Astrobiyoloji dünyası hakkında temel bilgiler.

ASTROBİYOLOJİ
KONULAR VİDEOLAR KAYNAKLAR
Charles Cockell
Director of the UK Centre for Astrobiology
HAZIRLAYAN
ÖMER YANIK 2023

YAŞAMIN YAPISI
1.Astrobiyolojiye giriş
2.Yaşam nedir
3.Madde ve yaşam
4.Hayatın moleküler yapısı
5.Moleküllerden hücrelerin oluşumu
6.Hayatın enerji kaynakları
7.Yaşam ağacı
8.Zor ortamlarda yaşam
DÜNYADA YAŞAM
9.Evren ve Güneş sistemi
10.Uzayda karbon izi. Astrokimya
11.İlkel dünya. İlk milyar yıl
12.Hayatın orijini
13.Dünyadaki ilk yaşam
14.Yeryüzünün tarihi
15.Erken Dünya da oksijen artışı
16.Kitlesel yok oluşlar
UZAYDA YAŞAM
17.Yaşanabilir gezegenler
18.Mars Astrobiyolojisi
19.Uydularda yaşam arayışı
20.Diğer gezegenlerde yaşam
21.Akıllı yaşam arayışı
22.Uygarlığımız
ANA SAYFA

VİDEOLAR
Astrobiyoloji , aşağıdaki sorulara cevap arar.
1.Dünyada yaşam nasıl oluştu ve yayıldı?
2.Bir gezegende yaşamın oluşması için ön koşullar nelerdir?
3.Dünya ötesinde yaşam var mıdır?
4.Dünyadaki yaşamın geleceği nedir ve onu diğer gezegenlere taşıyabilirmiyiz?
Astrobiyoloji, evrende yaşam olgusunu anlamaya çalışan , biyolojik bilimler , yer bilimleri ve uzay bilimleri
arasında kendine yer bulan , disiplinler arası bir bilim dalıdır.
1.ASTROBİYOLOJİYE GİRİŞ
ANA SAYFA
Video
Astrobiyoloji nedir?
Astrobiyoloji ve Felsefe

Astrobiyoloji ;
.Dünyadaki yaşam , uzay ile bağlantılıdır ve kozmik bir perspektif ile incelenir.
.Astrobiyoloji yaşamın nasıl ortaya çıktığı ile alakalıdır.
.Astrobiyoloji yaşamın evrimini araştırır. Dünyada meydana gelen büyük canlı yok oluşlarıyla ilgilidir.
.Dünyadaki yaşam ile diğer gezegenler arasındaki benzerlikler astrobiyolojinin araştırma alanıdır.
.Canlıları oluşturan maddelerin kimyası ve fiziksel özellikleri evrenseldir.
.İnsanlığın ve dünyadaki yaşamın geleceği ve yaşamı diğer gezegenlere taşıma fikri de
Astrobiyoloji’nin araştırma alanıdır.
ANA SAYFA

Astrobiyoloji tarihi
Sakızlı Metrodorus (MÖ 460-370) dünya benzeri gezegenlerin çokluğunu belirtmiştir.
«Büyük bir ovada tek bir buğday başağının çıkması veya sonsuzlukta tek bir dünya
olması şaşılası olurdu.» Oysa Yunanlılar, başta Aristo olmak üzere Dünya merkezli bir
evren modeline sahiptirler.
Nikolas Kopernik(1473-1543) dünyanın evrenin merkezinde yer aldığı fikrini çürütmüştür.
Teleskopun gelişmesi Astronomi çalışmalarının daha da ilerlemesine neden olmuştur.
Giordano Bruno (1548-1600) «Sonsuz evren ve dünyalar üzerine» adlı kitabında , evrende
birçok yıldızın ve bizimki gibi gezegenin olduğu fikrini ileri sürmüştür. Bu görüşlerinin bedelini
Roma meydanında yakılarak ödemiştir.
Christiaan Huygens(1629-1695) Satürn’ün uydusu Titan’ı keşfetmiştir. Dünya dışı akıllı yaşam
görüşünde ısrar etmiştir. William Herschel(1738-1822) Aydaki kraterlerin akıllı yaşam sonucu
oluşan şehirler olduğunu düşünmüştür. Percival Lowel (1855-1916) Marstaki kanalların akıllı
yaşam sonucu yapıldığını savunmuştur. Astronominin gelişmesiyle bu tür sansasyonel görüşler
ortadan kalkmıştır. Dünya dışı yaşam olabilir ama şu ana kadar hiçbir yerde bilimsel olarak Bruno
kanıtlanamamıştır.
ANA SAYFA

