Canlıların Yapısındaki Temel Bileşenler

İnorganik ve organik bileşikler

Bir hücreyi kurutup yakarsan geriye az miktarda kül kalır; buharlaşan kısım büyük ölçüde sudur, yanan kısım ise karbon iskeletli moleküllerdir. Canlıların yapısındaki maddeler bu basit deneyin de gösterdiği gibi iki büyük gruba ayrılır. İnorganik bileşikler su, mineraller, asitler, bazlar ve tuzlardır. Bunlar canlılara genellikle dış ortamdan hazır olarak alınır, sindirilmeden doğrudan emilir ve enerji vermez. Organik bileşikler ise karbon atomlarının birbirine bağlanarak oluşturduğu bir iskelet taşır; karbonhidratlar, lipitler, proteinler, vitaminler, nükleik asitler ve ATP bu gruptadır. Organik bileşikleri canlılar üretir: bitkiler fotosentezle inorganik maddelerden glikoz yapar, hayvanlar besinlerle aldıkları organik maddeleri kendi moleküllerine dönüştürür.

Karbon içeren her madde organik değildir. Karbondioksit (\(\text{CO}_2\)), karbon monoksit ve karbonatlar (örneğin kireç taşındaki \(\text{CaCO}_3\)) karbon içerdiği hâlde inorganik sayılır. Canlılardaki bu organik moleküllerin hepsinde C, H ve O bulunur; proteinlerde bunlara N (çoğunda S de) eklenir; nükleik asitlerde ve ATP'de N ile P de vardır.

Organik moleküllerin çoğu küçük yapı birimlerinin (monomer) art arda bağlanmasıyla oluşan büyük moleküllerdir (polimer). Glikozdan nişasta, amino asitten protein, nükleotitten DNA bu yolla yapılır. Bu yüzden konunun neredeyse her yerinde aynı iki tepkimeyi göreceksin: monomerleri birleştiren dehidrasyon sentezi ve polimerleri parçalayan hidroliz.

Su: hidrojen bağı ve canlılık için önemi

Su, hücrelerin en bol bulunan bileşiğidir; yetişkin bir insanın vücut kütlesinin yarısından fazlası sudur. Su oranı canlıdan canlıya, dokudan dokuya ve yaşa göre değişir. Genç bireylerde ve metabolizması hızlı dokularda (beyin, kas) su oranı yüksektir; kemik ve diş dokusunda, kuru tohumlarda düşüktür. Kuru tohumda metabolizmanın çok yavaş olması da bununla ilgilidir: enzimler sulu ortamda çalışır.

Su molekülünde bir oksijen atomu iki hidrojen atomuna kovalent bağla bağlıdır ve molekül kırık bir çizgi biçimindedir. Oksijen, bağ elektronlarını kendine daha çok çeker; bu yüzden oksijen tarafı kısmi eksi (\(\delta^-\)), hidrojenler kısmi artı (\(\delta^+\)) yüklüdür. Böyle iki ucu farklı yüklü moleküllere polar molekül denir. Bir su molekülünün kısmi artı yüklü hidrojeni, komşu molekülün kısmi eksi yüklü oksijenini çeker. Moleküller arasındaki bu zayıf çekime hidrojen bağı denir. Suyun canlılık için önemli özelliklerinin hemen hepsi bu iki gerçekten, polarlıktan ve hidrojen bağından gelir.

