Oksidasyon Olayları ve Biyolojik Sistemler
Prof. Dr. Akın YEŞİLKAYA

Biyoenerjetik veya biyokimyasal termodinamik biyokimyasal reaksiyonlarda enerji değişimlerini çalışmaktadır. Bunu kullanarak hangi reaksiyonun gerçekleşip gerçekleşmiyeceği açıklar.
Biyolojik olmayan sistemler iş yapabilmek için ısıyı enerji olarak kullanır. Ancak biyolojik sistemler genelde izotermik olup kimyasal enerjiyi yaşamak için kullanır. Bir organizma canlılığını sürdürebilmesi için yakıta ihtiyaç duyar. Yakıtın alınması ve değerlendirilmesi canlının beslenmesini ve metabolizmasını açıklar. Açlık sonucunda görülen ölüm mevcut kullanılır enerjinin tüketilmesi ve yerine konulamaması sonucunda olur.
Malnutrisyonun bazı çeşitlerinde görülen semptomlar enerji dengesizlikleri ile ilgilidir (marasmus). Mevcut enerjinin kullanılması tiroid hormonları tarafından kontrol edilmekte ve bu hormonların yetersizliği veya yokluğunda çeşitli hastalıklar ortaya çıkar. Enerjinin fazla birikmesi de şişmanlık ile kendini gösterir.
Biyokimyasal Termodinamik
Çeşitli enerji formlarının birbirleri arasındaki dönüşümü formüle etmek için termodinamiğin temel iki kanunundan faydalanılır. Termodinamiğin birinci kanununa göre bir sistemin çevresindeki total enerjisi sabittir." Birinci kanun, enerjinin korunması esasına dayanmakta:
Her türlü fiziksel veya kimyasal değişimlerde evrendeki total enerji sabit kalmakta, sadece enerjinin formu değişmektedir. Bir sistemin enerjisi herhangi bir değişiklik olmadığı sürece artmadığı gibi azalmaz. Fakat tüm sistem içerisinde enerji bir bölümden başkasına aktarılabildiği gibi enerjinin farklı formlarına dönüştürülebilir. Örneğin biyolojik bir sistemde kimyasal enerji ısı enerjisine, elektrik enerjisine, radiyant enerjiye veya mekanik enerjiye dönüştürülebilir.
Termodinamiğin ikinci kanunu bir sistemde bir olay kendi başına meydana geliyorsa sistemin entropisi de artmaktadır. Entropi bir sistemdeki karmaşıklık veya düzensizlik anlamında olup sistem denge haline geldiğinde maksimum seviyeye çıkar. Evrenin sürekli olarak karmaşıklığa eğilim göstermesinden, bütün doğal olaylar da evrenin entropisi artmaktadır.
Canlı organizmalar etrafını çeviren materyale göre daha yüksek organizeli moleküllerin toplandığı bir yapı şeklinde olup termodinamiğin ikinci kanununu göz önünde tutmayarak belirli bir düzeni devam ettirmekte veya oluşturmaktadır. Ancak yine de canlı organizmalar termodinamiğin ikinci kanununu bozmazlar ve onunla çok sıkı bir uyum içerisinde çalışırlar. Biyolojik sistemlere termodinamiğin ikinci kanununu nasõl uygulandığına bakmadan evel ilk önce bu sistemleri ve etrafındaki evreni tanımlamamız gerekir: Reaksiyon sistemleri kısmen kimyasal ve fiziksel olaylardan meydana gelen maddelerin bir arada bulunduğu bir topluluktur. Bazı kimyasal ve fiziksel olaylar, çevresiyle hiç bir madde veya enerji değişimi olmayan izole veya kapalı sistemlerde meydana gelir. Canlı hücreler veya organizmalar ise çevresiyle hem madde hemde enerji değişimi yapan açık sistemlerdir, ancak yaşayan sistemler çevreleri ile hiç bir zaman denge içerisinde değildirler.


Tam metin için

Comments: (0)