Astrobiyoloji

1. ASTROBİYOLOJİ HAZIRLAYAN ÖMER YANIK 2023 KONULAR VİDEOLAR KAYNAKLAR Charles Cockell Director of the UK Centre for Astrobiology

2. ANA SAYFA YAŞAMIN YAPISI DÜNYADA YAŞAM UZAYDA YAŞAM 1.Astrobiyolojiye giriş 2.Yaşam nedir 3.Madde ve yaşam 4.Hayatın moleküler yapısı 5.Moleküllerden hücrelerin oluşumu 6.Hayatın enerji kaynakları 7.Yaşam ağacı 8.Zor ortamlarda yaşam 9.Evren ve Güneş sistemi 10.Uzayda karbon izi. Astrokimya 11.İlkel dünya. İlk milyar yıl 12.Hayatın orijini 13.Dünyadaki ilk yaşam 14.Yeryüzünün tarihi 15.Erken Dünya da oksijen artışı 16.Kitlesel yok oluşlar 17.Yaşanabilir gezegenler 18.Mars Astrobiyolojisi 19.Uydularda yaşam arayışı 20.Diğer gezegenlerde yaşam 21.Akıllı yaşam arayışı 22.Uygarlığımız

3. ANA SAYFA 1.ASTROBİYOLOJİYE GİRİŞ Astrobiyoloji , aşağıdaki sorulara cevap arar. VİDEOLAR Astrobiyoloji,evrende yaşam olgusunu anlamaya çalışan , biyolojik bilimler , yer bilimleri ve uzay bilimleri arasında kendine yer bulan , disiplinler arası bir bilim dalıdır. 1.Dünyada yaşam nasıl oluştu ve yayıldı? Video Astrobiyoloji nedir? 2.Bir gezegende yaşamın oluşması için ön koşullar nelerdir? Astrobiyoloji ve Felsefe 3.Dünya ötesinde yaşam var mıdır? 4.Dünyadaki yaşamın geleceği nedir ve onu diğer gezegenlere taşıyabilirmiyiz?

4. ANA SAYFA Astrobiyoloji ; .Dünyadaki yaşam , uzay ile bağlantılıdır ve kozmik bir perspektif ile incelenir. .Astrobiyoloji yaşamın nasıl ortaya çıktığı ile alakalıdır. .Astrobiyoloji yaşamın evrimini araştırır. Dünyada meydana gelen büyük canlı yok oluşlarıyla ilgilidir. .Dünyadaki yaşam ile diğer gezegenler arasındaki benzerlikler astrobiyolojininaraştırma alanıdır. .Canlıları oluşturan maddelerin kimyası ve fiziksel özellikleri evrenseldir. .İnsanlığın ve dünyadaki yaşamın geleceği ve yaşamı diğer gezegenlere taşıma fikri de Astrobiyoloji’ninaraştırma alanıdır.

5. ANA SAYFA Astrobiyoloji tarihi Sakızlı Metrodorus (MÖ 460-370) dünya benzeri gezegenlerin çokluğunu belirtmiştir. «Büyük bir ovada tek bir buğday başağının çıkması veya sonsuzlukta tek bir dünya olması şaşılası olurdu.» Oysa Yunanlılar, başta Aristo olmak üzere Dünya merkezli bir evren modeline sahiptirler. Nikolas Kopernik(1473-1543) dünyanın evrenin merkezinde yer aldığı fikrini çürütmüştür. Teleskopun gelişmesi Astronomi çalışmalarının daha da ilerlemesine neden olmuştur. GiordanoBruno (1548-1600) «Sonsuz evren ve dünyalar üzerine» adlı kitabında , evrende birçok yıldızın ve bizimki gibi gezegenin olduğu fikrini ileri sürmüştür. Bu görüşlerinin bedelini Roma meydanında yakılarak ödemiştir. ChristiaanHuygens(1629-1695) Satürn’ün uydusu Titan’ı keşfetmiştir. Dünya dışı akıllı yaşam görüşünde ısrar etmiştir. William Herschel(1738-1822) Aydaki kraterlerin akıllı yaşam sonucu oluşan şehirler olduğunu düşünmüştür. PercivalLowel (1855-1916) Marstaki kanalların akıllı yaşam sonucu yapıldığını savunmuştur. Astronominin gelişmesiyle bu tür sansasyonel görüşler ortadan kalkmıştır. Dünya dışı yaşam olabilir ama şu ana kadar hiçbir yerde bilimsel olarak Bruno kanıtlanamamıştır.