• Yüksek öz ısı: 1 gram suyun sıcaklığını 1 °C artırmak için yaklaşık 1 kalori (4,2 joule) gerekir; bu, çoğu maddeden çok daha fazladır. Verilen ısının bir kısmı önce hidrojen bağlarını koparmaya harcanır. Su yavaş ısınıp yavaş soğuduğu için canlıların vücut sıcaklığı ve göl, deniz gibi su ortamlarının sıcaklığı ani değişimlere karşı korunur.
• Yüksek buharlaşma ısısı: Suyun buharlaşması için çok enerji gerekir. Terleyen bir insanın derisinden ya da bitkinin yapraklarından buharlaşan su, vücuttan çok ısı götürerek serinletir.
• İyi bir çözücü olması: Polar su molekülleri iyonları ve polar molekülleri (tuzlar, şekerler, amino asitler) sararak çözer. Hücredeki tepkimeler suda çözünmüş maddeler arasında gerçekleşir; kanda ve bitkilerin iletim borularında maddeler suda çözünmüş olarak taşınır. Yağlar gibi apolar maddeler ise suda çözünmez.
• Kohezyon ve adezyon: Su molekülleri birbirini (kohezyon) ve borunun çeperini (adezyon) çeker. Bu sayede su, bitkilerin ince iletim borularında kesintisiz bir sütun hâlinde yükselebilir.
• Buzun suda yüzmesi: Su donarken hidrojen bağları molekülleri düzenli ve aralıklı bir kristale yerleştirir; buzun yoğunluğu sıvı sudan küçüktür. Su en yoğun hâline yaklaşık 4 °C'de ulaşır. Kışın göllerin yüzeyi donar, buz tabakası alttaki suyu yalıtır ve canlılar dipte yaşamını sürdürür.
• Tepkimelere katılması: Su hidroliz tepkimelerinde ve fotosentezde harcanır; dehidrasyon sentezinde ve oksijenli solunumda açığa çıkar.

Mineraller

Mineraller, canlıların yapısına katılan ve düzenleyici görevler üstlenen inorganik maddelerdir. Vücutta sentezlenemezler; bitkiler topraktan iyon hâlinde, hayvanlar besin ve su ile alır. Sindirilmeden emilirler ve enerji vermezler. Bazıları kemik ve diş gibi yapıların, bazıları hemoglobin ve hormon gibi moleküllerin yapısına katılır; bazıları enzimlerin çalışması için gerekli yardımcı iyonlardır. Kesin olarak bilinen görevlerin TYT için önemli olanları şunlardır:

İyot eksikliği guatrın yaygın bir nedeni olduğu için sofra tuzu iyotla zenginleştirilerek satılır. Demirin hemoglobindeki görevi, demir eksikliğinde neden halsizlik ve solgunluk görüldüğünü açıklar: kan dokulara yeterince oksijen taşıyamaz.

Asitler, bazlar, tuzlar ve pH

Asitler suda çözündüklerinde ortama \(\text{H}^{+}\) iyonu verir; bazlar ortama \(\text{OH}^{-}\) iyonu verir ya da ortamdaki \(\text{H}^{+}\) iyonlarını bağlar. Bir asitle bir baz tepkimeye girdiğinde tuz ve su oluşur. Tuzlar suda iyonlarına ayrışır: sofra tuzu suda \(\text{Na}^{+}\) ve \(\text{Cl}^{-}\) iyonları hâlinde bulunur. Vücut sıvılarındaki bu iyonlara elektrolit de denir; sinir iletimi ve su dengesi bunlarla sağlanır.

Bir çözeltinin asitlik ya da bazlık derecesi pH ile gösterilir. 25 °C'de pH 7 nötr, 7'nin altı asidik, üstü baziktir. Vücut sıvılarının pH'ı dar aralıklarda tutulur: mide özsuyunun pH'ı yaklaşık 2 (kuvvetli asidik), kanınki 7,35 ile 7,45 arasındadır (hafif bazik). Kanın pH'ı bu aralığın dışına çıkarsa enzimler ve öteki proteinler doğru çalışamaz. pH'ın sabit kalmasını vücut sıvılarındaki tampon sistemler sağlar. Tampon, ortama asit eklendiğinde fazla \(\text{H}^{+}\) iyonlarını bağlayan, baz eklendiğinde \(\text{H}^{+}\) veren madde çiftidir; böylece pH çok az değişir. Kandaki başlıca tampon, karbonik asit ile bikarbonat iyonundan oluşan sistemdir.

Dehidrasyon sentezi ve hidroliz

İki monomer birleşirken birinden bir OH grubu, ötekinden bir H atomu ayrılır; bunlar birleşerek bir su molekülü oluşturur ve monomerler arasında kovalent bir bağ kurulur. Su çıkışıyla gerçekleşen bu birleşmeye dehidrasyon sentezi denir. Sentez enerji ister ve enzimlerle yürür. Tersi olan hidrolizde bir su molekülü harcanarak bağ koparılır ve monomerler yeniden serbest kalır. Sindirim, besinlerdeki büyük moleküllerin enzimlerle hidroliz edilmesidir.

