önemli maddelerin kullanılan kadar da üretilmesi gerekmektedir.Doğada ekolojik önemi olan bu maddeler canlılar ve çevreleri arasında alınıp verilir.Bu maddeler güneş enerjisi yardımıyla belirli yörüngeleri izleyerek dolaşımlarını tamamlarlar.Maddelerin ekosistemdeki bu dolaşımına madde döngüsü denir.Tüm maddeler döngü yoluyla sürekli olarak canlılar tarafından yeniden kullanılır.Canlılar için gerekli olup,devredilmesi gereken maddelerinen önemlileri;oksijen,su,azot,karbon,fosfor ve kükürttür. Bu madde döngülerindeki en önemli rolü saprofitler ve kemosentetik bakteriler üstlenmektedir. Çünkü bunlar doğada her an toprağa düşen organik artıkları ve cesetleri ayrıştırarak inorganik maddelere dönüştürürler.Daha sonra bu yollarla serbest kalan inorganik maddeler yeniden fotosentez ve kemosentez yoluyla kullanılır hale getirilir.Fotosentez ve kemosentez olaylarıyla tekrar inorganik maddeler organik maddelere dönüştürülür. Bu organik artıklar yaprak,odun,kaya parçaları ve hayvan leşleri olabilir.Doğada hiçbir zaman madde kaybı söz konusu değildir. KARBON DÖNGÜSÜ Canlı yapısının en önemli elementlerinden birisi karbondur.Bütün organik bileşiklerin temel yapı elemanıdır.Bunun için canlı organizmalar karbonlu bileşikleri kullanmak zorundadırlar. Karbon doğada hem mineral biçiminde (kömür,elmas,gaz halinde ya da suda çözünmüş durumda karbondioksit olarak) hem de organik biçimde (canlı varlıklarca oluşturulan moleküllerde) bulunur.Yeşil bitkiler güneşten gelen ışık ve doğadan absorbe ettikleri su ve karbondioksit molekülleri ile organik maddeleri sentezlerler.Bazı bakteriler ise besini kemosentez yoluyla üretirler.Bitki ve bazı bakterilerin sentezlediği organik maddeler arasında karbonhidrat önemli bir yer tutar.Karbonhidratları ve türevlerini,saprofit bakteriler absorbe ederek ve hayvanlar besin olarak tüketerek solunumda kullanmaları sonucu atmosfere serbest karbondioksit bırakırlar. Gerek hayvanların gerekse mikroorganizmaların ölümleri sonucunda, toprakta ayrışmaya başlayan vücut yapıları, ****n bakterileri tarafından ayrıştırılarak CO ' ye dönüştürülür ve atmosfere serbest olarak bırakılır.Şemada görüldüğü gibi CO , ışık ve su varlığında tekrar bitkiler tarafından fotosentez reaksiyonlarında kullanılır. Bunun dışında bitki ve hayvan ölüleri, toprağın çok derinlerinde, yüksek basınç ve sıcaklık etkisi altında petrol ve kömür gibi yapılara dönüşebilirler.Petrol ve kömür, insanlar tarafından enerji ihtiyaçları için kullanılırken yine açığa karbondioksit (CO ) ve karbonmonoksit (CO) gazları çıkar. AZOT DÖNGÜSÜ Tek hücreli olsun çok hücreli olsun doğadaki tüm canlılar, yapılarına aldıkları besin maddeleri ile amino asit ve bu amino asitlerden de protein sentez ederler.Protein sentezi için gereken ana elementler ise karbondan sonra azottur.Azot gerek proteinlerin gerekse DNA ' nın moleküler yapısı için gerekli olan çok önemli bir elementtir.Canlılar bunun için azotu kullanmak zorundadırlar. Atmosferde %78 gibi yüksek bir oranda azot vardır.Fakat çoğu canlı atmosferdeki serbest azotu doğrudan kullanamaz.Azotun önce bakteriler,su yosunları ve bazı likenler tarafından başka elementler-le birleştirilerek nitratlara dönüştürülmesi gerekir.Havadaki azot gazı, topraktaki azot tutucu bakteriler tarafından nitratlara dönüştürülür.Bitkiler büyümeleri için gerekli azotu sağlamak için nitratları soğururlar.Hayvanlar bu bitkilerle beslenirler. Bakteri ve mantarlar,ölü bitki ve hayvanları toprağa amonyum bileşikleri yayarak çürütürler. Nitrat tutan bakteriler bu amonyum bileşiklerini, daha sonra bitkilerde kullanmak için nitrata dönüşen,nitrite dönüştürürler.Nitrat bozan bakteriler azot bileşiklerinin yeniden azot gazına dönüşmesini sağlarlar (denitrifikasyon). Atmosfere serbest bırakılan azot, diğer mikroorganizmalar yada mantar, yosun vb. gibi canlılar tarafından absorbe edilerek protein sentezinde kullanılırlar.Bitkilerin kendileri de azotu kullanıp protein sentezlediği gibi, hayvanlar tarafından tüketilerek sindirildikten sonra yapılarındaki azotla yine protein sentezi gerçekleştirilir. Ayrıca yıldırım ve şimşek gibi gibi doğa olayları toprağa azot bağlanmasında etki ederler. SU DÖNGÜSÜ Su, bazı doğal kuvvetler ve hava hareketleriyle atmosfer ile yer yüzündeki karalar ve sular arasında sistemli bir şekilde hareket etmektedir.Buna su döngüsü veya hidrolojik dolaşım denir.Güneş enerjisinin ısıtmasıyla ,çeşitli kaynaklardan atmosfere çıkan su buharı;yağmur,kar, dolu gibi yağış biçimleriyle yeniden yer yüzüne döner.Bu suyun bir miktarı yer altı sularına karışırken,daha büyük bir kısmı,göl ve deniz gibi kaynaklarda birikir.Su döngüsü döngüler gibi süreklidir.Bitkiler de terleme ile su döngüsüne katılır.Yer yüzündeki bütün sular,su döngüsüne katılmaktadır.Yani,denizlerden buharlaşan su,yağış olarak yer yüzüne dönmekte, bir kısmı yüzeysel sularda birikip ,bir kısmı da yer altı sularına karışmaktadır. Yer altı sularının son toplanma yeri ise deniz ve okyanuslardır.Burada toplanan sular,su döngüsüne devam eder (uzun su devri).Deniz ve okyanuslardan buharlaşan suyun karalara geçmeden tekrar yağmur, kar,dolu, biçiminde deniz ve okyanuslara geçmesine kısa su devri denir.Buharlaşma ve terleme yoluyla yükselen su,bulutlarda yoğunlaşır.Bunun sonunda da yağış oluşur.Yağış olarak geri dönen suyun bir kısmı yüzey sularında (göl ve denizlerde) depo edilir. Diğer kısmı yer altı sularına karışır.Toprağa giren su , yer altı suyu olarak tekrar denizlere akar. Bu şekilde su döngüsü tamamlanmış olur. OKSİJEN DÖNGÜSÜ Oksijen,değişik biçimlere dönüşerek doğada sürekli bir döngü içerisindedir.Havada gaz, suda ise çözünmüş olarak bulunan oksijen,serbest halde azottan sonra en çok bulunan elementtir.Hayvanların ve basit yapılı bitkilerin,solunum yoluyla aldıkları oksijen hidrojenlebirleşince su oluşur.Bu su, daha sonra dışarıya atılarak doğaya verilir.Ortamdaki karbondioksit, algler ve yeşil bitkiler tarafından fotosentez yoluyla karbonhidratlara dönüştürülür,yan ürün olarak da oksijen açığa çıkar.Dünyadaki sular,biyosferin başlıca oksijen kaynağıdır.Oksijenin yaklaşık %90’ ının bu sularda yaşayan alglerce karşılandığı tespit edilmiştir.Diğer döngülerde de bazı aşamalarda oksijenin yer aldığı bilinmektedir. Atmosferdeki oksijen oranı sabittir.Çünkü solunum durmayan bir olaydır ve bütün canlılar tarafından gerçekleştirilmektedir. FOSFOR DÖNGÜSÜ Fosfor da, canlılar için gerekli temel maddelerdendir.Hücrelerde nükleik asitlerin enerji aktarımlarını sağlayan adenozin trifosfat (ATP) maddesinde,hücre zarının yapısında,ayrıca kemik ve dişlerin yapısında bulunur.Fosfor diğer elementler gibi doğada bileşikler halinde bulunur.Fakat bu bileşikler suda kolay çözünmezler.Fosfor bileşikleri özellikle kemik,diş,kabuk gibi hayvansal atıklarda ve doğal kayaçlarda bulunurlar.Bu bileşikler suda çözünmedikleri için diğer bazı bileşiklerle reaksiyona girerler.Bu bileşiklerin başında nitrat ve sülfirik asit yer alır. Suda kolay kolay çözünmeyen fosfatlı bu bileşikler bu yolla çözülürler ve oluşan bu fosfat tuzları bitkiler tarafından absorbe edilebilirler.Bitkilerin hayvanlar tarafından besin olarak tüketilmesiyle fosfor dolaylı yoldan hayvanlara geçmiş olur.Fosfat,organizma artıkları ile toprağa geçer ya da çözülmeyen bileşikler şeklinde diş,kemik ve kabukların yapısına katılırlar. Fosfat, kuş ve balıkların kemiklerinde de bulunduğu için, bu hayvanların ölmesi halinde fosilleri kayaçlara gömülebilir.Fosfat bileşiklerini ihtiva eden bu kayaçlar, yeryüzü hareketleriyle parçalanmaya uğrayarak tekrar doğaya karışabilir.Bunun yanında volkanik faaliyetlerle magma tabaasından yeryüzüne ilave olarak fosfat kazandırılabilir.Yine bazı tür bakteriler ortamda bulunan fosfatlı bileşikleri kemosentez reaksiyonlarıyla işleyerek çözünebilen fosfat tuzları (CaHPO ve CaSO gibi) haline getirebilirler. Fosfor döngüsünün temelini,fosforun karalardan denizlere veya denizlerden karalara taşınması oluşturur.Fosfatlı kayalardaki fosforun bir kısmı,erozyon yoluyla suda çözünmüş hale gelir.Bu inorganik fosfat ,bitkilerce,suda çözünmüş ortofosfat biçiminde alınır,organik fosfatlara çevrilir.Beslenme zinciriyle otobur ve etobur hayvanlara aktarılır.Bitki artıkları, hayvan ölüleri ve salgılarındaki organik fosfatlar,ayrıştırıcı mikroorganizmalar yardımıyla inorganik duruma çevrilir.Böylece yeniden bitkilerce alınmaya hazırdır.Jeolojik hareketlerden başka,fosforun denizlerden karalara dönüşü,balıkçılık ve balık yiyen deniz kuşlarının dışkıları yoluyla olur. KÜKÜRT DÖNGÜSÜ Kükürt,toprakta ve proteinlerin yapısında bol miktarda bulunur. Fakat bitkiler kükürdü sülfatlara çevrildikten sonra kullanabilirler. Kükürt içeren proteinler,önce topraktaki çeşitli organizmalar aracılığıyla kendilerini oluşturan aminoasitlere parçalanır,ardından aminoasitlerdeki kükürt başka bir dizi toprak mikroorganizması yardımıyla hidrojen sülfüre dönüşür.Hidrojen sülfür oksijenli ortamda,kükürt bakterileri aracılığıyla önce kükürde sonra sülfata çevrilir;sülfatlar da başka bakteriler tarafından yeniden hidrojen sülfüre dönüşür.Eğer bitki veya hayvan ölürse,yapılarındaki proteinin parçalanmasıyla kükürt H S şeklinde açığa çıkar.H S kükürt bakterileri tarafından önce S O ‘ye daha sonra da S O iyonuna dönüştürülür.SO iyonları,bazen doğada serbest olarak reaksiyona girerek sülfatlı bileşikleri de verebilirler.Organizmalar tarafından alındığı takdirde kükürt içeren iki aminoasit olan Sistein ve Metionin’nin yapısına katılırlar.

http://www.biyologlar.com/su-dongusu-su-cevrimi-madde-dongusu-karbon-ve-oksijen-dongusu-azot-dongusu-fosfor-dongusu

MADDE DÖNGÜLERİNİN YARARLARI

Tüm canlılar dünyanın yüzeyinde ya da yüzeye çok yakın ince bir toprak katmanında yaşarlar ve güneş enerjisinin dışındaki gerekse-nimlerini bu katmanın içerdiği kaynaklardan karşılarlar. Eğer yaşa-mın sürmesi için gerekli olan su,oksijen ve diğer maddeler sadece bir kez kullanılmış olsaydı hepsi şimdiye kadar tükenmiş olurdu. Doğanın tüm işlevlerinin çevrimler halinde düzenlenmiş olması bu işlevlerin sonsuza dek yinelenmesini sağlamaktadır.Hava,su,toprak,bitkiler ve hayvanlar arasında sürekli bir alışveriş olması yeryüzünün tüm zenginliklerinin tekrar tekrar kullanılabilmesine ve böylelikle yaşamın sürmesine olanak verir. Su Döngüsü : Dünya üzerinde su döngüsü olmasaydı canlıların yaşama olanakları ortadan kalkardı.Örneğin;dünya üzerine ortalama olarak yılda 1000 mm yağış düşmektedir.Eğer su döngüsü olmasaydı bu miktar sadece 24 mm olacaktı.Çünkü havada buhar halinde tutulan su ancak 24 mm yağış verebilecek miktardadır.Bu nedenle ancak su döngüsüyle bir su damlacığının buharlaşması ve yağış halinde yer yüzüne düşmesi olayı yılda 40-42 kez tekrarlanarak yıllık ortalama 1000 mm yağış meydana getirebilmektedir. Karbon ve Oksijen Döngüsü : Bir dönümlük şeker kamışı her yıl atmosfer tabakasından 20 ton kadar karbondioksit kullanılır.Bitki ve hayvan enerji elde etmek için organik maddeleri yıkar.Karbondioksit ve suya kadar parçalanır. Hücre solunumu denen bu olay sonucunda oluşan karbondioksit tekrar atmosfer tabakasına verilir. Bu örneğin tersine bir şekilde olsaydı yani karbon devri gerçekleşmeseydi oluşabilecek en önemli olumsuz sonuç atmosferdeki oksijen ve karbondioksit dengesinin bozulması olurdu. Oksijen miktarı kısa bir süre içerisinde tükenirdi. Çünkü canlıların tükettiği oksijen,bitkiler tarafından sağlanama- yacaktı.Yine buna bağlı olarak atmosferdeki karbondioksit gazı fazlalığından canlıların sonu gelirdi. Azot Döngüsü: Tüm canlıların büyümek için gerekli olan proteinleri üretebilmek üzere azota(nitrojen) gereksinimleri vardır.Azot oldukça karmaşık bir yoldan sağlanır.Soluduğumuz havanın yaklaşık olarak % 78 ini oluşturmasına karşın canlılar tarafından gaz biçimiyle kullanılamayan azotun önce nitritlere daha sonra da nitratlara dönüşmesi gereklidir.Eğer azot döngüsü tamamlanmasıydı;nitrit, nitrat ve azot üretilemez birbirlerine çevrilemezdi.Dolayısı ile azot içeren bitkiler olmazdı buna bağlı olarak da protein sentezlenemezdi ve canlılar protein ihtiyacını karşılayamazlardı. Kükürt Döngüsü: Kükürt de azot,karbon ve diğer elementler gibi yaşam için gerekli olan elementler arasındadır.Bitkiler kükürdü SO şeklinde topraktan absorbe ederek H S ‘e çevirirler.Daha sonra kükürdü de proteinlerin yapıtaşı olan aminoasitlerin sentezinde kullanırlar.Eğer kükürt döngüsü olmasaydı canlılar için gerekli olan protein sentezlene- meyecekti.Canlılar yaşamları için gerekli proteinlerden yeteri kadar alamayınca hızla ölmeye başlayacaklardı. Fosfor Döngüsü: Fosfat canlıların diş,kemik ve kabuk kısımlarında bulunması gereken bir maddedir ve bu ancak fosfor döngüsü sayesinde çeşitli aşamalardan geçerek; kayaçlardan,deniz kabukları ve kayıp kalıntılardan elde edilir.Eğer fosfor döngüsü gerçekleşmeseydi ya da sözünü ettiğimiz aşamalarda kullanılan P bağlayan bakteriler olmasaydı hayvan ve bitki artıklarındaki protein ve diğer bileşiklerin ayrışması mümkün olmayacaktı.Bu nedenle artıklar sonsuza kadar hiç bozunmaya uğramayacaktı ve doğada sürekli bir madde kaybı meydana gelecekti.

http://www.biyologlar.com/madde-dongulerinin-yararlari

Fotosistem Nedir, Fotosistemler

Klorofil ve karonitoidlere sadece plastidlerde rastlanır. Bunlar fotokimyasal reaksiyon üniteleridir ve “renkmaddesi bütünü” veya “fotosistem” diye adlandırılır ve birarada bulunurlar. Kloroplastı tilakoid renk membranlarının içine yerleşen bu maddelerden her biri, 300 renk maddesi molekülünden oluşur. Bir fotosistemdeki tüm renk maddesi molekülleri ışık enerjisini emer; ama buenerjiyi sistemde sadece bir tane aktif klorofil molekülü, gerçek fotosentez reaksiyonu için fotokimyasal olarak kullanır. Bu da “klorofil a “dır. Bu aktif klorofil molekülüne fotosistemin “TEPKİME (^REAKSİYON) Merkezi” denir. Fotosistemin diğer renk madde molekülleri, ışık enerjisinin yakalanıp reaksiyon merkezine nakline yarar. Fotosistem bir huni modeli olarak düşünülebilir Işık, en üstteki renk madde molekülüne isabet ederek, onu harekete geçirir. (Biyoteknoloji genetik mühendisliği) Enerji buradan alttaki renk maddesi molekülüne taşınır ve tekrar iletilir. Bunu izleyen molekül, öncekine göre daha az aktivasyon enerjisine sahiptir. Bu, çok az emilim farkına yol açar ve reaksiyon merkezine hedeflenen şekilde enerji naklini sağlar. Buna “IŞIK TOPLAMA TUZAĞI” denir. Böylece çok düşük miktarda ışık da yakalanabilir ve fotosentez kazancı artırılır. Işık enerjisini emen ve emilen enerjiyi reaksiyon merkezine taşıyan renk maddesine “ANTEN PİGMENTİ” denir. (fotosistem 1) Işık toplama tuzağı modeline göre reaksiyon merkezi, huninin tabanında bulunur. Krolofil-a molekülü protein molekülüne bağlanması ile diğer klorofil moleküllerinden ayrılır. Bağ emilmeyi etkiler ve kırmızı renk bölümündeki maksimum emilmeyi belirler. İki farklı fotosistem vardır. Bunlardan ” Fotositem I” reaksiyon merkezi olarak maksimum emilmenin 700 nm olduğu bir klorofil-a protein kompleksi içerir. Bu nedenle buna “P700″ denir. Fotosistem II “P680″ emilim maksimumunun 680 nm olduğu bir klorofil-a protein kompleksi içerir. (fotosistem 2) Dalga boyu 500-550 nm arasındaki yeşil ışık, klorofil tarafından emilemez. Et­ki tayfı, bu dalgaboyu basamaklarında bile, fotosentezin yüksek olduğunu gösterir. Burada aslında, karotinoidler enerjiyi emer ve klorofile taşır. Böylece bu ışık enerjilerinden yararlanılır ve spektrumun fotosentetik olarak etkisiz olduğu “yeşil boşluğu” denen kısmı oldukça daralır.

http://www.biyologlar.com/fotosistem-nedir-fotosistemler

İlk DNA nasıl oluştu? - Retrovirüsler, "Önce-RNA Hipotezi" ve "RNA Dünyası Kuramı"

İlk DNA nasıl oluştu? Ayrıca sayfamız üyelerinden Sayın Sabit Yurd şöyle bir ricada bulundu: RNA dan DNA sentezini biraz daha açabilir misiniz? Evrim Ağacı olarak kendisine şöyle bir cevap vermek istiyoruz ve rica üzerine yazımıza RNA'dan DNA sentezini de katıyoruz; ayrıca bu cevabımızı, Canlılığın Evrimi yazı dizimizin 6. yazısı olarak ekliyoruz: Sayın Hasret RaTz Güneş, İlk önce bu güzel ve temel sorunuz için size teşekkür ediyoruz ve bu cevabı anlayabilmeniz için öncelikle notlarımız arasında bulunan "Canlılığın Evrimi" başlıklı, 5 yazıdan oluşan yazı dizimizi okumanızı tavsiye ediyoruz. Çünkü temel bilgiler orada serpiştirilmiş durumda bulunmakta. Burada ise daha spesifik bir cevap arayacağız; doğrudan DNA ile ilgili olarak... Bu konu, uzun süre bilim insanlarının aklını meşgul etmiş ve pek çok hipotezin ortaya atılmasına, onlarca deneyin düzenlenmesine, konu hakkında pek çok tez yazılmasına sebep olmuştur. Günümüzde ise bir hipotez, hepsinden ileri bir yerde bulunmaktadır: "Önce-RNA Hipotezi" Bu ne demektir, ona bir bakalım: Bir grup bilim adamı, DNA olmaksızın RNA'nın sentezlenemeyeceğini, dolayısıyla proteinlerin üretilemeyeceğini, dolayısıyla canlının varlığını sürdüremeyeceğini ileri sürmüştür. Bu, bilim dünyasının Biyoloji'nin Merkezi Dogması olarak isimlendirdiği "kural"dır. Bu kurala göre DNA, RNA'yı sentezler; RNA da proteinleri sentezler. Hiçbir zaman proteinlerden RNA, RNA'dan da DNA üretilemez. Dolayısıyla canlılığın başlangıcında ilk önce oluşması gereken, DNA'dır. Buna, "Önce-DNA Hipotezi" denmiş ve uzunca bir süre DNA'nın nasıl oluşabileceği üzerine araştırmalar yürütülmüştür. Ancak daha sonra, retrovirüs dediğimiz ve ana genetik materyali canlılar gibi DNA değil de RNA olan virüslerin yapısı anlaşıldığında, "Önce-DNA Hipotezi" çok derin yaralar alarak akılda soru işaretleri bırakmıştır. Sonrasında gelen yeni bulgularla da bu hipotezden uzaklaşılmaya başlanmıştır. Önce-DNA Hipotezi'ne göre, DNA tam olarak açıklanamayan ancak temel kimyasal tepkimeler dahilinde, doğal fiziksel itki-tepki kuvvetlerine göre, bu şekilde sarmal bir halde üretilmiş ve sonrasında, yine yapısı gereği RNA sentezleyerek işlevini sürdürmüştür. Ancak bu hipotezin, pek çok açığı bulunmaktadır. Bunların en önemlisi de, DNA'nın bir katalizör yani kimyasal tepkimelerin aktivasyon enerjisinin düşürücü etkiye sahip kimyasal özelliği bulunmamaktadır. Bu da, bu kadar kompleks moleküllerin oluşabilme ihtimalini çok düşürmektedir. Çünkü, katalizör olan bir ortamda birkaç saniyede gerçekleşecek bir tepkime, katalizör olmadığında günler, haftalar, yıllar ve hatta yüzlerce yıl alabilmektedir. Önce-DNA Hipotezi savunucuları, ilk canlının oluştuğu ortam koşullarını katalize edici bir faktör olarak ileri sürseler ve bu şekilde bu karşı-tezi çürütmeye çalışsalar da, yaptıkları açıklamalar bilimsel açıdan pek de tatmin edici değildir. Ancak sonradan yapılan yeni bir keşif, zaten neredeyse tüm soru işaretlerini ortadan kaldırmaya yetmiştir: Ribozim (ribozyme) isimli bir RNA parçası ve aynı zamanda da enzim keşfedilmiştir. Ribozim, "ribonükleik asit enzimi"nin kısaltılmışıdır. Ribozim, aslında temel olarak bir RNA molekülüdür. Bu molekülün üçüncül (tetriary) yapısı (daha fazla bilgi için proteinlerin yapısal özelliklerine bakmanızı tavsiye ederiz) sayesinde, kalıtım materyali haricinde, aynı zamanda bir enzim olarak çalışmakta ve kimyasal tepkimelerin aktivasyon enerjisini düşürebilmektedir. Ribozim kimyasal yapısından ötürü, ortamda kendisini oluşturacak ve yazı dizimizin önceki yazılarında bahsettiğimiz temel Hayat Molekülleri'nden olan nükleotitler bulunduğu sürece, kendi kendisini üretme tepkimesini tetikleyecek bir yapıdadır. Buna, bilim dünyasında oto-katalizör denmektedir. Dolayısıyla canlılığın başlangıcında, aktivasyon enerjisi düşürülmemiş; ancak çevre etkisi altında normalden daha kolay gerçekleşebilen bir kimyasal tepkime sonucunda, tek bir ribozim bile üretilirse, sonrasında bu ribozimin kendisinin üretimini sağlayan tepkimeyi hızlandıran özelliği sayesinde sınırsız sayıda ribozimin oluşması sadece dakikalar alacaktır. Dolayısıyla Önce-RNA Hipotezi dahilinde, ilk oluşan molekül bir ribozimdir, bu enzim doğal süreçlerle milyonlarca yıllık bir deneme-yanılma ve seçilim süreci sonucunda oluşmuştur, sonrasında kendisini üreterek hızla çoğalmıştır. Koaservatlarda genetik materyal rolünü görmeye başlamış, böylece koaservat içerisindeki kimyasal bütün tepkimeleri koordine edecek olan molekül oluşmaya başlamıştır. Sonrasında bu enzim-RNA yapısı, RNA'nın oluşumunu tetiklemiştir ve buradan da geri-transkripsiyon denen ve "merkezi dogma"nın hatalı olduğunu gösteren tepkime sayesinde RNA'dan DNA üretilebilmiştir. Biyoloji'deki "central dogma" (merkezi dogma) denen yapıyı özetleyecek olursak: 1) DNA, kendisini ve RNA'yı üretebilen moleküldür. 2) RNA, DNA'yı üretemez ancak proteinleri sentezleyebilir. 3) Proteinler, ne RNA'yı ne de DNA'yı sentezleyebilir. Sadece sentezlenirler. Daha önce de bahsettiğimiz gibi retrovirüslerin keşfi, bu dogmanın ikinci maddesinin ihlal edilebildiğini göstermiştir. Retrovirüsler, yapılarında var olan RNA'yı kullanarak DNA sentezlerler. Bunu yapan enzimse reverse transcriptase denen bir enzimdir. Biraz karmaşık olan ve temel Biyoloji bilgisi gerektiren bu olayı kabaca özetlemekte fayda görüyoruz. Bunu anlamak için, günümüzde bu işlemi halen gerçekleştirebilen varlıklar olan ve canlı sayılmayan retrovirüsler (4. sınıf virüsler) ve onlardaki RNA'dan DNA sentezini inceleyebiliriz: 1) Özel bir tRNA, RNA üzerinden çiftlenmenin başlaması için gereken öncül molekül olarak RNA'nın "birincil bağlanma bölgesi" denen kısmına bağlanır. 2) Sentezlenecek olan tamamlayıcı şeridin ilk parçaları, bu öncül molekülün bağlandığı birincil bağlanma bölgesinin hemen yanında bulunan R ve U5 denen bölgeye bağlanır ve bunların ikizleri, öncül molekülün peşinde üretilir. 3) RNAz H denen bir enzim, DNA'yı üretecek olan RNA'nın bu R ve U5 bölgelerini parçalar. 4) Bu işlem sonrasında, öncül molekül RNA'nın öteki ucuna geçer ve peşinden kopyalanmış R ve U5 parçalarını da sürükler. Bu parçalardan R isimli kısım, RNA'nın diğer ucundaki R ile bağ kurar. 5) Bu işlemden sonra RNA hızla kopyalanır ve tek bir şerit olan RNA'dan, ikincil ve kendisinin ikizi bir şerit elde edilir. Bu, aynı zaman "eş DNA"nın (üretilecek olan DNA) ilk şeridi olur. Bu sırada RNAz H enzimi, ana RNA'nın büyük bir kısmını parçalar. 6) İlk şerit üretildikten sonra, otomatik olarak virüs içerisindeki RNA, ikinci şeridin oluşumunu tetikler. 7) İlk baştakine benzer bir sıçrama sonucunda, RNAz tarafından parçalanan RNA'nın yerine, ilk şeridi tamamlayan ikinci şerit üretilir. Böylece tek şeritli RNA'dan, çift sarmal olan DNA üretimi tamamlanır. Bu olay, ilk bakışta karışık ve "moleküllerin kendi kendine yapamayacakları kadar karmaşık bir iş" gibi gözükse de, sorun "canlılık" kavramındaki hatalı tanımımızdan kaynaklanmaktadır. Şu nokta anlaşılırsa, sorun ortadan kalkar: "Canlı", bu yukarıda saydığımız gibi veya daha da karmaşık moleküler tepkimeleri gerçekleştirebilen varlıklar değillerdir. Tam tersine, bu yukarıda saydığımız gibi veya daha karmaşık moleküler tepkimelerin gerçekleştiği atomlar ve moleküller bütününe biz dönüp baktığımızda "canlı" diyoruz. Buradaki ufak farkı yakalayabildiğinizde, aklınızdaki pek çok sorun ortadan kalkacaktır. Daha ayrıntılı bilgi için, "canlılık" ve "cansızlık" kavramıyla ilgili bundan önceki yazılarımıza bakılabilir. Ancak sonuç olarak, RNA, bu yöntemlerle ve muhtemelen başlangıçta daha basit ve karmaşık olmayan; ancak daha çok hataya meyilli olan yöntemlerle DNA'yı üretebilmektedir. İşte bu da bizi RNA Dünyası Kuramı'na götürür. Bu kurama göre, daha önce bahsedildiği gibi, sadece 1 adet ribozim enzimi kimyasal ve fiziksel tepkimeler dahilinde doğal şartlar altında var olmuştur ve Doğal Seçilim sayesinde, bu yapı kendisinin üretimini sağladığı için seçilmiş ve varlığını sürdürmüştür. Bu sayede, kısa sürede Dünya'ya RNA molekülleri hakim olmaya başlamıştır. Hele ki yağ moleküllerinin su içerisinde self-organization denen bir diğer bilimsel kuram dahilinde, daha önce açıkladığımız basamaklardan geçerek bir zırh oluşturmaları ve RNA'ların bu zırh içerisine hapsolması, onları daha da avantajlı hale getirmiştir. İşte koaservat dediğimiz ilk "canlı" yapıların genetik materyal kazanmaları da bu şekilde gerçekleşmiştir. Ribozim ve bunun sayesinde üretilen RNA molekülüne sahip olan koaservatlar, genetik materyalin düzenleyici rolünden ötürü çok daha avantajlı konuma geçmişlerdir ve herhangi bir genetik materyale sahip olmayanlara karşı üstünlük sağlamışlardır. Genetik materyal, bir hücre (ya da daha basit olarak koaservat) içerisindeki bütün tepkimelerin bilgisini depolayan yapıdır. Dolayısıyla genetik materyalin kazanılması, hücre içerisinde düzenli olarak gerçekleşecek tepkimelerin başlamasından daha önce olmuş olmalıdır. Daha sonra, genetik materyale vee bu sebeple de düzenli bir şekilde yaşamlarını sürdürüp çoğalmayı başarabilen bu koaservatlar gittikçe gelişerek tek hücreli canlıları meydana getirmişler ve bunların 3.8 milyar yıllık evrimleri sonucu da günümüzdeki modern canlılar meydana gelmiştir. Önce-RNA Hipotezi, pek çok açıdan desteklenmektedir. Örneğin, canlılık Dünya'da, Dünya'nın var olmaya ve soğumaya başladığı 4.5 milyar yıl öncesinden yaklaşık 600-700 milyon yıl önce (bundan 3.8 milyar yıl kadar önce) var olmaya başlamıştır. Bu 600-700 milyon yıllık uzun süreçte, Dünya üzerinde sonsuz sayıda kimyasal tepkime gerçekleşmiştir. Miller-Urey Deneyleri ile ispatlandığı ve 462 farklı üniversitede de günümüzde sınandığı, geliştirildiği ve başarılı bulunduğu üzere, o günlerin şartlarında oluşan sayısız organik molekül, birbirleriyle birleşmiş, ayrılmış, tekrar birleşmiş ve sınırsız sayıda deneme-yanılma yapılmıştır. Sonunda daha kararlı yapıda olan bileşimler varlıklarını korumuşlardır ve cansızlıktan canlılığın oluşumu bu şekilde, minik adımlarlra, 600-700 milyon yılda gerçekleşmiştir. Bu süre, bir ribozimin var olabilmesi için fazlasıyla yeterli bir süredir. Zaten bir tanesi var olduktan sonra, sınırsız sayıda ribozyim ve dolayısıyla RNA molekülünün olması işten bile değildir. RNA var olduktan sonra, gerek diğer moleküllerle tepkimeler, gerekse de yine deneme-yanılma ve buna bağlı seçilim sonucu DNA molekülü oluşabilmiştir. Zaten RNA var olduktan sonra, DNA'nın var olması için sadece aralarında kimyasal çekim olan (Adenozin ile Timin'lerin ve Guaninler ile Citozin'lerin karşılıklı geldiği) RNA dizilimleri birleşmesi yeterli olmuştur. İşte bu, genetik kalıtımın ve dolayısıyla Evrim'in gerçek anlamda başladığı noktadır. Ancak daha önceki yazılarımızda da görüldüğü gibi Evrim Mekanizmaları'ndan ve doğa yasalarından biri olan Doğal Seçilim, bundan öncesinde de moleküler düzeyde etkilidir. Umarız açıklayıcı olabilmiştir. Saygılarımızla. ÇMB (Evrim Ağacı) www.evrimagaci.org

http://www.biyologlar.com/ilk-dna-nasil-olustu-retrovirusler-once-rna-hipotezi-ve-rna-dunyasi-kurami

Hücre zedelenmesinin nedenleri ve zedelenmeye karşı hücrenin verdiği uyum yanıtları nelerdir; hasara uğrayan dokunun onarılması nasıl gerçekleşir?