6. GavriilTikhow(1953) tarihli kitabının adını «Astrobiyoloji» koydu. Bu kitap diğer gezegenlerdeki yaşam olasılığını araştırıyordu. Diğer gezegenlerdeki biyokimyayı araştırmak için spektroskopi kullanımının öncüsüydü. Joshua Lederberg (1925-2008) dünya dışı yaşam arayışını tanımlamak için «Ekzobiyoloji» terimini kullandı. Satürn’ün uydusu Encladus’ungüney bölgesinden çıkan su buharları yaşanabilir koşulların , dünyanın ötesinde de var olabileceğini göstermektedir. VİDEO Enceladus'unBuz Okyanuslarında Yaşam Bulmuş Olabiliriz! KONULAR VİDEO KAYNAKLAR

7. ANA SAYFA 2.YAŞAM NEDİR ? Empedocles (MÖ 494-434) Evrendeki herşeyintoprak , hava su ve ateşten oluştuğunu iddia etmiştir. Democritos(MÖ 460-370) ise her şeyin bölünemeyen atomlardan oluştuğunu söylemiştir. Aristo(MÖ 384-322) ise canlı cansız her şeyin içinde bir ruh(Form=Biçim) olduğunu ileri sürmüştür. Aristo’nun kavramları uzun bir süre etkili olmuştur. Daha sonra «Vitalizm» olarak adlandırılmıştır. Vitalizm, yaşayan organizmalarda bulunan bir gücün ("yaşam gücü"), cansız organizmalarda olmadığını ileri süren ve kökü Aristo'ya kadar dayanan bir teoridir. NASA bilim insanı Gerald Joyce yaşamı ‘’ Evrim geçirebilen , kendi kendine yeten bir kimyasal sistem.’’ olarak tanımlar. Canlı olarak adlandırılabilen bir sistem , büyüme , üreme , çevresine karşı tepkide bulunma , atıkları dışarı atma ve solunum yapma gibi faaliyetleri gösterebilen bir sistemdir.

8. ANA SAYFA Aristo dan kaynaklı Kendiliğinden oluş(Abiyogenez) teorisine göre , aktif öz ya da yaşam ruhu cansız maddeleri canlı hale dönüştürebilir. Abiyotik(canlı olmayan) maddelerin canlıya dönüşebileceği fikri J.B Helmont(1580-1644) tarafından bilimsel olmayan çalışmalarla açıklandı. Francesco Redi(1626-1697) ise yaptığı kontrollü deneylerle kendiliğinden oluş teorisini çürütmeye çalışarak Abiyogenez yerine Biyogenezgörüşünü ileri sürmüştür , yani canlılar cansız materyalden değil bir önceki canlılardan oluşur.

9. ANA SAYFA Et suyu ısıtılarak streilize ediliyor Steril et suyu Mikroorganizmalarla bozulmuş et suyu Louis Pasteur(1822-1895) Yaptığı kontrollü deneylerle Abiyogenezteorisini tamamen yıkmıştır. Ağzı kapalı cam Hiçbir canlı balondaki steril ortaya çıkmıyor et suyu Kuğu boyunlu Kontrol: U kıvrımı , toz cam balondaki ve mikrocanlıları tutar steril et suyu etsuyu temiz kalır Deneysel:Cam balonun kıvrımlı boynunun kırılması , mikroorganizmaların balon içine girişine zemin hazırlar , etsuyu bozulur. Pasteur (1860)

10. ANA SAYFA Yaşam karmaşık davranışlar ve öngörülemeyen etkileşimler sergiler. Bu özellik cansız maddelerde de olabilir. Örneğin tuz kristalleri de uygun ortamlarda büyüyebilir. Bilgisayar programları da kendini çoğaltabilir. Canlılık kavramı tam belirgin olmayabilir. Örneğin virüsler kendi başlarına çoğalamaz , içinde üreyebileceği bir hücreye ihtiyaç duyar. Dolayısıyla canlı olup olmadıkları hakkında belirsizlik vardır. Yaşam DNAve RNA gibi biyolojik bilgi taşıyıcısına ihtiyaç duyar. Ebola virüsü Tam ve eksiksiz bir canlı kavramına ulaşmak zordur.

11. ErwinSchrodinger(1887-1961) Yaşam nedir ? adlı kitabında , yaşamın düzensizlikten doğan düzen olarak ifade etti. Yaşam, düzensizliğin içinde dağılıma eğiliminde olan (Entropi) evrenin kaçınılmaz güçlerine karşı düzen sağlamaya çalışır. Kaynak okuma Astrobiyoloji felsefi açıdan eski bir bilimdir , ancak son yıllarda özellikle uzay görevlerindeki teknolojik gelişmelerin etkisiyle , evrendeki yaşamla ilgili soruları ele almaya başlamak için deneysel bilgiler elde etmiştir. KONULAR VİDEO KAYNAKLAR

12. ANA SAYFA 3.MADDE VE YAŞAM Yaşam dediğimiz karmaşık yapıya neden olan şey başlı başına atomlar, iyonlarve moleküllerarasındaki bağdır. Madde , atomlarda bir araya gelen temel parçacıklardan meydana gelir. Atomun çekirdeği , pozitif yüklü protonlardan ve yükü olmayan nötronlardan oluşur. Protonve nötrontemel parçacıklar olan kuarklardanoluşur. Protonların sayısı Atom numarasını, proton ve nötronların toplamı ise kütle numarasınıverir. Çekirdeği etrafında ise negatif yüklü elektronlarvardır. Elektronlar , çekirdeğin çapından yaklaşık 10.000 kat daha uzak yörüngelerde bulunur. Elektronlar , burada daireler şeklinde gösterilen enerji seviyelerinde yer alırlar.

