İnorganik Bileşikler

► Temel element olarak karbon içermeyen bileşiklerdir.

► Tüm canlılar tarafından dışardan hazır olarak alınırlar.

► Canlılar tarafından sentezlenemeyen bileşiklerdir.

► Bitkiler topraktan kökleri ile alırlar. Diğer canlılar ise besinler ve su yoluyla alırlar.

► Hücresel solunumda ATP enerjisi elde etmek için kullanılmazlar. Yani enerji verici değillerdir. (Ancak kemosentez yapan bazı canlılar besin üretmek için gerekli olan enerjiyi inorganiklerden karşılarlar.)

► Görevleri;

♦ Hücre yapısına katılmak (yapıcı, onarıcı bileşik olarak)

♦ Düzenleyici görevler yapmaktır.

► Monomer halde dışarıdan hazır olarak alınırlar. Yani monomerleri yoktur.

► Bundan dolayı; sindirime (hidrolize) uğramazlar.

► Hücre zarından direk geçerler.

► Canlılarda biyokimyasal tepkimelerin gerçekleşmesi ve homeostasinin korunması açısından gerekli bileşiklerdir.

► Kanın osmotik basıncını ayarlar.

► Bazı enzimlerin yapısına yardımcı kısım (kofaktör) olarak katılırlar.

Canlılardaki İnorganik Bileşikler

► Su

► Asit ve Bazlar

► Tuz ve Mineraller

1. Suyun Canlılar İçin Önemi

► Tüm organizmalarda en çok bulunan bileşen sudur.

► Organizmaların toplam kütlesinin %70’inden fazlası sudan oluşur.

► Su, biyolojik yapıların oluşturulması ve yaşamsal faaliyetlerinin gerçekleştirilebilmesi için gerekli inorganik maddelerin en önemlisidir.

► Dünya’nın ve canlı vücutlarının büyük bir kısmı sudan oluştuğundan canlıların yaşamları suyun varlığına bağlıdır.

► Bazı canlıların yaşam alanı sudur. Örneğin; Alg, mercan, balık, yunus, balina gibi.

► Bitkiler, fotosentez yapabilmek için suya ihtiyaç duyar.

► Atmosferdeki oksijenin kaynağını fotosentezde kullanılan su oluşturur.

► Canlılığın devamı için enzimler gereklidir. Su enzimlerin çalışabilmesi için uygun bir ortam sağlar. Ortamdaki su miktarı %15'in altına düşerse enzimler çalışamaz ve canlılık son bulur.

► Besinlerin sindirimi su ile olur (Hidroliz olayları).

► Su otsu bitkilerde turgor basıncı oluşturarak bitkiye desteklik verir. Dik durmasını sağlar.

► Vücut sıcaklığının dengede kalmasını sağlar.

► Su olmadan yaşam olmaz. Bir insan haftalarca yemek yemeden yaşayabilir ancak susuz bir kaç gün yaşayabilir.

► Sağlıklı bir yaşam için günlük 1,5 - 2,5 litre su içmemiz gerekir.

Suyun Kimyasal Yapısı

► Su molekülü 2 Hidrojen ve 1 Oksijen (H₂O) atomundan oluşur.

► Hidrojen atomları oksijene birer kovalent bağ ile bağlanır.

Su Molekülü ve Bağları

Bu bağlanma esnasında Hidrojen ve Oksijendeki elektronlar eşit olarak dağılmazlar.

► Oksijen tarafında negatif (-) yük, Hidrojen tarafında pozitif (+) yük durumu vardır.

► Bu eşit olmayan yük dağılımı nedeniyle; bir kutbu (+), bir kutbu (-) yük taşıyan moleküle polar molekül denir.

► Su polar özellik gösteren bir bileşiktir.

► Polar özellik suyun iyi bir çözücü olmasını sağlar.

► Su molekülleri birbirine Hidrojen bağları ile bağlanır.

► Hidrojen bağları ile su moleküllerinin birbirine tutunmasını sağlayan kuvvete kohezyon kuvveti denir.

► Su moleküllerinin farklı bir moleküle ya da bir yüzeye tutunmasını sağlayan kuvvete ise adhezyon kuvveti denir.

► Suyun bu özellikleri bitkilerde köklerle alınan su ve minerallerin üst kısımlara kadar taşınmasında etkili olur.