Hücre Zedelenmesinin Nedenleri Hücre zedelenmesinde pek çok etken söz konusudur. Trafik dahil pekçok kazanın neden olduğu gözle görülen fiziksel travmalardan, belli bazı hastalıklarda neden olabilen defektli enzimleri oluşturan gen mutasyonlarına kadar sıralanabilir. Zedeleyici etkenler aşağıdaki gibi, sınıflanabilir. Oksijen Kayıpları: Hipoksi (oksijen azlığı- oksijen yetersizliği), hücre zedelenmesi veya ölümünün en önemli ve en çok görülen nedenidir. Hipoksi pekçok durumda görülür. Bunlar içinde en önemli olanı iskemidir. Hipoksi, iskemiden (kansızlık) farklıdır ve ayrılmalıdır. İskemi, dokulara gelen arteriyel akımın engellenmesi veya venöz dönüşün azalmasıyla ortaya çıkan dolaşımdaki kan kaybıdır. Bir bölgedeki kan akımının durması olarak özetleyebiliriz. İskemi, dokuları hipoksiden daha çabuk zedeler. Hipoksik doku zedelenmesi, karşımıza şu durumlarda çıkar. 1-İskemix: Mortalite (kalb hastalığı- miyokard enfarktüsü) ve morbiditenin (serebral ve renal iskemik hastalıklar) başlıca nedenidir. 2-Asfiksi (solunum zorluğu- solunum yetersizliği) nedeniyle, kanın oksijenizasyonundaki azalmaya bağlı olarak hücre zedelenmeleri ortaya çıkabilir. Buna kalb-akciğer hastalık- larında ve pnömonide görülen yetersiz kan oksijenlenmesi örnek verilebilir. 3-Anemixx veya karbon monoksit (CO) zehirlenmesinde görülen, kanın oksijen taşıma kapasitesindeki düşme, diğer bir örnek olabilir. Kimyasal Etkenler ve İlaçlar: Zehir olarak bilinen maddeler, tedavi amaçlı kullanılan bazı ilaçlar (hassas bünyeli kişilerde) ve ilaçların aşırı kullanılma durumlarında, hücre zede-lenmeleri meydana gelebilir. Hücrelerin bazı yaşamsal işlevlerini, örneğin membran permea-bilitesini, osmotik homeostazı (hücre içi denge) ve enzim entegrasyonunu (sistemi) bozarak, ciddi hücre zedelenmesi ve belki de tüm organizmanın ölümüne neden olabilir. Esasda zarar-sız olan glukoz ve tuz gibi kimyasallar, konsantre olduğunda osmotik çevreyi bozarak, hücre zedelenmesine ve hatta ölüme yol açabilir. Fiziksel Etkenler: Travma, sıcak ve soğuk olmak üzere aşırı ısı, ani ve farklı atmosfer basınç değişiklikleri, radyasyon ve elektrik şoku, hücre üzerinde geniş etkiler gösterir. Enfeksiyöz Etkenler: Bu grupta submikroskopik viruslardan, mikroskopik bakteri, riket- siya, fungus ve parazitlere kadar geniş bir mikroorganizma grubu bulunur. Mikrobiyolojik ajanlar olarak, salgıladıkları toksinler ve enzimlerle hücrenin metabolizmasını inhibe eder ve hücresel yapıları destrüksiyona uğratır. İmmunolojik Reaksiyonlar: Biyolojik etkenlere karşı vücudu koruyan immün sistem, bazı durumlarda immun reaksiyonlara neden olarak, hücre ve doku zedelenmesi meydana getirebilir. Yabancı proteinlere (antijen) karşı gelişen anaflaktik (allerjik) reaksiyon, önemli bir örnektir. Ayrıca bu grupta endojen antijenlerin sorumlu olduğu immunolojik reaksiyonlar söz konusu olabilir. Bunlar da “otoimmun hastalıklar” olarak sınıflanır. Radyasyon: Ultraviyole (noniyonize -güneş ışını) ışınlar hücrelere zarar vererek güneş yanıklarına neden olabilir. İyonize radyasyon hücrelerdeki moleküllere direkt etki yapıp, mo-lekül ve atomların iyonizasyonuna neden olarak veya hücre komponentleri ile etkileşen serbest radikal oluşumuna neden olarak hücrelere zarar verir. Genetik Defektler: Tek bir genin eksikliği veya yapısal bozukluğu, hastalığa neden olabi-lir. Doğuştan var olan metabolik depo hastalıkları ve bazı neoplastik hastalıklar gibi, bir çok hastalığın temelinde, genetik defektlerin rol oynadıkları bilinir. Beslenme Dengesizlikleri: Vücudun bazı aminoasitler, yağ asitleri, vitaminler gibi, orga-nik ve inorganik maddeleri besinlerle alması gerekir. Beslenme yetersizliğinde ortaya çıkan protein ve besin eksikliği, doku hasarlarına neden olabilir. Besinlerin eksikliği gibi, aşırılıkla-rında, ortaya çıkan şişmanlık ve atheroskleroz da morbidite ve mortaliteye zemin hazırlaya-rak, zarar verir. Obesite, tip 2 diyabetes mellitus riskini arttırır. Hayvansal yağ yönünden zen-gin olan gıdalar, atheroskleroz ve kanseri de içeren pekçok hastalığın oluşumundan sorumlu olabilir. Yaşlanma; hücre zedelenmesine neden olan diğer bir örnekdir. Yıllar geçtikçe hücrelerde çoğalma ve kendini onarma yeteneklerinde meydana gelen azalmalar ve buna bağlı ölümler oluşur. Hücre Zedelenmesinin Mekanizmaları Hücre zedelenmesine neden olan pek çok farklı yol vardır; fakat bunların hepsi öldürücü değildir. Bununla birlikte, herhangi bir zedelenmeden kaynaklanan, hücre ve doku değişiklik-lerine yol açan, biyokimyasal mekanizmalar oldukça karmaşıktır ve diğer intrasellüler olaylar ile sıkıca birbiri içine girmiştir. Bu nedenle, sebep ve sonuçları birbirinden ayırdetmek müm-kün olmayabilir. Bir hücrenin yapısal ve biyokimyasal komponentleri o kadar yakın ilişkide-dir ki, zedelenmenin başlangıç noktası önem taşımayabilir; fakat pek çok sekonder etki süratle oluşur. Yine de hücre zedelenmeleriyle ilgili bilinen pekçok özellik vardır. Örneğin siyanürle aerobik solunumun zehirlenmesi, intrasellüler osmotik dengenin korunması için elzem olan sodyum, potasyum ve ATP aktivitelerinde azalmalara neden olur. Bunlar korunamadığı za-man, hücre süratle şişer, rüptüre olur ve nekroza gider. Hücre hasarlarına neden olan, bazı zedeleyici ajanların patojenik mekanizmaları çok iyi ta-nımlanmıştır. Örneğin, siyanürle zehirlenmede mitokondriyada oksijen taşıyıcı bir enzim olan sitokrom oksidazın inaktive edilmesiyle, ATP’yi tüketerek, hipoksi yoluyla hasar meydana getirir, yani intrasellüler asfiksiye yol açar. Yine aynı şekilde anaerobik bazı bakteriler, fosfo-lipaz salgılayarak hücre membran fosfolipidlerini parçalayıp, hücre membranında direkt hasar meydana getirir. Hücre zedelenmesinin pekçok şeklinde, hücreyi ölüme götüren moleküler mekanizmalardaki bağlantıları anlamak bu kadar kolay değildir. Reversibl zedelenmenin neden olduğu hücresel bozukluklar onarılabilir ve zedeleyici etki hafifletilebilirse, hücre normale döner. Kalıcı veya şiddetli zedelenme, o bilinmeyen “dönüşü olmayan nokta” yı aşarsa irreversibl zedelenme ve hücre ölümü meydana gelir. İrreversibl zedelenme ve hücre ölümüne neden olan “dönüşü olmayan nokta”, hala yeterince anlaşılama-mıştır. Sonuç olarak; hücre ölümüne neden olan bilinen ortak bir son yol yoktur. Bütün bunla-ra rağmen, hücre ölümünü anlamak ve açıklayabilmek için, bir miktar genelleme yapılabilinir. İrreversibl hücre zedelenmesinin patogenezinde başlıca iki olay vardır. Mitokondrial disfonk-siyonun düzelmeyişi (oksidatif fosforilasyon ve buna bağlı ATP üretiminin yapılamaması) ve hücre membranındaki ağır hasardır. Bunu ispatlayan kanıtlar vardır. Lizozomal membran-lardaki zedelenme enzimatik erimeye neden olup, hücre nekrozunu ortaya çıkarır. Zedelenme İle İlgili Bazı Özellikler: -- Zedeleyici stimulusa hücresel yanıt, zedeleyicinin tipine, onun süresine ve şiddetine bağlı- dır. Bu nedenle düşük dozda toksinler veya iskeminin kısa sürmesi, reversibl (dönüşlü) hücre zedelenmelerine neden olur. Halbuki daha büyük toksin dozları veya daha uzun süreli iskemik aralar, irreversibl (dönüşsüz) zedelenme ile sonuçlanır ve hücre ölüme gider. -- Tüm stresler ve zararlı etkenler, hücrede ilk etkilerini moleküler düzeyde yapar. Hücre ölü- münden çok önce, hücresel fonksiyonlar kaybolur ve hücre ölümünün morfolojik değişiklikle- ri, çok daha sonra ortaya çıkar. Histokimyasal veya ultrastrüktürel teknikler, iskemik zedelen- medeki değişiklikleri birkaç dakika ile birkaç saat içinde görülebilir hale getirir. Örneğin, myokardial hücreler iskemiden 1, 2 dk sonra, nonkontraktil (kasılamama) olur. İskeminin 20- 30 dk’sına kadar, ölüm meydana gelmez. Ölümden sonraki değişikliklerin, ultrastrüktürel dü-zeyde değerlendirilmesi için, 2- 3 saat, ışık mikroskobu ile görülebilme düzeyine gelebilmele-ri için (örn. nekroz), 6- 12 saat geçmesi gerekir. Morfolojik değişikliklerin çıplak gözle görü-lebilir hale gelmesi, daha da uzun bir zaman alır. -- Zedeleyici stimulusun sonuçları; zedelenen hücre tipine, hücrenin uyum yeteneğine ve ge-netik yapısına bağlı olarak da farklılıklar gösterir. Örneğin, bacaktaki çizgili iskelet kası, 2- 3 saatlik iskemileri tolere edebilir. Fibroblastlar da dirençli hücrelerdir. Buna karşın kalb kası hücresi (myosit), yalnızca 20-30 dakikalık zaman içinde ölüme dayanabilir. Bu zaman, nöron- da 2- 3 dakikadır. -- Farklı zedeleyici etkenler, nekroz veya apoptoz şeklinde hücre ölümüne neden olur. ATP de kayıplar ve hücre zarı hasarları, nekrozla ilişkilidir. Apoptoz; aktif ve düzenli bir olaydır. Proğramlanmış bir hücre ölüm biçimidir ve burada ATP kayıpları yoktur. -- Hücre zedelenmesi hücre komponenetlerinden bir veya bir kaçında ortaya çıkan biyokimya-sal veya fonksiyonel bozukluklardan kaynaklanır. Zedeleyici stimulusun en önemli hedef nok-taları şunlardır: (a)Adenozin trifosfat (ATP) üretim yeri olan mitokondriler, (b)hücre ve organellerinin iyonik ve osmotik homeostazı için gerekli olan hücre membranı, (c)protein sentezi, (d)genetik apareyler (DNA iplikciğinin bütünlüğü) ve (e)hücre iskeleti çok önemlidir. Membran Permeabiltesindeki Defektler: Hücre membranı; iskemi, bazı bakteriyel tok-sinler, viral proteinler, kompleman komponentleri, sitolitik lenfositler veya birçok fiziksel- kimyasal etkenlerle direkt zarar görebilir. Ayrıca birçok biyokimyasal mekanizma, hücre membran hasarına etken olabilir. Kısaca gözden geçirelim. - Fosfolipid sentezinde azalma: Oksijendeki düşmeler ATP sentezinde azalmalara, ATP’nin azalması da fosfolipid sentezini düşürür. Fosfolipid kaybına bağlı olarak, membran hasarı meydana gelir. - Fosfolipid yıkımında artma: Hücre içi (sitozolik) kalsiyum artımı, fosfolipazları aktifleştirir. Bu da membran fosfolipidlerin parçalanmasını- yıkımını arttırır. - Lipid yıkım ürünlerinde artma: Fosfolipidlerin parçalanması, yıkılması, lipid yıkım ürünleri-ni arttırır. Bu ürünlerin birikimi, geçirgenliği bozarak zarar verir. - Reaktif oksijen türevleri (serbest radikaller): Hücre membranında lipid peroksidasyonuna neden olup, zarar verir. - Hücre iskelet anormallikleri: Hücre iskeleti iplikcikleri, hücre içini hücre zarına bağlayan ça-palar olarak görev yapar. Hücre içi kalsiyumun artması, proteazları aktifleştirerek hücre iske-leti proteinlerini parçalar, bu şekilde hücre zarını hasarlar. Hücre İskeleti: Sitoplazmik matriksde; mikrotübüller, ince aktin flamanlar, kalın flaman-lar ve değişik tiplerde ara flamanlardan oluşan, karmaşık bir ağ yapısı “hücre iskeleti” olarak tanımlanır. Bunlara ek olarak hücre iskeletinde, nonflamentös ve nonpolimerize proteinler de vardır. Bu yapısal proteinler sadece hücrenin şekil ve biçimini korumakla kalmaz, aynı za-manda hücre hareketinde de önemli bir rol oynar. Hücre iskelet bozuklukların da; hücre hare-keti ve intrasellüler organel hareketleri gibi, hücrelerde fonksiyon defektleri görülür. Ayrıca hücrenin fagositoz yetenekleri de kaybolur. Bunlar lökosit gibi özel hücreler ise, lökosit göçü ve fagositoz yeteneklerinde kayıplar ortaya çıkar. Mitokondriyal Zedelenme: Memeli hücrelerinin tümü, temelde oksidatif metabolizmaya bağlı olduğundan mitokondriyal bütünlük hücre yaşamı için, çok önemlidir. Mitokondri hüc-renin “enerji santralı” olarak bilinir. ATP hücredeki bütün intrasellüler metabolik reaksiyonlar için, gereken enerjiyi sağlar. Mitokondrilerde üretilen ATP deki enerji, hücrelerin yaşamı için elzemdir. Yine bu mitokondriler, hücre zedelenmesi ve ölümünde de çok önemli bir rol oynar. Mitokondriler sitozolik (hücre içi) kalsiyumun artmasıyla, serbest radikallerle (aktif oksijen türevleri), oksijen yokluğunda ve toksinlerle zedelenebilir. Mitokondriyal zedelenmenin iki ana sonucu vardır: 1)Oksidatif fosforilasyonun durmasıyla ATP nin progresif olarak düşmesi, hücre ölümüne götürür. 2)Aynı zamanda mitokondriler bir grup protein içerir. Bunlar içinde apoptotik yolu harekete geçiren protein (sitokrom c) de bulunur. Bu protein, mitokondride enerji üretimi ve hücrenin yaşamı için, önemli bir görev yapar. Eğer mitokondri dışına sitozo-le sızarsa, apoptozisle ölüme neden olur. Bazı nonletal patolojik durumlarda mitokondriaların sayılarında, boyutlarında, şekil ve fonksiyonlarında çeşitli değişiklikler olabilir. Örneğin hücresel hipertrofide, hücre içindeki mitokondri sayısında artma vardır. Buna karşın atrofide, mitokondri sayısında azalma görülür. ATP Tüketimi: Hücrelerin enerji deposu olarak bilinen ATP, adenozin difosfat (ADP) ve 1 fosfat (P1) ile mitokondride -üretilir- sentezlenir. Bu işlem oksidatif fosforilasyon olarak tanımlanır. Ayrıca oksijen yokluğunda glikolitik yol ile glukozu kullanarak ATP üretilebilir (anaerobik glikolizis). ATP, hücre içindeki tüm sentez ve parçalama işlemlerinde gereklidir. ATP, hücresel osmolaritenin korunması, membran geçirgenliği, protein sentezi ve temel metabolik işlevler gibi, hemen her olayda çok önemlidir. ATP kayıplarının başlıca nedenleri; iskemiye bağlı oksijen kayıpları ve besin alımında azalma, mitokondri hasarı ve siyanür gibi, bazı toksinlerin etkileri sayılabilir. Kalsiyum Dengesindeki Değişmeler: İskemi ve belli bazı toksinler, belirgin bir şekilde hücre dışı kalsiyumun plasma membranını geçerek hücre içi akışına yol açar. Bunu, hücre içi depolardan ( mitokondri, endoplazmik retikulum) kalsiyumun açığa çıkması izler. Bu hücre içi artan kalsiyum, sitoplazmada bulunana bazı enzimleri aktifleştirir. (1)Fosfolipazları aktive ederek, fosfolipid yıkımına neden olur. Fosfolipid azalması ve lipid yıkım ürünlerinin de açı-ğa çıkmasına neden olur. Bu katabolik (yıkım) ürünler, hücre membran zedelenmesine neden olur. (2)Proteazlarıx (protein parçalayan enzim) aktive ederek, hem membran hem hücre iske-leti proteinlerinin parçalanmasına neden olur. hücre iskeletinin hücre membranından ayrılma-sına ve böylelikle, membranda yırtılmalara neden olur. (3)Adenozin trifosfatazlara (ATPas) etki ederek adenozin trifosfat (ATP) azalmasını hızlandırır. (4)Endonükleazları aktive eder, DNA ve kromatin parçalanmasından sorumludur. Sonuç olarak intrasellüler kalsiyumun art-ması, hücrede bir dizi zedeleyici etki yaparak, hücre ölümüne sebebiyet veren en önemli et-kendir. Hücre Zedelenmesinde Serbest Radikallerin Rolü Hücre zedelenmesinde önemli mekanizmalardan birisi de, aktive edilmiş (reaktif) oksijen ürünlerine (serbest radikaller) bağlı zedelenmedir. Hücre membranına ve hücrenin diğer elemanlarına zarar verir. Serbest radikallerin sebep olduğu hasarlar; iskemi-reperfüzyon hasarıx, kimyasal (hava kir-liliği, sigara dumanı, bitki ilaçları gibi çevresel faktörler) ve radyasyon zedelenmesi, oksijenin ve diğer gazların toksisitesi, hücresel yaşlanma, savunma sisteminin fagositik hücrelerce mikropların öldürülmesi, iltihabi hücrelerin oluşturduğu hücre hasarı ve makrofajlarca yapılan tümör hücrelerinin destrüksiyonu şeklinde sıralanır. Serbest radikallerin hücrelerde yaptığı hasarlar: a)Lipidlerin peroksidasyonuna neden olarak hücre membran hasarı yapar. b)Protein hasarı yaparak, iyon (Na/K) pompası dengesini bozar. c)DNA yı haraplayarak, yetersiz prote- in sentezine neden olur. d)Mitokondrial hasar yaparak, ATP yokluğuna neden olup etkisini gösterir. Oksijen yaşamsal olarak çok gerekli bir molekül olmasına karşın, oksijenin aşırı miktarlar- da bulunduğu durumlar veya çeşitli kimyasal ajanlarla oluşturdukları oksidasyon reaksiyonları ile ortaya çıkan serbest oksijen radikallerinin, hücreye zarar verme riski vardır. Bunlar oksijen zararına örnektir. Paslanmanın bilimsel adı, oksitlenmedir. Vücudumuzdaki hücreler de oksit- lenir ve yaşlanır. Serbest radikallerin (bunlar oksidan moleküller, oksitleyiciler olarak da bili- nir) yıkımına karşı, hücrelerde harabiyeti önleyen, sınırlayan veya onaran gibi, pek çok koru- yucu mekanizma vardır. Bunlara “serbest radikal savaşcıları” (antioksidanlar- oksitlenmeyi önleyiciler) adı verilir. Bunları enzimatik ve nonenzimatik olarak iki ana grupta inceleyebili- riz. Bunların dışında serbest radikallerin, stabil olmadıklarından spontanöz (kendiliğinden) bozulmaları da söz konusudur. Enzimatik Antioksidanlar: Hücrede oluşan serbest radikallerin yok edilmeleri bir dizi enzi-matik olay ile gerçekleşir. Antioksidan enzimlerle yapılan savunmanın önemli bir bölümünü; süperoksit dismutaz, glutatyon peroksidaz ve katalaz oluşturur. Süperoksit radikali, süperoksit dismutasyonla; hidrojen peroksit ise, katalaz ve glutatyon peroksidaz enzimleri ile nötralize edilir. Hidrojen peroksitin parçalanmasında katalaz direkt etkilidir. Nonenzimatik Antioksidanlar: Bu savunma başlıca endogenös ve ekzogenös antioksidanlar tarafından sağlanır. Ekzogenöse örnek; vitamin E (tokoferoller), vitamin C (askorbik asid), beta karoten (A vitaminin yapı taşı) gibi vitaminlerdir. Ekstrasellüler antioksidan olarak serü-loplasmin sayılabilir. Vitamin C ve E’nin vücudu serbest radikallerin yıkıcı etkilerinden koru-duğu düşünülür. Bu antioksidanlar serbest radikallere kendi elektronlarından birini verip, elektron çalma reaksiyonunu sonlandırmasıyla nötralize eder. Antioksidan besinler elektron vermekle, kendileri serbest radikallere dönüşmez; çünki her iki şekilde de stabildir. Bunlar çöpcüler gibi hareket ederek hastalık oluşmasına neden olacak, hücre ve doku hasarlarını ön-ler. Antioksidan besinlere diğer örnekler; eser miktardaki mineraller bakır, çinko ve selen-yumdur. Bu mineraller bazı antioksidan enzimlerin gerekli komponentleri olduğundan, anti-oksidan görevi görür. Kimyasal (Toksik) Zedelenme: Kimyasal maddeler iki mekanizmadan birisiyle hücre zedelenmesine neden olur. (1)Bazı kimyasal maddeler, moleküler komponentlerle veya hüc-resel organellerle direkt birleşerek etki eder. Birçok antineoplastik kemoterapotik ajanlar, doğrudan sitotoksik etkileriyle hücre hasarlarına neden olur. (2)Diğer mekanizmada ise, bazı kimyasal maddeler, biyolojik olarak aktif değilken, toksik metabolitlere dönüştükten sonra, aktif olur ve hedef hücrelerde etkilerini gösterir. Burada indirekt etki söz konusudur. Bu tip değişme genellikle karaciğer hücrelerinde oluşur. x Kan akımının kesilmesiyle (iskemi) eğer hücreler reversibl olarak zedelenirse, kan akımının yeniden düzelme-siyle hücrelerde iyileşme görülür; fakat bazı durumlarda iskemiye uğramış bir dokuda, kan akımının yeniden sağlanmasına (reperfüzyon) rağmen, zedelenme giderek daha da kötüleşir. Buna “iskemi- reperfüzyon hasarı” (reperfüzyon nekrozu) adı verilir. Klinik olarak çok önemli olan, kalb ve beyin enfarktüslerindeki doku hasarla-rında bu şekilde bir zedelenmenin bariz katkısı vardır. Bu olayın nedeni, bölgede serbest radikallerin miktarının artması olabilir; çünki bu toksik oksijen ürünleri, reperfüzyon anında iskemik alana gelen lökositler tarafından bol miktarda ortama salınmıştır. İskemiye uğramış dokuda reperfüzyon oluşmasa bile, sonuçta bu bölgede letal iskemik hücre hasarı yine meydana gelecektir; fakat hasar, bu sefer serbest radikallerle değil, iskemik zedelen-me, hipoksi (oksijen yetersizliği) nedeniyle ortaya çıkacaktır. Serbest Radikaller: Serbest radikaller (oksidan ürünler) ile antioksidan etkileşimini anlamak için, ilk önce hücreler ve moleküller hakkında biraz bilgi sahibi olmak gerekir. İşte bu nedenle burada lise kimyasına kısaca bir göz atalım. İnsan vücudu pekçok farklı tip hücreden oluşmuştur. Hücreler de birçok değişik tip moleküllerden oluşmuştur. Mole- küller, bir veya daha fazla atomlardan, bir veya daha fazla elementlerin kimyasal bağlarla birleşmesinden mey-dana gelmiştir. Atomlar; tek bir nüve (çekirdek), nöronlar, protonlar ve elektronlanlardan oluşur. Atom çekirde- ğindeki protonların (pozitif yüklü parçacıklar) sayısı, atomu çevreleyen elektronların (negatif yüklü parçacıklar) sayısını belirler. Elektronlar kimyasal reaksiyonlarla ilgilidir ve molekül oluşturmak için, atomları birbirine bağ-layan maddedir. Elektronlar atomu yörünge biçiminde bir veya birkaç kat kabuk şeklinde çevreler. En içteki ka-buk iki elektrona sahip olduğunda dolar. İlk kabuk dolduğu zaman, elektronlar ikinci kabuğu doldurmaya başlar. Bir atomun kimyasal davranışını belirleyecek en önemli yapısal özellik, dış kabuktaki elektron sayısıdır. Dış ka-buğu tamamen dolu olan bir madde, kimyasal reaksiyonlara girme eğiliminde değildir, stabildir (hareketsiz). Atomlar maksimum stabiliteye ulaşmak için, dış kabuğunu dolu hale getirmeye çalışırlar. Atomlar genellikle di-ğer atomlarla elektronlarını paylaşarak dış kabuklarını doldurmaya çalışır. Serbest radikaller dış yörüngede eşleş-memiş (çiftlenmemiş) tek bir elektronu bulunan kimyasal moleküllerdir. Bu özellikleri nedeniyle son derece değişken- dengesiz yapıda olduğundan, kolayca inorganik ve organik kimyasallarla reaksiyona girer. Bunlar hem organik hem de inorganik moleküller halinde bulunur. Diğer bileşiklerle süratle reaksiyona girerek, stabilite kazanmak için, gerekli elektronu kazanmaya çalışır. İşte serbest radikaller en yakın stabil moleküle saldırarak o moleküllün elektronunu çalarak zararlı etkisini gösterir. Serbest radikal tarafından saldırılan molekül, elektro-nunu kaybedip serbest radikale dönüşür. Süreç bir kez başlayınca ardışık zincirleme olaylar, canlı hücrenin yaşa-mının bozulmasıyla sonuçlanır. Hücrelerde oluştuğu zaman, hücresel proteinler ve lipidler olduğu kadar nükleik asidlerle de süratle etkileşek onları parçalar. Buna ek olarak serbest radikaller otokatalitik reaksiyonları başlatır. Serbest radikallerle reaksiyona giren moleküller, yeni serbest reaksiyonlara dönüşerek zincirleme hasarlara yol açar. Hücre içinde pekçok reaksiyon, serbest radikallerin oluşumundan sorumludur. Çeşitli reaksiyonlar sonucu bunlar ortaya çıkar. Bunlar aşağıda özetlenmiştir. 1- Hücre içi metabolik olaylar sırasında oluşan redüksiyon- oksidasyon (redoks) reaksiyonlarında görülür. Bu olaylarda; süperoksit radikali (O2-), hidrojen peroksitx (H2O2) ve hidroksil radikali (OH) gibi, önemli serbest radikaller oluşur. Hücre içinde oluştuğunda süratle çeşitli membran molekülleri olduğu kadar, proteinleri ve nük-leik asidleri (DNA) de parçalayarak hasar verir. Böyle DNA hasarları; hücre ölümünde, yaşlanmada ve malig-niteye dönüşümde söz konusudur. Normal koşullarda bu serbest radikaller, antioksidanlarla yok edilebilir. Eğer antioksidanlar yoksa veya serbest radikal üretimi çok artarsa, hücrelerde hasar kaçınılmaz olacaktır. 2- Radyasyon enerjisinin (ultraviyole ışık, X- ışınları) absorbsiyonunda iyonize radyasyonun etkisiyle hücre içindeki su hidrolize olur. Suyun bu radyolizisi sonucu hidroksil (OH) ve hidrojen (H) serbest radikalleri ortaya çıkar. 3- Demir ve bakır gibi değişimli metaller, bazı hücre içi reaksiyonlarda elektron alıp verme özellikleri nede-niyle serbest radikaller ortaya çıkar. 4- Ekzogenös (dış kaynaklı) kimyasal maddelerin enzimatik metabolizması sonucu karbon tetraklorid (CCl4) den, karbon tetraklorür (CCl3) serbest radikali oluşur. 5- Nitrik oksit (NO), endotel hücreleri ve makrofaj gibi, bazı tip hücreler tarafından sentez edilen, serbest radikal gibi davranan önemli bir kimyasal medyatördür. Nitrik oksit oksijenle reaksiyona girdiğinde, NO2 ve NO3 gibi, diğer serbest radikalleri de oluşturur. x Hidrojen peroksit (H2O2), kendisi serbest radikal değildir, bu nedenle reaktif oksijen türevi olarak adlandırılır. STRESE KARŞI HÜCRESEL ADAPTASYON Normal bir hücre, değişen çevre şartlarına göre, yapı ve fonksiyonunu (işlevini) belirli ölçülerde değiştirerek yaşamını devam ettiren bir mikro evrendir. Bu oluşum, stresler çok ciddi olmadığı sürece, kendini koruma eğilimindedir. Eğer hücre, aşırı fizyolojik strese veya bazı patolojik stimulasyonlara (uyarılara) maruz kalırsa, stresin devam etmesine rağmen, adaptasyon (uyum) göstererek sağlığını korur. Hücresel adaptasyon, normal hücre ile zedelen- miş hücre arasında kalan bir durumdur. Hücresel adaptasyonlar başlıca atrofi, hipertrofi, hiperplazi ve metaplazidir. Hücre adaptif gücü aşıldığında veya hiç adaptif yanıt sağlanamadı- ğında hücre zedelenmesi ortaya çıkar. Hücre zedelenmesi bir noktaya kadar reversibldir (geri dönüşlü); fakat ciddi veya kalıcı streslerle irreversibl (geri dönüşsüz) hale gelir ve hücre so-nuçta ölüme gider. İrreversibl zedelenme, hücre ölümüne yol açan, kalıcı patolojik değişiklik- leri. ifade eder. Reversibl hasardan, irreversibl hasara ne zaman geçtiği kesin olarak bilinme- mektedir. Bu bölümde özellikle patolojik olaylarda, hücre büyüme ve farklılaşmasıyla (diferansiyas-yon) ortaya çıkan adaptif değişikliklere değineceğiz. Bunlar; atrofi (hücre boyutunun küçül-mesi), hipertrofi (hücre boyutunun büyümesi), hiperplazi (hücre sayısının artması) ve meta-plaziyi (hücre tipindeki değişiklik) içermektedir. Ayrıca displazi (hücrelerde şekil bozukluğu) hipoplazi, atrezi, agenezis ve aplazinin anlamlarını açıklayacağız. Atrofi: Hücrenin madde kaybına bağlı olarak hacmının küçülmesi “atrofi” olarak bilinir. Atrofi, adaptif yanıtın bir şeklidir. Yeterli sayıda hücre etkilendiğinde, tüm doku veya organ hacmında küçülme olur ve organ atrofik şekle dönüşür. Gerçi atrofik hücrelerde fonksiyon azalmıştır ama bu hücreler ölü değildir. Atrofik hücre daha az mitokondria, myoflament ve endoplazmik retikulum içerir. Birçok durumda atrofiye, artmış bir otofaji (kendini yiyen) eşlik eder. Atrofinin nedenleri şunlardır: (1)İnaktivite atrofisi; iş yükünün azalması söz konusudur. Çalışmayan, fonksiyon görmeyen organ veya doku atrofiye uğrar. Uzun süre alçıda kalan ekstremitelerde kas atrofisi görülebilir. Felçlilerde, felçli taraf kaslarında inaktivite nedeniyle atrofi olur. (2)İnnervasyon (sinir uyarı) kaybı; poliomyelitisde olduğu gibi, innervasyon kay-bına bağlı meydana gelen paralizilerde söz konusu kas dokularında atrofiler görülür. Burada da fonksiyon kaybı söz konusudur. (3)Kanlanmanın azalması, (4)yetersiz beslenme, (5)endo-krin stimülasyon (uyarı) kaybı; menoposda hormon kayıpları örnek verilebilir ve (6)yaşlan-maya bağlı atrofiler meydana gelir. İleri yaşlardaki kişilerin beyinlerinde görülen atrofilere “senil atrofi” denir. Senil atrofi ve menoposda hormon stimülasyon kayıpları, fizyolojik atro-fiye örnektir. Patolojik atrofiye, innervasyon kaybı örnek verilebilir. Hipertrofi: Hipertrofi, hücrelerin hacımlarının artmasını tarif eder ve böyle bir değişiklik- te organın hacmı da büyüyecektir. Bu nedenle hipertrofiye organda yeni hücreler yoktur, yal- nızca büyük ve iri hücreler vardır. Hücre hacmının artımı, sıvı alımının artımı ile ilgili değil- dir. Sıvı alımıyla ilgili olanı, hücre şişmesi veya ödem olarak adlandırılır; fakat hipertrofide daha çok ultrastrüktürel komponentlerin (proteinler ve organeller) sentezinde bir artım söz konusudur. Hipertrofi, fizyolojik veya patolojik olabilir ve organdaki fonksiyonel artım veya spesifik hormonal stimülasyon, bunun oluşmasına neden olabilir. Gebelik anında, uterusun büyümesi, fizyolojik bir olaydır. Uterus düz kas hücrelerinde oluşan artım, hem hipertrofi ve hem de hiperplazi nedeniyledir. Patolojik hücresel hipertrofiye örnek, hipertansiyon veya aortik valvül hastalığı sonucu ortaya çıkan kardiyak büyüme gösterilebilir. Her bir myokard lifi hipertrofiye olarak, hücre büyümesi ve hacım artışı göstererek, bu artan yüke karşı, kalbin daha fazla bir güç ile pompalamasını sağlar. Kas kitlesinin büyümesi, bir sınıra ulaştıktan sonra, artan yükü kompanse edemez ve kalb yetmezliği ortaya çıkar. Bu safhada myokardiyal liflerde bir dizi dejeneratif değişiklikler ve hücre ölümü ortaya çıkar. Kalb ve iskelet kasında-ki çizgili kas hücreleri, en fazla hipertrofi gösterebilme yeteneğinde olan hücrelerdir. Belki de bu, hücrelerin artan metabolik gereksinimlere mitotik bölünme ve yeni hücre şekillenmesiyle 8 yanıt veremediğindendir. Hipertrofinin kesin mekanizması ne olursa olsun, Bunların en önem-lisi myofibriler kontraktif elemanlarının erimesi ve kaybıdır. Hiperplazi: Hiperplazi, bir doku veya organda hücre sayısındaki artışı belirtir ve böylelik- le volüm olarak da artış vardır. Hücreler, fonksiyonel gereksinim artmasına bir yanıt olarak nasıl hipertrofiye olursa, aynı şekilde stress altında kalınca veya stimüle edilince, mitotik bölünerek çoğalırlar. Bu şekilde organ veya dokuda hücre sayısının artmasına “hiperplazi” adı verilir. Hücre sayısı artması ile, organ veya dokunun büyümesi söz konusudur. Hiperplazi gösteren hücrelerin fonksiyonlarında artma olur. Özellikle bu, iç salgı gudde hücrelerinde belirgindir. Vücuttaki her hücre tipinin hiperplazik kapasitesi yoktur. Örnek; kalb ve iskelet kası ile sinir hücreleridir. Epidermis, intestinal epitel, hepatositler, fibroblastlar ve kemik iliği hücreleri hiperplaziye uğrar. Hiperplazi; fizyolojik ve patolojik olarak ikiye bölünebilir. Fizyolojik Hiperplazi: Fizyolojik hiperplazi de ikiye ayrılır. (1)Hormonal hiperplazi; en iyi örnek puberte (ergenlik) ve gebelikte; meme glandüler epitel proliferasyonu ve ayrıca gebelikte uterusda kas hücrelerinde hiperplazi ve hipertrofi görülür. Menstrüel siklusdaki “proliferatif faz” (endometrial proliferasyon) fizyolojik bir hiperplazidir. (2)Kompensatuvar hiperplazi; parsiyel hepatotektomi yaparak, karaciğer dokusunun bir parçasının çıkarılmasın-dan sonra, karaciğerin rejenerasyon kapasitesi ile yeni karaciğer hücreleri yapılır. Patolojik Hiperplazi: Patolojik hiperplazinin pek çok şeklinde, aşırı hormonal veya büyü-me faktörü stimülasyonu vardır. Normal menstrüel perioddan sonra, endometrial doku gudde-lerinde aşırı proliferasyon görülür. Bu endometrial proliferasyon esasda fizyolojik bir hiper-plazidir; fakat hormonal dengelerin bozulduğu bazı durumlarda (östrojen ve progesteron ara-sındaki balans) östrojenin artması durumunda, endometrium guddelerinde aşırı bir hücre artı-mı ortaya çıkar. Bu endometrial hiperplazi sonrası, kanser sürpriz olmamalıdır; çünki endo-metrial hiperplazilerde kanser riski vardır. Ayrıca, endometrial hiperplazi, anormal menstrüel kanamaların başlıca nedenidir. Prostat kanseri tedavisi için, östrojen hormonu verildiğinde veya karaciğer sirozunda oldu-ğu gibi, östrojenin inaktivite edilemediği durumlarda, hastalarda hiperöstrinizm (östrojen fazlalığı) ortaya çıkar. Bu gibi, erkek hastaların memelerinde büyümeler (jinekomasti) meyda- na gelir. Kanın kalsiyum düzeyindeki uzun süreli düşmeler, paratiroid salgılıklar üzerine uyarıcı etki yapar, paratiroid hiperplazisi (sekonder hiperparatiroidizm) saptanır. ACTH veril- mesi sonucu, sürrenal korteks hiperplazisi gelişir (Cushing sendromu)x. Patolojik hiperplaziye örnek olarak iltihabi iritasyon ve enfeksiyon hiperplazisini göstere- biliriz. Kötü yapılmış bir protez, alttaki dokuda epitel ve bağ dokusu olmak üzere hücre proli- ferasyonlarına neden olur. Bunlara “iltihapsal fibröz hiperplazi” denir. Protez vuruğu hiper- plazisi veya epulis fissuratum olarak adlandırılır. Hiperplazi, yara iyileşmesindeki bağ dokusu hücrelerinin verdiği önemli bir yanıt olabilir. Prolifere olan fibroblast ve kan damarı hücreleri bir onarım işlemine yol açarak bir granulasyon dokusunu oluşturur. Bu hücreler, fibroblast ve endotel hücreleri, büyüme faktörlerinin stimülasyonu (uyarısı) ile prolifere olarak hiperplazi- ye neden olur. Büyüme faktörlerinin stimülasyonu, keza human papilloma virus gibi bazı viral enfeksiyonlarda da hiperplazilere neden olarak karşımıza çıkabilir. Bu tür lezyonlara örnek, deride görülen bildiğimiz deri siğilleridir (verruka vulgaris). Gerçi hipertrofi ve hiperplazi tanımlamada iki farklı olaylarsa da, aynı mekanizma tarafından başlatılır ve pek çok durumda beraber oluşur. x Cushing Sendromu : Adrenokortikal hiperfonksiyonu, Cushing sendromuna neden olur. Bu fazlalığın nedenleri (1)adrenal bezinde (salgılığında) hiperplazi, (2)adenoma veya karsinoma gibi, tümörler (3)hastanın ağızdan uzun süre kortizon alması ve (4)hipofiz hiperfonksiyonu (ACTH hipersekresyonu) dur. Bütün bunlar, adrenal salgılığına aşırı salgı yaptırır. Klinik olarak, Buffalo tipi şişmanlık, düşük omuz, kalın boyun, aydede yüz hastalığın özelliğidir. Karın derisinde çizgilenme, akne, osteoporoz, hipertansiyon görülür. Kadınlarda hirsutizm (kıllanma) amenore ve mental bozukluk, diğer özelliklerdir. Metaplazi: Metaplazi adült (matür= erişkin) bir hücre tipinin (epitelyal veya mezanşimal) yerini, diğer bir adült hücrenin alması şeklinde olan reversibl bir değişikliktir. Olumsuz çevre koşullarına karşı dayanabilmek için, strese duyarlı hücrelerin daha dirençli hücre tipine dönü-şerek gösterdiği adaptif cevaptır. Bu tür adaptif metaplaziye en güzel örnek, “skuamoz meta-plazi” dir. Sigara (içme gibi, kötü) alışkanlığı olan kişilerde solunum yollarındaki (trakea ve bronş epiteli) silli- silendirik epitel yerini, stratifiye skuamoz epitel hücrelerinin almasıdır. Tükrük salgılığı kanalı ve safra kesesi kanalı taşlarının varlığında olan kronik iritasyon, bura-lardaki sekretuvar silendrik epitelin yerini nonfonksiyonel stratifiye skuamoz epitel alabilir. A vitamini yetersizliği de, solunum yolu epitelini skuamoz metaplaziye uğratır. “Müköz meta-plazi” kronik bronşitte psödostratifiye silli solunum yolu epiteli, mukus salgılayan basit silen-dirik epitele dönüşebilir. Metaplazi mekanizması, adaptif bir yanıt olarak, mezankim hücrele-rinde de oluşur. Fibroblastlar kemik ve kıkırdak yapan osteoblast veya kondroblastlara dönü-şebilir. Örneğin; osteoid ve kemik dokusu yumuşak dokuda özellikle zedelenme alanında nadiren oluşur, buna “osseöz metaplazi” denir. Hipoplazi: Özel yapısı aynı kalmakla beraber, normal boyutuna ulaşamayan organlar için kullanılan bir terimdir. Bu bir eksik gelişmedir. Organın görünümü normal, fakat hacım bakı- mından küçüktür. Beyinin tam gelişemeyerek küçük kalmasına “mikrosefali” adı verilir, bu hipoplaziye bir örnektir. Gelişmesini tamamlamamış ve küçük kalmış bir diş, hipoplazik diş olarak adlandırılır. Aplazi: Tam gelişememiş bir organı tarif eder. Bir organın çok küçük ve biçimsiz olması durumudur. Bir taraftaki böbreğin taslak halinde bulunmasıdır. Agenezi: Bir organ veya dokunun konjenital bir bozukluk nedeniyle taslak halinde bile bulunmamasına “agenezis” denir. Bir organa ait doku kalıntılarının olmaması durumudur. Dental agenez olarak, çok nadir de olsa rastladığımız lateral veya üçüncü molar dişlerdeki hiç gelişememe örnekleri vardır. Atrezi: Barsak karaciğer ve safra kanalı gibi, duktal veya lümenli organların kanal açıklı-ğının olmamasıdır. REVERSİBL VE İRREVERSİBL HÜCRE ZEDELENMESİNDE IŞIK MİKROSKOBİK DEĞİŞİKLİKLER Klasik patolojide öldürücü olmayan (nonletal) zedelenme sonucu ortaya çıkan morfolojik (yapısal- biçimsel) değişikliklere “dejenerasyon (yozlaşma)” olarak söz edilirdi; fakat bugün bunlara daha basit olarak, reversibl (geri dönüşlü) değişiklik adı verilmektedir. İki ana mor-folojik değişiklik şeklinde karşımıza çıkar: (1)Hücresel şişme ve (2)yağlanma. Hücresel Şişme: Hücre içi sıvı ve iyon dengesinin bozulduğunda görülür. Hidropik de-ğişme veya vakuoler dejenerasyon olarak da adlandırılan hücresel şişme, hücrede hemen her tip hasarın ilk göstergesi ekstrasellüler suyun, hücre içine geçmesi neticesi olan hücredeki büyüme “hücresel şişme” olarak bilinir. Hücre şişmesi, reversibl bir olaydır ve hafif hasarın (zedelenmenin) işaretidir. Makroskopik olarak hücresel şişmede organlar büyümüştür; sert ve soluk görünümlü olup, ağırlıkları artmıştır. Mikroskopik olarak hücre sitoplasması bulanık, nükleus (nüve= çekirdek) ise soluk görünümlüdür. Yağlı Değişme (Yağlanma- Steatozis): Yağlı değişme parankimal hücrelerde anormal yağ (trigliseritler, kolesterol ve kolesterol esterleri) birikimini belirtir. Yağlanma ise, daha az görülen bir reaksiyondur. Hücre içindeki küçük ve büyük vakuoller, hücrede lipid artışını gösterir. Yağlı değişme öldürücü olmayan (reversibl) zedelenmenin belirtisidir; fakat etken ortadan kaldırılmazsa, bazen öldürücü olabilir. Yağ metabolizmasının ana organı olması nede-niyle yağlı değişme, en sık karaciğer dokusunda görülür; fakat kalb, böbrek, kas ve diğer organlarda da oluşabilir. Karaciğerdeki yağlı değişmenin en önemli nedeni, alkol bağımlılığı-dır. Alkol bir hepatotoksiktir. Yağlı karaciğer daha sonra, siroz olarak adlandırılan ilerleyici karaciğer fibrozisine yol açabilir. Yağlı karaciğere neden olan diğer etkenler; obesite, toksin-ler, protein malnutrisyonu, diyabetes mellitus ve anoksidir. İskemik ve Hipoksik Zedelenme İskemi veya dokudaki kan akımı azalması, klinik tıpta hücre zedelenmesinin en yaygın görülen nedenidir. Hipoksinin ilk etkilediği yer, hücrenin solunum merkezidir (aerobik solu-numu) ki burası, mitokondrilerdeki oksidatif fosforilasyonun olduğu yerdir. Oksijen basıncı düştükçe ATP nin hücre içi yapımı, bariz bir şekilde azalır ve durur. ATP kaybı, hücrede genel olarak bir çok sistemi etkiler. Hücre dışı kalsiyumun, hücre içi girişine neden olur. Hipoksi ve ATP azalmasının en erken sonuçlarından birisi, hücresel şişmedir (hücresel ödem). Protein normalde hücre içinde daha fazla olduğu için, hücre içi osmotik kolloidal basınç yük-sektir. Diğer taraftan sodyum (Na) ve diğer bazı iyonların konsantrasyonu dış ortama göre, hücre içinde daha düşüktür. İntrasellüler sodyumun azlığı, hücre membranında ATP enerjisine dayanan “sodyum pompası” ile sağlanır. Potasyum (K) konsantrasyonu ise, dış ortama göre hücre içinde daha yüksektir. ATP azalmasıyla bu sistem bozulur. Potasyum dışarı çıkmaya, sodyum hücre içine girmeye başlar. Sodyum ile birlikte hücre içine su girişi olur. Sonuçta iç ve dış ortam dengeye vardığında, hücre içinde normalden çok fazla su bulunacaktır ve hücre şişecektir. Hücresel Yaşlanma: Bu deyim; hemen daima subletal (reversibl) zedelenmenin progresif (ilerleyici) birikimleri, hücresel fonksiyonla uyum içinde davranır ve hücre ölümüne yol açabilir veya en azından hücrenin bir zedelenmeye karşı verdiği yanıt kapasitesindeki azalma- yı anlatır. Yaş ile pekçok hücre fonksiyonu progresif olarak azalır. Mitokondrial oksidatif Fosforilasyon (aerobik solunum), strüktürel, enzimatik ve reseptör proteinlerinin sentezindeki gibi, giderek azalır. Yaşlanan hücrelerde besin alımlarında ve kromozomal hasarların onarı-mında belirgin azalmalar görülür. Yaşlı hücrelerin ultrastrüktürel yapılarında da morfolojik değişiklikler gözlenir. Şekil bozukluğu gösteren nüveler, pleomorfik vaküollü mitokondriler, endoplazmik retikulumda azalma ve lipofussin pigment birikimi vardır. Hücresel yaşlanmada serbest radikal hasarı, önemli hipotezlerden birisidir. İyonizan radyasyon olarak tekrarlayan çevresel etkilenme, antioksidan savunma mekanizmalarının (örn vitamin E, glutatyon peroksi- daz) progresif bir şekilde azalması veya her ikisi birden beraberce etki ederek serbest radikal hasarı oluşturur. Lipofussin birikimi yaşlanmış hücrelerde bu tür hasarın açıklayıcı bir göster- gesidir; fakat pigmentin kendisinin hücreye toksik olduğuna dair deliller yoktur. Serbest radi- kaller mitokondrial ve nükleer DNA hasarını harekete geçirebilir. Zedelenmeye Karşı Hücre İçi Yanıtlar Lizozomal Katabolizma (Parçalama): Primer lizozomlar esas fonksiyonu sitoplazma içi sindirim olan, çok sayıda ve çeşitte sindirici (hidrolitik) enzim içeren, membranla çevrili vezi- küllerdir. Her hücrede bulunursa da özellikle fagositik aktivite gösteren hücrelerde (makrofaj, lökosit) bol miktarda bulunur. Bugüne kadar 50’den fazla hidrolitik (parçalayıcı) enzim tanımlanmıştır. Lizozomal örneklerden bazıları; asid hidrolaz (organik materyale örn. Bakteri-ye karşı rol oynar), lizozim (lökositlerde olduğu kadar makrofajlarda da bulunur. Mikroorga-nizmaların hidrolizinde rol oynar), proteaz (proteinlerin parçalanmasına neden olur; elastin, kollagen ve bazal membranda bulunan proteini yıkar) ve diğerleri asit fosfataz, glukoronidaz, sülfataz, ribonükleaz, deoksiribonükleaz, elastaz, kollagenaz ve lipaz’dır. Lizozomlar tarafın-dan parçalanma şu iki yoldan birisiyle oluşur. Otofaji: Hücrenin kendi içeriğinin (komponentler), yine hücrenin kendi lizozomları tara-fından sindirilmesidir. Kendini yeme anlamındadır. Pekçok durumda mitokondri ve endoplaz-mik retikulum gibi, hücre organalleri zedelenmeye maruz kalırsa hücre normal fonksiyonları-nı koruyabilmek için, bunları yok edebilmelidir. Zedelenmiş veya yaşlanmış organellerin belli bir düzen içinde yok edilmesi bir hücresel yenilenmedir. Ayrıca besinsiz kalan hücrenin kendi öz içeriğini yemek suretiyle kendi yaşamını sürdürmesi olayıdır. Otofaji, özellikle atrofiye giden hücrelerde belirgindir. Heterofaji: Bir hücrenin özellikle makrofajın, dış ortamdan hücre içine aldıkları maddeleri sindirmesi olayına, heterofaji denir ve otofajinin karşıtıdır. Bir materyalin dış çevreden alın-ması olayı, genelde “endositozis” olarak adlandırılır. Büyükçe partiküler materyal için, “fago-sitozis” ve küçük solubl (eriyebilir) makromoleküller için de “pinositozis” terimi kullanılır. Dış ortamdan alınan partikül hücre içine girdiğinde, vakuolle çevrilir. Bunlar fagozom (fago-sitik vakuol) olarak adlandırılır. Bu fagozomlar, primer lizozomlarla kaynaşır, artık sekonder lizozom (fagolizozom) dur. Heterofaji, genelde “profesyonel fagositler” olarak bilinen lökosit (PNL -mikrofaj) ve makrofajlarca (histiosit) yapılır. Lökositler bakterileri, makrofajlar da hücre debrilerini sindirir. Sindirilmiş atıkların hücreden dışarı atılma olayına “ekzositozis” denir. N E K R O Z İ S Canlı organizmada (doku ve organ) ışık mikroskopi ile saptanan, hücre ölümü sonucu ortaya çıkan morfolojik değişikliklere “nekroz” denir. Nekrozis, Yunan dilinde ölüm anla-mındadır. Kan gereksinimi kesintilerinde (iskemik zedelenme) veya belli bazı toksinlerle karşılaşılması durumunda ortaya nekroz çıkar. Nekrozdaki morfolojik görünüm, aslında aynı anda oluşan iki olayın sonucu olabilir: (1)Hücrenin enzimatik yıkımı (organellerin parçalan-ması) ve (2)makromoleküllerin denaturasyonu (proteinlerde yapı değişiklikleri). Bir hücrenin enzimatik sindirimi, kendi lizozomal enzimlerinden kaynaklanıyorsa “otoliz” olarak tanımla-nır. Hücre kendi- kendini sindirir. Otosindirimde nekroz meydana gelir. Postmortem otoliz, tüm organizma öldükten sonra oluşur ve bu bir nekroz değildir. Çevreye gelen bakteri ve lökosit lizozomlarından türeyen hidrolitik (katalitik) enzimlerle olan sindirime de “heteroliz” adı verilir. Bu şekilde de hücre dıştan gelen enzimatik etki ile nekrotik olur. Biyopsi ve rezek-siyon gibi, cerrahi işlemlerle vücuttan alınıp fiksatife (%10’luk formalin) konulan doku parça-sındaki hücreler de ölüdür; fakat nekrotik değildir. Fiksatifler dokuların yapısal bütünlüğünü (morfolojiyi) korur. Hücre ölümünün temel işaretleri nüvede bulunur. Ölüme giden hücrelerde nüve değişiklik- leri şu üç görünümden birisini gösterir. Bunların hepsi kromatin ve DNA nın parçalanmasına bağlıdır. Nüve büzüşür ve küçülür, kromatin yoğunluğu artmıştır. Bazofilik nüve olarak söz edilir, (1)piknozis olarak adlandırılır. Piknozis apoptotik hücre ölümünde de görülür. Zaman içersinde piknotik nüvede parçalanma olayı meydana gelir. Nüve küçük düzensiz parçacıklara bölünmüştür (2)karyorekzis olarak adlandırılır ve (3)karyolizis olarak bilinen nükleer mater-yallerin çözülme ve erimesi söz konusudur. Kromatinin bazofilliği solabilir. Sonuçta, nekrotik hücrede nüve tümüyle kaybolur. Bu arada sitoplazmik değişiklikler de görülür. Sitoplazmada homojenizasyon ve belirgin eosinofili artışı vardır. Artık bu safhada nekrotik hücre; çekirdeği olmayan asidofilik bir atığa dönmüştür. Geleneksel olarak birçok farklı tiplerde nekrotik doku görünümleri tarif edilmiştir. Koagülasyon Nekrozu: En çok görülen nekroz tipi, koagülasyon nekrozudur. Genel ola-rak doku yapısı korunmuştur. Nekrotik doku içinde, hücre elemanları hayalet hücre şeklinde görüntü verir, hücrelerin dış hatları seçilebilir. Nekrotik alan asidofilik opak görünümlüdür. Bu nekroz tipi, daha çok kan akımının kesilmesiyle iskemi (hipoksi) sonucu ortaya çıkan enfarktlarda oluşur. Bakteriyel toksinler, viruslar ve iyonize radyasyon gibi, pek çok etken de neden olabilir. Bu tip nekroz iltihabi yanıtı harekete geçirir. Hasarlı doku fagositler tarafından ortadan kaldırılır ve bölge onarım veya rejenerasyona uğrar. Kalb (myokard enfarktüsü) ve böbrek gibi, organlarda daha sık görülür. Kazeifikasyon Nekrozu: Bu nekroz, farklı- özel bir nekroz tipidir. Başlıca tüberküloz enfeksiyonlarında oluşur. Bu nekroz tipinin karakteristik makroskopik yapısı, bir çeşit peyniri hatırlatan yumuşak, parçalanabilir gri- beyaz görünümde olmasıdır. Bu görünümü nedeniyle “kazeös” terimi kullanılır. Mikroskopik olarak hiçbir hücre detayı görülmez, dokunun yapı özellikleri tamamen silinmiştir. Yerine amorfös, granüler ve eosinofilik bir doku geçmiştir. Likefaksiyon Nekrozu: Bu tip nekroz, iki durumda karşımıza çıkar. Bunlardan biri enzim sindiriminin baskın olduğu durumlarda söz konusudur. Güçlü hidrolitik enzimlerin aksiyonu sonucu oluşur. Başlıca fokal bakteri (özellikle pyojenik mikroorganizmalar) enfeksiyonların- da görülür. Dokuda belirgin yumuşama ve likefaksiyon vardır; abse buna bir örnektir. Hücre ölümü sonrası bölgede bulunan bakteri ve lökositlerin hidrolitik enzimleri ile çevre doku hüc- relerinin otolizi ve heterolizisi sonucu ortaya çıkar. Lökositlerle dolu abse kavitesi oluşturarak doku defekti meydana getirir. Püy’ün oluşmasıyla karakterli süpüratif enfeksiyondur. Diğeri, santral sinir sisteminde iskemi sonucu oluşan hücre ölümü, likefaksiyon nekrozudur. Hemorajik Nekroz: Venöz drenajda blokaj olduğu dokularda ekstravaze kırmızı kan hücrelerinin çevreyi kaplaması sonucu, dokuların nekroze olmasıdır. Gangrenöz Nekroz: Çoğunlukla diyabetli kişilerde, özellikle alt ekstremitelerde ayak ve ayak parmaklarında görülür. Dokuda iskemik hücre ölümü ile ortaya çıkan koagülasyon nek- rozunun özel bir formudur. Bölgede mevcut bakterilerin ve çevreden gelen lökositlerin like- faktif aksiyonunun oluşur. Koagülasyon nekrozu ön planda olduğu zaman, bu olay gelişir. İskemiye neden olan damar tıkanıklığı, lökosit göçünü engellerse, nekroza uğrayan hücrelerin parçalanması önlenir ve ortadan kaldırılmayan nekrotik hücreler mumyalaşır. Buna “kuru gangren” denir. Salim doku ile sınırı belirgindir. Nekrotik bölgeye bakteri invazyonu ve löko- sit göçü olursa, likefaksiyon nekrozu gelişir, “yaş gangren” terimi kulanılır. Yaş gangrene, putrefaksiyon (kokuşma) nekrozu da denir.Vincent spiroketleri, fusiform basiller ve daha bazı mikroorganizmaların eklenmeleri söz konusudur. Beslenme defektli direnci düşük çocuklarda orafasiyal dokularda ortaya çıkan “noma” (gangrenöz stomatit) olarak adlandırılan lezyon da bir çeşit yaş gangrendir. Noma (Gangrenöz Stomatitis- Şankrum Oris): Oral ve fasial dokularda destrüktif yapısı ile karakterize, süratle yayılan daha çok 2- 5 yaşlardaki beslenme defektli veya debilite (yıkıcı) sistemik hastalıklara sahip çocuklarda görülen nadir bir hastalıktır. Kişinin genel sağlığıyla belirgin bir uyum gösteren doku nekrozu, başlangıçta fuziform basiller ve Vincent spiroketleri gibi, anaerobik bakterilerin invazyonu ve sonrasında stafilokokus aureus, streptokokus pyo-gens gibi, diğer çeşitli mikroorganizmalar tarafından invazyona uğrayan spesifik bir enfeksi-yondur. Gerçi pnömoni, sifiliz, tüberküloz, lösemi ve sepsis gibi, zayıf düşürücü sistemik has-talıklar yanısıra malnütrisyon, en sık görülen predispozan faktörlerdir. Noma çok nadir görülür. Gelişmemiş ülkelerde, özellikle malnütrisyon veya protein defek- ti gösteren durumlarda ortaya çıkar. Lezyon özellikle gingival mukozada küçük ağrılı bir ülser şeklinde başlar. Çevre dokuya süratle yayılır. Alttaki yumuşak dokuya penetre olan, sonunda yüz derisini perfore eden akut gangrenöz bir hastalıktır. Nekrozlara bağlı olarak meydana ge- len doku kayıpları sonucu, kemik dokusu ve dişler açığa çıkar. Etkilenen bölgede dişler dökü- lür. Noma, çok sınırlı ve daha benign yapıda olan “akut nekrotizan ülseratif gingivitis”e (ANUG) bir çok özellikleriyle benzemektedir. Her ikisinde de etken aynı mikroorganizmalar-dır ve olay, doku nekrozu ile sonuçlanır. Ayrıca her iki lezyonda da bağışıklık yönünden düşük (immünosüprese) kişiler söz konusudur. Gerçi nadir de olsa, ANUG’dan noma’ya dönüşen olgular da vardır. Son zamanlarda yapılan araştırmalarda, HIV/AIDS’li hastalarda noma’nın görülme sıklığının artmış olduğu gözlenmiştir. Mikroskopi; nonspesifik yoğun nek-roz ve belirgin yaygın bir iltihabi hücre reaksiyon gösterir. Tedavi; enfeksiyonun kendisi kadar, hastalığa neden olan predispozan faktörlerin de yok edilmesini içermelidir. Uygulanan antibiyotik tedavisi yanında, hastanın sıvı- elektrolit denge- sinin ve beslenmesinin sağlanması gerekir. Eğer çevre dokuda yoğun destrüksiyon varsa, do- kudaki nekrotik debrilerin temizlenmesi gerekir. Noma’da mortalite; antibiyotiklerden önce yaklaşık %75 idi. Gerçi bu lezyon hala ciddi bir problemdir. “Gazlı gangren”; özellikle Clostrdium welchii’nin etken olduğu, sporlu anaerobik Clostri-dia grubunun yaptığı spesifik bir enfeksiyondur. Klostiridya sporlarının bulaştığı delici yara-lanmalarda, güçlü ekzotoksinler ile proteolitik enzimler çevre dokuyu haraplar, hatta fatal (öldürücü) olabilir. Yağ Nekrozu: Yağ dokusu hasarı iki şekilde oluşur. 1)Travmatik yağ nekrozu; meme gibi yağ içeren dokularda oluşan şiddetli zedelenme sonucu ortaya çıkar. 2)Enzimatik yağ nekrozu (lipolizis); pankreasdaki ağır bir iltihabın sonucu ortaya çıkan, akut hemorajik pankreatitisin komplikasyonudur. Proteolitik ve lipolitik pankreatik enzimlerinin aksiyonu sonucu, yağ do-kusunda ortaya çıkan bir tip nekrozdur. Fibrinoid Nekroz: Bu gerçek bir nekroz özelliği göstermez. Bazı hipersensitivite (aşırı duyarlık) reaksiyonlarında görülür. Genellikle immünolojik olarak zedelenen damar duvar- larında koyu eosinofilik boyanan fibrine- benzer homojen görünümlü bir madde birikimiyle karakterlidir. Bu birikim; fibrin, immünoglobulin ve plasma proteinlerinden oluşur. A P O P T O Z İ S Apoptozis, köken olarak apo (ayrı), ptozis (düşen) kelimelerinden oluşmuştur. Apoptoz (kopma, düşme) sonbaharda yaprak dökümünü tanımlayan bir kelimedir. Farklı ve önemli bir hücre ölümü biçimi olan apoptoz, proğramlanmış veya seçici hücre ölümüdür, hücre intiharı ile eş anlamlı olarak kullanılmaktadır. Bir grup içinde belli bazı hücrelerin kendi- kendilerini yok ettikleri proğramlı bu ölüm biçimi, diğer bir hücre ölümü olan nekrozdan farklı olduğu bilinmelidir. Nekroz, yalnızca patolojik durumlarda ortaya çıkar ve iltihabi reaksiyon mevcut-tur. Apoptoz, hiçbir zaman iltihabi reaksiyona neden olmaz. Organizmanın dengeli yaşamını sağlayan apoptoz, fizyolojik olduğu kadar patolojik olaylarda da rol oynamaktadır. Önemi, biyolojik olaylarda gereksiz ve zararlı hücrelerin yok edilişini sağlamasından, organizmanın kendi iç dengesinin devamlılığına katkıda bulunmasından ileri gelmektedir. Apoptoz, fizyolojik ve patolojik olmak üzere pek çok durumda karşımıza çıkar. Fizyolojik Apoptoz : 1-Embriyogenezis sırasında aşırı yapılmış hücrelerin proğramlı olarak ortadan kaldırılması olayında görülür. 2-Erişkinlerde hormon bağımlı dokuların gerilemesinde (involüsyon═ organ atrofisi) görü-lür: Postlaktasyonel (sütten kesilmiş) meme salgı hücrelerinde regresyon, menopozda ovarian follikül atrofisi, menstrüel siklusda endometrium hücrelerindeki ölüm, örnektir. 3-Prolifere hücre topluluklarındaki hücre kayıpları; buna örnek barsak kriptlerindeki epitel hücre sayılarının sabit tutulmaları için, hücre ölümü örnek verilebilir. 4-İltihabi yanıtın sonlandırılması; ekstravazasyondan sonra, iltihabi dokuda görevini ta-mamlamış lökositlerin ölümü, apoptozis ile olmaktadır. 5-Sitotoksik T lenfositler tarafından oluşturulan hücre ölümü: Virus ve tümör hücrelerine karşı oluşturulan bir savunma mekanizmasıdır. Bunların öldürülerek elimine edilmelerini sağ- lar. Patolojik Apoptoz : 1-DNA hasarı: Radyasyon, sitotoksik antikanser ilaçları, aşırı ısı (soğuk, sıcak) ve hipoksi, gibi, nekroz oluşturan bu etkenler, düşük dozlarda uygulandığı zaman hücre intiharını tetikler. DNA, direkt olarak veya serbest radikaller aracılığıyla zedelenebilir. Eğer hasar onarılamazsa, interensek (içsel) mekanizmalar tetiklenerek apoptoz indüke edilir. DNA daki mutasyonların malign değişme riski bulunduğu için, bu durumdaki hücrelerin apoptoz ile yok edilmeleri bir kazançtır. Apoptozda, tümör süpresör (baskılayıcı) gen olan TP53 (p53) ün aracılığı söz konu-sudur. Bir antionkogen olan bu genin (TP53), apoptozu harekete geçiriçi bir etkisi vardır. 2-Hatalı sarmalanmış proteinlerin birikimi. Gen mutasyonları ve serbest radikaller sonucu ortaya çıkan bu proteinler, endoplasmik retikulumda aşırı birikir ve hücrenin apoptotik ölü-müne neden olur. 3-Hücre zedelenmesine neden olan bazı infeksiyonlar, özellikle viruslar, apoptotik ölüme neden olur. 4-Paranşimal organlarda (pankreas, tükrük salgılığı ve böbrek) kanal tıkanmalarından son-ra ortaya çıkan patolojik atrofi. Apoptoz Mekanizması ve Morfolojisi Bu tip hücre ölümünün morfolojik yapısı, koagülasyon nekrozundan farklıdır. Apoptoz da gözlenen başlıca morfolojik değişiklikler, en iyi biçimde elektronmikroskopi ile gözlenebi- lir. Hücre, su ve elektrolit kaybı ile birlikte yapısal elementlerinin yoğunlaşması sonucu dansi-tesinde artma meydana gelir ve volümlerinin yarısını kaybeder ve hacım olarak küçülür. Apoptoz ışık mikroskobunda tanınabilir. Histolojik olarak tek hücre veya hücre gruplarında hematoksilen- eosin ile boyanmış kesitlerde yoğun eosinofilik sitoplazma içinde, yoğun nük- leer kromatin parçalarına sahip, yuvarlak veya oval kitleler olarak görülür. Nüve kromatini yoğundur (piknotik) ve sonuçta karyoreksiz oluşur. Bu sırada hücre süratle büzüşür, önce sito- plazmik tomurcuklar sonra, parçacıklar şeklinde beliren “apoptotik cisimcikler” oluşur. Bun-lar membranla çevrili nükleer ve sitoplazmik organeller içeren parçacıklardır. Bunlar süratle makrofajlar ve komşu doku hücreleri tarafindan fagosite edilir. HÜCRE İÇİ BİRİKİMLER Bazı koşullar altında normal hücreler, anormal miktarlarda çeşitli maddeler biriktirebilir. Bu maddelerin birikimi geçiçi veya kalıcı olabilir. Bunlar hücreye zarar vermeyebilir veya bazen toksik olabilir ve hücrede ciddi zedelenme yapabilir. Maddelerin birikim yeri sitoplaz- ma veya nüvedir; sitoplazmada en çok lisosomlardadır. Bu intrasellüler birikimler üç grupta incelenir: (1)Normal endogenös madde, normal miktarlarda üretilir; fakat bunu kullanacak metobolizma hızı yeterli değildir (normal bir maddenin çok fazla birikmesi). Buna örnek “karaciğer hücrelerinde görülen yağlı değişme” verilebilir. Ayrıca hücre içinde su, glikojen ve protein birikimleri, örnek verilebilir. (2)Anormal endogenös madde birikir; çünki bu endoge- nös maddeyi metabolize edebilecek enzimlerde defekt söz konusudur. Bunun önemli nedeni doğuştan varolan genetik enzimatik defektir ve bu metabolitin parçalanmasında yetersiz olur. Sonuçta hücre içi birikimler ortaya çıkar. Bunlar, “depo hastalıkları” olarak tanımlanır. Tay- Sacks hastalığında gangliosid, Gaucher hastalığında glukoserebrosid ve Niemann- Pick hasta-lığında da sfingomyelin birikimleri, örnek verilebilir. (3)Hücreye dışarıdan alınan anormal ekzojen madde depolanmasıdır. Bunları parçalayıp yok edecek yeterli metabolizma yoktur ve diğer alanlara da taşınamadığı için, bu birikimler ortaya çıkar. Solunum yoluyla alınan kar-bon- kömür veya silika partiküllerinin akciğerde birikimi ve tatuaj (döğme) pigmentleri buna verilebilecek en güzel örnekleridir. Bu pigmentler makrofajlardaki fagolisosomlarda dekatlar-ca kalabilir. Lipidler: Sayfa 11 de yağlı değişmeyi (yağlanma) tekrar okuyunuz. Kolesterol: Makrofajlar, iltihabi bir alandaki nekrotik hücrelerin lipid artıklarını fagositik aktiviteleri ile tutarlar. Bu da bir çeşit hücre içi lipid birikimidir. Bu hücrelerin sitoplazmaları, küçük lipid vakuolleri ile dolar ve köpüksü bir görünüm alır. Bunlara “köpük hücreleri” adı verilir. Aterosklerozda düz kas hücreleri ve makrofaj sitoplazmaları, lipid vakuolleri (koleste- rol) ile doludur. Bunlara aterosklerotik plak denir. Proteinler: Lipid birikimine oranla çok daha nadir görülür. Hücreler içindeki protein fazlalığı, morfolojik olarak sitoplazmada görülebilen pembe renkli hyalin damlacıklar şeklin-dedir. Hücre içindeki protein birikimi; (a)hücrenin aşırı proteine maruz kalıp, hücreye alınma-sı şeklinde olur veya (b)hücrede protein sentezinin aşırı yapılması şeklindedir. Bu birikim şe-killerine örnek vermek istersek; böbrek, albumini glomerüllerden filtre ederken, proksimal tüplerden az bir kısmını tekrar geri emer. Aşırı proteinüriye (idrarda fazla protein kaybı) neden olan böbrek hastalıklarında (glomerülonefritler), haliyle protein daha fazla miktarda reabsorbsiyona uğrayacaktır. Bu protein reabsorbsiyonu nedeniyle tüp epitel hücrelerinde aşırı birikme meydana gelir. Plasma hücrelerinde muhtemelen antijen uyarılarına yanıt olarak gra-nüllü endoplasmik retikulumda sentezlenen immünoglobulin birikimi olursa, “Russell cisim-ciği” olarak adlandırılan homojen eosinofilik inklüzyonlar (cisimcikler) görülür. Glikojen: Glikoz veya glikojen metabolizma bozukluğu olan hastalıklarda hücre içinde aşırı miktarda glikojen birikimi görülür. Glikojen birikimini, su veya yağ vakuollerinden ayır- mak gerekir. Glikojen, sitoplazmada PAS pozitif şeffaf (saydam) vaküoller şeklinde görülür. Diyabetes mellitus (şeker hastalığı), glikoz metabolizma bozukluğunun başlıca örneğidir. Bu hastalıkta glikojen; karaciğer hücreleri, pankreasdaki Langerhans adacıklarındaki beta hücre-leri ve kalb kası hücrelerinde (kardiyak myosit) olduğu kadar, böbrek tüp epitellerinde de biri- kir. Ayrıca “glikojen depo hastalıkları” veya “glikogenoz”lar olarak adlandırılan, birbiriyle yakın ilişkili bir grup genetik hastalıklarda hücre içinde glikojen aşırı birikir. Bu hastalıklarda glikojenin, yapım ve yıkımıyla ilgili enzim defekti nedeniyle metabolize edilemez ve aşırı birikim nedeniyle, sekonder hücre zedelenmesi ve hücre ölümü ortaya çıkar. Hyalin Değişiklik Hyalin terimi; hücre içi birikimin veya hücre incinmesinin spesifik işeretinden daha çok, tarif edici bir terim olarak kullanılır. Hücre içinde veya ekstra boşluklarda hyalin olarak tanımlanan değişiklikler hematoksilen- eosin ile boyanan rutin histolojik kesitlerdeki homoje- nös, camsı, saydamsı pembe görünümde madde birikimleridir. Bunlar intrasellüler birikimler veya ekstrasellüler depositler olarak tarif edilir. İntrasellüler hyalini değişikliklere örnekler şunlardır: (1)Aşırı proteinüri de, böbrek tüp epitel hücrelerinde geri emilen protein, hyalin damlacıklar şeklinde görülür. (2)Plasma hücrelerinde küresel hyalin depositler şeklinde immunoglobulin birikimleri olur (Russell cisimcikleri). (3)Bir çok viral enfeksiyonda, nüve veya sitoplazmada hyalin inklüzyonlar görünümünde oluşumlar vardır. Bunların bir kısmı, viral nükleoprotein birikimleridir. “İnklüzyon cisimcikler”i olarak adlandırılır. (4)Alkoliklerin karaciğer hücrelerinde “alkolik hyalin” denilen hyalin inklüzyonlar görülür. Ekstrasellüler hyalini analiz etmek bir dereceye kadar güçtür. Eski skar (nedbe) yerindeki kollagen fibröz doku, hyalinize bir görünüm alır. Uzun süren hipertansiyonda ve diyabetes mellitusda damar duvarları özellikle böbrek, hyalinize bir şekil alır. Ekstrasellüler hyaline diğer bir örnek, kronik haraplanmaya neden olan böbrek glomerüllerindeki hyalindir. Amiloid de Hematok-silen- eosin boyasında, hyalini bir görünüm verir. Görüldüğü gibi, çok sayıda ve birbirinden farklı mekanizmalar bu değişikliğe neden olabilir. Hyalini değişiklik görüldüğünde, etyoloji-deki farklı patolojik durumlar nedeniyle lezyonun tanımlanması önem arzeder. PİGMENTLER Pigmentler renkli maddelerdir, Latince boya- renk anlamına gelir. Melanin gibi, hücrenin normal içeriği olabilir, hücrenin içinde sentez edilir (endojen pigment). Diğer bir bölümde ise, bazı durumlarda organizmaya dış çevreden gelen birikimlerdir (ekzojen pigment). En sık görülen ekzojen pigment, karbon veya kömür tozudur. Bunlar medeni yaşamın en önemli hava kirliliği etkenleridir. Büyük sanayi şehirlerinde yaşayanlarda görülebildiği gibi, asıl kö- mür madenlerinde çalışan işçilerde çok belirgindir. Solunumla alındığında alveolar makrofaj- lar tarafindan tutulup, bölgesel trakeo- bronşial lenfatik kanallardan lenf düğümlerine taşınır. Akciğer dokusunun bu pigment birikimi ile kararması “antrakozis” olarak adlandırılır. Kömür tozu birikimleri, fibroblastik reaksiyona neden olarak anfizem ve hatta ciddi bir akciğer toz hastalığı olan “kömür işçisi pnömokonyozu” adı verilen akciğer patolojilerine neden olur. İnhalasyonla alınan İnorganik tozların cinsine göre; antrakozis dışında asbestozis (amyant) ve silikozis de örnek verilebilir. Bunlar, “pnömokonyoz” lar olarak adlandırılan, çevresel hasta-lıklardır. Bunların içersinde en zararsızı antrakozisdir. Metal, cam ve taş partiküllerine silika tozları denir. Bu alanlarda çalışan silika tozları etkisi altında kalan işçilerde, silikozis görülür. Asbestozisde, asbest tozlarının inhalasyonu söz konusudur. Diffüz interstisyel fibrozise neden olur ve bronkojenik karsinoma ile malign mezotelyoma gelişme riski vardır. HÜCRE ZEDELENMESİ, ADAPTASYON ve HÜCRE ÖLÜMÜ Tatuaj (Döğme) : Dekoratif amaçla vücudun değişik bölgelerindeki deriye boyalı şimik maddelerle değişik resimler yapılmasıdır. Deriye ekzojenös metalik veya bitkisel pigment verilmesi sonucu oluşur. İnoküle pigmentler, dermal makrofajlar tarafından fagosite edilir. Bu pigment herhangi bir iltihabi yanıt oluşturmaz ve zararsızdır; fakat kullanılan bu maddeye karşı allerjisi olanlarda reaksiyonlar gelişir. Ayrıca kullanılan malzeme aracılığıyla AIDS, he-patit B ve C’ye yakalanma riski olabilir. Amalgam Tatuaj : Dental dolgu yapımı sırasında amalgam parçacıklarının oral yumuşak doku içine implante olması durumunda, söz konusu olur. Klinik olarak mavi- kahverenkte ve hatta bazen siyah renkte pigmentasyon görülür. Mikroskopik düzeyde, dev hücre oluşumları gösteren bir reaksiyon vardır. Ayırıcı tanı için, hematom ve nevusu düşünmeliyiz. Endojen Pigmentler : Bu grupta lipofuskin ve melanin pigmentleri ile hemoglobin türev-leri olan hemosiderin ve bilirubin gibi, pigmentler vardır. Lipofuskin : Latince "kahverengi lipid" anlamına gelen sarı- kahverenk'de, ince granüler sitoplazmik bir pigmenttir. Yaşlı kişilerde, ciddi malnütrisyon ve kanser kaşeksisinde, özellik- le kalb ve karaciğer hücrelerinde görülür. Bu organlarda hacım küçülmesiyle beraber görüldü- ğünden “brown atrofi” olarak da bilinen bu yıpranma pigmenti, hücre içi sindirilmemiş mater- yale örnek verilebilir. Serbest radikal hasarı, lipofuskin birikimine neden olabilir. Antioksidan savunma mekanizmalarının kaybına yol açan çevresel etkenlerle oluşabilir. E vitamini gibi, antioksidanların eksik olduğu durumlarda karşımıza çıkmaktadır. Bu pigmentin hiçbir önemi yoktur. Lipofuskinin kendisi hücre ve fonksiyonlarına bir zarar vermez. Sadece fizyolojik ve patolojik atrofi veya kronik zedelenme gibi, regresif değişiklikleri işaret eder. Melanin : Melanin, tirozinin enzimatik oksidasyonu ile üretilen bir pigmenttir. Melanin sentezi, epidermisin bazal tabakasında bulunan melanositlerde yapılır. Kahverengi-siyah renk- te olan bu pigmentin adı Yunanca siyah anlamına gelen "melas" kelimesinden türemiştir. Melanositlerin prekürsörleri (öncüleri) olan melanoblastların, embriyonik gelişim devresinde nöral kristadan göç ederek son bulundukları yer olan bölgeye geldikleri düşünülür. Bu hücre-lerin yuvarlak gövdeleri bu gövdeden uzanan düzensiz uzantıları vardır. Bunlar epidermis içine doğru dallanarak, bazal ve spinal tabakadaki hücreler arasına uzanır. Melanin melano-sitlerde sentezlenir. Bu işlem tirozinaz enziminin varlığında olur. Tirozinaz aktivitesiyle tiro-zin önce dihydroxyphenylalanine (DOPA) oluşturur ve daha sonra bir dizi dönüşüm işlemi ile melanin ortaya çıkar. Ultrastrüktürel düzeyde tirozinaz, granüler endoplazmik retikulumda sentezlenir ve Golgi kompleksinin veziküllerinde biriktirilir. Membranla çevrili bu küçük organellere "melanozom" adı verilir. Bunlar ışık mikroskobunda görülebilen pigment granül-lerini oluşturur. Melanositlerin normalde görüldüğü yerler; deri, kıl follikülleri, retina pigment epiteli, lep-tomeninks ve iç kulak bölgesidir. Derimiz bu pigment sayesinde renk kazanır. Güneş ışınları-nın (ultraviyole)x etkisiyle derideki melaninin miktarı artar, derinin esmerleşmesi olarak kendini belli eder. Melanin ve melanositler birçok yönden öneme sahiptir. Melaninin fonksi-yonu koruyuculuktur. Bu pigment sayesinde deri ve göz, güneş ışığının zararlı etkisine karşı daha iyi korunur. Melanin pigmenti az olan beyaz derili kişiler, güneşin zararlı etkilerine karşı daha hassasdır. Güneş altında uzun süre çalışan beyaz derili çiftçilerde ve gemicilerde deri kanseri görülme oranı, kapalı yerlerde çalışanlara oranla çok daha yüksektir. Fazla güneşte kalan insanda, melanin pigmentasyonu artar. Kişi koyu renk alır, bronzlaşır. Bu bronzlaşma ile vücut kendini güneşin zararlı ışınlarından korumaya çalışır. Bir zaman sonra, pigment artımı deriyi korumak için yeterli olmaz. Vücut derisi kendini korumak için, bu sefer kalın-laşmaya başlar, hiperplazi gelişir. Sayıca artan hücrelerde dejenerasyon ve de mutasyonun oluşumuyla kansere dönüşme riski ortaya çıkar. Melanogenesisin lokal artması, çoğu kişilerde