YKS · AYT AYT Biyoloji Soruları
YKS · AYT AYT Biyoloji (sınavda Fen Bilimleri · 13 soru): 19 konuda 1.272 özgün soru. Her konunun özeti aşağıda; sorular üyelere açık: ücretsiz giriş yap, uygulamada bildiğin soru bir daha sorulmayacak biçimde çöz.
Uygulamada çözBildiğin soru bir daha sorulmaz, bilmediğin öğrenene kadar tekrar gelirKonular
- Sinir Sistemi
- Endokrin Sistem
- Duyu Organları
- Destek ve Hareket Sistemi
- Sindirim Sistemi
- Dolaşım Sistemi
- Vücudun Savunulması ve Bağışıklık
- Solunum Sistemi
- Boşaltım Sistemi
- Üreme Sistemi ve Embriyonik Gelişim
- Genden Proteine: Nükleik Asitler ve Protein Sentezi
- Biyoteknoloji ve Gen Mühendisliği
- Canlılık ve Enerji: Hücresel Solunum
- Fotosentez ve Kemosentez
- Bitkilerin Yapısı ve Dokuları
- Bitkilerde Büyüme, Gelişme ve Hareket
- Bitkilerde Madde Taşınması ve Beslenme
- Bitkilerde Eşeyli Üreme
- Komünite ve Popülasyon Ekolojisi
Sinir Sistemi
- Sinir sistemi, iç ve dış ortamdaki değişimleri algılayıp tepki oluşturarak homeostasinin korunmasına katkı sağlar; bu işte endokrin sistemle birlikte çalışır. Yanıt süreci: reseptörde impuls, nöronda iletim, sinapsta iletim, efektörde tepki.
- Sinir dokusu nöronlardan ve onları besleyip destekleyen glia hücrelerinden oluşur; olgun nöronlar genellikle bölünemez.
- Nöron üç kısımdan oluşur: dendrit uyarıyı alıp gövdeye iletir, hücre gövdesi çekirdek ve organelleri taşır, akson uyarıyı gövdeden uzağa, akson ucuna taşır. Dendritten gövdeye, gövdeden aksona doğru tek yönlü iletim vardır.
- Hücre gövdesindeki koyu renkli Nissl cisimcikleri ribozomlu (granüllü) endoplazmik retikulumdan oluşur.
- Miyelin kılıf lipoprotein yapılıdır ve iletimi hızlandırır; kılıflar arasında kalan boşluklara Ranvier boğumu denir. Merkezî sinir sisteminde miyelini oligodendrositler, çevresel sinir sisteminde Schwann hücreleri yapar.
- Diğer glia hücreleri: mikroglia fagositozla savunma yapar, astrositler kan-beyin bariyerinin oluşumuna katılır, ependim hücreleri merkezî sinir sistemi boşluklarını örter ve BOS dolaşımını düzenler.
- İşleve göre nöron çeşitleri: duyu nöronu uyarıyı merkeze taşır, ara nöron merkezde değerlendirme yapar, motor nöron yanıtı efektöre taşır.
- Duyu nöronunun gövdesi çevresel sinir sisteminde, motor nöronun gövdesi merkezî sinir sistemindedir; ara nöronlar yalnızca merkezî sinir sisteminde bulunur.
- Nöron hasarında belirti kuralı: duyu nöronu bozuksa his yoktur ama hareket sürer; motor nöron bozuksa his vardır ama hareket yoktur; ara nöron bozuksa ikisi de gerçekleşmez.
- Dinlenme potansiyelinde zarın dışı pozitif, içi negatiftir (polarizasyon): dışarıda Na+ ve Cl-, içeride K+ ve negatif anyonlar fazladır. Bunu Na-K pompası ATP harcayarak sağlar.
- Eşik değer ve üzerindeki uyarıda Na+ kanalları açılır, Na+ hücreye girer; zarın içi pozitif, dışı negatif olur (depolarizasyon).
- Ardından Na+ kanalları kapanır, K+ kanalları açılır ve K+ dışarı çıkar; zar yükü yeniden içte negatif olur (repolarizasyon). Dinlenme iyon dağılımı Na-K pompasıyla yeniden kurulur. Aksiyon potansiyeli dendrit ya da hücre gövdesinde değil, aksonun gövdeden çıktığı bölgeden itibaren başlar.
- Ya hep ya hiç kuralı: tek bir nöron eşik altı uyarıya yanıt vermez, eşik ve üzerinde her zaman aynı büyüklükte impuls üretir. Sinir demetinde nöronların eşikleri farklı olduğundan bu kural demet için geçerli değildir.
- Uyarı şiddeti arttıkça tek nöronda impuls sıklığı artar, demette ise uyarılan nöron sayısı artar; impulsun hızı ve genliği değişmez.
- İletim hızını akson çapının büyük olması, miyelin kılıf bulunması ve uygun sıcaklık ile pH artırır. Miyelinli aksonlarda iyon geçişi yalnız Ranvier boğumlarında olur ve iletim atlayarak ilerler. İmpuls iletimi için gereken enerjiyi uyaran değil, nöron sağlar; iletim sırasında O2 ve glikoz tüketimi, CO2 ve ısı üretimi artar. Atlamalı iletim yaklaşık 120 m/sn hıza ulaşır; Ranvier boğumu sayısı azalırsa hız artar.
- Sinaps, bir nöronun başka bir nöron ya da efektörle yaptığı bağlantıdır. Nöron boyunca iletim elektrokimyasal, sinapsta iletim kimyasaldır ve yalnızca akson ucundan dendrite doğru tek yönlüdür. Sinaps; reseptör-duyu nöronu, nöron-nöron ve motor nöron-efektör arasında bulunur. Aracı maddeyi asetilkolin için kolinesteraz gibi enzimler yıkar.
- Sinaps sırası: akson ucuna Ca++ girişi, sinaptik keseciklerden nörotransmitterin ekzositozla salınması, karşı zardaki reseptöre bağlanma, Na+ kanallarının açılması. Bu nedenle sinapsta iletim akson boyunca iletimden yavaştır.
- Nörotransmitterin etkisi enzimle yıkılarak ya da geri alınarak sonlanır. Başlıca örnekler: asetilkolin, dopamin, serotonin, adrenalin, noradrenalin, histamin; endorfin ağrı kesici etkilidir.
- Sinapslar uyarıcı ya da ketleyici olabilir: ketleyici (durdurucu) sinaps karşı hücrede impuls oluşumunu engeller ya da zorlaştırır. Nöron, gelen tüm etkilerin toplamı eşiği aşarsa impuls üretir. Seçici direnç, yalnızca hedef organların uyarılmasını sağlar.
- Lokal anestezikler Na+ kanallarını kapatır, böylece impuls oluşmaz ve ağrı merkeze iletilmez. Kas hücresiyle motor nöron arasındaki sinaps motor uç plaktır ve aracı madde asetilkolindir. Sinir sistemi merkezî (beyin ve omurilik) ve çevresel (kafa ve omurilik sinirleri) olarak ayrılır. Beyin ve omurilik dıştan içe sert zar, örümceksi zar ve ince zarla sarılıdır; bu zarların enfeksiyonu menenjittir.
- Beyin-omurilik sıvısı örümceksi ve ince zar arasında bulunur; mekanik koruma yapar, madde alışverişini ve iyon dengesini düzenler.
- Uç beyin beynin en büyük kısmıdır: korteks boz maddedir, iç kısım ak maddedir. Yarım küreler nasırlı cisimle bağlanır. Duyuların algılanması, istemli hareket, öğrenme, hafıza ve zeka merkezidir. Loplar: frontal (karar, istemli hareket), parietal (dokunma), temporal (işitme, koku), oksipital (görme). Korteksteki girinti-çıkıntılar yüzey alanını artırır; bir bölgeye ayrılan kabuk alanı o bölgedeki reseptör sayısına bağlıdır.
- Ara beyin: talamus koku dışındaki duyuları ilgili merkezlere iletir ve uyku-uyanıklığı düzenler; hipotalamus homeostazi, açlık-tokluk, su dengesi, vücut ısısı ve hipofiz denetimini yapar; epitalamus epifiz aracılığıyla melatonin salgılatır.
- Orta beyin görme ve işitme reflekslerini (örneğin göz bebeği ışık refleksi) ve kas tonusunu denetler. Arka beyin beyincik, pons ve omurilik soğanından oluşur; orta beyin arka beyne dahil değildir. Beyincik dengeyi ve çizgili kas koordinasyonunu sağlar; omurilik soğanı solunum, dolaşım, sindirim merkezleri ile öksürme, yutma, hapşırma reflekslerini yönetir ve zedelenmesi ölümcüldür; pons beyincik yarım kürelerini bağlar ve solunumu denetler.
- Orta beyin, pons ve omurilik soğanı birlikte beyin sapını oluşturur. Limbik sistem (hipokampüs, amigdala vb.) hafıza ve duyguyla ilgilidir.
- Omurilikte boz madde içte kelebek şeklinde, ak madde dıştadır. Arka kök duyu, ön kök motor nöron içerir; ara nöronlar ve yan boynuzdaki otonom merkezler de burada bulunur. Duyu yolları çoğunlukla omurilikte, motor yollar omurilik soğanında çaprazlanır.
- Refleks, hızlı ve istemsiz bir tepkidir; yol refleks yayıdır: reseptör, duyu nöronu, ara nöron, motor nöron, efektör. Diz kapağı ve göz kırpma refleksleri doğuştan, zile salya salgılama gibi refleksler öğrenilmiştir (şartlı). Yetişkin nöronlar protein sentezler ve nörotransmitter salgılar ama antikor üretmez.
- Çevresel sinir sistemi 12 çift kafa siniri ve 31 çift omurilik sinirinden oluşur; en önemli parasempatik sinir 10. kafa siniri vagustur.
- Çevresel sistemin motor kısmı somatik ve otonomdur. Somatik sistem iskelet kaslarını istemli olarak yönetir; otonom sistem düz kas, kalp kası ve bezleri istemsiz denetler.
- Sempatik sistem kalp hızı, kan basıncı ve kan şekerini artırıp sindirimi yavaşlatır; göz bebeğini büyütür. Parasempatik sistem göz bebeğini küçültür, kalbi yavaşlatır ve sindirim hareketlerini artırır. İç organlar çoğunlukla her ikisinden de uyarı alır. Hastalıklar: Parkinson dopamin eksikliği, Alzheimer asetilkolin azlığı ve protein birikimi, MS miyelin kılıfın otoimmün yıkımı, epilepsi nöronların anormal boşalması, depresyon serotonin-dopamin etkinliğinin azalması ile ilişkilidir.
Endokrin Sistem
- Endokrin bezler salgılarını (hormonları) kanal olmadan doğrudan kana verir; ekzokrin bezlerin salgısı ise kanallarla vücut dışına ya da vücut boşluklarına dökülür.
- Pankreas karma bezdir: Langerhans adacıkları hormon (endokrin), enzim üreten hücreleri ise sindirim salgısı (ekzokrin) üretir.
- Hormonlar protein, steroit ya da amino asit türevi organik moleküllerdir; kanla tüm vücuda ulaşır ancak yalnızca kendilerine özgü reseptörü taşıyan hedef hücreleri etkiler.
- Hormonlar kanda çok az bulunur ve belli bir eşik değere ulaşınca etki eder; bu yüzden hormonal yanıt sinirsel yanıta göre daha yavaş ama daha uzun sürelidir.
- Hormonlar görevini bitirdikten sonra hedef hücrede ya da karaciğerde yıkılır; aynı organı farklı bezlerin hormonları benzer ya da zıt (antagonist) yönde etkileyebilir.
- Hipotalamus ara beyinde yer alır, sinirsel bilgiyi hormonal yanıta çevirir; salgılatıcı ve engelleyici hormonlarla ön hipofizi denetler, bu nedenle hormonal sistemin üst denetim merkezidir.
- Hipofizin ön lobu hormon üretir (STH, TSH, ACTH, FSH, LH, prolaktin, MSH); arka lob hormon üretmez, hipotalamus nöronlarında yapılan ADH ve oksitosini depolayıp kana verir (nörohormon).
- Büyüme hormonu (STH) hücrelere amino asit girişini ve protein sentezini artırır; çocuklukta eksikliği cüceliğe, fazlalığı devliğe, ergenlik sonrası fazlalığı akromegaliye (uç kısımlarda orantısız büyüme) yol açar.
- TSH tiroidi, ACTH böbrek üstü kabuğunu, FSH ve LH eşey bezlerini uyarır; MSH melanin üretimini, prolaktin süt sentezini artırır.
- Kanın ozmotik basıncı artınca hipotalamustaki ozmoreseptörler uyarılır, hipofizden ADH salgısı artar; ADH distal tüp ve toplama kanalında su geri emilimini artırarak idrarı azaltıp yoğunlaştırır.
- ADH yetersizliğinde böbreklerden su geri emilimi azalır, çok miktarda seyreltik idrar oluşur ve idrarda glikoz bulunmaz (şekersiz diyabet); bu, insülin eksikliğine bağlı şeker hastalığından farklıdır.
- Oksitosin doğumda rahim kaslarını kasarak doğumu kolaylaştırır ve sütün meme bezlerinden boşalmasını sağlar; süt yapımını uyaran hormon ise prolaktindir.
- Tiroit bezi tiroksin ve kalsitonin salgılar; tiroksin TSH etkisiyle salgılanır, yapısında iyot bulunur, metabolizma hızını ve oksijen tüketimini artırır.
- İyot yetersizliğinde tiroksin azalır, negatif geri bildirim zayıfladığı için TSH artar ve tiroit büyüyerek basit guatr oluşur; çocuklukta tiroksin eksikliği kretenizme, yetişkinde miksödeme neden olur.
- Kalsitonin kan kalsiyumunu düşürür: kalsiyumun kemikte depolanmasını artırır, böbrekten geri emilimini azaltır; paratiroit bezinin parathormonu ise kan kalsiyumunu yükseltir ve bu iki hormon antagonisttir.
- Paratiroit hipofiz ya da hipotalamus tarafından değil, doğrudan kan kalsiyum düzeyiyle denetlenir; parathormon ayrıca D vitaminini aktifleştirir, eksikliğinde tetani, fazlalığında kemik yumuşaması ve böbrek taşı görülür.
- Böbrek üstü bezinin kabuk bölgesi steroit yapılı kortizol, aldosteron ve az miktarda eşey hormonu; öz bölgesi ise adrenalin ve nöradrenalin salgılar.
- Aldosteron distal tüpte sodyum geri emilimini artırıp potasyum atılımını hızlandırır; yetersizliğinde su-iyon dengesi bozulur, kan basıncı düşer (Addison hastalığı), fazlalığında kan basıncı yükselir.
- Kortizol amino asit ve yağlardan glikoz sentezini uyararak kan şekerini yükseltir, uzun süreli strese direnç sağlar, fazlası bağışıklığı baskılar; ACTH ile kortizol arasında negatif geri bildirim vardır.
- Adrenalin kısa süreli strese karşı hazırlık sağlar: kalp ve solunum hızlanır, glikojen yıkımı ve kana glikoz geçişi artar, göz bebekleri genişler, sindirim yavaşlar; salgısı sinirsel uyarıyla artar.
- Nöradrenalin hem hormon hem nörotransmitter olarak iş görür; kılcal damarları daraltarak kan basıncını artırır.
- Pankreasın beta hücreleri insülin, alfa hücreleri glukagon salgılar; insülin kan glikozunu düşürüp glikojen ve yağ yapımını uyarır, glukagon karaciğerde glikojeni yıkıp kan glikozunu yükseltir.
- Tip 1 diyabette bağışıklık hücreleri beta hücrelerini yıktığı için insülin üretilemez; tip 2 diyabette insülin üretilir ama doku hücreleri ona duyarsızdır.
- Eşey bezlerinden yumurtalık östrojen ve progesteron, testis (Leydig hücreleri) testosteron salgılar; hepsi steroit yapılıdır ve ikincil eşeysel karakterlerin gelişimini sağlar.
- FSH dişide folikül gelişimini, erkekte sperm oluşumunu; LH dişide ovulasyonu ve korpus luteum oluşumunu, erkekte testosteron salgısını uyarır.
- Progesteron rahim iç duvarını embriyonun tutunmasına hazırlar ve rahim kaslarının kasılmasını önleyerek gebeliği korur; ilk dönemde korpus luteumdan, sonra plasentadan salgılanır, hCG ise korpus luteumun yıkılmasını önler.
- Epifiz karanlıkta artan melatonini salgılayarak uyku ve biyolojik saati düzenler; timüs T lenfositlerin olgunlaştığı, timozin salgılayan ve yaşla küçülen bezdir.
- Geri bildirim: negatif geri bildirimde hormonun etkisi kendi salgısını baskılar (tiroksin-TSH, kortizol-ACTH, insülin-kan glikozu); pozitif geri bildirimde etki salgıyı daha da artırır (doğumda oksitosin).
- Hormonlar yalnızca endokrin bezlerden gelmez: mide (gastrin), onikiparmak bağırsağı (sekretin) ve plasenta gibi yapılar da hormon üretir; hipotalamustaki bazı sinir hücreleri de hormon salgılar.