Suyun Fiziksel ve Kimyasal Özelliklerinin Canlılar İçin Önemi

1. Suyun Kohezyonu ve Adhezyonu

► Su moleküllerini bir arada tutan hidrojen bağlarının etkisiyle kohezyon kuvveti oluşur.

► Kohezyon ile bitkilerde suyun yükseklere taşınması sağlanır.

► Kohezyon, su yüzeyinde bir yüzey gerilimi oluşturur. Bazı böceklerin su üzerinde yürümesi bu sayede olur.

► Suyun başka moleküllere tutunmasını sağlayan kuvvete adhezyon kuvveti denir.

► Yapraklarda terleme sonucunda oluşan emme kuvveti ve kohezyon-adhezyon kuvvetleri sayesinde su, bitkilerin köklerinden yapraklarına kadar kesintisiz bir sütun şeklinde yer çekimine zıt yönde taşınır.

2. Suyun Taşıyıcı Özelliği

► Hücrelerin ihtiyaç duyduğu maddelerin taşınması ve hücrelerde oluşan metabolik atıkların uzaklaştırılması suyun varlığı ile mümkündür.

3. Suyun Çözücü Özelliği

► Canlı sistemlerdeki reaksiyonların gerçekleşmesini sağlar.

► Sindirim olaylarında su kullanılır.

► Besin ve boşaltım maddeleri suda çözünmüş olarak taşınır.

► Vücutta oluşan zehirli atıkların seyreltilmesini sağlar.

► Bitkiler mineralleri ancak suda çözünmüş olarak alabilir.

4. Suyun Yüksek Özgül Isıya Sahip Olması

► Suyun yüksek özgül ısıya sahip olması ve ısıyı depolama özelliği, deniz ve okyanuslardaki suyun yavaş yavaş ısınıp soğumasını sağladığından canlıların olumsuz etkilenmesini önler.

► Vücut ısısını dengeler. Sıcak havalarda terleme ile vücut ısısını düşürür.

► Hava sıcaklıklarını kararlı hale getirir.

5. Suyun Donma Özelliği

► Suyun donmasıyla oluşan buz, yoğunluğu daha az olduğundan su yüzeyinde kalarak daha alt tabakalardaki suyun soğuk hava ile temasını önler, suda yaşayan canlıların donmadan yaşamlarına devam etmelerine olanak sağlar.

6. Suyun Buharlaşma ve Yoğunlaşma Özelliği

► Doğadaki su döngüsünün gerçekleşmesini sağlar.

► Terleme ile metabolik atıkların atılmasını ve vücut ısısının düzenlenmesini sağlar.

► Suyun buharlaşma ısısı yüksektir ve bu yüzden ani sıcaklık değişimlerinde gaz haline geçerek vücut ısısının ayarlanmasında etkili olur. 

► Bitkiler terleme ile su kaybettiğinde köklerden üst kısımlara doğru bir emme kuvveti oluşur. Böylece bitkiler topraktan su ve mineral alırlar. 

7. Yüzey Gerilimi

► Suyun kohezyon kuvvetine bağlı olarak oluşan yüzey gerilimi sayesinde bazı canlılar su yüzeyinde durabilir ve yürüyebilir.

2. Asit ve Bazların Canlılar İçin Önemi

► Suda çözündüğünde hidrojen iyonu (H⁺) veren bileşiklere asit, hidroksit iyonu (OH^-) veren bileşiklere baz denir.

► H₂SO₄ (sülfürik asit) ve HCl (hidroklorik asit) asitlere, NaOH (sodyum hidroksit) ve KOH (potasyum hidroksit) bazlara örnek verilebilir.

Asitler

► Suda çözündüklerinde hidrojen iyonu (H⁺) veren bileşiklerdir.

► Tatları genellikle ekşidir.

► Mavi turnusol kağıdını kırmızıya boyarlar.

► pH cetvelindeki aralığı 0 – 7 arasındadır.

► Sıfıra inildikçe pH düşer, asitlik derecesi artar.

► Yapılarında karbon bulunan asitlerin çoğu organik asittir. Örneğin; limonda bulunan sitrik asit ve laktik asit gibi. Laktik asit yorgunluk esnasında kaslarda oluşur. Ayrıca yoğurtta bulunur.

► Asitlerin çoğu inorganiktir. Örneğin; mide asidinde bulunan HCl (hidroklorik asit), H₂SO₄ (Sülfirik asit) gibi.

Bazlar

► Suda çözündüklerinde hidroksit iyonu (OH^-) veren bileşiklerdir.