görülen ve halk arasında "ben" adı verilen, melanositlerin proliferatif lezyonlarını (pigmentli nevusları) ortaya çıkarır. Bunlar deride çok yaygın olarak bulunan siyah- kahverenkte hafif kabarık oluşumlardır. Benign bir lezyon olan nevus'un malign karşıtı, kanserin oldukça öldürücü bir tipi olan, malign melanomadır (mela-no karsinoma). Dermis, ağız mukozası, retina ve çok nadir olarak da, leptomeninks’den geli- şen malign melanoma olguları vardır. Melanin sentezi, adrenalxx (sürrenal) ve hipofizin kontrolü altındadır. Hipofizden adreno- kortikotropik hormon (ACTH) yanısıra, melanosit stimüle eden hormon (MSH) da salgılanır. Adrenal korteksden salgılanan glikokortikoid (kortizol, kortikosteron, kortizon gibi, bir grup hormonu kapsar) ler ve mineralokortikoidler (aldosteron), feed-back regülasyonu ile hipofiz üzerinde ACTH salgılanmasını kontrol eder. ACTH ve MSH düzeyindeki artmalar, melanin pigmentasyonunda da artmalara neden olur. Addison hastalığıxxx (ki bunda primer adrenokor-tikal yetmezlik -hipoadrenalizm- söz konusudur) buna güzel bir örnektir. Hipoadrenalizmde, adrenal korteksden salgılanan ACTH antagonistleri olan adrenokortikal hormon (örneğin kortizol salgısı baskılandığı zaman) oluşamayacağı için, hipofiz üzerindeki feed-back frenleyi ci etkisi de ortadan kalkar. Adrenal korteksin hipofiz üzerindeki kontrolü yok olduğundan, haliyle kompensatuvar olarak hipofiz daha fazla ACTH ve MSH salgılayacaktır. Bunların aşırı salgılanmaları da, deri ve mukozalarda pigmentasyon artımına neden olur. x Ultraviyole (morötesi); çok kısa, enfraruj (kızılötesi); çok uzun dalga boyuna sahip, güneşin zararlı ışınlarıdır. xx Adrenal: ad- ek + renal Surrenal: sur(supra)- üst + renal xxxAddison Hastalığı(Kronik Adrenal Korteks Yetmezliği): Adrenal yetmezlik (hipoadrenalizm) primerdir; sürre-nalin kendisinde bir lezyon vardır veya hipofizin ACTH salgılanmasında bir yetersizlik söz konusudur ve sekon-der hipoadrenalizm olarak adlandırılır. Primer hipoadrenalizm, Addison hastalığı olarak da bilinir. Bunda böbrek üstü bezi hasarlanmıştır. Addison hastalığı, adrenal korteksin progresif destrüksiyonuna bağlı olarak ortaya çıkan, çok nadir rastladığımız bir hastalıktır. Klinik belirtilerin ortaya çıkması için, salgılığın % 90’ının harab olması gerekir. Bu genelde iki şekilde karşımıza çıkar. Otoimmün adrenalitis; olguların % 60-70’sini oluşturur. Enfeksiyonlar; Tuberküloza bağlı hasar en çok rastlanılan bir nedendir. Özellikle tuberküloz adrenalitis’i iltihabi olguların % 90’ını oluşturur. Klinik olarak, deride ve ağız mukozasında melanin pigmentasyonunda artma, hipo-tansiyon şiddetli anemi, halsizlik, kas zayıflığı, kilo kaybı, anoreksi (iştahsızlık) ve gastroentestinal semptomlar (kusma, diyare) görülür. Mineralokortikoid (aldosteron) yetmezliği nedeniyle, başta sodyum (Na) iyonları kaybı ve buna bağlı olarak su kaybı meydana gelecektir. Bu durum, kan hacmı azlığını ve hipotansiyon belirtilerini doğuracaktır. Aynı zamanda potasyum (K) iyonları retansiyonu (hiperpotasemi-hiperkalemi) görülür. Önemli tehlike, hipotansiyonun daha sonra, “kardiovasküler şok” tablosunu meydana getirmesidir. Hasta tedavisi, aldosteron ve tuz verilerek yapılır. -- Pigmentasyon artımı “hiperpigmentasyon” olarak adlandırılır. Aşağıdaki şu lezyonlar-da melanin artımı söz konusudur. Addison Hastalığı (Kronik Adrenal Korteks Yetmezliği): Multipl Nörofibromalar (Nörofibromatozis): Periferal sinirlerden kökenli değişik bü-yüklüklerde ve çok sayıda (multipl) nörofibromlar vardır. Bununla beraber, deride ve ağız mukozasında sütlü-kahve lekeleri (cafe-au-lait) halinde melanin pigmentasyonu görülür. Oto-zomal dominant geçişli bir hastalıktır. İki tipi vardır. Nörofibromatozis tip1 (von Recklingha-usen hastalığı) de, az da olsa malignleşme olasılığı vardır. Nörofibromatozis tip 2, bilateral akustik (vestibüler) schwannoma ve diğer beyin tümörleriyle beraber görülür. Bu her iki has-talık genetik ve klinik olarak birbirinden farklıdır. Olguların % 90 ı tip 1 dir. Tip 2, çok daha nadir görülür. Peutz- Jeghers Sendromu : İnce barsaklarda multipl polipozis ile beraber ağız mukoza- sında ve dudakta melanin pigmentli lekeler vardır. McCune-Albrigt Sendromu : Kemiklerde multipl odaklar halinde fibröz displazi ile bera- ber, deride ve ağız mukozasında melanin lekeleri vardır. Bunlara “cafe- au- lait (kahve) leke-leri denir. -- Deride melanin pigmentasyonunun azalmasına “hipopigmentasyon” denir ve görüldü-ğü durumlar: Skatris (Nedbe) Yerleri : Cerrahi işlem veya travmalar sonucu ortaya çıkan skatris yerle-rinde, lepra hastalarında lezyonların bulunduğu alanlardaki skatris yerlerinde pigment yoktur. Hormonal Nedenler : Kastre (hadım) erkeklerde ve ayrıca hipofiz hipofonksiyonunda vücuttaki pigment miktarı azalır. Albinolar : Bu tip kişilerde kalıtsal tirozinaz enzim defekti vardır. Bu enzim yokluğunda, tirozinin DOPA ya dönüşme yetersizliği söz konusudur. Bu nedenle albinolar, melanin sentez edemez, derileri ve kılları çok açık renktedir. Bu kişiler güneş ışığına ileri derecede duyarlıdır Vitiligo : Deride leke tarzında pigmentsiz alanların bulunmasıdır ve bu edinsel (kazanılmış akkiz, sonradan oluşan) bir lezyondur. Lezyonların dağılımı ve boyutları çeşitlilik gösterebilir. Bu hastalığın nedeni son araştırmalara göre, daha çok otoimmün bir bozukluk olduğu yönün- dedir. Hemosiderin : Hemoglobinden türeyen hemosiderin, altın sarısından- kahverengine kadar değişen renklerde görülen bir pigmenttir. Demirin hücre içinde birikme şekline örnektir. Kanamanın doğal sonucu hemosiderin pigmenti oluşur. Hücre içinde demir, apoferritin adı verilen proteine bağlı ferritin miçelleri şeklinde depolanır. Hücre ve doku içinde biriken demir histokimyasal olarak Berlin Mavisi denilen özel bir boya ile gösterilir. Makroskopik kanamalar veya yoğun vasküler konjesyonun neden olduğu mikroskopik ka-namalar, demirin lokal artımını ve bunu takiben hemosiderini ortaya çıkarır. Buna en iyi ör-nek, zedelenmeden sonra görülen çürüktür (ekimoz). Çürükler, lokalize hemosiderozisin en iyi örneğidir. Kanama bölgesindeki eritrositlerin yıkımıyla ortaya çıkan kırmızı kan hücre artıkları, makrofajlar tarafından fagoside edilir. Hemoglobin içeriği lisosomlar tarafından katalize edilir ve hemosiderine dönüştürülür. Çürükte görülen renk değişikliği, bu dönüşüm- deki aşamaları yansıtır. Kronik kalb yetmezliğinde uzun süreli staz nedeniyle oluşan konjesyon, akciğerde pig-mentasyon görülmesine neden olur. Akciğer alveollerinde kapillerlerin yırtılması ve geçirgen- liğinin artması nedeniyle eritrositler dışarı çıkar. Eritrositler alveolar makrofajlar tarafından fagosite edilir. Sonuçta hemosiderin oluşur. Akciğer alveollerinde bulunan hemosiderinle yüklü bu tür makrofajlara “kalb hatası hücreleri” adı verilir. Nedeni ne olursa olsun, demirin sistemik yüklenmesi, çeşitli organ ve dokularda hemosiderin birikimine neden olur. Bu şekle “hemosiderosis” adı verilir. Sistemik hemosiderozisin birçok şeklinde, intrasellüler pigment birikimi çoğu durumlarda paranşimal hücrelere zarar vermez veya organ fonksiyonunu boz- maz. Hemosiderozisi meydana getiren pigment birikimi; (1)besinlerle alınan demirin emili- mindeki artım ve kontrolsüz kan yapıcı tabletlerin alımı (2)demirin kullanımındaki yetersiz- lik, (3)hemolitik anemiler ve (4)kan nakillerinde (kırmızı kan hücre transfüzyonları), ekzoje- nöz demir yüklenmesine neden olur. Demirin normalden çok fazla (yoğun) birikimi “hemo-kromatozis” olarak bilinir. Biriken demir, çeşitli organlarda disfonksiyona ve hücre ölümleri-ne neden olur. Kalb yetmezliği (kardiyomyopati), siroz (kronik karaciğer hastalığı) ve diyabe-tes mellitusu (pankreas adacık hücreleri ) içeren doku- organ zararları oluşabilir. Bilirubin : Bilirubin, safrada bulunan ve safranın sarı- yeşil rengini veren başlıca pig- menttir. Kırmızı kan hücrelerinin mononükleer fagositik sistemde parçalanmasıyla (karaciğer- deki kupffer hücrelerinde) serbestleşen hemoglobinden türemiştir; fakat demir içermez. Orga- nizmada normal yaşam sürelerini (100- 120 gün) tamamlayan bu eritrositlerin parçalanma- sıyla konjuge olmamış (ankonjuge) bilirubin meydana gelir. Bu ankonjuge bilirubin, kan pro- teinlerine (albumin) bağlanarak karaciğer parankim hücrelerine (hepatosit) taşınır ve burada işlenerek konjuge bilirubine çevrilir. Bu işlem spesifik bir enzim (bilirubin uridindifosfat glukuronosil transferas) ile oluşur. Daha sonra safra aracılığıyla bağırsağa dökülür. Bağır-saktaki bakteriyel enzimlerin etkisiyle “urobilinojen”e dönüştürülür. Bu pigmentin bir bölümü (% 20) tekrar barsaktan geri emilerek (reabsorbe olarak), karaciğere döner. Bunun bir bölümü de idrarla atılır. Barsaktaki urobilinojenin geri kalan bölümü, daha ileri bir işlemle “ürobilin” (stercobilin)’e dönüşür. Dışkının bilinen rengini (sarı- kahverengi) veren bu maddedir. Kan plasmasında total bilirubinin normal miktarı 100 ml’de 0.3- 1 mg’dır. Kandaki biliru-bin düzeyi (hem konjuge hem de ankonjuge) 2- 3 mg’ın üzerine çıktığında (bazı durumlarda 30- 40 lara çıkabilir), deri ve sklerada sarı bir renk oluşur. Bu renk değişikliği, dokuların safra pigmenti birikimine bağlı olarak, sarıya boyanmasından ileri gelmektedir. Klinik olarak “sarı-lık” (ikter) diye tarif edilir ve meydana geliş biçimlerine göre şöyle incelenebilir. (1)yoğun eritrosit yıkımı (hemoliz artması), (2)hepatosellüler disfonksiyon ve (3)intrahepatik veya eks-trahepatik safra obstrüksiyonu ile safranın tutulması (kolestaz) sonucu sarılık ortaya çıkar. Konjuge bilirubin; suda çözünür, nontoksiktir ve idrarla atılır. Ankonjuge bilirubin suda çö-zünmez, idrar ile atılmaz, toksiktir ve bilirubinin bilinen bütün toksik etkilerinin nedenidir. (1) Hemolitik (Prehepatik) Sarılık: Kırmızı hücre parçalanmasına bağlı bilirubin artı- mını yansıtır. Eritrosit yıkımının yoğun olduğu durumlarda sarılık görülür. Hemolitik anemi- lerde, ağır enfeksiyonlarda, yılan zehiri gibi, dolaşımdaki toksik maddelerin neden olduğu eritrosit destrüksiyonlarında ve kan transfüzyon uyuşmazlıklarında bilirubin miktarı aşırı artar. Bu bilirubin, ankonjuge bilirubindir. Yeni doğanlarda fizyolojik olarak hemoliz fazladır. Ayrıca, karaciğerde bilirubin konju-gasyonu ve atılımını sağlayan hepatik mekanizmalar, hayatın ilk iki haftasına kadar tam ola-rak gelişmediğinden, bütün yenidoğanlarda geçici (2- 4 gün), hafif bir ankonjuge hiperbiliru-binemi ortaya çıkar. Buna yenidoğanın fizyolojik sarılığı (neonatal sarılık) adı verilir. Bu durum tehlikesizdir. Bebeklerde görülen diğer bir tehlikesiz olan sarılık, maternal (anneye ait) serum sarılığıdır. Anne sütü ile beslenen bazı bebeklerde muhtemelen anne sütündeki beta glukuronidazlar nedeniyle oluşur. Tehlikeli olanı, Rh uyuşmazlığı gibi nedenlerle karşımıza çıkanıdır. Rh uyuşmazlığında, aşırı hemoliz olduğundan, ankonjuge bilirubin düzeyi çok yükselir ve “yenidoğanın hemolitik sarılığı” (eritroblastosis fetalis)x gelişir. Bu hastalık nedeniyle meydana gelen yoğun eritrosit yıkımına bağlı olarak ortaya çıkan bilirubin, yeni doğanların kapiller damarlarının geçirgenliği fazla olduğundan beyin dokusuna geçerek, doğumdan sonra “kernikterus” (bilirubin ansefalopatisi) adı verilen ağır nörolojik hasara yol açarak, sekeller bırakabilir veya bebeğin ölümüne yol açar. Adültlerde ankonjuge bilirubin seviyesi yüksek olsa bile, kan- beyin bariyeri nedeniyle kernikterus oluşmaz. (2) Hepatosellüler (Hepatik) Sarılık: Karaciğer hücre hasarı olan yoğun hepatosellüler nekroz ve siroz gibi, durumlarda görülür. Fazla bilirubin konjuge ve ankonjuge olmak üzere karışıktır. Karaciğer hücresinin fonksiyon bozukluklarında, bilirubinin alımında azalma ola-bildiği gibi, karaciğer hücresinde yetersiz konjugasyon da söz konusu olabilir. Karaciğer parankim hücrelerinin zedelenmeleri sonucu, bilirubin salgılanmasında intrahepatik blokaj da olabilir. Karaciğer hücresine verilen zarar, enzim sistemini etkilemiş olabilir. Örneğin viral hepatitis, kimyasal veya ilaç toksisitesi yanısıra karaciğerin mikrobiyolojik enfeksiyonları, konjugasyonu ve safra ekskresyonunu (ifrazat) bloke edebilir. Bu şekilde dolaşımdaki biliru-binin miktarı artmış olur. (3) Obstrüktif (Posthepatik) Sarılık: Bu grupta genellikle safra kanalı obstrüksiyonu söz konusudur. Ekstrahepatik tıkanmaların başlıca nedeni; safra kanalı ve pankreas karsinomaları ile safra kanalı taşlarıdır. Bu tıkanmalar uzarsa, hepatositlerde nekrozlar ortaya çıkar ve “bili- er siroz” meydana gelebilir. Çok nadiren de yenidoğanlarda bir anomali olarak, intrahepatik ve ekstrahepatik obstruksiyon, hepatositlerdeki primer defekt veya safra duktuslarının atrezisi ve agenezisi şeklinde karşımıza çıkabilir. Karaciğerdeki konjuge bilirubin, safra yollarındaki tıkanma nedeniyle bağırsağa akamaz ise, bağırsakta safra pigmenti olmayacağı için, feçes açık renkte olur. Ayrıca bağırsakta safra eksikliği nedeniyle, K vitamini sentezi yapılamaz (Vita- min K; endojen olarak E. coli varlığında barsakda sentezlenmekteydi). Vitamin K eksikliği veya diffüz karaciğer hastalıklarında, hepatositlerdeki disfonksiyonun etkisiyle, vitamin K’ya bağlı koagülasyon faktörlerin (protrombin ve diğer pıhtılaşma faktörleri) sentezinde meydana gelen azalmayla koagülopati meydana gelir, hemorajik diatez’e (anormal kanamalar) neden olur. Bu spontanös kanama sonucu hematomlar, hematüri, melena, ekimozlar ve dişeti kana- maları görülür. Azalmış safra akışının diğer sonuçları; yağda eriyen A, D ve K vitaminlerinin yetersiz absorbsiyonudur. x Eritroblastosis Fetalis: Maternal ve fetal kan grubu uyuşmazlığı sonucu annede oluşmuş olan antikorların, fetus’da neden olduğu bir hemolitik anemidir. Rh(-) bir annenin fetusu, babanın ki gibi Rh(+) olursa, anne ve onun bebeği arasında Rhesus (Rh) uyuşmazlığı meydana gelebilir.Anne; Rh antijeninden yoksun (Rh-) ise, fetusda mevcut olan Rh antijenlerine (Rh+) karşı antikorlar üretir. Rh(-) anne eritrositleri, Rh(+) fetus eritrositle- ri tarafından sensitize edilmiştir. Fetal eritrositler gebelik boyunca plasentadan sızarak annenin dolaşımına katı- lır. En büyük geçiş, doğum esnasında olur. Oluşan bu antikorlar, sonraki gebeliklerde plasenta yolu ile fetusa geçerek, fetusa ait kırmızı hücrelerin destrüksiyonuna (lizise, hemoliz) neden olur. Ortaya çıkan sendrom, “eritroblastosis fetalis” olarak bilinir. Yenidoğanın bu hemolitik hastalığında meydana gelen anemi, uterus içinde fetal ölüme yol açabilecek kadar şiddetli de olabilir. Anemiye reaksiyon olarak fetal kemik iliği, olgunlaşmamış eritrositleri (eritroblastları) fetusun dolaşımına katar. Eritroblastosis fetalis terimi; oluşan eritrosit destrüksiyo- nunu kompanse etmek için, fetal dokulardaki kırmızı kan hücre prekürsörlerinin (hematopoesis) aşırı artmasını anlatır. Rh uyuşmazlığının patogenezindeki sensitizasyonun önemi anlaşıldıktan sonra, bu hastalık belirgin bir şekil- de kontrol altına alınmıştır. Rh sisteminin içerdiği pekçok antijenden yalnızca D antijeni, Rh uyuşmazlığının başlıca nedenidir. Rh(-) anneye, Rh(+) bebeğin doğumundan hemen sonra, anti- D globulin uygulanmaktadır. Anti- D antikorlar, doğum sırasında maternal dolaşıma sızan fetal eritrositlerdeki antijenik bölgeleri maskeleye- rek, Rh antijenlerine karşı olan duyarlılığı engeller. Eritroblastosis fetalis; belirtilerine göre üç sendroma ayrılabilir. Şiddetli komplikasyonlar olmadan yaşam mümkün olan, yalnızca hafif anemiyle seyreden “yeni doğanda konjenital anemi” olarak adlandırılır. Şiddetli hemoliz vakalarında anemiye bariz sarılık eşlik eder, “ikterus gravis” sendromu oluşur. Dolaşım bozukluğundan, anazarka denilebilecek kadar şiddetli bir ödemin ortaya çıkışı, buna eşlik eden sarılık, “hidrops fetalis” olarak adlandırılan bir klinik tabloyu da ortaya çıkarabilir. Hidrops Fetalis: Fetusdaki yaygın ödemi anlatmak için kullanılan bir terimdir. İntrauterin gelişim süresinde progresif sıvı birikimi sonucu oluşur, genellikle ölümle sonuçlanır. Geçmişte fetus ile anne arasındaki Rh uyuş- mazlığı sonucu ortaya çıkan hemolitik anemi, hidrops fetalisin en büyük nedeniydi. Bu tip, immun hidrops ola-rak bilinir. Gebelikdeki kan uyuşmazlığı tedavi edilebildiğinden, immun hidrops’un görülme sıklığı, zamanımız-da düşmüştür. Non- immun hidrops’un başlıca nedenleri ise; kardiovasküler defektler, kromozomal anomaliler ve fetal anemidir. Rh veya ABO uyuşmazlığı dışında başka nedenlerle de fetal anemi oluşur. Bu da hidrops feta-lis ile sonuçlanabilir. KARACİĞER Karaciğerin Normal Histolojik Yapısı Karaciğerin temel mimari yapı birimi, lobdur. Her lobun merkezinde, hepatik ven ağının uzantısı (santral ven) bulunur. Lobun periferinde, portal alan adı verilen bu bölgelerde fibröz doku içinde hepatik arter, portal ven dalları, sinir lifleri, safra kanalları ve lenfatik damarlar gibi, pek çok portal kanal bulunur. İki karaciğer hücresi arasında intralobüler safra kanalikül-leri denilen ince tübüler yapılar bulunur. Bunların içindeki safra, kan akımının ters yönünde, yani lobülün merkezinden portal alanlardaki safra kanallarına akar. Lobüller içindeki hepatositler ışınsal olarak dizilmiş ve bir duvarın tuğlalarına benzer biçimde düzenlenmiştir. Karaciğer hücrelerinin yaptığı bu tabakalar arasındaki boşluklara, karaciğer sinuzoidleri adı verilir. Bunlar labirent şeklinde ve sünger benzeri bir yapı oluştura- cak biçimde serbestçe anastomozlaşırlar. Bu sinuzoidal kapillerler, pencereli endotel tabakala- rından oluşan damarlardır. Endotel hücreleri ile alttaki hepatositler arasında kalan aralığa, Disse aralığı adı verilir. Endotel hücrelerine ek olarak, sinuzoidler Kupffer hücreleri adı veri- len makrofajları da içerir. Bu fagositik hücrelerin başlıca fonksiyonları; yaşlı eritrositleri me-tabolize etmek, hemoglobini sindirmek, immunolojik olaylarla ilgili proteinleri salgılamak ve kalın barsaktan portal dolaşıma geçen bakterileri ortadan kaldırmaktır. Karaciğere kan, iki farklı kaynaktan gelir: (a)Kanın %60- 70’i abdominal (pankreas ve da-lak) organlardan gelen oksijenden fakir, bağırsaklardan emilen besinleri içeren (besinden zen-gin) kanı taşıyan portal ven’den gelir; (b)%30- 40’ı ise, oksijenden zengin kanı sağlayan he-patik arter’ den gelir. Portal alana gelen arter ve ven kanı, karaciğer lobülünün çevresinden merkeze doğru sinuzoidler boyunca akar. Sinuzoidlerde karışan bu kan, vena santralis ve daha sonra da hepatik venlerle vena kava inferiyora akar. Karaciğerin vücudun metabolik dengesini sağlamak için, çok büyük ve önemli işlevleri vardır. Karaciğer dokusu; (1)besinlerle alınan proteinler, karbonhidratlar, yağlar ve vitaminle-rin metabolize edilmesi (işlenmesi) ve depolanması, (2)plasma proteinlerin ve enzimlerin sen-tezi, (3)pek çok endogen atık ürünlerin ve ekzogen toksinlerin detoksifikasyonu ve bunların safra ile atılması gibi, pek çok fizyolojik fonksiyona sahiptir. Çoğu ilaç, karaciğer tarafından metabolize edilir. Anlaşılacağı gibi, karaciğer dokusu; metabolik, toksik, mikrobiyal ve dola-şım bozuklukları olmak üzere çeşitli etkilere açıktır. Bazı durumlarda hastalık, karaciğerin primer olayıdır. Bunun dışında karaciğeri sekonder olarak etkileyen kardiyak dekompansas-yon, diyabet ve ekstrahepatik infeksiyonlar gibi, çok sık görülen hastalıklar vardır. Karaciğer muazzam bir işlevsel kapasiteye sahiptir. hepsi olmasa da çoğu fulminant hepa-tik hastalıklar dışında rejenerasyon oluşur. Normal bir karaciğerin %60’ının cerrahi olarak çıkarılması durumunda minimal ve geçici bir karaciğer fonksiyon yetersizliği görülür. Karaci-ğer kitlesinin büyük bir bölümü 4- 6 hafta içinde rejenerasyonla yeniden oluşur. Masif hepa-tosellüler nekrozlu kişilerde, hepatik retikulin çatı harap edilmemişse, mükemmele yakın bir restorasyon oluşabilir. Kronik sağ ventriküler kalb yetmezliği, karaciğerde kronik pasif venöz konjesyona neden olur. Hepatik vendeki basıncın artmasına bağlı olarak intralobüler santral vendeki basınç da artar. Ortaya çıkan sinuzoidal dilatasyon ve konjesyon, santral ven çevresindeki hepatositlerde hipoksi ve iskemiye bağlı hasarlar ortaya çıkarır. Buna bağlı olarak bu karaciğer hücrelerinde dejenerasyon, yağlı değişme ve sonuçta nekroz meydana gelirken, buna tezat periferdeki he-patositler (portal alan çevresi) normal kalabilir. Hepatosellüler nekroz sonucu fibrozis meyda-na gelebilir. Karaciğerin temel yapısındaki bağ dokusu ağı haraplanmışsa, siroz ortaya çıkar. SİROZ Siroz, kronik karaciğer hastalıklarının irreversibl bir şeklidir ve “siroz” adı da bu hastalığı tanımlayan bir terimdir. Çeşitli kronik karaciğer hastalıklarının son döneminde ortaya çıkan bir sekeldir. Batı ülkelerinde ilk on içindeki ölüm nedenlerinden birisidir. Alttaki etiyolojiyi belirtmesinden başka, sirozun doyurucu bir sınıflaması yoktur. Sirozun etiyolojisinde pek çok etken rol oynar: (a)Aşırı alkol alımının bir sonucu olarak görülen sirozun diğer nedenleri ara-sında bazı ilaç ve kimyasal maddelerin uzun süreli alınması, (b)viral hepatitler, bilier obstrük-siyon (safra yolu hastalıkları), hemokromatozis (aşırı demir yüklenmesi), (c)kalb yetmezliğine bağlı, karaciğerde kronik pasif konjesyon (d)Wilson hastalığıx ve doğuştan olan bazı metabo-lik bozukluklar sayılabilir. Siroz gelişmesi için, uzun zaman periyodunda hücre ölümü, buna eşlik eden bir rejeneratif olay ve fibrozise gerek vardır. Başlıca üç patolojik mekanizma kombinasyonu, sirozu yaratır. (1)Karaciğer hücrelerinin progresif hücre incinmesine bağlı hepatosellüler (paranşimal) ölüm, (2)hepatosellüler hasara ve ölüme bağlı olarak ortaya çıkan rejenerasyon ve (3)buna eşlik eden kronik iltihabın stimüle ettiği progresif (ilerleyen) fibrozis bu hastalığı karekterize eden özelliklerdir. Rejenerasyon, hücre ölümünü kompanse etmek için, normalde verilen bir yanıt-tır. Normalde hepatositlerin proliferatif kapasitesi sirkülasyondaki büyüme faktörleri ile regü-le edilir. Hepatosit nekrozu sonucu açığa çıkan büyüme faktörleri hepatosit proliferasyonunu stimüle eder. Bu progresif olaylar sonucu karaciğerin normal lobüler yapısı ortadan kalkar. Fibrozis bu rejenere karaciğer dokusunu çevreleyerek sirozun karakteristik özelliği olan, değişik boylarda nodül yapılarının oluşmasına neden olur. Fibrozis, bir yara iyileşme reaksiyonudur. Zedelenme yalnızca paranşimi değil, destek bağ dokusunu da tuttuğu zaman skar oluşumuna neden olur. Normalde interstisyel kollagenler, portal alanlarda ve santral ven çevresinde ince bandlar şeklinde bulunurken, sirozda bu kolla-genler, lobülün tüm bölümlerini tutmuştur. Sirozda mikroskopik düzeyde karaciğerin normal arşitektürünün yerini, diffüz olarak kalın kollagen fibröz bandlarla separe edilmiş rejenere ka-raciğer hücre gruplarından oluşan nodüller yer almıştır. Karaciğerin normal yapısının değiş-mesi mikrosirkülasyonu bozar ve buna bağlı hastalığın klinik özellikleri ortaya çıkar. Çoğu sirozlu hastalardaki ölüm; (1)progresif karaciğer yetmezliği, (2)portal hipertansiyona bağlı komplikasyonlar ve (3)hepatosellüler karsinom gelişmesi sonucudur. Tüm siroz çeşitle-rinde hepatosellüler gelişme riski fazladır. Sirozların sınıflandırılmalarında bir konsensus yoktur. Yapılan morfolojik sınıflama ile sirozlar üçe ayrılmıştır: (1)Mikronodüler siroz (nodüllerin çapı 3 mm den daha küçüktür), (2)makronodüler siroz (nodül çapları 3 mm den büyüktür ve 2-3 cm ye ulaşabilir) ve (3)mikst olanda ise, mikro ve makro nodüller birarada bulunur. Etiyolojik nedenlere göre şu şekilde sınıflanabilir. Alkolik karaciğer hastalığı %60- 70; viral hepatitis %10; safra hastalıkları %5- 10; herediter hemokromatozis %5 vs. Siroz tiplerini; oluş biçimleri ve özelliklerine göre şu şekilde sıralayabiliriz. Alkolik (Beslenmeye Bağlı) Siroz: Alkolle ilgili olan ve çok sık görülen şekildir, Laennec siroz olarak da bilinir. Mikronodüler yapıdadır Postnekrotik (posthepatik) Siroz: Çoğunlukla viral etiyoloji (Hepatit B Virus ve Hepatit C Virus) etkendir. Makronodüler yapıdadır. Biliyer Siroz: 1)Primer biliyer siroz; otoimmun kökenli olduğu savunulur. 2)Sekonder biliyer siroz; uzun süreli ekstrahepatik safra kanalı obstrüksiyonu bunun nedenidir ve daha çok karşı-mıza çıkar. X Wilson Hastalığı: Bakır metabolizmasını otozomal resesif bir bozukluğudur. Bozukluklar karaciğer, böbrek ve beyinde anormal miktarlarda bakır birikimi meydana gelir. Hemokromatozis: (1)Herediter hemokromatozis; bağırsak mukozasında demir absorbsiyo-nunda (emiliminde) kalıtımsal bir defekt vardır; aşırı geri emilim görülür. (2)Sekonder hemo-kromatozis; aşırı demir yüklenmesi durumlarında sekonder olarak meydana gelir. Sirozda Klinik Özellikler: Fonksiyonel parankim kayıpları, sirozun başlıca şu klinik be-lirtilerini ortaya çıkarır. - Hepatosellüler hasar ve buna bağlı karaciğer yetmezliğiyle ilgili bulgular: a)Sarılık: Karaciğerin işlevlerinden birisi de safra üretimidir. Kandaki bilirubin (ankonjuge bilirubin) karaciğer hücrelerinde işlenir (konjuge edilir), safra yolları aracılığıyla barsağa dö-külür. Bu işlemin herhangi bir yerindeki aksama sonucu bilirubin kana karışırsa, sarılık (ikter) ortaya çıkar. Çoğunluğu karışık olmak üzere, konjuge ve ankonjuge bilirubin artımı söz konu-sudur. b)Hipoalbuminemi: Hepatosit hasarına bağlı albumin ve fibrinojen olmak üzere plasma protein sentezindeki azalma söz konusudur. c)Koagülasyon faktör eksiklikleri: Karaciğerde oluşan pıhtılaşma faktörlerinin sentezinde azalma ortaya çıkar. d)Hiperöstrinizm: Testikular atrofi, jinekomasti, palmar eritem (lokal vazodilatasyon) ve vücudun değişik kısımlarında, spider anjiomlar (örümcek şeklinde damarlanma). - Portal hipertansiyon: Portal akımla kan, batından vena kava inferiora döner. Portal kan akımındaki herhangi bir engelleme, portal venlerdeki hidrostatik basıncın artmasına neden olur. Üç farklı bölgedeki obstrüksiyona bağlı olarak ortaya çıkar. 1)Prehepatik: Portal vendeki tromboz nedeniyle oluşan obstrüksiyon, karaciğer içinde sinusoidlere dağılmadan öncedir. 2)İntrahepatik: Hepatik sinusoidlerdeki blokaj, bunun nedenidir. En önemli neden sirozdur, daha sonra yaygın karaciğer yağlanması gelir. 3)Posthepatik: Santral vendeki, hepatik vende-ki veya vena kavadaki blokaj nedendir. Bu, sağ kalb yetmezliği ve ağır perikardit gibi durum-larda karşımıza çıkar. Portal Hipertansiyona Bağlı Değişiklikler (Komplikasyonlar): Portal hipertansiyonun belli başlı bulguları; assit, venöz kollateraller (bazı bölgelerde venöz varisler), splenomegali (dalak büyümesi) ve bazen hepatik ansefalopatidir. - Assit (hidroperitoneum), hidrotoraks veya periferal ödem: Biriken kan geriye doğru ba-sınç yapar. Sirozdaki portal hipertansiyonun en önemli klinik sonuçlarından birisi, periton boşluğunda fazla sıvı birikimi (assit) oluşmasıdır: a)Portal vende hidrostatik basınç artımı, he-patik lenf sıvısı artımına neden olur. Bu sıvı peritona geçer. b)Hipoalbuminemiye bağlı olarak ortaya çıkan plasma onkotik (ödeme neden olan) basıncın düşmesi ve c)sodyum ve su tutulu-munun artması; Bu da hepatik hasara bağlı olarak aldosteronun karaciğerdeki yıkımının azal-ması (hiperaldosteronizm) ve renin- anjiyotensin sistem aktivasyonundaki artma, ödemi ve peritondaki sıvı birikimini açıklar. nedenidir. - Hepatik ansefalopati: Nöropsikiyatrik bir sendromdur. Karaciğer yetmezliklerinde ortaya çıkar. Normalde karaciğerde detoksifiye edilen amonyak ve nörotoksik maddelerin karaciğer-deki siroz gibi, bir defekt nedeniyle detoksifiye edilemeyen bu maddelerin doğrudan dolaşıma girmesi sonucu oluşur. Hafif konfüzyondan (bilinç kaybı) derin komaya kadar giden nörolojik belirtiler gösterir. Ölüm olağandır. x Etil alkol (etanol) - nontoksik Metil alkol (metanol) – toksik Alkolik Karaciğer Hastalığı Bu Karaciğer hastalığının başlıca nedeni, yoğun alkol (etanol)x alımıdır. Alkol alışkanlığı, ölüm nedenlerinin beşinci sırasında yer alır. Alkole bağlı siroz, ölümlerin önemli bir bölümü- nü oluşturur. Ölümlere neden olan diğer önemli bir neden ise, alkole bağlı otomobil kazaları sonucu meydana gelen ölümlerdir. Hastahanelerde yatan karaciğer hastalarının %20- 25 inde, alkol nedeniyle ortaya çıkan problemler vardır. Kronik alkol alımı birbiriyle bağlantılı üç farklı tipte karaciğer hastalıklarına neden olur. 1-Hepatik Steatoz (Yağlı Karaciğer): Hepatositler içinde önce küçük yağ damlacıkları biri-kir. Bunlar zamanla hücrenin içini tamamen doldurur, nüveyi kenara iter. Tamamen bir yağ hücresine döner. Bu değişme önce vena santralis çevresindedir, sonra perifere doğru yayılarak tüm lobülü tutar. Zamanla bu nekrotik parankimal hücreler yerini fibröz dokuya bırakır. Fib-rozis gelişmeden önce alkol alımı kesilirse, yağlı değişmeler gerileyebilir. 2- Alkolik Hepatitis: Hepatositler tek veya gruplar halinde şişer (balonlaşır) ve nekroza uğ-rar. Nekrotik ve dejenere hepatositlerin çevresinde polimorf nüveli lökositler birikir. Daha sonra lenfositler ve makrofajlar bölgeye gelir. Sonuçta belirgin bir fibrozis ortaya çıkar. 3- Siroz (Alkolik Siroz): Alkolik karaciğer hastalığının finali ve geri dönüşsüz şekli olan siroz, sinsidir ve yavaş gelişir. Karaciğerin makroskopik görünümü sarı- turuncu renktedir, yağlı ve büyümüştür, ağırlığı artmıştır. Oluşan fibröz septalar arasındaki parankimal hepato-sitlerin rejeneratif aktiviteleri, değişik büyüklükte nodüller oluşturur. İleri zamanlarda fibrozis geliştikçe karaciğer yağ kaybeder, progresif bir seyirle büzüşür, küçülür. Yağsız bir organ haline gelir. Organın ağırlığı düşmüştür ve sirozun karakteristiği olan değişik büyüklüklerde (mikro- makro) nodüller gelişir. PANKREAS : Pankreas, iki ayrı organın bir organda bulunma özelliğinde olan bir organımızdır. Yakla- şık %85-90 ekzokrin salgılıktır ve besinlerin sindirimi için, gerekli enzimleri salgılar. Geri kalan %10-15 endokrin salgılıktır ve insülin, glukagon ve diğer hormonları salgılayan Langer-hans adacıklarından oluşmuştur. Endokrin Pankreas : Endokrin pankreas Langerhans adacıkları adı verilen, bir milyon civarında mikroskopik hücre kümesinden oluşmuştur. Bu adacıklardaki hücrelerin tipleri, rutin hematoksilen- eosin boyası ile ayırt edilemez. Ancak bazı özel boyalarla elektron mik-roskobunda granüllerin şekillerinin görülmesiyle veya immunohistokimyasal yöntemle hücre tipi belirlenebilir.  (beta) hücreleri : Adacık hücre topluluğunun %70’ ini oluşturur. İnsülin hormonunu sentez eder ve salgılar. Hipoglisemik etkili hormondur.  (alfa) hücreleri : Adacık hücrelerinin %5- 20’sini temsil eder ve glukagon oluşturur. Kara-ciğerde glikojenolitik (glikojen parçalayan) etkinliği nedeniyle hiperglisemi oluşturur.  (delta) hücreleri: %5-10’luk bir bölümü oluşturur. İnsülin ve glukagon üretimini dengeleyen somatostatin hormonunu salgılar. PP (Pankreatik Polipeptit): %1-2 oranındadır ve yalnızca adacıklarda değil, pankreasın ekzo-krin bölümünden de salgılanır. Salgıladıkları polipeptidin, gastrik ve intestinal enzimlerin sal-gılanmasını uyarmak, intestinal hareketleri inhibe etmek gibi, etkileri bulunmaktadır. Adacık hücrelerinin önemli patolojik olaylarından birisi “Diyabetes Mellitus” dur. Diğeri “Adacık Hücre Tümörleri” dir. DİYABETES MELLİTUS Diyabet; insülinin yetersiz üretimi veya yetersiz işlevi nedeniyle ortaya çıkan hiperglisemi ile karakterize kronik, multisistemik bir hastalıktır. Karbonhidrat, yağ ve protein metaboliz-masını etkiler. Vücuttaki bütün hücrelerin glikoza (şeker molekülü- karbonhidrat) enerji kay-nağı olarak ihtiyacı vardır. Hücrelerin kandan şekeri alabilmeleri için, insülin hormonu şarttır. İnsülin, glikoz için regülatördür. Normalde kanda glikoz düzeyi yükselince insülin salgılanır. Tolere edilemeyen glikoz, hücre ölümlerine neden olur. Fazla glikoz, gerektiği zaman kan do-laşımına salınmak üzere, karaciğerde glikojen olarak depo edilir. İnsülin salgısının yokluğu (veya eksikliği) sonucu, glikozun kullanımında yetersizlikler meydana gelir. İnsülin salgısı duralarsa, kanda glikoz miktarı artar hiperglisemix durumu ortaya çıkar. Bu nedenle buna, halk arasında “şeker hastalığı” denir. Diyabetes mellitus hastalığında pankreasda yeteri kadar insülin üretilemiyordur veya vücut hücreleri bu insülinin etkisine karşı direnç geliştirmiştir. Her iki durumda da hücrelerin kan-dan glikozu almalarında problem vardır. Kan glikoz seviyesi yüksektir ve her ikisin de ortaya çıkan klinik sonuc aynıdır. Sınıflama ve Görülme Sıklığı Asıl özelliği hiperglisemi olan diyabetes mellitus, heterojen bir grup hastalıktır. Etyoloji-sine göre İki grup altında incelenir. Primer tip; en yaygın şeklidir (%95) ve insülin üretimin-deki veya işlevindeki bir defektten ortaya çıkar. Sekonder tip; infeksiyonlar (kronik pankrea-tit), herhangi bir nedenle pankreasın bir bölümünün cerrahi olarak çıkarılması, pankreas ada-cıklarının destrüksiyonuna neden olan bazı hastalıklar, aşırı demir yüklenmesi (hemokromato-zis), bazı genetik bozukluklar ve tümör gibi, pankreasın kendisini tutan lezyonlar yanısıra, in-sülinin antagonistleri olan hormonların hipersekresyonu söz konusudur. Akromegaliye neden olan aşırı büyüme hormonu (GH), Cushing sendromunda glukokortikoid artımı, feokromasito-mada (tümör) adrenalin artımı ve hipertiroidi gibi, bazı endokrin hastalıklar sonucu ortaya çı-kan diyabetes mellitusdur. Bu ikinci grup (sekonder tip) çok nadir görülür (%5). Diyabetes mellitusun en yaygın ve en önemli şekli, adacık hücresi insülin sinyali sisteminde primer bo-zukluğundan ortaya çıkanıdır. Bu primer diyabet; kalıtım özelliği, insüline verdiği yanıt ve köken olarak birbirinden farklı iki ana grupta (tip1 ve tip2) incelenir. Diyabetin iki ana tipinin farklı patogenetik mekanizmalara ve metabolik özelliklere sahip olmasına rağmen, kan da-marlarında, böbreklerde, gözlerde ve sinirlerde ortaya çıkan komplikasyonlar her iki tipte de mevcuttur. Bu hastalıktan meydana gelen ölümlerin en önemli nedenleridir. Patogenez : Önce insülin metobolizmasını kısaca gözden geçirelim. Normal İnsülin Fizyolojisi ve Glukoz Dengesi: Normal glikoz dengesi, birbiriyle ilişkili üç mekanizma ile sıkı bir şekilde denetlenir. Bunlar:(1)Karaciğerde glikoz üretimi, (2)glikozun çevre dokular tarafından (özellikle kas) alınması, kullanılması ve (3)insülin ve bunu den-geleyici karşıt hormonun (glukagon) salınımı. İnsülin salgılanması, glikoz üretimi ve kulanı-mını kan glikozun normal düzeyde kalacağı şekilde ayarlar. İnsülin pankreatik adacıkların beta hücre granüllerinde sentez edilir ve depolanır. Kan glikoz düzeyindeki yükselme, daha fazla insülin salımına neden olur. İnsülin sentezini ve salgılanmasını başlatan en önemli uya-ran glikozdur. İnsülin majör bir anabolik hormondur: İnsülinin en önemli metabolik etkisi, vü-cuttaki bazı hücre tiplerinde hücre içine glikoz girişini hızlandırmaktır. Bunlar myokordial hücreleri de içine alan çizgili kas, fibroblast ve yağ hücreleridir. Glikoz kas hücrelerinde gli-kojen olarak depolanır veya adenozin trifosfat (ATP) üretimi için oksitlenir. Glikoz yağ doku-sunda öncelikle lipid olarak depolanır. İnsülin, yağ hücrelerinde lipid üretimini (lipogenez) hızlandırırken diğer yandan da lipid parçalanmasını (lipoliz) inhibe eder. Aynı şekilde amino asid alımını ve protein sentezini hızlandırırken, diğer taraftan protein parçalanmasını durdu-rur. Böylelikle, insülinin etkileri anabolik olarak glikojen, lipid ve proteinin artan üretimi ve azalan parçalanması olarak özetlenebilir. x Yunanca; hiper- yüksek; glyk- şeker; emia- kan kelimelerinden köken alır. Açlık durumunda glikojen üretimi azaldığından (düşük insülin- yüksek glukagon durumu), karaciğerde glikoneojenezi (glikojen sentezi) ve glikojenolizi (yıkımı) arttırarak, hipoglisemi-yi önler. Bu nedenle açlık plasma glikoz düzeyi, karaciğerden salınan glikoz miktarı ile belir-lenir. İnsülin salınmasının başlıca tetikleyicisi, glikozun kendisidir. Salgılanan insülin, ilgili çevre dokularda insülin reseptörüne bağlanarak hücreiçi glikoz alımını tetikler. Böylelikle gli-koz dengesi kurulur. Tip1 Diyabetes Mellitus Patogenezi Tip1 Diyabet (İnsüline Bağımlı Diyabetes Mellitus): Tüm diyabet vakalarının %5-10 nu oluşturur. Çocuklukta gelişir, pubertede belirgin hale gelir ve şiddetlenir. Pankreasın insülin yapma özelliği kaybolmuştur. İnsülin sekresyonunda tam (veya tama yakın) yokluk söz konu-sudur. Hastaların hayatta kalmaları için, mutlak insüline gereksinim vardır. Bu nedenle “insü-lin bağımlı diyabet” olarak tanımlanır. Pankreas beta hücre antijenlerine karşı, T hücre lenfo-sitlerin oluşturduğu reaksiyon sonucu beta hücrelerinin destrüksiyona uğradığı otoimmun bir hastalıktır. Dışarıdan insülin alınmadığı takdirde diyabetik ketoasidoz ve koma gibi, ciddi metabolik komplikasyonlar gelişir. Beta hücre destrüksiyonuna iç- içe geçmiş pek çok meka-nizma katkıda bulunur: (1)Genetik eğilim, (2)otoimmünite ve (3)çevresel etkenler. Genetik Eğilim : Diyabetes mellitusun, ailesel özellik gösterdiği uzun zamandan beri bilin- mektedir. Genetik eğilimin kesin kalıtsal geçiş şekli tam olarak bilinmemektir. Tek yumurta ikizlerinin (eş ikizler) ikisinde birden görülme oranı yaklaşık %40’dır. Diyabetli ailelerde yaklaşık %6 sının çocuklarında bu hastalık gelişmektedir. Gerçi tip1 diyabet olgularının %80 inde ailevi bir hikaye yoktur. Otoimmünite : Tip1 diyabetin klinik başlangıcı ani olmasına rağmen, beta hücrelerine karşı olan kronik otoimmun atak, hastalığın başlamasından yıllar önce başlamıştır. Hastalığın klasik belirtileri olan hiperglisemi ve ketoz, beta hücrelerinin % 90 ından fazlası haraplandıktan son-ra, ortaya çıkar. Otoimmunitenin diyabet patogenezindeki rolü morfolojik, klinik ve deneysel birçok gözlemle desteklenmiştir: (1)Hastalığın erken dönemlerinde çoğu vakada adacıklarda hücre nekrozu ve lenfositten zengin iltihabi infiltrasyon (insülitis) gözlenir. (2)Diyabetli has-taların %80 inin kanlarında, beta hücre antijenlerine karşı oluşmuş antikorlar (otoantikor) gösterilmiştir. (3)T lenfositler beta hücre antijenlerine karşı reaksiyon gösterir ve hücre hasar-larına neden olur. (4)Sitokinler beta hücrelerini harplar. Çevresel Etkenler: Çevresel bozukluk beta hücrelere zarar vererek otoimmüniteyi tetikle-miş olabilir. Epidemiyolojik gözlemler, böyle bir tetiklemeyi virusların yaptığını düşündür-müştür. Tip2 Diyabetes Mellitus Patogenezi Tip2 Diyabet (İnsüline Bağımlı Olmayan Diyabetes Mellitus): Vakaların büyük bir çoğun-luğunu (%90) bu tip diyabet oluşturur. Hastalık olgun yaşlarda başlar ve daha çok 50-60 lı yaşlarda ortaya çıkar. Daha önceleri adult tipi diyabet olarak adlandırılırdı. Pankreas insülin üretir; fakat dokuların bu insülini kullanmasında problem vardır. Dokuların insüline karşı olan duyarlılığında azalma nedeniyle karbonhidrat, yağ ve protein metabolizmalarının bozukluğu ortaya çıkar. Dokuların insüline duyarlılığın azalmasına (azalmış duyarlılık) “insülin direnci (rezistansı)” denir. İnsülin direnci; glukoz alımında, metabolik işlevde veya depolanmasında, insülinin etkisine karşı bir direnç olarak tanımlanır. İnsülin direnci, tip2 diyabetli hastalarda görülen karakteristik bir özelliktir ve diyabetli bireylerde görülen obeslik, genel bir bulgudur. Tip2 diyabeti iki metabolik defekt karakterize eder. (1)Çevre doku hücrelerinde, insüline yanıt verme yeteneğinde azalma (insülin direnci) ve (2)bu insülin direnci ve hiperglisemiyi kom-panse etmek için, gerekli insülinin pankreas tarafından salgılanamaması. Bu patolojiye beta hücre disfonksiyonu adı verilir. Burada esas olay, insülin dirençidir. Tip2 diyabetli hastaların yaklaşık %80’i şişman kişilerdir. Patogenezde obesite söz konusu olduğundan, kişinin yaşam biçimi ve beslenme alışkanlıkları gibi, çevresel faktörlerin önemli bir rol oynadığı düşünülür. 27 Bir zamanlar adültlerin bir hastalığı olarak düşünülürdü. Şimdi obes çocuklarda da bu şeklin görülebildiği bilinmektedir. Obesite, insülin direnciyle ve böylelikle tip2 diyabetle, önemli bir ilişkiye sahiptir. Kilo verilmesi ve fizik ekzersiz, bu hastalarda glikoz tolerans bozukluğunu düzeltebilir. Tip2 diyabet çok daha fazla görülmesine karşın, patogenezi hakkında bilgi azdır. Otoim-mün mekanizmaya ait deliller yoktur. Bunun yerine göreceli olarak insülin yetmezliğiyle sonuçlanan, insülin direnci ve β hücre bozukluğu vardır. Hafifden tam’a kadar değişen bir in-sülin eksikliği söz konusudur ve tip1 diyabetten daha az şiddettedir. Tip2’de insülin yetmez-liğinin kesin sebebi bilinmemektedir. Tip1 diyabette olduğu gibi, beta hücrelerinde viral veya immün sistem kökenli zedelenmeyi gösterecek bir bulgu da yoktur. Genetik faktörler, Tip1 diyabete göre bu Tip2 de daha önemlidir. Tek yumurta ikizlerin ikisinde de birden görülme oranı %60-90 dır. Bu hastalığın görülme oranı tüm popülasyonda %5-7 iken, birinci derece akrabalarda hastalık gelişme riski %20-40 arasında değişmektedir. Diyabetes Mellitus Geç Komplikasyonlar ve Patogenezi İnsülin hormonunun bulunması ve bunun tedavide kullanıma başlanmasından sonra, hasta-ların ömrü uzamıştır; fakat bu hastalık tedavi edilememiştir Diyabet hastalığında, geç kompli-kasyonlar olarak adlandırılan hastalığın başlangıcından 10- 15 yıl sonra ortaya çıkan lezyonlar çok önemlidir. Hastalar arasında bu komplikasyonların çıkış zamanı, şiddeti ve tutulan organ-lar yönünden bariz farklar vardır. Pankreasda patolojik bulgular çok çeşitlidir ve mutlak dra-matik değildir. Komplikasyonların hemen tamamı damar lezyonlarına bağlıdır. Bugünün diya-betle ilişkili en önemli komplikasyonları; küçük damarların bazal membranlarında kalınlaşma (mikroanjiyopati), arterlerde (ateroskleroz), böbreklerde (diyabetik nefropati), retinada (reti-nopati), sinirlerde (nöropati) ve klinik olarak bütün bu organlarda disfonksiyonlar görülür. Yapılan gözlem ve çalışmalar, ortaya çıkan bu komplikasyonların doğrudan hiperglisemiye bağlı olduğunu düşündürmektedir. Buna ilaveten, diyabette hipertansiyonun varoluşu, atero-sklerozisi hızlandırır. En çok konuşulan bulgu, nondiyabetik donörlerden (verici) diyabetik hastalara yapılan böbrek transplantlarında 3- 5 yıl sonra, bu böbrekte diyabetik nefropatinin gelişmesidir. Buna tezat oluşturacak şekilde diyapatik nefropatili böbreklerin normal alıcılara transplante edildiği zaman, bu böbreklerde düzelmeler olduğu bilinir. Diyabette hayatı tehdit eden esas olay ateroskleroz ve mikroanjiyopati gibi, generalize vasküler hastalıktır. Ateroskleroz, diyabetin klinik seyrini hızlandırır; kalb, beyin ve böbrekde iskemik lezyonlar gelişir. Myokard infarktüsü, serebral infarktüs, renal yetmezlik ve alt eks- tremite gangrenleri diyabetlerde sık görülen lezyonlardır. Diyabetin patognomanik (tanı koy- durucu) ağız lezyonları (spesifik ağız yumuşak doku ve dental lezyonları ) yoktur. Diyabette Pankreas Değişiklikleri: Langerhans adacıklarında diyabetin etyolojisini ve pato-genezini açıklayacak spesifik bir patolojik lezyon gösterilememiştir. Pankreas lezyonları sabit ve patognomanik değildir. Tip1 deki değişiklikler, tip2 ye göre daha belirgindir. Gerçi diyabe-te eşlik eden, bazı morfolojik değişiklikler vardır. Adacıklar sayıca azalmıştır, buralarda fibro-zis ve lenfosit infiltrasyonu (insülitis) ve amiloid birikimi görülebilir. Amiloid birikimi za-manla hücrelerin atrofisine neden olabilir. Ayrıca beta hücrelerinde granül kayıpları dikkati çeker. Diyabetik Göz Komplikasyonları: Diyabetik retinopati olarak adlandırılan göz lezyonları, katarakt veya glakom (göz tansiyonu) gelişmesine bağlı olarak, görme bozuklukları ve körlü- ğe kadar gidebilen ağır lezyonlar gelişir. Retinada, düzensiz damar duvarı kalınlaşmaları ve mikroanevrizmalar sonucu lezyonlar ortaya çıkar. Diyabetik Nöropati: Geç komplikasyonlar olarak periferal sinirler, beyin ve omurilik hasar görebilir. Refleks bozuklukları, duyu kusurları, gelip- geçici ekstremite ağrılarına neden olur. Schwann hücre hasarı, myelin dejenerasyonu ve akson hasarı ile karakterlidir. Bu hücrelerde- ki hasarın primer hasar olduğu düşünülmektedir. Buna, intrasellüler hipergliseminin yol açtığına inanılır. Hem bu intrasellüler hiperglisemi ve hem de mikroanjiopati sonucu gelişen iske- minin beraberce nöropatiye neden olduğuna inanılır. Pelvik organların innervasyonu bozula- rak; seksüel impotans (ereksiyon problemi), mesane ve barsak disfonksiyonu ortaya çıkabilir. Diyabetik Böbrek Değişiklikleri (Diyabetik Nefropati): En ağır lezyon gösteren organlar-dan birisi böbrektir. Myokard infaktüsünden sonra görülen en sık ölüm nedenidir. Ölüm çoğu kez, mikroanjiopati sonucu gelişen böbrek yetersizliğine bağlıdır. Vasküler Sistem: Diyabet vasküler sisteme ağır zararlar verir. Her çaptaki damarlar (aort ve küçük damarlar) etkilenir. Koroner arterlerin aterosklerozu nedeniyle ortaya çıkan myo- kard enfarktüsü, diyabetiklerde görülen en sık ölüm nedenidir. Diyabette ateroskleroz daha erken yaşta ortaya çıkar ve daha ağır seyreder. Ateroskleroz oluşmasına yatkınlık, birden fazla faktöre bağlıdır. Hiperlipidemi ve trombositlerin yapışma özelliğinin artması, şişmanlık ve hipertansiyon gibi, aterosklerozda rol oynayan diğer risk faktörleri de vardır. Damarlarda ülserasyon, kalsifikasyon, ve trombüs gelişimi sıktır. Damarların daralmasına bağlı olarak myokard infarktüsü gibi klinik bulgular ortaya çıkar. Yırtılma riski olan anevrizmalar gelişir. Diyabetlilerde normalden 100 kat fazla olan, alt ekstremite gangrenleri gelişir. Diyabette Klinik Özellikler Tip1 diyabet, çoğu hastada 35 yaşın altında poliüri (çok idrara çıkma), polidipsi (çok su içme), polifaji (iştah artışı) ve ciddi olgularda ketoasidozis ile kendini göstererek başlar. Bun-ların tümü metabolik bozukluklardan meydana gelir; çünki insülin vücuttaki başlıca anabolik hormon olduğundan, İnsülin salgılanmasındaki bir yetersizlik, yalnızca glikoz metabolizma-sını etkilemez, yağ ve protein metabolizmasını da etkiler. İnsülin eksikliğinde, glikozun kas ve yağ dokusu tarafından emiliminde, bariz azalma (veya yokluğu) söz konusudur. Karaciğer ve kasdaki glikojen depoları azaldığı gibi, glikojenoliz nedeniyle yedek depolar da tükenir. Şiddetli bir açlık hiperglisemisi izler. Tip1 de iştah artmasına rağmen katabolik etkinin baskın olması, kilo kaybı ve kas zayıflığı ile sonuçlanır. Polifaji ve kilo kaybının beraberliği bir tezat oluşturur. Böyle kişilerde her zaman bir diyabet şüphesi akla gelmelidir. Kandaki glikoz seviyesi artarsa, glomerüllere fazla glikoz gider, “glikozüri” (idrarda şeke-rin çıkması) başlar. Glikozüri osmotik diürezi başlatır, poliüriye neden olur. Yoğun bir su ve elektrolit (Na+, K+, Mg++, PO4-) kaybı ortaya çıkar. Sonuç olarak dolaşımda sodyum, potas-yum kayıpları ve kandaki glukoz seviyesinin artmasına bağlı olarak ortaya çıkan serum os-molaritesindeki artma (hiperosmolarite) ile kombine renal su kaybı, hücreler içi ve hücreler arası su kaybına neden olarak beyinde susuzluk merkezi uyarılarak su içme isteği doğar (polidipsi). İnsülin eksikliğinde metabolik dengenin bozulması ve ayrıca yağ katabolizması (yıkımı) aşırı artması, serbest yağ asidi düzeyini yükseltir. Bu serbest yağ asitleri, karaci-ğerde oksitlenerek keton cisimleri meydana gelir. İdrarla keton atılımı azalırsa, ketoasidoz oluşur. Tip2 diyabetes mellitus, poliüri ve polidipsi gösterebilir; fakat tip1 den farklı olarak hasta-lar genellikle 40 yaş üzeridir ve şişmandır. KALSİYUM METABOLİZMASI VE BOZUKLUKLARI Kalsiyum ve fosfat (PO4)x metabolizması, birbirleriyle çok yakın bir ilişki içindedir. Hem kalsiyum hem de fosfat dengesinin düzenlenmesinde, büyük ölçüde dolaşımdaki paratiroid hormonu (PTH), vitamin D ve bunlar kadar olmasa da kalsitonin hormonunun etkileri vardır. Kalsiyum; kemik ve dişlerin şekillenmesi, kasların kasılması, kanın pıhtılaşması, sinir uyarıla- rının iletisi ve hormon salınması gibi, pekçok fizyolojik olayda anahtar rol oynar. Bu nedenle kalsiyum dengesinin korunması kritik önem taşır. Vücuttaki kalsiyum depoları (iskelet siste- mi) ve plazma kalsiyum konsantrasyonunun korunması; besinlerle kalsiyum alımına, gastroin- testinal kanaldan kalsiyum emilimine ve böbreklerden kalsiyum atılımına bağlıdır. Dengeli bir beslenmeyle günde yaklaşık 1000 mg kalsiyum alınır. Bu da sütün 1 litresindeki miktara eşit- tir. Kalsiyumun esas atılımı dışkı ve idrar ile olmaktadır. Bunun yanısıra, barsaktan geri emi- lim de olmaktadır. D vitamini, kalsiyumun barsaklardan emilimini arttırır. Böbreklerde aktif vitamin D sentezixx arttırılarak, barsaktan kalsiyum emilimi arttırılır. Böbreklerde bir hasar mevcutsa, D vitamini etkisinin büyük bir bölümünü kaybeder ve barsak emilimi de azalır. Paratiroid hormonu; kalsiyum ve fosfat’ın barsaklardan reabsorbsiyonunu, böbreklerden atılmalarını ve ekstrasellüler sıvı ile kemikler arasındaki değişimleri düzenleyen bir hormon- dur. Paratiroid salgılığı (bezi) aktivitesinin artması, kemikten kalsiyum tuzlarının hızla rezorb- siyonuna yol açarak, ekstrasellüler sıvıda hiperkalsemi oluşturur. Bunu osteoklast aktivasyonu ile kemik rezorbsiyonu yani kalsiyumun mobilizasyonu arttırarak yapar. Bunun aksine, parati- roid salgılıklarının hipofonksiyonu, hipokalsemiye neden olur. D vitamini, kemik rezobsiyonu (yıkımı) ve kemik depolanması (yapımı) yani remodelas-yon üzerinde önemli etkilere sahiptir. Aşırı miktarda vitamin D fazlalığında, kemiklerde re- zorbsiyon oluşur. D vitamini eksikliğinde, paratiroid hormonunun kemik rezorbsiyonu üzerine olan etkisi büyük ölçüde azalır. Hipokalseminin Başlıca Nedenleri: 1-Hipoparatiroidizm: Paratiroid hormonunun eksikliği veya yokluğu nedeniyle, hipopara- tiroidizm ortaya çıkar. Başlıca özellikleri hipokalsemi ve hiperfosfatemidir. Özellikle tiroidek- tomi sırasında paratiroid salgılıklarının kaza sonucu çıkarılması veya hasar görmesiyle hipo-paratiroidizm meydana gelir. PTH yeterince salgılanamayınca kemiklerde osteolitik rezorb- siyon azalır. Vücut sıvılarında da kalsiyum düzeyi düşer. Kemiklerden kalsiyum ve fosfat re- sorbsiyonu olmadığı için, kemikler dayanıklılığını kaybetmez. Kronik hipokalsemide deride kuruma ve pullanma, tırnaklarda çatlama ve kırılma ile saç-larda sertleşme görülebilir. Kalsiyum konsantrasyonu ileri derecede azaldığında, tetani belirti- leri ortaya çıkar. Özellikle larenks kasları tetanik spazma duyarlıdır ve bu kasların spazmı, solunumu engeller. Gerekli tedavi uygulanmazsa, ölüme yol açabilir. 2-Vitamin D Eksikliği: Besinlerle yeterince D vitamini alınamaması (malnutrisyon) yanı- sıra, hepatobilier hastalık (karaciğer hastalıkları vitamin A, D ve K nın sentezini düşürür), barsaklardaki emilim bozuklukları (intestinal malabsorpsiyon), renal hastalıklar, belli bazı ilaçların alımı ve derinin güneş ışığını yeterince alamaması (İngilteredeki Müslüman kadınlar) gibi durumlar, vitamin D eksikliğinin önemli nedenleridir. Vitamin D, güneş ışını aracılığıyla deride sentez edilir; eksikliği hipokalsemiye neden olur. Eksikliğine bağlı olarak, çocuklarda raşitizm ortaya çıkar. Erişkinlerde diyete bağlı D vitamini veya kalsiyum yetersizliği oldukça seyrektir; çünki kemik büyümesi çocuklardaki gibi, çok miktarda kalsiyum gerektirmez. x Fosfor, insan vücudunda en çok bulunan elementlerden biridir. Vücuttaki fosforun çoğu oksijen ile beraber, fosfat (PO4) şeklinde bileşik halinde bulunur. Vücuttaki fosfat’ın yaklaşık % 85 i kemiktedir ve burada hidroksi-apatit kristalinin önemli bir bileşenini oluşturur2. xx Böbreklerde 1-α hidroksilaz enzimi tarafından vitamin D’nin en aktif formu olan 1, 25-dihidroksikolekalsife- rol’e [1,25(OH2) D3] çevrilir. Bu madde [vitamin D3 (kolekalsiferol)] barsaklardan kalsiyum emilimini arttırır. Önemli miktardaki vitamin D eksikliklerinde, erişkinlerde osteomalasi’ye yol açar. Bu, nor- mal gelişimini yapmış kemiklerdeki eksik mineralizasyonu yansıtır. Raşitizm’de ise yetersiz mineralizasyon çocuklarda gelişmekte olan kemikleri tutar. 3- Böbrek Yetersizliği: Böbreklerde vitamin D, aktif şekli olan dihidroksikolekalsiferol’a çevrilir. Böbrek hücrelerinin direkt hasar görmesinden dolayı; (1) aktif vitamin D oluşumu- nun azalması ve ayrıca (2) lezyonlu böbreklerde meydana gelen anormal kalsiyum kayıpları, hipokalsemiye neden olur. Fosfat’ın böbreklerden atılımının azalmasına bağlı olarak gelişen hiperfosfatemi de, tam anlaşılamamış bazı mekanizmalar yoluyla hipokalsemiye neden ol-maktadır. Hiperkalseminin Başlıca Nedenleri: Hiperkalsemi, kemik rezorbsiyonunun aşırı olma-sından kaynaklanır. Nedenleri şöyle sıralanabilir. 1- Primer Hiperparatiroidizm: Popülasyonda en sık rastlanılan hiperkalsemi nedenidir. Paratiroid salgılığındaki (bezi) bir bozukluk nedeniyle aşırı miktarda hormon salgılanması so-nucu meydana gelir. Nedeni paratiroid salgılıklarındaki bir hiperplazi veya tümördür. Bu tü-mör benign (adenoma) veya malign (karsinoma) olabilir. Eksesif paratiroid hormonu yapımın-da (hiperparatiroidizm) kemiklerde osteoklastik aktivite ileri derecede artmıştır, kemiklerden kalsiyumun açığa çıkmasına neden olur. Bu durum dolaşımda kalsiyum konsantrasyonunu arttırır, serum kalsiyum seviyesi yükselir. Osteoklastik aktivasyon (rezorbsiyon), osteoblastik depolanmadan çok fazla olduğu için, kemik yıkımı fazladır. Bu tür hastalarda patolojik kırık-lara çok rastlanır. Osteoklastların yaptığı lakunar rezorbsiyon, kemiklerde defektlere neden olacaktır ve kistik kaviteler şeklinde belirecektir. Bu bulgular da, hormon fazlalığının radyolo-jik ve histopatolojik göstergesidir. Paratiroid hormonunun kronik artımı, tüm iskelet sistemin-de herhangi bir kemiği tutabildiği gibi, çene kemiklerini de tutabilir. Bu hastaların kemikle-rinin radyolojik incelemelerinde, aşırı dekalsifikasyon kemik yıkımı nedeniyle multipl kistik alanlar görülür. Bu kistik alanlarda fibröz doku ve osteoklast tipi dev hücreler yoğun bir şekil-de bulunur. Bu histolojik özellik, çene kemiklerinin özel bir lezyonu olan, santral dev hücreli granulomanın benzeridir. Hiperparatiroidizme bağlı bu tür kistik kemik hastalığına, “osteitis fibroza kistika” adı verilir. Bu lezyon bazen kitleler oluşturarak tümörlerle karışabilir. Bu nedenle bu lezyonlar, “hiperparatiroidizmin brown (kahverengi) tümörü” olarak da bilinir. Osteoblastlar aktive olduğu zaman, bol miktarda alkalen fosfat salgılar. Bu nedenle, önemli tanı bulgusu plasma alkalen fosfat düzeyinde artıştır. Bu hastalar böbrek taşı oluşumuna aşırı yatkın olurlar. Bunun nedeni hiperparatiroidizmde barsakdan absorbe edilen ve kemikten mo-bilize olan kalsiyum ve fosfatın, böbrekler tarafından atılması sırasında idrardaki konsantras-yonlarının çok artmasıdır. Sonuçta, kalsiyum fosfat kristalleri böbreklerde çökmeye başlar ve böylece kalsiyum fosfat taşları oluşur. 2- Sekonder Hiperparatiroidizm: Sekonder hiperparatiroidizmde paratiroid hormon artı- şı, paratiroid salgılığındaki primer bir bozukluk yerine, önceden var olan hipokalseminin kompansasyonu sonucu ortaya çıkar. Böbrek yetersizliği en önemli nedendir. Barsakda mal- absorbsiyon sendromu gibi olaylarda, vitamin D eksikliği ve yetersiz kalsiyum alımları, hipo- kalseminin nedenleri olabilir. Kronik hipokalsemi sonucu, paratiroid salgılanmasında bir artış belirir. Buna “sekonder hiperparatiroidizm” denir. 3- Vitamin D fazlalığı: Aşırı vitamin D’nin alımı, vitamin D’nin toksik etkisini ortaya çı-karabilir. D vitaminin fazlalığı, çocuklarda gelişim geriliğine neden olabilir; adültlerde hiper-kalsiüri, nefrokalsinozis ve böbrek taşına neden olur. Vitamin D fazlalığı; kalsiyumun bar-saklardan emilimini arttırdığı gibi, normalin üstünde kemik rezorbsiyonuna (yıkımına) neden olarak kan kalsiyum seviyesini yükselterek, hiperkalsemiye neden olur. 4- Destrüktif Kemik Tümörleri: Destrüktif kemik lezyonlarına neden olan multipl mye- loma veya metastatik kemik tümörlerini sayabiliriz. Multipl myeloma, skuamoz hücreli karsi- noma, böbrek karsinomu, meme- over kanseri hiperkalsemiye neden olur. 5- Süt- Alkali Sendromu: Genellikle peptik ülser tedavisi sırasında uzun müddet ve aşırı miktarda antiasit olarak, kalsiyum (kalsiyum karbonat) ve emilebilir alkali alınması sonucu, hiperkalsemi ortaya çıkar. Bu olaya “süt- alkali sendromu” denir. Gerçi bu sendrom, büyük miktarlarda süt alan hastalarda da tanımlandı. Bu sendrom hiperkalsemi, hiperkalsüri, metabo- lik alkaloz (plasma bikarbonat düzeyinin artması), nefrokalsinozis ve böbrek yetmezliğine neden olabilir. 6- Hipertiroidizm 7- Sarkoidozis: Akciğerleri tutan kronik granulomatöz bir iltihaptır. PATOLOJIK KALSİFİKASYON Kalsiyum tuzlarının kemik ve dişlerden başka dokularda birikmesine, patolojik kalsifikas- yon denir. Normalde kalsifikasyon yalnızca kemik ve dişlerde oluşur. Bunların dışında oluş- ması, heterotopik kalsifikasyon olarak yorumlanır. Heterotopik kalsifikasyon iki farklı tipte tanımlanır. 1)Distrofik Kalsifikasyon: Serum kalsiyum ve fosfor seviyesinin normal olması- na ve kalsiyum metabolizmasında bir bozukluk olmamasına rağmen görülür. Kalsiyum tuzları ölü ve dejenere hücre ve dokularda (tüberküloz nekrozu) birikir. Ayrıca atherosklerozisde aterom plaklarında ve hasarlı kalb kapakcıklarında oluşur. 2)Metastatik Kalsifikasyon: Kalsiyum metabolizmasında bir bozukluk söz konusudur. Hiperkalsemi olan her durumda, normal ve canlı dokularda kalsifikasyonun oluşması görülür. Hatta hiperkalsemi, distrofik kalsifikasyonu da arttırır. Metastatik kalsifikasyonda özellikle bazı dokulara nedeni bilinme- yen bir meyil vardır. Böbrek tübulusları, akciğer alveolleri, mide mukozası ve kan damarları- nın mediası sıkça etkilenen organlardır. Bu organlarda yetmezlikler nedenidir. Metastatik kalsifikasyona neden olan hiperkalseminin nedenlerini daha önce de değindi- ğimiz gibi, şu şekilde sıralayabiliriz; (1)aşırı paratiroid hormonu salgısına neden olan, parati-roid tümörleri ve primer hiperparatiroidizm gibi, endokrin bozukluklar, (2)kemik yıkımını arttıran multipl myeloma, metastatik kanserler ve lösemi gibi tümörler ve (3)vitamin D fazla-lığı (intoksikasyonu) ve süt- alkali sendromu ile sarkoidozdur. Hatta hiperkalsemi, (4)ileri saf-hadaki böbrek yetmezliğinde ortaya çıkan sekonder hiperparatiroidizm’e bağlı olarak da geli-şebilir. Histolojik olarak kalsifikasyon intrasellüler, ekstrasellüler veya her iki lokalizasyonda da depolanabilir. Bu birikim bazofilik, amorfös (şekilsiz) granüler görünümdedir. Kalsifikasyon odağında zaman içinde, kemik gelişebilir, buna “heterotopik kemik” denir. KEMİK HASTALIKLARIİnsan iskeleti kompleks bir sistemdir. Yapısal olarak destek oluşturmaya iyi ayarlanmıştır. İskelet kasının aktivitesini harekete dönüştürür ve hassas iç organlar için, koruyucu bir çevre oluşturur. Ayrıca vücudun kan oluşturan (hematopoetik) elemanları için, iskeletten bir yapı oluşturur ve kalsiyum ile diğer birçok hayati minerallerin ana deposu olarak görev yapar. Pek çok beslenme bozukluğu ile endokrin bozukluklar, iskelet sistemini etkiler. Beslenme bozuk-luklarının neden olduğu kemik hastalıkları; C vitamini eksikliklerinde, skorbüt ve D vitamini eksikliklerinde, raşitizm ile osteomalazi görülen hastalıklardır. Mineralizasyon kaybıyla ka-rakterli bir grup hastalık vardır. Bunlar “osteopenik hastalıklar” adı altında incelenir. Osteo-peni (kemik kaybı), radyolojik olarak mineralize kemik kitlesindeki kayba verilen genel bir terimdir. Bu kolaylaştırıcı bir kavram olup, bunlardaki radyolojik görüntüler, belirli bir patolojiyi işaret etmez. (1)Osteoporoz en sık görülen bir osteopenidir. (2)Osteomalazi ileri yaşlarda, (3)raşitizm çocuklarda görülen kemik matriksindeki mineralizasyon kaybını anla-tır. (4)Osteitis fibroza kistika, hiperparatiroidizmde görülen, kemik kayıpları gösteren bir lezyondur. Osteoklastik kemik rezorbsiyonunda artım vardır. Ortaya çıkmış olan kaviteleri dolduran fibröz doku proliferasyonları görülebilir. Fibröz dokunun tam doldurmadığı kavite-ler, kistik kaviteler olarak tanımlanır. Bazı (5)malign kemik lezyonlu osteopenik hastalarda kemiklerinde bir azalma görülür. Bu artan osteoklastik aktivitenin delilleri olmasına rağmen,bir kısmında anormal osteoklastik aktivite yoktur. Tümör hücrelerinin kendileri kemik rezorb-siyonundan sorumludur. Osteoporoz: Osteoporoz, kemik kitlesinin azalmasıyla mikro- yapı bozulmasına bağlı ola-rak ortaya çıkan kemik inceliği ve zayıflığına bağlı olarak kırık olasılığının arttığı bir kemik hastalığıdır. Burada hem kemik yapımı azalmıştır, hem de kemik yıkımı artmıştır. Kemik in-celiği lokalize olabildiği gibi, tüm iskelet sistemini de tutabilir. Osteoporoz terimi nitelendiril-meden kullanılırsa, primer senil ve postmenopozal şekli anlaşılır. Senil osteoporoz, yaşlılarda ve heriki cinsde şiddeti artarak görülür. Postmenopozal osteoporoz, menopoz sonrası kadın-larda görülür. Yaşlı kadınlardaki femur başı kırığın başlıca komplikasyondur. Primer osteopo-rozis ileri derecede yaygın olarak görülür. Osteoporozisle ilgili kırıklara bağlı ortaya çıkan morbidite ve mortalite analiz edilirse, yıllık maaliyetin çok yüksek olduğu görülür. Patogenezis: Erişkinlerde kemik oluşumu ve rezorbsiyonu arasında dinamik bir denge var-dır. Bu dengenin osteoklastların kemik yıkım tarafına kaydığında olay osteoporoz ile sonuçla-nır. Bu dengesizliğin oluşumu bir sırdır. Gerçi kemik gelişimi ve yeniden modelizasyon (yı-kım- yapım) kontrol mekanizmalarında heyecan verici önemli kavramlar vardır. Bunların merkezinde, tümör nekroz faktörü (TNF) ailesine ait yeni bir molekülün, keşfi vardır. Nükle-er Faktör kB nin Reseptör Aktivatörü (RANK) olarak adlandırılan bu molekülün, osteo-klast fonksiyonunu (işlevini) etkilediği anlaşılmıştır. Bunu, kemik stromal hücreler ile osteo-blastların sentezlediği ve hücrenin membranına yerleşik olduğu bugün artık bilinmektedir. Bu liganların reseptörü, makrofajlarda bulunmaktadır. RANK- sunan (tanıtan) hücreler bu makro-fajlar (böylelikle osteoklastlar) dır. Makrofajların osteoklastlara dönüşebilmeleri için, stromal hücreler veya osteoblastlarda bulunan bu RANK ligandının, makrofajlardaki RANK reseptö-rüne bağlanması gereklidir. Aynı zamanda osteoblastlar ve stromal hücreler, makrofaj koloni stimüle eden faktör (M- CSF) olarak adlandırılan bir sitokin üretir. Bu uyaran faktör, makro-faj yüzeyinde bulunan farklı bir reseptöre bağlanır. RANK ligandı ve makrofaj koloni –stimü-le eden (uyaran) faktör beraberce etki ederek makrofajları, kemik- yiyen osteoklastlara dönüş-türür. Bunun dışında stromal hücreler/osteoblastlar tarafından salgılanan ve osteoprotegerin (OPG) olarak adlandırılan molekül, tuzağa düşürücü “yem reseptör” dür. RANK ligandını kaplayarak, bunun makrofajdaki RANK reseptörüne bağlanmasını önler ve böylece yeni osteoklastların oluşumu ve kemik yıkımı kesintiye uğramış olur. Öyle görülüyor ki, osteoporoz tek bir hastalık olmaktan çok, total kemik kitlesinin ve yo-ğunluğunun azalması gibi, benzer morfolojik görüntüyü veren hastalıklar grubudur. Normal durumlarda bebeklik ve çocukluktan itibaren, kemik kitlesi devamlı artar, genç adült yaşların- da zirveye çıkar. Bunu büyük ölçülerde genetik faktörler belirler. Gerçi fiziksel aktivite, diyet ve hormonal durumlar gibi, eksternal (dış) faktörlerin de büyük rolü vardır. Yaş Faktörü: Kemik dansitesindeki (yoğunluğu) yaşa bağlı değişiklikler, her bireyde görü- lebilir. Kemik dinamik bir dokudur ve yaşam boyu devamlı bir yıkım- yapım şeklinde devam eder. Bu remodelizasyon (yıkım- yapım), kemik rezorbsiyonu ve yeni kemik yapımı değişik- likleriyle karakterizedir. Maksimum kemik yoğunluğuna yaşamın üçüncü on yılında ulaşılır. Bundan sonra dansite giderek azalır. En büyük kayıplar, yoğun süngersi (trabeküler) kemikle- rin olduğu omurga ve femur boynunda ortaya çıkar. Bu nedenle osteoporozlu kişilerde kırıklar bu bölgelerde çok sık görülür. Yaşlı hanımlarda kalça kırıkları kayda değer sayılardadır. Bu tür kırıklardaki tedavide, yaşlı insanların uzun periyodlarda hareketsiz yatmaları gerektiğin- den, hareketsizliğe bağlı olarak pnömoni, akciğer ödemi ve pulmoner tromboembolizm gibi, komplikasyonlar çok sık görülür ve başlıca ölüm nedenidir. Mekanik Faktör: Özellikle beden ağırlığının taşınması normal yeni kemik yapımında önemli bir stimulusdur. Azalmış bir fiziksel aktivitenin, hızlanmış kemik kayıplarıyla yakın ilişkisi vardır. Bunun kötü örnekleri felçli veya hareketten yoksun ekstremiteler örnek verilir. Sıfır yerçekiminde bir müddet kalmış olan astronotlarda da kemik yoğunluğunda kayıplara rastlanır. Pekçok yaşlı insandaki yaşam biçimi, hiç şüphesiz osteoporozun ilerlemesinde kat-kısı olabilir. Diyet Faktörü: Osteoporozun oluşması, korunması ve tedavisinde, kalsiyum ve vitamin D nin alımını da içeren diyetin rolü, halen daha tam anlaşılamamıştır. Raşitizm ve Osteomalazi Raşitizm ve Osteomalazi, her ikisi de vitamin D eksikliğinin birer örneğidir. Başlıca deği- şiklik kemiğin mineralizasyonundaki eksikliktir ve buna bağlı olarak nonmineralize osteoid kitlesindeki artım ortaya çıkar. Kısaca, osteoid matriks kalsifikasyonundaki defekttir. Osteo- malazideki bu özellik, total kemik kitlesindeki azalmaya rağmen, kalan kemik kitlesinde mineralizasyonu normal olan, osteoporozise çelişki oluşturur. Osteoporozisde kemik kaybı vardır, mineralizasyon kaybı yoktur. Raşitizmde mineralizasyon defekti, çocuklarda gelişmekte olan kemiklerde ortaya çıkar. Osteomalazide ise, tamamen normal gelişimini tamamlamış kemikteki bozuk mineralizasyon tarif edilir. PROF. DR. Taha ÜNAL EGE ÜNİVERSİTESİ DİŞHEKİMLİĞİ FAKÜLTESİ 2011 ORJİNAL KAYNAK: dent.ege.edu.tr/dosyalar/kaynak/301_patoloji/11.pdf   documents/11.pdf