Sayma kuralı basittir: her bağ bir su molekülüyle kurulur ve bir su molekülüyle koparılır. \(n\) monomer tek bir zincir hâlinde birleşirse \(n-1\) bağ kurulur, \(n-1\) su açığa çıkar. Zincir dallanmış olsa da sonuç değişmez, çünkü her yeni monomer yapıya tek bir bağla katılır. Toplam \(n\) monomerden \(k\) tane ayrı zincir oluşuyorsa bağ ve su sayısı \(n-k\)'dir. Aynı sayıda su, polimer tamamen hidroliz edilirken harcanır.

Dehidrasyon sentezi kütle ve formül hesabında da kullanılır. Glikozun formülü \(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\)'dır. İki glikozdan bir su çıkarsa disakkaritin formülü \(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}\) olur. Genel olarak \(n\) glikozdan oluşan zincirde \(6n\) karbon kalır, \(n-1\) su gittiği için hidrojen \(12n - 2(n-1) = 10n + 2\), oksijen \(6n - (n-1) = 5n + 1\) olur.

Karbonhidratlar

Karbonhidratlar C, H ve O atomlarından oluşur ve hücrelerin başlıca enerji kaynağıdır. Canlılar enerji ihtiyacını öncelikle karbonhidratlardan, sonra yağlardan karşılar; proteinler en son kullanılır. Karbonhidratlar büyüklüklerine göre üç gruba ayrılır.

Monosakkaritler karbonhidratların en küçük birimidir, hidroliz edilemez ve sindirilmeden emilir. Altı karbonlu (heksoz) olanlar glikoz, fruktoz ve galaktozdur; üçünün de formülü \(\text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6\)'dır, ama atomlarının dizilişi farklıdır. Glikoz kan şekeridir ve hücrelerin en çok kullandığı yakıttır; fruktoz meyvelerde ve balda bol bulunur; galaktoz süt şekerinin yapısına katılır. Beş karbonlu (pentoz) şekerler riboz (\(\text{C}_5\text{H}_{10}\text{O}_5\)) ve deoksiribozdur (\(\text{C}_5\text{H}_{10}\text{O}_4\)). Bunlar enerji için değil yapı için kullanılır: riboz RNA'nın ve ATP'nin, deoksiriboz DNA'nın yapısındadır. Deoksiribozun adı ribozdan bir oksijen eksik olmasından gelir.

Disakkaritler iki monosakkaritin glikozit bağıyla birleşmesinden oluşur. Bu birleşmede bir su çıktığı için üçünün de formülü \(\text{C}_{12}\text{H}_{22}\text{O}_{11}\)'dir.

Polisakkaritler çok sayıda glikozun (ya da glikoz türevinin) birleşmesiyle oluşan büyük moleküllerdir. Suda çözünmedikleri ve hücrenin su dengesini bozmadıkları için depo olarak uygundurlar.

• Nişasta bitkilerin depo polisakkaritidir; patates, buğday ve pirinç gibi besinlerde bol bulunur. İyot çözeltisiyle mavi-mor renk verir; bu tepkime nişastanın varlığını göstermekte kullanılır.
• Glikojen hayvanların ve mantarların depo polisakkaritidir. İnsanda karaciğerde ve kaslarda depolanır; kan şekeri düştüğünde karaciğerdeki glikojen hidroliz edilerek kana glikoz verilir.
• Selüloz bitki hücre çeperinin yapısına katılan, depo değil yapı polisakkaritidir. Monomeri glikozdur ama glikozlar arasındaki bağ nişastadakinden farklıdır ve insanda bu bağı koparan enzim yoktur. Selüloz insanda sindirilmez; lif olarak bağırsak hareketlerini kolaylaştırır. Geviş getiren hayvanlar selülozu sindirim kanallarındaki mikroorganizmalar sayesinde kullanabilir.
• Kitin eklem bacaklıların dış iskeletinde ve mantarların hücre çeperinde bulunan yapı polisakkaritidir. Monomeri azot içeren bir glikoz türevi olduğundan kitinin yapısında N de bulunur.