► Tadları genellikle acıdır ve kayganlık hissi verirler. (Sabun gibi)

► Kırmızı turnusol kağıdını maviye boyarlar.

► pH cetvelindeki aralığı 7 – 14 arasındadır.

► 14’e çıkıldıkça pH yükselir, bazlık derecesi artar.

► Yapılarında karbon ve azot bulunduranların çoğu organik bazdır. Örneğin; nükleik asitlerin (DNA, RNA) yapısına katılan adenin, guanin, sitozin, urasil ve timin bazları organiktir.

► Bazların çoğu inorganiktir. Örneğin; NaOH (sodyum hidroksit) ve KOH (potasyum hidroksit) örnek olarak verilebilir.

pH Cetveli

► Bir çözeltinin ne kadar asidik ya da bazik olduğunu içeriğindeki serbest hidrojen iyon (H⁺) derişimi belirler.

► Hidrojen iyon (H⁺) derişimi pH ile ifade edilir.

► pH derecesini gösteren çizelgeye pH metre denir.

► pH metre 0 ile 14 arasında değer alır.

► Buna göre; pH 7 nötr, pH 0 – 7 arası asit, pH 7 – 14 arası bazlık durumunu ifade eder. nsan vücudundaki sıvılar ve günlük hayatta kullandığımız birçok madde belirli pH’lara sahiptir.

► Biyolojik tepkimeler belirli pH’larda gerçekleşir.

► Canlılar ortamdaki pH’ın çok küçük değişikliklerinden bile olumsuz etkilenirler.

► Bu durum canlıdaki homeostatik dengeyi bozar.

► Vücudumuzdaki kan, lenf ve doku sıvısı gibi birçok biyolojik sıvının pH’ı 6 – 8 arasında değişir.

► İnsan kanının ideal pH’ı 7,4’tür.

► Kanımızın pH’ı 7’ye düşer ya da 7,8’e çıkarsa birkaç dakika içerisinde yaşamımız son bulur. 

Tampon Çözeltiler

► Kan ve diğer vücut sıvılarımızın pH’ını kararlı tutan ve homeostazisini sağlayan çözeltilere tampon çözeltiler denir.

► Vücudumuzdaki en önemli tampon çözeltilerden biri karbonik asit (H₂CO₃)’tir.

► Kanın pH’ı 7,4’ün üzerine çıkarsa şu reaksiyon gerçekleşir ve ortama H⁺ iyonu verilir. Böylece kanın pH’ı düşer.

► H₂CO₃   →   H⁺ + HCO₃^- reaksiyonu gerçekleşir.

► Kanın pH’ı 7,4’ün altına düşerse şu reaksiyon gerçekleşir ve ortamdaki H⁺ iyonu azalır. Böylece kanın pH’ı yükselir.

► H⁺ + HCO₃^-    →   H₂CO₃ reaksiyonu gerçekleşir.

pH Değişikliklerinin Canlılar İçin Önemi

► pH değişiklikleri enzimlerin yapısını bozar.

► Örneğin; mide sıvısı asidik olup burada iş gören enzimler asidik ortamda iyi çalışır. Çok asitli yiyecekler tüketmek midede gastrit, ülser gibi sorunlara yol açar. İnce bağırsak ortamının pH’ı 8 – 9 civarındadır. Bu aralıkta iş gören enzimler sindirimi tamamlayacağı için bu pH’ın uygun aralıkta tutulması önemlidir.

► Derimizin pH’ındaki değişimler; sedef, saç dökülmesi, egzama gibi sorunlara yol açar.

► Ağız içi pH’ın düşmesi diş çürümelerine neden olur.

► Su ve toprağın pH’ı 6 – 7 aralığındadır.

► Su ve toprağın pH’ındaki değişmeler burada yaşayan canlıların yaşamını tehlikeye sokar.

► Örneğin; akasya ağacı bazik, çam ağacı asidik toprakta iyi gelişir. Ortanca çiçeği toprağın pH yapısına göre farklı renklerde çiçek açar. Eğer toprak asitli ise mavi – mor, bazik ise pembe – beyaz renk açar.

► Asit yağmurları; su ve toprağın pH’ını düşürür. Buralarda yaşayan canlılar zarar görür. Madde döngüsü aksar. Ekolojik denge bozulur.

3. Tuz ve Minerallerin Canlılar İçin Önemi

Tuzların Önemi

► Tuzlar; asit ve bazların nötrleşme tepkimesi sonucu oluşurlar.