Gavriil Tikhow (1953) tarihli kitabının adını «Astrobiyoloji» koydu. Bu kitap diğer gezegenlerdeki
yaşam olasılığını araştırıyordu. Diğer gezegenlerdeki biyokimyayı araştırmak için spektroskopi
kullanımının öncüsüydü.
Joshua Lederberg (1925-2008) dünya dışı yaşam arayışını tanımlamak için «Ekzobiyoloji» terimini
kullandı.
Satürn’ün uydusu Encladus’un güney bölgesinden çıkan su buharları
yaşanabilir koşulların , dünyanın ötesinde de var olabileceğini
göstermektedir.
VİDEO
Enceladus'un Buz Okyanuslarında Yaşam Bulmuş Olabiliriz!
KONULAR VİDEO KAYNAKLAR

2.YAŞAM NEDİR ?
Empedocles (MÖ 494-434) Evrendeki herşeyin toprak , hava su ve ateşten oluştuğunu iddia etmiştir.
Democritos(MÖ 460-370) ise her şeyin bölünemeyen atomlardan oluştuğunu söylemiştir.
Aristo(MÖ 384-322) ise canlı cansız her şeyin içinde bir ruh(Form=Biçim) olduğunu ileri sürmüştür.
Aristo’nun kavramları uzun bir süre etkili olmuştur. Daha sonra «Vitalizm» olarak adlandırılmıştır.
Vitalizm , yaşayan organizmalarda bulunan bir gücün ("yaşam gücü"), cansız organizmalarda olmadığını ileri süren ve
kökü Aristo'ya kadar dayanan bir teoridir.
NASA bilim insanı Gerald Joyce yaşamı ‘’ Evrim geçirebilen , kendi kendine yeten bir kimyasal sistem.’’ olarak tanımlar.
Canlı olarak adlandırılabilen bir sistem , büyüme , üreme , çevresine karşı tepkide bulunma , atıkları dışarı atma ve
solunum yapma gibi faaliyetleri gösterebilen bir sistemdir.
ANA SAYFA

Aristo dan kaynaklı Kendiliğinden oluş(Abiyogenez) teorisine göre , aktif öz ya da yaşam ruhu cansız maddeleri canlı hale
dönüştürebilir. Abiyotik(canlı olmayan) maddelerin canlıya dönüşebileceği fikri J.B Helmont(1580-1644) tarafından
bilimsel olmayan çalışmalarla açıklandı.
Francesco Redi(1626-1697) ise yaptığı kontrollü deneylerle kendiliğinden oluş teorisini çürütmeye çalışarak Abiyogenez
yerine Biyogenez görüşünü ileri sürmüştür , yani canlılar cansız materyalden değil bir önceki canlılardan oluşur.
ANA SAYFA

Et suyu ısıtılarak
streilize ediliyor
Steril et suyu Mikroorganizmalarla
bozulmuş et suyu
Ağzı kapalı cam Hiçbir canlı
balondaki steril ortaya çıkmıyor
et suyu
Kuğu boyunlu Kontrol: U kıvrımı , toz
cam balondaki ve mikrocanlıları tutar
steril et suyu etsuyu temiz kalır
Deneysel:Cam balonun kıvrımlı boynunun
kırılması , mikroorganizmaların balon içine
girişine zemin hazırlar , etsuyu bozulur.
Pasteur (1860)
Louis Pasteur(1822-1895) Yaptığı
kontrollü deneylerle Abiyogenez teorisini
tamamen yıkmıştır.
ANA SAYFA

Yaşam karmaşık davranışlar ve öngörülemeyen etkileşimler sergiler. Bu özellik cansız maddelerde de olabilir.
Örneğin tuz kristalleri de uygun ortamlarda büyüyebilir. Bilgisayar programları da kendini çoğaltabilir. Canlılık
kavramı tam belirgin olmayabilir. Örneğin virüsler kendi başlarına çoğalamaz , içinde üreyebileceği bir hücreye
ihtiyaç duyar. Dolayısıyla canlı olup olmadıkları hakkında belirsizlik vardır.
Yaşam DNA ve RNA gibi biyolojik bilgi taşıyıcısına ihtiyaç duyar.
Ebola virüsü
Tam ve eksiksiz bir canlı kavramına ulaşmak zordur.
ANA SAYFA

Erwin Schrodinger(1887-1961) Yaşam nedir ? adlı kitabında , yaşamın düzensizlikten doğan düzen olarak ifade etti.
Yaşam, düzensizliğin içinde dağılıma eğiliminde olan (Entropi) evrenin kaçınılmaz güçlerine karşı düzen sağlamaya
çalışır.
Kaynak okuma
Astrobiyoloji felsefi açıdan eski bir bilimdir , ancak son yıllarda özellikle uzay
görevlerindeki teknolojik gelişmelerin etkisiyle , evrendeki yaşamla ilgili soruları ele
almaya başlamak için deneysel bilgiler elde etmiştir.