http://www.biyologlar.com/hucre-zedelenmesinin-nedenleri-ve-zedelenmeye-karsi-hucrenin-verdigi-uyum-yanitlari-nelerdir-hasara-ugrayan-dokunun-onarilmasi-nasil-gerceklesir

Hidrotermal Bacalarda Yaşamın Oluşumu: Demir Kükürt Kuramı

Yüzyıllarca insanoğlu canlı populasyonlarının sadece güneşe bağlı olarak yaşadığını ve bu şekilde evrildiğini düşünüyordu. Güneşe bağlı yaşamları bir piramit gibi düşündüğümüzde piramitin en alt kısımında fotosentez yoluyla organik madde üreten ototrof canlılar geliyordu. Piramitin orta kısmında bu ototrof canlıların ürettiği besinlerle beslenen otçul heterotrof canlılar, piramitin en üst kısmında ise bu canlılarla beslenen etçil heterotrof canlılar geliyordu. Tabi her populasyonda olduğu gibi tüm bu canlıların ölümü halinde çürümüş bedenleriyle beslenen ayrıştırıcı bakterileri de unutmamak gerekir. Ancak gelişen bilim ve teknoloji sayesinde tüm bu olgular kökten değişecekti. 1977 de John B. Corliss ve John M. Edmond ismindeki deniz araştırmacıları okyanusların tabanında yaşayabilen bir tür balina türünü izlemek üzere okyanus tabanlarının yüksek basıncına dayanıklı bir denizaltı aracı geliştirdiler. Alvin isminde iki kişi alabilen bu denizaltıyla yaklaşık 3000 metrelik okyanus tabanına daldılar. Aya benzeyen bir eğimin üzerinden geçtiklerinde aniden Alvin’in ışıkları biyologları şaşırtan rengarenk bir organizma topluluğunu aydınlattı. Altı ayaklı, kırmızı ağızlı tüp kurtları, büyük ve beyaz deniz tarakları, sarı midyeler ve yengeçler…Yüzeyden binlerce fit derinlikte bulunan bu canlı kümesine bilim insanları daha sonra "Gül Bahçesi " ismini verecektir. Ancak umduklarını bulamayan araştırmacılar, aslında farkında olmadan bilim dünyasını sarsacak farklı bir bilimsel keşife imza atmışlardı. Bu keşif sayesinde biyoloji kitapları yeniden yazılmak zorunda kalınacaktı. Aslında o derinlikteki basınç altında hiç bir canlının yaşayamayacağı düşünülüyordu. Su yüzeyene çıkan araştırmacaılar, beraberinde aşağıdaki resimde görülen siyah bir duman tüten hidrotermal bacaları ve bu bacalar etrafında yaşayan organizmaları görüntülemişlerdi. İlk başta bakıldığında hiç bir anlam ifade etmeyen bu fotoğraf zaman içerisinde araştırmaların daha sık artmasıyla önem verilmeye başlanacaktı. Peki bu bacaların yapısı neydi ve nasıl oluşuyorlardı? O dönemde bilim dünyasında büyük yankı uyandırmış olan hidrotermal bacaların çevresinde yaşayan organizmaların olması, aynı tarihlerde Alman bir kimyacı ve patent avukatı olan Günter Wächtershäuser'i farklı bir düşünceye götürmüştü. Acaba ilk yaşam bu bacaların çevresinde başlamış olabilirmiydi? Wächtershäuser hemen bu konuyla ilgili olarak bir hipotez ortaya atar. Hipotezine göre, erken dönem bir metabolizma biçiminin genlerden önce oluştuğunu savunmaktadır. Burada metabolizma diğer işlemler tarafından çalıştırılacak biçimde enerji üretecek bir kimyasal tepkime zincirini ifade etmektedir. Bu düşünceye göre bir kez ilkel metabolik zincir oluşturulduktan sonra bu daha karmaşık sistemler oluşturmaya başlamıştır. Teorinin anahtar fikirlerinden birisi bu erken dünya okyanuslarında ki yaşamın kimyasının yoğun solüsyonda değil de derin hidrotermal gölcüklerin hemen yanı başında (örnek: demir piritler) bulunan mineral yüzeyler üzerinde meydana geldiğidir. Ancak hipotez yıllar geçtikçe her yeni araştırma sonunda yeni bir kanıtın sunulmasıyla giderek bir kuram olmaya başlamıştı. Dünya ergimiş magma yapısı gereği sürekli hareket halindedir. Kıtalar adeta ergimiş magma üzerinde yüzercesine hareket edrler. Ayrıca okyanus tabanlarında da yerin altından gelen bu yüksek basıncın etkisiyle uzun yarıklar boylu boyunca uzanırlar. Bu yarıklardan sürekli olarak yerin altından gelen hidrojen (H2), metan (CH4), hidrojen sülfür (H2S), karbondioksit (CO2), hidrojen siyanid (HCN), formaldehit (HCHO), nitrojen (N2), kükürt dioksit (SO2) gazları çıkmaktadır. Bu yarıklardan giren su, 1200 °C lik sıcaklıkdaki ergimiş halde bulunan kayalar (magma) tarafından ısıtılır. Isınan su basıncın etkisiyle magmadaki Fe,Ni,Mn,Cu gibi metal iyonlarını, silisyum silikatlı, kalsiyum karbonatlı, demir sülfürlü ve bakır sülfürlü mineralleri bu yarıklardan suyun iç yüzeyine doğru fışkırtırlar. Fışkıran bu mineraller sıcaklığın etkisyle anında çökelir ve zamanla birikerek hidrotermal bacaları oluştururlar. Demir sülfür, bakır sülfür ve karbonatlı yapılardan oluşmuş bu bacalarda çok küçük mikro odacıklar yer almaktadır. Bu mikro odacıkların yapısını oluşturan pirit (FeS2) molekülleri ve kalkopirit (CuFeS2) molekülleri bir katalizör gibi (yani bir enzim gibi) magmadan gelen gazları tutarak adeta bir fabrika gibi organik madde sentezler. Bu mikro odacıkların birbirlerine bağlı olması sebebiyle de oluşan bu organik maddeler bacanın daha üst kısımlarına ulaşır ve buralarda daha komplex polimerleri oluşturur. Böylece en üst kısımlardan ilkel koaservat yapıda basit canlıların oluştuğu düşünülmektedir. Milyonlarca yıl sonunda bu oluşan bu ilk koaservat yapıların evrim mekanizmalarının etkisiyle evrim geçirerek daha kompleks hücreler dönüştüğü düşünülmektedir. Oluşan bu canlılarda enerjisinin hidrojen sülfür ve karbondioksit gazlarından elde ettiği glikoz ile elde eder. Yani kemosentetik bir yaşam sürüyorlardı. Bugün birçok deniz canlısının derilerinde demir sülfür, bakır sülfür gibi minerallerine rastlanılması ve bu canlıların hücre zarlarında işlevsiz halde hidrojen sülfür tutulmasında görev alan sadece kemosentetik bakterilerde bulunan proteinlerin sentezleniyor olması bu kuramı desteklemektedir. Tüm bu oluşumları kimyasal tepkimlerle anlatan figür aşağıda gösterilmiştir. Bu hidrotermal bacaların iç kısımlarında sıcaklık ortalama 350-400 °C arasındadır. Ağız kısımlarında ise ortalama 150 °C dolaylarındadır. Normalde 100 °C de kaynayan su, derinliğin sebep olduğu basınç yüzünden bu kadar yüksek sıcaklıkta bile kaynayamaz. 1953 de Stanley Miller'in yaptığı ünlü deneyden sonra o zamana kadar ilkel dünya atmosferinin sadece metan ve amonyak gazlarından oluştuğu sanılırken, bu keşifle bu bilgininde yanlış olduğu anlaşılmıştı. Artık bu tarihten sonra yapılacak deneylerde amonyak gazı kullanılmayacaktır. Bu gaz yerine nitrojen gazı kullanılacaktır. Ancak unutulmaması gereken nokta nitrojen gazı serbest haldeki hidrojen gazıyla 400 °C lik yüksek sıcaklık ve basınç altındaki suda birleşerek çözünmüş halde amonyumu oluşturmaktaydı. Bu derinliklerde bu ortama çok iyi uyum sağlamış derin su yengeçleri, karides türleri, deniz yıldızları, kemosentetik bakteriler, boyları 3 metreyi bulan dev solucanlar ve önceden hiç rastlanmayan derin su balıkları yaşamaktadır. Buradaki hayat türüyle ilgili bilinmesi gereken önemli bir özellik vardır. Burada hayat fotosenteze değil kemosenteze dayalıdır. Fotosentez güneş ışığına dayanan bir reaksiyondur. Oysa bu kadar derinlere güneş ışığının erişmesi imkansızdır ve zifiri karanlıktır. Bu ortamda konunun başında bahsettiğimiz beslenme piramidinin en altında kemosentetik bakteriler bulunur. Bunlar bacalardan sıcak suyla fışkıran karbondioksit ve hidrojen sülfür elementiyle beslenirler. Kemosentez, bakterilere enerji sağlayan ve kimyasallara dayanan reaksiyonun adıdır. Diğer canlılar da bu bakterileri yiyerek enerji elde ederler. Bu keşfin ardından bir çok bilim kuruluşu harekete geçerek yaşamın kökenini buralarda daha çok aramaya başlamışlardı. Bugün aralarında NASA, ESA, Harvard, Cambridge, Oxford, Science gibi bir çok saygın üniversite ve bilim kuruluşu yaşamın bu hidrotermal bacalar etrafında başladığını düşünmektedir. Hatta NASA, bu hidrotermal bacaların evrende herhangi bir yıldızın çevresinde dönen gezegende yada uydu üzerinde de oluşmuşsa hayatın orada da başlamış olabileceğini vurgulamaktadır. Bu konuyla ilgili olarak NASA gözünü Jüpiterin doğal bir uydusu olan Europaya çevirmiştir. Bu uydunun en büyük özelliği yüzeyinde kalın bir buz tabakası yer almaktadır. NASA kalın bu buz tabakası altında Jüpiterin güçlü kütle çekim kuvvetinin etkisiyle uydunun iç kısımlarında sıvı halde bir okyanus olabileceğini varsaymaktadır. Eğerki bu sıvı okyanus içerisinde dünyada olduğu gibi hidrotermal bacalar oluşmuşsa bu bacaların etrafında dünyadakine benzer yaşamın oluşmuş olabileceğini düşünmektedir. 2014 yılında NASA bu uydu üzerinde araştırma yapması için bir uzay sondası fırlatacak. 2015 de varması planlanan uzay sondası kalın buz tabakasının ısıtma yoluyla önce kıracak sonrasında da derin okyanusun içerisine dalacak ve araştırmalar başlayacak. Bu şekilde belki de evrende yalnız olup olmadığımız sorusunun da cevabını almış olacağız. NASA' da çeşitli projelerde görev almış ve aynı zamanda da Harvard Üniversitesinde çalışan Nobel ödüllü Prof. Dr. Jack Szostak bu uydu üzerinde canlı olabileceğini inan ender kişilerden birisi. Öyleki Szostak, bilgisayar teknolojisyle uydu üzerinde canlıların yaşam biçimiyle ilgili bir modelleme bile yapmış. Bu modellemeyle ilgili figür aşağıda görülmektedir. Yaşamın Kökeni Kaynakça: - NASA, Jack Szostak; Antartica Hyrothermal Vents 2001 - en.wikipedia.org/wiki/Hydrothermal_vent - Tyler, Paul; German, Christopher; Tunnicliff, Verena (2005). "Biologists do not pose a threat to deep-sea vents". Nature 434 (7029): 18. - Devey, CW; Fisher, CR; Scott, S (2007). "Responsible Science at Hydrothermal Vents" - Hydrothermal Vents – Life’s First Home, Stephen Hart. NASA Astrobiology Institute, Nov 06, 2001 - astrobiology.arc.nasa.gov/news/expandnews.cfm?id=1128 - Russell MJ, Daniel RM, Hall AJ, Sherringham JA (1994). "A Hydrothermally Precipitated Catalytic Iron Sulphide Membrane as a First Step Toward Life". J Mol Evol 39: 231-243. - Wächtershäuser, Günter (2007). "On the Chemistry and Evolution of the Pioneer Organism". Chemistry & Biodiversity 4 (4): 584–602. - Günter Wächtershäuser, G (1992). "Groundworks for an evolutionary biochemistry: The iron-sulphur world". Progress in Biophysics and Molecular Biology 58 (2): 85–201.

http://www.biyologlar.com/hidrotermal-bacalarda-yasamin-olusumu-demir-kukurt-kurami

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

JEOTERMAL ENERJİi: (jeo-yer, termal-ısı) yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısının oluşturduğu, kimyasallar içeren sıcak su, buhar ve gazlardır. Jeotermal Enerji de bu jeotermal kaynaklardan ve bunların oluşturduğu enerjiden doğrudan veya dolaylı yollardan faydalanmayı kapsamaktadır. Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmez, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil bir enerji türüdür. Sıcak su ve buhar, diğer yaraltı ve yerüstü sulara göre daha fazla erimiş madde ve gaz içeren ve oluşumunda ki süreklilik nedeni ile yenilebilir özelliktedir. Jeotermal enerji kaynakları sıcaklıklarına göre; yüksek yoğunluklu solüsyonların buharlaştırılmasıdan (180 Derece), balık çiftliklerinin (20 derece) kurulmasına kadar çok değişik alanlarda kullanılmaktadır. jeotermal enerjinin en ekonomik uygulama alanı, en geniş kullanım biçimi doğrudan kullanım olarak konutların ve sera alanlarının ısıtılmasıdır.Ülkemizde, 1962 yılından beri, MTA tarafından sürdürülen çalışmalar sonucunda, çok sayıda jeotermal kaynak bulunmuştur. Jeotermal kaynaklarla ısıtma, soğutma ve elektrik üretimi gerçekleştirilebilir. Yine bu kaynaktan yararlanarak elektrik üretmek olasıdır. Jeotermal kaynaklar ile; I. Elektrik enerjisi üretimi, II. Merkezi ısıtma, merkezi soğutma, sera ısıtması ve benzeri ısıtma/soğutma uygulamaları, III. Proses ısısı temini, kurutma işlemleri gibi endüstriyel amaçlı kullanımlar, IV. Karbondioksit, gübre, lityum, ağır su, hidrojen gibi kimyasal maddelerin ve minerallerin üretimi, V. Termal turizm'de kaplıca amaçlı kullanım, VI. Düşük sıcaklıklarda (30 °C'ye kadar) kültür balıkçılığı, VII.Mineraller içeren içme suyu üretimi, gibi uygulama ve değerlendirme alanlarında kullanımlar gerçekleştirilmektedir. Türkiye’de jeotermal enerji tüketiminin %87 si ısıtma amaçlı olmaktadır. Jeotermal enerji sahalarının ise %95’i ısıtmaya uygun sahalardır. Tüm dünyadaki jeotermal potansiyelin %8’ini bulunduran ülkemiz bu kaynaklar yönünden dünyanın en zengin 7. Ülkesidir. Jeotermal kaynaklar ile; I. Elektrik enerjisi üretimi, II. Merkezi ısıtma, merkezi soğutma, sera ısıtması ve benzeri ısıtma/soğutma uygulamaları, III. Proses ısısı temini, kurutma işlemleri gibi endüstriyel amaçlı kullanımlar, IV. Karbondioksit, gübre, lityum, ağır su, hidrojen gibi kimyasal maddelerin ve minerallerin üretimi, V. Termal turizm'de kaplıca amaçlı kullanım, VI. Düşük sıcaklıklarda (30 °C'ye kadar) kültür balıkçılığı, VII.Mineraller içeren içme suyu üretimi, gibi uygulama ve değerlendirme alanlarında kullanımlar gerçekleştirilmektedir. Türkiye’de jeotermal enerji tüketiminin %87 si ısıtma amaçlı olmaktadır. Jeotermal enerji sahalarının ise %95’i ısıtmaya uygun sahalardır. Tüm dünyadaki jeotermal potansiyelin %8’ini bulunduran ülkemiz bu kaynaklar yönünden dünyanın en zengin 7. Ülkesidir. Türkiye’de şu anda elektrik üretimi, jeotermal merkezi ısıtma, karbondioksit üretimi, termal turizm ve diğerleri ile Türk Milli Ekonomisine jeotermalin katkısı yaklaşık 3 Milyar YTL olarak hesap edilmiştir. Ayrıca sektörde yapılan toplam istihdam ise 40.000 kişidir. Ayrıca, mevcut elektrik dışı toplam jeotermal değerlendirmenin kalorifer yakıtı eşdeğeri yılda 2 Milyar YTL’dir. DALGA ENERJİSİ Med-cezir enerjisinde faydalanmak ideal bir fikirdir. Suyun kabarması ve inmesi şeklinde gelişen gelgit hareketi süresince suyun hareket enerjisinin faydalı amaçlar için kullanımı mümkündür. Çok önceleri Med değirmenleri ismi verilen ve eski vapurların kepçe çarklarına benzeyen sistemler ile değirmen yapılmıştır. Değirmen denizin üstünde olup çarkın alt kısmı suya dalmaktadır. Dalan çark kısmı gelip giden suyun zorlamsıyla itilmekte ve dönme hareketi elde edilmektedir. Dalga enerjisi tüm dünya için 3000 GW lık bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte bunun ancak 64 GW lık kısmı kullanılabilir durumdadır. Bu Türkiye’nin bugünkü elektrik enerjisi üretiminin 3 katına tekabül etmektedir. Med cezir olayı yerin ve ayın çekimi arasında suyun denge sağlamasından ileri gelmektedir. Sadece dünyanın aya bakan yüzünde değil, diğer yüzündede meydana gelir.Genellikle her 12 saat 25 dakikada bir med-cezir meydana gelir. Hergün bir önceki günden 50 dakika sonra meydana gelir. Yaklaşık 6 saatte yükselme ve takip eden 6 saatte de çekilme süreci meydana gelir.Deniz veya okyanusun sahil şekli ve derinliği önemlidir. Limana yaklaşan gemiler üzerinde çok etkili olduğundan her sahilin med-cezir haritası belirlenmiştir. Med-cezir enerjisini alabilmek için koy formundaki sahile bir baraj yapılmalıdır. Med esnasında su baraj üzerindeki türbinlerden geçerek baraja dolar. Cezir süresincede barajdan yine türbinler üzerinden geçerek denize döner. Burada med-cezir enerjisinin %8-25 i faydalı hale dönüştürülebilir. Med-cezir santralı mevsin değişikliklerinden etkilenmez. Med-cezir vasıtasıyla enerjinin daha verimli elde edilebilmesi için sahillerin okyanusa açık olmalıdır. Bu manada bu enerji Türkiye açısından kullanışlı olmayacaktır. Okyanusa sahili olan Fransa 18 km lik sahilden 6000 MW lık bir enerji üretim projesi üzerinde çalışmaktadır. Güneş ışığı aynı zamanda denizlerdeki dalga enerjisi ve sıcaklık farklarıyla enerji elde edilmesini de sağlar. Tüm dünya bilim adamlarının üzerinde araştırma yapmakta olduğu, temiz enerji arayışı’nın bir parçası da Dalga enerjisi dir. Bizim yararlanmayı amaçladığımız, Denizlerde, Archimedes prensibi ve yer çekimi arasında oluşan ve diğer enerji kaynakları ile alışverişinde ortaya çıkan enerjinin, dalga enerjisinin, rasyonel olarak kullanılmasıdır. Üç tarafı denizlerle çevrili olan Ülkemizde, İlk yatırımından ve bakım giderlerinden başka gideri olmayan, primer enerjiye bedel ödenmeyen, doğaya her hangi bir kirletici bırakmayan, ucuz, temiz, çevreci ve çok büyük bir enerji kaynağının değerlendirilmesi. Güneş Enerjisi Dünya, güneşten yaklaşık 150 milyon km. uzakta bulunmaktadır. Dünya hem kendi çevresinde dönmekte, hem de güneş çevresinde eliptik bir yörüngede dönmektedir. Bu yönüyle, dünyaya güneşten gelen enerji hem günlük olarak değişmekte, hem de yıl boyunca değişmektedir. İlave olarak, Dünyanın kendi çevresindeki dönüş ekseni, güneş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 23.50 lik bir açı yaptığından, yeryüzüne düşen güneş şiddeti yörünge boyunca değişmekte ve mevsimler de böylece oluşmaktadır. Yeryüzünün kullanılmakta olan tüm yenilenebilir enerjilerin kaynağı güneştir. Diğer alternatif enerjiler güneşin etkisi ile oluşmaktadır. Güneşin tükenmez enerjisinden yaralanarak ve az bir maliyetle, evlerimizi veya kullanım suyumuzu ısıtıp, elektrik elde edebiliriz. Güneş kolektörlerini kullanarak, kullanım suyunu arzu edilen sıcaklıkta ısıtabilir, güneş pilleri sayesinde, yılın her ayı, istediğiniz yerde, istediğiniz kadar elektrik elde edebilirsiniz. Güneş enerjisinden, ısı enerjisine dönüştürerek, elektrik enerjisine dönüştürerek yararlanılmaktadır. Yarı iletkenler kullanarak doğrudan elektrik üretimi de mümkündür. Güneş enerjisi, güneş ışığından enerji elde edilmesine dayalı teknolojidir. Güneşin yaydığı ve dünyamıza da ulaşan enerji, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Dünya atmosferinin dışında güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m² değerindedir, ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir. Dünyada yararlanılan en eski enerji kaynağı güneş enerjisidir. Güneş enerjisinin de diğer enerjiler gibi kullanım sorunları ve koşulları vardır. Güneş enrejisi her tüketim modelinde kolaylıkla kullanılamaz. Her tüketim dalında kullanılabilmesi için bu sorunlarının tüketim modellerine göre çözülmesi gerekmektedir. Güneş enerjisinin depolanması yada diğer enerji lere dönüşebilmes, ısıl, mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur. Ekoloji bilimi açısından temel enerji güneş enerjisidir. Fosil yakıtlar dahil, rüzgar, hidroelektrik, biyogaz, alkol, deniz, termik, dalga gibi tüm enerji kaynakları güneş enerjisinin türevleridir. Fizikçi Capra’ya göre fozil yakıtlar ve çeşitli sorunlar yaratan nükleer enerji geçmiş dönemin enerji kaynaklarıdır. Buna karşılık güneş ve türevleri geleçeğin enerji kaynaklarıdır. Günlük güneş enerjisinden yararlanılması, dünyada günlük 300 tirilyon ton kömür yakılmasına eşdeğerdir. Başka bir hesaplamayla dünyamıza bir yılda düşen güneş enerjisi, dünyadaki çıkarılabilir fosil ykıt kaynakları rezervlerinin tamamından elde edilecek enerjiin yaklaşık 15-20 katına eşdeğerdir. Dünyaya üzerinde Alman şirketleri öncülüğünde, 20 kadar kuruluşun 2009 yılında projelendirdiği 'Desertec', şimdilik, güneş enerjisinin kullanılacağı en büyük proje olarak planlanmıştır. Bu projede dev aynalarla ısıtılacak sudan sağlanacak buhar ile çalıştırılacak dev türbinlerden sağlanacak elektrik enerjisi yüksek voltaj iletişim hatlarıyla Kuzey Afrika çöllerinden Avrupa'ya ulaştırılacak. İlk hesaplamalara göre 2020 yılında Almanya'ya ulaşabilecek olan enerjinin maliyeti 6 euro/sent olacak. En büyük avantaj, 400 milyar euro tutarındaki yatırım tamamlandıktan sonra maliyetin sabit kalması. 'Desertec' projesinin kısa sürede Avrupa kıtasının elektrik ihtiyacının %15'ini karşılayabilir duruma gelmesi dışında, doğal olarak kurulduğu bölgelerin enerji ihtiyacını da yerine getirecek. Dünyadaki çöllere 6 saat içerisinde düşen güneş enerjisinin tüm dünyanın bir yıl içerisinde tükettiği enerjiye eşit olduğu düşünülürse projenin ekonomik değeri daha iyi anlaşılacaktır. Ülkemiz güneş enerjisi açısınıdan diğer ülkelere nazaran daha şanslıdır. Türkiye düşen güneş enerjisi miktarı tüm Avrupa ülkelerine düşen enerjinin toplamına eşittir. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir.Çeşitli kaynaklara göre ülkemizin yılda almış olduğu güneş enerjisi ; bilinen kömür rezervimizin 32, bilinen petrol rezervimizin 2200 katıdır. Güneş enerjisinin , diğer enerjilere çevriminde kullanılan çevrimler; a) güneş enerjisinden doğrudan ısı enerjisi b) güneş enerjisinden doğrudanelektrik enerjisi c) güneş enerjisinden hidrojen enerjisi elde edilmesi olarak sıralanabilir. Güneş Enerjisinin Diğer Enerjilere Göre Üstünlükleri Güneş enerjisinin diğer enerjilere göre bir çok üstün özelliği bulunmaktadır. Güneş enerjisini etkin ve kullanılabilir kılan özellikleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir: - Güneş enerjisi tükenmeyen ve azalmayan bir enerji kaynağıdır. - Güneş enerjisi, temiz bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri yoktur. - Güneş, dünya tüm ülkelerinin, herkesin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır. Bu sayede ülkelerin enerji açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır. - Güneş enerjisinin bir diğer özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın her yerde sağlanabilmesidir. - Güneşi az veya çok gören yerlerde biraz verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden yararlanmak mümkündür. - Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır. Örneğin, ulaşım şebekelerinde yapılacak bir değişiklik bu enerji türünü etkilemeyecektir. - Güneş enerjisi hiçbir karmaşık teknoloji gerektirmemektedir. Hemen hemen bütün ülkeler, yerel sanayi kuruluşları sayesinde bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler. Güneş enerjisinin karşılaştığı sorunlar: - Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir. İstenilen anda istenilen yoğunlukta bulunamayabilir. - Güneş enerjisinden yararlanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü teknolojik aşamada yüksektir. - Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize bağlı değildir ve kontrol edilemez. - Bir çok kullanım alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır. Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise birçok sorun yaratmaktadır. Güneş Pilleri ( Fotovoltaik Piller ) Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur. Güneş pillerinin yapımında kullanılan malzemeler. Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır: Kristal Silisyum, Galyum Arsenit (GaAs), Amorf Silisyum, Kadmiyum Tellürid (CdTe),Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2),Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler Güneş Pillerinin Kullanım Alanları Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır. - Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri - Petrol boru hatlarının katodik koruması - Metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan koruması - Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları - Bina içi ya da dışı aydınlatma - Dağevleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması - Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı - Orman gözetleme kuleleri - Deniz fenerleri - İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri - Deprem ve hava gözlem istasyonları - İlaç ve aşı soğutma    RÜZGAR ENERJİSİ Yenilenebilir bir enerji türü olan rüzgar, eski çağlardan beri kullanılmaktadır. Endüstriyel manada kullanımı ise araştırılmaya devam edilmektedir. Bu amaçla, hareketli havanın bünyesindeki kinetik enerji bir eksen etrafında dönen kanatlar vasıtasıyla mekanik enerji dönüştürülmek durumundadır. Rüzgar enerjisi temiz ve diğer enerji türlerine kolayca çevrilebilmeleri avantajları, zamana göre düzensiz ve yoğunluğunun az olması dezavantaj olarak düşünülmektedir. Hava tabakalarının farklı sıcaklıklarda ısınıyor olması rüzgarı oluşturur. Rüzgar enerjisiyle, elektrik üretebilir; kuyulardan su çekmek için kullanılan su dığınız pompaları çalıştırabilir. Rüzgâr hızı, bir rüzgâr türbininin elektriğe çevirebileceği enerji miktarı açısından önemlidir. Rüzgar enerjisinin kaynağını güneş oluşturmaktadır. Enerji iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır. Günümüzde, endüstrinin en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi olup, onu ısınma veya ısıtma amaçlı fosil yakıtlar (petrol, kömür) takip etmektedir. Güneşin yeryüzü ve atmosferi homojen bir şekilde ısıtamamasından dolayı atmosfer içerisinde oluşan hava akımlarına rüzgar adını vermekteyiz. Yeryüzünün çoğrafi farklılıkları ile düzgün olmayan ısınmasına bağlı olarak, rüzgar enerjisi dağılımı zamansal ve yerel farklılıklar göstermektedir. Rüzgar enerjisinin atmosferde bol bulunması, çevre kirliliği yaratmaması, yerel bir enerji kaynağı olması ve ücretsiz oması gibi üstün özellikleri vardır. Rüzgarın enerji içeriği, ortalama rüzgâr hızının küpü oranında değişir. Yani rüzgâr hızı 2 katına çıkarsa, 8 kat enerji içerir. Rüzgâr türbini örneğinde, rüzgârın hızını 2 katına çıkarırsak her saniye pervaneden geçen dilim sayısını da 2 kat artar ve bu dilimlerin her biri otomobilin frenlemesi örneğinden anlaşıldığı gibi 4 kat enerji içerir. Rüzgar enerjisi potansiyele bağlı olarak gerek mekanik enerji gerekse elektrik üretiminde kullanılabilir. Rüzgardan üretilen mekanik enerji, su pompalama, zirai ürün öğütme, kesme, biçme ve elektrik üretiminde kullanılabilmektedir. Rüzgâr enerjisi günümüzde, 21. yüzyılda ve onların ötesinde ençok gelecek vadeden teknolojilerden bir tanesidir. Rüzgâr türbinlerinden herhangi bir çevre kirliliği olmaz. Modern bir 600 kW gücündeki rüzgâr türbini ortalama bir yerde, bir yılda genellikle kömürle iletilen diğer elektrik santrallarının 1.200 ton karbondioksidinin yerine geçecektir.20 yıllık bir işletme süresi içinde (ortalama bir yerde) bir rüzgâr türbini tarafından üretilen enerji imâlatı, bakımı, faaliyeti, demontajı ve parçalanması için gerekli olan enerjinin sekiz misli fazladır. Başka bir deyişle, genellikle bir rüzgâr türbinini imâl etmek ve çalıştırmak için gerekli olan enerjiyi geri kazanmak için sadece iki yada üç ay yeterli olacaktır. Rüzgârdaki enerji gerçekten de sürdürülebilir bir kaynaktır. Rüzgâr hiç bitmeyen bir şeydir. Halihazırda, rüzgâr enerjisi Danimarka elektrik tüketiminin yüzde yedisini karşılamakta ve bu rakkamın 2005 yılında yüzde 10 mertebesine yükselmesi beklenmektedir.Avrupayı çevreleyen sığ denizlerin üzerindeki rüzgâr kaynakları, teori olarak Avrupa'nın kullandığı tüm elektriği birçok misli ile karşılar niteliktedir. Enerji gereksiniminizi doğanın sonsuz rüzgar gücüyle karşılayabilrsiniz. Rüzgar jeneratörleri, birkaç yıl içinde ilk kuruluş maliyetlerini karşılayarak, sonraki yıllarda, bedava elektrik üretmeye yardımcı olur. Elektrik üretilmek istenen her yerde, rüzgar jeneratörlerini kullanmak mümkündür. Rüzgar jeneratörü elektrik üretim sistemini, akülerle birlikte dizayn edebilir, üretilen elektriği bu yolla depolayabilir. Böylece, rüzgar hızının yeterli olmadığı anlarda, sistem, akülerde depolanan enerjiyi kullanabilecektir. Rüzgar jeneratörleri, çevreyi kirletmeyen enerji üretim araçlarıdır. Elektrik üretirken çıkardıkları ses, tipik bir çamaşır makinasının sesi kadardır. Ses kirliliği yaratıp çevreyi rahatsız etmez. Rüzgar jeneratörünün üreteceği elektrik gücü, rüzgar hızıyla orantılıdır. Rüzgar hızı attıkça, üretilen elektrik miktarı da artar. Rüzgar jeneratörleri DC üretirler ve sistem çıkışında AC alınmak isteniyorsa, sisteme inverter eklemek gerekir. Bireysel kullanım amaçlı üretilmiş Ampair Hawk jeneratörlerini, küçük güçlü elektrik motorlarını çalıştırmak için tercih edilebilir. Ülkemizde rüzgar enerjisi bir kaç yıl öncesine kadar enerji planlamalarında gözükmeyen bir enerji olmasına rağmen, özellikle içinde bulunduğumuz yıllarda özel sektörün çalışmaları ile hızlı atılımlar göstererek gerekli düzenlemelerin yapılması sağlanmıştır. Ülkemizde DPT’nin desteği ile Türkiye Rüzgar Atlası çalışmaları yapılmış olup; Türkiye teknik rüzgar potansiyeli ve santral kurulmaya uygun alan sayısı açısından birinci sırada yer almaktadır. Son yıllarda özel teşebbüsler tarafından rüzgar enerjisine yatırım yapılmaya başlanmıştır. Türkiye'de Rüzgar Enerjisi'nin Tarihi Ülkemizde rüzgar enerjisiyle ilgili çalışmaların başlangıç tarihi çok eskilere dayanmamaktadır. Bu konudaki çalışmaları ilk başlatan kurum 1980'li yılların ortalarında Elektrik İşleri Etüt İdaresi olmuştur. Başlangıç çalışmaları rüzgar potansiyelini tespit amacıyla gerçekleştirilen etüt faaliyetlerinden ibarettir. Bu çalışmaların yapıldığı yıllarda rüzgar enerjisini konu alan herhangi bir kanuni düzenleme mevcut değildi. 1995 yılından itibaren bazı küçük uygulamalar Yap - İşlet - Devret modeliyle gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de İlk rüzgar santrali Demirer holding'in Çeşmede kurduğu santraldir. İzmir Çeşme germian'da (1.5MW), Alaçatı'da (7.2MW); Çanakkale Bozcaada'da 10.2MW); İstanbul Hadımköy'de (1.2MW) gerçekleşen rüzgar santralleri bu şekilde ortaya çıkmıştır. Türkiye'de rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının konu edildiği ilk kanun 2001 yılında Elektrik Piyasası Kanunu'dur. Bu kanunla devletin belirli bir fiyattan alım garantisinden vaz geçmesi zaten düşük seviyede olan rüzgar enerjisi yatırımlarını durdurmuştur. Bu aşamada az sayıda özel sektörün kendi enerjisini üretmek için gerçekleştirdiği projeler mevcuttur. (Otoprodüktör) Rüzgar enerjisine verilen resmi önemin kanıtı olarak ilk ciddi girişim ise ancak 2005'dey Yenilenebilir Enerji Kaynakları Kanunu'yla ortaya konmuştur. Bu kanunun sonrasında Bandırma, Çeşme yarımadası, Hatay, Manisa, Çanakkale'de gerçekleştirilen 150 MW gücündeki santraller kanunun ilk meyveleridir. Bu tarihten sonra Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisi kurmak için başvurular gerçekleştirilmiştir. (Aralık 2007) EPDK gelen yoğun başvurulardan uygun olanlarını elemiş ve 2008 itibarıyla 1420 MW kurulu gücünde rüzgar enerji santralı projesine üretim lisans verilmiştir. Türkiye Rüzgar potansiyeli yüksek ülkeler arasında yer almaktadır. Türkiye'de Faaliyette olan Rüzgar Santralleri Türkiye'de çalışmakta olan 13 rüzgar santrali bulunduğu, bunların da üretim kapasitesinin 249,15 MW olduğu açıklanmıştır. Rüzgar Jeneratörleri Kullanım Alanları • Çiftlikler Villalar, dağ evleri • Sanayi tesisleri • Tarım sulama/pompalama sistemleri • GSM santralleri • Telekomünikasyon, radyo ve tv istasyonları • Yatlar ve deniz fenerleri • Tüm turistik işletmeler  

