G Biyoloji Ders 1

Transcript G Biyoloji Ders 1

Konu 1

Canlılığın incelemesi

PowerPoint Lectures for

Biology, Seventh Edition Neil Campbell and Jane Reece

Lectures by Chris Romero

Biyoloji Nedir?

• Canlıları inceleyen bilim dalıdır • Mikroskobik seviye • Makroskobik seviye • Küresel seviye • Yapı,fonksiyon,büyüme,evrim,dağılım, taksonomi, filogeni, çeşitlilik Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Biyolojik Organizasyon Düzeyleri

• Biyosforden - Organizmaya

1 Biyosfer 1 Ekosistem Komünite Populasyon Organizma a Fig ür 1.4

• Organdan Hücre - Moleküle Cell

9 Organeller

1 µm

8 Hücre

Atoms

10 Mole küller

50 µm

7 Doku 6 Organ Fig ür 1.4

Hücreye yakın bir bakış

• Hücre yaşam için gerekli olan tüm aktivitelerin gerçekleştiği, biyolojik organizasyonun en küçük seviyesi

Fig ür 1.9

Hücre’nin iki önemli formu

• Tüm hücreler • – – Membran tarafından çevrilmiş EUKARYOTIC CELL Genetik bilgi olarak DNA Membrane Cytoplasm İki form hücre – Ökaryotik – Prokaryotik Organelles Nucleus (contains DNA) Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings PROKARYOTIC CELL DNA (no nucleus) Membrane 1 µm

Yaşamın üç Domain’i

3 domain Bacteria

are the most diverse and widespread prokaryotes 4 µm and are now divided among multiple kingdoms. Each of the rod-shaped structures in this photo is a bacterial cell.

DOMAIN ARCHAEA

Protists

(multiple kingdoms) 100 µm are unicellular eukaryotes and their relatively simple multicellular relatives.Pictured here is an assortment of protists inhabiting pond water. Scientists are currently debating how to split the protists into several kingdoms that better represent evolution and diversity.

Kingdom Plantae

consists of multicellula eukaryotes that carry out photosynthesis, the conversion of light energy to food.

Fig ür 1.15

Many of the prokaryotes known as

archaea

live in Earth‘s 0.5 µm extreme environments, such as salty lakes and boiling hot springs. Domain Archaea includes multiple kingdoms. The photo shows a colony composed of many cells.

Kindom Fungi

is defined in part by the nutritional mode of its members, such as this mushroom, which absorb nutrientsafter decomposing organic material.

Kindom Animalia

consists of multicellular eukaryotes that ingest other organisms.

Konu 2

Canlıların kimyasal içeriği

• Element • Bileşik PowerPoint Lectures for

Biology, Seventh Edition Neil Campbell and Jane Reece

Lectures by Chris Romero

Element

• Kimyasal tepkimelerle başka bileşiklere parçalanamayan maddelerdir • 92 element • Atom lar’dan oluşmuştur • carbon C , hydrogen H , oxygen O ve nitrogen N bir organizmanın 96% oluşturan zorunlu elementlerdir Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Diğer elementler

İz element

Bileşik

• Belirli bir oranda bir araya gelen iki veya daha fazla element içeren madde • NaCl (1:1), H 2 O (2:1) • Elemetlerinden farklı karakterlere sahip + Figür 2.3

Atom

• Maddenin en küçük parçası • Her elementin belirli atom çeşidi var Nötron Proton Elektron ?

Kimyasal Bağ

Kovalent Bağ

Name (molecular formula) (c) Water (H 2 O).

Two hydrogen atoms and one oxygen atom are joined by covalent bonds to produce a molecule of water.

(d) Methane (CH 4 ).

Four hydrogen atoms can satisfy the valence of one carbon atom, forming methane.

Electron shell diagram

Figür 2.12

Structural formula

H H H C H H

Space filling model

Iyonik Bağ

• Atomlar arasında elektron transferi 1 The lone valence electron of a sodium atom is transferred to join the 7 valence electrons of a chlorine atom.