3.MADDE VE YAŞAM
Yaşam dediğimiz karmaşık yapıya neden olan şey başlı başına atomlar , iyonlar ve moleküller arasındaki bağdır.
Madde , atomlarda bir araya gelen temel parçacıklardan meydana gelir. Atomun çekirdeği , pozitif yüklü protonlardan
ve yükü olmayan nötronlardan oluşur. Proton ve nötron temel parçacıklar olan kuarklardan oluşur. Protonların sayısı
Atom numarasını , proton ve nötronların toplamı ise kütle numarasını verir. Çekirdeği etrafında ise negatif yüklü
elektronlar vardır.
Elektronlar , çekirdeğin çapından yaklaşık 10.000 kat daha uzak
yörüngelerde bulunur. Elektronlar , burada daireler şeklinde
gösterilen enerji seviyelerinde yer alırlar.
ANA SAYFA

İzotoplar
Aynı sayıda protona sahip olan ancak farklı sayıda nötron taşıyan atomlara izotop denir. İzotoplar kayaların yaşını
belirlemek , yaşamın kanıtlarını aramak için kullanılır. Örneğin Karbon 12 en yaygın görülen izotoptur , karbon 13 ise
nadir bulunur fakat uzun ömürlü ve kararlı bir izotoptur. Karbon 14 ise iki nötrona sahip olduğundan kararlı değildir
radyoizotop adını alır. Nötronlardan biri elektronun salınmasıyla bir protona dönüşür ve atom azot 14 olur. Bu bozulma
5730 yıllık bir yarı ömre sahiptir. Başka bir deyişle 5730 yıl sonra karbon 14 numunesinin yarısı bozulacaktır.
ANA SAYFA

Elektronlar , Atomlar ve İyonlar
Elektronlar atom çekirdeği etrafındaki yörüngelerde bulunur. Her bir yörünge en fazla iki elektron alabilir. Atomların
orbitalleri tam elektron sayısına sahip olana kadar reaksiyona girme eğilimindedir. Elektron orbitalleri dolduğunda
atomların kimyasal reaksiyonlara katılacak fazla ya da eksik elektronları yoktur , soy gaz kararlılığına ulaşırlar.
Örneğin sodyum atomu 11 elektrona sahiptir.
kararlı hale gelebilmek için bir elektronu kaybetme
eğilimindedir. Böylece bir proton fazlalığından
dolayı pozitif bir yük kazanır. Na+ iyonu haline
gelir. İyon elektron kazanmış veya kaybetmiş bir
atomdur.
Atomların kararlı soy gaz elektron dizilimini elde etmek elektronları kaybetme veya kazanma eğilimi , kimyasal bağların
ve moleküllerin oluşmasına neden olur.
Orbitaller (Khan akademi)
ANA SAYFA

Bağ çeşitleri
DNA gibi makromoleküller oluşturmak için atomlar birbirleriyle bağlanır. Yaşamı oluşturan karmaşık moleküller
bağlar sayesinde oluşur.
.İyonik bağ
.Kovalent bağ
.Metalik bağ
.Van der Waals etkileşimi
.Hidrojen bağı
ANA SAYFA

İyonik bağlar
Pozitif (+) ve negatif (-) yüklü iyonlar arasındaki elektrostatik çekim kuvvetidir. İyonik bileşiklerin çoğu oda
sıcaklığında kristal halde bulunur. Her bir + iyon birkaç – iyon çekebilir.
Uzun bir zincir halinde dizilmiş amino asitlerden oluşan protein zincirinde
negatif yüklü amino asitler pozitif yüklü olanlarla iyonik bir bağ oluşturma
eğilimindedir. Proteinin üç boyutlu yapısının korunmasını
sağlar.
Protein
Bir proteinin içindeki iki amino asit , pozitif yüklü
amino asit lizin ve negatif yüklü amino asit aspartik
asit , arasında oluşan bir iyonik bağ.
ANA SAYFA