http://www.biyologlar.com/alternatif-enerji-kaynaklari

RÜZGAR ENERJİSİ

Yenilenebilir bir enerji türü olan rüzgar, eski çağlardan beri kullanılmaktadır. Endüstriyel manada kullanımı ise araştırılmaya devam edilmektedir. Bu amaçla, hareketli havanın bünyesindeki kinetik enerji bir eksen etrafında dönen kanatlar vasıtasıyla mekanik enerji dönüştürülmek durumundadır. Rüzgar enerjisi temiz ve diğer enerji türlerine kolayca çevrilebilmeleri avantajları, zamana göre düzensiz ve yoğunluğunun az olması dezavantaj olarak düşünülmektedir. Hava tabakalarının farklı sıcaklıklarda ısınıyor olması rüzgarı oluşturur. Rüzgar enerjisiyle, elektrik üretebilir; kuyulardan su çekmek için kullanılan su dığınız pompaları çalıştırabilir. Rüzgâr hızı, bir rüzgâr türbininin elektriğe çevirebileceği enerji miktarı açısından önemlidir. Rüzgar enerjisinin kaynağını güneş oluşturmaktadır. Enerji iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır. Günümüzde, endüstrinin en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi olup, onu ısınma veya ısıtma amaçlı fosil yakıtlar (petrol, kömür) takip etmektedir. Güneşin yeryüzü ve atmosferi homojen bir şekilde ısıtamamasından dolayı atmosfer içerisinde oluşan hava akımlarına rüzgar adını vermekteyiz. Yeryüzünün çoğrafi farklılıkları ile düzgün olmayan ısınmasına bağlı olarak, rüzgar enerjisi dağılımı zamansal ve yerel farklılıklar göstermektedir. Rüzgar enerjisinin atmosferde bol bulunması, çevre kirliliği yaratmaması, yerel bir enerji kaynağı olması ve ücretsiz oması gibi üstün özellikleri vardır. Rüzgarın enerji içeriği, ortalama rüzgâr hızının küpü oranında değişir. Yani rüzgâr hızı 2 katına çıkarsa, 8 kat enerji içerir. Rüzgâr türbini örneğinde, rüzgârın hızını 2 katına çıkarırsak her saniye pervaneden geçen dilim sayısını da 2 kat artar ve bu dilimlerin her biri otomobilin frenlemesi örneğinden anlaşıldığı gibi 4 kat enerji içerir. Rüzgar enerjisi potansiyele bağlı olarak gerek mekanik enerji gerekse elektrik üretiminde kullanılabilir. Rüzgardan üretilen mekanik enerji, su pompalama, zirai ürün öğütme, kesme, biçme ve elektrik üretiminde kullanılabilmektedir. Rüzgâr enerjisi günümüzde, 21. yüzyılda ve onların ötesinde ençok gelecek vadeden teknolojilerden bir tanesidir. Rüzgâr türbinlerinden herhangi bir çevre kirliliği olmaz. Modern bir 600 kW gücündeki rüzgâr türbini ortalama bir yerde, bir yılda genellikle kömürle iletilen diğer elektrik santrallarının 1.200 ton karbondioksidinin yerine geçecektir.20 yıllık bir işletme süresi içinde (ortalama bir yerde) bir rüzgâr türbini tarafından üretilen enerji imâlatı, bakımı, faaliyeti, demontajı ve parçalanması için gerekli olan enerjinin sekiz misli fazladır. Başka bir deyişle, genellikle bir rüzgâr türbinini imâl etmek ve çalıştırmak için gerekli olan enerjiyi geri kazanmak için sadece iki yada üç ay yeterli olacaktır. Rüzgârdaki enerji gerçekten de sürdürülebilir bir kaynaktır. Rüzgâr hiç bitmeyen bir şeydir. Halihazırda, rüzgâr enerjisi Danimarka elektrik tüketiminin yüzde yedisini karşılamakta ve bu rakkamın 2005 yılında yüzde 10 mertebesine yükselmesi beklenmektedir.Avrupayı çevreleyen sığ denizlerin üzerindeki rüzgâr kaynakları, teori olarak Avrupa'nın kullandığı tüm elektriği birçok misli ile karşılar niteliktedir. Enerji gereksiniminizi doğanın sonsuz rüzgar gücüyle karşılayabilrsiniz. Rüzgar jeneratörleri, birkaç yıl içinde ilk kuruluş maliyetlerini karşılayarak, sonraki yıllarda, bedava elektrik üretmeye yardımcı olur. Elektrik üretilmek istenen her yerde, rüzgar jeneratörlerini kullanmak mümkündür. Rüzgar jeneratörü elektrik üretim sistemini, akülerle birlikte dizayn edebilir, üretilen elektriği bu yolla depolayabilir. Böylece, rüzgar hızının yeterli olmadığı anlarda, sistem, akülerde depolanan enerjiyi kullanabilecektir. Rüzgar jeneratörleri, çevreyi kirletmeyen enerji üretim araçlarıdır. Elektrik üretirken çıkardıkları ses, tipik bir çamaşır makinasının sesi kadardır. Ses kirliliği yaratıp çevreyi rahatsız etmez. Rüzgar jeneratörünün üreteceği elektrik gücü, rüzgar hızıyla orantılıdır. Rüzgar hızı attıkça, üretilen elektrik miktarı da artar. Rüzgar jeneratörleri DC üretirler ve sistem çıkışında AC alınmak isteniyorsa, sisteme inverter eklemek gerekir. Bireysel kullanım amaçlı üretilmiş Ampair Hawk jeneratörlerini, küçük güçlü elektrik motorlarını çalıştırmak için tercih edilebilir. Ülkemizde rüzgar enerjisi bir kaç yıl öncesine kadar enerji planlamalarında gözükmeyen bir enerji olmasına rağmen, özellikle içinde bulunduğumuz yıllarda özel sektörün çalışmaları ile hızlı atılımlar göstererek gerekli düzenlemelerin yapılması sağlanmıştır. Ülkemizde DPT’nin desteği ile Türkiye Rüzgar Atlası çalışmaları yapılmış olup; Türkiye teknik rüzgar potansiyeli ve santral kurulmaya uygun alan sayısı açısından birinci sırada yer almaktadır. Son yıllarda özel teşebbüsler tarafından rüzgar enerjisine yatırım yapılmaya başlanmıştır. Türkiye'de Rüzgar Enerjisi'nin Tarihi Ülkemizde rüzgar enerjisiyle ilgili çalışmaların başlangıç tarihi çok eskilere dayanmamaktadır. Bu konudaki çalışmaları ilk başlatan kurum 1980'li yılların ortalarında Elektrik İşleri Etüt İdaresi olmuştur. Başlangıç çalışmaları rüzgar potansiyelini tespit amacıyla gerçekleştirilen etüt faaliyetlerinden ibarettir. Bu çalışmaların yapıldığı yıllarda rüzgar enerjisini konu alan herhangi bir kanuni düzenleme mevcut değildi. 1995 yılından itibaren bazı küçük uygulamalar Yap - İşlet - Devret modeliyle gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de İlk rüzgar santrali Demirer holding'in Çeşmede kurduğu santraldir. İzmir Çeşme germian'da (1.5MW), Alaçatı'da (7.2MW); Çanakkale Bozcaada'da 10.2MW); İstanbul Hadımköy'de (1.2MW) gerçekleşen rüzgar santralleri bu şekilde ortaya çıkmıştır. Türkiye'de rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının konu edildiği ilk kanun 2001 yılında Elektrik Piyasası Kanunu'dur. Bu kanunla devletin belirli bir fiyattan alım garantisinden vaz geçmesi zaten düşük seviyede olan rüzgar enerjisi yatırımlarını durdurmuştur. Bu aşamada az sayıda özel sektörün kendi enerjisini üretmek için gerçekleştirdiği projeler mevcuttur. (Otoprodüktör) Rüzgar enerjisine verilen resmi önemin kanıtı olarak ilk ciddi girişim ise ancak 2005'dey Yenilenebilir Enerji Kaynakları Kanunu'yla ortaya konmuştur. Bu kanunun sonrasında Bandırma, Çeşme yarımadası, Hatay, Manisa, Çanakkale'de gerçekleştirilen 150 MW gücündeki santraller kanunun ilk meyveleridir. Bu tarihten sonra Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisi kurmak için başvurular gerçekleştirilmiştir. (Aralık 2007) EPDK gelen yoğun başvurulardan uygun olanlarını elemiş ve 2008 itibarıyla 1420 MW kurulu gücünde rüzgar enerji santralı projesine üretim lisans verilmiştir. Türkiye Rüzgar potansiyeli yüksek ülkeler arasında yer almaktadır. Türkiye'de Faaliyette olan Rüzgar Santralleri Türkiye'de çalışmakta olan 13 rüzgar santrali bulunduğu, bunların da üretim kapasitesinin 249,15 MW olduğu açıklanmıştır. Rüzgar Jeneratörleri Kullanım Alanları • Çiftlikler Villalar, dağ evleri • Sanayi tesisleri • Tarım sulama/pompalama sistemleri • GSM santralleri • Telekomünikasyon, radyo ve tv istasyonları • Yatlar ve deniz fenerleri • Tüm turistik işletmeler

http://www.biyologlar.com/ruzgar-enerjisi

Güneş Enerjisi

Dünya, güneşten yaklaşık 150 milyon km. uzakta bulunmaktadır. Dünya hem kendi çevresinde dönmekte, hem de güneş çevresinde eliptik bir yörüngede dönmektedir. Bu yönüyle, dünyaya güneşten gelen enerji hem günlük olarak değişmekte, hem de yıl boyunca değişmektedir. İlave olarak, Dünyanın kendi çevresindeki dönüş ekseni, güneş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 23.50 lik bir açı yaptığından, yeryüzüne düşen güneş şiddeti yörünge boyunca değişmekte ve mevsimler de böylece oluşmaktadır. Yeryüzünün kullanılmakta olan tüm yenilenebilir enerjilerin kaynağı güneştir. Diğer alternatif enerjiler güneşin etkisi ile oluşmaktadır. Güneşin tükenmez enerjisinden yaralanarak ve az bir maliyetle, evlerimizi veya kullanım suyumuzu ısıtıp, elektrik elde edebiliriz. Güneş kolektörlerini kullanarak, kullanım suyunu arzu edilen sıcaklıkta ısıtabilir, güneş pilleri sayesinde, yılın her ayı, istediğiniz yerde, istediğiniz kadar elektrik elde edebilirsiniz. Güneş enerjisinden, ısı enerjisine dönüştürerek, elektrik enerjisine dönüştürerek yararlanılmaktadır. Yarı iletkenler kullanarak doğrudan elektrik üretimi de mümkündür. Güneş enerjisi, güneş ışığından enerji elde edilmesine dayalı teknolojidir. Güneşin yaydığı ve dünyamıza da ulaşan enerji, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Dünya atmosferinin dışında güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m² değerindedir, ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir. Dünyada yararlanılan en eski enerji kaynağı güneş enerjisidir. Güneş enerjisinin de diğer enerjiler gibi kullanım sorunları ve koşulları vardır. Güneş enrejisi her tüketim modelinde kolaylıkla kullanılamaz. Her tüketim dalında kullanılabilmesi için bu sorunlarının tüketim modellerine göre çözülmesi gerekmektedir. Güneş enerjisinin depolanması yada diğer enerji lere dönüşebilmes, ısıl, mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur. Ekoloji bilimi açısından temel enerji güneş enerjisidir. Fosil yakıtlar dahil, rüzgar, hidroelektrik, biyogaz, alkol, deniz, termik, dalga gibi tüm enerji kaynakları güneş enerjisinin türevleridir. Fizikçi Capra’ya göre fozil yakıtlar ve çeşitli sorunlar yaratan nükleer enerji geçmiş dönemin enerji kaynaklarıdır. Buna karşılık güneş ve türevleri geleçeğin enerji kaynaklarıdır. Günlük güneş enerjisinden yararlanılması, dünyada günlük 300 tirilyon ton kömür yakılmasına eşdeğerdir. Başka bir hesaplamayla dünyamıza bir yılda düşen güneş enerjisi, dünyadaki çıkarılabilir fosil ykıt kaynakları rezervlerinin tamamından elde edilecek enerjiin yaklaşık 15-20 katına eşdeğerdir. Dünyaya üzerinde Alman şirketleri öncülüğünde, 20 kadar kuruluşun 2009 yılında projelendirdiği 'Desertec', şimdilik, güneş enerjisinin kullanılacağı en büyük proje olarak planlanmıştır. Bu projede dev aynalarla ısıtılacak sudan sağlanacak buhar ile çalıştırılacak dev türbinlerden sağlanacak elektrik enerjisi yüksek voltaj iletişim hatlarıyla Kuzey Afrika çöllerinden Avrupa'ya ulaştırılacak. İlk hesaplamalara göre 2020 yılında Almanya'ya ulaşabilecek olan enerjinin maliyeti 6 euro/sent olacak. En büyük avantaj, 400 milyar euro tutarındaki yatırım tamamlandıktan sonra maliyetin sabit kalması. 'Desertec' projesinin kısa sürede Avrupa kıtasının elektrik ihtiyacının %15'ini karşılayabilir duruma gelmesi dışında, doğal olarak kurulduğu bölgelerin enerji ihtiyacını da yerine getirecek. Dünyadaki çöllere 6 saat içerisinde düşen güneş enerjisinin tüm dünyanın bir yıl içerisinde tükettiği enerjiye eşit olduğu düşünülürse projenin ekonomik değeri daha iyi anlaşılacaktır. Ülkemiz güneş enerjisi açısınıdan diğer ülkelere nazaran daha şanslıdır. Türkiye düşen güneş enerjisi miktarı tüm Avrupa ülkelerine düşen enerjinin toplamına eşittir. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir.Çeşitli kaynaklara göre ülkemizin yılda almış olduğu güneş enerjisi ; bilinen kömür rezervimizin 32, bilinen petrol rezervimizin 2200 katıdır. Güneş enerjisinin , diğer enerjilere çevriminde kullanılan çevrimler; a) güneş enerjisinden doğrudan ısı enerjisi b) güneş enerjisinden doğrudanelektrik enerjisi c) güneş enerjisinden hidrojen enerjisi elde edilmesi olarak sıralanabilir. Güneş Enerjisinin Diğer Enerjilere Göre Üstünlükleri Güneş enerjisinin diğer enerjilere göre bir çok üstün özelliği bulunmaktadır. Güneş enerjisini etkin ve kullanılabilir kılan özellikleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir: - Güneş enerjisi tükenmeyen ve azalmayan bir enerji kaynağıdır. - Güneş enerjisi, temiz bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri yoktur. - Güneş, dünya tüm ülkelerinin, herkesin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır. Bu sayede ülkelerin enerji açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır. - Güneş enerjisinin bir diğer özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın her yerde sağlanabilmesidir. - Güneşi az veya çok gören yerlerde biraz verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden yararlanmak mümkündür. - Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır. Örneğin, ulaşım şebekelerinde yapılacak bir değişiklik bu enerji türünü etkilemeyecektir. - Güneş enerjisi hiçbir karmaşık teknoloji gerektirmemektedir. Hemen hemen bütün ülkeler, yerel sanayi kuruluşları sayesinde bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler. Güneş enerjisinin karşılaştığı sorunlar: - Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir. İstenilen anda istenilen yoğunlukta bulunamayabilir. - Güneş enerjisinden yararlanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü teknolojik aşamada yüksektir. - Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize bağlı değildir ve kontrol edilemez. - Bir çok kullanım alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır. Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise birçok sorun yaratmaktadır. Güneş Pilleri ( Fotovoltaik Piller ) Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur. Güneş pillerinin yapımında kullanılan malzemeler. Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır: Kristal Silisyum, Galyum Arsenit (GaAs), Amorf Silisyum, Kadmiyum Tellürid (CdTe),Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2),Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler Güneş Pillerinin Kullanım Alanları Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır. - Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri - Petrol boru hatlarının katodik koruması - Metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan koruması - Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları - Bina içi ya da dışı aydınlatma - Dağevleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması - Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı - Orman gözetleme kuleleri - Deniz fenerleri - İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri - Deprem ve hava gözlem istasyonları - İlaç ve aşı soğutma    

http://www.biyologlar.com/gunes-enerjisi

DOĞAL VE KUVVETLENMİŞ SERA ETKİSİ NEDİR?

Yeryüzündeki tüm yaşam biçimleri için vazgeçilmez bir ortam olan atmosfer, kendilerine özgü fiziksel ve kimyasal özellikleri bulunan birçok gazın karışımından oluşur. Atmosferin bileşimi durağan değildir; zamandan zamana, yerden yere değişebilir. Atmosferi oluşturan başlıca gazlar, azot (% 78.08) ve oksijen (% 20.95), temiz ve kuru hava hacminin % 99’unu oluşturur. Bu gazlar atmosferin en bol bulunan bileşenleri ve Yerküre üzerindeki yaşam için çok önemli olmalarına karşın, hava olaylarını etkilemedeki görevleri küçüktür ya da önemsizdir. Kalan yaklaşık % 1’lik kuru hava bölümü, etkisiz bir gaz olan argon (% 0.93) ile nicelikleri çok küçük olan bazı eser gazlardan oluşur. Atmosferdeki birikimi çok küçük olmakla birlikte, önemli bir sera gazı olan CO2, % 0.037 oranı ile dördüncü sırada yer alır. Doğal Sera Etkisi Atmosferdeki doğal sera etkisinin varlığı ve işlevi, daha küçük bir ölçekte, tarımsal üretimde kullanılan bitki seralarının çalışma sistematiği ile benzeştirilebilir. Bitki seralarında kullanılan cam ya da plastik kaplamalar, kısa dalgalı güneş ışınımlarını geçirmekte, buna karşılık uzun dalgalı yer (kızıl ötesi ya da termik) ışınımının büyük bölümünün kaçmasına engel olmaktadır. Sera içinde tutulan termik ışınım, seranın ısınmasını sağlayarak, hassas ya da ticari değeri bulunanbitkiler için uygun bir yetişme ortamı oluşturur. Bitki seralarının içindeki sıcaklığın istenen değerlerde olmasını sağlamak için, hava koşullarındaki değişimler dikkate alınarak, havalandırma pencereleri kullanılır ya da ek ısıtma yapılır.Yerküre’nin sıcaklık dengesinin kuruluşundaki en önemli süreç olan doğal sera etkisinin oluşumu da, atmosferin kısa dalgalı güneş ışınımını geçirme, buna karşılık uzun dalgalı yer ışınımını emme ya da tutma eğiliminde olmasına bağlıdır. Gelen güneş ışınımının yaklaşık % 31’i yüzeyden, atmosferdeki aerosollerden ve bulut tepelerinden yansıyarak uzaya geri döner. Güneş enerjisinin Yerküre-atmosfer sisteminde tutulan % 69’luk bölüm, iklim sistemini oluşturan ana bileşenlerce (atmos­fer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer) kullanıldıktan sonra uzun dalgalı yer ışınımı olarak atmosfere geri verilir. Giden kızıl ötesi ışınımın önemli bir bölümü sera gazlarınca ve bulutlarca emilir ve atmosfere geri salınır. “Atmosferdeki gazların gelen Güneş ışınımına karşı geçirgen, buna karşılık geri salınan uzun dalgalı yer ışınımına karşı çok daha az geçirgen olması nedeniyle, Yerküre’nin beklenenden daha fazla ısınmasını sağlayan ve ısı dengesini düzenleyen doğal süreç” doğal sera etkisi olarak adlandırılır. Yeryüzü, sera etkisi sayesinde, bu sürecin bulunmadığı ortam koşullarına göre yaklaşık 33 °C daha sıcaktır. Güneş ışınımı ile yer ışınımı arasındaki bu dengeyi ya da enerjinin atmosferdeki ve atmosfer ile kara ve okyanus arasındaki dağılışını değiştiren herhangi bir etmen, iklimi de etkileyebilir. “Yerküre/atmosfer sisteminin enerji dengesindeki herhangi bir değişiklik” ise ışınımsal zorlama olarak adlandırılır. Yerküre’nin güneşin çevresinde izlediği yörüngedeki ve kendi eksen eğimindeki yavaş değişimler, güneş ışınımının mevsimsel ve enlemsel dağılışını etkilemektedir. Bu yüzden, bazı bilimciler, eskiden beri iklim değişikliklerinin (örneğin, buzul ve buzularası çağların) oluşmasından, Yerküre’nin eksen eğimindeki değişimleri ve yörüngesindeki sapmaları da sorumlu tutmuştur. Kuvvetlenmiş Sera Etkisi Sanayi devriminden bu yana yoğunlaşan insan etkinlikleri (örn.; kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtların yakılması), orman alanlarının yok edilmesi ve endüstriyel süreçlerde ortaya çıkan gazlar) nedeniyle, atmosferdeki sera gazı birikimlerinde belirgin bir artış gözlemlenmektedir. BM İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi (İDÇS) ve onun Kyoto Protokolü (KP) başlıca altı sera gazının (CO2, CH4, N2O, hidrofluorokarbonlar (HFC’ler), perfluorokarbonlar (PFC’ler) ve sülfür heksafluorid (SF6)), kontrol altına alınmasını öngörmektedir. Stratosferdeki ozon tabakasının incelmesine neden olan klorofluorokarbonlar (CFC’ler) ise Montreal Protokolü’nce denetlenmektedirler. Özellikle atmosferdeki birikiminin büyüklüğü ve artış hızı ile yaşam süresi dikkate alındığında, öteki sera gazlarına göre CO2’nin önemi daha iyi anlaşılır.Bu yüzden, Mauna Loa (Hawaii) Gözlemevi’ndeki atmosferik karbondioksit izleme programı, küresel iklim değişikliği çalışmalarının temelini oluşturur. 1958 yılından beri yapılmakta olan Mauna Loa ölçümlerine göre, Yerküre atmosferindeki CO2 birikimi çok hızlı bir biçimde artmaktadır. Mauna Loa’nın yayımlanan son ölçüm sonuçları, 1958 yılında yaklaşık 315 ppmv olan atmosferdeki yıllık ortalama CO2 birikiminin, 2003 yılında yaklaşık 376 ppmv’e yükseldiğini gösteriyor. Küresel ölçümler, öteki sera gazlarının çoğunun atmosferik birikimlerinin de arttığını kanıtlıyor. Sera gazı birikimlerindeki bu artışlar, Yerküre’nin daha fazla ısınmasına yol açan pozitif ışınımsal zorlamanın oluşmasını sağlar. “Yerküre/atmosfer ortak sisteminin enerji dengesine yapılan pozitif katkı”, kuvvetlenmiş sera etkisi olarak adlandırılır. Bu ise, Yerküre atmosferindeki doğal sera gazları (su buharı, CO2, CH4, N2O ve O3) yardımıyla yüz milyonlarca yıldan beri çalışmakta olan doğal sera etkisinin kuvvetlenmesi anlamını taşır. (Şekil.3) Ancak bitkisel sera örneğinden farklı olarak, Yeryüzü’nün doğal sera etkisinin kuvvetlenmesi sonucunda ortaya çıkan küresel ısınmanın etkisini zayıflatacak bir “havalandırma penceresi” yoktur. Bu nedenle, insan kaynaklı sera gazlarının salımlarının kontrol altına alınması ve azaltılması, iklim değişikliği ile mücadelenin en önemli adımlarını oluşturur. Kaynak: www.cevreonline.com

http://www.biyologlar.com/dogal-ve-kuvvetlenmis-sera-etkisi-nedir

Yerin oluşumu

Aralarında yerin de bulunduğu güneş sistemindeki (Şekil 15) gezegenlerin oluşumu ile ilgili olarak bugüne kadar çeşitli teoriler ileri sürülmüştür. Bunlardan biri, güneş ve etrafındaki gezegenlerin aynı düzlem üzerinde, aynı yönde dönmelerine dayanılarak savunulmuş olan ve güneş çevresindeki gezegenlerin, güneşin kendi ekseni etrafında dönmesi sırasında kopan parçalar (bilinen 9 gezegen) şeklinde meydana geldiği düşüncesidir. Ancak, dönmekte olan bir kütleden ayrılan parçaların, ana kütlenin dönme hızını artırdığı bilinmesine rağmen; güneşin kendisinden koptuğu düşünülen gezegenlerden yavaş dönmesi, bu teorinin terkedilmesine neden olmuştur. “katastrof kuramı” na göre, milyarlarca yıl önce güneşe yaklaşan bir yıldız ile aralarında meydana gelen çekim kuvveti sonunda her iki yıldızdan kopan kütleler, bugün güneşin etrafında kendi yörüngelerinde dönen gezegenleri oluşturmuştur. Gezegenlerin güneşten büyük bir dönme hızına sahip oluşları, teoriyi ileri süren James Jeans (1877-1946) tarafından yabancı yıldızın dönme yönünde geçerken meydana getirdiği çekim alanının etkisi olarak açıklanmıştır. Güneş ekseninin gezegenlerin bulunduğu düzleme 60 lik bir eğim göstermesi de, dışarıdan bir etkiyi var sayan bu kuramı desteklemektedir. Ancak, bu teoride geçen yabancı yıldız ve onun da etrafında bulunması olası gezegenler hakkında herhangi bir bulguya sahip değiliz. Immanuel Kant (1724-1804) tarafından ortaya atılan “meteorit kuramı” na göre yer ve diğer gezegenler, yukarıda "evrenin oluşumu" başlığı altında anlatıldığı şekilde evrenin bir bölümündeki temel taneciklerin bir çekim merkezi etrafında sıkışmalarıyla meydana gelmiştir. Harold Urey (1893-1981), aydaki kraterlerin, madde sıkışması sırasında meydana gelen gaz kaçışları nedeniyle meydana geldiğini ileri sürerek; Fred Hoyle (1915-2001) ise, güneşden kopan bu uyduların dönme impulslarının manyetik alanlardan dolayı nasıl arttığını matematiksel olarak göstererek teoriyi güçlendirmişlerdir. Büyük bir olasılıkla yerin de, güneşde var olan yapıların evrenin bir yerinde derece derece yoğunlaşmasıyla meydana geldiği düşünülmektedir. Yer büyürken, giderek artan yer çekimi enerjisi dolayısıyla ısınmaya başlamış, buna bir ölçüde radyoizotopların bozunmasından açığa çıkan ısı da eklenerek sıcaklığı artmıştır. Bunun ötesinde, yer çekimi enerjisinin; yeri eritecek sıcaklık derecesinden fazlasını üretmeye yetecek büyüklükte olduğu (29 000 0C) hesaplanmıştır. Sıcaklığa bağlı olarak eriyen bütün maddeler, genel olarak ağırlıklarına göre yerin merkezinden dışa doğru sıralanmış ve yerin çekim gücü başlangıçta çok zayıf olduğundan tüm hafif elementler ve gazlar uzaya kaçmışlardır. Nitekim, Ayın yer atmosferine benzer bir yapıdan yoksun bulunması, bu uydunun çekim gücünün zayıflığına bağlanmaktadır. Yer tabakalı bir yapıya sahiptir. Yüzeyden yerin merkezine olan uzaklık  6300 Km. dir. Yerin altına yapılabilen en derin sondaj ise 10 Km. dir. Bu nedenle yerin yapısı hakkında bilgi, ancak sismik çalışmalardan elde edilmektedir. Yer küre, içte yoğunluğu 7,5 gr / cm3 olan metal haldeki demir çekirdek ile onu kuşatan ve yoğunluğu 3,5 gr / cm3 olan, çeşitli metallerin silikat ve oksitlerinden oluşan mantodan yapılmıştır (Şekil 16). Kimyasal bakımdan biribirinden farklı yapıda olan bu iki tabaka, etkisi altında bulunduğu fiziksel faktörlere bağlı olarak da kendi içinde tabakalara ayrılabilmektedir. Çekirdeğin merkezinin, yerçekiminden dolayı üzerine binen büyük basınç nedeniyle katı olmasına karşın; dış kısmının benzer kompozisyonda olmasına rağmen sıvı halde olduğu düşünülmektedir. Bu durumdaki çekirdeği saran manto katıdır. Metal silikatları ve oksitlerinden ibaret olan mantonun erime noktası daha yüksek olduğundan, sıvı haldeki çekirdek ile temas halinde olmasına rağmen onunla karışmamaktadır. Mantonun yüzeye yakın bölümü farklı etkiler altında farklı fiziksel yapılarda bulunmaktadır. Bu etkilerden biri mantoda yüzeye yaklaştıkca basıncın azalmasıdır. Buna bağlı olarak yapı yumuşamakta ve bu bölüm astenosfer olarak adlandırılmaktadır. Mantonun en dışında bulunan ve 100 Km. kalınlığa sahip olan kabuk, yüzey tabakası olduğundan astenosfere göre daha soğuk ve buna bağlı olarak da sert olduğundan litosfer olarak adlandırılmaktadır. Ancak, litosfer de karaları meydana getiren granit ve okyanusların tabanını oluşturan ve daha yoğun olan bazalt isimli iki tabakaya ayrılmaktadır.

http://www.biyologlar.com/yerin-olusumu

ENERJİ ÇEŞİTLERİ

NÜKLEER ENERJİ Bir elementin kimyasal özelliklerini taşıyan en küçük parçasına atom denir. Nükleer enerji atom çekirdeklerinin parçalanması sonucunu elde edilen bir enerji türüdür. Atom çekirdeklerinin parçalanması ile büyük bir enerji açığa çıkmaktadır. Atom çekirdeğinin zorlanmış olarak parçalanması (Fisyon) ve Atomik parçacıkların birleşme reaksiyonu (füzyon) tepkimeleri ile elde edilen bu enerjiye "çekirdek enerjisi" veya "nükleer enerji" adı verilmektedir. Nükleer reaktörler nükleer enerjiyi elektrik enerjisine dönüştüren sistemlerdir. Temel olarak fisyon sonucu açığa çıkan nükleer enerji nükleer yakıt ve diğer malzemeler içerisinde ısı enerjisine, bu ısı enerjisi de kinetik enerjiye ve daha sonrada jeneratör sisteminde elektrik enerjisine dönüştürülür. Nükleer santrallarda kullanılan yakıtın temin edilmesinde ve saklanmasında avantajları bulunmaktadır, 1000 MWe üreten bir nükleer santral her yıl yaklaşık 30 ton (7 m3) yakıt tüketir. Nükleer santrallerde kullanılan yakıtlar, 10-20 yıl süre ile santral sahasında saklanacaklardır. Bu dönemde aktivitelerinin %98'inden fazlasını kaybedeceklerdir. Asıl sorunu oluşturan uzun ömürlü radyoaktif maddeler de camlaştırılacak, camlaştırılan bu maddeler de kademeli koruma mantığı çerçevesinde kurşun, beton ve korozyona dayanıklı kaplar içine konulacak, bu kaplarda jeolojik olarak kararlı bölgelerde yerin yaklaşık 1.000 m altında hazırlanacak beton zırhlı galerilerde saklanacaktır. Fosil yakıtlı, özellikle kömür santrallerin, çevre etkisi nükleer santrallerle kıyaslanamayacak ölçüde olumsuzdur. Tam tersine, nükleer santraller, çevre etkisi bakımından tercih edilmesi gereken bir seçenektir, normal işletme koşulları altında çalışan nükleer reaktörler, dışarıya verebilecekleri en fazla radyoaktivite, normal doğal radyasyon seviyesinin %0,1-1'i ile sınırlandırılmıştır, pratikteki durum ise bu sınırların altındadır. Diğer yandan nükleer enerjinin çevreye verdiği etki az olmasına rağmen Çernobil patlaması sonucu oluşan atıklar binlerce insanın ölmesine, binlerce insanın sakat kalmasına yıllarca onarılamayacak çevre felaketlerinin ortaya çıkmasına neden olmuştur. Bu tür karşılaştırmalar yapılırken olağan dışı durumlarda göz önünde bulundurulmaldır. Elektrik enerjisi arz ve talep projeksiyonlarına bağlı olarak, 2015 yılından başlayarak yaklaşık 5.000 MW gücünde nükleer santral kapasitesinin işletmeye alınması planlanmaktadır. Bu amaçla 5710 sayılı Nükleer Güç Santrallerinin Kurulması ve İşletilmesi ile Enerji Satışına İlişkin Kanun (2007) çıkartılmıştır. Nükleer güç santrallerinin kurulmasına ilişkin süreç devam etmektedir. Ülkemizde Mersin-Akkuyu'da kurulması planlanan Türkiye'nin ilk nükleer santralinin lisansı alınmış olup, Sinop için lisanslama çalışmaları devam ettiği bildirilmektedir. Dünyada işletmede olan santralların sayısı 442 adet olup bu işletmelerin net gücü: 356.746 MW(e) dir. Bu nükleer santrallerden üretilen Toplam Enerji 2544 Twsaattir. Üretilmiş olan bu nükleer enerjinin toplam enerjiye oranı: %16 durumundadır. Dünyada inşa halindeki santralların sayısı 35 adettir. Dünya elektrik enerjisi üretiminin %80'inin yenilenemeyen kaynaklardan, %19'u ise hidrolik kaynaklardan sağlanmakta, rüzgar, güneş, jeotermal, biokütle gibi yenilenebilir kaynakların payı ise %1’in altında kalmaktadır. HİDROJEN ENERJİSİ Güneş ve diğer yıldızların termonükleer tepkimeye vermiş olduğu ısının yakıtı hidrojen olup, evrenin temel enerji kaynağıdır. Hidrojen bilinen tüm yakıtlar içerisinde birim kütle başına en yüksek enerji içeriğine sahiptir İçinde bulunduğumuz yüzyıl içerinde önem kazanan ve bu yüzyıla damgasına vuracak olan enerji türü hidrojendir. Hidrojen kullanım verimi yüksek olan bir yakıt türüdür. Çevre dostudur. Teknolojik gelişim, çevre etkisini de içeren effektif maliyetinin diğer yakıtlardan düşük olmasını sağlar duruma gelmiştir. Hidrojenin kullanılmasını gerektiren başlıca iki neden ömen kazanmaktadır. Bu nedenlerden biri fosil yakıtların yanma emisyonu sonucu açığa çıkan karbon dioksitin yarattığı çevre sorunudur. Diğer neden ise petrol ve doğal gaz gibi akışkan hidrokarbonların bilinen üretilebilir rezervlerinin günümüzde her geçen gün azalma ve ihtiyaca cevap vermeme nedenidir. Isı ve patlama enerjisi gerektiren her alanda kullanımı temiz ve kolay olan hidrojenin yakıt olarak kullanıldığı enerji sistemlerinde, atmosfere atılan ürün sadece su veya su buharı olmaktadır. Hidrojen petrol yakıtlarına göre ortalama %33 daha verimli bir yakıttır. Hidrojenden enerji elde edilmesi esnasında su buharı dışında çevreyi kirletici ve sera etkisini artırıcı hiçbir gaz ve zararlı kimyasal madde üretimi söz konusu değildir. Hidrojen enerjisinin diğer yakıtlardan yaklaşık üç kat pahalı olarak üretilmesi nedenil ile maliyet düşürücü teknolojik gelişmelerle daha ucuza mal edilmesi kullanımının yagınlaşmasına neden olacaktır. Diğer yandan günlük veya mevsimlik periyotlarda oluşan ihtiyaç fazlası elektrik enerjisinin hidrojen olarak depolanması günümüz için de geçerli bir alternatif olarak değerlendirilmelidir. Şu anda dünyada her yıl 50 milyon ton hidrojen üretilmekte, depolanmakta, taşınmakta ve kullanılmaktadır. En büyük kullanıcı payına kimya sanayi, özellikle petrokimya sanayi sahiptir. Son yıllarda hidrojenle çalışan değişik motorlar üretilmiş olup; otolara, otobüslere uygulanarak denemeler yapılmıştır. İçten yanmalı motorlarda yakıt olarak hidrojen kullanılabilmekte, bunlar çoğunlukla enjeksiyonlu motorlardan oluşmaktadır. Son yıllarda hidrojen/benzin ve hidrojen/doğal gaz sistemli Otto motoru gibi düzenlemeler ortaya çıkarılmıştır. Hidrojen yakıtı araçlara sıvılaştırılmış biçimde veya metalik hidrid biçiminde uygulanmaktadır. Yakıtın zehirliliği, yanma ürünlerinin zehirliliği, diffüzyon katsayısı, ateşleme enerjisi, patlama enerjisi, alev emissivitesi gibi faktörlere göre yapılan emniyet değerlendirmesi açısından, hidrojen en emniyetli yakıtlardan biridir. Hidrojenin emniyet faktörü 1 iken, benzinde 0.53 ve metanda 0.80 olmaktadır. Kısacası benzin ve doğal gaz hidrojene göre tehlikeli yakıtlardır. Kömür 1) Taşkömürü, taşkömürü briketleri, taşkömürü koku, 2) Linyit kömürü, linyit kömürü briketi, 3) Turb briketi, turba, 4) Antrasit, 5) Asfaltit. Kükürt içeriği yüksek olan kömürden elde edilen briket kömürlerin kullanıldığı yakma tesislerinde, yakıtta yapılan özel önlemler sonucu bacadan atılan kükürt dioksit (SO2) konsantrasyonu, toplam kükürt içeriği kuru bazda ağırlıkça maksimum %1,0 olan briket kömürün yanması sonucu bacadan atılan kükürt dioksit (SO2) konsantrasyonuna eşdeğer ise bu briket kömürler ısınmada kullanılabilir. Briket kömürlerin kullanıldığı soba ve kazanlara ait deneyler akredite olmuş veya Bakanlıkça uygun görülen laboratuvarlarda yaptırılır ve belgelendirilir. Odun, Odun Türevi ve Diğer Biokütle Yakıtları 1) Mangal-odun kömürü, mangal-odun kömürü briketi, 2) Kabuğu dahil minimum altı ay doğal halde bırakılmış parça odun, yarılmış odun, kıyılmış odun ile çalı çırpı ve takoz şeklindeki odun, 3) Doğal halde minimum altı ay bırakılmış parçalı olmayan odun, örneğin testere unu, talaş, zımpara tozu veya kabuk şeklinde, 4) Odun briketi şeklinde doğal halde minimum altı ay bırakılmış odundan elde edilen preslenmiş odun veya eşdeğer odun peleti (topağı) veya eşdeğer kalitede doğal halde bırakılmış odundan elde edilmiş diğer preslenmiş odun, 5) Odun koruyucu madde sürülmemiş veya odun koruyucu madde içermeyen boyalı, cilalı, kaplamalı odun ile bundan kalan artıklar ve halojen-organik bağlayıcı madde içermeyen kaplamalar, 6) Odun koruyucu madde sürülmemiş veya odun koruyucu madde içermeyen kontrplâk, talaşlı plaka, elyaflı plaka ile bunlardan kalan artıklar ve halojen-organik bileşikler içermeyen kaplamalar, 7) Saman, prina, mısır koçanları, pamuk sapları, sebze sapları, fındık kabuğu, ayçiçek ve pirinç kabukları ve sapları, meyve çekirdeği kabukları gibi maddelerden elde edilmiş briketler, Gaz Yakıtlar Hava gazı, doğalgaz, sıvılaştırılmış petrol gazı (LPG), hidrojen, biyogaz, arıtma gazı, kok fırını gazı, grizu, yüksek fırın gazı, rafineri gazı ve sentetik gazlardır. Gaz yakıtların içindeki kükürdün hacimsel oranı % 0.1’i geçemez. Kullanılması Yasak Maddeler: Petrol koku, mineral yağ, araba plastiği parçaları, lastik, tezek, katı atıklar ve tekstil artıkları, kablolar, ıslak odun, boyalı odun, plastikler, ev eşyaları ve yemek atıkları gibi evsel atıklar, özel atıklar, tıbbi atıklar, asfalt ve asfalt ürünleri, boya ve boya ürünleri ile fuel-oil kaplarının ısınma amacıyla yakılması yasaktı