13. ANA SAYFA İzotoplar Aynı sayıda protona sahip olan ancak farklı sayıda nötron taşıyan atomlara izotop denir. İzotoplar kayaların yaşını belirlemek , yaşamın kanıtlarını aramak için kullanılır. Örneğin Karbon 12 en yaygın görülen izotoptur , karbon 13 ise nadir bulunur fakat uzun ömürlü ve kararlı bir izotoptur. Karbon 14 ise iki nötrona sahip olduğundan kararlı değildir radyoizotop adını alır. Nötronlardan biri elektronun salınmasıyla bir protona dönüşür ve atom azot 14 olur. Bu bozulma 5730 yıllık bir yarı ömre sahiptir. Başka bir deyişle 5730 yıl sonra karbon 14 numunesinin yarısı bozulacaktır.

14. ANA SAYFA Elektronlar , Atomlar ve İyonlar Elektronlar atom çekirdeği etrafındaki yörüngelerde bulunur. Her bir yörünge en fazla iki elektron alabilir. Atomların orbitalleri tam elektron sayısına sahip olana kadar reaksiyona girme eğilimindedir. Elektron orbitalleri dolduğunda atomların kimyasal reaksiyonlara katılacak fazla ya da eksik elektronları yoktur , soy gaz kararlılığına ulaşırlar. Örneğin sodyum atomu 11 elektrona sahiptir. kararlı hale gelebilmek için bir elektronu kaybetme eğilimindedir. Böylece bir proton fazlalığından dolayı pozitif bir yük kazanır. Na+ iyonu haline gelir. İyonelektron kazanmış veya kaybetmiş bir atomdur. Atomların kararlı soy gaz elektron dizilimini elde etmek elektronları kaybetme veya kazanma eğilimi , kimyasal bağların ve moleküllerin oluşmasına neden olur. Orbitaller (Khan akademi)

15. ANA SAYFA Bağ çeşitleri DNA gibi makromoleküller oluşturmak için atomlar birbirleriyle bağlanır. Yaşamı oluşturan karmaşık moleküller bağlar sayesinde oluşur. .İyonik bağ .Kovalent bağ .Metalik bağ .Van der Waals etkileşimi .Hidrojen bağı

16. ANA SAYFA İyonik bağlar Pozitif (+) ve negatif (-) yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik çekim kuvvetidir. İyonik bileşiklerin çoğu oda sıcaklığında kristal halde bulunur. Her bir + iyon birkaç – iyon çekebilir. Uzun bir zincir halinde dizilmiş amino asitlerden oluşan protein zincirinde negatif yüklü amino asitler pozitif yüklü olanlarla iyonik bir bağ oluşturma eğilimindedir. Proteinin üç boyutlu yapısının korunmasını sağlar. Protein Bir proteinin içindeki iki amino asit , pozitif yüklü amino asit lizinve negatif yüklü amino asit aspartik asit , arasında oluşan bir iyonik bağ.

17. ANA SAYFA Kovalent bağlar Kovalent bağlarda elektronlar ortaklaşa kullanılır. Ortak paylaşım her iki atomun soy gaz durumuna ulaşmasını sağlar. Kovalent bağlar biyolojide önemli rol oynar. Proteinlerdeki iyonik bağlar zincirlerin bir arada durmasını sağlarken , kovalent bağlarda (örneğin disülfit) sisteinve metiyonin arasında kurularak proteinlerin üç boyutlu yapısının korunmasını sağlar. Çok yüksek sıcaklıklarda yaşayan mikroorganizmalardaki proteinler ekstra kovalent bağlara sahiptir. İki disülfit köprüsündeki kovalent bağlar , belirli bir biçimde amino asitlerden yapılan bir protein zincirini bir arada tutar.

18. ANA SAYFA Metalik bağlar Metal elementlerde bulunan bağ türüdür. Pozitif yüklü iyonlar ve bunların serbest dış elektronları arasındaki elektrostatik çekim kuvvetleriyle oluşur. Elektronlar atomlardan ayrılır ve metal iyonları arasında bir deniz oluşturur. Böylece atomlar elektronların uzaklaştırılmasıyla kararlı bir soy gaz durumuna ulaşır. Birçok metal iyonu enzimlerde kimyasal reaksiyonları katalize etmek için kullanılsa da biyolojik sistemler tarafından kullanılmadıkları için yaşamla ilişkili değildir. Pozitif yüklü metal iyonlarının etrafında bir serbest elektron denizi.