- Sinir ve hormonal sistem birbirini tamamlar: hipotalamus sinirsel bilgiyi hipofiz aracılığıyla hormon yanıtına çevirir, adrenalin salgısı sinirsel uyarıyla artar.
Duyu Organları
- Çevredeki ve iç ortamdaki değişiklikler, reseptör (almaç) denen özelleşmiş hücrelerle algılanır; reseptörlerin yoğunlaştığı göz, kulak, burun, dil ve deri duyu organlarıdır.
- Reseptörler uyaran türüne göre ayrılır: göz fotoreseptör, dil ve burun kemoreseptör, kulağın işitme ve denge hücreleri ile derideki basınç ve dokunma reseptörleri mekanoreseptör, deride sıcak-soğuk algılayanlar termoreseptördür.
- Duyu organlarının ortak özelliği, uyarıdan doğan impulsların sonunda beyin kabuğunda değerlendirilmesidir; ancak koku impulsları talamusa uğramadan beyin kabuğuna ulaşır, diğer duyularda talamus ara istasyondur.
- Göz küresi üç tabakadan oluşur: en dışta sklera, ortada koroid, en içte retina. Sklera bağ dokudur; küreye şekil verir ve göz kaslarının bağlandığı yerdir.
- Sklera gözün ön kısmında saydamlaşıp kornea’yı oluşturur; kornea ışığın ilk kırıldığı yapıdır ve kan damarı içermez.
- Koroid gözü besleyen damarları ve çok miktarda pigment taşır; pigmentler fazla ışığı emerek yansımayı önler ve görüntünün net olmasını sağlar. Ön tarafta farklılaşarak iris ve kirpiksi cismi oluşturur.
- İris düz kaslıdır ve göz rengini belirler; ortasındaki açıklık göz bebeğidir. Loş ışıkta göz bebeği büyür, parlak ışıkta küçülür; bu refleks otonom sinir sistemince denetlenir.
- Göz merceği irisin arkasında, saydam, protein yapılı, damarsız ve ince kenarlıdır; asıcı bağlarla kirpiksi cisme tutunur ve ışınları retinaya odaklar.
- Göz uyumu: uzağa bakarken kirpiksi kaslar gevşer, asıcı bağlar gerilir, mercek incelir; yakına bakarken kirpiksi kaslar kasılır, asıcı bağlar gevşer, mercek kalınlaşır ve kırıcılığı artar.
- Kornea ile mercek arasındaki ön ve arka odanın sıvısını kirpiksi cisim salgılar; bu sıvı gözü besler, bu sıvının fazlalığı göz tansiyonuna (glokom) yol açar. Mercek ile retina arasını camsı cisim doldurur ve göz küresinin şeklini korur.
- Işığın yolu: kornea, ön oda, göz bebeği, arka oda, mercek, camsı cisim, retina. Retinada görüntü ters oluşur; beyin kabuğundaki görme merkezi görüntüyü düz ve renkli algılar.
- Retinadaki fotoreseptörler çubuk ve koni hücreleridir. Çubuklar loş ışıkta şekil ve siyah-beyaz görmeyi sağlar, rodopsin içerir ve sarı beneğin kenarlarında yoğundur; koniler parlak ışıkta renkli ve ayrıntılı görmeyi sağlar, sarı beneğin merkezinde yoğundur.
- Rodopsin yapımı için A vitamini gerekir; eksikliğinde çubuk işlevi bozulur ve gece körlüğü oluşur. Üç çeşit koni (mavi, yeşil, kırmızı) vardır; bir çeşidin bulunmaması renk körlüğüne, hiçbirinin bulunmaması tam renk körlüğüne yol açar.
- Sarı benek retinada reseptörlerin en yoğun olduğu, en net görmenin gerçekleştiği bölgedir; optik sinirin gözden çıktığı kör noktada ise reseptör yoktur ve görüntü oluşmaz.
- Retinadan çıkan nöronların aksonları optik siniri oluşturur; iki gözden gelen sinirler optik kiyazmada kesişir, sağ görme alanının impulsları sol, sol görme alanının impulsları sağ görme merkezine ulaşır. Görme impulsları talamustan geçer.
- Miyopide göz küresi uzundur ya da mercek kalındır; görüntü retinanın önüne düşer, uzak bulanık görülür, kalın kenarlı (iç bükey) mercekle düzeltilir.
- Hipermetropide göz küresi kısadır ya da mercek incedir; görüntü retinanın arkasına düşer, yakın bulanık görülür, ince kenarlı (dış bükey) mercekle düzeltilir. Presbitlik de yaşlanmayla mercek esnekliğinin azalmasıdır ve yakını görememe yaratır, aynı mercekle düzeltilir.
- Astigmatizm kornea ya da merceğin yüzey kavisindeki bozukluktur ve silindirik mercekle düzeltilir. Katarakt merceğin saydamlığını yitirmesidir, şaşılık göz kaslarının eşgüdümsüzlüğüdür; ikisi de ameliyatla düzeltilebilir.
- Kulak dış, orta ve iç kulaktan oluşur. Dış kulak: kulak kepçesi (kıkırdak), kulak yolu, kulak zarı (bağ doku). Orta kulak: çekiç, örs, üzengi kemikleri ve östaki borusu. İç kulak: salyangoz, kesecik, tulumcuk, yarım daire kanalları.
- Orta kulak kemikleri titreşimi kulak zarından oval pencereye çekiç, örs, üzengi sırasıyla iletir ve şiddetini artırır; ses impulsa dönüşmez, bu iş iç kulakta olur.
- Östaki borusu orta kulağı yutağa bağlar ve kulak zarının iki yanındaki basıncı dengeler; yutkunma ya da esnemeyle açılır. Yutaktaki mikroplar bu yoldan orta kulağa geçip iltihap yapabilir.
- Salyangoz üç kanallıdır: üstteki vestibular ve alttaki timpanik kanal perilenf, aradaki kohlear kanal endolenf taşır. Vestibular kanal oval, timpanik kanal yuvarlak pencereye açılır; işitme reseptörleri kohlear kanalın temel zarındaki korti organındadır.
- İşitme akışı: oval pencere titreşir, perilenfte dalga doğar, temel zar oynar, tüylü hücreler çatı zara sürtüp eğilir ve impuls oluşur; impuls işitme siniriyle talamusa, oradan işitme merkezine gider.
- Denge: kesecik ve tulumcuk başın yer çekimine göre konumunu (statik denge) algılar; jelatinimsi maddedeki kalsiyum karbonatlı otolitler konum değiştirince tüylü hücreler uyarılır. Yarım daire kanalları dönme, hızlanma ve yavaşlama gibi hareketleri (dinamik denge) algılar; ampulladaki tüylü hücreleri endolenf hareketi uyarır. Dengeyle ilgili impulslar beyin ve beyinciğe gider.
- Koku reseptörleri burun boşluğunun üst kısmındaki sarı bölgede bulunan kemoreseptörlerdir. Koku molekülü önce mukusta çözünür, reseptör silleri uyarılır, impuls koku soğanına gider ve talamusa uğramadan beyin kabuğuna ulaşır. Aynı kokuya uzun süre maruz kalınca reseptörler yorulur ve koku hissedilmez.
- Burun boşluğu mukus ve kılcal damarlarla havayı nemlendirip ısıtır, tüylerle toz ve mikropları tutar. Burnun yanındaki boşluklara sinüs denir; mukozasının iltihaplanması sinüzittir.
- Dil yüzeyindeki papillalarda tat tomurcukları vardır; tat reseptörleri kemoreseptördür ve tükürükte çözünen maddelerle uyarılır. Tatlı, acı, ekşi, tuzlu ve umami tatları dilin her bölgesinde algılanır; impuls talamus üzerinden beyin kabuğundaki tat merkezine gider. Tat algısı kokudan etkilenir.
- Deri iki tabakadır: epidermis çok katlı yassı epitelden oluşur, üstte ölü hücreli keratinli korun tabakası, altta canlı Malpighi tabakası bulunur ve melanosit melanin üretir; dermiste bağ doku, damarlar, ter ve yağ bezleri, kıl kökleri, sinirler ve duyu reseptörleri vardır. Derinin yapısında kıkırdak doku yoktur.
- Derinin duyu reseptörleri dermiste yer alır: Meissner cisimciği ve Merkel diski dokunmayı, Pacini cisimciği basıncı, Ruffini cisimciği sıcağı, Krause cisimciği soğuğu algılar; ağrıyı serbest sinir uçları algılar. Derinin diğer görevleri koruma, ısı düzenleme, terlemeyle boşaltım ve D vitamini sentezidir.
Destek ve Hareket Sistemi
- İskelet sistemi kemik ve kıkırdak dokudan oluşur; embriyonik dönemde iskeletin büyük bölümü hiyalin kıkırdaktır, sonradan kemikleşir.
- Kıkırdak dokunun hücresi kondrosittir, hücreler arası maddesi kondrindir; kondrositler kapsül içinde bulunur.
- Kıkırdakta kan damarı ve sinir yoktur; hücreler besin ve oksijeni çevre bağ dokudan difüzyonla alır.
- Hiyalin kıkırdak (ara madde saydam; soluk borusu, bronşlar, burun, kaburga uçları, eklem yüzeyleri), elastik kıkırdak (kulak kepçesi, gırtlak kapağı; esneklik verir) ve fibröz kıkırdak (omurlar arası diskler; kollajen bol, çekmeye dayanıklı) üç kıkırdak çeşididir.
- Kemik dokunun hücresi osteosit, ara maddesi oseindir; osein hem organik (kollajen lifler: esneklik) hem inorganik (kalsiyum, fosfat, magnezyum tuzları: sertlik) madde içerir.
- Sıkı kemik doku osteon birimlerinden kurulur; osteonun ortasındaki Havers kanalları uzunlamasına uzanır, Volkmann kanalları bunları yatay bağlar ve ikisinde de kan damarı ile sinir bulunur.
- Süngerimsi kemik dokuda Havers ve Volkmann kanalları yoktur; gözeneklerinde kan hücrelerinin üretildiği kırmızı kemik iliği bulunur.
- Şekline göre kemikler uzun, kısa, yassı ve düzensiz şekilli olmak üzere dörde ayrılır.
- Uzun kemiğin başlarında dışta sıkı, içte süngerimsi doku vardır; gövdesi büyük ölçüde sıkı kemiktir ve ilik kanalında yalnızca uzun kemiklerde bulunan sarı kemik iliği (yağ bakımından zengin) yer alır.
- Kısa kemikler (el ve ayak bilek kemikleri) ile yassı kemikler (kafatası, kürek, kaburga, kalça) ilik kanalı ve sarı ilik içermez; içte süngerimsi, dışta sıkı kemik doku vardır.
- Uzun kemiklerde baş ile gövde arasındaki epifiz plağı kıkırdaktır ve boyuna uzamayı sağlar; ergenlik sonunda kemikleşince boy uzaması durur.
- Kemik gelişimini büyüme hormonu, kalsitonin (kemiğe Ca2+ geçişini artırır), parathormon (kemikten kana Ca2+ geçişini artırır) ve tiroksin gibi hormonlar; A, C ve D vitaminleri; kalsiyum, fosfat gibi mineraller etkiler.
- Eklem iki kemiğin bağlantı yeridir: oynamaz (kafatası kemikleri), yarı oynar (omurlar arası, kaburga-göğüs kemiği) ve oynar (omuz, dirsek, kalça, diz) eklem olarak üçe ayrılır.
- Oynar eklemde eklem kıkırdağı, eklem sıvısı, eklem kapsülü ve ligamentler bulunur; ligament kemiği kemiğe, tendon kası kemiğe bağlar ve tendon kasılmaz.
- İnsan iskeleti eksen iskeleti (kafatası, yüz, omurga, göğüs kemiği, kaburgalar) ve üyeler iskeleti (omuz kemeri, kalça kemeri, kol ve bacaklar) olarak ikiye ayrılır.
- Omurga 33 omurdan oluşur: 7 boyun, 12 sırt (kaburgalarla bağlantılı), 5 bel, 5 sağrı, 4 kuyruk sokumu omuru; omurlar arasında fibröz kıkırdak diskler bulunur.
- Kas türleri iskelet (çizgili), düz ve kalp kasıdır; iskelet kası somatik sinir sistemine bağlı ve istemli, düz kas ile kalp kası otonom sinir sistemine bağlı ve istemsiz çalışır.
- İskelet kası lifi uzun silindirik ve çok çekirdeklidir (embriyoda hücrelerin kaynaşmasıyla oluşur), çekirdekler kenardadır; enine bantlaşma gösterir, hızlı çalışır ve çabuk yorulur.
- Düz kas hücreleri mekik şekilli, tek çekirdekli (çekirdek ortada) olup enine bantlaşma göstermez; yavaş ve uzun süre çalışır, geç yorulur.
- Kalp kası enine bantlaşma gösterir ama istemsiz çalışır; hücreleri dallanmıştır, bir ya da iki çekirdek taşır ve sinirsel uyarı olmadan da ritmik kasılabilir; mitokondri bakımından zengindir.
- Kas hücresinin zarı sarkolemma, sitoplazması sarkoplazma, endoplazmik retikulumu sarkoplazmik retikulumdur (Ca2+ deposu); miyoglobin oksijen depolar ve kasa kırmızı renk verir.
- Kas hiyerarşisi: kas demeti, kas lifi (hücre), miyofibril, sarkomer, aktin ve miyozin filamentleridir; sarkomer iki Z çizgisi arasındaki kasılma birimidir.
- Sarkomerde A bandı (miyozin uzunluğunda, koyu), I bandı (yalnız aktin, açık), H bandı (A bandının ortasında yalnız miyozin) ve Z çizgisi (aktinlerin bağlandığı yer) bulunur.
- Kayan iplikler modeline göre kasılmada aktin miyozin üzerinde kayar; filamentlerin boyu değişmez, A bandı sabit kalır, I bandı kısalır, H bandı daralır, Z çizgileri yaklaşır, sarkomer kısalır; kasın hacmi değişmez.
- Kasılma sırası: motor uç plaktan asetilkolin salınır, sarkolemmada impuls yayılır, sarkoplazmik retikulumdan Ca2+ çıkar, miyozinin bağlanma bölgeleri açılır, ATP harcanarak filamentler kayar; Ca2+ geri pompalanınca gevşeme olur.
- Kas enerjisi önce ATP’den, sonra kreatin fosfattan (ADP’ye fosfat verir, kreatin açığa çıkar), ardından glikojenden gelen glikozun yıkımından sağlanır; oksijen yetersizse glikoz laktik asit fermantasyonuna girer.
- Yoğun egzersizde laktik asit, kreatin ve ısı artar; kreatin fosfat ve glikojen azalır. Egzersiz sonrası biriken laktik asidin uzaklaştırılması ve depoların yenilenmesi için gereken ek oksijen oksijen borcudur.
- Eşik değerin altı kas lifinde yanıt oluşturmaz, eşik ve üstü aynı şiddette yanıt verir (ya hep ya hiç); uyarı sıklığı artınca tam gevşeme olmadan sürekli kasılma (fizyolojik tetanos) görülür.
- Biri kasılırken diğeri gevşeyen kaslar antagonist, birlikte kasılıp gevşeyenler sinerjisttir; ölümden sonra ATP bitince miyozin aktinden ayrılamaz ve ölüm katılığı oluşur.
- Sistem rahatsızlıkları: çıkık (oynar eklemde kemiğin yerinden ayrılması), burkulma (eklem bağının gerilmesi/yırtılması), menisküs yırtığı (diz), bel fıtığı (omurlar arası diskin bozulup sinire baskı yapması), osteoporoz (kemik yoğunluğunun azalması), eklem romatizması.
Sindirim Sistemi
- Sindirim, büyük moleküllü besinlerin hücre zarından geçebilecek yapı taşlarına ayrılmasıdır; sindirilemeyen maddeler dışkı olarak atılır.
- Mekanik sindirimde (çiğneme, mide çalkalanması, safranın yağı damlacıklara ayırması) enzim kullanılmaz ve parçalar zardan geçemez; kimyasal sindirimde enzim ve su kullanılır (hidroliz).
- Hücre içi sindirim fagositoz veya pinositozla alınan besinin lizozom enzimleriyle besin kofulunda yıkılmasıdır (amip, akyuvar); hücre dışı sindirimde enzimler dışarı salgılanır ve insanın sindirim kanalı da bu tiptedir.
- Kanal ağızdan anüse uzanan tek borudur; tükürük bezleri, pankreas, karaciğer ve safra kesesi yardımcı yapılardır, besin bunların içinden geçmez.
- Tükürük (3 çift bez: kulak altı, çene altı, dil altı) amilaz, mukus ve lizozim içerir; amilaz nişasta ve glikojeni maltoz ile küçük polisakkaritlere (dekstrin) böler.
- Dişte mine en dıştaki sert tabakadır, altında dentin, en içte kan damarı ve sinir bakımından zengin pulpa bulunur.
- Yutkunmada epiglottis soluk borusunu kapatır; yemek borusunda sindirim olmaz, besin peristaltikle ilerler ve başlangıçtaki çizgili kas yüzünden yutma istemli başlayıp refleksle sürer.