http://www.biyologlar.com/enerji-cesitleri

ALTERNATİF ENERJİ KAYNAKLARI

Enerji iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır. Günümüzde, endüstrinin en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi olup, onu ısınma veya ısıtma amaçlı fosil yakıtlar (petrol, kömür) takip etmektedir. Günümüze kadar ısınma ihtiyacı kömür veya petrolden karşılanmaktaydı. Son yıllarda artan enerji talebi ve fosil yakıtların azalması insanaları başka enerji kaynaklarına yöneltmiştir. Özellikle son yıllarda fosil yakıtlardan çevre dostu olan doğal gazın tüm dünyada kullanımı yaygınlaşmaya başlamıştır. Özellikle kömür ve petrol rezervlerinin sınırlı olması ve bir gün mutlaka bitecek olması gelecekteki enerji politikalrının oluşmasına ve bu alanda yeni planlamaların ve yeni kaynakların oluşturulmasına neden olmuştur. Günümüz bilimi yeni ve alternatiif enerji kaynakların kullanılması için çalışmalar başlatmışlardır. Bu enerjiler; Güneş, Rüzgar, Jeotermal, Hidrojen, Hidro-elektrik ve Biyokütle ve dalga enerjisi doğal ve temiz enerji kaynakları olarak değerlendirilmektedir. Bu kaynaklardan en önemlilleri ve günümüzde yararlanma oranı yüksek olan güneş ve rüzgar enerjileridir. Fosil yakıtlara alternatif olabilecek kaynaklar ise yenilenebilir ve tükenmeyecek olan enerji kaynaklarıdır. Güneş enerjisinin de diğer enerjiler gibi kullanım sorunları ve koşulları vardır. Güneş enrejisi her tüketim modelinde kolaylıkla kullanılamaz. Her tüketim dalında kullanılabilmesi için bu sorunlarının tüketim modellerine göre çözülmesi gerekmektedir. Güneş enerjisinin depolanması yada diğer enerji lere dönüşebilmes, ısıl, mekanik, kimyasal ve elektrik yöntemlerle olur. Ekoloji bilimi açısından temel enerji güneş enerjisidir. Fosil yakıtlar dahil, rüzgar, hidroelektrik, biyogaz, alkol, deniz, termik, dalga gibi tüm enerji kaynakları güneş enerjisinin türevleridir. Fizikçi Capra’ya göre fozil yakıtlar ve çeşitli sorunlar yaratan nükleer enerji geçmiş dönemin enerji kaynaklarıdır. Buna karşılık güneş ve türevleri geleçeğin enerji kaynaklarıdır. Günlük güneş enerjisinden yararlanılması, dünyada günlük 300 tirilyon ton kömür yakılmasına eşdeğerdir. Başka bir hesaplamayla dünyamıza bir yılda düşen güneş enerjisi, dünyadaki çıkarılabilir fosil ykıt kaynakları rezervlerinin tamamından elde edilecek enerjiin yaklaşık 15-20 katına eşdeğerdir. Dünyaya üzerinde Alman şirketleri öncülüğünde, 20 kadar kuruluşun 2009 yılında projelendirdiği 'Desertec', şimdilik, güneş enerjisinin kullanılacağı en büyük proje olarak planlanmıştır. Bu projede dev aynalarla ısıtılacak sudan sağlanacak buhar ile çalıştırılacak dev türbinlerden sağlanacak elektrik enerjisi yüksek voltaj iletişim hatlarıyla Kuzey Afrika çöllerinden Avrupa'ya ulaştırılacak. İlk hesaplamalara göre 2020 yılında Almanya'ya ulaşabilecek olan enerjinin maliyeti 6 euro/sent olacak. En büyük avantaj, 400 milyar euro tutarındaki yatırım tamamlandıktan sonra maliyetin sabit kalması. 'Desertec' projesinin kısa sürede Avrupa kıtasının elektrik ihtiyacının %15'ini karşılayabilir duruma gelmesi dışında, doğal olarak kurulduğu bölgelerin enerji ihtiyacını da yerine getirecek. Dünyadaki çöllere 6 saat içerisinde düşen güneş enerjisinin tüm dünyanın bir yıl içerisinde tükettiği enerjiye eşit olduğu düşünülürse projenin ekonomik değeri daha iyi anlaşılacaktır. Ülkemiz güneş enerjisi açısınıdan diğer ülkelere nazaran daha şanslıdır. Türkiye düşen güneş enerjisi miktarı tüm Avrupa ülkelerine düşen enerjinin toplamına eşittir. Devlet Meteoroloji İşleri Genel Müdürlüğünde (DMİ) mevcut bulunan 1966-1982 yıllarında ölçülen güneşlenme süresi ve ışınım şiddeti verilerinden yararlanarak EİE tarafından yapılan çalışmaya göre Türkiye'nin ortalama yıllık toplam güneşlenme süresi 2640 saat (günlük toplam 7,2 saat), ortalama toplam ışınım şiddeti 1311 kWh/m²-yıl (günlük toplam 3,6 kWh/m²) olduğu tespit edilmiştir.Çeşitli kaynaklara göre ülkemizin yılda almış olduğu güneş enerjisi ; bilinen kömür rezervimizin 32, bilinen petrol rezervimizin 2200 katıdır. Güneş enerjisinin , diğer enerjilere çevriminde kullanılan çevrimler; a) güneş enerjisinden doğrudan ısı enerjisi b) güneş enerjisinden doğrudanelektrik enerjisi c) güneş enerjisinden hidrojen enerjisi elde edilmesi olarak sıralanabilir. Güneş Enerjisinin Diğer Enerjilere Göre Üstünlükleri Güneş enerjisinin diğer enerjilere göre bir çok üstün özelliği bulunmaktadır. Güneş enerjisini etkin ve kullanılabilir kılan özellikleri aşağıdaki şekilde sıralanabilir: - Güneş enerjisi tükenmeyen ve azalmayan bir enerji kaynağıdır. - Güneş enerjisi, temiz bir enerji türüdür. Gaz, duman, toz, karbon veya kükürt gibi zararlı maddeleri yoktur. - Güneş, dünya tüm ülkelerinin, herkesin yararlanabileceği bir enerji kaynağıdır. Bu sayede ülkelerin enerji açısından bağımlılıkları ortadan kalkacaktır. - Güneş enerjisinin bir diğer özelliği, hiçbir ulaştırma harcaması olmaksızın her yerde sağlanabilmesidir. - Güneşi az veya çok gören yerlerde biraz verim farkı olmakla birlikte, dağların tepelerinde vadiler ya da ovalarda da bu enerjiden yararlanmak mümkündür. - Güneş enerjisi doğabilecek her türlü bunalımın etkisi dışındadır. Örneğin, ulaşım şebekelerinde yapılacak bir değişiklik bu enerji türünü etkilemeyecektir. - Güneş enerjisi hiçbir karmaşık teknoloji gerektirmemektedir. Hemen hemen bütün ülkeler, yerel sanayi kuruluşları sayesinde bu enerjiden kolaylıkla yararlanabilirler. Güneş enerjisinin karşılaştığı sorunlar: - Güneş enerjisinin yoğunluğu azdır ve sürekli değildir. İstenilen anda istenilen yoğunlukta bulunamayabilir. - Güneş enerjisinden yararlanmak için yapılması gereken düzeneklerin yatırım giderleri bugünkü teknolojik aşamada yüksektir. - Güneşten gelen enerji miktarı bizim isteğimize bağlı değildir ve kontrol edilemez. - Bir çok kullanım alanının, enerji arzı ile talebi arasındaki zaman farkı ile karşılaşılmaktadır. Güneş enerjisinden elde edilen ışınım talebinin yoğun olduğu zamanlarda kullanılmak üzere depolanmasını gerektirir. Enerji depolaması ise birçok sorun yaratmaktadır. Güneş Pilleri ( Fotovoltaik Piller ) Güneş pilleri (fotovoltaik piller), yüzeylerine gelen güneş ışığını doğrudan elektrik enerjisine dönüştüren yarıiletken maddelerdir. Yüzeyleri kare, dikdörtgen, daire şeklinde biçimlendirilen güneş pillerinin alanları genellikle 100 cm² civarında, kalınlıkları ise 0,2-0,4 mm arasındadır. Güneş pilleri fotovoltaik ilkeye dayalı olarak çalışırlar, yani üzerlerine ışık düştüğü zaman uçlarında elektrik gerilimi oluşur. Pilin verdiği elektrik enerjisinin kaynağı, yüzeyine gelen güneş enerjisidir. Güneş enerjisi, güneş pilinin yapısına bağlı olarak % 5 ile % 20 arasında bir verimle elektrik enerjisine çevrilebilir. Güç çıkışını artırmak amacıyla çok sayıda güneş pili birbirine paralel ya da seri bağlanarak bir yüzey üzerine monte edilir, bu yapıya güneş pili modülü ya da fotovoltaik modül adı verilir. Güç talebine bağlı olarak modüller birbirlerine seri ya da paralel bağlanarak bir kaç Watt'tan megaWatt'lara kadar sistem oluşturulur. Güneş pillerinin yapımında kullanılan malzemeler. Güneş pilleri pek çok farklı maddeden yararlanarak üretilebilir. Günümüzde en çok kullanılan maddeler şunlardır: Kristal Silisyum, Galyum Arsenit (GaAs), Amorf Silisyum, Kadmiyum Tellürid (CdTe),Bakır İndiyum Diselenid (CuInSe2),Optik Yoğunlaştırıcılı Hücreler Güneş Pillerinin Kullanım Alanları Güneş pili sistemlerinin şebekeden bağımsız olarak kullanıldığı tipik uygulama alanları aşağıda sıralanmıştır. - Haberleşme istasyonları, kırsal radyo, telsiz ve telefon sistemleri - Petrol boru hatlarının katodik koruması - Metal yapıların (köprüler, kuleler vb) korozyondan koruması - Elektrik ve su dağıtım sistemlerinde yapılan telemetrik ölçümler, hava gözlem istasyonları - Bina içi ya da dışı aydınlatma - Dağevleri ya da yerleşim yerlerinden uzaktaki evlerde TV, radyo, buzdolabı gibi elektrikli aygıtların çalıştırılması - Tarımsal sulama ya da ev kullanımı amacıyla su pompajı - Orman gözetleme kuleleri - Deniz fenerleri - İlkyardım, alarm ve güvenlik sistemleri - Deprem ve hava gözlem istasyonları - İlaç ve aşı soğutma GÜNEŞ ENERJİSİ Dünya, güneşten yaklaşık 150 milyon km. uzakta bulunmaktadır. Dünya hem kendi çevresinde dönmekte, hem de güneş çevresinde eliptik bir yörüngede dönmektedir. Bu yönüyle, dünyaya güneşten gelen enerji hem günlük olarak değişmekte, hem de yıl boyunca değişmektedir. İlave olarak, Dünyanın kendi çevresindeki dönüş ekseni, güneş çevresindeki dolanma yörüngesi düzlemiyle 23.50 lik bir açı yaptığından, yeryüzüne düşen güneş şiddeti yörünge boyunca değişmekte ve mevsimler de böylece oluşmaktadır. Yeryüzünün kullanılmakta olan tüm yenilenebilir enerjilerin kaynağı güneştir. Diğer alternatif enerjiler güneşin etkisi ile oluşmaktadır. Güneşin tükenmez enerjisinden yaralanarak ve az bir maliyetle, evlerimizi veya kullanım suyumuzu ısıtıp, elektrik elde edebiliriz. Güneş kolektörlerini kullanarak, kullanım suyunu arzu edilen sıcaklıkta ısıtabilir, güneş pilleri sayesinde, yılın her ayı, istediğiniz yerde, istediğiniz kadar elektrik elde edebilirsiniz. Güneş enerjisinden, ısı enerjisine dönüştürerek, elektrik enerjisine dönüştürerek yararlanılmaktadır. Yarı iletkenler kullanarak doğrudan elektrik üretimi de mümkündür. Güneş enerjisi, güneş ışığından enerji elde edilmesine dayalı teknolojidir. Güneşin yaydığı ve dünyamıza da ulaşan enerji, güneşin çekirdeğinde yer alan füzyon süreci ile açığa çıkan ışıma enerjisidir, güneşteki hidrojen gazının helyuma dönüşmesi şeklindeki füzyon sürecinden kaynaklanır. Dünya atmosferinin dışında güneş ışınımının şiddeti, aşağı yukarı sabit ve 1370 W/m² değerindedir, ancak yeryüzünde 0-1100 W/m2 değerleri arasında değişim gösterir. Bu enerjinin dünyaya gelen küçük bir bölümü dahi, insanlığın mevcut enerji tüketiminden kat kat fazladır. Güneş enerjisinden yararlanma konusundaki çalışmalar özellikle 1970'lerden sonra hız kazanmış, güneş enerjisi sistemleri teknolojik olarak ilerleme ve maliyet bakımından düşme göstermiş, güneş enerjisi çevresel olarak temiz bir enerji kaynağı olarak kendini kabul ettirmiştir. Dünyada yararlanılan en eski enerji kaynağı güneş enerjisidir. RÜZGAR ENERJİSİ Yenilenebilir bir enerji türü olan rüzgar, eski çağlardan beri kullanılmaktadır. Endüstriyel manada kullanımı ise araştırılmaya devam edilmektedir. Bu amaçla, hareketli havanın bünyesindeki kinetik enerji bir eksen etrafında dönen kanatlar vasıtasıyla mekanik enerji dönüştürülmek durumundadır. Rüzgar enerjisi temiz ve diğer enerji türlerine kolayca çevrilebilmeleri avantajları, zamana göre düzensiz ve yoğunluğunun az olması dezavantaj olarak düşünülmektedir. Hava tabakalarının farklı sıcaklıklarda ısınıyor olması rüzgarı oluşturur. Rüzgar enerjisiyle, elektrik üretebilir; kuyulardan su çekmek için kullanılan su dığınız pompaları çalıştırabilir. Rüzgâr hızı, bir rüzgâr türbininin elektriğe çevirebileceği enerji miktarı açısından önemlidir. Rüzgar enerjisinin kaynağını güneş oluşturmaktadır. Enerji iş yapabilme yeteneği olarak tanımlanmaktadır. Günümüzde, endüstrinin en temel enerji tüketimi elektrik enerjisi olup, onu ısınma veya ısıtma amaçlı fosil yakıtlar (petrol, kömür) takip etmektedir. Güneşin yeryüzü ve atmosferi homojen bir şekilde ısıtamamasından dolayı atmosfer içerisinde oluşan hava akımlarına rüzgar adını vermekteyiz. Yeryüzünün çoğrafi farklılıkları ile düzgün olmayan ısınmasına bağlı olarak, rüzgar enerjisi dağılımı zamansal ve yerel farklılıklar göstermektedir. Rüzgar enerjisinin atmosferde bol bulunması, çevre kirliliği yaratmaması, yerel bir enerji kaynağı olması ve ücretsiz oması gibi üstün özellikleri vardır. Rüzgarın enerji içeriği, ortalama rüzgâr hızının küpü oranında değişir. Yani rüzgâr hızı 2 katına çıkarsa, 8 kat enerji içerir. Rüzgâr türbini örneğinde, rüzgârın hızını 2 katına çıkarırsak her saniye pervaneden geçen dilim sayısını da 2 kat artar ve bu dilimlerin her biri otomobilin frenlemesi örneğinden anlaşıldığı gibi 4 kat enerji içerir. Rüzgar enerjisi potansiyele bağlı olarak gerek mekanik enerji gerekse elektrik üretiminde kullanılabilir. Rüzgardan üretilen mekanik enerji, su pompalama, zirai ürün öğütme, kesme, biçme ve elektrik üretiminde kullanılabilmektedir. Rüzgâr enerjisi günümüzde, 21. yüzyılda ve onların ötesinde ençok gelecek vadeden teknolojilerden bir tanesidir. Rüzgâr türbinlerinden herhangi bir çevre kirliliği olmaz. Modern bir 600 kW gücündeki rüzgâr türbini ortalama bir yerde, bir yılda genellikle kömürle iletilen diğer elektrik santrallarının 1.200 ton karbondioksidinin yerine geçecektir.20 yıllık bir işletme süresi içinde (ortalama bir yerde) bir rüzgâr türbini tarafından üretilen enerji imâlatı, bakımı, faaliyeti, demontajı ve parçalanması için gerekli olan enerjinin sekiz misli fazladır. Başka bir deyişle, genellikle bir rüzgâr türbinini imâl etmek ve çalıştırmak için gerekli olan enerjiyi geri kazanmak için sadece iki yada üç ay yeterli olacaktır. Rüzgârdaki enerji gerçekten de sürdürülebilir bir kaynaktır. Rüzgâr hiç bitmeyen bir şeydir. Halihazırda, rüzgâr enerjisi Danimarka elektrik tüketiminin yüzde yedisini karşılamakta ve bu rakkamın 2005 yılında yüzde 10 mertebesine yükselmesi beklenmektedir.Avrupayı çevreleyen sığ denizlerin üzerindeki rüzgâr kaynakları, teori olarak Avrupa'nın kullandığı tüm elektriği birçok misli ile karşılar niteliktedir. Enerji gereksiniminizi doğanın sonsuz rüzgar gücüyle karşılayabilrsiniz. Rüzgar jeneratörleri, birkaç yıl içinde ilk kuruluş maliyetlerini karşılayarak, sonraki yıllarda, bedava elektrik üretmeye yardımcı olur. Elektrik üretilmek istenen her yerde, rüzgar jeneratörlerini kullanmak mümkündür. Rüzgar jeneratörü elektrik üretim sistemini, akülerle birlikte dizayn edebilir, üretilen elektriği bu yolla depolayabilir. Böylece, rüzgar hızının yeterli olmadığı anlarda, sistem, akülerde depolanan enerjiyi kullanabilecektir. Rüzgar jeneratörleri, çevreyi kirletmeyen enerji üretim araçlarıdır. Elektrik üretirken çıkardıkları ses, tipik bir çamaşır makinasının sesi kadardır. Ses kirliliği yaratıp çevreyi rahatsız etmez. Rüzgar jeneratörünün üreteceği elektrik gücü, rüzgar hızıyla orantılıdır. Rüzgar hızı attıkça, üretilen elektrik miktarı da artar. Rüzgar jeneratörleri DC üretirler ve sistem çıkışında AC alınmak isteniyorsa, sisteme inverter eklemek gerekir. Bireysel kullanım amaçlı üretilmiş Ampair Hawk jeneratörlerini, küçük güçlü elektrik motorlarını çalıştırmak için tercih edilebilir. Ülkemizde rüzgar enerjisi bir kaç yıl öncesine kadar enerji planlamalarında gözükmeyen bir enerji olmasına rağmen, özellikle içinde bulunduğumuz yıllarda özel sektörün çalışmaları ile hızlı atılımlar göstererek gerekli düzenlemelerin yapılması sağlanmıştır. Ülkemizde DPT’nin desteği ile Türkiye Rüzgar Atlası çalışmaları yapılmış olup; Türkiye teknik rüzgar potansiyeli ve santral kurulmaya uygun alan sayısı açısından birinci sırada yer almaktadır. Son yıllarda özel teşebbüsler tarafından rüzgar enerjisine yatırım yapılmaya başlanmıştır. Türkiye'de Rüzgar Enerjisi'nin Tarihi Ülkemizde rüzgar enerjisiyle ilgili çalışmaların başlangıç tarihi çok eskilere dayanmamaktadır. Bu konudaki çalışmaları ilk başlatan kurum 1980'li yılların ortalarında Elektrik İşleri Etüt İdaresi olmuştur. Başlangıç çalışmaları rüzgar potansiyelini tespit amacıyla gerçekleştirilen etüt faaliyetlerinden ibarettir. Bu çalışmaların yapıldığı yıllarda rüzgar enerjisini konu alan herhangi bir kanuni düzenleme mevcut değildi. 1995 yılından itibaren bazı küçük uygulamalar Yap - İşlet - Devret modeliyle gerçekleştirilmiştir. Türkiye'de İlk rüzgar santrali Demirer holding'in Çeşmede kurduğu santraldir. İzmir Çeşme germian'da (1.5MW), Alaçatı'da (7.2MW); Çanakkale Bozcaada'da 10.2MW); İstanbul Hadımköy'de (1.2MW) gerçekleşen rüzgar santralleri bu şekilde ortaya çıkmıştır. Türkiye'de rüzgar enerjisi gibi yenilenebilir enerji kaynaklarının konu edildiği ilk kanun 2001 yılında Elektrik Piyasası Kanunu'dur. Bu kanunla devletin belirli bir fiyattan alım garantisinden vaz geçmesi zaten düşük seviyede olan rüzgar enerjisi yatırımlarını durdurmuştur. Bu aşamada az sayıda özel sektörün kendi enerjisini üretmek için gerçekleştirdiği projeler mevcuttur. (Otoprodüktör) Rüzgar enerjisine verilen resmi önemin kanıtı olarak ilk ciddi girişim ise ancak 2005'dey Yenilenebilir Enerji Kaynakları Kanunu'yla ortaya konmuştur. Bu kanunun sonrasında Bandırma, Çeşme yarımadası, Hatay, Manisa, Çanakkale'de gerçekleştirilen 150 MW gücündeki santraller kanunun ilk meyveleridir. Bu tarihten sonra Enerji Piyasası Düzenleme Kurumu rüzgar enerjisine dayalı üretim tesisi kurmak için başvurular gerçekleştirilmiştir. (Aralık 2007) EPDK gelen yoğun başvurulardan uygun olanlarını elemiş ve 2008 itibarıyla 1420 MW kurulu gücünde rüzgar enerji santralı projesine üretim lisans verilmiştir. Türkiye Rüzgar potansiyeli yüksek ülkeler arasında yer almaktadır. Türkiye'de Faaliyette olan Rüzgar Santralleri Türkiye'de çalışmakta olan 13 rüzgar santrali bulunduğu, bunların da üretim kapasitesinin 249,15 MW olduğu açıklanmıştır. Rüzgar Jeneratörleri Kullanım Alanları • Çiftlikler Villalar, dağ evleri • Sanayi tesisleri • Tarım sulama/pompalama sistemleri • GSM santralleri • Telekomünikasyon, radyo ve tv istasyonları • Yatlar ve deniz fenerleri • Tüm turistik işletmeler JEOTERMAL ENERJİ (jeo-yer, termal-ısı) Yerkabuğunun çeşitli derinliklerinde birikmiş ısının oluşturduğu, kimyasallar içeren sıcak su, buhar ve gazlardır. Jeotermal Enerji de bu jeotermal kaynaklardan ve bunların oluşturduğu enerjiden doğrudan veya dolaylı yollardan faydalanmayı kapsamaktadır. Jeotermal enerji yeni, yenilenebilir, sürdürülebilir, tükenmez, ucuz, güvenilir, çevre dostu, yerli ve yeşil bir enerji türüdür. Sıcak su ve buhar, diğer yaraltı ve yerüstü sulara göre daha fazla erimiş madde ve gaz içeren ve oluşumunda ki süreklilik nedeni ile yenilebilir özelliktedir. Jeotermal enerji kaynakları sıcaklıklarına göre; yüksek yoğunluklu solüsyonların buharlaştırılmasıdan (180 Derece), balık çiftliklerinin (20 derece) kurulmasına kadar çok değişik alanlarda kullanılmaktadır. jeotermal enerjinin en ekonomik uygulama alanı, en geniş kullanım biçimi doğrudan kullanım olarak konutların ve sera alanlarının ısıtılmasıdır.Ülkemizde, 1962 yılından beri, MTA tarafından sürdürülen çalışmalar sonucunda, çok sayıda jeotermal kaynak bulunmuştur. Jeotermal kaynaklarla ısıtma, soğutma ve elektrik üretimi gerçekleştirilebilir. Yine bu kaynaktan yararlanarak elektrik üretmek olasıdır. En ucuz jeotermal enerji üretimi kendiliğinden yüzeye çıkan sıcak sulardan faydalanılarak gerçekleştirilen üretimdir. Bu kaynaklar çoğunlukla yeterli değildir ve kullanım alanları oldukça kısıtlıdır. Bunun yanında daha yüksek kapasiteli kaynaklara ulaşmak için sondaj çalışmalarının yapılması gerekmektedir. Sondaj çalışmalarının çoğu petrol aramak amacıyla yapılmış olup jeotermal kaynaklara rastlanıldıktan sonra kuyuların işletme amacı değiştirilerek jeotermal kaynak olarak kullanılmıştır. Jeotermal sular çok derinlerdedir. Bu suların yukarı çıkarılması boru hatları döşeme ve pompalama gibi sorunları ortaya çıkarır. Bu suların borularla taşınmasında ortaya çıkan sorun suların aşındırıcı etkiye sahip olmasıdır. Jeotermal kaynakların dağılıtılmasında kullanılan sistemlerde kireçlenme yoğun olarak yaşanmaktadır. Jeotermal kuyularda sık sık boruları ve pompalama sistemlerini değiştirmek gerekebilir. Jeotermal kaynaklar ile; I. Elektrik enerjisi üretimi, II. Merkezi ısıtma, merkezi soğutma, sera ısıtması ve benzeri ısıtma/soğutma uygulamaları, III. Proses ısısı temini, kurutma işlemleri gibi endüstriyel amaçlı kullanımlar, IV. Karbondioksit, gübre, lityum, ağır su, hidrojen gibi kimyasal maddelerin ve minerallerin üretimi, V. Termal turizm'de kaplıca amaçlı kullanım, VI. Düşük sıcaklıklarda (30 °C'ye kadar) kültür balıkçılığı, VII.Mineraller içeren içme suyu üretimi, gibi uygulama ve değerlendirme alanlarında kullanımlar gerçekleştirilmektedir. Türkiye’de jeotermal enerji tüketiminin %87 si ısıtma amaçlı olmaktadır. Jeotermal enerji sahalarının ise %95’i ısıtmaya uygun sahalardır. Tüm dünyadaki jeotermal potansiyelin %8’ini bulunduran ülkemiz bu kaynaklar yönünden dünyanın en zengin 7. Ülkesidir. Türkiye’de şu anda elektrik üretimi, jeotermal merkezi ısıtma, karbondioksit üretimi, termal turizm ve diğerleri ile Türk Milli Ekonomisine jeotermalin katkısı yaklaşık 3 Milyar YTL olarak hesap edilmiştir. Ayrıca sektörde yapılan toplam istihdam ise 40.000 kişidir. Ayrıca, mevcut elektrik dışı toplam jeotermal değerlendirmenin kalorifer yakıtı eşdeğeri yılda 2 Milyar YTL’dir. DALGA ENERJİSİ Güneş ışınları dünyanın ana enerji kaynağıdır. Dünya üzerinde kara ve denizlerin dağılımından dolayı gelen ışınların %70'i denizler tarafından tutulur. Bu sebeble uygun yöntemler kullanılabildiğinde okayanuslar iyi bir enerji kaynağı olarak değerlendirilebilir. Med-cezir enerjisinde faydalanmak ideal bir fikirdir. Suyun kabarması ve inmesi şeklinde gelişen gelgit hareketi süresince suyun hareket enerjisinin faydalı amaçlar için kullanımı mümkündür. Çok önceleri Med değirmenleri ismi verilen ve eski vapurların kepçe çarklarına benzeyen sistemler ile değirmen yapılmıştır. Değirmen denizin üstünde olup çarkın alt kısmı suya dalmaktadır. Dalan çark kısmı gelip giden suyun zorlamsıyla itilmekte ve dönme hareketi elde edilmektedir. Dalga enerjisi tüm dünya için 3000 GW lık bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte bunun ancak 64 GW lık kısmı kullanılabilir durumdadır. Bu Türkiye’nin bugünkü elektrik enerjisi üretiminin 3 katına tekabül etmektedir. Med cezir olayı yerin ve ayın çekimi arasında suyun denge sağlamasından ileri gelmektedir. Sadece dünyanın aya bakan yüzünde değil, diğer yüzündede meydana gelir.Genellikle her 12 saat 25 dakikada bir med-cezir meydana gelir. Hergün bir önceki günden 50 dakika sonra meydana gelir. Yaklaşık 6 saatte yükselme ve takip eden 6 saatte de çekilme süreci meydana gelir.Deniz veya okyanusun sahil şekli ve derinliği önemlidir. Limana yaklaşan gemiler üzerinde çok etkili olduğundan her sahilin med-cezir haritası belirlenmiştir. Med-cezir enerjisini alabilmek için koy formundaki sahile bir baraj yapılmalıdır. Med esnasında su baraj üzerindeki türbinlerden geçerek baraja dolar. Cezir süresincede barajdan yine türbinler üzerinden geçerek denize döner. Burada med-cezir enerjisinin %8-25 i faydalı hale dönüştürülebildalga enerjisi,ir. Med-cezir santralı mevsin değişikliklerinden etkilenmez. Med-cezir vasıtasıyla enerjinin daha verimli elde edilebilmesi için sahillerin okyanusa açık olmalıdır. Bu manada bu enerji Türkiye açısından kullanışlı olmayacaktır. Okyanusa sahili olan Fransa 18 km lik sahilden 6000 MW lık bir enerji üretim projesi üzerinde çalışmaktadır. Güneş ışığı aynı zamanda denizlerdeki dalga enerjisi ve sıcaklık farklarıyla enerji elde edilmesini de sağlar. Tüm dünya bilim adamlarının üzerinde araştırma yapmakta olduğu, temiz enerji arayışı’nın bir parçası da Dalga enerjisi dir. Bizim yararlanmayı amaçladığımız, Denizlerde, Archimedes prensibi ve yer çekimi arasında oluşan ve diğer enerji kaynakları ile alışverişinde ortaya çıkan enerjinin, dalga enerjisinin, rasyonel olarak kullanılmasıdır. Üç tarafı denizlerle çevrili olan Ülkemizde, İlk yatırımından ve bakım giderlerinden başka gideri olmayan, primer enerjiye bedel ödenmeyen, doğaya her hangi bir kirletici bırakmayan, ucuz, temiz, çevreci ve çok büyük bir enerji kaynağının değerlendirilmesi gerekmektedir. Dalga enerjisi konusunda yapılan çalışmalar yetersiz ve oldukça azdır. Konuyla ilgili olarak üniversitelerin çalışma başlatmaları sağlanarak özel teşebbüsün tetiklenmesi gerekmektedir. Türk yatırımcılar için en uygun dalga dönüştürücü teknolojisi, enerji üretim sürecinin devamı boyunca periyodik olarak suyu depolayabilecek bir rezervuar ve dalganın yetersiz olduğu dönemlerde ikili bir yapıyla aynı zamanda rüzgar gücünü de kullanarak verimliliği artırabilecek bir sistemi içermelidir. Diğer ülkelerde düşük dalga ikliminde etkili olarak çalışabilecek dönüştürücüler halen geliştirilmektedir. Bu projelere katılmak veya yeni bir ikili tasarıma başlamak için çok geç değildir.

http://www.biyologlar.com/alternatif-enerji-kaynaklari-1

DALGA ENERJİSİ

Güneş ışınları dünyanın ana enerji kaynağıdır. Dünya üzerinde kara ve denizlerin dağılımından dolayı gelen ışınların %70'i denizler tarafından tutulur. Bu sebeble uygun yöntemler kullanılabildiğinde okayanuslar iyi bir enerji kaynağı olarak değerlendirilebilir. Med-cezir enerjisinde faydalanmak ideal bir fikirdir. Suyun kabarması ve inmesi şeklinde gelişen gelgit hareketi süresince suyun hareket enerjisinin faydalı amaçlar için kullanımı mümkündür. Çok önceleri Med değirmenleri ismi verilen ve eski vapurların kepçe çarklarına benzeyen sistemler ile değirmen yapılmıştır. Değirmen denizin üstünde olup çarkın alt kısmı suya dalmaktadır. Dalan çark kısmı gelip giden suyun zorlamsıyla itilmekte ve dönme hareketi elde edilmektedir. Dalga enerjisi tüm dünya için 3000 GW lık bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte bunun ancak 64 GW lık kısmı kullanılabilir durumdadır. Bu Türkiye’nin bugünkü elektrik enerjisi üretiminin 3 katına tekabül etmektedir. Med cezir olayı yerin ve ayın çekimi arasında suyun denge sağlamasından ileri gelmektedir. Sadece dünyanın aya bakan yüzünde değil, diğer yüzündede meydana gelir.Genellikle her 12 saat 25 dakikada bir med-cezir meydana gelir. Hergün bir önceki günden 50 dakika sonra meydana gelir. Yaklaşık 6 saatte yükselme ve takip eden 6 saatte de çekilme süreci meydana gelir.Deniz veya okyanusun sahil şekli ve derinliği önemlidir. Limana yaklaşan gemiler üzerinde çok etkili olduğundan her sahilin med-cezir haritası belirlenmiştir. Med-cezir enerjisini alabilmek için koy formundaki sahile bir baraj yapılmalıdır. Med esnasında su baraj üzerindeki türbinlerden geçerek baraja dolar. Cezir süresincede barajdan yine türbinler üzerinden geçerek denize döner. Burada med-cezir enerjisinin %8-25 i faydalı hale dönüştürülebildalga enerjisi,ir. Med-cezir santralı mevsin değişikliklerinden etkilenmez. Med-cezir vasıtasıyla enerjinin daha verimli elde edilebilmesi için sahillerin okyanusa açık olmalıdır. Bu manada bu enerji Türkiye açısından kullanışlı olmayacaktır. Okyanusa sahili olan Fransa 18 km lik sahilden 6000 MW lık bir enerji üretim projesi üzerinde çalışmaktadır. Güneş ışığı aynı zamanda denizlerdeki dalga enerjisi ve sıcaklık farklarıyla enerji elde edilmesini de sağlar. Tüm dünya bilim adamlarının üzerinde araştırma yapmakta olduğu, temiz enerji arayışı’nın bir parçası da Dalga enerjisi dir. Bizim yararlanmayı amaçladığımız, Denizlerde, Archimedes prensibi ve yer çekimi arasında oluşan ve diğer enerji kaynakları ile alışverişinde ortaya çıkan enerjinin, dalga enerjisinin, rasyonel olarak kullanılmasıdır. Üç tarafı denizlerle çevrili olan Ülkemizde, İlk yatırımından ve bakım giderlerinden başka gideri olmayan, primer enerjiye bedel ödenmeyen, doğaya her hangi bir kirletici bırakmayan, ucuz, temiz, çevreci ve çok büyük bir enerji kaynağının değerlendirilmesi gerekmektedir. Dalga enerjisi konusunda yapılan çalışmalar yetersiz ve oldukça azdır. Konuyla ilgili olarak üniversitelerin çalışma başlatmaları sağlanarak özel teşebbüsün tetiklenmesi gerekmektedir. Türk yatırımcılar için en uygun dalga dönüştürücü teknolojisi, enerji üretim sürecinin devamı boyunca periyodik olarak suyu depolayabilecek bir rezervuar ve dalganın yetersiz olduğu dönemlerde ikili bir yapıyla aynı zamanda rüzgar gücünü de kullanarak verimliliği artırabilecek bir sistemi içermelidir. Diğer ülkelerde düşük dalga ikliminde etkili olarak çalışabilecek dönüştürücüler halen geliştirilmektedir. Bu projelere katılmak veya yeni bir ikili tasarıma başlamak için çok geç değildir.

http://www.biyologlar.com/dalga-enerjisi

Bakterilerin Üremelerine Etkili Faktörler

Mikroorganizmalar bulundukları ortamlarda (kültürler de dahil), optimal koşullar altında, cins ve türlerinin genetik karakterine göre, iyi bir üreme ve gelişme gösterirler. Ancak, bu uygun şartlar, aynı durumda uzun bir süre devam etmez ve belli bir zaman sonra, mikroorganizmaların üremeleri sınırlanır ve durur. Eğer, olumsuz koşullar değiştirilmezse veya iyileştirilmezse, mikroorganizma populasyonunda ölümler başlar, giderek artar ve canlı mikroorganizma sayısında azalmalar meydana gelir. Ancak, canlı kalmayı başarabilen mikroplarda da, morfolojik bazı değişiklikler (şekillerinde bozukluklar: flamentöz, branşlı, pleomorfik ve diğer aberent formlar) ortaya çıkar. Yukarıda bahsedilen durumlar, genellikle, doğal koşullar altında meydana gelen bazı olumsuz faktörlerin mikroorganizmaların üremeleri üzerine olan etkilerini kapsamaktadır. 1 "Temel Mikrobiyoloji; Genişletilmiş İkinci Baskı. Prof. Dr. Mustafa Arda. Medisan Yayın Serisi no 46. 2000. Medisan Yayınevi, Ankara" adlı kitabın 09. bölümüdür. Böyle etkiye sahip faktörleri başlıca 4 grupta toplamak mümkündür. Bunlar da, 1) Fiziksel faktörler 2) Kimyasal faktörler 3) Biyolojik faktörler 4) Mekanik faktörler 02. Fiziksel Faktörler Yeryüzünde (toprakta, sularda, göllerde, denizlerde, havada, evlerde, barınaklarda, vs.) ve canlıların vücudunda, değişik fiziksel, kimyasal biyolojik ve doğal koşullara adapte olmuş, yaşayan ve üreyen mikroorganizmalar bulunmaktadır. Bakteriler, 20° Güney paralelinden 90° Kuzey paraleline kadar, okyanus sularında, değişik derinliklerde ve ortamlarda oldukça farklı hidrostatik basınç altında kolayca yaşayabilecek tarzda bir adaptasyon göstermektedirler. Bazıları da sıcak su kaynaklarındaki 100°C civarındaki sıcaklıkta ve bir kısmı da donma derecesindeki çevrede kolayca yaşayabildikleri belirlenmiştir. Doğada bu kadar değişken, fazla ve olumsuz koşullara direnç gösteren ve adapte olan mikroorganizmalardan ancak çok azı canlılarda hastalık oluşturabilmektedir. Çünkü, ekseri patogenlerin üreyebildiği sınırlar, üzerinde veya içinde yaşadıkları canlılarınki ile bir uyum göstermektedirler. Maksimal veya minimal sıcaklık sınırlarına yaklaşıldıkça veya geçildikçe, mikroorganizmalar üreseler bile virulens faktörlerinin etkinliğinde inhibisyon veya zayıflamalar oluşmaktadır. Kapsüllü mikroplar, bakteri ve mantar sporları çevre koşullarına çok dayanıklıdırlar ve uzun süre (yıllar) canlı kalabilir ve infeksiyöz yeteneklerini koruyabilirler. Mikroorganizmaların üremeleri üzerine etkileyen önemli fiziksel faktörler aşağıda özet olarak belirtilmiştir. 02.01. Isının Etkisi Mikroorganizmalar üzerine ısı başlıca iki tarzda etkilemektedir. A) Sıcağın etkisi: Ortamın sıcaklığı, mikroorganizmaların üremeleri üzerine büyük ölçüde etkiler. Mikroplar, genellikle, kendi türlerine özel sıcaklık limitleri (minimal ve maksimal) içinde gelişebilir ve üreyebilirler. Bu sınırlar arasında, üremenin en iyi meydana geldiği optimal sıcaklık bulunur. Bu uygun sıcaklıktan minimal veya maksimal hudutlara doğru gidildikçe üremenin yavaşladığı ve bu sınırları geçince üremenin durduğu görülür. Optimal sıcaklık maksimalden 5-10 derece daha düşük olmasına karşın, minimal sıcaklıktan genellikle 20-30 derece daha yüksektir. Maksimal limitin aşılması halinde yalnız üremede durma meydana gelmez, sıcaklığın yüksekliğine göre, mikroplarda az veya çok oranda ölümler de başlar. Buna karşılık minimal sıcaklık sınırının geçilmesi halinde üremede duraklama meydana gelir. Ölümler, sıcaklığın düşme hızına ve sıcaklık derecesine göre çok az olur. Mikroorganizmalar arasında sıcaklık limitleri bakımından bazı ayrılıklar vardır. Bu durum, mikropların doğal adaptasyon ve seleksiyonları sonu oluşmuştur. Patogenik mikroplar, en iyi gelişme ısısını (optimal sıcaklık), adapte oldukları konakçının içinde bulurlar. Diğer bir deyimle, bu tür mikroorganizmalar en iyi, konakçı sıcaklığında ürerler. Bu nedenle de, hastalık yapıcı karakterde olan mikropların üreme sıcaklığı varyasyonları çok geniş olmayıp, belli ve dar limitler arasında bulunmaktadır. Buna karşın, saprofitikler ve doğada serbest yaşayan diğer mikroorganizmaların, sıcaklık genişlik limitleri arası daha geniştir. Optimal sıcaklık, mikropların gelişmesi ve üremeleri için genellikle iyi olmasına karşın, bazı yan ürünlerin (çeşitli metabolitlerin, enzim, toksin, endüstride değeri olan ürünlerin, vs.) sentez edilebilmesi için her zaman uygun olmayabilir. Optimal sıcaklık, hücre içinde enzimlerin aktivitesi için de genellikle, uygun kabul edilir. Sıcaklık arttıkça veya azaldıkça, enzim aktivitesinde de değişiklik oluşacağından, metabolizma üzerine olumsuz yönde etkiler. Mikroorganizmalar üreme sıcaklığı derecelerine göre başlıca 3 bölüme ayrılırlar: a) Soğuk seven (psikrofil) mikroplar: Toprak, su, deniz ve göllerde yaşayan bazı mikroplar ile balıklarda ve soğuk kanlı hayvanlarda hastalık oluşturan mikroorganizmalar bu bölüme girerler. Balıklarda hastalık meydana getiren gerek Gram negatif (A. salmonicida, C. psychrophila, H. piscium, V. anguillarum, vs.) ve gerekse Gram pozitif (korinebakteri, mikobakteri türleri, vs.) mikroplar 15-20°C arasında iyi gelişme olanaklarına sahiptirler. Soğuk seven bazı mikroplar ve mantarlar buzdolabı sıcaklığında (+4 °C' de) kolaylıkla üreyebilir ve gıdaları bozabilirler. Bu nedenle psikrofilik mikroorganizmaların enzimleri -5°C ile +20 °C' ler arasında aktivite gösterebilirler. b) Ilık seven (mezofil) mikroplar: Bu mikroplar, genellikle 20-45 °C' ler arasında gelişme ve üreme kabiliyetlerine sahiptirler. İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturan mikroorganizmaların büyük bir kısmı, bu gruba dahildirler. Bu nedenle optimal sıcaklıkları 35 °C ile 42 °C' ler arasıdır. Mezofil mikroorganizmalar, 65 °C' de 20 dakikada ve pastörizasyon sıcaklığında (70 °C' de bir dakikada) ölürler. c) Sıcak seven (termofil) mikroplar: Termofilik mikropların gelişme ve üreme sıcaklıkları, mezofillerin çok üstündedir (50-60 °C). Mezofiller bu sıcaklıkta yaşayamazlar. Bu tür mikroplara, sıcak su kaynaklarında, gübrelerde ve tropikal ülkelerde rastlamak mümkündür. Termofil mikroplar ve sporlar pastörizasyon ısısına dayanıklıdırlar. Sütlerin pastörizasyonundan sonra da ısıya dayanıklı birçok mikroplar canlı kalırlar. Konserve gıdaların sterilizasyonu bu nedenle önem kazanmaktadır. T. aquaticus, B. stearothermophilus, bu tür mikroplara örnek verilebilir. Mikroplar yüksek sıcaklıkta ölürler. Ancak, sıcaklık yardımı ile ölme üzerine, sıcaklıktan başka, birçok faktörlerin de etkisi bulunmaktadır. Bunlar da kısaca şöyledir: 1- Yüksek sıcaklık: Maksimal limiti aşan sıcaklık, mikropların karakterine göre kısa ve uzun bir süre içinde ölümlere neden olur. Psikrofilik mikropların çoğu 30-35 °C' de, mezofillerin ekserisi 65 °C' de 20-30 dakikada, termofiller ise 80-90 °C' de tahrip olurlar. Sporlar 100-110 °C' de ve bütün mikroorganizmalar da rutubetli sıcaklıkta 120 °C' de 15-20 dakika içinde ölürler (sterilizasyon). 2- Mikrop türü: Mikroorganizmaların vegetatif formları, kapsüllü ve sporlu olanlardan daha erken ölürler. B. anthracis 'in sporları 100-110 °C' de 10-15 dakika canlı kalabilir. Buna karşın doğa koşulları altında 40-50 sene yaşayabilir ve hastalık yapma kabiliyetini muhafaza edebilir. Tüberküloz mikroorganizmalarının etrafında bulunan balmumu tabakası, bunları çevresel koşullarının her türlü olumsuz etkisinden koruduğu gibi ısıya da dayanıklı hale  getirir. Isıya direnç bakımından mikroplar arasında farklar bulunmaktadır. 3- Mikrop sayısı: Bir ortamdaki ve kültürdeki mikrop sayısı arttıkça, bunları öldürmek için geçen süre de, artar. Bu artış, mikrop sayısındaki her logaritmik azalış için, bir sıcaklık birimi kadardır. Çünkü, belli zaman dilimleri içinde populasyonda belli oranda logaritmik azalmalar olur. Örn. başlangıçta kültür içinde 24 milyon mikrop varsa, 100 °C' de ilk dakika sonunda 24x 105, ikinci dakikada 24 x 105, üçüncü dakikada 24 x 103, dördüncü dakikada 24 x 102,.... ve böylece mikroorganizma miktarı ile orantılı olarak süre de uzayacaktır. Ancak, bu rakamlar yaklaşık olup tam kesin değildir. 4- Ortamın bileşimi: İçinde yağ, protein, mukoid sıvılar, organik maddeler, vs. bulunan ortamlardaki mikroplar daha yavaş ve geç ölürler. Bazı durumlarda da, eğer süre ve sıcaklığınderecesi uygun değilse, ölmeyebilirler. Besiyerlerinin viskozitesi arttığında  sıcaklık iletme kabiliyetinde azalma meydana gelir. Bu durumun, göz önünde tutulması gerekir. 5- Ortamın pH 'sı: Mikroorganizmalar, optimal pH derecelerinde ısıya karşı dayanıklı, maksimal ve minimal pH limitlerine doğru dirençlerinde azalmalar meydana gelir. 6- Mikropların üreme durumları: Sıvı kültürlerde üreme döneminde olan mikroplar, ısıya durma veya ölme periyodlarından daha duyarlıdırlar. 7- Rutubet: Rutubetli sıcaklık, kuru sıcaklıktan daha etkilidir. Otoklavda (rutubetli sıcaklık) 115 °C' de 15 dakikada ölen sporlar, Pasteur fırınında (kuru sıcaklıkta) 150 °C' de bir saatte ölürler. 8- Süre: Süre ne kadar uzun olursa, sıcaklığın mikroplar üzerinde olan etkisi de artar. 9-Soğuğun etkisi: Mikroorganizmalar soğuğa sıcaktan, daha fazla dayanırlar. Minimal sıcaklığı geçince üremeleri duran mikroplar, bu limit çok aşılsa bile ölmedikleri görülür. Soğukluk –80 °C veya –190 °C olunca canlılıklarını ve infeksiyöz kabiliyetlerini uzun süre (yıllarca) koruyabilmektedirler. Bu nedenle, mikroorganizmalar (bakteri, mantar, virus) ve çeşitli hücreler (doku hücreleri, sperma, vs.) sıfırın çok altında (-190 °C' de) muhafaza edilmektedirler. Ancak, bazı mikropların özel duyarlılığını da göz önünde tutmak gereklidir. Ayrıca, donarken ve çözülürken populasyonda canlılık miktarında ve hastalık oluşturma yeteneğinde de azalmalar meydana gelir. Bakterilerin hücre duvarı, donma ve çözülme sırasında parçalanabilir. Eğer mikroorganizmalar çok kısa süre içinde dondurulur, kurutulur ve havası alınmış ampuller içinde saklanırsa uzun yıllar canlılıklarını ve aktivitesini koruyabilir (liyofilizasyon). Mikropların ve hücrelerin liyofilizasyonunda, steril yağsız süt, serum, gliserin, laktalbumin, sodyum glutamat, vs. gibi ara maddelerden yararlanılır. Çeşitli sıvılar ve serumlar aynı şekilde, ya çok soğuk derecelerde veya liyofilizasyon suretiyle uzun yıllar muhafaza edilmektedirler. Mikroorganizmaların sıcaklık ile ilişkili fizyolojik karakterlerini saptamada bazı özel kriterler konulmuştur. Bunlardan biri, termal ölüm noktasıdır. Bu nokta, belli bir yoğunluk ve ortamda üretilen mikropların, 10 dakika içinde ölebildikleri en düşük sıcaklık derecesidir. Bu limit mikroplar arasında değişiklik gösterir. İyi bir kontrol sağlandığı takdirde, konservecilikte, süt ve gıda maddelerinin muhafazasında yararlar sağlayabilir. Diğer bir nokta da, termal ölüm süresidir. Bu süre, belli sıcaklık derecesinde veya sabit bir sıcaklık derecesinde bütün mikropların ölmesi için geçen zamanı kapsar. Bu süreye, ortamın viskozitesi, pH' sı, mikroorganizmaların tür ve yaşı, mikrop sayısı ve çevresel koşullar fazlasıyla etkiler. Aynı etkenler, termal ölüm noktasına da tesir ederler. 02.02. Radyasyonun Etkisi Radyasyon, boşlukta veya materyal bir ortamda enerjinin dalgalar halinde yayılması olayıdır. Pratikte mikrobiyoloji alanında radyasyonlardan başlıca iki amaçla yararlanılır. 1- Sterilizasyon ve dezenfeksiyon, 2- Mutasyonlar oluşturmak için Radyasyonlar karakterlerine göre başlıca iki türdür A) İyonizan olmayan radyasyonlar 1- Ultraviolet (mor ötesi) ışınları, 2- İnfrared (kızıl altı) ışınları, 3- Ultrasonik (ses ötesi) dalgalar. B) İyonizan radyasyonlar I). Elektromagnetik radyasyonlar 1- İks (X) ışınları, 2- Gama ışınları. II).Partiküler radyasyonlar 1- Alfa ışınları, 2- Beta ışınları, 3- Katot ışınları Mikrobiyolojide en çok kullanılan radyasyonlar ultraviolet ışınları, X ışınları, gama ışınları, katot ışınları ve ultrasonik vibrasyonlardır. 02.02.01. İyonizan Olmayan Radyasyonlar Ultraviolet (UV-) ışınları: Bunların dalga uzunlukları, diğer ışınlardan daha büyüktür. UV- ışınlarının kuvantum enerjisi düşük olduğundan iyonizasyon oluşturamaz ve ancak moleküllerde ekzitasyonlar meydana getirirler. Ultraviolet ışınlarının dalga boyları 10 nm ile 380 nm (100 A°-3800 A°) arasında değişmektedir. Bu ışınların bakteri, mantar, virus, spor ve hücreler üzerine letal etkileri vardır. Pratikte UV-ışınları, cıva buharlı lambalardan elde edilir. Derinlere girememeleri nedeniyle, hastanelerde operasyon odalarının ve bazı özel yerlerin havasını ve burada bulunan eşyaların yüzeyini sterilize etmekte kullanılır. UV-ışınlarının mikroplar üzerine, letal etkilerinden başka, mutagenik olarak ta tesir eder. Proteinlerin, özellikle, nukleik asitlerin, bu ışınlara karşı olan özel affiniteleri nedeniyle kolayca absorbe edilirler. Bunun sonucu olarak ta, DNA iplikçiklerinde yan yana bulunan timinler arasında bağların kurulması (timin dimerleri) olayı meydana gelir (dimerizasyon). Oluşan bu dimerizasyon, DNA'nın normal yapısını çarpıtır. Bu durum DNA replikasyonuna, transkripsiyona ve dolayısıyla da translasyona etkileyerek bakteride protein sentezin ve diğer mekanizmaları bozar ve ölümlere neden olur. UV-ışınlarının dozajı artarsa bu sefer timin dimerleri yanı sıra, sitozin dimerleri de oluşmaya başlar ve ölümler çoğalır. Absorbe edilemeyen ışınların DNA üzerinde etkileri çok zayıf veya yoktur. Dalga uzunlukları 300 nm.'den aşağı olanlar daha fazla absorbe edilirler. Cam, su ve organik maddeler, UV-ışınlarını absorbe ederek etkisini azaltırlar. Oksijensiz ortamlarda daha etkili olabilen UV-ışınları, gözün retinası üzerinde bozukluk yaptığından, UV-ışınları bulunan bir odaya özel gözlük takarak veya UV-ışığı söndürülerek girilir. Absorbe edilen UV-ışınları ve görülebilen ışınların, kuvantum enerjileri fazla olmadığından maddelerin atomlarından elektronların çıkmasına neden olacak güçte değildirler. Bu nedenlerle iyonizasyon yapamayıp, ancak elektronlar arasındaki aktivasyonu artırarak yüksek enerji oluştururlar (ekzitasyon). Bu da fotokimyasal olaylara neden olur ve bazı bozukluklar meydana getirir. Atomlardan elektronların çıkabilmesi için radyasyon enerjisinin 10 elektrovolttan daha yüksek olması gereklidir. Bu yüksek enerji, atomları iyonize ederek bazı elektronların çıkmasına sebep olur (iyonizasyon). Bu tür enerjiye X ve gama ışınları sahiptirler. Kuvantum enerjinin (elektromagnetik dalgaları oluşturan en küçük enerji demetleri) derecesi,dalga uzunluğu ile ters orantılıdır.  Buna karşılık bir biyolojik sistem tarafından absorbe edilen kuvanta miktarı, radyasyonun süresi ve yoğunluğu ile doğrusal orantılıdır. Bir atomdaki elektronların kuvantum absorbsiyonu, molekülün aktivasyonuna yol açar. Bu da, kimyasal reaksiyonlarda ekstra enerji olarak kullanılır veya kaybedilir (fluoresens, sıcaklık, vs). Fotoreaktivasyon: Eğer bakteri hücreleri UV-ışınlamasından sonra hemen, görülebilen ışınlara (300-400 nm. dalga boyu) tutulursa, UV-ışınlarının letal etkileri azalır. Bu olay, UV- ışınlaması sonu oluşan primidin dimerlerinin görülebilen ışınlarca aktive edilen özel enzimler tarafından, hidrolize edilerek giderilmesi sonu meydana gelir. Böylece, dimerler ortadan kaldırılarak bozukluk tamir edilir. Işıkta yapılan bu tamir mekanizması yan ısıra bakterilerde, karanlıkla iş görebilen ve dimerizasyonu gideren diğer bir tamir sistemi daha bulunmaktadır (karanlıkta tamir). Bu mekanizmada 4 enzim (endonuklease, ekzonuklease, DNA polimerase, polinukleotid ligase) görev alır ve bozulan bölgeyi tamir ederler. 02.02.02. Güneş Işınları Güneş ışınları dünya için iyi bir radyasyon kaynağıdır. Güneş ışınlarını, görülebilen ışınlar, UV-ışınları, infrared ışınları ve radyo dalgalar oluşturur. Özellikle ısınmayı da infrared ışınları sağlar. Görülebilen ışınların, dünyadaki yaşam için önemi çok fazladır. Fotosentetik organizmalar ışık enerjisinden yararlanırlar. Güneş ışınlarının %60'ını infrared ışınları teşkil eder. Dünya yüzeyine ulaşan UV-ışınlarından 290-300 nm dalga boyunun altında olanları çok azdır. UV-ışınlarının 287 nm' nin altında dalga boyuna sahip olanlar atmosferdeki oksijen tarafından absorbe edilir. Bu işlemi, dünyadan 35-55 km. yukarda bulunan ozon (O3) tabakası yapar. Ozon tabakası, daha uzun dalga boyundakileri de absorbe ederek tekrar oksijen oluşturur. Güneş ışınları (UV-ışınları), mikroorganizmalar üzerine, hem mutasyonlar oluşturarak ve hem de sıcaklığı ile etkiler. 02.02.03. İnfrared Işınlar Biyolojik materyallerde kimyasal değişikliğe neden olabilecek kuvantum enerjisine sahip olmadıklarından pratikte değerleri azdır. Dalga uzunlukları çok büyüktür. 02.02.04. Ultrasonik Vibrasyonlar Ses dalgalarının 20-1000 Kc. olanları bakteri hücrelerini parçalayabilecek niteliktedirler. Bu durumdan yararlanılarak, enzimatik çalışmalar ve bakterilerin iç yapı karakterlerini incelemek mümkün olabilmektedir. Ultrasonik dalgalarının frekansı arttıkça, parçalayıcı etkisi de artar. Sıvı içinden geçen ses dalgaları 10 mikrometre çapında boşluklar meydana getirir. Bunlar birbirleriyle birleşir ve sonra da kollapse olurlar. Bu kollaps sırasında oluşan yüksek basınçlı enerji bakterilerde hücre duvarını parçalayabilecek kudrettedir. Bunun yanı sıra sıvı içinde bazı fiziksel ve kimyasal değişmeler de meydana gelir. Bunlar da bakteriler üzerine olumsuz yönde etkileyerek parçalanmayı hızlandırırlar. Ultrasonik vibrasyonlar, hücre içindeki makromoleküllerin ve intramoleküler organizasyonların depolimerizasyonuna yol açar. Ultrasonik vibrasyonlara stafilokoklar dirençli olmasına karşın, diğer Gram pozitif ve negatif mikroorganizmalar daha duyarlıdırlar. Hücreleri parçalayarak içindeki virusları dışarı çıkarmada ultrasonik vibrasyonlardan yararlanıldığı gibi suların sterilizasyonunda da aynı amaçla kullanılmaktadırlar. 02.02.05. İyonizan Radiyasyonlar İyonizan ışınlar, fiziksel özelliklerine göre iki kısma ayrılırlar. 1- Elektromagnetik olanlar ve 2- Partüküler olanlar. Bu ışınların dalga boyları çok kısadır ve derinlere girme kabiliyeti fazladır. Bu özelliklerinden yararlanarak pratikte sterilizasyon amacıyla kullanılırlar. Çok fazla enerjiye sahip olduklarından atomlardan elektronların çıkmasına neden olurlar (iyonizasyon) ve letal etkileri de çok fazladır.Bu etkileri, absorbe edilen enerji miktarı ile bağıntılıdır. İyonizan ışınların hücrelerde bulunan ve çok önemli görevlere sahip olan makro ve mikromoleküller üzerine olan olumsuz etkileri de çok fazladır. Biyolojik sistemlerde suyun fazla olması ve böyle ortamlardan iyonizan ışınların geçmesi suyun iyonizasyonuna da neden olur. enerji (1) H2O ›H2O +e- kuvantum Bu reaksiyonda oluşan pozitif yüklü su iyonu, iyonize olmamış su molekülü ile reaksiyon vererek serbest hidroksil radikalleri oluşturur. (2) H2O + H3O ›H3O + OH (serbest radikal) Birinci reaksiyonda açığa çıkan elektron, iyonize olmamış su ile reaksiyon vererek serbest hidroksil radikallerine yol açar. Hidroksil radikallerinin çok kuvvetli oksidan etkisi olduğundan, DNA üzerinde zedelenmelere sebep olur. Hücrede, irradyasyon sırasında, oksijenin bulunması ışınların etkisini daha da arttırır. Serbest radikallerin oksijenle birleşmesi sonu bir seri otooksidatif reaksiyonlara ve ayrıca da peroksidase oluşumuna neden olur. Bunlar ışınların etkisini artırırlar. Buna karşılık hücre içinde bulunan sülfidril grupları da, biyolojik sistemlerin koruyucu olarak, irradyasyonun zararlarını hafifletirler. İyonizan ışınlardan pratikte, sterilizasyon amacı ile yararlanılır. Gram pozitif ve negatif mikroorganizmalar üzerine letal etkileri fazladır ve bu tesir logaritmik bir kural içinde meydana gelir (belli zaman aralıklarında belli veya sabit düzeyde mikroorganizmalar ölürler). Öldürme olayı, ışınların dalga uzunluğu ve total radyasyon dozu ile bağıntılıdır. İyonizan ışınlarla genellikle soğuk sterilizasyon meydana gelir. Sıcaklık oluşumu ya çok az veya yoktur. Gıdaların sterilizasyonu esnasında, bu maddelere özel tat ve koku verebilir. Bu nedenle de çok tercih edilmemektedirler. 02.02.06. Elektromagnetik İyonizan Radyasyonlar X-ışınları: Bu elektromagnetik ışınlar elektrik jeneratörleri tarafından oluşturulur. Dalga uzunlukları 10 Ao ile 10-4 A° arasında değişir ve yüksek enerjiye sahiptirler. Bu nedenle mikroorganizmalara ve yüksek organizmalara etkilidirler. Elde edilmesi güç ve pahalı olduğu gibi çıkış yerinden her tarafa yayılma özelliğine de sahiptirler. Derinlere girebilme özellikleri bunların letal etkilerini artırır. Bu ışınlardan pratikte, mutasyonlar meydana getirmekte ve paketlenmiş gıdaları sterilize etmede yararlanmaktadır. Gama ışınları: Bu da elektromagnetik bir ışınım olup doğal veya yapay radyoaktif elementlerden elde edilirler. Bu amaç için kobalt-60 fazla kullanılır. Yüksek enerjili olup dalga boyu, X-ışınlarından daha kısadır ve bu nedenle letal etkisi de daha fazladır. Her tarafa yayılma özelliği gösteren bu ışınlardan gıdaların sterilizasyonunda yararlanılır. 02.02.07. Partiküler Radyasyonlar 1- Alfa ışınları: Radyoaktif elementlerden elde edilen çok hızlı ve yüksek enerjili bir helyum çekirdeğidir. 2- Beta ışınları: Aynı tarzda, radyoaktif elementlerden elde edilen hızlı ve yüksek enerjili negatif yüklü bir ışınımdır. 3- Katot ışınları: Elektrik akseleratörleri tarafından oluşturulan ve elektron demetleri halinde ışınlardır. Yüksek voltajlı ve vakumlu tüplerde katottan çıkarak anoda doğru hızla hareket ederler. Bu ışınlardan pratikte, sterilizasyon amacı ile sınırlı olarak yararlanılır. 02.03. Yüzey Geriliminin Etkisi Besiyerlerinde bulunan gıda maddelerinin mikroorganizmalara girebilmesi, bakteri içinde sentezlenen enzimlerin ve oluşan metabolitlerin dışarı çıkabilmesi için, hücre duvarının yarı geçirgen özelliğinin önemi çok fazladır. Metabolizma olaylarının normal meydana gelebilmelerinde mikropların bulunduğu sıvı ile bakteri yüzeyi arasındaki moleküler gerilimin dengede bulunması gereklidir. Bu denge, bakteriye giriş-çıkışı büyük ölçüde kolaylaştırır. Bakteriye temas eden sıvı yüzeyindeki moleküllerin oluşturduğu gerilim çok fazla olursa, oluşan kuvvetli moleküler membran nedeniyle, sıvı ortamdan bakteriye gıda maddelerinin girişi çok güç olur ve bakteri beslenemez. Aksine, bu moleküler gerilim zayıf olursa, sıvı ile bakteri yüzeyi birbirine çok sıkı temas ederek sıvı içindeki maddelerin bakteri yüzeyinde toplanmasına sebep olur. Buna bağlı olarak bakteri içinden dışarı ve dışardan içeri gıdaların akışı güçleşir ve bakteri yine beslenemez. Yukarıda bildirilen nedenlerle, bakteri yüzeyi ile buna temas eden sıvı ortamın yüzeysel moleküler gerilimin dengede bulunması zorunludur. Eğer bir bakteri, kendi türüne göre, yüzey gerilimi fazla olan bir sıvı içinde kültürü yapılırsa, üstte üreme gösterir ve tüpün geri kalan kısmında üreme zayıf olur (B. subtilis gibi). Eğer bu besi yerinin yüzey gerilimi düşürülürse, B. subtilis homogen bir tarzda üreme gösterir. S. aureus buyyonda genellikle homojen bir tarzda ürer. Eğer bu besi yerinin yüzey gerilimi artırılırsa (%0.05 sodium ricionaleate veya lipoid madde ilavesi ile), etken bu sefer üstte üremeye başlar. Yüzey gerilimini düşüren maddeler arasında sabunlar, deterjanlar, safra, fenol vs. ajanlar vardır. Bu nedenle böyle maddelerin ıslatma özellikleri bulunmaktadır. Yüzey gerilimi (interfascial gerilim) iki sıvı veya sıvı ile katı (sıvı besi yeri ile bakteri yüzeyi gibi) arasında olabileceği gibi sıvı ile hava arasında da olabilir. 02.04. Osmotik Basıncın Etkisi Bir ortamın osmotik basıncı, içinde eriyen maddelerin konsantrasyonu ile ilişkilidir. Mikroorganizmalar, içinde üredikleri sıvı besi yerinin osmotik basıncı ile kendi hücre içindeki osmotik basınç arasında bir denge kurmuşlardır. Bu denge yarı geçirici olan hücre membranları yardımı ile regule edilir ve devam ettirilir. Mikropların en iyi üreyebildikleri ortamın osmotik basıncı, bakteri içindeki ile aynı veya çok az farklıdır (isotonik, isoosmotik). Böyle ortamlarda bakteri zarlarından giriş ve çıkış kolaylıkla olur ve bakteri gelişmesine ve üremesine devam eder. Eğer ortamın osmotik basıncı azalmış ise (hipotonik, hipoosmatik), böyle durumlarda dışardan bakteri içine fazla sıvı girerek bakteriyi şişirir ve olay devam ederse bakteriyi patlatır (plasmoptiz). Hipertonik, hiperosmotik ortamlarda ise, bakterinin içinden dışarı fazla sıvının çıkması sitoplasmik membranın hücre duvarından ayrılarak büzülmesine ve ortada toplanmasına neden olur (plasmoliz). Osmosis, yarı geçirgen bir membranla ayrılan konsantrasyonları farklı olan iki sıvının bu zardan birbirine doğru geçişini ifade eder. Bu geçiş olayı her iki tarafın osmotik basıncı veya yoğunluğu birbirine eşit olancaya kadar devam eder. Eğer bakteri, %20 tuz konsantrasyonu içinde suspansiyon yapılırsa, hipertonik bir ortam oluşacağından, plasmoliz olayı meydana gelir. Bunun aksine, bazı bakteriler, %1 oranındaki tuz konsantrasyonu içinde suspansiyon yapılırlarsa, su akışı bu sefer dışardan içeri doğru olur ve bakteri şişerek parçalanır (plasmoptiz). Bakteri içindeki osmotik basınç, bakteri türlerine göre değişmek üzere, 5-20 atmosfer arasında bulunmaktadır. Bu basınca mikroplar hücre duvarı ile karşı koymaktadır. Bakteri içindeki bu fazla osmotik basınç, içte bulunan organik maddeler (protein, amino asit, karbonhidrat, vs.) ve inorganik tuzlar tarafından oluşturulur. Gram pozitif mikroorganizmaların iç osmotik basıncı genellikle 15-20 atmosfer ve Gram negatiflerin ki ise bundan daha azdır (5-10). Mikroorganizmalar normal sınırlar içindeki osmotik basınç değişmelerine kolayca adapte olabilirler ve bu değişmeleri yarı geçirgen membranları ile kolayca regule edebilirler (osmofilik mikroplar). Bu sınırların dışına çıkıldığında bakterilerde gelişme de ve üremede noksanlıklar, plasmoliz ve plasmoptiz olayları görülebilir. Ancak, denizlerde, tuzlu göl ve sularda, salamuralarda, reçellerde, vs. yerlerde bulunan yüksek orandaki tuz veya şeker konsantrasyonlarına alışarak üreyebilen ve bunların bozulmalarına neden olan mikroorganizmalar da vardır (halofilik ve sakkarofilik). Pratikte, et ve balık muhafazaları için %10-20 tuz ve reçellerde de %50-70 oranında şeker kullanılarak osmotik basınç yükseltilir ve mikropların üremesine mani olunur. Ancak böyle hipertonik ortamlarda da, küf, maya, alg ve bazı bakteriler az da olsa üreyebilirler. 02.05. Hidrostatik Basıncın Etkisi Mikroorganizmalar hücre duvarının sert ve dayanıklı olması nedeniyle mekanik ve hidrostatik basınçlara karşı oldukça fazla direnç gösterirler. Çelik bir silindire konan ve suspansiyon halindeki mikroplar, burada oluşturulan fazla basınca, kendilerinde görülebilir önemli zararlı etkiler olmadan dayanabilirler. Okyanusların, denizlerin ve göllerin diplerinde bulunan barofilik mikroplar (B. submarineus, B. thalassokiotes) 10000 libre/inc2 (psu)'lik bir basınca kolayca dayanırlar ve bu basınç altında yaşamlarını sürdürürler. Ancak yüksek basınç altında mikroplarda, az da olsa, bazı değişmeler meydana gelebilmektedir. Örn. flagellalı mikroplar hareketlerini ve bazıları da bölünme kabiliyetini kaybedebilirler. Hidrostatik basınç 15000 psu olunca proteinlerde denatürasyon ve enzimlerde inaktivasyon görülebilir. Serratia marcescens ve S. lactis 85000-100000 psu basınç altında 10 dakika içinde ölürler. 02.06. Rutubetin ve Kurumanın Etkisi Su, mikropların üremesinde, gıda maddelerinin içeri girişinde ve içeride biriken metabolitlerin ve diğer maddelerin dışarı çıkışında ve metabolik olaylarda çok önemli göreve sahiptir. Üreme ortamlarında bulunan gıda maddelerinin bakteriler tarafından alınabilmesi ancak bunların suda eriyebilir olmaları ile mümkündür ve su aracılığı ile de bakteriye girerler. Aynı şekilde, bakteri içindeki enzim veya metabolitlerin dışarı çıkabilmesinde de su önemli rol oynar. İçinde su oranı yüksek katı besi yerlerinde mikropların gelişmesi daha kolay olur ve oluşan koloniler daha iridirler. Mikropları üretmek için kullanılan etüvlerin havasının relatif rutubetinin de yukarıda bildirilen nedenlerle uygun olması gereklidir. Rutubetli etüvlerde, böylece, besiyerlerinin suyunun uçması ve besi yerlerinin kuruması önlenir ve mikroplar için gerekli nem sağlanmış olur. Sıvı besi yerlerinden suyun buharlaşması, bu besi yerinde bulunan kimyasal maddelerin konsantrasyonunu arttırır. Bu durum üreme üzerine olumsuz yönde etkiler. Katı besiyerlerinde üreyen mikropların beslenebilmesi için de agardan gıda maddelerinin diffusyonla bakterilere ulaşması lâzımdır. Bu görevi de yine su yapar. Katı besi yerlerindeki suyun ve bunların konulduğu etüvlerin havasındaki rutubetin çok önemli olduğu bunun azlığı durumlarında bakteri üremesinin yavaşladığı ve durduğu görülür. Bu rutubet, katı besi yerlerinde beslenme üzerine etkili olduğu gibi mikroorganizmalardan suyun çıkması bakımından da önemlidir. Mikroorganizmalar içinde %70-90 kadar su bulunmaktadır. Bunun azalması birçok biyokimyasal olayların durmasına ve mikropların ölümüne sebep olur. Ancak, mikropların kurumaya karşı dirençleri değişiktir. Bazılarının (gonokok, meningokok, leptospira, pastörella. vs.) çok çabuk ölmesine karşın, bir kısım mikroorganizmalar da (stafilokoklar, E. coli, mikobakteriler, sporlar, mantarlar, vs.) daha dayanıklıdırlar. Sporların içinde %5-20 kadar suyun bulunması ve etraflarında kalın membranların oluşu bunları çeşitli fiziksel ve kimyasal etkenlere karşı çok dirençli hale getirmiştir. Liyofilize edilen mikroorganizmalar uzun süre canlılıklarını korurlar. Liyofilizasyon sırasında uygulanan dondurma, kurutma ve havasını alma işlemleri sırasında bazı mikroplar ölebilirlerse de çoğu, uzun zaman canlı kalır ve infektivitesini korurlar. Hasta bir vücuttan çeşitli yollarla dışarı çıkan mikroplar, eğer direk olarak güneş ışınlarına maruz kalmazlarsa, kuruyarak uzun bir süre canlı kalabilirler ve tozlarla havaya karışarak infeksiyon oluşturabilirler. Mikropların etraflarında vücut sıvılarından (mukoid, organik madde, serum, kan, vs.) bir muhafaza varsa veya dışardan diğer organik veya inorganik maddelerle örtülürse yine uzun bir zaman canlı kalabilirler. Gölge, mikroorganizmaların yaşamını uzatıcı bir faktördür. 02.07. Elektriğin Etkisi Sıvı ortamlarda suspansiyon halinde bulunan mikroorganizmalardan direk veya alternatif elektrik cereyanı geçirilirse, mikroplar zarar görebilirler. Cereyanın şiddetli ve geçme süresi fazla olursa daha zararlı ve öldürücü olurlar. Elektrik nedeniyle sıvı ortamda bazı kimyasal değişmeler de meydana gelebilir. Oluşan sıcaklık ve elektroliz olayı sonu meydana gelen ara maddeler (klor, ozon, vs.) mikroplar üzerine zararlı etkide bulunurlar. Elektroforezis: Protein moleküllerinin veya mikroorganizmaların sıvı ortam içinde suspansiyonları yapılırsa, yüzeyleri pozitif (+) veya negatif (-) elektrikle yüklenirler. Böyle bir ortamdan uygun bir süre ve şiddette elektrik geçirilirse, pozitif yüklü olanlar katoda, negatif elektrikle yüklenmiş olanlar da anoda doğru hareket ederler (elektroforezis). Elektroforezisin birçok yöntemleri vardır. Bunların arasında kâğıt elektroforezis özellikle, pratikte, anormal serum proteinlerinin saptanmasında, serum ve sıvılardaki gama globülinlerin düzeylerini ölçülmesinde kullanılır. Jel elektroforezis yöntemi de daha ziyade proteinlerin nukleikasitlerin sütrüktürel durumlarını ortaya koymada veya analitik amaçlarla kullanılmaktadırlar. 03. Kimyasal Faktörler Doğada serbest olarak yaşayan veya laboratuvarlarda üretilen mikroorganizmalar üzerine etkileyen birçok kimyasal faktör bulunmaktadır. Bunların bazıları optimal koşullarda olduğunda üremeyi artırıcı etkilemesine karşın bu sınırların dışında ise üremeyi kısıtlayıcı, durdurucu ve hatta öldürücü etkide bulunurlar. Doğaldır ki, bu tarzdaki etkinlik dereceleri, kimyasal maddelerin yoğunluğu, yapısı ve etkileme süresi ile direkt ilişkili olduğu kadar mikroorganizmalara da bağımlıdır. Mikropların üremelerinde etkili olan kimyasal faktörler arasında oksijen (O2), karbon dioksit (CO2), hidrojen iyon konsantrasyonu (pH), redoks potansiyel, ortama katılan bufferler yanı sıra hastalık oluşturan mikroorganizmaların üremelerini önlemek (stasis) veya öldürmek (sidal) amacı ile kullanılan antibiyotik, kemoterapötik maddeler ile çeşitli dezenfektanlar da bulunmaktadır. Bu son maddeler, özellikle, mikroorganizmaları kontrol altına almada kullanılırlar. 03.01. Oksijenin Etkisi Mikroorganizmaların, üremeleri için oksijene olan ihtiyaçları, çok değişiklik göstermektedir. Bu gereksinmeye göre mikroplar 5 temel bölüme ayrılarak incelenebilirler. Yandaki şekilde sırasıyla aerobik, anaerobik, fakültatif, mikroaerofil, aerotolerant üreme şekilleri görülmektedir. 1- Aerobik mikroorganizmalar: Üremeleri ve yaşamaları için havadaki oksijene ihtiyaç gösteren mikroplar, doğada diğerlerinden daha fazla bulunurlar. Bunlar havasız koşullar altında gelişemezler. Çünkü oksijensiz ortamlarda enerji elde edebilecek mekanizmaya sahip değillerdir. Dik agar besiyerlerinde üretildikleri zaman genellikle üst kısımda koloni oluştururlar. Tam aerobik mikroorganizmalar, havadaki moleküler oksijeni elektron alıcısı olarak kullanırlar. Bu tür mikropların enzim sistemleri, hidrojeni (H+), serbest oksijene (O2) transfer ederek hidrojen peroksit (H2O2) oluştururlar. Bu madde toksik olduğundan katalase enzimi tarafından hemen H2O ve O2 'ye ayrıştırılır (H2O2 ›.H2O + O2). Bazı mikroplar da H2O2 'yi hidrojen (H) alıcısı olarak ta kullanılabilirler (H2O2 + 2 (H) ›2H2O). Aerobik mikroorganizmaların üremeleri esnasında kültürlerin aerasyonu üreme üzerine olumlu yönde etki yapar. Aerobik mikroorganizmalar arasında, M. tuberculosis, B.anthracis, B. subtilis, sarcina, vs. sayılabilir. 2- Fakültatif mikroorganizmalar: Bu gruba giren mikroplar hem aerobik ve hem de anaerobik koşullarda üreyebilme mekanizmasına (enzimatik sisteme) sahiptirler. Bunlar, oksijen içeren koşullarda aynı aerobik mikroplar gibi üremelerine devam ederler. Anaerobik şartlarda da redükte olabilen maddeleri (sülfür, karbon, sodyum nitrat, vs.) hidrojen alıcısı olarak kullanabilirler. Ancak, bu mikroorganizmalar daha fazla enerji sağlayan aerobik koşullarda daha iyi gelişirler. Anaerobik durumlarda, fakültatif mikroplar az bir fermantatif metabolizma gösterirler. Diğer bir deyimle, substratları tam olarak okside edemezler. Bu tür mikroplar (enterobakteriler, stafilokoklar, vs.) dik agarın her tarafında üreme yeteneğine sahiptirler. 3- Anaerobik mikroorganizmalar: Anaerobik mikroplar oksijenin bulunmadığı ortamlarda gelişebilirler. Oksijen bunlar için zehirleyici tesir yapar. Bunlarda bulunan enzimler oksijen tarafından bloke edildiği gibi, enzim sistemleri, hidrojeni (H+), oksijene transfer edemez ve başka oksijen alıcısı (nitrat, sulfat, karbonat, vs) kullanırlar. Bu nedenle, hücre içinde H2O2 oluşmaz. Bu maddeyi ayrıştıramadıklarından, kendileri için toksik etki yapar. Bu tür mikroplar dik agar besiyerinin dip tarafında ürerler. Anaerobik mikroplar arasında, klostridiumlar, aktinomyces, Sphaerophorus necrophorus, v.s. sayılabilir. 4- Mikroaerofilik mikroorganizmalar: Bu mikroplar havada bulunan orandaki kadar oksijen içeren ortamlarda gelişemeyip, oksijen oranı %1-2 kadar düşürülmüş veya havasına %5-10 CO2 katılmış yerlerde üreme olanağına sahiptirler. Bunlar anaerobik olmayıp böyle koşullarda da gelişemezler. Mikroaerofilik mikroorganizmalardan B. abortus, C. fetus, bazı mikoplasma türleri vs. sayılabilir. Bu tür mikroplar katı besiyerlerinin yüzeyinden 1-1.5 cm kadar aşağıda ürerler. 5- Aerotolerant mikroorganizmalar: Bu mikroorganizmalar daha fazla yüzeyde olmak üzere, hem aerobik ve hem de anaerobik ortamlarda üreme yeteneğine sahiptirler. 03.02. Redoks Potansiyelin Etkisi (Oksidasyon-Redüksiyon Potansiyeli) Oksidasyon-redüksiyon (O-R) elektriksel bir olaydır ve elektron transferi üzerine dayanır. Oksidasyon (elektron kaybı) ve redüksiyon (elektron kazanma) fenomenleri genellikle birlikte cereyan ederler. Bir madde okside olurken diğeri redükte olur. Elektron alıcısı okside eden, elektron vericisi de redükte eden ajandır. Elektronun bir maddeden diğerine geçişi iki madde (reaktant) arasında potansiyel farkını yaratır. Bu farkın şiddeti, kazanılan ve kaybedilen elektronlara bağlıdır. Bu da, maddenin oksidan veya redüktan oluşuyla ilgilidir. Eğer, madde çok fazla oksidan ise elektriksel potansiyeli (veya O-R potansiyeli) o oranda büyük olur ve pozitif değer taşır. Eğer redüktan madde ise, bu değer düşüktür ve negatiftir. Okside olan ile redükte olan maddelerin konsantrasyonu birbirine eşitse, O-R potansiyeli sıfır olur. Anaerobikler düşük bir O-R potansiyeline gereksinme duyarlar (0.2 volt). Aerobiklerde ise durum + 0.2-0.4 volt'dur. O-R potansiyeli Eh sembolü ile gösterilir ve milivolt (mV) olarak ölçülür. Bu potansiyelin ölçülmesi, ekilen mikropların üreyip - üremediklerini de ifade etmesi bakımından önem taşır. Kuvvetli oksidan maddeler pozitif potansiyel (+ 200 mV) ve kuvvetli redüktanlar da negatif potansiyel (-200 mV) meydana getirirler. Hidrojenin bir atmosfer altındaki potansiyeli -400 mV 'dur. Kültürlerin aerasyonu, pozitif potansiyel yaratır. Mikroplar üremeye başlayınca potansiyel düşmeye başlar. O-R potansiyeli, elektrometrik veya kolorimetrik yollarla ölçülebilir. 03.03. Hidrojen İyon Konsantrasyonunun Etkisi (pH, Potansiyel Hidrojen) Mikroorganizmaların üremeleri için, besiyerinin pH 'sının optimal sınırlar içinde bulunması gereklidir. Minimal ve maksimal pH limitlerine yanaştıkça üreme azalır ve durur. Bakterilerin optimal pH limitleri oldukça değişiktir. Asit ortamı seven mikroorganizmalar (maya, küf, laktobasil, asetobakter, vs) yanı sıra, alkali besiyerlerinde üreyenler de (mikoplasma, toprak bakterileri, V. cholera, vs.) vardır. İnsan ve hayvanlarda hastalık oluşturanlar genellikle, konakçının sıvı ve dokularının pH derecesinde (pH. 7.0-7.4) ürerler. Patogenik mikroorganizmaların besi yerlerinde üreme pH limitleri, apatogenlerden daha dardır. Ortamın pH 'sının değişmesinde besiyerine katılan ve fermente olabilir karbonhidratların ayrışması sonu oluşan organik asitlerin, nitrogenli veya proteinli maddelerin dekompoze olması neticesinde meydana gelen amonyak veya alkalen maddelerinin önemi fazladır. Ayrıca, hücrede oluşan ve dışarı çıkan diğer metabolizma artıkları da pH 'nın değişmesine büyük ölçüde etkilerler. Bazı mikroplar da reaksiyonu dönüştürebilirler. E. aerogenes glukozu ayrıştırarak asit yapar ve ortamın pH 'sı düşer. Glukoz sarf edildikten sonra, bu sefer teşekkül eden, asit ürünler mikrop tarafından ayrıştırılır. Bu durumda besiyerinin pH 'sı normaline doğru çıkış gösterir. Üremeyi olumsuz yönde etkileyen pH değişmesini önlemek için, besiyerine buffer'ler katılır. Bu amaçla, genellikle, ayrı ayrı veya birlikte K2HPO4 veya KH2PO4 kullanılır. Bunlar meydana getiren hidrojen (H) ve hidroksil (OH) iyonlarının serbest kalmasının önüne geçer ve onlarla birleşikler oluşturur. Bu nedenle de, ortamın pH 'sı hemen asit veya alkali olmaz bir süre optimal limitler arasında kalır. Bir besiyeri hazırlanırken pH'sı da mikroorganizmanın fizyolojik karakterine uygun olarak (optimal pH) ve genellikle %10-20 NaOH 'la ayarlanır. Otoklavdan sonra 1-2 diziyem düşeceği hesap edilerek pH iyice saptanır. Bir sıvı ortamın pH 'sını ölçmede ya elektrikle çalışan pH metreler veya daha az duyarlı olan kolorimetrik yöntemler kullanılır. Bir ortamın pH'sı, içinde bulunan hidrojen iyonların konsantrasyonu ile ölçülür. Saf suyun litresinde, + 22 °C' de 10-7 gram hidrojen iyonu (H+) ile yine aynı miktarda (10-7 gram hidroksil iyonu (OH-) bulunur. Her iki iyon aynı konsantrasyonda bulunması nedeniyle saf suyun reaksiyonu nötrdür ve pH 'sı 7.0 olarak kabul edilir. Bir sıvının pH 'sı 1 ile 14 arasında değişir. Eğer pH = 1-6 arası ise asit, pH = 7.0 nötr ve pH = 8 ile 14 arası ise alkalidir. Asitlik 1'den 6 aya doğru azalır ve alkalilik ise 8'den 14'e doğru gittikçe artar. Diğer bir ifade ile bir sıvının pH' sı 7'den küçükse asit, büyükse alkalidir. Her pH birimi azaldıkça, hidrojen iyon konsantrasyon artar, buna karşılık, hidroksil iyon konsantrasyonu azalır. Bir sıvıdaki hidrojen (H+) ve hidroksil (OH-) iyon konsantrasyon çarpımları sabittir. (H+) x (OH) = K = 10-7 x 10-7 = 10-14). Bir solusyonun pH 'sı sıfır ise, hidrojen iyon konsantrasyonu 10° veya 1 normaldir. Bu solusyon çok asittir. Kuvvetli asitler suda fazla dissosiye olurlar (HCl, H2SO4, vs). Buna karşılık asetik asit, sitrik asit, vs. zayıf asitlerdir ve suda az dissosiye olurlar. 04. Biyolojik Faktörler Canlıların vücudunda özellikle, sindirim, solunum, urogenital sistemleri ile derilerinde değişik cinslere ait sayısız mikroorganizma (yerleşik devamlı mikroflora) bulunmaktadır. Bunlar birbirleri ile ekolojik bir denge içinde, birbirlerinin üremelerini sınırlayarak yaşamaktadırlar. Sentezledikleri veya salgıladıkları substanlar karşılıklı etkileyerek birbirlerinin üremelerine ve hatta ölmelerine de yol açarlar. Aynı zamanda, bu yerleşik flora bazı patojenik mikroorganizmaların kolonizasyonuna da mani olur. Eğer bu metabolitleri sentezleyen mikroorganizmalardan biri veya ikisi ortadan kaldırılırsa, diğerinin fazla üremelerine ve bazı durumlarda hastalık yapmalarına da neden olur. Özellikle antibiyotiklere duyarlı olmayan mikroorganizmalar C. albicans veya C. difficile infeksiyonlar oluşturabilirler. Sindirim sistemi florasında bulunan, E. coli 'nin sentezlediği colicin (bakteriyosinler), bu maddeyi sentezlemeyen E. coli 'ler üzerine öldürücü etkide bulunur. Eğer bakteriyosin sentezleyen E. coli 'ler antibiyotik tedavileri sonunda çok azalırlarsa, diğer E. coli 'ler çoğalma fırsatı bulurlar. Böylece, sindirim, solunum, urogenital ve deride bulunan mikroflora birbirleri ile çok hassas bir denge içinde bulunurlar ve sentezledikleri antagonist etkiye sahip metabolitlerle birbirlerinin üremelerini kontrol altında tutarlar. Vücudun çeşitli sistemlerinde (sindirim, solunum, urogenital) ve diğer bölgelerin de (oral ve deri de) bulunan yerleşik mikroflora aynı zamanda karşılıklı bir ortak yaşam içinde de bulunurlar. 05. Mekanik Faktörler 05.01. Çalkalamanın Etkisi Bu faktörler laboratuvarlarda mikroorganizmaların, özellikle, hareketsiz olanlarının veya zayıf üreme gösterenlerin üremelerini ajite etmek ve bulunduğu ortamlardan daha elverişli yerlere ulaşmasını sağlamak amacı ile uygulanmaktadır. Laboratuvarlarda kültürlerin çalkalanması genellikle çok hafif olmakta (dakikada 10-20 devir) ve üreme üzerine olumlu etkide bulunmaktadır. Eğer çalkalama çok hızlı veya sert olursa mikroorganizmalarda ölümler meydana gelebilir. 05.02. Filtrasyon Sıvı kültürlerde, sıvı besiyerinde, patolojik sıvılarda, serumlardaki, bakterileri ve partikülleri gidermede filtrelerden fazla yararlanılır. Bu amaçla, bakterileri tutan ve delik çapları belli olan özel filtreler kullanılır. Bakteri geçirmeyen filtrelerin delik çapı 1 mikrometreyi (µm) aşmamalıdır. Bakteri alıkoyan filtreler yapısını oluşturan maddelere göre başlıca 5 kısma ayrılırlar. 1- Seitz filtreleri: Bu tür filtreler asbestden yapılmış diskler halindedirler. Delik çaplarına göre birçok türleri vardır. Bakterileri tutan EK (entkeimung) ve sıvıları berraklaştıran (K) gibi fitrelerden mikrobiyoloji laboratuvarında, gereğine göre, önce (K) sonra da (EK) tipleri kullanılabilir. Seitz filtreleri komple olarak etrafı gümüşle kaplı veya paslanmaz çelikten yapılmış özel metal parçadan ve bir de metal elekten oluşur. Otoklavda sterilize edildikten sonra kullanılır. Asbest filtre de bu metal parçalardaki elek üzerine monte edilir. Seitz filtrelerin sıvıları absorbe özelliği yanı sıra bazı toksik maddeleri de sıvıya verme durumları da vardır. Bu nedenle, filtrasyondan önce, filtreden steril distile su geçirilerek yıkanır ve olumsuz etkileri giderilir. Sonra, bu süzüntü çekilerek alınır ve sonra süzülmek istenen sıvı süzülür. Kullanıldıktan sonra asbest diskler atılır. Seitz filtrelerinin çok eski bir tarihi olmasına karşın bu günde hala kullanan yerler vardır. 2- Berkefeld filtreleri: Bu tür filtreler fosil diatome toprağından yapılmıştır. Sıvıları emme kabiliyeti fazladır. Delik çapları çok değişik olarak imal edilir. Başlıca 3 tür porositeye sahiptir, kaba (V), normal (N) ve ince (W). Bu nedenle, en çok (W) tipi kullanılır ve bu mikropları geçirmez. Bu tür filtreler kullanmadan önce sterilize edilirler. Kullanıldıktan sonra çok ince fırça ile temizlenir ve suda kaynatılırlar. Sonra, dıştan içeri su geçirmek suretiyle temizlenirler. Filtreler, kurutulur ve tekrar sterilize edilerek kullanılırlar. Eğer organik madde ile tıkanıklık, meydana gelmişse filtre fırında yakılarak bu tıkanıklık giderilir. Tarihsel değeri vardır. Bugün kullanılmamaktadır. 3- Chamberland filtreleri: Bu filtre türü sırsız porselenden yapılmıştır ve çeşitli porositeye sahiptir. Bu özelliğine göre L1a, L2 ve L3 tipleri, Berkefeld filtrelerinin (V) (N) ve (W) bujilerinin eşdeğerdedir. Kullanıldıktan sonra temizlenir, kurutulur ve otoklavda sterilize edilir. Tarihsel değeri vardır. 4- Cam tozu filtreleri: Cam tozlarının bir araya getirilip birleştirilmesinden oluşan cam filtreler de porositelerine göre E (çok kaba), C (kaba), M (orta) F (ince), UF (çok ince) olarak yapılmıştır. Laboratuvarlarda çeşitli amaçlar için kullanılır. Ancak, özel bir filtrasyon aparatına monte edilerek otoklavda sterilize edilirler. Kullanıldıktan sonra akan su ile ters yönde yıkanır. Lüzum halinde, KNO3 ihtiva eden sıcak H2SO4 solusyonu, filtreyi temizlemek için kullanılır. Sülfirik asit + bikromat karışımı kullanılmaz. Bugün çok nadiren kullanılmaktadır. 5- Sellüloz membran filtreler: Başlıca iki tür sellüloz membran filtre vardır. Biri eski tip olan sellüloz nitrat (gradokol membran) diğeri de yeni veya modern tip olan sellüloz asetat filtreleridir. Gradokol membranlar, çeşitli porositede (3 nm-10 nm) yapılabilir. Genellikle virusların büyüklüğünü ölçmede kullanılırlar. Milipor filtreler de aynı şekilde delik çapları değişik büyüklükte (8µm-0.01 µ) hazırlanmaktadırlar. Sellüloz asetat filtreler de iki tabaka vardır. Basal tabakada 3-5 µm ve üst tabakada 0.1-1.0 µm çapında porosite bulunur. Bu nedenle bakteriler üst tabakada tutulurlar. Otoklava (121 °C.) 35-45 dakika dayanabilirler. Filtre disklerinin çapları 1.7-14 cm kadar olabilir. Özel metal veya cam tutucularda muhafaza edilirler. Sellüloz filtrelerin, absorbsiyon kabiliyetinin daha az olması nedeniyle, Seitz filtrelerine tercih edilirler. Ayrıca daha hızlı süzme kapasitesi de vardır. Bakteri üst yüzeyde tutulduğu için de, bir agarın üzerine yatırılarak ekilebilirler. Filtrasyonda, filtrelerin özelliğine göre, negatif veya pozitif basınç kullanılır. 05.03. Santrifugasyon Normal laboratuvar santrifüjleri ile bir sıvı içindeki mikropları gidermek pratik olarak mümkün değildir. Yüksek devirli santrifüjlerle hem bakteriler ve hem de viruslar çökebilirler. Ancak, bu çökme işlemi viruslar ve bakteriler için %100 kabul edilemez. Özellikle, sıvı içinde fazlaca virus kalabilir. Bu sebeple santrifüj yardımıyla bütün mikroorganizmalar giderilemezler veya sıvı steril hale getirilemez. 05.04. Ezmek Santrifüj yardımıyla çöktürülen mikroplar bir havana veya ezme aletine konur burada ezilerek parçalanabilir. Bu yöntemle de bütün mikroplar ölmezler. 05.05. Basınç Uygulamak Devamlı ve yüksek basınç altında bazı mikroplar ölebilirler. Ancak hepsi ölmez. 05.06. Çalkalamak Mikropların sertçe ve devamlı çalkalanması bazılarının ölümüne neden olabilir. Fakat büyük bir kısmı canlı kalabilir. 05.07. Vibrasyon Suspansiyon halindeki mikroplar ultrasonik vibrasyonlara maruz bırakılırsa ölebilirler. Bu, tam anlamıyla sterilizasyon sağlamaz. Prof. Dr. Mustafa ARDA