19. ANA SAYFA Van der Waals etkileşimleri Bu etkileşimler kovalent ve iyonik bağlardan çok daha zayıftır. Kovalent bağın % 1’i düzeyinde olmalarına rağmen Biyolojik sistemler için önemlidirler. ‘’Dipol-Dipol (keesom) etkileşimleri’’ Moleküller , elektronların dengesiz dağılımından ve negatif yüklerinden kaynaklanan eşit olmayan bir yük dağılımına sahiptir. Bu düzensiz elektron yük dağılımı molekül boyunca küçük bir kalıcı elektrik dipolü sağlar. Dipoller birbirlerini küçük çubuk mıknatıslar gibi çekerler ve böylece moleküller arasında çekim yaratırlar. İki HCI molekülünün dipolleri , birbirlerini minik çubuk mıknatıslar gibi çekerler.

20. ANA SAYFA ‘’Dipol-İyon(debye) etkileşimleri’’ Bu tür etkileşimde moleküllerden birinin (HCI) yükü vardır , ancak diğeri (bu örnekte neon) yüklü değildir. Ancak neon HCI’ deki yükün varlığıyla indüklenebilir. Aralarında bir çekim oluşur. ‘’Londonetkileşimleri’’ Nötr atomların arasında da çekim kuvveti oluşabilir. Yük dağılımı , nötr atom ve moleküllerde bile hiçbir zaman tam eşit değildir. Atom etrafında yük dengesizliği oluşabilir ve atomun etrafında kısmen eşit olmayan bir yük eş yönsüzlüğüvardır. Böylece moleküller veya atomlar birbirlerine çok az bir kuvvetle bağlanır.

21. ANA SAYFA Van der Waals etkileşimleri ve yaşam Bu etkileşimler biyolojik sistemlerde hücrelerin hem içinde hem de dışında yer alan moleküller arasındaki çekimde rol oynar. Bir kertenkelenin (Geko) cam duvara tutunması buna örnek olabilir. bu kertenkelenin ayaklarında setaeadı verilen on binlerce minik tüy bulunur. Yüzey ile ayaklarındaki tüylerin üzerinde minik çıkıntılar arasında vander waalsetkileşimleri devreye girerek yüzeye tutunur.

22. ANA SAYFA Hidrojen bağları Biyolojik yapılarda önemli bir bağ türüdür. Bu bağ su ,etanol , metanol ve diğer organik moleküllerde bulunan OH(Hidroksil)grubu içeren moleküllerde bulunur. Noktalı çizgiler hidrojen bağını göstermektedir. Yeşil loblar diğer su molekülleri üzerindeki hidrojen atomuyla etkileşime giren oksijen üzerindeki elektronlardır. Hidrojen bağları sayesindeki DNA’daki çift zincir molekülleri bir arada tutunur. Bu bağlar DNA’nın dağılmaması için bir arada tutacak kadar güçlüdür, ancak hücrelerin bölünmesi sırasında DNA’nın eşlenmesi için iki ipliğin birbirinden ayrılmasını sağlayacak kadar da zayıftır.

23. ANA SAYFA Hal denklemi Maddenin ana halleri katı , sıvı , gaz ve plazmadır. Maddenin halleri , etkisi altında oldukları basınç ve sıcaklıkla belirlenir. Bu ilişkiye hal denklemi denir. Maddenin halinin basınç ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarak gösterilmesine faz diyagramı denir. Bir atmosferik basınçta ve düşük sıcaklıklarda su , katı bir buzdur. O C dereceye geldiğinde faz değişimine uğrar ve sıvı olur , daha da ısıtırsak 100 C de gaza dönüşür. Suyu çok yüksek sıcaklıklara kadar ısıtmaya devam edersek , elektronlar çekirdekten sürüldüğü için plazmaya dönüşür.(Bu faz şemada gösterilmez) Yüksek sıcaklık ve basınçlarda kritik nokta adı verilen gaz ve sıvının birbirinden ayırt edilemez bir yer vardır. Bu bölümdeki maddeye Süperkritik Akışkan denir. Bu madde durumu biyolojik sistemlerde bulunmamakla birlikte yüksek sıcaklık ve basınç bulunan diğer öte gezegenler de önemli rol oynayabilir. Everest dağının zirvesinde suyun kaynama noktası 71 C dir. Basıncı azaltmaya devam edersek üçlü nokta adı verilen , maddenin üç halinin de bir arada olabileceği yere ulaşırız.