- Mide kardia ve pilor sfinkterleriyle denetlenir; boyuna, enine ve çapraz düz kasları besini çalkalayıp kimus (bulamaç) yapar.
- Mide özsuyu mukus, HCl ve pepsinojen içerir; pepsinojen inaktif salgılanır, HCl ile pepsine dönüşür ve oluşan pepsin diğer pepsinojenleri de aktifleştirir (otokataliz).
- Mide kendini mukus tabakası, enzimin inaktif salgılanması, H⁺ ve Cl⁻ iyonlarının ayrı salgılanması ve epitelin sık yenilenmesiyle korur.
- Pepsin asidik ortamda proteinleri polipeptitlere (pepton) yıkar; midede protein sindirimi başlar ama tamamlanmaz, midede karbonhidrat ve yağın kimyasal sindirimi olmaz.
- Midenin çalışması sinirsel (vagus) ve hormonal (gastrin) denetlenir; besinin görülmesi, kokusu ve mideye değmesi salgıyı uyarır, gastrin mideden kana verilir.
- Mide ayrıca besini depolar, HCl ile mikroorganizmalara karşı savunur, B12 emilimi için gerekli faktörü üretir; alkol ve bazı ilaçlar midede emilir.
- Duodenum sekretin ve kolesistokinin hormonlarını salgılar; sekretin pankreasın bikarbonatlı salgısını, kolesistokinin safra kesesinin kasılmasını ve pankreas enzim salgısını uyarır, gastrin ise mide kaynaklıdır.
- Kimus asidiktir; safra ve pankreas özsuyundaki bikarbonat ortamı bazikleştirir, bu sayede pankreas enzimleri ve tripsin etkinlik gösterir.
- Pankreas hem ekzokrin (özsuyu: amilaz, lipaz, nükleazlar, tripsinojen, kimotripsinojen) hem endokrin (insülin, glukagon) bezdir; pepsinojen üretmez.
- Enterokinaz ince bağırsak epitelinden salgılanır ve tripsinojeni tripsine çevirir; tripsin de kimotripsinojeni aktifleştirir.
- Karbonhidrat: ağızda tükürük amilazı, ince bağırsakta pankreas amilazı polisakkaritleri maltoza ve dekstrine, bağırsak disakkaridazları (maltaz, sükraz, laktaz) monosakkaritlere (glikoz, fruktoz, galaktoz) çevirir.
- Protein: pepsin, tripsin ve kimotripsin polipeptitleri küçültür; son basamakta ince bağırsağın dipeptidaz ve tripeptidazları amino asitleri oluşturur.
- Yağ: safra yağı damlacıklara ayırır (enzimsiz), pankreas lipazı ince bağırsakta damlacıkları gliserol ve yağ asitlerine yıkar; yağların kimyasal sindirimi midede değil ince bağırsakta olur.
- Nükleik asitler pankreas nükleazlarıyla nükleotitlere, ince bağırsağın nükleotidazlarıyla da organik baz, pentoz ve fosfata kadar yıkılır.
- Enzim ve bağ eşleşmeleri: amilaz, maltaz, sükraz glikozit bağını; lipaz ester bağını; pepsin, tripsin, peptidazlar peptit bağını hidroliz eder.
- Safra karaciğerde üretilir, safra kesesinde depolanır ve koledok kanalıyla duodenuma dökülür; enzim içermez, yağı mekanik sindirir, ortamı bazikleştirir, yağda çözünen vitaminlerin ve yağ ürünlerinin emilimini kolaylaştırır.
- Karaciğer sindirim enzimi üretmez; amonyağı üreye çevirir, zehirli maddeleri etkisizleştirir, A-D-E-K vitaminlerini depolar, plazma proteinlerini ve heparini üretir, yaşlı alyuvarları yıkar, kan şekerini ayarlar.
- Karaciğere kapı toplardamarı (besin yüklü) ve karaciğer atardamarı (oksijen yüklü) kan getirir; oksijen ve amonyak en çok karaciğer atardamarında, üre en çok karaciğer toplardamarındadır; tok bireyde glikoz en çok kapı toplardamarındadır.
- İnce bağırsak duodenum, jejenum ve ileumdan oluşur; villus ve mikrovilluslar emilim yüzeyini artırır, kimyasal sindirim burada tamamlanır ve emilimin büyük kısmı burada olur.
- Glikoz, fruktoz, galaktoz, amino asit, su, mineral, kısa zincirli yağ asitleri ve suda çözünen vitaminler (B, C) villusun kılcal kan damarına geçer, kapı toplardamarıyla karaciğere gider.
- Gliserol ve yağ asitleri epitelde yeniden yağa çevrilip şilomikrona dönüşür; şilomikron ve A-D-E-K vitaminleri lenf kılcalına, göğüs kanalına, sol köprücük altı toplardamarına ve kalbe taşınır.
- Kalın bağırsakta villus ve sindirim enzimi yoktur; su, mineral ve bakterilerin ürettiği K ile B vitaminleri emilir, atık peristaltikle anüsten atılır; kısımları çekum (apendiks burada), kolon ve rektumdur.
- Rahatsızlıklar: reflü (mide asidinin yemek borusuna kaçışı), gastrit (mukoza iltihabı), ülser (mide/duodenumda yara, başlıca neden Helicobacter pylori), kabızlık (dışkıdan aşırı su emilmesi), ishal (su-elektrolit emiliminin azalması), hemoroit (anüs toplardamarlarının genişlemesi).
Dolaşım Sistemi
- Dolaşım sisteminin üç bileşeni vardır: pompa görevli kalp, kanın aktığı damarlar ve taşıyıcı sıvı doku olan kan.
- Kalp duvarı dıştan içe perikard, miyokard ve endokard tabakalarından oluşur; kasılmayı sağlayan, koroner damarları ve uyartı düğümlerini taşıyan tabaka miyokarddır; endokard kanla temas eden yassı epiteldir, perikard sıvısı sürtünmeyi azaltır.
- Kalp iki kulakçık ve iki karıncıktan oluşur; sağ yarısı oksijence fakir, sol yarısı oksijence zengin kan taşır ve iki yarı birbirinden tamamen ayrıdır.
- Kulakçık-karıncık arasında AV kapakçıkları bulunur: sağda üçlü (triküspit), solda ikili (biküspit, mitral). Kanın yalnızca kulakçıktan karıncığa geçmesine izin verirler.
- Karıncıklardan çıkan atardamarların başlangıcında yarım ay (semilunar) kapakçıkları vardır; karıncık gevşerken kanın kalbe geri dönmesini engellerler.
- Kapakçıkların açılıp kapanması sinirsel uyartıyla değil, iki yanındaki basınç farkıyla olur; kapakçık bozulursa kan geri kaçar (kalp üfürümü).
- Karıncıkların miyokardı kulakçıklardan kalındır; en kalın duvar sol karıncıktadır, çünkü kanı tüm vücuda pompalar. Sağ karıncık yalnızca akciğerlere pompalar.
- Kalbin ritmi dışarıdan emir almadan kendiliğinden üretilir: sağ kulakçıktaki SA düğümü uyartıyı başlatır, AV düğümü, His demetleri ve Purkinje lifleri bunu karıncıklara yayar.
- Sinir sistemi kalbi başlatmaz, yalnızca hızını ayarlar: sempatik sinirler, adrenalin, tiroksin, yüksek CO2 ve ateş hızı artırır; vagus sinirinin salgıladığı asetilkolin yavaşlatır.
- Kalp döngüsünde önce kulakçıklar kasılır (kan karıncığa dolar), sonra karıncıklar kasılır (kan atardamarlara çıkar); ardından kalbin tamamı gevşer. Döngünün en uzun evresi bu ortak gevşemedir ve kalp en çok burada dolar.
- Karıncık sistolünde AV kapakçıklar kapalı, yarım ay kapakçıkları açıktır; karıncık diastolünde ise bunun tersi olur.
- Büyük dolaşım sol karıncıktan başlar, aort ve organ kılcallarından geçer, üst ve alt ana toplardamarla sağ kulakçığa biter; kan oksijen kaybeder.
- Küçük dolaşım sağ karıncıktan başlar, akciğer atardamarı ve alveol kılcallarından geçer, akciğer toplardamarıyla sol kulakçığa biter; kan oksijen kazanır, CO2 verir.
- Akciğer atardamarı oksijence fakir, akciğer toplardamarı oksijence zengin kan taşır; damarlar taşıdıkları kana göre değil kalbe göre adlandırılır (kalpten çıkan atardamar, kalbe giren toplardamardır).
- Kalp kası kendi koroner damarlarıyla beslenir; kalbin içindeki kan miyokarda besin ve oksijen sağlamaz. Kapı toplardamarı kalbe değil karaciğere bağlanır.
- Atardamar duvarı kalın, elastik lifli ve düz kaslıdır; toplardamar daha ince duvarlıdır ve alt vücutta kanın geri kaçmasını önleyen kapakçıklar taşır. Kılcal damar tek katlı yassı epitelden oluşur.
- Toplardamarda kan; iskelet kaslarının sıkıştırması, solunum hareketleri, kulakçığın emme etkisi, kapakçıklar ve düz kas ile ilerler; kalbin itme gücü bu damarlarda büyük ölçüde azalmıştır.
- Kan basıncı aortta en yüksek, ana toplardamarda en düşüktür; kılcal damarda toplam kesit alanı en fazla, kan akış hızı en düşüktür. Bu yavaşlık madde alışverişine zaman tanır.
- Büyük tansiyon karıncık kasılmasının, küçük tansiyon gevşemesinin atardamarda oluşturduğu basınçtır (yaklaşık 120/80 mmHg). Nabız atardamarda hissedilir; sürekli 140/90 üzeri hipertansiyondur.
- Kılcalın atardamar ucunda kan basıncı protein ozmotik basıncından büyüktür, bu yüzden su ve çözünenler doku sıvısına geçer; toplardamar ucunda ozmotik basınç baskındır, atıklar ve CO2 kana döner. Plazma proteinleri ve alyuvarlar geçemez.
- Kandaki protein azalması, kılcal geçirgenliğin veya kan basıncının artması, lenf yolunun tıkanması dokuda sıvı birikmesine (ödem) yol açar; fil hastalığı lenf tıkanmasının sonucudur.
- Kanın yaklaşık %55’i plazma, %45’i hücrelerdir. Plazma çoğunlukla sudur; albümin ozmotik basınç ve taşıma, fibrinojen pıhtılaşma için gereklidir. Fibrinojeni alınmış plazmaya serum denir.
- Alyuvar olgunlaşınca çekirdek ve organellerini kaybeder, bu nedenle enerjisini fermantasyonla üretir; hemoglobinle O2 taşır, yaklaşık 120 gün yaşar ve karaciğer ile dalakta yıkılır. Üretimi erişkinde kemik iliğindedir.
- Akyuvarlar çekirdekli ve aktif hareketlidir, damar dışına çıkabilir. Granüllüler (nötrofil, eozinofil, bazofil) kırmızı kemik iliğinde üretilir; granülsüzler (lenfosit, monosit) arasında lenfosit özgül bağışıklık hücresidir.
- Trombositler kemik iliğindeki dev hücrelerin parçalanmasıyla oluşan çekirdeksiz hücre parçalarıdır; yaralanmada önce tıkaç kurar, sonra pıhtılaşmayı başlatır.
- Pıhtılaşma: trombositler ve doku faktörleri etkisiyle protrombin trombine dönüşür, trombin fibrinojeni fibrine çevirir; fibrin ağı kan hücrelerini yakalayıp pıhtıyı kurar. Ca iyonu ve K vitamini şarttır, protrombin ve fibrinojen karaciğerde yapılır.
- Lenf dolaşımı tek yönlüdür (dokudan kalbe): uçları kapalı lenf kılcalları, lenf toplardamarları ve düğümler vardır; atardamar yoktur. Alt vücut lenfi peke sarnıcı ve göğüs kanalı ile sol köprücükaltı toplardamarına, sağ üst bölge lenfi sağ lenf kanalıyla sağ köprücükaltı toplardamarına boşalır.
- Lenf, doku sıvısı fazlasını kana döndürür, bağırsaktan yağ asidi, gliserol ve yağda çözünen vitaminleri taşır, düğümlerde süzülerek mikrop ve toksinleri tutar. Alyuvar ve büyük plazma proteinleri lenfte bulunmaz.
- Rahatsızlıklar: kalp krizi koroner tıkanması, varis toplardamar kapakçığı bozulması, anemi alyuvar ya da hemoglobin azlığı, lösemi akyuvarın kontrolsüz artması, kangren ise atardamar yetersizliğiyle doku ölümüdür.
- A-B-0 sistemine göre alyuvar yüzeyinde antijen, plazmada karşıt antikor bulunur: A grubunda A antijeni ve anti-B, 0 grubunda antijen yok ama iki antikor, AB grubunda iki antijen var ama antikor yoktur.
Vücudun Savunulması ve Bağışıklık
- Bağışıklık, vücudun hastalık etkenlerini tanıyıp onlara karşı savunma maddeleri üretmesi ya da hazır bulundurmasıdır; doğal (özgül olmayan) ve kazanılmış (özgül) olmak üzere ikiye ayrılır.
- Doğal bağışıklık her patojene aynı şekilde karşılık verir, bellek oluşturmaz ve hızlıdır; ilk savunma hattı olan fiziksel engeller ile ikinci hat olan vücut içi savunmadan oluşur.
- Deri, mukoza, mide asidi, terin ve yağın etkisi, solunum yolundaki silli epitel ve gözyaşı, tükürük ile ter içindeki lizozim enzimi vücut dışı ön savunmayı oluşturur; hepsi özgül olmayan savunmadır.
- Fagositoz yapan hücreler nötrofil, monosit ve makrofajlardır; yuttukları patojeni lizozomlarındaki enzimlerle parçalarlar. Lenfositler ise fagositoz yapmaz.
- Doğal katil hücreler virüslü ve kanserli hücrelerin yüzey anormalliğini fark edip onları öldürür; fagositoz yapmazlar ve organ nakli reddinde önemli rol oynarlar.
- İnterferonlar virüs girmiş hücrelerin salgıladığı proteinlerdir; komşu sağlıklı hücrelerde virüs üremesini engelleyen maddelerin yapımını başlatır. Virüse özgü değildir, özgül olmayan savunmadır.
- Kompleman sistem kan plazmasında pasif halde bulunan proteinlerden oluşur; bazıları mikroorganizmayı doğrudan parçalar, bazıları antijenleri çöktürerek fagositozu kolaylaştırır.
- Yangısal tepkide yaralı doku hücreleri histamin salgılar; histamin kılcal damar geçirgenliğini artırır, böylece bölgeye akyuvar geçer, kızarıklık ve ödem oluşur.
- Ateş, fagositozla parçalanan patojen kalıntılarının bağışıklık hücrelerini uyarması ve kimyasalların hipotalamusa etki etmesiyle gelişir; hafif ateş mikrop üremesini yavaşlatır.
- Antijen, bağışıklık sisteminin yabancı olarak tanıdığı ve tepki doğuran, çoğunlukla protein ya da polisakkarit yapılı moleküldür; antikor ise antijene özgü, protein yapılı bir moleküldür.
- Kazanılmış (özgül) bağışıklık B ve T lenfositlerce sağlanır; antijene özgüdür, bellek oluşturur ve ikinci karşılaşmada daha hızlı ve güçlü yanıt verir.
- B lenfositler kemik iliğinde, T lenfositler timüste olgunlaşır. Lenfositler granülsüz akyuvarlardır ve lenf sisteminde (düğüm, dalak, bademcik) bulunur.
- Humoral bağışıklıkta B lenfositler antijenle karşılaşınca plazma hücrelerine ve hafıza B hücrelerine dönüşür; plazma hücreleri kana antikor salgılar.
- Antikor Y biçimindedir; iki kolunun uçları antijene anahtar–kilit uyumuyla bağlanır. Antikor üreten hücrelerde bol miktarda granüllü endoplazmik retikulum ve Golgi bulunur, antikor ekzositozla salgılanır.
- Antikor antijene bağlanarak onu etkisizleştirir, çöktürür ve fagositozu kolaylaştırır; ancak antikorun kendisi fagositoz yapmaz ve mikrobu parçalamaz.
- Hücresel bağışıklıkta T lenfositler hücre içine girmiş virüs ve bakterileri, kanserli hücreleri ve nakledilen dokuları hücre teması ile yok eder; antikor üretmezler.
- Birincil yanıt antijenle ilk karşılaşmada yavaş ve zayıf gelişir. İkincil yanıtta hafıza hücreleri sayesinde antikor çok hızlı, daha yüksek düzeyde ve daha uzun süreli üretilir.
- İkincil yanıt yalnızca ilk karşılaşılan antijene özgüdür; farklı bir antijene karşı ilk karşılaşma yeniden birincil yanıt gibi seyreder.
- Aktif bağışıklıkta birey antikoru ya da T hücrelerini kendi lenfositleriyle üretir; hastalığı geçirerek (doğal) veya aşıyla (yapay) kazanılır, bellek oluşur ve etkisi uzun sürelidir.