Na Cl

Sodium atom (an uncharged atom)

Chlorine atom (an uncharged atom) Fig ür 2.15

+ –

Na Cl

Na +

Sodium on (a cation)

Sodium chloride (NaCl)

–

Chloride ion (an anion)

Hidrojen Bağı (Zayıf)

Water (H

O) Ammonia (NH

) H  + O H  +  – N H H H  + A hydrogen bond results from the attraction between the partial positive charge on the hydrogen atom of water and the partial negative charge on the nitrogen atom of ammonia.

Fig ür 2.16

Konu 3

Biyolojik Moleküllerin yapısı

PowerPoint Lectures for

Biology, Seventh Edition Neil Campbell and Jane Reece

Lectures by Chris Romero

Makromole küller

– Küçük moleküllerden oluşan büyük moleküller – Yapısal olarak kompleks – Kovalent bağ

Fig ür 5.1

Makromole küller

• Çoğu Makromolekül monomer lerden oluşmuş polimer lerdir • Dört önemli organik molekül (ilk 3 polimerdir) – Karbohidrat – Protein – Nucleik asid – Lipid Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings 21

• Polimer – Monomer olarak bilinen ve tekrarlanan birimlerin bir araya gelmesi – Her monomer kendine özgü polimeri oluşturur – Örn: amino acidler proteinlerin monomeri 22 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Polimerlerin oluşumu ve parçalanması

• Monomerler dehidrasyon tepkimesi ile daha büyük molekülleri oluşturur • H 2 O çıkışı • Hidroksil (-OH) ve Hidrojen (-H) grubu

Figür 5.2a

1 2

Short polymer

3 H

Dehydration removes a water molecule, forming a new bond

HO H 2 O

H Unlinked monomer HO

1 2 3 4

H Longer polymer

Dehydration reaction in the synthesis of a polymer

Polimerlerin oluşumu ve parçalanması

• Polimerler monomerlerine ortama H 2 O ilavesi ile ( Hidroliz ) parçalanabilir • -H bir monomere, OH diğer monomere HO

1 2 3 4

H Hydrolysis adds a water molecule, breaking a bond

H 2 O Figür 5.2b

1 2 3 Hydrolysis of a polymer H HO

Karbohidratlar

•

Şeker ve bunların polimerlerini (nişasta, selüloz) içerir

•

Monosakkarit ler en basit şeker

•

İki mososakkarit+kovalent bağ= Disakkarit

• Örnek monosakkaritler

Triose sugars (C 3 H 6 O 3 )

H O C H C OH H C OH H Glyceraldehyde

Pentose sugars (C 5 H 10 O 5 )

H O C H C OH H C OH H C OH H C OH H Ribose

Figür5.3

H H C OH C O H C OH H Dihydroxyacetone H H C OH C O H C OH H C OH H C OH H Ribulose

Hexose sugars (C 6 H 12 O 6 )

H O C H C OH HO C H H C OH H C OH H C OH H Glucose H O C H C OH HO C H HO C H H C OH H C OH H Galactose H H C OH C O HO C H H C OH H C OH H C OH H Fructose 26 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

• Monosakkaritler – Doğrusal (linear) – Halkasal (ring) H 1 C O 4 H C OH OH 6 CH 2 OH 5 C H 4 C H OH OH 3 C H O H 2 C 1 C H H O OH 6 CH 2 OH H 5 C 4 C OH 3 C H OH H O 2 H 1 C C OH H OH H HO 4 CH 2 OH 6 O 5 H OH 3 2 H 1 OH H OH

Figür 5.4

H (a) Linear and ring forms. Chemical equilibrium between the linear and ring structures greatly favors the formation of rings. To form the glucose ring, carbon 1 bonds to the oxygen attached to carbon 5.