http://www.biyologlar.com/bakterilerin-uremelerine-etkili-faktorler-1

DOĞAL VE KUVVETLENMİŞ SERA ETKİSİ NEDİR ?

Yeryüzündeki tüm yaşam biçimleri için vazgeçilmez bir ortam olan atmosfer, kendilerine özgü fiziksel ve kimyasal özellikleri bulunan birçok gazın karışımından oluşur. Atmosferin bileşimi durağan değildir; zamandan zamana, yerden yere değişebilir. Atmosferi oluşturan başlıca gazlar, azot (% 78.08) ve oksijen (% 20.95), temiz ve kuru hava hacminin % 99’unu oluşturur. Bu gazlar atmosferin en bol bulunan bileşenleri ve Yerküre üzerindeki yaşam için çok önemli olmalarına karşın, hava olaylarını etkilemedeki görevleri küçüktür ya da önemsizdir. Kalan yaklaşık % 1’lik kuru hava bölümü, etkisiz bir gaz olan argon (% 0.93) ile nicelikleri çok küçük olan bazı eser gazlardan oluşur. Atmosferdeki birikimi çok küçük olmakla birlikte, önemli bir sera gazı olan CO2, % 0.037 oranı ile dördüncü sırada yer alır. Doğal Sera Etkisi Atmosferdeki doğal sera etkisinin varlığı ve işlevi, daha küçük bir ölçekte, tarımsal üretimde kullanılan bitki seralarının çalışma sistematiği ile benzeştirilebilir. Bitki seralarında kullanılan cam ya da plastik kaplamalar, kısa dalgalı güneş ışınımlarını geçirmekte, buna karşılık uzun dalgalı yer (kızıl ötesi ya da termik) ışınımının büyük bölümünün kaçmasına engel olmaktadır. Sera içinde tutulan termik ışınım, seranın ısınmasını sağlayarak, hassas ya da ticari değeri bulunanbitkiler için uygun bir yetişme ortamı oluşturur. Bitki seralarının içindeki sıcaklığın istenen değerlerde olmasını sağlamak için, hava koşullarındaki değişimler dikkate alınarak, havalandırma pencereleri kullanılır ya da ek ısıtma yapılır.Yerküre’nin sıcaklık dengesinin kuruluşundaki en önemli süreç olan doğal sera etkisinin oluşumu da, atmosferin kısa dalgalı güneş ışınımını geçirme, buna karşılık uzun dalgalı yer ışınımını emme ya da tutma eğiliminde olmasına bağlıdır. Gelen güneş ışınımının yaklaşık % 31’i yüzeyden, atmosferdeki aerosollerden ve bulut tepelerinden yansıyarak uzaya geri döner. Güneş enerjisinin Yerküre-atmosfer sisteminde tutulan % 69’luk bölüm, iklim sistemini oluşturan ana bileşenlerce (atmos­fer, hidrosfer, litosfer ve biyosfer) kullanıldıktan sonra uzun dalgalı yer ışınımı olarak atmosfere geri verilir. Giden kızıl ötesi ışınımın önemli bir bölümü sera gazlarınca ve bulutlarca emilir ve atmosfere geri salınır. “Atmosferdeki gazların gelen Güneş ışınımına karşı geçirgen, buna karşılık geri salınan uzun dalgalı yer ışınımına karşı çok daha az geçirgen olması nedeniyle, Yerküre’nin beklenenden daha fazla ısınmasını sağlayan ve ısı dengesini düzenleyen doğal süreç” doğal sera etkisi olarak adlandırılır. Yeryüzü, sera etkisi sayesinde, bu sürecin bulunmadığı ortam koşullarına göre yaklaşık 33 °C daha sıcaktır. Güneş ışınımı ile yer ışınımı arasındaki bu dengeyi ya da enerjinin atmosferdeki ve atmosfer ile kara ve okyanus arasındaki dağılışını değiştiren herhangi bir etmen, iklimi de etkileyebilir. “Yerküre/atmosfer sisteminin enerji dengesindeki herhangi bir değişiklik” ise ışınımsal zorlama olarak adlandırılır. Yerküre’nin güneşin çevresinde izlediği yörüngedeki ve kendi eksen eğimindeki yavaş değişimler, güneş ışınımının mevsimsel ve enlemsel dağılışını etkilemektedir. Bu yüzden, bazı bilimciler, eskiden beri iklim değişikliklerinin (örneğin, buzul ve buzularası çağların) oluşmasından, Yerküre’nin eksen eğimindeki değişimleri ve yörüngesindeki sapmaları da sorumlu tutmuştur. Kuvvetlenmiş Sera Etkisi Sanayi devriminden bu yana yoğunlaşan insan etkinlikleri (örn.; kömür, petrol, doğal gaz gibi fosil yakıtların yakılması), orman alanlarının yok edilmesi ve endüstriyel süreçlerde ortaya çıkan gazlar) nedeniyle, atmosferdeki sera gazı birikimlerinde belirgin bir artış gözlemlenmektedir. BM İklim Değişikliği Çerçeve Sözleşmesi (İDÇS) ve onun Kyoto Protokolü (KP) başlıca altı sera gazının (CO2, CH4, N2O, hidrofluorokarbonlar (HFC’ler), perfluorokarbonlar (PFC’ler) ve sülfür heksafluorid (SF6)), kontrol altına alınmasını öngörmektedir. Stratosferdeki ozon tabakasının incelmesine neden olan klorofluorokarbonlar (CFC’ler) ise Montreal Protokolü’nce denetlenmektedirler. Özellikle atmosferdeki birikiminin büyüklüğü ve artış hızı ile yaşam süresi dikkate alındığında, öteki sera gazlarına göre CO2’nin önemi daha iyi anlaşılır.Bu yüzden, Mauna Loa (Hawaii) Gözlemevi’ndeki atmosferik karbondioksit izleme programı, küresel iklim değişikliği çalışmalarının temelini oluşturur. 1958 yılından beri yapılmakta olan Mauna Loa ölçümlerine göre, Yerküre atmosferindeki CO2 birikimi çok hızlı bir biçimde artmaktadır. Mauna Loa’nın yayımlanan son ölçüm sonuçları, 1958 yılında yaklaşık 315 ppmv olan atmosferdeki yıllık ortalama CO2 birikiminin, 2003 yılında yaklaşık 376 ppmv’e yükseldiğini gösteriyor. Küresel ölçümler, öteki sera gazlarının çoğunun atmosferik birikimlerinin de arttığını kanıtlıyor. Sera gazı birikimlerindeki bu artışlar, Yerküre’nin daha fazla ısınmasına yol açan pozitif ışınımsal zorlamanın oluşmasını sağlar. “Yerküre/atmosfer ortak sisteminin enerji dengesine yapılan pozitif katkı”, kuvvetlenmiş sera etkisi olarak adlandırılır. Bu ise, Yerküre atmosferindeki doğal sera gazları (su buharı, CO2, CH4, N2O ve O3) yardımıyla yüz milyonlarca yıldan beri çalışmakta olan doğal sera etkisinin kuvvetlenmesi anlamını taşır. (Şekil.3) Ancak bitkisel sera örneğinden farklı olarak, Yeryüzü’nün doğal sera etkisinin kuvvetlenmesi sonucunda ortaya çıkan küresel ısınmanın etkisini zayıflatacak bir “havalandırma penceresi” yoktur. Bu nedenle, insan kaynaklı sera gazlarının salımlarının kontrol altına alınması ve azaltılması, iklim değişikliği ile mücadelenin en önemli adımlarını oluşturur.

http://www.biyologlar.com/dogal-ve-kuvvetlenmis-sera-etkisi-nedir-

Ötrofikasyona etki eden mikroorganizmalar

Doğal ekosistem yani kirlenmemiş ekosistem sürekli bir döngü halindedir ve bu döngüde 3 önemli grubun payı vardır: • Üreticiler, yada fotosentetik organizmalar, yani (bitkiler, alg ve fotosentetik bakteriler) ışık enerjisini kimyasal enerjiye çevirip, CO2 ve çeşitli mineraller kullanıyorlar, • Tüketiciler, bunlar herbivorlar ve karnıvorlar dır, • Ayrıştırıcılar, bunların en önemlisi bakterilerdir. Bakteriler, organik maddeyi inorganik bileşiklere çevirip, fotosentetik türler için besin maddelerini ortaya çıkarırlar. Her ortamada mikroorganizmaların gelişmesi çeşitli faktörlerle kontrol edilmektedir. En önemlisi organizmalar için besin elde edebilirliği ve enerji sağlanmasıdır. Enerji yada besin kaynaklarında her türlü fiziksel yada kimyasal değişiklik, mikrobiyal populasyonda değişikliğe neden olur. bu değişikliğin türü ve büyüklüğü ekosistemin bozulmasında etkendir. Stabil biyolojik topluluklarda üreticiler ve tüketicilerin aktiviteleri arasında bir denge mevcuttur. Bu denge, organik materyalin aerobik indirgenmesi ile fotosentez (güneş enerjisinin kullanmasıyla CO2 i organik bileşiklere redükte etmek) arasındaki ilişkidir. 106 CO2 + 16 NO3 + HPO4 + 122H2O + 18H+ + enerji + eser durumda elementler Fotosentez < > Respırasyon ( C106 H263 O110 N16 P1) + 138 O2 Algal protoplazma Fotosentez (oksijen üretimi) ile solunum (oksijen tüketimi) arasındaki ilişki bir denge koşulunda olmalıdır. Eğer F>S (Fotosentez > solunum) olursa bu durum fotosentetik türlerin artışını gösterir. Genellikle sudaki alglerin varlığı organik maddenin varlığını gösterir. Alglerin organik madde olarak parçalanması ise oksijen tüketimine neden olur, böyle bir durumda F<S dir. Şüphesiz göller uygun hava koşulları altında katmanlı olabilirler. İlkbaharın ilk günlerinde bütün su kütlesi, maksimum yoğunluğa yakın sıcaklıkta olacak (4°C) ve rüzgar hareketinin sebep olduğu karışmaya gösterilen termal resistans az yada hiç olmayacaktır. Baharın ilerlemesiyle yüzey suları, karışma meydana gelebilmesinden dolayı daha hızlı ısınır. Derin göllerde yüzey suları daha sıcaktır ve yoğunluğu az olur. Katman oluşumu için termal direnç yükselir. Yazın, derin göllerdeki yoğunluğu az, üstteki sıcak tabakaya epilimnion ve yoğunluğu fazla alt soğuk tabakaya hipolimnion adı verilir. Sonbaharda epilimnion ısı kayıbı nedeniyle daha soğuk olur ve yoğunluğuda hipolimnion’dan daha fazla olur. Soğuk su çökmeye başlar ve bütün göl alt üst olarak karışır. Sığ göllerde ısı üriform bir şekilde azalır yada yükselir. Onun için yaz dönemlerinde bir katman oluşumu gözlenmez. Eğer bir göl katmanlıysa F ve S arasında özel bir ayırım olacaktır. Algler epilimnion da fotosentezi meydana getirip ve öldüğü zaman hipolimnion da birikirler. Eğer aşırı miktarda fotosentez meydana gelirse yani, F>S ise bu durum hipolimnionda belirli bir periyotta anaerobik koşulları oluşturacaktır. Yaz dönemlerinde aşırı bir alg gelişmesi ile kirlilik, belirli bir zaman içerisinde yavaş da olsa oluşur. Sonbaharda alglerin ayrışmasıyla tekrar aşırı bir heteotrofik bakteri gelişimi ve oksijen tüketimi görülür. Fallon ve Back, Mendota Gölünde mavi ve yeşil alglerin ayrışması üzerinde bir araştırma yapmışlar ve bu araştırmada bazı türlerin ayrışmaya diğerlerine göre daha dirençli olduğunu göstermişlerdir. Nehirler açık sistemler olduğundan durumları göllerden farklı olup ötrofikasyonna karşı koyma kabiliyeti, daha fazladır çözünmüş oksijeni ve redükte olmamış materyalleri de daha fazladır. Bu karakterleri denize ulaşana kadar da saklayabilirler. Ötrofik nehirlerde ve göllerde bulunan mikroorganizmalar birbirinden farklıdır. Nehirlerde Cladophora çok çabuk gelişerek bir takım sorunların ortaya çıkmasına neden olur. Çoğu suların iç kısımlarındaki algal artış, ortamda bulunan fosfor miktarı ile sınırlanır. Azot noksanlığı daha az kritikdir. Çünkü bazı mikroorganizmalar, özellikle belli bakteriler ve mavi-yeşil algler atmosferden azot fikse ederler. Michigan Gölünde yapılan bir araştırmada ortamda bulunan azotun % 50 sini atmosferden fikse edildiği saptanmıştır. Bu olayın başlıca sorumlusu olan mavi-yeşil alglerden Aphonizomenondir. Miller ve arkadaşları tarafından birçok göllerde yapılan bir araştırmada, 35 gölde gelişmeyi sınırlayan faktörün fosfat, 8 gölde azot ve 6 göldede diğer faktörler olduğu belirtilmiştir. Ötrofikasyon hızını etkileyen faktörler, sadece fosfat ve azot değildir. Suyun ısısı, hem gelişme oranını ve solunumu hem de çözünmüş oksijenin miktarını etkiler. Fotosentez oranı ışık enerjisine bağlıdır. Buda suyun bulanıklığına bağlıdır. Bulanıklığı az olan sularda, ışık daha derinlere nüfuz eder. Fotosentez ile karbon kaynaklarının verimlilik üzerindeki etkileri arıştırılmış ve CO2 düzeyinin bir sınırlayıcı etkisi olmadığı sonucuna varılmıştır. Bütün bu faktörler etkili olabilir ama verimlilik üzerinde birincil etkili olan en önemli iki faktör fosfat ve azottur. Çeşitli fosfat ve azot kaynaklarından bu maddeler su yüzeyine girerler. Bu kaynakların bir kısmı doğal, bir kısmı ise insan tarafından oluşmuştur. Ötrofikasyon problemini tanıtmak ve kontrol etmek için iki esas kaynağı ayırtetmek gerekir. Bunlar yaygın ve noktasal kaynaklardır. Yaygın kaynaklar, yağış miktarı, drenaj, kuşlar, hayvan ve balıkların dışkısı ve yaprak döküntüleridir. Noktasal kaynaklar ise, insan tarafından meydana gelmiş bütün kaynaklar, yani endüstriyel ve tarımsal atıklardır.

http://www.biyologlar.com/otrofikasyona-etki-eden-mikroorganizmalar

BİYOELEKTRİK - Canlı Sisteminin Elektrikle Olan Birlikteliği

Canlı sistemlerinin birbirleriyle koordine bir şekilde kusursuz çalışabilmesi için elektrik enerjisine ihtiyaç vardır.Aslında canlı vücudunu dev bir fabrikaya benzetebiliriz.Dev bir fabrikada tüm kontrol elektrik sistemleri ve ileri düzeyde elektrik enerjisine ihtiyaç duyan makinelerden oluşur.İşte bu makinelerin çalışabilmesi ve aralarında geniş bir koordinasyon sağlayabilecek bir ağın olabilmesi de bu sisteme yeterli elektrik enerjisinin teminatıyla ve mükemmel bir elektriksel koordinasyonla olabilir.Canlı vücudu ise dev bir fabrikadan çok daha kompleks bir yapıya sahiptir.Bunun için vücudumuzda tıpkı bir fabrika gibi elektrik enerjisini kullanmakta ve bu şekilde hiçbir hataya meydan vermeksizin koordinasyonlu bir şekilde çalışabilmekte ve hayatını sürdürebilmektedir.Bu elektrik enerjisini de bir takım elektro-kimyasal işlemlerle meydana çıkarmaktadır. Canlı bir sitemde neredeyse tüm işlemler elektrikseldir.Canlının en küçük yapı taşı olan küçük bir hücrenin bölünmesinden kaslarımızın hareketine kalbin atışına duyu organlarımızın dış dünyadaki uyarıları alması ve sinir sistemin de bu uyarıların işlenmesine ve cevabının verilip gerek kaslarda gerekse bezler üstünde işlemlerin olmasına kadar bir çok işlem elektro-kimyasal enerjiye ihtiyaç duyar.Biyoloji Biliminde de canlı vücudunun bu mükemmel sistemi yeni bir dalın meydana çıkmasına sebep olmuştur:Biyoelektrik.Biyoelektrik dalında uzmanlaşan ve bu alanda araştırmalar yapan Biyologlar ve Sinirbiyologları da canlıların bu elektriksel sistemlerini daha detayıyla görmeye ve sinir sistemini keşfetmeye çalışmaktadırlar.Bu şekilde ileride canlıların sinir sistemleri daha iyi bir şekilde anlaşılabilmesi ve böylece felç, multiplskleroz gibi hastalıların daha iyi anlaşılması ve kesin tedavi yöntemlerinin geliştirilmesi amaçlanmaktadır. Vücudumuz dev bir sinir ağına sahiptir.Sinir olarak ifade edilen biyoelektronik bu ağlar vücudumuzun her bir noktasına ulaşmıştır.Her bir organdan gelen elekro-kimyasal uyarılarla sinir sistemimizin ilgili bölümleri uyarılır ve uyaranlara karşı gerekli cevap verilerek vücudun koordinasyonu ve bu şekilde homeostasi sağlanmış olur.Bu sinir ağını oluşturan hücrelere baktığımızda Nöronlarla karşılaşırız.Nöronlar çok mükemmel bir dizayna sahiptir.Dendrit olarak ifade edilen kısa ve akson diye adlandırılan uzun lifler ve hücre gövdesinden oluşur.Dendritler impulsları(uyarı) almaya ve hücre gövdesine iletmeye akson ise hücre gövdesinden alarak bir diğer nörona göndermeyle ve taşımayla görevlidir.Akson uzun bir liftir.Bazı aksonların üzerlerinde ranvier boğumlara rastlanır bu boğumlar elektriksel sinyallerin daha hızlı iletilmesini sağlar.Aksonları kaplayan miyelin kılıf da akson gövdesini korumakla ve diğer nöronlardan yalıtmayla görevlidir.Tıpkı bir kablonun üzerindeki plastik kaplama gibi düşünülebilir.MS (Multipl skleroz)Hastalığı da bu yalıtımı sağlayan koruyucu kılıfın zarar gördüğü bir hastalık çeşididir.Sinir sistemlerinin ilettiği elektriksel sinyaller tam olarak yalıtılmadığı için bu hastalarda duyu azalması,kısa süreli hafıza sorunları,denge bozukluğu,hissizlik,konuşma bozukluğu gibi belirtiler meydana çıkar.Sinir ağı bir çok kola ayrıldığı için bazen sinirler arasında bir kopukluk oluşur.Buradan bilgi akışının devam edebilmesi gerekmektedir.Bunun için bu boşlukla karşılaşıldığında elektriksel sinyaller hemen kimyasal sinyallere dönüştürülür ve nörotransmitter olarak adlandırılan bu kimyasal sinyalleri taşıyan kimyasal moleküller sinaps denilen bu boşluklara dökülür.Karşı taraftaki sinir uçlarının kimyasal sinyallerle uyarılması neticesinde karşı taraftaki sinir uçları bu sinyali alır ve tekrar elektro-kimyasal işlemler neticesinde aynı nitelikteki elektriksel sinyale dönüştürerek impulsların gerekli organa götürülmesi sağlanır.Tüm bu olanlar vücudumuzdaki sinir ağında yaşananların aslında kısa bir özeti bile sayılamaz.Tek bir hücrenin de elektriksel güce ihtiyacı vardır.Bunun sağlandığı birim ise Mitokondri organeledir.Mitokondri bu şekilde enerji üreterek hem hücresel boyuttaki işlemler için gerekli olan enerjiyi hem de sistemlerin çalışabilmesi için gereken enerji ihtiyacını karşılar.Mitokondri enerji yi besinlerden kimyasal olarak alıp hücrelerin kullanabileceği ATP(Adenozintrifosfat) molekülüne dönüştürür.Bu şekilde hücre için gerekli enerjiyi üretmiş olur. İşte görüldüğü gibi aslında vücudumuzdaki tüm sistemlerin çalışabilmesi için elektrik enerjisine ihtiyaç vardır.Bu enerji de son derece güzel işleyen bir sistem sayesinde durmaksızın üretilebilmekte ve sistemlerin koordineli olarak kusursuz çalışabilmeleri için en uygun şekilde görev yapmaktadır. Biy.Murat KÖSEDAĞ

http://www.biyologlar.com/biyoelektrik-canli-sisteminin-elektrikle-olan-birlikteligi