- Aşı ölü, zayıflatılmış ya da parçalı antijen içerir, koruyucudur ve hastalık öncesi uygulanır. Serum ise hazır antikor içerir, tedavi edicidir ve bellek oluşturmadığı için etkisi kısa sürelidir.
- Pasif bağışıklıkta antikor dışarıdan hazır alınır: serum, plasenta yoluyla anneden fetüse geçen antikorlar ve anne sütü örnektir. Alıcının lenfositleri antikor üretmez.
- ABO sisteminde A kan grubunda alyuvarda A antijeni ve plazmada anti-B, B grubunda B antijeni ve anti-A, AB grubunda iki antijen ve antikorsuz plazma, 0 grubunda antijensiz alyuvar ve anti-A ile anti-B bulunur.
- Antikor doğumdan sonra, bebek 2–8 aylıkken üretilmeye başlar. Kan nakli verici alyuvarındaki antijen ile alıcı plazmasındaki antikor eşleşirse aglütinasyon (kümeleşme) olur.
- Rh sisteminde Rh pozitifte alyuvarda D antijeni vardır; Rh negatiflerde anti-Rh doğuştan bulunmaz, Rh antijeniyle karşılaşınca üretilir. Rh uyuşmazlığı Rh negatif annenin Rh pozitif bebeğe hamile kalmasıyla ortaya çıkar.
- Alerjide zararsız bir madde (alerjen) aşırı bağışıklık yanıtı doğurur; mast hücrelerinden histamin salgılanır. Otoimmün hastalıkta ise bağışıklık sistemi kişinin kendi doku ve hücrelerine saldırır (tip 1 diyabet, MS, romatoid artrit).
- AIDS’e neden olan HIV, yardımcı T lenfositlerini yok eder; böylece hem hücresel hem humoral bağışıklık zayıflar ve fırsatçı enfeksiyonlar ağırlaşır. HIV kan, cinsel temas ve anneden bebeğe bulaşır; öpüşme, el sıkma ve böcek ısırığıyla bulaşmaz.
Solunum Sistemi
- Solunum olayı iki ayrı düzeydedir: gaz alışverişi (dış ve iç solunum) hücreye O2 ulaştırır ve CO2’yi uzaklaştırır; hücresel solunum ise hücrede organik maddelerden ATP üretimidir.
- Dış solunum alveol ile akciğer kılcalları arasındaki, iç solunum ise doku kılcalları ile doku hücreleri arasındaki gaz difüzyonudur; ikisinde de gazlar kısmi basıncın yüksek olduğu yerden düşük olduğu yere geçer ve ATP harcanmaz.
- Etkili bir gaz değişim yüzeyi geniş, ince, nemli ve kılcal damarlarla çevrilidir; gazlar yalnızca suda çözünmüş hâlde geçebildiği için yüzeyin nemli kalması şarttır.
- Karada yaşayan canlılarda solunum yüzeyi vücut içine doğru gömülmüştür (akciğer, trake); bu, nemli yüzeyin kurumasını önler. Suda ya da nemli ortamda yaşayanlarda ise solungaç ve deri gibi dış yüzeyler kullanılabilir.
- Hava yolu sırası: burun, yutak, gırtlak, soluk borusu, bronşlar, bronşçuklar, alveoller. Burun, yutak, gırtlak ve soluk borusu üst solunum yolunu oluşturur.
- Burun havayı kılcal damarlarla ısıtır, mukusla nemlendirir; kıllar ve mukus tozu ve mikropları tutar. Gaz değişimi burunda ya da hava yollarında değil, yalnızca alveollerde olur.
- Yutak hem sindirim hem solunum yolunun ortak geçiş bölgesidir ve orta kulaktaki östaki kanalı yutağa açılır; yutakta mikropların oluşturduğu iltihaba faranjit denir.
- Gırtlakta ses telleri bulunur. Yutkunma sırasında gırtlak kapağı (epiglottis) soluk borusunun girişini kapatarak besinlerin soluk yoluna kaçmasını engeller.
- Soluk borusunun duvarında C biçimli kıkırdak halkalar vardır; bunlar borunun soluk alırken çökmeden sürekli açık kalmasını sağlar. İç yüzeyi silli ve mukus salgılayan epitelle kaplıdır, çizgili kas içermez.
- Silli epitel, mukusa yapışan toz ve mikropları gırtlağa doğru süpürür. Sigara dumanı silleri zarar verdiği için bu temizleme zayıflar ve yabancı maddeler akciğere kadar ulaşabilir.
- Soluk borusu akciğerlere girmeden iki bronşa ayrılır; bronşlar akciğer içinde bronşçuklara dallanır ve bronşçukların uçlarında alveoller bulunur.
- Sağ akciğer üç, sol akciğer iki loblu ve daha küçüktür; çünkü kalp göğüs boşluğunun sol tarafına doğru yerleşmiştir. İki akciğer aynı anda soluk alıp verir.
- Akciğerleri iki katlı plevra zarı sarar; zarlar arasındaki sıvı kaburgaların akciğere sürtünmesini önler ve akciğerin göğüs boşluğunun hareketini izlemesini sağlar.
- Alveoller tek katlı ince epitelden yapılmış, iç yüzeyi nemli, dışı sık kılcal ağıyla sarılı keseciklerdir. Çok sayıda olmaları toplam gaz değişim yüzeyini çok büyütür.
- Alveol duvarındaki salgı hücreleri lipoprotein yapılı sürfaktan salgılar; sürfaktan yüzey gerilimini düşürür, alveollerin kolay şişmesini sağlar ve soluk verirken birbirine yapışıp sönmelerini önler.
- Alveollerdeki fagosit hücreler hava ile gelen mikroorganizmaları yok eder; burun kılları, mukus ve silli epitel ile birlikte solunum yolunun savunma basamaklarını oluşturur.
- Diyafram göğüs ve karın boşluğunu ayıran çizgili kas yapılı bir zardır (memelilere özgü). Dinlenmede kubbe biçimindedir; kasılınca düzleşip aşağı iner.
- Soluk alma: diyafram ve kaburgalar arası kaslar kasılır, göğüs hacmi artar, akciğer içi basıncı atmosfer basıncının altına düşer ve hava içeri dolar. Bu evre kas kasılması gerektirdiği için enerji harcatır.
- Sakin soluk verme pasiftir: kaslar gevşer, diyafram kubbeleşir, kaburgalar iner, elastik lifler ve yüzey gerilimi nedeniyle akciğer geri yaylanır; hacim azalır, iç basınç atmosfer basıncını aşar ve hava dışarı çıkar.
- Soluk alıp vermeyi omurilik soğanı ve pons’taki solunum merkezi istemsiz olarak denetler. Merkezi uyaran temel etken kandaki CO2 artışı (buna bağlı pH düşüşü) olup O2 azlığı ancak çok düşünce aorttaki ve boyun atardamarındaki reseptörler aracılığıyla etkili olur.
- Hemoglobin hem grubunda demir içeren bir proteindir ve alyuvarda bulunur; O2 ve CO2 ile kolayca birleşip ayrılabilmesi kanın gaz taşıma kapasitesini çok artırır. Olgun alyuvarda çekirdek ve organel olmadığından yeni hemoglobin yapılamaz; hemoglobin kemik iliğinde olgunlaşma sırasında sentezlenir.
- Oksijenin yaklaşık %97’si alyuvarda oksihemoglobin (Hb + O2 ⇌ HbO2) olarak, yaklaşık %3’ü plazmada çözünmüş olarak taşınır. Alveolde O2 kısmi basıncı yüksek olduğu için oksihemoglobin oluşur, dokularda düşük olduğu için O2 ayrılır.
- Akciğer atardamarı O2 bakımından fakir, CO2 bakımından zengin kan taşır; akciğer toplardamarı ise tersini. Alveol kılcalında kandan alveole CO2, alveolden kana O2 geçer ve kanın pH’ı yükselir.
- Doku kılcallarında CO2 artar, pH düşer ve hemoglobinin O2’ye ilgisi azalır, O2 daha kolay bırakılır (Bohr etkisi). Çalışan kasta bu etki daha fazla O2’nin dokuya verilmesini sağlar.
- Karbondioksit kanda yaklaşık %70 bikarbonat (HCO3⁻) olarak plazmada, %23 hemoglobine bağlı (karbaminohemoglobin) olarak alyuvarda, %7 plazmada çözünmüş olarak taşınır.
- Doku kılcallarında alyuvara giren CO2, karbonik anhidraz enzimiyle suyla birleşip H2CO3 oluşturur; H2CO3 H⁺ ve HCO3⁻’a ayrışır. H⁺ hemoglobine bağlanarak pH’ın aşırı düşmesini engeller, HCO3⁻ plazmaya geçer.
- Alveol kılcallarında olaylar tersine işler: HCO3⁻ alyuvara girer, H⁺ ile H2CO3 yapar, karbonik anhidraz bunu CO2 ve suya ayırır; CO2 alveole difüze olur ve dışarı verilir. Aynı enzim iki yönde de tepkimeyi hızlandırır, kendisi tükenmez.
- Dinlenmede dokulardan dönen kanda hemoglobin hâlâ önemli ölçüde O2 taşır; bu yedek, yoğun egzersizde daha fazla O2 bırakılmasına olanak verir. Yüksek rakımda O2 kısmi basıncı düşük olduğundan uzun vadede kemik iliği daha fazla alyuvar üretir.
- Karbonmonoksit (CO) hemoglobine O2’den çok daha güçlü bağlanarak O2 taşınmasını engeller; hücreler O2’siz kalır. Dalgıçlarda hızlı yüzeye çıkışta basınç düşünce kanda çözünmüş azotun kabarcıklanıp kılcalları tıkaması vurgundur.
- Astım: bronşçuk düz kaslarının kasılması ve mukus artışıyla hava yollarının daralmasıdır (alerjik tetikleyiciler). Verem (tüberküloz) bakteriyle, zatürre alveollerin enfeksiyonuyla oluşur; KOAH ise bronşlarda uzun süreli tıkanıklıktır (müzmin bronşit, amfizem) ve en önemli nedeni tütün kullanımıdır.
Boşaltım Sistemi
- Boşaltım, metabolizma sonucu oluşan zararlı ya da gereksiz maddelerin vücuttan uzaklaştırılmasıdır; tüm canlılardaki boşaltım yapılarının ortak görevi su-iyon dengesini korumaktır.
- Karbonhidrat ve yağların yıkımı CO₂ ve H₂O verir; azotlu atık yalnızca amino asitlerin yıkımından (amino grubunun ayrılmasından) kaynaklanır.
- Üç temel azotlu atık vardır: amonyak, üre, ürik asit. Zehirlilik amonyak > üre > ürik asit; atılırken gereken su miktarı da aynı sıradadır.
- Üretimi için harcanan ATP ise tersi sıradadır: amonyak için enerji gerekmez, üre sentezi ATP ister, ürik asit sentezi en çok ATP ister.
- Amonyak çok zehirli ve suda çok çözünür olduğundan bol suyla seyreltilip atılır; omurgasızların çoğu, tatlı su balıkları ve su yaşamına uyum sağlamış canlılar amonyak atar.
- Üre, amonyaktan çok daha az zehirlidir; memeliler ve ergin kurbağalar üre atar. Üre karaciğerde ornitin döngüsüyle sentezlenir.
- Ürik asit suda hemen hiç çözünmez, yarı katı hâlde çok az suyla atılır; böcekler, sürüngenler ve kuşlar ürik asit atar. Su tasarrufu ve yumurta içinde zararsız birikme açısından karasal yaşama uygundur.
- Amonyağın üreye ya da ürik asite çevrilmesi, karasal ortamda su kaybını azaltan bir adaptasyondur.
- Amonyak hücrelerde oluşur, kanla karaciğere taşınır, üreye çevrilir; üre kanla böbreğe gelir. Bu nedenle karaciğer toplardamarında üre fazladır, böbrek toplardamarında atardamara göre azdır.
- Protein açısından zengin beslenen kişinin idrarında üre miktarı artar.
- İnsan boşaltım sistemi böbrek, üreter, mesane ve üretradan oluşur. İdrar böbrekte oluşur, üreterle mesaneye gider, orada depolanır ve üretradan atılır.
- Böbrek dıştan içe korteks (kabuk), medulla (öz) ve havuzcuktan oluşur. Kortekste Malpighi cisimcikleri, proksimal ve distal tüpler; medullada Henle kulpu ve toplama kanalları (Malpighi piramitleri); havuzcukta ise biriken idrar bulunur.
- Böbreğin işlevsel birimi nefrondur; her böbrekte yaklaşık bir milyon nefron vardır. Nefron glomerulus, Bowman kapsülü, proksimal tüp, Henle kulpu ve distal tüpten oluşur; distal tüplerin boşaldığı toplama kanalı nefronun parçası sayılmaz, ortak kanaldır.
- Glomerulus ile Bowman kapsülü birlikte Malpighi cisimciğini oluşturur. Glomerulus iki atardamar (getirici ve götürücü) arasında yer alan kılcal yumaktır; basınç boyunca sabit kalır ve yalnız süzülme olur.
- Götürücü atardamar glomerulustan sonra tekrar kılcallara ayrılır ve nefron kanalcıklarını sarar; geri emilim ve salgılama bu kılcallar ile kanal arasında gerçekleşir.
- İdrar oluşumu üç basamaktır: süzülme (glomerulus → Bowman), geri emilim (nefron kanalı → kan) ve salgılama (kan → nefron kanalı).
- Süzülme yüksek kan basıncıyla, ATP harcanmadan gerçekleşir. Kan hücreleri, plazma proteinleri ve yağlar süzülmez; su, glikoz, amino asit, üre, tuz ve vitaminler süzülür. Böylece Bowman kapsülündeki sıvı kan plazmasına benzer, ancak proteinsizdir.
- Günde yaklaşık 180 litre süzüntü oluşur, yalnızca 1,5 litre kadarı idrar olur. Glikoz ve amino asitlerin tamamı, suyun %99’u, Na⁺’nın %99,5’i, ürenin yaklaşık yarısı geri emilir; kreatinin geri emilmez.
- Glikoz ve amino asit geri emilimi proksimal tüpte aktif taşımayla olur. Bir maddenin kandaki derişimi eşik değeri aşarsa fazlası geri emilemez ve idrara geçer (örneğin idrarda glikoz).
- Su geri emilimi pasif (ozmoz) olup proksimal tüp, Henle’nin inen kolu, distal tüp ve toplama kanalında olur. Henle’nin inen kolu suya geçirgendir; çıkan kolu suya geçirgen değildir, burada tuz kana geçer.
- Salgılama aktif taşımayla olur (ATP harcanır); penisilin gibi ilaçlar, boyalar, K⁺, H⁺ ve NH₃ bu yolla atılır.
- Maddenin idrarla atılma hızı = süzülme − geri emilim + salgılama. Hiç geri emilmeyen ve salgılanmayan maddede atılma süzülmeye eşittir; salgılanan maddede ise süzülmeden büyüktür.
- ADH hipofiz arka lobundan salgılanır; distal tüp ve toplama kanallarının suya geçirgenliğini artırır. Kanın ozmotik basıncı yükselince (susuzluk, tuzlu beslenme) artar; idrar azalır ve yoğunlaşır. Fazla su alınınca azalır, idrar seyrelir ve çoğalır.
- Aldosteron böbrek üstü bezi korteksinden salgılanır; distal tüpte Na⁺ ve Cl⁻ geri emilimini (dolayısıyla suyun da) artırır, K⁺ atılımını hızlandırır. Böylece kan hacmi ve kan basıncı artar.
- Kanın pH’ı akciğer (CO₂ atımı) ve böbrek (H⁺ atımı, HCO₃⁻ geri emilimi) ile dengelenir; asitleşmeye asidoz, bazikleşmeye alkaloz denir.
- Böbrek ayrıca eritropoietin üretir (kemik iliğinde alyuvar yapımını uyarır), D vitaminini aktifleştirir (bağırsakta Ca²⁺ emilimini sağlar) ve uzun açlıkta amino asit ile yağ asitlerinden glikoz üretir. Üre sentezi böbreğin değil karaciğerin işidir.
- Böbrek yetmezliğinde kan, atıkların birikmesiyle üremi gelişir. Tedavi diyaliz (yarı geçirgen zardan difüzyonla atık temizleme) ya da böbrek naklidir; diyaliz hormon üretimi gibi diğer işlevleri karşılamaz.
- Böbrek taşları genellikle kalsiyum fosfat çökmesiyle havuzcukta oluşur; az su içmek ve parathormon fazlalığıyla yüksek kalsiyum riski artırır. İdrar yolu enfeksiyonları mesane ve üretrada bakterilerle gelişir.
Üreme Sistemi ve Embriyonik Gelişim
- İnsanda üreme eşeylidir: mayozla oluşan sperm ve yumurta döllenmede birleşir, 2n kromozomlu zigot oluşur; bu yüzden yavru, anne ve babadan farklı bir genetik yapı taşır.
- Sperm küçük ve hareketlidir, zigota çekirdek ile birlikte sentrozom getirir; yumurta büyük ve hareketsizdir, zigotun sitoplazmasını ve organellerini (mitokondri dahil) sağlar. İkisi de n=23 kromozomludur.