Lipitler

Lipitler (yağlar) C, H ve O atomlarından oluşur; bazılarında P ve N de bulunur. Ortak özellikleri suda çözünmemeleri, eter, kloroform ve alkol gibi organik çözücülerde çözünmeleridir. Aynı kütlede karbonhidrattan yaklaşık iki kat fazla enerji verirler (1 g yağ yaklaşık 9 kcal, 1 g karbonhidrat ya da protein yaklaşık 4 kcal). Uzun süreli enerji deposudurlar; deri altında ısı yalıtımı yapar, iç organları darbelere karşı korur, A, D, E ve K vitaminlerinin çözünüp emilmesini sağlarlar.

Trigliseritler (nötr yağlar) bir gliserol ile üç yağ asidinin birleşmesinden oluşur. Gliserolün her OH grubu bir yağ asidinin karboksil grubuyla birleşirken bir su çıkar ve ester bağı kurulur. Bir trigliserit oluşurken 3 ester bağı kurulur ve 3 su açığa çıkar; hidrolizinde de 3 su harcanır, 1 gliserol ve 3 yağ asidi oluşur. Yağları sindiren enzim lipazdır.

Yağ asitleri, karbon zincirindeki bağlara göre ikiye ayrılır. Doymuş yağ asitlerinde karbon atomları arasında yalnızca tek bağ bulunur; düz zincirler birbirine sıkıca yaklaşabildiği için bu yağlar oda sıcaklığında genellikle katıdır (tereyağı, iç yağı gibi hayvansal yağların çoğu). Doymamış yağ asitlerinde karbonlar arasında en az bir çift bağ vardır; zincir çift bağda büküldüğü için moleküller sıkı paketlenemez ve bu yağlar oda sıcaklığında genellikle sıvıdır (zeytinyağı, ayçiçeği yağı, balık yağı). "Genellikle" sözcüğü önemlidir: hindistan cevizi yağı bitkisel olduğu hâlde doymuş yağ asitlerince zengindir.

Fosfolipitlerde gliserole iki yağ asidi ve fosfat içeren bir grup bağlıdır. Fosfatlı baş kısmı suyu sever, yağ asidi kuyrukları sudan kaçar; bu yüzden fosfolipitler suda çift katman oluşturur. Hücre zarının temel yapısı bu çift katmandır; ayrıntısı hücre konusunda işlenir.

Steroitler birbirine kaynaşmış halkalardan oluşan, yağ asidi içermeyen lipitlerdir. En bilineni kolesteroldür: hayvan hücrelerinin zarında bulunur ve eşey hormonlarının (testosteron, östrojen, progesteron), böbreküstü bezi kabuğunun hormonlarının, safra tuzlarının ve D vitamininin yapımında öncül olarak kullanılır. Kanda fazla kolesterol damar sağlığı için risk oluşturur, ama kolesterol vücut için gerekli bir moleküldür.

Proteinler

Proteinler C, H, O ve N içerir; çoğunda S de bulunur. Yapı birimleri amino asitlerdir. Canlılarda proteinlerin yapısına katılan 20 çeşit amino asit vardır. Her amino asitte merkezdeki bir karbon atomuna bir amino grubu (\(-\text{NH}_2\)), bir karboksil grubu (\(-\text{COOH}\)), bir hidrojen atomu ve bir R grubu (yan grup) bağlıdır. Amino asitleri birbirinden ayıran yalnızca R grubudur. Vücudun yapamadığı ve besinlerle alınması zorunlu olan amino asitlere temel (esansiyel) amino asit denir.

İki amino asit birleşirken birinin karboksil grubundan OH, ötekinin amino grubundan H ayrılır; bir su çıkar ve C ile N arasında peptit bağı kurulur. İki amino asitten dipeptit, çok sayıda amino asitten polipeptit oluşur. Bir protein bir ya da birden fazla polipeptit zincirinden yapılır. Toplam \(n\) amino asit \(k\) zincir hâlinde bulunuyorsa peptit bağı sayısı \(n-k\)'dir.

20 çeşit amino asit, sayısı, türü ve diziliş sırası değiştirilerek sayısız farklı protein oluşturur; tıpkı alfabedeki harflerle sayısız sözcük yazılabilmesi gibi. Amino asit dizisi DNA'daki bilgiye göre belirlendiği için proteinler türe ve hatta bireye özgüdür. Organ nakillerinde doku uyuşmazlığının temelinde bu özgüllük yatar.