24. ANA SAYFA Plazma hali Maddenin dördüncü hali olarak adlandırılır.Gazların, katıların veya sıvıların aksine , plazma çok büyük bir iyon bileşenine sahiptir. Atomun dış orbitallerindeki elektronlar yüksek sıcaklıklarda yörüngelerinden ayrılır. Böylece bir iyon ve elektron topluluğu oluşur. Güneş atmosferi , şimşek ve kuzey ışıkları buna bir örnektir.

25. ANA SAYFA Dejenere Madde Dejenere madde serbest , etkileşmeyen parçacıkların bir topluluğudur ve çok yüksek yoğunlukta ya da düşük sıcaklıkta oluşur. Elektron ve nötron maddeyi dejenere eder. Elektron dejenere maddesinde elektronlar atomların çekirdeğinden serbestleşirler. Elektron dejenere madde beyaz cüce yıldızlarda bulunabilir. Yıldız oluşumu ve gelişimi tablosu.

26. ANA SAYFA Madde ve Işık arasındaki etkileşim Işığın yayılması bize diğer yıldızların , gökadaların ve yıldızlararası ortamın yapısını anlatır. Işık soğurumu, eskiden ötegezegenlerinatmosferlerindeki gazların varlığını belirlemek için kullanılırken artık yaşamı aramak için kullanılıyor. Işığın dalga açıklaması birçok uygulama için yeterlidir , ama ışık aynı zamanda kuantaadı verilen parçacıklardan oluşur. Video Elektromanyetik spektrum Farklı elektromanyetik radyasyon türlerinin dalga boyu ve frekansı

27. Sıcak bir gaz ışığı emdiğinde , farklı gazlardaki elektronlar enerji seviyelerini atlar ve tekrar aşağı düşerek farklı dalga boylarında ışık yayar. Bunlar yayınım tayflarına yol açar. Oluşan çizgiler atomik yapısının bir parmak izidir. Bu yayınım tayfı astronomik nesnelerdeki gazları tanımlamak için kullanılır. Uzak yıldızların atmosferinde 19.yüzyılın sonlarında başlayan gazların tespiti ve sonunda uzak yıldızların bir güneş olduğunu ortaya çıkardı. Aksine, eğer ışık soğuk bir gazdan geçerse , bazı dalga boyundaki fotonlar gaz içindeki element, atom , moleküllerle etkileşerek enerjilerini ona aktarır. Bu durumda, bunlar karakteristik bir soğurma tayfı yaratır. Çizgilerin yeri element, atom özellikleri kaynağın önündeki gazın yapısına bağlıdır. Soğurma spektroskopisi yalnızca yıldızların gaz bileşimini değil , Güneş Sistemi dışındaki gezegenlerin atmosferlerinin de incelenmesini sağlar. Video Işığın soğurma ve yayınım spektroskopisi KONULAR VİDEO KAYNAKLAR

28. ANA SAYFA 4.HAYATIN MOLEKÜLER YAPISI Tüm canlılarda altı tane yapı taşı element buluruz. Bunlar Karbon (C) , Hidrojen (H) , Azot (N) , Oksijen (O), Fosfor (P) ve Kükürt (S)’dür. Karbon hem inorganik hem de organik yapılarda bulunur. Hidrojen birçok atoma CH , NH, SH gruplarından bağlanır. Azot birçok karbon bazlı halka yapısından ve amino asitte bulunur. Oksijen, hidroksil (OH) gruplarında ve diğer bağlarda bulunur. Fosfor , yaşamın enerji moleküllerinde ve DNA gibi nükleik asitlerde bulunur. Van der waalsyarıçapı (pm) Atom kütlesi Yoğunluk

29. ANA SAYFA Karbonun önemi Karbon atomu organik moleküllerin temelinde olan bir elementdir. Glisingibi basit bir amino asitte ortada iki karbon atomu bulunur. Birbirleriyle kovalent bağlarla bağlanmıştır. Karbon , H,O,N,P ve S gibi atomla kararlı bağlar oluşturur. Bu bağlar çok büyük miktarda enerji gerektirmez. Böylece kolaylıkla değiş tokuş edilebilir. Amino (NH2) ve Karboksil (-COOH) grupları proteinlerde amino asitler oluşturmak için karbona bağlıdır. Fosfat grubu –PO4 , genetik bilgi ,DNA ve enerji depolama moleküllerinde ortaya çıkan moleküller üretir. Bunlar geniş fonksiyonel gruplardır.