- Erkek üreme sistemi testis, epididimis, sperm kanalı (vas deferens), yardımcı bezler (seminal kesecik, prostat, Cowper) ve penisten oluşur; üretra hem sperm hem idrar taşıdığı için sisteme ürogenital sistem denir.
- Testisler karın boşluğunun dışında skrotumda durur; sperm üretimi vücut ısısından yaklaşık 2-3 °C düşük sıcaklıkta verimlidir.
- Seminifer tüpçüklerde spermatogenez gerçekleşir; Sertoli hücreleri bu tüpçüklerde gelişen spermleri besler ve inhibin salgılar, Leydig hücreleri tüpçüklerin arasında yer alır ve testosteron üretir.
- Spermatogenezde spermatogonyum (2n) mitozla çoğalır, birincil spermatosit (2n) mayoz I ile ikincil spermatosite (n), mayoz II ile spermatite (n) dönüşür; spermatit farklılaşarak sperm olur. Bir birincil spermatositten dört sperm oluşur.
- Sperm baş, orta kısım ve kuyruktan oluşur: akrozom yumurta örtülerini eriten enzimleri taşır, orta kısımdaki mitokondriler kuyruğun hareketi için ATP üretir.
- Epididimis spermin olgunlaşıp hareket ve dölleme yeteneği kazandığı, vas deferens ise spermi üretraya ileten yapıdır; sperm mayoz geçirmeden önce değil, seminifer tüpçüklerde oluştuktan sonra epididimise gelir.
- Yardımcı bezlerin salgıladığı semen sıvısı spermi besler, taşır ve dişi yolunun asidik ortamından korur; prostat boşalma sırasında idrarın üretraya geçişini engeller.
- Erkekte hormonal denetim: hipotalamustan GnRH, hipofizden FSH ve LH salgılanır. FSH seminifer tüpçüklerde spermatogenezi uyarır, LH Leydig hücrelerinden testosteron salgılatır.
- Testosteron sperm olgunlaşmasını ve erkeğe özgü ikincil eşey karakterlerini sağlar; testosteron ve inhibin negatif geri bildirimle hipotalamus-hipofiz eksenini baskılar (inhibin özellikle FSH’yi azaltır).
- Dişi üreme sistemi yumurtalık, yumurta kanalı (fallopi tüpü), rahim, serviks ve vajinadan oluşur; idrar yolu vajinadan ayrı bir açıklıktır, yani dişide idrar ve yumurta farklı yollarla atılır.
- Yumurtalıkta foliküller bulunur; yumurta (oogenez), östrojen ve progesteron yumurtalıkta üretilir. Rahim duvarını kaplayan endometriyum kan damarlı ve mukus salgılayan tabakadır, embriyonun ilk haftalardaki beslenmesini sağlar.
- Oogenez embriyonik dönemde başlar: oogonyum mitozla çoğalıp birincil oosite dönüşür, birincil oosit mayoz I profazında bekler. Ergenlikten sonra mayoz I tamamlanır, ikincil oosit (n) ve birinci kutup hücresi oluşur; ikincil oosit mayoz II metafazında durur ve ovulasyonla atılır.
- Mayoz II yalnızca döllenme olursa tamamlanır; bir birincil oositten tek işlevli yumurta ve üç kutup hücresi oluşur. Kutup hücreleri sitoplazması az, işlevsiz hücrelerdir.
- Menstrual döngü yaklaşık 28 gün sürer; yumurtalıkta gerçekleşen folikül, ovulasyon ve korpus luteum evreleri ile rahimde gerçekleşen endometriyum değişikliklerini kapsar. Menstruasyon rahimde olur, yumurtalıkta olmaz.
- Folikül evresinde FSH folikülü geliştirir, folikül östrojen salgılar; östrojen endometriyumu kalınlaştırır ve ikincil eşey karakterlerini sağlar. Ovulasyonu, östrojenin pozitif geri bildirimiyle artan LH sıçraması başlatır.
- Ovulasyondan sonra yırtılan folikül korpus luteuma (sarı cisim) dönüşür; LH etkisiyle çok progesteron, az östrojen salgılar. Progesteron endometriyumu embriyoya hazır tutar ve rahim kaslarının kasılmasını önleyerek düşüğü engeller.
- Döllenme olmazsa korpus luteum körelir, östrojen ve progesteron düzeyi düşer, endometriyum parçalanıp kanamayla atılır (menstruasyon, 3-5 gün). Hormon düzeyinin artması değil düşmesi kanamayı başlatır.
- Döllenme olursa embriyonun salgıladığı hCG korpus luteumun yıkılmasını önler; ilerleyen aylarda progesteron plasentadan gelir. İdrarda hCG bulunması gebelik testlerinin dayanağıdır. Menopoz, döngünün sona ermesidir.
- Döllenme yumurta kanalında olur: sperm akrozom enzimleriyle zona pellucidayı eritir, zarlar kaynaşır, sperm çekirdeği içeri girer ve ikincil oositin mayoz II’si tamamlanır. Döllenme zarı ikinci spermin girişini engeller; spermin kuyruğu ve orta kısmı yumurtaya aktarılmaz.
- Zigot yumurta kanalında hızlı mitozlarla (segmentasyon) bölünür; zigot büyümeden bölündüğü için blastomerler giderek küçülür. Sırasıyla 2-4-8 hücre, morula (dut görünümü) ve içi sıvı dolu blastosist oluşur; blastosist yaklaşık 6-7. günde rahme tutunur (implantasyon).
- Gastrula evresinde hücre göçüyle üç tabakalı embriyo oluşur ve hücre farklılaşması bu evrede başlar; organogenezde tabakalardan organlar şekillenir. Parmakların ayrılması gibi olaylarda programlı hücre ölümü rol oynar.
- Embriyonik zarlar: amniyon (sıvı dolu, embriyoyu koruyan kese; kenarları birleşerek göbek bağını oluşturur), koryon (plasentanın embriyo kısmına katılır), alantois (atık depolama, göbek damarlarına katkı) ve vitellus kesesi.
- Plasenta anne ve fetüs kanı karışmadan besin, oksijen, antikor ve atık alışverişini sağlar; östrojen ve progesteron salgılar. Göbek kordonunda iki atardamar (fetüsten plasentaya, atık yüklü kan) ve bir toplardamar (plasentadan fetüse, besin ve oksijen yüklü kan) bulunur.
- Gebelik ilk 2 ay embriyo, 3. aydan itibaren fetüs olarak adlandırılır; en hızlı değişim ilk üç ayda olur. Doğumda hipofizden salgılanan oksitosin rahim kaslarını kasar; prolaktin ise süt salgısını başlatır.
- Tek yumurta ikizleri tek zigotun erken bölünmesiyle oluşur, genetik yapıları aynı ve cinsiyetleri aynıdır; çift yumurta ikizleri iki ayrı yumurtanın iki ayrı spermle döllenmesinden doğar, genetik olarak sıradan kardeşler gibidir.
- Gebelikte alkol, sigara, ilaç, X ışını, folik asit eksikliği ve yoğun stres gelişimi olumsuz etkiler; ultrason ve amniyosentez gebelik izleminde kullanılır. Tüp bebekte döllenme laboratuvarda olur, zigot birkaç gün geliştirilip rahme yerleştirilir.
- Üreme sağlığı: AIDS (HIV), frengi, belsoğukluğu gibi hastalıklar cinsel yolla bulaşabilir; HIV kan ve anneden bebeğe de geçer, ortak eşya kullanımıyla geçmez. Doğum kontrol hapları östrojen-progesteron türevleriyle ovulasyonu baskılar.
Genden Proteine: Nükleik Asitler ve Protein Sentezi
- DNA, deoksiriboz şekerli, A-T-G-C bazlı, çift zincirli nükleotit polimeridir; RNA ise ribozlu, A-U-G-C bazlı ve çoğunlukla tek zincirlidir.
- Nükleotit = fosfat + beş karbonlu şeker + azotlu organik baz. Şeker ile baz arasında glikozit bağı, nükleotitler arasında (bir nükleotidin şekeri ile diğerinin fosfatı) fosfodiester bağı kurulur.
- Adenin ve guanin pürin, sitozin, timin ve urasil pirimidin bazlarıdır. Çift zincirli DNA’da pürin sayısı pirimidin sayısına eşittir (A=T, G≡C); tek zincirli RNA’da böyle bir eşitlik kesin değildir.
- A-T arasında 2, G-C arasında 3 hidrojen bağı vardır. Bir zincirde n nükleotit varsa zincir içinde n−1 fosfodiester bağı bulunur; DNA ve RNA nükleotitleri şekerleri farklı olduğu için birbirinin yerine kullanılamaz.
- Replikasyon (DNA’nın kendini eşlemesi) hücre bölünmeden önce yapılır; iki zincir de kalıp olur ve oluşan her DNA bir eski, bir yeni zincir taşır. Bu yüzden eşlenme yarı korunumludur (Meselson-Stahl, 15N/14N deneyi).
- Meselson-Stahl’da 15N ortamında üretilen bakteriler 14N ortamına alınınca ilk nesil DNA’ların tamamı melez, ikinci nesilde yarısı melez yarısı hafif çıkar; bu sonuç korunumlu eşlenme modelini dışlar.
- n kez eşlenmede 2^n DNA oluşur; bunların her zaman yalnız 2 tanesi ilk (ata) zincirlerden birini taşır, geri kalanın zincirleri tamamen yenidir.
- Replikasyon enzimleri: helikaz zincirleri ayıran hidrojen bağlarını kırar; DNA polimeraz kalıba uygun nükleotitleri ekler; DNA ligaz Okazaki parçalarını birleştirir. Hazır deoksiribonükleotitler, Mg iyonu ve enerji (ATP) de gerekir.
- DNA polimeraz nükleotidi yalnızca büyüyen zincirin 3’ ucuna ekler, yani yeni zincir 5’→3’ yönünde uzar. Bu yüzden bir yeni zincir kesintisiz, diğeri Okazaki parçaları halinde (kesintili) sentezlenir.
- Prokaryotta halkasal DNA’da tek replikasyon orijini vardır ve çatal iki yönlü ilerler; ökaryot DNA’sında çok sayıda orijin bulunur. Bu sayede uzun ökaryot DNA’sı kısa sürede eşlenir.
- Gen, bir polipeptidi (ya da bir RNA’yı) şifreleyen DNA parçasıdır. Çok polipeptitli proteinler birden fazla genle kodlanır (bir gen–bir polipeptit).
- Genetik bilgi akışı DNA→RNA→protein yönündedir (replikasyon, transkripsiyon, translasyon). Retrovirüslerde ters transkriptaz RNA’dan DNA yapabildiği için akış her zaman tek yönlü değildir.
- Sıklık bakımından translasyon > transkripsiyon > replikasyon’dur: protein sentezi sürekli, mRNA sentezi zaman zaman, DNA eşlenmesi yalnızca bölünme öncesi yapılır (bölünmeyen sinir hücresinde replikasyon olmaz).
- Transkripsiyon DNA’nın ilgili gen bölgesinde RNA polimerazla yapılır; yalnız o bölgenin iki zinciri açılır, kalıp zincir okunur. Kalıpta A karşısına U, T karşısına A, G karşısına C, C karşısına G gelir; ATP harcanır.
- Üç RNA çeşidi de DNA’dan sentezlenir. Hücredeki toplam RNA’nın yaklaşık %80’i rRNA, %15’i tRNA, %5’i mRNA’dır.
- mRNA genetik bilgiyi taşır; üç nükleotitlik her bölümü bir kodondur. Her protein çeşidi için ayrı mRNA sentezlenir, bir mRNA aynı proteinin yapımında tekrar tekrar kullanılabilir.
- tRNA yonca yaprağı biçimindedir; tek zincirli olmasına rağmen iç hidrojen bağları içerir. Bir ucu amino asidi taşır, antikodon bölgesi mRNA kodonuna geçici hidrojen bağıyla bağlanır.
- rRNA ökaryotta çekirdekçikte sentezlenir ve proteinlerle birleşerek ribozomu oluşturur; ribozom zarsızdır, tüm hücrelerde bulunur.
- Prokaryotta çekirdek zarı olmadığından transkripsiyon ve translasyon sitoplazmada, hatta birbirini izleyerek yürür. Ökaryotta mRNA çekirdekte sentezlenir, işlenir ve porlardan sitoplazmaya geçer.
- Genetik şifre üçlüdür ve büyük ölçüde evrenseldir. 4³ = 64 kodon vardır; 61’i amino asit şifreler, UAA, UAG ve UGA durdurma kodonudur ve bunların tRNA’sı yoktur.
- Şifre dejeneredir: bir kodon yalnız tek amino asidi şifreler, ama bir amino asit birden fazla kodonla şifrelenebilir. AUG hem başlatma kodonudur hem metiyonini şifreler (karşılığı UAC antikodonu).
- Antikodon, kalıp DNA zincirindeki üçlünün T yerine U yazılmış hâlidir; kodonla ise tamamlayıcıdır. Örneğin kalıpta TAC → mRNA’da AUG → tRNA antikodonunda UAC.
- Translasyon: mRNA ribozomun küçük alt birimine bağlanır, Met taşıyan tRNA başlatma kodonuna oturur, büyük alt birim katılır; sonra amino asitler arasında dehidrasyonla peptit bağları kurulur. Durdurma kodonunda sonlanma faktörü polipeptidi serbest bırakır.
- Bir mRNA’ya aynı anda birden çok ribozom bağlanabilir (polizom); aynı çeşit birden fazla polipeptit eş zamanlı yapılır. Ribozom, mRNA ve tRNA’lar yeniden kullanılabilir.
- Sayısal ilişkiler: stop dahil N kodonluk bölgeden N−1 amino asit; peptit bağı ve su sayısı amino asit−zincir sayısı; mRNA nükleotit sayısı kodon×3. Zincir sayısı fazlaysa bağ sayısı o kadar artar.
- Aynı bireyin tüm vücut hücreleri aynı genleri taşır, ancak hücre türüne göre farklı genler transkribe edildiği için mRNA ve protein çeşitleri farklıdır.
- Mutasyonlar protein sentezini farklı etkiler: sessiz mutasyonda kodon aynı amino asidi şifrelemeye devam eder; yanlış anlamlıda amino asit değişir; anlamsızda kodon stop olur ve polipeptit kısalır.
- Nükleotit ekleme ya da silme okuma çerçevesini kaydırır ve mutasyondan sonraki amino asitlerin çoğunu değiştirir; ardışık üç nükleotit eklenmesi/silinmesi çerçeveyi bozmaz, yalnızca bir amino asit ekler ya da çıkarır. Durdurma kodonunun mutasyonla amino asit kodonuna dönüşmesi polipeptidi uzatabilir.
Biyoteknoloji ve Gen Mühendisliği
- Biyoteknoloji, canlıların ya da bileşenlerinin (hücre, enzim, gen) kullanılmasıyla insanlara yararlı ürün ve hizmet elde etme çalışmalarının tümüdür.
- Klasik biyoteknoloji yoğurt, sirke, peynir yapımı ve hamurun mayalanması gibi mikroorganizma kullanımına dayanır; modern biyoteknoloji ise gen mühendisliği tekniklerini araç olarak kullanır.
- Gen mühendisliği genlerin izolasyonu, çoğaltılması, baz dizisinin belirlenmesi ve farklı canlıların genlerinin birleştirilmesiyle ilgilenir.
- Geleneksel ıslah yalnızca ebeveynlerin genetik materyaliyle sınırlıdır, çok uzun sürer ve istenmeyen özellikleri de getirebilir; gen aktarımı bu sınırlılıkları aşar.
- Modern biyoteknolojik uygulamalar arasında yapay döllenme, melezleme, poliploidi, gen aktarımı ve klonlama sayılır.
- Poliploidi kromozom takımının 3n ve üzeri olmasıdır; en çok bitkilerde görülür (çekirdeksiz karpuz, muz, çilek) ve genelde daha iri meyve, çiçek ve tohum sağlar.
- Restriksiyon endonükleaz enzimleri DNA’yı kendilerine özgü nükleotit dizilerinden keser; DNA ligaz ise kesilen parçaları birleştirir.
- Aynı restriksiyon enzimiyle kesilen iki DNA’nın uçları birbirini tamamlayan yapışkan uçlar oluşturur; bu yüzden gen ve vektör aynı enzimle kesilir.
- Vektör (taşıyıcı), geni konak hücreye taşıyan DNA molekülüdür; bakterilerde en sık halkasal ve küçük plazmitler kullanılır. Bitkilere gen aktarımında Agrobacterium’un Ti plazmidi vektör olabilir.
- Rekombinant DNA, farklı kaynaklardan gelen DNA parçalarının birleştirilmesiyle oluşan yapay DNA’dır; genetiği bu yolla değiştirilmiş canlıya GDO ya da transgenik organizma denir.
- Gen klonlama sırası: gen ve plazmitin aynı enzimle kesilmesi, ligazla birleştirilmesi, rekombinant plazmitin bakteriye aktarılması, bakterinin kültürde çoğaltılmasıdır.