•

Disakkaritler

–

İki monosakkarit

–

Glikozidik bağ

Maltoz &Sükroz

(a) Dehydration reaction in the synthesis of

maltose. The bonding of two glucose units forms maltose. The glycosidic link joins the number 1 carbon of one glucose to the number 4 carbon of the second glucose. Joining the glucose monomers in a different way would result in a different disaccharide. H HO CH H H 2 OH O H OH H OH

Glucose

OH H 2 O H O H CH OH H H H 2 OH O H OH

Glucose

(b)

H O a disaccharide formed from glucose and fructose.

Notice that fructose, though a hexose like glucose, forms a five-sided ring.

CH 2 O H H O H O H H H O H

Glucose

O H H 2 O H O CH 2 OH O H OH H HO CH 2 OH H

Fructose Figür 5.5

H HO CH 2 OH H O O H H H 1 1–4 glycosidic linkage O H OH 4 H CH 2 OH H H O O H H OH H OH

Maltose

H HO CH 2 OH H O H O H H OH H 1 1–2 glycosidic linkage O 2 CH 2 OH O H HO H CH 2 OH OH H

Sucrose

Depo polisakkaritleri

• Nişasta Chloroplast Starch – Glikoz monomerlerinden oluşan polimer – Bitkilerde glikozun depo edilmesini sağlar 1  m – Plastid

Amylose Amylopectin

Figure 5.6

(a) Starch: a plant polysaccharide

• Glikojen – Glikoz monomerlerini içerir – Hayvanlarda ana depo maddesi, dallanma Mitochondria Giycogen granules 0.5  m

Glycogen Figure 5.6

(b) Glycogen: an animal polysaccharide

Yapısal Polisakkaritler

Selüloz&Nişasta 4 H HO CH 2 OH H O OH H H H OH  glucose

H HO H H H H C C C C C C O OH H OH OH OH H 4 HO CH 2 OH O H OH H H

H 1 OH  glucose

Figure 5.7 A–C

(a)



and



glucose ring structures

CH OH 2 OH O 1 O 4 CH 2 OH O OH 1 O 4 HO CH OH 2 OH O 1 O 4 OH OH OH

(b) Starch: 1– 4 linkage of



glucose monomers

CH 2 OH O OH OH 1 O 4 OH O OH CH 2 OH

(c) Cellulose: 1– 4 linkage of

 O CH OH 2 OH O OH

glucose monomers

Bitki hücre duvarında dayanıklılığı sağlayan yapı Cell walls Cellulose microfibrils in a plant cell wall Microfibril About 80 cellulose molecules associate to form a microfibril, the main architectural unit of the plant cell wall.

0.5  m Plant cells Parallel cellulose molecules are

Figure 5.8

held together by hydrogen bonds between hydroxyl groups attached to carbon atoms 3 and 6.

CH 2 OH OH O O O H CH 2 OH OH O O O H CH 2 OH O OH O O H OH O OHO CH 2 OH O O O CH OH 2 OH OH OH OH O CH 2 OH O CH 2 OH OH O O CH 2 OH OH O OH CH 2 OH OH O O O O CH OH 2 OH OH OH CH 2 OH OH OH OH CH 2 O OH O O O  Glucose monomer Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings Cellulose molecules A cellulose molecule is an unbranched  glucose polymer.

• Selülozu sindirmek zordur – İnek’lerin midelerinde bu işlemi kolaylaştıracak mikroplar bulunur

Figure 5.9

• Kitin (diğer önemli polisakkarit) – Eklem bacaklıların dış iskeleti – Ameliyat ipi – Azot yan grubu H OH CH 2 O H H O OH H H NH C O CH 3 (a) The structure of the chitin monomer.

Figure 5.9 A–C

(b) Chitin forms the exoskeleton of arthropods. This cicada is molting, shedding its old exoskeleton and emerging in adult form. (c) Chitin is used to make a strong and flexible surgical thread that decomposes after the wound or incision heals.