Bir proteinin işlevi üç boyutlu şekline bağlıdır. Amino asitlerin diziliş sırası (birincil yapı) zincirin nasıl kıvrılacağını belirler; zincir hidrojen bağlarıyla sarmal ya da kırmalı bölgeler oluşturur, sonra kendi üzerine katlanarak üç boyutlu bir şekil kazanır. Hemoglobin gibi bazı proteinler birden fazla zincirin bir araya gelmesiyle çalışır. Yüksek sıcaklık, pH değişimi, ağır metal iyonları gibi etkenler bu üç boyutlu şekli bozabilir; buna denatürasyon denir. Denatüre olan proteinin şekli ve işlevi bozulur, ama peptit bağları kopmadığı için amino asit dizisi aynı kalır. Haşlanan yumurtanın akının beyazlaşıp katılaşması denatürasyondur ve geri dönmez.

Proteinlerin görevleri çok çeşitlidir: yapı (saç ve tırnaktaki keratin, bağ dokusundaki kollajen), tepkimeleri hızlandırma (enzimler), taşıma (hemoglobin), savunma (antikorlar), düzenleme (insülin gibi bazı hormonlar), hareket (kaslardaki aktin ve miyozin). Vücutta amino asitler için ayrı bir depo yoktur. Fazla amino asitlerin amino grubu ayrılır ve karaciğerde üreye dönüştürülür; geri kalan kısım enerji için kullanılabilir ya da yağa çevrilebilir.

Enzimler

Hücredeki tepkimelerin çoğu, vücut sıcaklığında kendiliğinden çok yavaş yürür. Bir tepkimenin başlayabilmesi için girenlerin aşması gereken enerji engeline aktivasyon enerjisi denir. Enzimler, aktivasyon enerjisini düşürerek tepkimeleri hızlandıran biyolojik katalizörlerdir. Enzimlerin çoğu proteindir ve protein kısımları ribozomlarda sentezlenir. Enzimlerin etki ettiği maddeye substrat denir; adları çoğunlukla substratın adına "-az" eki getirilerek verilir (maltaz, laktaz, lipaz, proteaz).

Enzimin substratın bağlandığı küçük bölgesine aktif bölge denir. Aktif bölgenin şekli substratın şekline uyar; anahtar ile kilit gibi. Bu yüzden çoğu enzim yalnız bir substrata ya da birbirine çok benzeyen birkaç substrata etki eder; buna substrat özgüllüğü denir. Maltaz maltozu parçalar ama sükrozu parçalamaz. Enzim-substrat birleşmesi geçicidir; ürünler ayrılınca enzim değişmeden kalır ve aynı işi tekrar tekrar yapar. Bu yüzden az miktarda enzim çok miktarda substratı dönüştürebilir. Enzimler hücre içinde de dışında da çalışabilir: sindirim enzimleri sindirim kanalında, deney tüpünde de etkindir. Tersinir tepkimelerde enzim iki yöndeki tepkimeyi de hızlandırır; tepkimenin yönünü ortamdaki madde miktarları belirler.

Bazı enzimler yalnızca proteinden oluşur (basit enzim). Bazıları ise çalışabilmek için protein olmayan bir yardımcı kısma ihtiyaç duyar (bileşik enzim). Bileşik enzimde protein kısma apoenzim, yardımcı kısma kofaktör denir. Kofaktör \(\text{Fe}^{2+}\), \(\text{Mg}^{2+}\), \(\text{Zn}^{2+}\) gibi bir mineral iyonu olabilir; organik bir molekülse koenzim adını alır. Koenzimlerin birçoğu B grubu vitaminlerinden yapılır. Apoenzim ve kofaktör tek başına iş göremez; ikisi birleşince etkin enzim oluşur. Substrat özgüllüğünü apoenzim belirler. Bir koenzim ise farklı apoenzimlerle birleşerek farklı tepkimelerde görev alabilir.

Enzim etkinliğini etkileyen etmenler

Enzim protein yapılı olduğu için şeklini etkileyen her şey hızını da etkiler. ÖSYM bu etkileri çoğunlukla grafiklerle sorar.