- Bakteriler hızlı ürer, ucuz ortamda yetişir ve genetik değişikliğe elverişlidir; bu nedenle gen klonlamada ve insülin, büyüme hormonu gibi proteinlerin üretiminde tercih edilir.
- Genetik şifre evrensel olduğu için insan geni bakteride okunur ve insana ait protein bakteri ribozomlarında sentezlenebilir.
- Altın pirinç, nergis bitkisinden alınan beta karoten (A vitamini öncüsü) üretim geninin pirince aktarılmasıyla elde edilen transgenik bir bitkidir.
- Mikroenjeksiyon, DNA’nın ince bir iğneyle doğrudan hücreye verilmesi yöntemidir.
- PCR (polimeraz zincir reaksiyonu) DNA’nın belirli bölgelerinin laboratuvarda çok sayıda kopyalanmasını sağlar; yüksek sıcaklığa dayanıklı Taq polimeraz (Thermus aquaticus, bir bakteri) kullanılır.
- Jel elektroforezinde DNA parçaları boyutlarına göre ayrılır; küçük parçalar jelde daha uzağa gider ve bant profili oluşturur.
- DNA parmak izi sırası: tekrar eden bölgelerin PCR ile çoğaltılması, jele yüklenip elektroforezle ayrılması ve bant profilinin karşılaştırılmasıdır. Tek yumurta ikizleri dışında bireylerin profili farklıdır.
- DNA parmak izi adli olaylarda, babalık testlerinde ve safkan hayvan ırklarının belirlenmesinde kullanılır; çocuğun bantları anne ve babasından gelir.
- Hayvan klonlamada verici vücut hücresinin çekirdeği, çekirdeği çıkarılmış yumurtaya aktarılır; döllenme olmaz. Yavru çekirdek DNA’sı bakımından vericiyle aynıdır, mitokondri DNA’sı yumurta vericisinden gelir, taşıyıcı anne genetik katkı sağlamaz.
- İlk klonlanan memeli, 1996’da Dolly adlı koyundur. Gen klonlama ise bir genin kopyalarının çoğaltılması, canlı klonlama genetik ikiz oluşturmadır.
- Bitkiler tek bir doku hücresinden doku kültürüyle klonlanabilir.
- Model organizma kısa yaşam döngülü, kolay ve ucuz yetiştirilen, genomu bilinen ve değiştirilmesi kolay olan canlıdır (maya, fare, hardal bitkisi, yuvarlak solucan).
- Kök hücreler farklılaşmamış, kendini yenileyebilen ve uygun koşullarda birçok hücre tipine dönüşebilen hücrelerdir. Embriyonik kök hücrelerin dönüşüm yeteneği yüksektir; yetişkin kök hücreler (kemik iliği, deri, bağırsak) sınırlı dönüşür.
- Kordon kanı kök hücreleri dondurularak saklanır ve doku uyumu olan hastaların tedavisinde kullanılır.
- Gen tedavisi bozuk ya da eksik genin sağlıklı kopyasıyla değiştirilmesi ya da onarılmasıdır; genetik danışmanlık ise kalıtsal hastalık riskini soy ağacı ve testlerle değerlendirir.
- Yapay organ mekanik malzemeden yapılır; yapay doku ise büyüme faktörleri içeren ortamda canlı hücrelerden oluşturulur.
- Biyoürünler (biyoplastik, biyogaz, biyodizel, organik asitler) doğada petrol ürünlerinden daha kısa sürede parçalandığı için çevreye daha az zarar verir; transgenik mikroorganizmalar ağır metalleri ve kirleticileri etkisiz kılabilir.
- Biyoetik canlılarla ilgili etik sorunları ele alır (insan deneyleri, klonlama, kök hücre, GDO, biyolojik silah). Biyogüvenlik, GDO’larla yapılan çalışmaların insan sağlığını ve biyolojik çeşitliliği koruyacak şekilde yürütülmesidir.
- İnsan Genom Projesi insan genomunun nükleotit dizisini ve gen haritasını çıkarmayı amaçlar; kalıtsal hastalıkların önceden teşhisine katkı sağlar.
Canlılık ve Enerji: Hücresel Solunum
- ATP; adenin, riboz şekeri ve üç fosfattan oluşur. Hücrenin ortak enerji molekülüdür ve hücrede az miktarda bulunduğundan sürekli yeniden sentezlenir.
- ATP’nin ADP ve inorganik fosfata (Pi) hidrolizi enerji açığa çıkaran (ekzergonik) bir tepkimedir. ADP’ye fosfat eklenmesi ise enerji gerektirir.
- Substrat düzeyinde fosforilasyonda fosfat, fosfatlı bir organik moleküllden enzim aracılığıyla doğrudan ADP’ye aktarılır. Oksijen ve ETS gerekmez; glikoliz, Krebs döngüsü ve fermantasyonun glikoliz evresinde görülür.
- Oksidatif fosforilasyonda ATP sentezi, ETS’de taşınan elektronların enerjisiyle kurulan proton farkı sayesinde ATP sentaz tarafından yapılır. Mitokondri iç zarında ve prokaryotlarda hücre zarında gerçekleşir.
- Fotofosforilasyonda ışıkla uyarılan elektronların ETS’deki taşınımı sonucu ATP sentezlenir. Kloroplastın tilakoit zarında gerçekleşir ve yalnızca ışıklı ortamda çalışır; bu nedenle gece de süren solunum ile karıştırılmamalıdır.
- Kemiozmozda ETS protonları (H⁺) pompalar: mitokondride matriksten zarlar arası bölgeye, kloroplastta stromadan tilakoit boşluğuna. Protonlar ATP sentaz kanalından geri dönerken ATP yapılır; iç zar protonlara geçirgen değildir.
- Hücresel solunum organik moleküllerin enzimlerle kademeli yıkılıp ATP üretilmesidir. Oksijenli ve oksijensiz solunum ETS kullanır; fermantasyonda ETS yoktur.
- Glikoliz tüm canlılarda ortaktır, sitoplazmada gerçekleşir ve oksijen gerektirmez. 1 glikozdan 2 pirüvat, 2 NADH ve brüt 4 ATP oluşur; glikozun aktivasyonunda 2 ATP harcandığı için net kazanç 2 ATP’dir.
- Glikolizde CO₂ çıkmaz ve FAD indirgenmez; NAD⁺ indirgenir ve ATP substrat düzeyinde fosforilasyonla yapılır.
- Fermantasyonda yalnızca glikoliz ATP sağlar (net 2 ATP). Son ürün evresinin amacı ATP üretmek değil, NADH’ı yükseltgeyip NAD⁺ yenileyerek glikolizin sürmesini sağlamaktır.
- Etil alkol fermantasyonunda pirüvattan CO₂ çıkar ve asetaldehit oluşur; asetaldehit NADH’tan hidrojen alıp etil alkole indirgenir (son elektron alıcısı asetaldehit). Maya, bazı bakteri ve bitki tohumlarında görülür; ekmeğin kabarması CO₂’ye bağlıdır.
- Laktik asit fermantasyonunda pirüvat doğrudan NADH’tan hidrojen alıp laktik aside indirgenir (son elektron alıcısı pirüvat) ve CO₂ çıkmaz. Yoğurt bakterilerinde ve oksijeni yetersiz kalan çizgili kasta görülür.
- Fermantasyonda enerjinin büyük kısmı etil alkol ya da laktik asidin bağlarında kaldığı için verim oksijenli solunumdan çok düşüktür. Kasta biriken laktik asit oksijen gelince pirüvata dönüşebilir ya da karaciğerde glikoza çevrilir.
- Ökaryotlarda oksijenli solunumun yerleri: glikoliz sitoplazmada; pirüvattan asetil CoA oluşumu ve Krebs döngüsü mitokondri matriksinde; ETS ve ATP sentaz mitokondri iç zarında (krista). Prokaryotta ETS hücre zarındadır.
- Pirüvat mitokondri matriksine geçer; burada CO₂ kaybedip 2 karbonlu asetil CoA’ya dönüşür ve NAD⁺ indirgenir. 1 glikoz için 2 CO₂ ve 2 NADH oluşur; ATP sentezlenmez.
- Krebs döngüsü asetil CoA (2C) ile okzaloasetatın (4C) birleşip sitrik asit (6C) oluşturmasıyla başlar ve okzaloasetat yeniden oluşur. Döngü her glikoz için iki kez döner.
- 1 glikozun Krebs döngüsündeki iki turunda toplam 4 CO₂, 6 NADH, 2 FADH₂ ve substrat düzeyinde 2 ATP oluşur. FAD’ın indirgenmesi yalnızca Krebs döngüsünde görülen bir olaydır.
- 1 glikozun oksijenli yıkımında toplam 6 CO₂ çıkar (2 tanesi pirüvat oksidasyonunda, 4 tanesi Krebs’te); CO₂’nin tamamı mitokondride oluşur. ETS’ye 10 NADH ve 2 FADH₂ ulaşır.
- ETS elemanları iç zarda bulunur, elektron isteği az olandan çok olana doğru dizilir. Elektronlar aktarılırken her eleman önce indirgenir sonra yükseltgenir; NADH ve FADH₂ yükseltgenir, oksijen son elektron alıcısıdır ve suyu oluşturur.
- ATP sayımında bir NADH’ın ETS’deki karşılığı 2,5 ATP, bir FADH₂’nin karşılığı 1,5 ATP alınır. Bu nedenle ETS’de 1 glikozdan 28 ATP yapılır (10 × 2,5 + 2 × 1,5).
- 1 glikozun oksijenli yıkımında brüt ATP 34’tür: substrat düzeyinde 6 (glikolizde 4, Krebs’te 2) ve oksidatif fosforilasyonla 28. Aktivasyondaki 2 ATP düşülünce net kazanç 32 ATP olur; ATP’nin büyük kısmı ETS’de üretilir.
- Oksijensiz solunum yalnızca bazı prokaryotlarda görülür; ETS kullanılır ama son elektron alıcısı oksijen değil nitrat, sülfat gibi inorganik bir maddedir. Bu alıcıların elektron çekimi zayıf olduğundan ATP verimi oksijenli solunumdan düşüktür.
- Solunum hızını sıcaklık, oksijen, substrat miktarı, pH ve su gibi etkenler enzim etkinliği üzerinden değiştirir. Hız optimum sıcaklığa kadar artar, daha yüksekte enzimler denatüre olduğu için düşer; oksijen ve substrat artışı da bir noktadan sonra hızı artırmaz (doygunluk).
- Polisakkaritler glikoza hidroliz edilip glikolize girer. Gliserol glikolizin ara basamağından, yağ asitleri 2 karbonlu parçalar halinde asetil CoA olarak, amino asitler ise amino grubu (NH₃) ayrıldıktan sonra karbon iskeletine göre pirüvat, asetil CoA ya da Krebs basamaklarından solunuma girer.
- Solunumda amonyak (NH₃) çıkışı substrat olarak amino asit, yani protein kullanıldığını gösterir. Yağlar hidrojence zengin olduğundan aynı kütlede karbonhidrattan fazla ATP sağlar.
- Mitokondri çift zarlıdır, kendi DNA, RNA ve ribozomuna sahiptir; kristalar yüzeyi artırarak ETS ve ATP sentaz için yer sağlar. Enerji gereksinimi yüksek hücrelerde (kalp kası, karaciğer, sinir) sayıca fazladır; olgun alyuvarda mitokondri yoktur ve ATP glikoliz ile elde edilir.
Fotosentez ve Kemosentez
- Fotosentez, klorofilli canlıların ışıkla inorganik maddeden besin üretmesidir; bunu yapan canlılar fotoototrof sayılır.
- Fotosentez yapanlar: yeşil bitkiler, algler, öglena, siyanobakteriler ve mor-yeşil kükürt bakterileridir. Siyanobakteri prokaryottur ve kloroplastı yoktur.
- Tarihçe: Van Helmont kütle artışını suya, Priestley bitkilerin havayı düzelttiğine, Ingenhousz ışık ve yeşil kısımların gerekliliğine, Liebig CO2’nin karbon kaynağı olduğuna dikkat çekmiştir.
- Engelmann ipliksi alg ve oksijen seven bakterilerle klorofilin mor-mavi ve kırmızı ışığı en çok kullandığını; Blackman minimum yasasını ve ışıktan bağımsız evreyi göstermiştir.
- Van Niel (H2S kullanan bakteriler), Hill ve Ruben (işaretli oksijen) fotosentezde açığa çıkan oksijenin sudan geldiğini gösterdi; Calvin karbon yolunu açıkladı.
- Genel denklem: 6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 + 6H2O. Oksijenin kaynağı su, glikozdaki karbonun kaynağı CO2’dir; sağdaki 6 su Calvin döngüsünde oluşur.
- Kloroplast çift zarlıdır; içinde stroma, tilakoitler ve tilakoitlerin üst üste dizildiği granumlar bulunur. Stromada DNA, ribozom ve Calvin döngüsü enzimleri yer alır.
- Yaprakta palizat ve sünger parankiması ile stoma bekçi hücreleri kloroplast taşır ve fotosentez yapar; epidermisin diğer hücreleri genelde yapmaz.
- Klorofilin yapısında C, H, O, N ve Mg bulunur. Mor-mavi ve kırmızı ışığı en iyi soğurur, yeşili yansıtır; bu yüzden yaprak yeşil görünür.
- Karotenoitler yardımcı pigmentlerdir: klorofilin soğuramadığı ışığı soğurur ve fazla ışığın klorofile zarar vermesini engeller. Fotosentez yalnızca 380–750 nm görünür ışıkta olur.
- Fotosentez iki evredir: ışığa bağımlı evre (tilakoit zar, ışık-klorofil-ETS) ve ışıktan bağımsız evre (stroma, enzimler). Evreler arasında ATP, NADPH ile ADP, Pi, NADP+ dolaşır.
- Işığa bağımlı evrede fotosistem II (P680) ışıkla uyarılır, elektronlar ETS’den fotosistem I’e (P700) iletilir. FS I’den çıkan elektron NADP+’ye aktarılarak NADPH oluşur.
- Suyun fotolizi tilakoit boşlukta olur: H2O → elektron + proton + oksijen. Elektronlar FS II’nin boşluğunu doldurur, protonlar boşlukta birikir, oksijen atmosfere verilir.
- Fotofosforilasyon kemiozmotik hipoteze göre olur: ETS protonları stromadan boşluğa pompalar, boşlukta biriken protonlar ATP sentazdan stromaya geçerken ATP yapılır.
- Devirli fotofosforilasyonda elektronlar yalnız FS I çevresinde döner; yalnızca ATP oluşur, NADPH ve oksijen oluşmaz. Devirsizde ATP, NADPH ve O2 birlikte oluşur.
- Işığa bağımlı evrede ışık enerjisi doğrudan kullanılır ve organik madde sentezlenmez; ürünler ATP, NADPH ve O2’dir.
- Calvin döngüsü stromada (prokaryotta sitoplazmada) olur: CO2, rubisko ile ribuloz bifosfata bağlanır, altı karbonlu kararsız ürün PGA’ya, PGA da ATP ve NADPH ile PGAL’e dönüşür.
- PGAL’in bir kısmı RuBP’yi yeniden oluşturur, kalanı glikoz, nişasta, sükroz, yağ asidi, gliserol, amino asit ve vitamin gibi moleküllere dönüşür; amino asit için azot tuzları gerekir.
- Bir CO2 için 3 ATP ve 2 NADPH harcanır; bir glikoz için 6 CO2, 18 ATP ve 12 NADPH gerekir. Işıktan bağımsız evrede klorofil ve ETS görev yapmaz, fotoliz olmaz.
- Işıktan bağımsız evre ışığa doğrudan gerek duymaz ama ATP ve NADPH’a bağlıdır; ışık kesilirse bu moleküller tükenir ve evre durur. Enzimlerle yürüdüğü için sıcaklıktan etkilenir.
- Fotosentez hızı birim zamanda tüketilen CO2 ya da üretilen O2 ile ölçülür. Minimum yasasına göre hızı, en az bulunan (sınırlayıcı) faktör belirler.
- Işık şiddeti ve CO2 arttıkça hız bir doygunluk noktasına kadar artar, sonra sabitlenir; sıcaklıkta hız optimuma kadar artar, enzimler bozulunca düşer.
- Fotosentez hızı kırmızı ve mor-mavi ışıkta en yüksek, yeşil ışıkta en düşüktür. CO2 tutucular (KOH, kireç suyu) ortamdaki CO2’yi azaltarak hızı düşürür.
- Kloroplast sayısı, stoma sayısı, yaprak yüzeyi ve kütikula kalınlığı genetik faktörlerdir; kalın kütikula CO2 girişini azaltarak fotosentezi yavaşlatabilir.
- Fotosentezle solunum karşılaştırması: fotosentez anabolik, ışık gerektirir, kloroplastta ve yalnız klorofilli hücrelerde olur; solunum katabolik, tüm canlı hücrelerde gece-gündüz sürer.
- Ortamdaki O2 miktarı değişmiyorsa üretim ile tüketim eşit demektir; yani fotosentez hızı solunum hızına eşittir. Fotosentezde fotofosforilasyon, solunumda oksidatif fosforilasyon çalışır.