Lipidler

Yağlar

• Doymuş yağ asitleri – mümkün olan maksimum hidrojen – çift bağ yok

Figure 5.11

(a) Saturated fat and fatty acid

• Doymamış yağ asidi – Bir veya birden fazla çift bağ – Çift bağ olan herbir karbonda bir hidrojen eksik Oleic acid

Figure 5.11

(b) Unsaturated fat and fatty acid

• Fosfolipitlerin yapısı – Sulu ortamda oluşan hücre membranındaki çift tabakalı yapı WATER Hydrophilic head Hydrophobic tail

Figür 5.13

Steroidler

• Kolestrol – hücre membranında bulunur – bazı hormonların öncüsüdür H 3 C CH 3 CH 3

Figür 5.14

Proteinler

• Proteinler çeşitli fonksiyon lara neden olan farklı yapı lara sahiptir • Enzim • Hücrelerde çeşitli görev • Monomer; amino asit 46 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

• Enzimler – Katalist (kimysal reaksiyonları hızlandırıcı) olarak görev yapan proteinler

Active site is available for a molecule of substrate, the reactant on which the enzyme acts.

Substrate (sucrose)

Substrate binds to enzyme. Glucose

OH H

O Fructose Enzyme (sucrase)

H 2 O 4

Products are released.

Figure 5.15

Substrate is converted to products. 48

Polipeptid

• Amino acid – Karboksil (C terminal) ve amino (N terminal) gr upları içeren organik molekül – R gr up (yan zincir) farklı a.a.’leri oluşturur 50 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Yirmi Amino Asid

•

Nonpolar

20 different amino acids make up proteins CH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 H CH 3 H 3 N + C C H Glycine (Gly) O O – H 3 N + C C H Alanine (Ala) O O – H 3 N + CH 3 C C H Valine (Val) O O – H 3 N + CH 2 C C H Leucine (Leu) O O – CH 3 CH 2 H 3 C H 3 N + CH C C O H Isoleucine (Ile) O – CH 3 S CH 2 CH 2 O H 3 N + C C H O Methionine (Met) – CH 2 O H 3 N + C C H O – Phenylalanine (Phe) NH CH 2 O H 3 N + C C H O Tryptophan (Trp) – H 2 C H 2 N CH 2 CH 2 C C H O O – Proline (Pro)

Figure 5.16

Polar Electrically charged

H 3 N + OH CH 2 C C H O O – H 3 N + OH CH 3 CH C C H O O – H 3 N + OH SH CH 2 C C H O O – H 3 N + CH 2 C C H Tyrosine (Tyr) O O – NH 2 C O NH 2 C O CH 2 H 3 N + CH 2 C C O H O – Asparagine (Asn) H 3 N + CH 2 C H (Gln) C Glutamine O O – H 3 N + – O C O CH 2 C C O O – H Aspartic acid (Asp) Acidic H 3 N + O – C O CH 2 CH 2 C C H O O – Glutamic acid (Glu) Basic H 3 N + NH 3 + CH 2 CH 2 CH 2 CH 2 C C H O O – Lysine (Lys) NH 2 C NH 2 + CH 2 CH 2 CH 2 H 3 N + CH 2 C C O H O – Arginine (Arg) H 3 N + NH + NH CH 2 C C O H O – Histidine (His) 52 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Amino Asid Polimerleri

Protein konformasyonu ve Fonksiyonu

Protein yapısındaki dört seviye

• Birincil yapı (Primary structure) – a .a.’lerin polipeptid yapısında oluşturduğu eşsiz (spesifik) düzenlenme Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings + H 3 N Amino end GlyProThrGly Thr Gly Leu Pro Val Lys Met Cys Lys Seu Glu Val Leu Asp AlaValArgGly Pro Ala Amino acid subunits