Gözün yapısı göz anatomisi

Gözün yapısı göz anatomisi

Fotoğraf makinasının yapısı, insan gözüne benzetilmiştir. Gözde ışığın içeri girmesine imkan veren ve karanlıkta genişleyip aydınlıkta daralan göz bebegi (iris), gelen ışınların odaklanmasını sağlayan mercek (Iens) ve arkada çok duyarlı film gibi görev yapan sinir tabakası (retina) vardır. Göz merceği ile odaklaştırılan görüntü sinir tabakasını uyarır.Bu görüntü göz siniri yoluyla beynimizin arka kısımlarındaki görme merkezine ulaştırılır. Beyin bu görüntüleri yorumladıktan sonra, biz cisimleri araba, insan, çiçek vb. diye algılayabiliriz. Gözümüz iç içe geçen üç tabakadan oluşur. En dışta yumurtanın akı gibi beyaz (sklera) tabakası, ön kısımda saydamlaşır. Bu saat camı gibi duran tabakaya kornea denir. Kornea dışarıdan gelen ışınları bir miktar kırarak merceğin üzerine odaklar. Kornea saydamlığını kaybedince görüntü bulanıklaşır. Kornea sinir yönünden çok zengindir, bu yüzden gözümüze toz dahi kaçsa, aşırı batma hissi şeklinde hissederiz. Gözümüzü çevreleyen ikinci tabaka damar tabakasıdır. (koroid). Görevi sinir tabakasını beslemektir. En içteki tabaka sinir tabakasıdır (retina). Sinir tabakasında 130 milyon çubuk, 7 milyon koni vardır. Bu hücrelerin bir kısmı siyah - beyaz; bir kısmı da mavi, kırmızı, yeşil görmeleri sağlar. İki gözümüzle baktığımızda kaşımızdaki görüntüyü 275 milyon nokta olarak görürüz.Bu görüntü netliği, en iyi çözünürlüklü bilgisayar-tv ekranından 500 kat daha nettir. Sinir tabakasında oluşan elektiriksel uyarılar, göz siniri ile beyne iletilir. 3.4 mm kalınlığındaki göz sinirinin içinde bir milyon sinir lifi vardır. Bunların arasında kısa devre olmaması içinde her birinin üzeri myelin tabakası ile kaplıdır. İki gözden gelen göz siniri (chiasma) denilen bölgede her biri ile çaprazlaşır. Bu sayede her gözün iç ve dış kısmında oluşan görüntüler üst üste gelir. Bu sayede de bizler iki gözümüzle üç boyutlu görebilmekteyiz. Gözümüzün içindeki boşluğu vitre denilen yumurta kıvamında bir jel sıvı doludurur. Bu saydamdır. Yaşlılıkta ve bazı göz hastalarında, hyalurinik asit bozulur kalsiyum oturur. Hastalar kara sinek veya tül gibi gözlerinin önünde yüzen cisimler görürler. Gözümünüz önündeki renkli tabakaya iris denir. Görevi fotoğraf makinasındaki gibi fazla ışıkta daralmak, karanlıkta genişlemektir. Ayrıca yakındaki cisimlere baktığımızda yine küçülür. Göz içindeki merceği çevreleyen lifler ve etrafındaki adale, merceğin ışınları odaklamasını sağlar. Bu sayede hem yakını hem uzağı görebiliriz. Bütün bu mekanizmalar refleksler yolu ile mükemmel şekilde kontrol edilir. TOPOGRAFİ 1. Anterior pol : Kornea eğiminin merkezidir. 2. Posterior pol : Globun arka eğiminin merkezidir. Optik sinirin hafif temporalinde lokalizedir. 3. Geometrik (anatomik) aks : Ant. ve post. polü birleştiren çizgidir. 4. Görme (vizüel) aks : Foveanın merkezinden fiksasyon noktasına çizilen çizgidir. 5. Optik aks : Ant. polden başlayıp, lensin merkezinden geçip retinaya uzanan çizgidir. 6. Ekvator : Her iki pol arasındaki orta noktada gözü çepeçevre saran çizgidir. 7. Meridyen : Ekvatora dik, ön ve arka polden geçen dairesel çizgidir. 8. Ön arka çap : 22-26 mm. Çevre : 69-81 mm. 9. Ortalama ağırlığı 7.5 g., hacmi 6.5 ml. dir GÖZÜN TABAKALARI ve BOŞLUKLARI Esas olarak üç tabakadan oluşur : 1. Dış destek kılıfı : Saydam kornea, opak sklera ve limbus. 2. Orta tabaka (uvea) : İris, korpus siliyare (aköz humor sentezi ve lens desteği) ve koroid (komşu retinanın beslenmesi) 3. İç tabaka (retina) : Duyusal retina ve tek katlı RPE. Lens : İrisin arkasında bulunan saydam yapıdır. Kapsülünden uzanan zonüllerle korpus siliyareye tutunur. Üç boşluk mevcuttur : 1. Ön kamara : İris ve korneanın arka yüzü arasındadır. 2. Arka kamara : Önde iris, arkada lens ve zonüllerle sınırlandırılmıştır. 3. Vitreus boşluğu : Hacimce en büyük. Lens ve zonüllerin arkasında, duyusal retinaya komşu alanları doldurur. Vitreus humor su (% 98.5), kollajen fibriller, protein ve hyaluronik asit içeren saydam bir jeldir. DIŞ KILIF 1. Beyaz, opak sklera gözün 5/6 arka kısmını, saydam kornea 1/6 ön kısmını oluşturur. 2. Korneoskleral limbus, aköz humor direnaj sistemini barındırır. 3. SKLERA : a. Yoğun fibrokollajenöz bir yapıdır. Önde episklera, Tenon kapsülü ve konjonktivayla örtülüdür. Arkada Tenon kapsülüne yapışıktır. b. Ön ve arka iki büyük açıklığı vardır. c. Optik sinir etrafında en kalındır (1 mm.), rektus adale insersiyolarının gerisinde en incedir (0.3 mm). d. Üç tabakadan oluşur : Dıştan içe episklera, stroma ve lamina fusca e. Stromadaki kollajen liflerin irregüler dizilimi ve farklı çapları nedeniyle beyazdır. Su içeriği % 65- 70 dir. f. Episkleral ve koroidal damar ağlarından kanlanır. Post. sklera kısa siliyer sinirin dallarıyla, ön bölüm uzun siliyer sinir tarafından inerve edilir. 4. KORNEA : a. Önden bakıldığında vertikal olarak 10.6 mm., horizontal olarak 11.7 mm. uzunluğundadır. Santral kalınlığı 0.52 mm,. perifer kalınlığı 1 mm. dir. b. 5 tabakadan oluşur : Dıştan içe epitelyum (çok katlı yassı), Bowman tabakası, stroma (% 90), Descemet membranı ve endotelyum (tek katlı). c. Stroma uniform çaplı, düzenli dizilimli kollajen lameller, keratositler ve esas maddeden oluşur. d. Hasara uğradığında epitel rejenere olurken, Bowman tabakası ve endotel rejenere olmaz. e. Santral kornea avaskülerdir. Limbus ant. siliyer arterden kanlanır. Korneal sinirler trigeminal sinirin oftalmik bölümünün dallarındandır ve sadece duyusal liflerdir. f. Limbus 1-2 mm. kalınlığındadır ve trabeküler ağ örgüsünü içerir. ORTA TABAKA (UVEA) 1. KOROİD : a. RPE ve duyusal retinanın dış yarısının beslenmesini sağlayan vasküler tabakadır. Arkada optik sinirden, önde korpus siliyareye kadar uzanır. b. Dıştan içe suprakoroid (lamina fusca), dış damar tabakası (büyük venler), orta damar tabakası (orta büyüklükte venler ve arteriyoller) ve koryokapillaristen (büyük fenestralı kapillerler) oluşur. c. Kanlanması kısa post. siliyer arterlerden, iki uzun post. siliyer arterden ve yedi ant. siliyer arterdendir. Venöz dolaşım vorteks venlerinden sup. ve inf. oftalmik venlere ve oradan da kavernöz sinüsleredir. İnervasyonu esas olarak sempatik sinirler aracılığıyladır. 2. KORPUS SİLİYARE : a. Skleral mahmuzdan ora serrataya kadar uzanır. b. Uveal (skleraya komşudur; lamina fusca, damar tabakası ve siliyer adele tabakası) ve epiteliyal (arka kamaraya komşudur, pars plana ve pars plikata) iki kısımdan oluşur. Pars plana cerrahi girişimlerde kullanılır. c. Kanlanması esas olarak irisin majör arteriyel halkasındandır. Siliyer adelelerin inervasyonu 3. kranial sinirdendir (postgangliyonik parasempatik lifler). 3. İRİS : 1. Lens ve korpus siliyarenin önünde, ön kamarayı arka kamaradan ayıran bir diyaframdır. Hafif nazal tarafındaki dairesel açıklık pupilladır. 2. Stroma (mesoderm) ve pigment epitelyumu (nöral ektoderm) olmak üzere iki tabakadan oluşur. 3. Sfinkter pupilla adelesi arka stromada pupiller zondadır. Dilatatör pupilla adelesi iris kökünden sfinkter pupilla adelesine kadar uzanır. Her iki adele de nöral ektodermden köken alırlar. 4. Kanlanması irisin majör arteriyel halkasından çıkan radyal damarlar aracılığıyladır. Bu damarlar pupil kenarında minör arteriyel halkayı oluştururlar. Endotel hücreleri zonula occludensler aracılığıyla bağlıdırlar. Vasküler endotel ve processus siliyarenin pigment epitelyumunun sıkı bağlantıları KAN-AKÖZ BARİYERİ ni oluştururlar. 5. Dilalatör pupilla adelesi sempatik inervasyona sahiptir. Sfinkter pupilla adelesi 3. kranial sinirden gelen kolinerjik liflerle inerve olur. İÇ TABAKA (RETİNA) 1. Dışta RPE, içte duyusal retinadan oluşur. Arkada optik sinirden, önde ora serrataya kadar uzanır. 2. Dıştan içe 10 kattan oluşur : 1. RPE, 2. Fotoreseptörler, 3. Dış limitan zar, 4. Dış nükleer kat, 5. Dış pleksiform kat, 6. İç nükleer kat, 7. İç pleksiform kat, 8. Gangliyon h.leri katı, 9. Sinir lifleri katı, 10. İç limitan zar. 3. Retinanın bölgeleri : a. Ora serrata : Limbustan 6 mm. geridedir. b. Santral retina (makula lutea) : 4.5 mm. Merkezinde fovea centralis bulunur. OD in 3 mm. temporalindedir. Merkezinde 0.4 mm. çapında foveola bulunur. Foveolada yalnızca koniler, dış nükleer tabaka ve dış pleksiform tabaka bulunur. c. Perifer retina : Esas olarak rodlar bulunur. 4. Retinanın dış kısmı koryokapillaristen, iç kısmı santral retinal arterin dallarından beslenir. Kapillerler, sinir lifleri ve iç nükleer tabakada iki damar ağı oluştururlar. Endotel h.leri terminal barlarla bağlıdırlar ve RPE nin sıkı bağlantıları ile KAN-RETİNA BARİYERİ ni oluştururlar. ORBİTA 1. Duvarları : a. Dış duvar : Zigomatik kemik ve sfenoidin büyük kanadı. b. Üst duvar : Frontal kemik ve sfenoidin küçük kanadı. c. Alt duvar : Maksiller, zigomatik ve palatin kemik. d. İç duvar : Sfenoid, etmoid, lakrimal ve maksiller kemik. 2. Duvar delikleri : a. Optik foramen : Sfenoid kemiğin gövdesinde, orbita apeksindedir. 4-10 mm. uzunluğundadır. İçinden oftalmik arter, optik sinir ve sempatik sinirler geçer. b. Fissura orbitalis sup. : Sfenoidin büyük ve küçük kanatları arasındadır. Oküler adelelerin köken aldığı Zinn halkası tarafından lateral ve medial iki kısma ayrılır. Zinn halkasının içinden 3., 6. sinirler, 5. sinirin oftalmik bölümünün tüm dalları (lakrimal ve frontal dalları hariç) ve sup. oftalmik ven geçer. Halkanın dış, üst kısmından 4. sinir ve 5. sinirin lakrimal, frontal dalları geçer. c. Fissura orbitalis inf. : Sfenoidin büyük kanadıyla maksiller kemik arasındadır. İçinden 5. Sinirin maksiller dalı, infraorbital arter, pterigoid pleksusa dökülen venalar geçer. KASLAR 1. Ekstrinsik kaslar : Dört rektus ve iki oblik kaslar 2. Dört rektus kası Zinn halkasından köken alırlar. Sup. oblik kas orbitanın apeksinden, optik foramenin üst ve medialinden, inf. oblik kas orbita tabanından köken alırlar. Rektuslar ekvatorun önünde, oblikler arkasında globa insersiyo yaparlar. Lat. rektus kası 6. sinirden, üst oblik kas 4. sinirden ve diğer kaslar 3. sinirden inerve olurlar. 3. İntrinsik kaslar : Siliyer kas, sfinkter ve dilatatör pupilla kasları DİĞER YAPILAR 1. Konjonktiva : Göz kapaklarının iç yüzünü ve skleranın ön yüzünü örten, saydam, müköz membrandır. 2. Lakrimal sistem : a. Sekretuar kısım : Orbita tavanının anterolateralinde lokalize lakrimal glandtan oluşur. b. Toplayıcı kısım : Punktumlar, kanaliküller, lakrimal kese ve nazolakrimal kanaldan oluşur. 3. Göz kapakları ELEKTROMANYETİK ENERJİ 1. Elektron daha alt bir yörüngeye geçtiğinde, fazla enerjisini quantum veya foton denen küçük bir enerji paketi şeklinde yayar. 2. Boşlukta tüm fotonlar ışık hızında hareket ederler. 3. Foton enerjisinin tüm etki alanı elektromanyetik spektrum olarak adlandırılır. 4. Rod ve koniler tercihen dalga boyu 400 ve 700 nm. arasında olan fotonları absorbe ederler. 5. 700 nm. den uzun ve 400 nm. den kısa dalga boyları absorbe edilmeden retinayı geçerler. RETİNAL YAPI ve FONKSİYON 1. Retinanın fonksiyonu ışık enerjisi şeklinde kendine sunulan bilgiyi, beyin tarafından kabul edilebilecek bir şekle dönüştürmektir. 2. Retinanın ana fonksiyonel komponentleri fotoreseptörlerdir. 3. İnsan beyni dış dünyadaki nesneleri tespit etmek için en çok kontrastlarla ilgilenir. Işığı elektrokimyasal enerjiye çevirirken, retina karanlık ve aydınlık kontrast durumunun oluşturduğu bilgiyi, görsel beyinde anlamı olan nöral sinyallere çevirir. 4. Retina fonksiyonel olarak nöron tabakalarından oluşmuştur. FOTORESEPTÖRLER 1. Rodlarda dış segmentin yassı keseleri hücre membranından bağımsız, konilerde invajinasyonları şeklindedir. 2. Dış segment membranları boyunca vit. A (retinaldehit) nın 11-cis aldehit formuna bağlı özel bir protein bulunur. 3. Retinada 120 milyon rod, 8 milyon koni bulunur. 4. Rodlar tek bir fotona bile cevap veren, yüksek hassasiyete sahip nokturnal reseptörlerdir. Gün ışığında görmeye katkıları yoktur. 5. Koniler en iyi gün ışığında fonksiyon gören, diurnal reseptörlerdir. 6. Dış segment fotosensitivitenin, iç segment metabolik faaliyetlerin merkezidir. 7. Rod fonksiyonunun kaybı minör bir etkiye yol açar (gece körlüğü), koni fonksiyonunun kaybı yasal körlüğe neden olur. RETİNA PİGMENT EPİTELİ Fotoreseptör metabolizmasında rol oynadığı metabolik olaylar : 1. Subretinal mesafeden sıvı transportu : Kan-retina bariyerini oluşturur, sıvıyı aktif olarak dışarı pompalar. 2. Dış segmentlerin pigmentle örtülmesi : Apikal çıkıntılarda melanin granülleri bulunur. 3. Oksijen difüzyonu, 4. Dış segmentlerin fagositozu : Rod dış segmentlerinin % 10 u her gün yenilenir. 5. Fotoreseptörler için Vit. A depolanması GÖRMEDE VİTAMİN A SİKLUSU 1. Retinoidler aköz solüsyonlarda çözünmeyen hidrofobik moleküllerdir. Retinol ve retinallar, hücre lipid membranlarında çözünür ve hasara uğratırlar. En az toksik formları esterlerdir. 2. Vitamin A beta-karoten şeklinde alınır. Beta-karoten, iki all-trans retinol molekülü içerir. Retinol esterleştirilerek KC de depolanır. 3. RPE inde all-trans retinol, bir dizi işlemle 11-cis retinale dönüşür. Bu molekül dış segmente girerek, özel bir proteinle (rodopsin, koni opsin) birleşir. 4. Işık absorbsiyonu, retinal 11-12-cis çift bağını koparır ve daha stabil all-trans formuna dönüştürür. Görmede diğer tüm olaylar total karanlıkta meydana gelebilir. All-trans retinal opsine bağlanamaz. Yeniden RPE ne geçerek reizomerize olur. FOTOTRANSDÜKSİYON 1. Karanlıkta dış segmente pasif olarak sodyum akımı mevcuttur. Sodyum iç segmentten aktif olarak dışarı atılır. Bu olaya karanlık akımı denir. 2. Fototransdüksiyonda ilk aşama ışık etkisiyle 11-12-cis bağının kopmasıdır. Bu olay opsini aktive eder. Aktif opsin, diğer bir membran proteini trandusini aktive eder. Bu da PDE enzimini aktive ederek, cGMP yi nonsiklik formuna çevirir. 3. Karanlıkta dış segmentte yüksek cGMP düzeyleri bulunur. Bu düzey sodyum kanallarını açık tutar. Nonsiklik formuna dönüşünce kanallar kapanır. Dış segmente sodyum giremez. 4. Transdüksiyon hızını kontrol eden, ters yönde çalışan mekanizmalar mevcuttur. 5. Koniler parlak aydınlatma karşısında devamlı olarak cevap verebilirler. Rodların doygunluğu saatler sürebilir. FOTORESEPTÖR ELEKTROFİZYOLOJİSİ 1. Fotoreseptörde ışığa karşı uyarıcı (depolarize) bir cevaptan çok inhibe (hiperpolarize) edici bir cevap oluşur. Böylece saldıkları nörotransmitter miktarı azalır. 2. Membran potansiyeli -80 mV ile +20 mV arasındadır. Koniler geniş bir aksiyon potansiyeli aralığını muhafaza ederler. Rodlar daha düşük düzeylerde doymuş durumlarda kalırlar. 3. Retinada oksijen tüketimi karanlıkta oldukça artar. Bu durum sayıca fazla rod metabolizmasını yansıtır. Koniler hem karanlıkta, hem aydınlıkta sabit oksijen tüketirler. 4. DIŞ PLEKSİFORM TABAKA : Koniler on-bipolar ve off-bipolar hücreler olmak üzere iki grup bipolar hücreyle sinaps yaparlar. 5. Horizontal hücreler, rodlar ve koniler arasındaki antagonistik karşılıklı etkileşmeyi düzenlerler. 6. İÇ PLEKSİFORM TABAKA : Koni bipolar hücreleri burada gangliyon ve amakrin hücreleriyle sinaps yaparlar. 7. Amakrin hücreler, negatif feedbackle bipolar hücreleri modüle ederler. Kontrastı arttırırlar. 8. Rodlardaki bipolar hücrelerin tümü on-bipolarlardır. Rod bipolarlar, direkt olarak gangliyon hücresiyle sinaps yapmazlar. Amakrin hücreler bağlantıyı sağlar. 9. GANGLİYON H.LERİ TABAKASI : On- ve off- gangliyon hücreleri iki paralel sistem oluştururlar. 10. Bir sistem foveadaki küçük gangliyon h.lerinden oluşur. LGN un parvosellüler tabakalarına yönelir. Tonik ve yavaş şekilde cevap verir. İnce, detaylı görme keskinliğine ve renkli görmeye aracılık eder. 11. Diğer sistem tüm retinadaki büyük gangliyon h.lerinden oluşur. LGN un magnosellüler tabakalarına yönelir. Fazik ve hızlı cevap verir. Harekete duyarlıdır. Akromatik kaba görüntülerde ve steropsiste rol alır. RETİNAL FONKSİYONUN İNCELENMESİ 1. Psikofizik testler : a. Görme keskinliği, b. Görme alanı, c. Renk görme, d. Karanlık adaptasyonu. 2. Elektrofizyolojik testler : a. Erken reseptör potansiyeli, b. Elektroretinogram, c. Pattern ERG, d. Elektrookülogram. Kaynak: forum.exbilgi.com

http://www.biyologlar.com/gozun-yapisi-goz-anatomisi

SERA GAZLARININ DÜNYA ÜZERİNDEKİ ETKİSİ

Dünya'nın atmosfere yakın yüzeyinin ortalama sıcaklığı 20. yüzyılda 0.6 (± 0.2)°C artmıştır. İklim değişimi üzerindeki yaygın bilimsel görüş, "son 50 yılda sıcaklık artışının insan hayatı üzerinde farkedilebilir etkiler oluşturduğu" yönündedir.. Küresel ısınmaya, atmosferde artan sera gazlarının neden olduğu düşünülmektedir. Karbondioksit, su buharı, metan gibi bazı gazların, güneşten gelen radyasyonun bir yandan dış uzaya yansımasını önleyerek ve diğer yandan da bu radyasyondaki ısıyı soğurarak yerkürenin fazlaca ısınmasına yol açtığı ileri sürülmektedir. Su buharı, diğer sera gazlarından farklı olarak güneşten gelen radyasyonun şiddetine ve gezegenin ortalama ısısına göre sabit olan bağlı bir değişkendir. Dolayısıyla küresel ısınma konusunda pasif zararlara sahiptir.. Ancak diğer sera gazları, yer yer bağımsız değişken olarak küresel ısınma üzerinde aktif bir etki yaratabilirler. Örneğin karbondioksit, yoğun volkanik etkinlik sonucu ya da insanlar tarafından fosil yakıtların yakılmasıyla yoğun olarak atmosfere salınabilir. Bu durum, gezegenin ortalama ısısından bağımsız olarak ortaya çıkabilen ve ortalama ısının artması sonucunu doğuran bir etken olarak işlev görür. Bugün için bilim çevrelerinde küresel ısınmadan başat rolün atmosferde karbondioksit oranının artmasına bağlanmaktadır.. Her ne kadar atmosferdeki karbondioksit, yeşil bitkilerin fotosentez olayında, karbondioksitin litosfer yüzeyinde suda çözünmesiyle, atmosferden çekilmekte ise de, bu mekanizmaların kapasitesinin üzerinde karbondioksit salınımı, gezegen üzerinde sera etkisi yaratmaktadır.. Su buharı dışındaki sera gazları dolayısıyla gezegen yüzeyindeki ortalama ısının artması, buharlaşmanın artmasına yol açacaktır. Bu ise atmosferde daha fazla su buharı, yani bulut oluşmasına yol açar. Bulutlar, güneşten gelen radyasyonun bir bölümünü dış uzaya yansıtırken bir bölümünü soğurarak ısınırlar, bir bölümünü de yeryüzüne geçirirler. Litosfer ve hidrosfere ulaşan bu radyasyonun da bir bölümü soğurularak ısınmaya yol açarken bir bölümü dış uzaya yansır. Dış uzaya yansıyan radyasyon yeniden bulut kütlesi ile karşılaştığında, aynı olaylar yaşanır, yansıtılır, soğurulur, dış uzaya kaçar.rnrnBu mekanizma, su buharı dışındaki sera gazlarının atmosferde artması sonucu bulutların sera etkisini artırmakta, küresel ısınmaya yeni bir katkıya yol açmaktadır.. Dünya Savaşı sonrasında dünya nüfusu 2 kat, buna karşılık enerji kullanımı 4 kat artmıştır. 1958 yılında atmosferdeki 315 ppm/m3 karbondioksit oranı 2004'te 379 ppm/m3 olmuştur. ABD dünya nüfusunun %4'üne sahipken karbondioksit üretiminin %25'ini gerçekleştirmektedir. The Observer gazetesinin Şubat 2004'te yayımladığı Pentagon'a ait Küresel Isınma Raporu'na göre önümüzdeki 20 yıl içerisinde Avrupada birçok kıyı kenti sular altında kalacaktır. Guardian gazetesinde 2004 yılında yer alan küresel ısınma haritasına göre bundan en az etkilenen bölgeler Türkiye ve Ortadoğu ile kıyı kesimleri hariç Kuzey Afrika'dır.. İklim sistemi içsel ve dışsal (insani etkiler, güneş hareketleri ve sera gazları, vb.) nedenlerden etkilenmektedir. İklimbilimciler (klimatolog) küresel ısınma konusunda hemfikirdirler. Bu değişimin detaylı nedenleri açık bir araştırma alanıdır ama bilimsel çoğunluk sera gazlarının son zamanlardaki sıcaklık artışının başlıca nedeni olduğunu belirtmektedir. Atmosferdeki karbondioksit (CO2) ve metan (CH4) oranlarındaki artış dünya yüzeyinin sıcaklığını yükseltmektedir. CO2 oranındaki artış dünyanın yüzeyini ısıtmakta ve kutuplara yakın buzların erimesine yol açmaktadır. Buzlar eridikçe yerlerini kara veya sular almaktadır. Kara ve suların buza oranla daha az yansıtıcı olması güneş ışınımı emilimini arttırmakta ve dolayısıyla buzullarda daha fazla erimeye yol açmaktadır.. SERA ETKİSİ ARTIŞI Ortalama koşullarda, Yer/atmosfer sistemine giren kısa dalgalı güneş enerjisi ile geri salınan uzun dalgalı yer ışınımı dengededir. Güneş ışınımı ile yer ışınımı arasındaki bu dengeyi ya da enerjinin atmosferdeki ve atmosfer ile kara ve deniz arasındaki dağılışını değiştiren herhangi bir etmen, iklimi de etkileyebilir. Yer/atmosfer sisteminin enerji dengesindeki herhangi bir değişiklik, ışınımsal zorlama olarak adlandırılmaktadır. Sera gazı birikimlerindeki bu artışlar, Yerküre'nin uzun dalgalı ışınım yoluyla soğuma etkinliğini zayıflatarak, Yerküre'yi daha fazla ısıtma eğilimindeki bir pozitif ışınımsal zorlamanın oluşmasını sağlamaktadır. Yer/atmosfer sisteminin enerji dengesine yapılan bu pozitif katkı, artan ya da kuvvetlenen sera etkisi olarak adlandırılır. Bu ise, Yerküre atmosferindeki doğal sera gazları (su buharı (H2O), CO2, CH4, N2O ve ozon (O3)) yardımıyla yüz milyonlarca yıldan beri çalışmakta olan bir etkinin, bir başka sözle doğal sera etkisinin kuvvetlenmesi anlamını taşımaktadır. Artan sera etkisinden kaynaklanabilecek bir küresel ısınmanın büyüklüğü, her sera gazının birikimindeki artışın boyutuna, bu gazların ışınımsal özelliklerine, atmosferik yaşam sürelerine ve atmosferdeki varlıkları sürmekte olan öteki sera gazlarının birikimlerine bağlıdır. DÜNYANIN KARŞI KARŞIYA KALDIĞI ÖNEMLİ PROBLEMLERDEN BİRİ OLARAK GÖRÜNEN "SERA ETKİSİ" NEDİR? Dünya, enerjisinin büyük bir bölümünü fosil yakıtları yakarak sağlamaktadır - sadece petrol değil, kömür ve doğal gaz da dahil. Bu yanma sonucunda karbondioksit açığa çıkmaktadır. Karbon, yüz milyonlarca yıldır yeryüzündeki fosil yakıtlarda depolanmıştır. Özellikle son yüzyılda, büyük miktarlarda fosil yakıt yakılması sonucu, açığa çıkan karbondioksitte de artış olmuştur. Bütün karbondioksit atmosferde kalmaz; bir kısmı okyanus ve göl sularında çözünür ve bir kısmı da, kalsiyum ve magnezyum karbonat formunda kayaya dönüşür. Fakat ölçümler, atmosferdeki karbondioksit miktarının her yıl yavaşça arttığını göstermektedir. Atmosferdeki karbondioksit miktarının artışı, önemli bir problemi de beraberinde getirmektedir. Karbondioksitin görünür ışığa karşı geçirgenliği vardır, fakat kızıl-ötesi ışığı emer. Dünyanın güneşten aldığı enerji, çoğunlukla görünür ışık formundadır. Atmosferdeki karbondioksit, görünür ışığa karşı geçirgen olduğu için, enerji direkt olarak yeryüzüne ulaşır. Fakat yeryüzünden yansıyan ışık genelde kızıl-ötesi formundadır ve atmosferdeki karbondioksit tarafından emilir. Karbondioksit molekülü bu enerjiyi tutmaz ve bütün yönlere olmak üzere tekrar yayar ve böylece, bir kısmını yeryüzüne geri göndermiş olur. Karbondioksitin etkisi, güneşten gelen enerjinin yeryüzüne ulaşmasını engellemek şeklinde değil, fakat bu enerjinin bir kısmının uzaya geri gitmesini önlemek şeklindedir. Bu sürece, sera etkisi denmektedir. Atmosferdeki karbondioksit miktarının her yıl arttığı düşünüldüğünde, yeryüzündeki ortalama sıcaklıkta derece derece gerçekleşecek bir artış beklentisi ortatya çıkmaktadır. Dünyanın ikliminde ciddi etkileri olması için, sıcaklık artışının çok büyük olması gerekmez. Antarktika buzunun eriyerek, dünyanın kıyı şehirlerinde sel haline dönüşmesi için, yaklaşık 4°C' lik bir artış yeterli olacaktır. Ve 1975 yılından bu yana, ortalama sıcaklık yavaş yavaş artmaktadır.

http://www.biyologlar.com/sera-gazlarinin-dunya-uzerindeki-etkisi

BİTKİLERDE STRES

Stres (baskı) faktörleri, bitkileri yaşamlarının herhangi bir döneminde ortaya çıkarak etkileyen ancak değişik tepkilerin alınmasına yol açabilen diğer bir deyişle özellikleri birbirine benzemeyen bitkileri değişik olarak etkileyen çevresel etmenlerdir. Doğadaki çok çeşitli biyotik ve abiyotik çevre etmenleri bitkilerde strese neden olurlar. Biyotik ve abiyotik stres etmenlerinin etkisi altında bitkilerde ortaya çıkan değişimler de stres olarak tanımlanır. Stres, önemli fizyolojik ve metabolik değişimlere yol açarak bitkilerde büyüme ve gelişmeyi olumsuz şekilde etkilerken, üründe nitelik ve nicelik kaybına (ürün kalitesinin ve miktarının azalmasına), bitkinin ve ya organlarının ölümüne yol açabilmektedir. Stres etmenlerinin oluşturduğu zarar bitkinin çevreye genetik adaptasyon derecesine bağlı olarak değişir. Bu olgu değişik bitkilerin değişik bölgelerde en iyi şekilde yetişmelerini belirleyen temel faktördür. Biyoteknolojik uygulamalarla strese dayanıklı bitki çeşitlerinin üretilmesi ve gelecekte ortaya çıkması muhtemel beslenme sorununun önlenmesi hedeflenmektedir. Strese dayanıklılık mekanizması bitkilerde iki şekilde etkili olup bitkiler ya geliştirdikleri önleyici mekanizmalarla stres faktörlerinin etkinliğini önlemekte ya da tolerans mekanizmalarıyla karşı koyarak yaşamlarını sürdürmektedirler. Stres faktörleri; biyotik ve abiyotik olmak üzere ikiye ayrılır: Abiyotik faktörler Fiziksel Kimyasal Kuraklık, Tuzluluk, Yüksek ya da Düşük Sıcaklık, Radyasyon, Bitki Besin Maddesi (maddeleri), Yapraklarda Kıvrılma ve Katlanması (Işık stresi), Su baskını, mekanik etkiler (Rüzgar, kar ve buz örtüsü) Hava kirliliği, bitki besin elementleri, pestisitler (zirai ilaçlar), toksinler, tuzlar, toprak pH’sı Biyotik faktörler Hastalık etmenleri (Patojenler) Yabani bitkiler, böcekler, Mikroorganizmalar, Hayvanlar Başlıca Stres Çeşitleri: 1. Su Stresi (Kuraklık Stresi): Bitkilerde belirli bir süre içerisinde terlemeyle (transpirasyon) yitirilen suyun,çevreden alınan su miktarından fazla olması durumunda ortaya çıkar. Su miktarı azalan bitkisel dokular arasında suyun alınması için rekabet başlar. Başka bir ifadeyle bitki dokuları arasındaki su dengesi bozulur. Stres günlük ya da uzun süreli olabilir. Stres durumunda turgor kaybı nedeniyle hücre büyümesi olumsuz olarak etkilendiğinden hücreler küçük kalırlar. Hücre büyümesindeki azalma çeper sentezini de etkiler. Protein ve klorofil olumsuz olarak etkilenirken, tohumların çimlenme yeteneklerini kaybettikleri görülür. Fotosentez ve solunum yavaşlar veya durur. Hücre büyümesindeki gerileme yaprakların küçülmesine ve fotosentez üretiminin daha da azalmasına yol açar. Yeterli miktarda suyun olmaması ksilem ve floemdeki madde iletimini olumsuz olarak etkilediğinden meyvelerin küçük kalmasına, tahıllarda ise tohumların (danelerin) dolgunlaşamamasına ve ürün kalitesinin düşmesine neden olur. Su stresi bitkilerde enzim aktivitesi ve enzim miktarı üzerine de önemli bir etki yapar. Ayrıca Absisik asit (ABA; bitkisel bir hormon) miktarı yapraklarda 40 kat artarken kök dahil diğer organlarda bu artış daha azdır. Absisikasit stomaların kapanmasını sağlayarak suyun transpirasyonunu(terlemeyle kaybını) önler. Bitkinin tepe organlarında gelişmeyi azaltarak suyun kök sisteminde kullanılmasına, dolayısıyla kökün derinlere doğru inebilmesine ve daha fazla suya ulaşabilmesine imkan sağlar.Kuraklığa dayanma stratejileri şunlardır: a) Kuraklık öncesi hızlı bir olgunlaşma ve yağış sonrası üreme, b) Su kaybını derin köklere sahip olarak geciktirme, c) Transpirasyona karşı koruma önlemleri veya taze dokulardasuyu depo etme, d) Dokulardan su kaybına izin verme ve suyun azaldığı durumlarda büyümeye devam etme, şiddetli su kaybında ise var olmaya çalışma. Kuraklığa bağlı olarak bitkilerde çeşitli adaptasyonlar görülür. Bunlardan bazıları; Tüyler, gerek yapraklarda gerekse bazı gövdelerde en net olarak görülen kurakçıl karakterli oluşumlardır. Tüylerin diğer görevlerini; bitki üzerine gelen ışınları dağıtmak veya topraktan yansıyan ışınları kırmak, sinek,böcek gibi canlıların saldırılarından bitkiyi korumak ve yaprak yüzeyinin serinletilmesine katkıda bulunmak olarak sayabiliriz. Stomaların kapanmasının transpirasyonun azaltılması üzerine önemli bir etkisi vardır ancak, stomaların kısmen kuraklığa dayanıklı bitkilerde daha az dayanıklı bitkilere göre daha hızlı kapandığı bilinmektedir. Stomaların erken kapanmasının, toprağın kurumasına ilişkin bir tepki olduğu, yaprağın transpirasyon hızına bağlı olarak ideal su dengesinin kurulmasına yardımcı olabildiği düşünülmektedir. Yaprak yüzeyinde mum tabakasının birikmesi ve bunun daha kalın kütikula oluşumuna yol açması epidermisten su kaybını azaltmaktadır. Bu aynı zamanda karbondioksit alımını da düşürmekte fakat yaprak fotosentezini etkilememektedir. Çünkü kütikula altındaki epidermal hücreler fotosentetik değillerdir. Özetle, su stresi altında bitkilerde hayatta kalma ve büyüme stratejileri iki ana grup altında toplanabilir: a. Morfolojik b. Fizyolojik a. Morfolojik stratejiler: Kök sistemlerinin daha derine inmesi veya uzamasında görülen artışlar,Yaprak ve gövde şekillerinde yüzey azaltıcı değişimler,Yaprak alanlarının değişik ölçülerde küçülmesi, parçalanması,Stoma yüzeylerinin korunması amacı ile yaprakların kıvrılması veya yuvarlanması Yaprak ve gövde üzerindeki tüylerin miktarlarındaki değişimler, Epidermis üzerindeki kutiküla ve mum tabakalarının kalınlığındaki artışlar Stomaların daha derine gömülü olması Yaprakların kaybedilmesi Bazı gövdelerin fotosentetik işlev kazanması b. Fizyolojik stratejiler: Stomalar ile ilgili sorumluluklar Fotosentez olayı ile ilgili düzenlemeler Osmotik ayarlama Yapraklarda koruyucu çözeltilerin ortaya çıkışları Zardaki protein, yağ ve karbonhidrat miktarındaki değişmeler Koruyucu bitki yüzey lipidlerinin artması Depo lipidlerinin miktarındaki değişmelerSu stresi proteinlerinin varlığı 2. Tuz Stresi: Dünyanın değişik ülkelerinde, özellikle de kurak ve yarı kurak bölgelerde yetiştirilen kültür bitkilerinde görülür. Yağışlı bölgelerde tuzlar yıkanarak yer altı sularına karışır ve sonra akarsularla denizlere taşınır. Bu nedenle tuzlaşma yağışlı bölgelerde genel olarak oluşmaz. Toprakların deniz suyunun etkisinde kaldıkları bölgeler ve denize yakın alçak araziler bunun dışındadır. Kurak ve yarı kurak bölgelerde yağış azlığı nedeniyle tuzların yıkanması yok denecek kadar azdır. Buharlaşma (evaporasyon) nedeniyle su yitiminin yüksek olduğu bu tip bölgelerde toprakta ve toprak yüzeyinde tuzlar birikir. Suyun iyi bir şekilde akması ya da alt katmanlara doğru süzülmesi sağlanmadan yapılacak sulamalar da tuzluluğun artmasına neden olur. Bitkiler karşı karşıya kaldıkları yüksek orandaki tuzluluk açısından iki büyük gruba ayrılırlar. Halofitler (Halo; tuz) topraktaki tuzluluğa alışık olup yaşam döngülerini bu ortamda sürdüren bitkilerdir. Glikofitler ise (tatlı bitkiler) halofit olmayan bitkiler olarak bilinirler ve tuzlu ortamlara halofitler kadar dayanıklı olmayan bitkilerdir. Glikofitler için topraktaki tuz konsantrasyonu eşiği geçildiğinde büyümede duralama, yaprakta renksizlik ve bitki kuru ağırlığında bir azalma meydana gelir. Aralarında mısır, soğan, limon-portakal, marul ve fasulyenin olduğu bitkiler tuza oldukça yüksek oranda hassas olup, pamuk ve arpa orta dereceli, şeker pancarı ve hurma ise tuzluluğa kaşı yüksek oranda direnç gösteren bitkilerdir. Tuz stresi bitkilerde genellikle iki nedenle ortaya çıkar. Kök bölgesinde çözünmüş tuzların fazlalığı sonucunda yoğunluğun artması nedeniyle bitkinin suyu almakta güçlük çekmesi ve bazı iyonların miktarındaki artışa bağlı olarak toksik etkiler göstermesiyle. Aşırı tuz stresi bitkilerde bodurluğa ve kök büyümesinde gerilemeye neden olur. Tomurcuk oluşumu azalır, toprak üstü gelişme olumsuz etkilenir ve yapraklar küçük kalır. Hücrelerin ölmeleri sonucu köklerde, tomurcuklarda, yaprak kenarlarında ve büyüme uçlarında sarı lekeler (Nekroz) oluşur. Bitkilerde suyun azalması ve tuzluluğa bağlı iyonların artmasıyla enzim aktivitesi azalırken, protein sentezi geriler, zar geçirgenliği azalır, kloroplastlar ve diğer hücresel yapılar önemli ölçüde zarar görür. İyonlararasındaki denge bozulduğundan tuzu oluşturan iyonlarla bitki için gerekli besinler arasında rekabet görülür ve bitkiler kendileri için gerekli elementleri yeterli miktarda alamazlar. 3. Sıcaklık Stresi: Yüksek sıcaklık moleküllerin hareketini hızlandırırken büyük organik moleküller arasındaki bağların gevşemesine ve biyolojik zarların daha akışkan olmasına neden olur. Buna karşın düşük sıcaklıkta biyolojik zarlar sertleşir ve biyokimyasal işlevlerin gerçekleştirilmesi için daha fazla enerjiye ihtiyaç duyulur.Sıcak ve soğuk, şiddetlerine ve sürelerine bağlı olarak metabolik aktiviteyi, büyüme ve gelişmeyi etkileyerek bitki çeşitlerinin ülkelere ve bölgelere göre dağılımını sınırlar. Bitkilerin çoğu 15-45 C arasında iyi gelişirler. Bu sınırın altında ve üstünde bölgelere göre bitkilerin büyümeleri, metabolizmaları, ürünlerin kalite ve miktarı ciddişekilde etkilenir.Yüksek sıcaklık büyümeyi etkilerken özellikle gövdede lekelenmelere yol açar. Proteinlerin denatüre olması ve enzim aktivitesinin yitirilmesi ile hücre yapısının ve fonksiyonlarının değişmesine neden olur.Bitkiler ideal koşullarda ani hava değişiklikleri ile bir süre yüksek sıcaklık ve soğukla karşılaşabilirler. Bu şokla karşı karşıya kalan bitkiler henüz tam olarak açıklanamamış bazı mekanizmalarla strese karşı koymaya çalışırlar.Bu konuda araştırmalar üç şekilde gerçekleştirilmektedir. a) Sıcaklıkları farklı ekolojilerden alınan bitkiler aynı sıcaklıkta yetiştirilerek gösterdikleri tepkiler belirlenmektedir b) Aynı türe ait bitkiler farklı sıcaklıklarda yetiştirilerek ortaya çıkan değişiklikler incelenmektedir. c) Sıcaklıkları giderek değiştirilen koşullarda yetiştirilen bitkilerde gelişme boyunca ortaya çıkan değişimler belirlenmeye çalışılmaktadır. Sıcaklık değişimleri bitkilerde fotosentezi önemli miktarda etkiler. Örneğin düşük sıcaklıklarda, serin iklim bitkilerinde fotosentez miktarının sıcak iklim bitkilerindeki fotosentez miktarından yaklaşık 3 kat fazla olduğu, buna karşın yüksek sıcaklıkta sıcak iklim bitkilerinde fotosentez miktarının serin iklim bitkilerine göre de yaklaşık 5 kat fazla olduğu saptanmıştır. Son yıllarda yapılan çalışmalar, yüksek sıcaklık şokunda bitkilerin özel bazı proteinler ürettikleri bulunmuştur. 4. Soğuk Stresi: Soğuk stresi genellikle 0-15 C arasında değişen sıcaklıklarda görülür. Sıcak seven tropik ve yarı tropik bitkiler 15 C’ın altındaki sıcaklıklarda soğuk stresi gösterirler. Soğuk iklim bitkileri ise bu sıcaklıklara kolaylıkla adapte olarak gelişimlerini sürdürürler. Turunçgiller, pamuk, çeltik, şeker kamışı, soya fasulyesi ve patates gibi bitkiler don oluştuğunda ya da donma derecesinin biraz üzerindeki sıcaklıklarda zarar görürler. Muz gibi kimi tropik bitkiler ise 13 C’ın altındaki sıcaklıklarda birkaç saat içerisinde zarar görürler. Bu nedenle muzların buzdolabında saklanması doğru değildir. Soğuk stresinde ortaya çıkan zararın derecesi soğuğun şiddetinin yanında soğukta kalma süresine ve ortam sıcaklığının soğuktan sıcağa dönüşmesindeki süreye de bağlıdır. Duyarlı bitkilerde soğuk stresinin ilk belirtisi toprakta yeterli su bulunmasına rağmen bitki yapraklarının solmasıdır. Bu durum üç nedenle gerçekleşir; a) Düşük sıcaklıkta köklerde hücre zarlarının geçirgenliğinin azalması nedeniyle yeterli suyun alınamaması b) Suyun viskozitesinin artması (Viskozite, akışkanın akmaya karşı gösterdiği iç direnç olarak tanımlanabilir.Tersi akışkanlık) c) Soğukta gözeneklerin açık kalması ya da çok az kapanması Bu nedenlerden dolayı aynı zamanda su stresi de oluşmaktadır. Ancak su stresinin oluşması bitki için soğuğa karşı direnç sağlayacağından koruyucu bir duruma da neden olmaktadır. (Sıcaklığın yavaş düşmesi bitkinin su miktarını kademeli olarak azaltmasına imkan vereceğinden donmasını ve zarar görmesini önler.) 5. Don stresi: Sıcaklığın 0 C’ın altına düşmesi sonucu oluşan don stresinin olumsuz etkisi çevre sıcaklığının düşük olmasından çok hücre suyunun donmasından kaynaklanır. Bu sıcaklıkta metabolizma en aza iner ve hayati tüm faaliyetler durur. Buz oluşumu hücreler arası boşlukta başlar. Buradaki suyun donması osmotik bir etki yaparak hücre içindeki (simplast) suyun hücre arası boşluğa (Apoplast) geçmesine ve donmasına yol açar. Bu durum hücrelerde su eksikliğine neden olur. Başlangıçta sadece hücreler arasındaki su donduğundan bitki fazla zarar görmez. Ayrıca hücre içerisindeki su miktarı da azalmış olduğundan hemen donmayacaktır. Ancak soğuğun sürmesiyle hücre içindeki su da donar. Oluşan buz kristalleri hücredeki biyolojik zarları parçalayarak ölmelerine neden olur. Bazı bitkiler ise henüz tam olarak açıklanamayan mekanizmalarla buz kristallerinin oluşmasını engelleyerek dona dayanıklılık gösterirler. Mekanizması henüz aydınlatılamamış olsa da bazı bitkilerin hücrelerinde şeker gibi bazı moleküllerin miktarını arttırdıkları, buna karşılık su miktarını azalttıkları yine suyun donmasını geciktiren antifriz özellikte maddeler sentezledikleri bilinmektedir. Tüm bilgiler ışığında soğuğa dayanıklı bitkilerin donmaya karşı direnci üç şekilde gösterdikleri söylenebilir; a) Hücre zarının güçlendirilmesi: Donma evresinde zar yapısı değişirken proteinler denatüre olur. Zarın yağ kompozisyonuyla birlikte, yağ asitleri, fosfolipitler ve çeşitli steroidler yanında, özellikleri de önemli ölçüde değişmektedir. b) Sitoplazma içeriğinin değiştirilmesi: Başta basit şekerler olmak üzere, prolin gibi diğer bileşikler (yoğunluğu arttıran) hücrede birikirler. Ayrıca donmayı engelleyen özel antifriz proteinleri de birikmektedir. c) Gen kontrolündeki değişiklikler: Dona karşı direncin sağlanmasında çeşitli genlerin görev aldığı bulunmuştur. Ancak genlerin bu işlevi nasıl gerçekleştirdikleri henüz aydınlatılamamıştır. 6. Işık Stresi: Işık stresi gün ışığının bitkilerde oluşturduğu stres olup öncelikle fotosentez üzerine etkilidir. Işıkşiddetinin azlığı ya da fazlalığı bitkide metabolik işlevler üzerinde de önemli etkiler yapar. Güneş ışığı fotosentezi etkilemesinin yanında bitkinin sıcaklığını ve ışığa bağlı tepkimeleri de etkileyerek stres yapar.Yeryüzüne ulaşan güneş enerjisinin miktarı, havadaki tozlar, kirlilik, bulutlanma durumu, enlem ve boylam derecelerine göre değişir. Denilebilir ki bitkilerin yararlandığı güneş enerjisinin miktarı çeşitli çevre faktörlerinin etkisiyle azaltılmaktadır. Bu nedenle bitkilerde ışık stresi genellikle ışığın fazlalığından değil yetersizliğinden kaynaklanmaktadır.üneş enerjisinin gücü yalnızca atmosferdeki faktörlerle azaltılmaz, bitkilerin konumu ve durumundan da etkilenir. Fotosentezin oluştuğu yaprakların üst üste gelmeleri ve bitkilerdeki dizilişleri nedeniyle ışıktan yararlanma kademeli olarak gerçekleşir. Bitki yoğunluğu, bitki boyu ve yaprakların şekli yararlanılan ışığın kalite ve miktarını etkiler. Yaprağın yapısı ve kalınlığı ışık geçirgenliği üzerinde etkilidir. Gölge ve güneş bitkilerinin ışık şiddeti karşısındaki tepkileri farklıdır. Bir bitkinin değişik bölgelerde yetişme başarısı sıcaklık, su vb. yanında düşük ışık karşısında fotosentezi sürdürme yeteneğiyle de ilgilidir. Gölge ve güneş bitkilerinde bulunan kloroplastlar yapı olarak birbirinden önemli ölçüde farklıdırlar. Kloroplastlardaki klorofil miktarları gibi klorofil a ve klorofil b miktarları da farklıdır. Bitkinin ışık tutma gücü birim alandaki klorofil miktarına bağlıdır. Gölge koşullarında bitkideki klorofil miktarı azalır. Işığın yetersiz olması durumunda ortaya çıkan streste bitkilerde karbonhidrat üretimi azalır. Bunu bir seri metabolik değişim izler. Karbonhidratlar solunumda da kullanıldığından hücredeki miktarı düşmeye başlar. Bu durumda bitkiler köklere daha az besin göndererek kök gelişimini yavaşlatırlar. Ayrıca yaprak alanlarını enişleterek ve ışığı daha az yansıtmak için incelterek güneş ışığından daha fazla yararlanmaya çalışırlar. Işığın fazla olduğu durumlarda ise yaprakların kalınlaştığı görülür.Güneş bitkileri fazla ışık aldıklarında fotosentezi hızlandırırlar. Ayrıca yapraklarında mantarlaşma artar, mum tabakası oluşur ve kütikula tabakası kalınlaşır. Böylece ışığı daha fazla yansıtırlar. Gölge bitkileri genellikle yüksek ışık şiddetine maruz kaldıklarında ölürler. Bunun nedeni fotosentezin artması sonucu oluşan ve yapraktan uzaklaştırılamayan oksijen radikalleri ve hidrojen peroksit gibi zehir etkisi yapan ürünlerin birçok biyolojik molekülle tepkimeye girerek yapısını bozmasıdır. UV ışınları da yüksek miktarda enerji taşıdıkları için zararlı etkiler gösterebilirler. Özellikle proteinlerdeki disülfit bağlarını parçalar ve DNA’nın yapısını bozarlar. Yüksek bitkiler özellikle kütikula tabakasındaki mumlar ve sitoplazmalarındaki bazı maddelerle UV ışınlarını tutarak korunmaya çalışırlar. 7. Hastalık Stresi: Virüs, bakteri ve mantarlar insan ve hayvanlarda olduğu gibi bitkilerde de hastalıklara neden olurlar. Patojenik organizmalardan etkilenen bitkilerde uygun karşı mekanizmalar oluşur. Patojen organizmalar stomalardan, gövdedeki yarıklardan ve ya çiziklerden bitki içine girerek enfeksiyon yaparlar. Eğer bitki çok duyarlı, patojen de etkin ise ölüm görülür. Yapraklarda sararma (Kloroz), lekelenme (nekroz), solma, kabuk bağlama, kök ve meyve çürükleri hastalıkların belirtileridir. Hastalıklara karşı koruyucu dokulardaki kalınlaşmalarla fiziksel önlemler alınır. Bunların yanında kimyasal önlemler de alınabilir. Taninler, alkoloidler gibi kimyasallar mantar misellerinin gelişmesini önlemek için üretilirler. Çoğu bitki epidermis tabasını mantarlara zehir etkisi yapan maddelerle güçlendirir. Bazıları mantar misellerinin bitkiye girmeye çalıştığı bölgelerde hücre duvarlarını kalınlaştırarak ya da bu bölgedeki hücreleri öldürüp mantarın emici organını bir kapsül içerisine alarak önlem alırlar. 8. Su Taşkını (Fazla Su) Stres: Su azlığında olduğu gibi su fazlalığında da bitkiler strese girerler. Nehir, ırmak ve derelerin taşması ya da aşırı yağışlar sonucu suyu alt katmanlara geçiremeyen topraklar geçici olarak suyla kaplanır. Bu durumda toprağa oksijen giremediği için bitki kökleri ve diğer organlar solunum yapamaz. Bitkilerde büyüme olumsuz şekilde etkilenir, fotosentez miktarı azalır ve ciddi ürün kaybı görülür. Bitki köklerine oksijen sağlanmasında; topraktaki boşlukların oranı, su içeriği, sıcaklık, kök yoğunluğu gibi etmenlerin yanında alglerin ve aerobik mikroorganizmaların bulunup bulunmaması önemli etki yapar. Su ile kaplı topraklarda oksijen bir iki saat içerisinde tükenir. Bu koşullarda anaerobik mikroorganizmaların faaliyetleri sonucu Fe, Mn, H2S, sülfidler, laktik asit, bütirik asit, vb. maddelerin miktarları hızla zehir etkisi yapacak düzeylere yükselir. Oksijen eksikliğine dayanıklılık sürelerine göre bitkiler genelde; sulak alan bitkileri, su taşkınına dayanıklı bitkiler ve su taşkınına duyarlı bitkiler şeklinde sınıflandırılır. Su taşkınına duyarlı bitkiler, su taşkınlarında hücre sitoplazmalarının asitlik kazanması nedeniyle hemen ölürler. Oksijen eksikliği protein sentezini önemli ölçüde azaltır, mitokondriler zarar görür, hücre bölünmesi ve uzaması geriler, iyon taşınması olumsuz olarak etkilenir ve kök meristemi hücreleri ölür. Bu koşullarda duyarlı bitkilerde absisik asit ve etilen (bitkisel bir hormon) miktarları hızla artar, yapraklardaki stomalar kapanır, yapraklar aşağı doğru bükülüp sarkar ve çoğu zaman ölüm görülür. 9. Oksidatif Stres: Hücrelere zarar veren ya da hücreleri öldüren reaktif oksijen türlerinin bitki hücrelerinde oluşması ile ortaya çıkar.Ozon bu stresin en önemli etkenlerinden biridir. Atmosferin üst katmanlarında bulunan ozon dünyamızı UV ışınlarının etkisinden koruduğu için yararlı olsa da yeryüzünün hemen üst katmanlarındaki ozon (son derece reaktif olduğundan) canlılar için oldukça zararlıdır. 10. Hava Kirliliği Stresi: Atmosfere, toprağa ve suya karışarak kirliliğe neden olan toksik maddelerin temel kaynağını endüstri, trafik, tarımsal ve evsel ilaçlar yanında özellikle fosil yakıtlar oluşturur. Bitkilere zarar veren hava kirleticilerinin başında; SO2, N2O, NO, NO2, O3(ozon), H2S (Hidrojen sülfür) gelir. Çeşitli kirleticilerin bitkilerde oluşturdukları zarara ilişkin belirtiler bitkiden bitkiye değişir. Bir başka deyişle aynı kirleticinin çeşitli bitkilerde oluşturduğu zararın belirtileri farklı olabileceği gibi benzer belirtiler çeşitli kirleticilerden de kaynaklanabilir. 11. Ağır Metal Stresi: Atık maddelerle topraklar, yer altı ve yer üstü suları giderek daha fazla kirlenmektedir. Özellikle ağır metal kirliliği uzun süreli sorunlara neden olmaktadır. Organizmalarda birikerek besin zincirinde yer almakta ve zararlarını yıllarca sürdürmektedirler.Çinko, kurşun, nikel, kobalt, krom, bakır, mangan, kadmiyum, selenyum, arsenik ve alüminyum gibi belirli bir miktarı aştıklarında zehir etkisi yapan kirleticilerdir. Bunların birçoğu belirli bir miktarda bitkiler için hayati öneme sahip olsalar da fazla miktarda bulunmaları birçok zarara yol açmaktadır. Genellikle elektron aktarımında devreye girerek solunum ve fotosentez üzerine olumsuz etki yaparlar. Hayati öneme sahip enzimleri inhibe ederek çalışmalarını engellerler. Böylece bitkilerin enerji üretme ve kaliteli ürün oluşturma yetenekleri azaltılır.

http://www.biyologlar.com/bitkilerde-stres

Mikro algler

Gerek doğal ortamda gerekse laboratuar koşullarında kültürü yapılan alglerin ekonomideki önemi büyüktür. Bu önem alglerin çok çeşitli alanlarda kullanılmasından ileri gelir. Algal üretim günümüzde ötrofikasyon kontrolü, atık su arıtımı, güneş enerjisinin biomasa dönüştürülmesinde en etkili ve en ekonomik yoldur. Mikroalgler fazla CO2 i uzaklaştırarak ortamın pH’ sını ayarlarlar ve ortamdaki fazla nutrientin uzaklaştırılmasıyla su kalitesinin kontrolüne yardımcı olurlar. Ayrıca bazı kimyasal maddelerin üretiminde ve enerji eldesinde (metan gazı) de kullanılırlar. Mikroalgler son derece zengin karbonhidrat, protein ve özellikle yağ asidi içeriğine sahiptirler. Besin değeri yüksek olan algler sucul kommuniteler için makronutrient, vitamin ve iz elementlerin en önemli kaynağıdırlar. Aynı zamanda balık ve diğer su canlılarında renklenmenin gelişmesinde gerekli temel pigmentleri sağlarlar. Deniz ve tatlı sulardaki su ürünlerinin aşırı miktarda avlanması ve çevre kirliliği sorunlarının artışı ile deniz ve iç suların kirlenmesi buralarda yaşayan organizmaların azalmasına neden olmuştur. Bu nedenle yetiştiricilik çalışmaları hız kazanmıştır. Yetiştiricilik yapılan tesislerde larva beslenmesinde alg kültür üniteleri sistemin kaçınılmaz ve en önemli basamağıdır. Bu ünitelerdeki başarı kurulan zincirin diğer halkalarına yansır. Alglerle besleme bivalı molluskların bütün gelişim safhaları ve bazı balık türlerinin çok erken gelişim safhaları için gereklidir. Ayrıca balık ve crustaceanların larval ve erken Juvenil safhaları için besin olarak kullanılan rotifer, artemia, copepod gibi protein kaynağı olarak kullanılmaktadır. İnsanlar tarafından tüketilen çok sayıda Cyanophyte türü mevcuttur.

http://www.biyologlar.com/mikro-algler

Güneş Enerjisinin Kullanım Alanları

Güneş Enerjisinin Mevcut Kullanım Alanları - Yapılarda aktif ısınmada ve elektrik enerjisi elde edilirken - Kullanım suyu ısıtma, yüzme havuzu suyu ısıtma, kaynatma ve pişirme - Acı ve tuzlu suların distilasyonları - Sıcak hava motorları ile diğer termodinamik ısıl çevrimlerin üretilmesi - Seraların ısıtılması, bitkisel ürünlerin kurutulması - Gündüz ve gece aydınlatılmasında - Fotokimyasal ve fotosentetik çevrimler gerçekleştirmesi - Elektroliz yöntemi ile güneş enerjisinden hidrojen gazı elde edilmesi - Konutlarda uygun izolasyon malzemeleri kullanımı enerji tasarrufunu sağlar. - Sıcak su elde edilmesinde güneş kolektörleri kullanılır.

http://www.biyologlar.com/gunes-enerjisinin-kullanim-alanlari

ATMOSFER VE SERA ETKİSİ DENEYİ

DENEYİN AMACI: Atmosfer tabakalarının çevre ile ilgisinin öğrenilmesi, sera etkisinin incelenmesi. GENEL BİLGİ: Güneş’in iç bölgelerinde oluşan füzyon reaksiyonları sıra­sında, çok büyük miktarlarda enerji açığa çıkar. Bu enerji yavaş yavaş güneşin yüzeyine doğru iletilir ve oradan da bütün dalgaboylarındaki elektromanyetik dalgalar biçiminde uzaya yayılır. Güneş sistemindeki gezegenler, büyüklükleri­ne ve Güneşe olan uzaklıklarına göre, bu enerjinin küçük bir bölümünü payla­şırlar, geri kalanı uzayda yayılmayı sürdürür. Yerküre yüzeyinde veya yüzeye yakın yerlerde bulunan canlılar, bir yan­dan güneş ışıklarıyla, bir yandan da çevresinden yayılan uzun dalgaboyundaki ışıklarla devamlı olarak ışınlanırlar. Bu her iki ışık tipi de çevredeki iklim bile­şenlerine (örn; sıcaklık, suyun buharlaşması, hava ve su hareketleri) etki eder. Yeryüzüne ulaşan güneş ışıkları; görünür ışık, kısa dalgaboyundaki ultraviyole (UV) (morötesi) ve uzun dalgaboyundaki infrared (IR) (kızılötesi) ışıklar olmak üzere üç çeşittir. Dünyaya gelen ışınların yaklaşık dörtte biri, bulutlardan yansıyarak uzaya döner. Geri kalan ışınların yaklaşık dörtte birini (%28) stratosferdeki ozon ta­bakasıyla troposferdeki bulutlar ve su buharı soğurur. Atmosferin soğurduğu ışınların %90’ı bizim göremediğimiz kızılötesi ve morötesi ışınlar, %10’u da görünür ışıktır. Bir başka deyişle atmosfer, Güneş’ten gelen görünür ışıkların onda dokuzunun yeryüzüne geçişini engellemez. Yeryüzüne ulaşan bu ışıklar yerküreyi ısıtır. Tropikal kuşaktan yükselen sıcak hava kutuplara doğru, soğuk kutup havası da yüzeye inip Ekvatora doğru yönelir. Böylece atmosfer olayları, su ve karbon döngüleri vb. süreçler işleyerek dünyada hayatın devamı sağlanır. Biyosfere ulaşan güneş enerjisinin yalnızca %1’inden daha küçük bir bölü­mü fotosentezle organik maddeye dönüştürülmektedir. UV ışıkları kısa dalgalı, çok yüksek enerjiye sahip ışıklar olduğundan canlı organizmalardaki büyük moleküllerin kimyasal bağlarını kırabilecek güçte­dir, dolayısıyla canlılar için öldürücüdür. 0.3 (ı’dan kısa dalgaboylu UV ışınları ozon tabakası tarafından emilir. Kısa dalgaboylu (yüksek enerjili) güneş ışın­ları yeryüzüne çarpınca uzun dalgaboylu (düşük enerjili) ışınlara dönüşür. Biz bunları ısı enerjisi olarak algılarız. Bu ısı enerjisinin bir kısmı atmosferdeki su buharı, karbon dioksit ve metan gazı vb. tarafından emilir ve yeryüzüne geri yansıtılır. Bu olaya camlarla kaplı seraların, limonlukların güneş ışıklan ile ısınmasına benzediğinden “sera etkisi” denir. Sanayi devrine girildiğinden bu yana sera etkisine neden olan gazlar (karbon dioksit, metan, azot oksitler, kloroflorokarbon vb.) arttığından küresel ısınma da artmıştır. Bu sürecin başlıca komponentleri, su buharı, karbon dioksit ve metan da sera etkisi yapan gazlar ya da kısaca sera gazları olarak anılırlar. Bunların yanı sıra azot oksit (NO) ve kloroflorokarbonlar (CFC) da sera etkisi yapar. Ancak bunların atmosferdeki oranları çok küçüktür. İnsanların çeşitli faaliyetlerinin küresel ısınmaya katkısı şöyledir: Enerji kullanımı %49 Sanayi %24 Ormansızlaşma %14 Tarım % 13 Dengeli bir sera etkisinin Dünyadaki yaşam için önemi büyüktür; çünkü Dünyayı sıcak ve yaşanabilir kılar. Eğer bu etki olmasaydı yeryüzünde ortala­ma sıcaklık, Mars’ta olduğu gibi,-18°C dolayında olurdu, öte yandan şiddetli bir sera etkisi de Dünyayı çok sıcak bir gezegen yapabilir; tıpkı Venüs gibi. Bu durum, buzulların erimesi ve okyanusların yükselmesi gibi ciddî sonuçlar doğuracak iklim değişimlerine yol açmasından endişe edilmektedir. Sera et­kisinin, Dünya’yı olduğundan daha sıcak yapmasının yalnızca insan için değil tüm canlı türleri için yaşamsal bir önemi vardır. MATERYALLER: Küçük bitkiler Toprak Taş Çakıl Mumlar Kibrit Fincan tabağı Su Lamba 2 adet termometre Kâğıt 2 adet saksı Plâstik poşet DENEYİN YAPILIŞI: Mumları yakarak öğrencilere ne gördüklerini sorunuz. Bir fincan tabağını alevin üzerine tutunuz. Tabağın iç yüzeyini ince­leyiniz. Aynı işlemi yanan kâğıt için tekrarlayınız. öğrencilere yakıtın tanımını yaparak, karbon, hidrojen ya da her ikisini birden içerdiğini açıklayınız. Ayrıca karbon içeren yakıtların tamamen yandığını ve genellikle sarı renkli alev verdiğini belirtiniz. Atmosferin tabakalarını tahtaya çiziniz. Her bir tabakanın özelliğini belirtiniz. Saksıların her ikisine de 2 cm çakıl, üzerine taş parçaları üzerine toprak koyunuz. Bitkileri saksılara dikiniz ve sulayınız. Saksıların içine termometreleri, hazneleri toprağın içinde olacak şe­kilde yerleştiriniz. Şekil ’de olduğu gibi saksılardan birini plâstik poşetle kapatınız. Lambayı saksıların yanına yerleştiriniz. 10 ar dak. ara ile her iki saksıdaki sıcaklığı kontrol ederek Tablo ya not alınız. 40 dak. sonra her iki saksıdaki sıcaklığı karşılaştırınız. SORULAR: Yakıtlarda hangi maddeler bulunur? Sera etkisi nasıl oluşur? Sera etkisinin canlılar üzerine olan olumsuz etkileri nelerdir? Sera etkisine yol açan gazlar nelerdir? KAYNAKLAR Sunay, Ç. (2000). İnsanlık geleceği ile mi oynuyor? İklim değişiyor. Bilim Teknik Dergisi, 222,36-46.

http://www.biyologlar.com/atmosfer-ve-sera-etkisi-deneyi

 
3WTURK CMS v6.03WTURK CMS v6.0