- Kemosentez, inorganik maddelerin yükseltgenmesinden elde edilen kimyasal enerjiyle CO2’den organik madde yapılmasıdır; ışık ve klorofil gerekmez, gece-gündüz olur, enzimlerle yürür.
- Kemosentez yapanlar bazı bakteri ve arkelerdir: nitrit, nitrat, kükürt, demir ve hidrojen bakterileri. Nitrit ve nitrat bakterileri azot döngüsünde amonyağı nitrite, nitriti nitrata çevirir.
- Fotosentez atmosferin oksijen kaynağıdır, kemosentez değildir. Ortak yönler: karbon kaynağı CO2’dir, inorganik maddeden organik madde yapılır, ETS ve enzimler görev alır; ayrım enerji kaynağındadır.
Bitkilerin Yapısı ve Dokuları
- Meristem dokular sürekli bölünebilen, embriyonik kökenli, farklılaşmamış hücrelerden oluşur; bitki büyümesi buralardaki hücre bölünmesine dayanır; meristem hücreleri küçük, ince çeperli, büyük çekirdekli, bol sitoplazmalıdır; kofulları yok ya da çok küçüktür, hücreler arası boşluk bulunmaz ve kloroplast taşımazlar.
- Uç (apikal) meristem kök ve gövde uçlarında bulunur ve boyca uzamayı (primer büyüme) sağlar; otsu bitkilerde yalnızca primer büyüme olur.
- Kök ucu meristemi kaliptra ile örtülüdür; kaliptra ucu korur ve kaygan madde salgılayarak ilerlemeyi kolaylaştırır. Kökte uçtan geriye doğru bölünme, uzama ve olgunlaşma (emici tüy) bölgeleri sıralanır.
- Yanal (lateral) meristem kambiyum ve mantar kambiyumudur; kök ve gövdeyi silindir gibi sarar, enine kalınlaşmayı (sekonder büyüme) sağlar.
- Sekonder meristemler bölünme yeteneğini kaybetmiş parankima hücrelerinin yeniden bölünme kazanmasıyla oluşur; çift çenekli ve açık tohumlu odunsu bitkilerde görülür, tek çeneklilerde kambiyum bulunmaz.
- Kambiyum içe doğru sekonder ksilem, dışa doğru sekonder floem üretir; biriken ksilem odunu ve yaş halkalarını oluşturur. Mantar kambiyumu ise dışa mantar doku (periderm) üretir.
- İlkbahar odunu geniş çaplı, ince çeperli, açık renklidir; sonbahar odunu dar, kalın çeperli ve koyudur. Bir açık bir koyu halka bir yıla karşılık gelir; halka genişliği iklim koşullarını yansıtır.
- Örtü ile iletim dokuları arasındaki boşluğu temel doku doldurur; üç hücre tipi vardır: parankima, kollenkima ve sklerenkima.
- Parankima ince çeperli, canlı, bol sitoplazmalı, en az farklılaşmış ve bitkide en bol bulunan hücre tipidir; gerektiğinde bölünme yeteneği kazanır ve yara kapatmada rol alır.
- Parankima işlevine göre özümleme (kloroplastlı; yaprakta palizat ve sünger), depo (nişasta, protein, yağ, su), iletim (iletim dokusu ile diğer dokular arası madde alışverişi) ve havalandırma (sucul bitkilerde hava boşluklu) parankiması olarak ayrılır.
- Palizat parankiması epidermisin altında sık, düzenli ve silindirik hücrelerden oluşur ve en çok kloroplast taşır; sünger parankiması düzensiz dizilir, hücreler arası hava boşlukları geniştir.
- Kollenkima canlı hücrelerden oluşur; çeperleri selüloz ve pektinle düzensiz kalınlaşmıştır, esnektir. Genç gövde, yaprak sapı ve yaprak orta damarında büyüyen kısımlara destek verir.
- Sklerenkima olgunlukta çoğunlukla ölüdür; çeperleri lignin içerir ve çok kalındır. Lif ve taş hücresi olmak üzere iki tiptir; yaşlı kısımlara sert destek sağlar.
- Taş hücreleri ceviz ve fındık kabuğunda, armut ve ayvada çekirdek çevresinde; lifler ise keten ve kenevir gibi bitkilerde bulunur.
- İletim doku ksilem ve floemden oluşur; ayrıca bitkiye destek sağlar. Karasal yaşama uyumun önemli bir parçasıdır.
- Ksilem (odun borusu) su ve mineralleri kökten yukarı taşır; olgun trake ve trakeitler çeperleri ligninle sertleşmiş, çekirdeksiz ve sitoplazmasız ölü hücrelerdir. Taşıma tek yönlüdür, hızlıdır ve ATP gerektirmez.
- Trakeitler uçları kapalı, uzun ve ince hücrelerdir, su geçitler üzerinden geçer; trakeler daha geniş ve kısadır, uç uca dizilince delikli çeperlerle sürekli borular oluşturur; ksilem içinde canlı ksilem parankiması (depolama) ve sklerenkima (destek) hücreleri de bulunur.
- Floem (soymuk borusu) fotosentez ürünü organik maddeleri taşır; kalburlu boru elemanları canlıdır, ince çeperlidir ama çekirdeksizdir. Taşıma ksileme göre yavaştır ve yönü değişebilir.
- Arkadaş hücreleri çekirdekli canlı hücrelerdir; kalburlu borulara organik madde geçişine ve onların yaşamsal işlevlerine yardım eder.
- Örtü doku epidermis ve periderm olarak ikiye ayrılır. Epidermis tek sıralı, sıkı dizilmiş, canlı ve kloroplastsız hücrelerdir (bekçi hücreleri hariç); dış yüzeyi kütin salgılayarak kütikula tabakası oluşturur; kütikula su kaybını, parazitleri ve mekanik etkileri engeller; kurak ortam bitkilerinde kalın, nemli ortam bitkilerinde incedir.
- Stoma, iki bekçi hücresinden oluşur, bekçi hücreleri kloroplast taşır ve açılıp kapanabilir. Gaz alışverişini ve terlemeyi düzenler; yaprakta ve genç gövdede bulunur, toprak altı kısımlarda bulunmaz.
- Hidatot yaprak kenarında fazla suyu sıvı halde (gutasyon) atar ve açılıp kapanamaz; tüy ve emergens epidermis kaynaklı koruyucu yapılardır, emergens ayrıca parankima ve iletim demeti içerir (gül dikeni).
- Periderm çok yıllık bitkilerde epidermisin yerini alır; mantar kambiyumu, mantar doku ve parankimadan oluşur. Çeperlerde biriken süberin su kaybını önler; lentisel peridermde bulunan açıklıktır; gaz alışverişi sağlar, cansızdır ve stoma gibi açılıp kapanamaz.
- Kök sistemi bitkiyi toprağa bağlar, su ve mineral alır, besin depolayabilir. Kazık kök açık tohumlularda ve çift çeneklilerde, saçak kök tek çeneklilerde bulunur; kök emici tüyleri kök epidermis hücrelerinin sitoplazma uzantılarıdır; emilim yüzeyini artırır.
- Kök kesitinde dıştan içe epidermis, korteks (parankima), endodermis, perisikl ve iletim demetleri sıralanır. Endodermisteki süberinli kaspari şeridi maddelerin seçici geçişini sağlar; perisikl bölünerek yan kökleri oluşturur.
- Tek çenekli kökte merkezde öz (parankima) bulunur ve ksilem ile floem aralıklı dizilir; çift çenekli kökte ksilem merkezde yıldız şeklindedir, ksilem ile floem arasında kambiyum bulunur.
- Gövde kök ile yaprakları bağlar, iletim ve destek sağlar. Yaprağın çıktığı yer nodyum, iki nodyum arası internodyumdur; tepe tomurcuğu yan tomurcukları baskılar (apikal dominans), yan tomurcuklar uyku halinde (dormansi) kalabilir.
- Tek çenekli gövdede iletim demetleri dağınıktır (kapalı demet), kambiyum ve yaş halkası yoktur. Çift çenekli otsu gövdede demetler halkasal dizilir ve aralarında kambiyum bulunur (açık demet).
- Odunsu gövde dıştan içe periderm, korteks, floem, kambiyum, ksilem (odun) ve özden oluşur; gövde mantar dokuyla örtülü olduğundan fotosentez yapmaz. Otsu yeşil gövdede fotosentez olur.
- Yaprak, yaprak ayası ve yaprak sapından oluşur; fotosentez, gaz alışverişi ve terleme yapar. Tek çeneklilerde sap yoktur ve damarlanma paraleldir, çift çeneklilerde sap vardır ve damarlanma ağsıdır; yaprakta damarlar ksilem ve floem içerir; mezofil palizat ve sünger parankimasından oluşur, stomalar epidermis hücreleri arasında bulunur ve yoğunlukla alt epidermiste yer alır.
Bitkilerde Büyüme, Gelişme ve Hareket
- Çimlenmenin ilk basamağı kuru tohumun su almasıdır; su emilince tohum kabı yumuşar, enzimler etkinleşir ve embriyo canlanır.
- Çimlenen tohum depo besinlerini (nişasta, yağ, protein) oksijenli solunumla yıkar; bu yüzden oksijen çimlenme için gereklidir.
- Çimlenme için su, oksijen ve uygun sıcaklık gerekir; fotosentez henüz başlamadığından toprak altındaki tohum ışığa ihtiyaç duymadan depo besinle beslenir.
- Sıcaklık çimlenmeyi enzimler üzerinden etkiler: çok düşük sıcaklıkta enzimler yavaşlar, çok yüksekte denatüre olur; optimum sıcaklıkta hız en yüksektir.
- Karanlıkta çimlenen tohumun kuru kütlesi başlangıçta azalır, çünkü depo besinler solunumla tüketilir; kütle artışı ancak fotosentez başlayınca görülür.
- Absisik asit (ABA) tohumda dormansiyi (uyku hâlini) sürdürür; koşullar uygun olunca ABA azalır, giberellin artar ve çimlenme başlar.
- Giberellin, depo nişastayı parçalayan enzimlerin sentezini uyararak çimlenen embriyoya besin sağlar; ayrıca gövde uzamasını ve meyve irileşmesini artırır.
- Giberellin eksikliğinde cüce (kısa gövdeli) bitkiler oluşur; giberellin bitkinin boyca uzamasını hücre bölünmesi ve uzaması yoluyla destekler.
- Oksin sürgün ucundaki meristemde, genç yapraklarda, embriyoda ve gelişen meyvede sentezlenir; hücre uzamasını ve büyümeyi sağlar.
- Oksin yan kök oluşumunu uyarır, meyve gelişimini destekler, yaprak-çiçek-meyve dökülmesini engeller; çelikle üretimde köklenmeyi hızlandırır.
- Apikal dominans: Uçtaki tomurcuk oksin üreterek yan tomurcukların gelişimini baskılar; uç budanırsa yan dallar gelişir.
- Oksinin etkisi derişime bağlıdır: gövdeyi uyaran derişim kökte engelleyici olabilir; aşırı oksin toksik etki yapar ya da etilen üretimini artırarak büyümeyi durdurur.
- Sitokinin kök ucunda sentezlenir, ksilemle sürgüne taşınır; hücre bölünmesini uyarır, yaşlanmayı ve yaprak dökümünü geciktirir, yan tomurcuk gelişimini teşvik eder.
- Sitokinin ve oksin hücre farklılaşmasını birlikte yönetir: oksin oranı yüksekse kök, sitokinin oranı yüksekse gövde ve yaprak oluşumu öne çıkar.
- Etilen gaz hâlindeki tek bitki hormonudur; olgunlaşmakta olan meyve ve yaşlı dokularda üretilir, meyvenin olgunlaşmasını, nişastanın glikoza dönüşmesini ve yaprak dökümünü uyarır.
- Etilen gaz olduğundan havada yayılarak komşu bitki ve meyveleri de etkileyebilir; kuraklık, yaralanma ve enfeksiyon gibi streslerde artar.
- Absisik asit büyümeyi engelleyen hormondur; kuraklıkta yapraklarda birikerek stomaları kapatır, terlemeyi ve su kaybını azaltır.
- Büyümeyi uyaran hormonlar oksin, giberellin ve sitokinindir; absisik asit ve etilen çoğunlukla büyümeyi yavaşlatıcı ya da yaşlanmayı hızlandırıcı etki gösterir.
- Bitki hormonları hayvanlardaki gibi özelleşmiş bezlerde değil, belirli doku ve hücrelerde üretilir; çok düşük derişimde etkilidirler.
- Fotoperiyodizm bitkinin gün-gece uzunluğuna verdiği çiçeklenme yanıtıdır; belirleyici olan gündüz değil, kesintisiz karanlık (gece) süresidir.
- Kısa gün bitkileri gece süresi kritik değerden uzun olduğunda, uzun gün bitkileri gece süresi kritik değerden kısa olduğunda çiçek açar; nötr gün bitkileri gün uzunluğundan etkilenmez.
- Kısa gün bitkisinin uzun gecesi kısa bir ışık flaşıyla bölünürse çiçeklenme olmaz; uzun gün bitkisinin gündüzünün karanlıkla bölünmesi ise gece süresini değiştirmediği için çiçeklenmeyi engellemez.
- Işık yaprakta algılanır ve çiçeklenmeyi uyaran sinyal yapraktan tomurcuğa taşınır; aşı deneylerinde bu sinyalin bir bitkiden diğerine geçtiği görülür. Algılamada fitokrom pigmenti rol oynar; kırmızı ışığın etkisi uzak kırmızı ışıkla geri çevrilir.
- Tropizma uyaranın yönüne bağlı, büyüme ile gerçekleşen yönelimdir; uyarana doğru ise pozitif, ters yönde ise negatiftir. Asimetrik oksin dağılımı bu büyümeyi doğurur.
- Fototropizmada oksin gölgeli (ışık almayan) tarafta birikir; o taraftaki hücreler daha çok uzar ve gövde ışığa doğru eğilir. Işığı algılayan bölge koleoptil ucudur.
- Gravitropizmada genellikle kök pozitif, gövde negatif yönelim gösterir; hidrotropizmada kök suya, kemotropizmada kimyasala (polen tüpünün yumurtalığa doğru uzaması gibi) yönelir.
- Haptotropizma (tigmotropizma) dokunmaya bağlı yönelimdir; sarılıcı bitkilerin destek etrafında dolanması buna örnektir. Travmatropizma yaralanmaya bağlı yönelimdir.
- Nasti uyaranın yönüne bağlı olmayan, turgor basıncı değişimiyle gerçekleşen harekettir; fotonasti (ışık), termonasti (sıcaklık) ve sismonasti (dokunma-sarsıntı) başlıca türleridir.
- Taksi, serbest hareketli canlıların (öglena, sperm, bakteri gibi) uyaranın yönüne göre yer değiştirmesidir; tropizma ve nastide ise bitki yer değiştirmez, yalnızca organı büyür ya da eğilir.
Bitkilerde Madde Taşınması ve Beslenme
- Kök epidermisindeki emici tüyler suyu osmozla alır; bunun için kök hücrelerinin ozmotik basıncı toprak çözeltisinden yüksek olmalıdır.
- Mineraller toprakta çoğu zaman düşük derişimdedir; kök hücrelerine kolaylaştırılmış difüzyon ya da ATP harcanarak aktif taşımayla alınır.
- Kökte emici tüyden alınan su ve mineraller korteksten geçerek endodermise ulaşır; endodermis seçici geçirgendir, mineral geçişini denetler ve maddeler ksileme geçer.
- Kök basıncı: ksilemde iyon derişimi yüksek olduğundan ozmotik basınç artar, su temel dokudan ksileme geçer ve ksilemdeki suyu aşağıdan yukarı iter.
- Kök basıncı suyu ancak birkaç metre yükseltebilir; uzun ağaçlarda suyun tepeye çıkışını tek başına açıklayamaz. Gece, terlemenin az olduğu saatlerde daha belirgindir.
- Kılcallık, suyun dar ksilem borularında adezyon nedeniyle az miktarda yükselmesidir; terleme çekimi ve kök basıncına göre etkisi en düşüktür.
- Kohezyon, su moleküllerinin birbirine (hidrojen bağlarıyla) tutunmasıdır; adezyon, su moleküllerinin ksilem çeperine tutunmasıdır. İkisi birlikte kesintisiz bir su sütunu oluşturur.
- Suyun yapraklara taşınmasında en büyük etki terleme çekimi ve kohezyon-gerilim kuramıyla açıklanır: yapraktan buharlaşan su yerine ksilemden su çeker ve ksilemde negatif basınç oluşur.
- Ksilem ölü hücrelerden oluşan borulardır; su ve mineraller tek yönlü (kökten yapraklara) taşınır ve taşınma pasiftir, ATP harcanmaz.
- Terleme, suyun stomalardan buhar hâlinde atılmasıdır; sıcaklık, kuru hava, rüzgâr ve ışık terleme hızını artırır, havanın nemli olması azaltır.
- Stoma sayısı, yaprak yüzey alanı, kütikula kalınlığı ve stomaların konumu terleme hızını belirleyen yapısal özelliklerdir; kurak bölge bitkilerinde stomalar genellikle alt yüzeyde ve çukurdadır, kütikula kalındır.