Figure 5.20

GluLle Asp Thr Lys Gly Leu Ala Lys Trp Tyr lle SerProPheHis GluHis Ala Asn Ala Thr Phe Val Val Glu Asp Ser GlyPro Arg ArgTyr Thr lle Ala Ala Leu Pro Leu Ser Thr Ser Tyr Ser Thr Ala Val Val ThrAsnProLys Glu c o o – Carboxyl end 55

• İkincil yapı (Secondary structure) – Polipeptid’de tekrar eden katlanma yada kıvrılmalar –  helix ve  pilili tabaka 

pleated sheet

Amino acid subunits C N H O C H C R N H O O C R C H N H O C R C H N H O C R N H C R O C H C R C N H H O C R N H H C R C O C N H H N H O C C O C H C N R H R R C C N O H H O H C H C R N C N H H H C O N H C R O C R C O C H N H O C R N H C H C O H H N O C R C C H 

helix

H C R H N R C O C H N H O C R N H C H C O H H N O C R C H H C R N C O C R N H C H C O H N

Figure 5.20

• Üçüncül yapı (Tertiary structure) – Polipeptidin üç boyutlu yapısı – a.a’lerin ve R gruplarının etkileşimi CH O

Hyrdogen bond

2 2 HO C CH 2 H 3 C H 3 C CH CH CH 3 CH 3 CH 2 S S CH 2

Disulfide bridge

O CH 2 NH 3 + O Ionic bond C CH 2

Hydrophobic interactions and van der Waals interactions

• Dördüncül yapı (Quaternary structure) – Proteini oluşturan iki veya daha fazla polipeptid’in oluşturduğu yapı Polypeptide chain

Collagen

Protein yapısına genel bakış

Orak hücre hastalığı: proteinin birincil yapısında olan basit bir değişim

Primary structure Secondary and tertiary structures Normal hemoglobin

Val His Leu Thr Pro Glul Glu 1 2 3 4 5 6 7 . . .

Sickle-cell hemoglobin Primary structure

Val His Leu Thr Pro Val Glu 1 2 3 4 5 6 7 . . .

 subunit

Secondary and tertiary structures

 subunit

Quaternary structure

Hemoglobin A    

Quaternary structure

 

Function

 

Function Red blood cell shape

Molecules do not associate with one another, each carries oxygen.

Normal cells are full of individual hemoglobin molecules, each carrying oxygen

Figure 5.21

10  m

Red blood cell shape

10  m Exposed hydrophobic region Hemoglobin S Molecules interact with one another to crystallize into a fiber, capacity to carry oxygen is greatly reduced.

Fibers of abnormal hemoglobin deform cell into sickle shape.

Protein konforma syunu etkileyen faktörler

•

Denat ürasyon; potein’in doğal yapısını kaybetmesi

Denaturation

Normal protein

Figure 5.22

Renaturation

Protein-katlanma Problemleri

• Çoğu proteinler – Kararlı yapıya ulaşmadan önce birkaç ara basamaktan geçerler – Denat üre olmuş protein aktif olarak görev yapamaz – Sıcaklık ve pH’ta ani değişimler denatürasyona sebeb olur 64 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Şaperoninler Proteinlerin düzgün katlanması için gerekli olan protein molekülleri Correctly folded protein Polypeptide Cap Hollow cylinder

Figure 5.23

Chaperonin

(fully assembled) 1 Steps of Chaperonin Action: An unfolded poly peptide enters the cylinder from one end. 2 The cap attaches, causing the cylinder to change shape in 3 such a way that it creates a hydrophilic environment for the folding of the polypeptide. The cap comes off, and the properly folded protein is released.