Sıcaklık: Belli bir sıcaklığa kadar sıcaklık arttıkça moleküller daha hızlı hareket eder, enzim ile substrat daha sık karşılaşır ve tepkime hızlanır. Enzimin en hızlı çalıştığı sıcaklığa optimum sıcaklık denir; insan enzimlerinin çoğunda bu yaklaşık 37 °C'dir. Optimumdan sonra sıcaklık artmaya devam ederse enzimin üç boyutlu yapısı bozulur (denatürasyon) ve hız hızla düşer. Düşük sıcaklıkta ise enzim yalnızca yavaşlar; yapısı bozulmaz, ortam ısınınca yeniden çalışır. Sıcak su kaynaklarında yaşayan bazı bakterilerin enzimlerinin optimum sıcaklığı çok daha yüksektir.

pH: Her enzimin en iyi çalıştığı bir optimum pH değeri vardır; bu değerden uzaklaştıkça hız azalır, aşırı pH değerlerinde enzim denatüre olur. Midedeki pepsin kuvvetli asidik ortamda (pH yaklaşık 2), ağızdaki tükürük amilazı nötre yakın ortamda, ince bağırsaktaki tripsin hafif bazik ortamda en iyi çalışır. Yutulan besinle mideye geçen tükürük amilazının çalışması midenin asidik ortamında durur.

Substrat derişimi: Enzim miktarı sabitken substrat artırılırsa önce tepkime hızı artar, çünkü boş aktif bölgeler substratla dolar. Bütün aktif bölgeler aynı anda dolu hâle geldiğinde enzim doymuştur; substrat daha da artırılsa da hız değişmez. Bu noktadan sonra hızı artırmanın yolu enzim miktarını artırmaktır.

Enzim derişimi: Substrat yeterince fazlaysa tepkime hızı enzim miktarıyla doğru orantılıdır; enzim iki katına çıkarsa hız da iki katına çıkar. Substrat miktarı sınırlıysa enzimi artırmak tepkimeyi hızlandırır ve daha kısa sürede bitirir, ama oluşan toplam ürün miktarını değiştirmez; toplam ürünü substrat belirler.

İnhibitörler ve aktivatörler: Enzimin çalışmasını yavaşlatan ya da durduran maddelere inhibitör denir. Bazı inhibitörler substrata benzer ve aktif bölgeye bağlanarak substratın girişini engeller; ortamdaki substrat artırıldıkça bunların etkisi azalır. Bazıları aktif bölge dışında bir yere bağlanıp enzimin şeklini değiştirir. Ağır metal iyonları (cıva, kurşun) ve siyanür gibi zehirler enzimleri etkisiz bırakarak zarar verir. Etkinliği artıran maddelere de aktivatör denir: tükürük amilazı klorür iyonlarıyla daha etkin çalışır.

Su: Enzimler sulu ortamda çalışır. Kuru tohumlarda su azdır ve enzim etkinliği çok düşüktür; tohum su alınca enzimler çalışmaya başlar ve çimlenme gerçekleşir.

Vitaminler

Vitaminler az miktarda gerekli olan, düzenleyici görevli organik moleküllerdir. Enerji vermezler, sindirilmeden emilirler; bazıları koenzimlerin yapısına katılır. Bitkiler ihtiyaç duydukları vitaminlerin çoğunu kendileri üretir; insan vitaminleri büyük ölçüde besinlerle almak zorundadır. D vitamini derideki kolesterol türevi bir maddeden güneşin morötesi ışınlarıyla yapılır; kalın bağırsaktaki bakteriler K vitamini ve bazı B vitaminlerini üretir. A vitamini havuç gibi sebzelerdeki turuncu renkli beta karotenden de oluşturulabilir.

Vitaminler çözündükleri ortama göre ikiye ayrılır. Suda çözünen vitaminler B grubu vitaminleri ve C vitaminidir. Bunların fazlası büyük ölçüde idrarla atılır, bu yüzden düzenli alınmaları gerekir. C vitamini ısıya ve havaya duyarlıdır; uzun pişirmede önemli ölçüde kaybolur. Yağda çözünen vitaminler A, D, E ve K vitaminleridir. Yağlarla birlikte emilir, karaciğerde ve yağ dokusunda depolanırlar; aşırı alındıklarında birikerek zehirlenmeye yol açabilirler.

\(\text{B}_{12}\) vitamini bitkisel besinlerde hemen hiç bulunmaz; et, süt, yumurta gibi hayvansal besinlerle alınır. Bu yüzden yalnızca bitkisel beslenenlerin bu vitamini takviye olarak almaları önerilir.