- Stomalar yalnızca toprak üstü organlarda bulunur; kökte ve tamamen su içinde yaşayan bitkilerde stoma yoktur. Gaz alışverişi, fotosentez ve terleme stomalarla yürür.
- Stoma bekçi hücreleri epidermis hücreleri arasında bulunan, kloroplast taşıyan ve iç çeperi kalın, dış çeperi ince olan hücrelerdir; komşu epidermis hücrelerinde kloroplast yoktur.
- Işıkta bekçi hücrelerinde fotosentez CO2’yi tüketir, pH yükselir, nişasta glikoza hidrolizlenir ve K+ girişi olur; ozmotik basınç artar, su girer, turgor artar ve stoma açılır.
- Karanlıkta bekçi hücrelerinde solunum CO2 artırır, pH düşer, glikoz nişastaya çevrilir ve K+ çıkar; su komşu hücrelere geçer, turgor azalır ve stoma kapanır.
- Kuraklıkta yapraklarda biriken absisik asit stomaların kapanmasını sağlar; böylece su kaybı azalır ama CO2 girişi ve fotosentez de düşer.
- Gutasyon, fazla suyun yaprak kenarındaki hidatotlardan sıvı hâlde atılmasıdır; toprak ve hava neminin yüksek, terlemenin düşük olduğu zamanlarda kök basıncıyla gerçekleşir.
- Terlemede su buhar hâlinde ve stomadan çıkar, mineral atılmaz; gutasyonda su sıvıdır, hidatottan çıkar ve içinde bir miktar mineral bulunur. Hidatotlar stoma gibi açılıp kapanmaz.
- Floem canlı hücrelerden oluşur: kalburlu borular ve arkadaş hücreler. Yapraklarda üretilen organik maddeler (sükroz, amino asit gibi) floemde taşınır; taşınma çift yönlü olabilir.
- Basınç akış hipotezi: kaynak hücrede (yaprak) üretilen şeker aktif taşımayla floeme yüklenir, ozmotik basınç artar, ksilemden su girer, turgor basıncı kütle akışını havuza doğru sürer.
- Havuz hücrelerinde (kök, meyve, depo organ) şeker floemden alınır ve harcanır ya da depolanır; ozmotik basınç düşer ve su ksileme geri döner. Böylece su ksilem-floem arasında döngü yapar.
- Kaynak ve havuz sabit organlar değildir: depo kök ya da yumru, şeker biriktirirken havuz, tomurcuk gelişimi için nişasta hidrolizlenip taşındığında kaynak gibi davranır.
- Ksilem ve floemi karıştırma: ksilem su ve mineral taşır, ölüdür, pasiftir, tek yönlüdür; floem organik madde taşır, canlıdır, yükleme ve boşaltımda ATP harcar.
- Bitkiler genelde fotoototroftur: ışık enerjisiyle organik besini kendileri üretir; ancak mineralleri topraktan almak zorundadır. Azot bitkilere N2 olarak değil, nitrat ve amonyum biçiminde girer.
- Makrobesleyici elementler (C, H, O, N, S, P, K, Ca, Mg) fazla miktarda; mikrobesleyiciler (Fe, Cl, Cu, Mn, Zn, Mo, B, Ni) az miktarda gerekir. İkisi de zorunludur, eksikliği gelişimi bozar.
- Minimum kuralı: gerekli faktörlerden biri yetersizse diğerleri bol olsa bile büyüme eksik faktör düzeyinde sınırlı kalır.
- Mineral eksikliği örnekleri: Mg ve N eksikliğinde klorofil sentezi azalır, yapraklar sararır; Fe eksikliği klorofil yapımını aksatır; P eksikliği ATP ve nükleik asit yapımını, K eksikliği ozmotik düzenlemeyi etkiler.
- Böcekçil bitkiler azotça fakir topraklarda yaşar; azot gereksinimini yakaladıkları böceklerin azotlu bileşiklerinden karşılar. Fotosentez de yaptıkları için ototrof sayılırlar.
- Mikoriza, bitki kökü ile mantarın mutualist birlikteliğidir; mantar hifleri su ve mineral emilimini artırır, bitki mantara organik besin sağlar. Baklagil köklerindeki nodüllerde Rhizobium bakterileri azot bağlar.
Bitkilerde Eşeyli Üreme
- Çiçeğin dıştan içe halkaları çanak yaprak, taç yaprak, erkek organ ve dişi organdır; dördüne de sahip çiçek tam (erselik) çiçektir, birinden fazlası eksikse eksik çiçektir.
- Erkek organ sapçık ve başçıktan, dişi organ tepecik, dişicik borusu ve yumurtalıktan oluşur; tohum taslakları yumurtalığın içinde bulunur.
- Tek evcikli bitkide erkek ve dişi çiçekler aynı bitki üzerindedir (mısır, meşe, fındık); iki evcikli bitkide ayrı bitkiler üzerindedir (hurma, söğüt, kivi).
- İki evcikli bitkilerde yalnızca çapraz tozlaşma olur; tam çiçekli ve tek evcikli bitkilerde kendi kendine tozlaşma da mümkündür.
- Kendi kendine tozlaşma aynı çiçekte ya da aynı bitkinin başka çiçeğinde olur; çapraz tozlaşma aynı türün farklı bireyleri arasındadır ve daha fazla genetik çeşitlilik sağlar.
- Birçok bitkide erkek ve dişi organların farklı zamanlarda olgunlaşması, kendi kendine döllenmeyi engelleyen bir uyumdur.
- Rüzgârla tozlaşan bitkilerin çiçekleri küçük ve gösterişsizdir, çok sayıda polen üretirler; böcekle tozlaşanlarda renk, koku ve nektar çekicidir; yarasayla tozlaşanlar gece açar.
- Polen ana hücresi (2n) anterdeki polen kesesinde mayozla dört haploit mikrospor oluşturur; her mikrospor mitozla iki çekirdekli polene dönüşür.
- Polende generatif (üretken) çekirdek sperm çekirdeklerini verir, vejetatif (tüp) çekirdek polen tüpünün oluşumunu yönetir; ikisi de n kromozomludur ve aynı genotiptedir.
- Polenin dış zarı cansızdır ve porlar taşır; iç zar canlıdır ve çimlenmede porlardan dışarı uzanarak polen tüpünü oluşturur.
- Tepecik yüzeyi ile polen dış yüzeyi arasındaki tür özgül uyum, farklı türler arasındaki döllenmeyi engeller ve tür içi üremeyi güvence altına alır.
- Tohum taslağı içindeki megaspor ana hücresi (2n) mayozla dört haploit hücre verir; üçü yok olur, kalan bir megaspor işlev görür.
- Megaspor üç ardışık mitozla sekiz çekirdekli, yedi hücreli embriyo kesesini oluşturur: üç antipot, iki sinerjit, bir yumurta ve merkezî hücrede iki polar çekirdek.
- Embriyo kesesinin tüm çekirdekleri aynı genotiptedir ve n kromozom taşır; yalnızca yumurta ve polar çekirdekler döllenmeye katılır, antipot ve sinerjitler katılmaz.
- Sinerjit hücreler polen tüpünü mikropile doğru yönlendirmeye yardım eder; mikropil, tohum taslağındaki polen tüpünün girdiği açıklıktır.
- Bitkilerde mayoz ürünleri gamet değil sporlardır; gametler spordan mitozla oluşur. Bu yüzden yumurta ve sperm mitoz ürünüdür ve bu durum hayvanlardan temel farktır.
- Polen tüpü tepecikten dişicik borusuna, oradan mikropil yoluyla embriyo kesesine uzanır; generatif çekirdek yolda mitozla bölünerek iki sperm çekirdeği verir.
- Çift döllenmede bir sperm yumurtayla birleşip zigotu (2n), diğeri iki polar çekirdekle birleşip triploit (3n) çekirdeği verir.
- Zigot mitozla embriyoya, triploit çekirdek mitozla endosperme (besi doku) dönüşür; çift döllenme kapalı tohumlulara özgüdür.
- Tohum üç bölümlüdür: tohum kabuğu (anne bitkinin dokusundan, 2n), endosperm (3n) ve embriyo (2n).
- Embriyo embriyonik kök, embriyonik gövde ve çenek(ler)den oluşur; kökten kök sistemi, gövdeden sürgün sistemi gelişir.
- Tek çenekli bitkilerin tohumunda bir, çift çenekli bitkilerin tohumunda iki çenek vardır; çeneklerde depo besin bulunabilir.
- Döllenmeden sonra yumurtalık meyveye, tohum taslağı tohuma dönüşür; çiçeğin diğer kısımları genellikle dökülür ve meyve gelişiminde hormonlar etkilidir.
- Basit meyve tek çiçeğin tek yumurtalığından (erik, kiraz), küme meyve tek çiçeğin birden çok yumurtalığından (çilek, böğürtlen), bileşik meyve bir çiçek durumundaki çok sayıda çiçekten (ananas) oluşur.
- Meyve tohumları korur ve yayılmasını sağlar; rüzgâr (kanat, paraşüt), su (hindistan cevizi), hayvan (diken, yapışkan yüzey ya da yenip dışkıyla atılma) başlıca yayılma yollarıdır.
- Tohum olgunlaşırken su oranı düşer ve embriyo dormansiye (uyku hâli) girer; metabolizma çok yavaştır, uygun koşullarda çimlenme başlar.
- Çimlenme için su, oksijen ve uygun sıcaklık gerekir; su alımıyla başlar, enzimler besini hidrolizle parçalar, mitoz hızlanır, önce embriyonik kök çıkar.
- Çiçekli bitkilerde baskın evre sporofittir (2n); gametofitler (polen ve embriyo kesesi, n) küçüktür ve sporofite bağlı gelişir. Döl almaşı bu iki evrenin ardışık görülmesidir.
Komünite ve Popülasyon Ekolojisi
- Komünite, belirli bir alanda yaşayan farklı türlere ait popülasyonların oluşturduğu canlı topluluğudur; popülasyon ise aynı türün bireylerinden oluşur.
- Ekolojik düzen küçükten büyüğe şöyledir: birey, popülasyon, komünite, ekosistem, biyom, biyosfer. Komünite yalnız canlıları kapsar, ekosistem cansız çevreyi de içerir.
- Ekoton, iki ekosistemin kesiştiği geçiş bölgesidir; tür çeşitliliği ve rekabet fazladır, buna karşılık birey sayısı azdır.
- Tür çeşitliliği ekvatordan kutuplara ve ovadan yüksek dağlara doğru azalır; habitat çeşitliliği arttıkça tür çeşitliliği de artar.
- Baskın tür komünitede en bol olan veya en yüksek biyokütleye sahip olan türdür. Kilit taşı tür ise sayıca az olsa bile komünitenin dengesini belirleyen türdür; ortamdan çıkarılırsa besin ve enerji akışı bozulur.
- Ekolojik niş, bir türün ekosistemde yaptığı bütün işlevlerdir (beslenme biçimi, barındığı yer, üreme zamanı gibi). Ekolojik nişleri aynı olan türler rekabete girer; habitat ile niş aynı kavram değildir.
- Rekabette kaynak (besin, ışık, su, yuva) sınırlıdır ve iki taraf da zarar görür. Tür içi rekabet, birey yoğunluğu arttıkça artar; eş seçimi için rekabet yalnızca aynı tür bireyleri arasında olur.
- Rekabetin iki sonucu vardır: bir türün elenmesi (dışlanma, Gause’nin paramesyum deneyi) veya türlerden birinin kaynak kullanımını değiştirerek kaynağı paylaşması. Rekabet nedeniyle nişin kayması karakter kayması olarak adlandırılır.
- Av–avcı ilişkisinde avcı yarar (+), av zarar (−) görür. Av ve avcı sayıları birbirine bağlı dalgalanır: av artınca avcı artar, avcı artınca av azalır.
- Avlar sürü hâlinde yaşama, kamuflaj ve zehirli türleri taklit etme ile; avcılar gelişmiş duyu organları, hız, pençe, diş ve zehir ile uyum sağlar.
- Simbiyotik (birlikte yaşam) ilişkiler mutualizm (+,+), kommensalizm (+,0), amensalizm (0,−) ve parazitizm (+,−) olmak üzere dört tiptir.
- Mutualizmde iki tür de yarar görür. Ayrılınca her ikisi de olumsuz etkileniyorsa ilişki zorunludur (liken, termit–bakteri); ayrı da yaşayabiliyorlarsa isteğe bağlıdır (arı–çiçek, anemon–palyaço balığı).
- Baklagil kökündeki nodül bakterileri havanın azotunu bağlar, bitki de bakteriye besin verir; insanın kalın bağırsağındaki bakteriler B ve K vitamini üretirken besin ve barınak bulur. Her ikisi de mutualizmdir.
- Kommensalizmde bir tür yarar görür, diğeri etkilenmez. Örnekler: remora balığının köpek balığına tutunması, midye kabuğuna yerleşen Bryozoa.
- Amensalizmde bir tür zarar görürken diğeri etkilenmez. Örnekler: penisilin salgılayan küfün bakterilerin üremesini engellemesi, ceviz ağacının juglon maddesinin başka bitkilerin gelişimini baskılaması.
- Parazitizmde parazit yarar, konak zarar görür; parazit genellikle konaktan küçüktür. İç parazitler (tenya, kancalı kurt) konak içinde, dış parazitler (pire, bit, kene) konak yüzeyinde yaşar; iç parazitlerde sindirim ve duyu organları körelmiştir.
- Parazit bitkiler emeçlerle konağın iletim demetlerinden beslenir. Ökse otu fotosentez yapan yarı parazittir (konaktan su ve mineral alır); küsküt ve canavar otu kloroplastsızdır ve besinini de konaktan alan tam parazittir.
- Süksesyon, kararlı yapısı bozulan veya yeni oluşan bir alanda komünitedeki türlerin aşamalı olarak birbirinin yerini almasıdır; sonunda kararlı ve dengeli klimaks komünitesine ulaşılır.
- Birincil süksesyon toprağın ve canlının bulunmadığı yerde başlar (yeni oluşmuş volkanik ada, çekilen buzul); öncü türler genellikle liken ve yosunlardır. İkincil süksesyon yangın, sel, kesim gibi bozulmalardan sonra toprak varken başlar ve genellikle daha hızlı ilerler.
- Popülasyon dinamiğini yoğunluk, büyüklük, bireylerin dağılımı ve yaş dağılımı belirler. Yoğunluk birim alandaki veya hacimdeki birey sayısıdır.
- Popülasyon büyüklüğündeki değişim = (doğum + içe göç) − (ölüm + dışa göç). Doğum ve içe göç artırır, ölüm ve dışa göç azaltır.
- Dağılım üç tiptir: düzenli (bireyler arası mesafe yaklaşık eşit, alan savunması), kümeli (kaynak veya sürü nedeniyle toplanma, doğada en yaygın) ve rastgele (bireyler arası etkileşim azdır).
- J tipi büyüme çevre direncinin olmadığı ortamlarda görülür ve birey sayısı geometrik artar (laboratuvardaki bakteri, avcısız bir adaya bırakılan yeni popülasyon). Sınırsız sürmez; kaynaklar tükenince popülasyon çöker.
- S tipi büyüme doğal popülasyonlarda görülür ve dört evresi vardır: kuruluş (yavaş), logaritmik (hızlı artış), negatif artış (hız yavaşlar) ve denge (doğum ve ölüm yaklaşık eşit, taşıma kapasitesi).
- Çevre direnci; rekabet, avcı, salgın hastalık, besin ve yaşam alanı azalması, doğal afet gibi büyümeyi sınırlayan etkenlerdir. Taşıma kapasitesine yaklaştıkça çevre direnci artar, taşıma kapasitesi çevre koşullarıyla değişebilir.
- Hayatta kalma eğrileri üç tiptir. Tip I’de ölüm yaşlılıkta yoğunlaşır (az yavrulu, bakım veren türler, örneğin insan); Tip II’de ölüm oranı her yaşta yaklaşık sabittir (birçok kuş ve sürüngen); Tip III’te erken yaşlarda ölüm çok yüksektir (çok yavrulu omurgasızlar).
- Yaş piramidinde genç bireyler çoksa popülasyon büyüyen, yaşlı bireyler çoksa küçülen, üç yaş grubu yaklaşık eşitse dengededir. Geleceği özellikle üreme öncesi ve üreme dönemindeki bireylerin oranı belirler.
- Artış hızı azalsa bile hız pozitif kaldıkça birey sayısı artmaya devam eder; hız negatife dönerse sayı azalır.
- Adaptasyon, canlıya yaşadığı ortamda hayatta kalma ve üreme avantajı sağlayan kalıtsal özelliktir; yaşam boyunca kazanılan değişiklikler kalıtsal olmadığından adaptasyon sayılmaz.
- Doğal seçilimde bireyler arasında kalıtsal çeşitlilik vardır; çevreye uygun bireyler daha çok hayatta kalıp üreyerek özelliklerini sonraki nesillere aktarır. Çevre değişkeni seçer, özelliği oluşturmaz; seçilen birey değil, popülasyonun gen havuzudur.