► Yan ürün olarak su açığa çıkar.

► Asit ve baz karşılaştığında; asidin H⁺ iyonu ile bazın OH iyonu birleşerek su oluşturur.

Asit + Baz → Tuz + H₂O

HCl + NaOH → NaCl (Tuz) + H₂O

► Su oluştuktan sonra geriye kalan iyonlar birleşerek tuz oluşturur. Tuzlar biyolojik sıvıların yoğunluğunun (osmotik basıncı) ayarlanmasında etkili olurlar.

► Hücreler arası sıvılarda (doku sıvısı) ve hücre sitoplazmasında tuzların belirli bir yoğunlukta olması canlılık açısından önemlidir.

► İnsan vücudu en çok; kalsiyum, sodyum, potasyum ve magnezyum tuzlarına ihtiyaç duyar. Tuzlar nötr bileşikler oldukları için ortam pH’ını değiştirmezler.

► Tuzlar;

♦ Kemik ve diş yapımında

♦ Kalp ve sinir hücrelerinin çalışmasında

♦ Bazı enzimlerin çalışmasında

♦ Mide öz suyunun üretilmesinde

♦ Kas kasılmasında

♦ Hormonların çalışmasında

♦ Hücreler arası iletişim gibi olaylarda etkili olurlar.

► Fazla miktarda tuz tüketilmesi kalp ve böbrek rahatsızlıklarına, kan basıncının yükselmesine (tansiyon) neden olabilir.

► İnsan vücudunun günlük tuz ihtiyacı yaklaşık olarak 6 gram kadardır. Bu oran yaklaşık 1 çay kaşığı tuza denk gelir. 

Minerallerin Önemi

► Canlılar tarafından sentezlenemezler.

► Asitler, bazlar, tuzlar, su ve besinler yoluyla doğadan hazır olarak alınırlar.

► Görevleri; canlının yapısına katılmak ve düzenleyici rol oynamaktır.

► Bazı mineraller enzimlerin yapısına yardımcı kısım (kofaktör) olarak katılarak düzenleyici görev yaparlar.

► Metabolik olayların gerçekleşebilmesi, büyüme ve gelişme için mutlaka gereklidirler.

► Eksiklikleri veya fazlalıkları metabolik işleyişi bozar.

► Vücuda fazla alınmaları zehirlenmelere neden olabilir.

► Mineral içeren besinlerin düzenli olarak vücuda alınması gereklidir. Çünkü ter, idrar ve dışkı ile vücuttan sürekli mineral kaybı olur.

► Mineraller; canlı vücudunda sentezlenemez.

► Tüm canlılar tarafından hazır olarak monomer halde alınırlar.

► Sindirilmeden (hidrolize uğramadan) direk kana karışırlar.

► Hücre zarından doğrudan geçerler.

► Hücresel solunumda enerji kaynağı olarak kullanılmazlar. Yani enerji vermezler.

► Yapısal ve düzenleyici görevleri vardır.

► Her mineralin görevi kendine özgüdür. Bir mineralin eksikliği bir başka mineral tarafından giderilemez.

► Kanın ve vücut sıvılarının osmotik basıncının düzenlenmesinde rol oynarlar.

► İnsan vücudunda en fazla bulunan mineraller; kalsiyum ve fosfordur. Tabloda gösterilen minerallerin dışında klor, kükürt, çinko gibi minerallerde önemli görevler üstlenirler.

► Klor; mide öz suyu oluşumunda, asit baz dengesinin sağlanmasında, hücre içi ve dışı su dengesinin ayarlanmasında görev alır. Eksikliğinde sindirim sorunları oluşur.

► Kükürt; bazı amino asitlerin sentezi için gereklidir. Eksikliğinde deride solgunluk, fazlalığında alerjik rahatsızlıklar oluşur. 

► Çinko; bazı enzimlerin yapısına kofaktör olarak katılır. Bağışıklık sistemini güçlendirir. Eksikliğinde tırnakta beyaz lekeler, ciltte akne oluşumu, saç dökülmesi ve bağışıklıkta zayıflama görülür. Fazlalığında; göz ve ciltte sararma, baş dönmesi, yüksek ateş görülür.

► Bitkiler ihtiyaç duyduğu mineralleri ve tuzları kökleri ile topraktan suda çözünmüş halde alırlar.

► İnsan sağlığı açısından en önemli tuz kaya tuzudur. Rafine edilmiş sofra tuzlarından uzak durmamız gerekmektedir.