Nükleik asitler

Nükleik asitler kalıtsal bilgiyi taşıyan ve bu bilginin kullanılmasını sağlayan moleküllerdir. Yapı birimleri nükleotitlerdir. Her nükleotit üç parçadan oluşur: bir fosfat grubu, beş karbonlu bir şeker (DNA'da deoksiriboz, RNA'da riboz) ve azot içeren bir organik baz. Bazlar beş çeşittir: adenin (A), guanin (G), sitozin (C), timin (T) ve urasil (U). Adenin ve guanin çift halkalı (pürin), sitozin, timin ve urasil tek halkalı (pirimidin) bazlardır. Nükleotitler, birinin şekeri ile ötekinin fosfatı arasında kurulan fosfodiester bağlarıyla birleşerek uzun bir zincir oluşturur; zincirin omurgası şeker-fosfat dizisidir, bazlar bu omurgadan yana doğru uzanır.

DNA (deoksiribonükleik asit) iki zincirlidir. İki zincir, karşılıklı bazlar arasındaki hidrojen bağlarıyla bir arada durur ve birlikte sarmal bir merdiven gibi kıvrılır (çift sarmal). Bazlar rastgele eşleşmez: adenin her zaman timinle, guanin her zaman sitozinle eşleşir. A ile T arasında 2, G ile C arasında 3 hidrojen bağı vardır. Bu eşleşme kuralının sonucu olarak çift zincirli bir DNA'da A sayısı T sayısına, G sayısı C sayısına eşittir (Chargaff kuralı); pürinlerin toplamı da pirimidinlerin toplamına eşittir. Bir zincirin baz dizisi bilinirse karşı zincirin dizisi de bilinir.

RNA (ribonükleik asit) genellikle tek zincirlidir; şekeri riboz, bazları A, G, C ve U'dur. Timin yerine urasil bulunur. Tek zincirli olduğu için RNA'da A sayısının U sayısına, G sayısının C sayısına eşit olması gerekmez. RNA'lar DNA'daki bilgiye göre sentezlenir ve protein sentezinde görev alır; üç çeşidi mRNA, tRNA ve rRNA'dır.

Ortak noktaları da önemlidir: ikisi de nükleotitlerden oluşur, ikisinde de fosfat, adenin, guanin ve sitozin bulunur. Hücre bölünmesinden önce DNA'nın kendini eşlemesi ve protein sentezinin ayrıntıları AYT'de işlenir.

ATP: hücrenin enerji parası

Besinlerdeki enerji, hücrenin doğrudan kullanabileceği biçimde değildir. Hücre bu enerjiyi önce ATP (adenozin trifosfat) molekülüne aktarır, sonra ihtiyaç duyduğu yerde ATP'yi harcar. ATP bir adenin bazı, bir riboz şekeri ve üç fosfat grubundan oluşur; adenin ve riboz birlikte adenozin adını alır. Fosfatlar arasındaki bağlar yüksek enerjili bağlar olarak bilinir.

ATP'nin uçtaki fosfatı su ile koparıldığında (hidroliz) ADP (adenozin difosfat) ve serbest fosfat oluşur, enerji açığa çıkar. Bu enerji kas kasılmasında, aktif taşımada, sinir uyartısının iletiminde ve büyük moleküllerin sentezinde kullanılır. ADP'ye enerji harcanarak yeniden bir fosfat bağlanabilir; bu bir dehidrasyon tepkimesidir ve su açığa çıkar. ATP üretmek için gereken enerji oksijenli solunum gibi tepkimelerle besinlerden ya da fotosentezde ışıktan sağlanır.

Her canlı hücre kullanacağı ATP'yi kendisi üretir; ATP hücreler arasında taşınmaz ve hücrede depolanmaz, üretildiği kısa süre içinde harcanır. Uzun süreli enerji deposu olarak glikojen, nişasta ve yağlar kullanılır. ATP üretimi sitoplazmada, mitokondride ve bitkilerde kloroplastta gerçekleşir; ayrıntıları AYT'deki enerji dönüşümleri konusunun işidir. ATP'nin adenin, riboz ve bir fosfattan oluşan kısmı, RNA'nın adenin nükleotidiyle aynıdır.