30. Proteinler ANA SAYFA Doğada 20 çeşit amino asit canlıların yapısında bulunur. Yan gruplar amino asitlere farklı özellik kazandırırlar. Bazı amino asitler suda çözünürler yani hidrofiliktir.(serin , asparjingibi) Alanin, Valin ve Lösingibi amino asitler ise suda çözünmez yani hidrofobiktir. Amino asitler , peptidbağları ile Birbirleriyle birleşerek bir dizi sıra oluşturur. Bu sırada açığa su çıkar. Video Proteinler

31. ANA SAYFA Amino asitlerin birleşmesiyle oluşan birincil yapıdan sonra ikincil , üçüncül ve dördüncül yapıları vardır. Fonksiyonel proteinler üçüncül ya da dördüncül yapıda olanlardır. Bir protein içindeki amino asitlerin yan gruplarının , reaksiyona giren maddeleri bağlayabileceği ve kimyasal reaksiyonu katalize edebilecek şekilde yapılandırıldığı alan , aktif bölge olarak adlandırılır. Proteinler kasların yapısına katılabildikleri gibi , savunma proteinlerini , enzimleri , hormonları oluştururlar. Disülfit bağları Video Proteinlerin şekilleri 3. Yapı 4.Yapı

32. ANA SAYFA Kiralite(Sol veya sağ ellilik) Canlı organizmaların hücreleri L-(Sol) ve D-(Sağ) formda oluşan aminoasitlerden yalnızca L- formda oluşan aminoasitleri kullanmaktadırlar. Bitkisel ve hayvansal proteinlerin oluşumuna sade L-aminoasitler katılmaktadırlar. Çünkü sadece L- aminoasitler hücrelerde üretilir ve proteinlerin yapımına katılırlar. Doğal olan aminoasit formu da L- formudur. L ve D formları canlılarda eşit olarak kullanılsaydı proteinlerin şekil formlarında değişikliklere neden olurdu bu da hücre biyokimyasını olumsuz yönde etkilerdi. Yeryüzündeki yaşam L formuna dayalı bir biyokimya geliştirmiştir. Kiralmoleküller polarize ışığı belirli yönlerde döndürme eğilimindedir. Burada L-alaninamino asitininışığı sola döndürmesi gösterilmektedir.

33. ANA SAYFA Karbonhidratlar Şekerler , yapısal destek ve enerji molekülleri olarak kullanılırlar. Glukoz C6H12O6 veya fruktoz aynı sayıda atomu taşır Fakat atomların dizilişleri birbirinden farklıdır. İzomerlerdir. Riboz ise beş karbonlu bir şekerdir. RNA’nın yapısında bulunur. (Deoksiriboz ise DNA’nın yapısında bulunan beş karbonlu bir şekerdir.) Karbonhidratların polimerleri , birçok şeker molekülünün glikozidik bağlarla birbirine bağlanmasıyla oluşur. Bunlara polisakkarit denir. Örneğin nişasta, selüloz, glikojen ve kitin. Şekerler sadece birbirleriyle değil başka moleküllere nitrojen (N-Glikozidik) ve kükürt (S-Glikozidik) bağları ile bağlanma yetenekleridir. Amino asitler gibi şekerlerde kiralolup L ve D formları vardır. Dünyadaki Tüm canlılar öncelikle D-Şekerleri kullanırlar. Video Karbonhidratlar

34. ANA SAYFA Yağlar Yağlar tekli(Doymuş) ya da çiftli bağlarla(Doymamış) bir araya gelen çok karbonlu karbonlu bileşiklerdir. Bir nötral Yağ molekülü bir gliserol ve üç yağ asitindenoluşur. Yağlar yüksek enerji depolarıdır. Suda çözünmezler , bazı türleri Fosfat grupları içerebilir.(Fosfolipitler) Kolesterol hücre zarı yapısına katılan başka bir yağ türüdür. Karbonhidrat ve proteinler gibi yağlarda çok çeşitlidirler. Yüksüz ve yüklü Bir uca sahip olma özelliği , bu moleküllerin aynı zamanda amfifilik Olarak da adlandırıldığı anlamına gelir. Video Yağlar

35. ANA SAYFA Nükleik asitler DNA (Deoksiribonükleik asit) en önemli yaşamın bilgi depolama molekülüdür. Dört çeşit organik bazdan oluşmuştur. Şeker olarak Deoksiriboz bulunur. Nükleotid bir organik baz, bir şeker ve bir Fosfatdanoluşur. Ayrıca DNA çift zincir bir moleküldür. Ribonükleik Asit (RNA) ise tek zincir ve şeker olarak Riboz bulunan bir bilgi taşıyıcı moleküldür. RNA yaşamın kökeniyle ilgili önemli bir rol oynamıştır. Video Nükleik asitler

36. ANA SAYFA Su ve yaşam Kimyasal formülü H2O Canlılarda bulunan su miktarı, canlı türüne göre farklıdır. Canlı organizmanın yaşı ve metaboliketkinliği su miktarı ile ilişkilidir. Örneğin, • Embriyodaki su oranı ergin bireylere göre daha fazladır, yaş ilerledikçe de azalır. • Tohumdaki su oranı % 15’in altındadır. Tohumda çimlenme su oranı arttığında başlar. Suyun görevleri • İyi bir çözücüdür. Maddelerin çözünmesini ve yayılmasını sağlar. • Öz ısısı yüksektir. Bundan dolayı yerleşim yerlerinde sıcaklık değişimleri hızlı gerçekleşmez. • Besinlerin sindiriminde kullanılır. • Fotosentezde kullanılır. • Atıklarının seyreltilmesini ve atımını sağlar.