Nucleik Asid

• Nucleik acid ler kalıtımsal bilgiyi taşır ve transfer eder • Gen – Kalıtımsal yapının ana ünitesi – Polipeptidlerdeki a.a’leri belirler – Nükleik asitlerden oluşur 66 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

Nukleik A sidlerin rolü

Deoksiribon ükleik asid

• DNA – Genetik materyal – Kendini replike edebilir – Spesif proteinlerin sentezi için gerekli bilgileri taşır (RNA sentezi) – Hücrelerin çekirdeğinde 68 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

DNA görevleri

– RNA sentezi (transkripsiyon) – RNA’dan protein sentezi (translasyon) DNA 1 Synthesis of mRNA in the nucleus mRNA NUCLEUS CYTOPLASM mRNA Ribosome 2 Movement of mRNA into cytoplasm via nuclear pore 3 Synthesis of protein

Figure 5.25

Nucleik Acid yapısı

• Nucleic acid – Polinükleotid denilen polimerler halinde bulunur

5’ end

5’C 3’C O O O

Figure 5.26 (a) Polynucleotide, or nucleic acid

3’ end

• n ükleotid – Polinükleotid monomeri – Şeker + fosfat + azot içeren baz – Fosfodiester bağı Nucleoside Nitrogenous base O  O P O O  Phosphate group 5’C CH 2 O 3’C Pentose sugar

Figure 5.26

(b) Nucleotide

Nükleozid

Fosfat içermeyen nükleotid kısmıdır O N C NH 2 C N H Cytosine C CH CH

Nitrogenous bases

Pyrimidines O HN C C CH O C N H CH Thymine (in DNA) T 3 O HN C O C N H CH CH Uracil (in RNA) U N C HC N H C Adenine A NH 2 C N N CH Purines HC N C N H N Guanine G O C NH C NH 2

Pentose sugars

5 ” HOCH 2 O OH 4’ H H 1’ H 3’ OH 2’ H H

Deoxyribose (in DNA)

5 ” HOCH 2 4’ H H OH 3’ O OH H 2’ OH H 1’

Figure 5.26 ( c) Nükleozid kısımları

N ükleotid Polimerleri

•

N ükleotid polimerleri

– bir nükleotidin (şekerinin) 3´ karbonundaki OH ile diğer nükleotidin 5´ karbonunda bulunan fosfat arasında oluşan fosfodiester bağı ile bağlanan nukleotidler 73 Copyright © 2005 Pearson Education, Inc. publishing as Benjamin Cummings

• DNA double helix (çift sarmal) – iki antiparalel n ükleotid dizisi 5’ end 3’ end A 3’ end Sugar-phosphate backbone Base pair (joined by hydrogen bonding) Old strands Nucleotide about to be added to a new strand 5’ end 3’ end

Figure 5.27

G Biyoloji Ders 1

Transcript G Biyoloji Ders 1

Konu 1

Canlılığın incelemesi

Biyoloji Nedir?

Biyolojik Organizasyon Düzeyleri

Hücreye yakın bir bakış

Hücre’nin iki önemli formu

Yaşamın üç Domain’i

Konu 2

Canlıların kimyasal içeriği

Element

Diğer elementler

İz element

Bileşik

Atom

Kimyasal Bağ

Kovalent Bağ

Iyonik Bağ

Hidrojen Bağı (Zayıf)

Konu 3

Biyolojik Moleküllerin yapısı

Makromole küller

Makromole küller

Polimerlerin oluşumu ve parçalanması

Polimerlerin oluşumu ve parçalanması

Karbohidratlar

Şeker ve bunların polimerlerini (nişasta, selüloz) içerir

Monosakkarit ler en basit şeker

İki mososakkarit+kovalent bağ= Disakkarit

Disakkaritler

İki monosakkarit

Glikozidik bağ

Lipidler

Yağlar

Steroidler

Proteinler

Polipeptid

Yirmi Amino Asid

Amino Asid Polimerleri

Protein konformasyonu ve Fonksiyonu

Protein yapısındaki dört seviye

Protein yapısına genel bakış

Orak hücre hastalığı: proteinin birincil yapısında olan basit bir değişim

Denat ürasyon; potein’in doğal yapısını kaybetmesi

Nucleik Asid

Nukleik A sidlerin rolü

Deoksiribon ükleik asid

DNA görevleri

Nucleik Acid yapısı

N ükleotid Polimerleri

Directory