37. ANA SAYFA Çok sayıda hidrojen bağı bulundurur. Bu sayede su ve suda çözünmüş maddeler topraktan alınıp yüksekteki bitki organlarına taşınır. Su polar bir moleküldür. Bir su molekülünün oksijeni komşu moleküldeki hidrojen tarafından elektriksel olarak çekildiği zaman aradahidrojen bağı kurulur. Her su molekülü en fazla dört su molekülü ile hidrojen bağı kurabilir. Böylece kopmadan bir arada durabilirler. Bu durum kohezyon kuvveti olarak adlandırılır.

38. ANA SAYFA • Donduğunda hacmi artar. Oluşan buz kütlesi suyun üstünde yüzer. Soğuk havanın suyun içine girmesini önler. Dolayısıyla yoğunluğu daha azdır. Donan su yoğunluğu az olduğu için yüzeyde oluşur. Göllerin üzerinde oluşan buz tabakası alttaki su tabakasında hayatın devam etmesini sağlar. Bu sayede suda yaşayan canlılar havanın aşırı soğumasından korunur.

39. ANA SAYFA Su iyi bir çözücüdür. •Çözünen iyonların her biri hidrasyon kabuğuadı verilen ve su moleküllerinden oluşan bir küre ile çevrelenmiştir. •İyonlar ya da polar bileşikler su molekülleri ile çevrelendiklerinde çözünürler ve çözünen olarak adlandırılırlar. •Hidrofilik bileşikler suya karşı çekim gösterdikleri halde hidrofobik bileşikler sudan kaçma eğilimindedirler. Örneğin yağlar hidrofobiktir ve su da çözünmezler.

40. ANA SAYFA • İyi bir ısı taşıyıcısıdır. Sıvı halden gaz hale ısı alarak geçer. Deri yüzeyinde bulunan su deriden aldığı ısı sayesinde buharlaşır. Derimiz ısı kaybettiği için serinleriz. Havadaki su buharı sıvı hale geçerken ısı verir. Su buharının sıvı hale geçmesi ile oluşan yağmur yağarken havalar ısınır. •Suyun bulunduğu yüzeye tutunma kuvveti ise adhezyonolarak adlandırılır. Bitkilerin içindeki iletim demetleri duvarlarına ayrıca bir bardak suyun içinde cam kenarlara bu kuvvet yardımıyla tutunur.

41. ANA SAYFA Alternatif temel Elementler ve Çözücüler Karbon ve silisyum arasında çeşitli benzerlikler olsa da bazı önemli farklar vardır. Silisyum kompleks bileşikleri daha zor oluşturur. Karbon kimyasındaki halkasal bileşikler gibi yapılar oluşturamaz. --Silisyum oksijenle etkisiz yapılar oluşturma eğilimindedir. --Dünyadaki çeşitli ortamlarda silisyum kaya türlerinin yapısını oluşturur. Reaktif değildirler. --Yüksek sıcaklıklarda silikat temelli bir yaşam biçimi düşünülebilir. Dünyamızda böyle bir kanıt bulunmamaktadır. --Hiçbir element karbon gibi organik kimyanın temel bileşeni olma özelliklerini gösteremez. Suya alternatif olarak en çok amonyak gösterilmiştir. Amonyak çok düşük sıcaklıklarda sıvıdır.( -78 ile -34) Soğuk bir gezegen için alternatif olabilir. Amonyağın pH 11 dir. Bu dünyadaki yaşam koşullarına uygun olamayan bir aralıktır. KONULAR VİDEO KAYNAKLAR

42. ANA SAYFA 5.MOLEKÜLLERDEN HÜCRELERİN OLUŞUMU Astrobiyoloji , diğer gezegenlerde yaşam arayışında hücre benzeri oluşumların delillerini aramaktadır. Hücre Robert Hooke (1636-1703) tarafından ilk olarak gözlemlendi. (Micrographia) Leeuwehoek’ınbakteri çizimleri (1670) Video Hücre yapısı

43. ANA SAYFA PROKARYOTİK HÜCRE YAPISI Prokaryotik ve ökaryotik hücre yapısı vardır. Prokaryotlara Bakteri ve Arkea’lardır. Ökaryotlara göre çok küçüktürler Ribozom dışında organelleri yoktur ve zarla çevrili hücre çekirdeğine sahip değillerdir. Ökaryotlar ise Bitki , hayvan, mantar ve diğer tek hücreli canlıların hücre yapısıdır. Ökaryotik hücre yapısında gelişmiş organeller ve hücre çekirdeği bulunur. Video Prokaryot ve Ökaryot hücre yapısı ÖKARYOTİK HÜCRE YAPISI

44. ANA SAYFA Hücre zarlarının yapısı Hücre zarları çift sıra fosfolipit yapıdadır. Su sevmeyen hidrofobik kısımlar birbirine dönük halde durur. Bu sayede küçük kesecikler oluşarak ilk hücre şekillerinin kendiliğinden oluşmasına neden olabilir. Hücre zarlarının içine gömülü ya da yüzeylerde protein molekülleri vardır. Bunlar hücre içi ve dışı arasında madde konsantrasyonu farkı yaratan kapılar görevi yaparlar. Ayrıca karbonhidrat uçlar yağlar ve proteinlerle birleşerek hücre kimliklerinin oluşmasını ve hücrelere özgüllük kazandırma görevleri yaparlar. Yağ asitleri Kolesterol ise hücre zarına dayanıklılık sağlamada görevlidir.

45. ANA SAYFA Gram negatif ve gram pozitif prokaryotik zarlar Gram boyasıyla boyanan koyu mavi gözükenler gram pozitif kırmızı renkte olanlar ise gram negatiftir. Örneğin E.Colibakterisi Gram negatiftir bir iç ve bir dış zarı vardır. Bunların arasında Peptidoglikan ağı bulunur. Burada doğada az sayıda gözlenen D-amino asit formlarda vardır. Peptidoglikan yapı hücre şeklinin korunmasına yardımcı olur. Ayrıca geçitler olan porinlervardır. Dış zar Gram pozitif bakterilerde kalın bir peptidoglikan yapı vardır. Peptidoglikan yapı hücre duvarı olarak da adlandırılır. Bunların üzerinde glikokaliksdenilen daha çok polisakkaritlerden oluşan bir tabaka daha vardır. Bu yapı kapsül olarak da adlandırılır. Bu yapı hücrelerin mineralleri bağlamasına ve biyofilm oluşturmasına izin verir. Makroskopikstromatolitlerbakterileri birbirlerine bağlayan yapılardır. Örnek, siyanobakteriler. Video Gram negatif ve pozitif bakteriler.

46. ANA SAYFA Arkea zarları Arkelerin zarları bakteri ve ökaryotlar dan daha farklıdır. Zarlar daha karmaşıktır bu sayede zarlar daha az geçirgen ve zor ortam şartlarına daha dayanıklıdır. Video Arkea alemi

47. ANA SAYFA Protein sentezi DNA bir hücredeki protein sentezinden sorumludur. DNA çekirdek içinde mRNA sentezi yaparak (Transkripsiyon)genetik bilgiyi RNA’ya aktarır. RNA Polimeraz adlı enzim mRNA(mesajcı) sentezinden sorumludur. Prokaryotlarda ise bu sentez sitoplazmada olur. Translasyon ise mRNA sentezi yapıldıktan sonra ribozomda protein sentezidir. Ribozomun yapısını rRNA oluşturur. Protein sentezinde ribozomlara uygun amino asitlerin getirilmesini ise tRNA gerçekleştirir. tRNA mRNA sentezi

48. ANA SAYFA Protein sentezi sitoplazmada gerçekleşir. Tek bir proteini kodlayan baz dizisine gen denir. Bir canlıdaki genlerin toplamına ise Genomdenir. İnsan genomu 3240 megabaz DNA içerir , bakteriler ise yaklaşık 13 megabaz DNA’ya sahiptir. En küçük virüste sadece 11 gen vardır. Genom büyüklüğü ile canlı karmaşıklığı arasında tam bir ilişki yoktur. Video Protein sentezi

49. ANA SAYFA Genetik kod Genetik kod evrenseldir. Yandaki şekilde mRNA kodonları ve bunlara karşılık gelen amino asitler gösterilmiştir. Bir amino asiti üç nükleotit kodlar. Yirmi çeşit amino asiti üç nükleotitin kodlaması 64 değişik Kod ortaya çıkarır. Bir canlıdaki DNA’nın bir kısmı proteine çevrilmez. Bu DNA bölümüne kodlama yapmayan DNA denir. Başlangıçta burası çöp DNA olarak adlandırıldı. Daha sonra bu DNA bölgesinin (İnsan larda%98) başka görevleri ortaya çıktı.

50. ANA SAYFA DNA Replikasyonu (Eşlenmesi) Hücreler bölünmeden DNA’sını eşleyerek oluşan hücrelere eşit oranda genetik bilgi iletilmesini sağlar. DNA eşlenmesi sırasında DNA polimeraz enzimi ve başka enzimler görev alır. Video DNA eşlenmesi