Kovalent bağlar
Kovalent bağlarda elektronlar ortaklaşa kullanılır. Ortak paylaşım her iki atomun soy gaz durumuna ulaşmasını sağlar.
Kovalent bağlar biyolojide önemli rol oynar. Proteinlerdeki iyonik bağlar zincirlerin bir arada
durmasını sağlarken , kovalent bağlarda (örneğin disülfit) sistein ve metiyonin arasında
kurularak proteinlerin üç boyutlu yapısının korunmasını sağlar. Çok yüksek sıcaklıklarda
yaşayan mikroorganizmalardaki proteinler ekstra kovalent bağlara sahiptir.
İki disülfit köprüsündeki kovalent
bağlar , belirli bir biçimde amino
asitlerden yapılan bir protein zincirini
bir arada tutar.
ANA SAYFA

Metalik bağlar
Pozitif yüklü metal iyonlarının
etrafında bir serbest elektron
denizi.
Metal elementlerde bulunan bağ türüdür. Pozitif yüklü iyonlar ve bunların serbest dış elektronları arasındaki
elektrostatik çekim kuvvetleriyle oluşur. Elektronlar atomlardan ayrılır ve metal iyonları arasında bir deniz
oluşturur. Böylece atomlar elektronların uzaklaştırılmasıyla kararlı bir soy gaz durumuna ulaşır.
Birçok metal iyonu enzimlerde kimyasal reaksiyonları
katalize etmek için kullanılsa da biyolojik
sistemler tarafından kullanılmadıkları için
yaşamla ilişkili değildir.
ANA SAYFA

Van der Waals etkileşimleri
Bu etkileşimler kovalent ve iyonik bağlardan çok daha zayıftır. Kovalent bağın % 1’i düzeyinde olmalarına rağmen
Biyolojik sistemler için önemlidirler.
‘’Dipol-Dipol (keesom) etkileşimleri’’
Moleküller , elektronların dengesiz dağılımından ve negatif yüklerinden kaynaklanan eşit olmayan bir yük
dağılımına sahiptir. Bu düzensiz elektron yük dağılımı molekül boyunca küçük bir kalıcı elektrik dipolü sağlar.
Dipoller birbirlerini küçük çubuk mıknatıslar gibi çekerler ve böylece moleküller arasında çekim yaratırlar.
İki HCI molekülünün dipolleri , birbirlerini minik çubuk
mıknatıslar gibi çekerler.
ANA SAYFA

‘’Dipol-İyon(debye) etkileşimleri’’
Bu tür etkileşimde moleküllerden birinin (HCI) yükü vardır , ancak diğeri (bu örnekte neon) yüklü değildir.
Ancak neon HCI’ deki yükün varlığıyla indüklenebilir. Aralarında bir çekim oluşur.
‘’London etkileşimleri’’
Nötr atomların arasında da çekim kuvveti oluşabilir. Yük dağılımı , nötr
atom ve moleküllerde bile hiçbir zaman tam eşit değildir. Atom etrafında
yük dengesizliği oluşabilir ve atomun etrafında kısmen eşit olmayan bir
yük eş yönsüzlüğü vardır. Böylece moleküller veya atomlar birbirlerine
çok az bir kuvvetle bağlanır.
ANA SAYFA

Van der Waals etkileşimleri ve yaşam
Bu etkileşimler biyolojik sistemlerde hücrelerin hem içinde hem de
dışında yer alan moleküller arasındaki çekimde rol oynar. Bir
kertenkelenin (Geko) cam duvara tutunması buna örnek olabilir.
bu kertenkelenin ayaklarında setae adı verilen on binlerce minik
tüy bulunur. Yüzey ile ayaklarındaki tüylerin üzerinde minik çıkıntılar
arasında van der waals etkileşimleri devreye girerek yüzeye tutunur.
ANA SAYFA

Hidrojen bağları
Biyolojik yapılarda önemli bir bağ türüdür. Bu bağ su ,etanol , metanol ve diğer organik moleküllerde bulunan
OH(Hidroksil) grubu içeren moleküllerde bulunur.
Noktalı çizgiler hidrojen bağını göstermektedir. Yeşil loblar diğer
su molekülleri üzerindeki hidrojen atomuyla etkileşime giren
oksijen üzerindeki elektronlardır.
Hidrojen bağları sayesindeki DNA’daki çift
zincir molekülleri bir arada tutunur. Bu bağlar
DNA’nın dağılmaması için bir arada tutacak
kadar güçlüdür, ancak hücrelerin bölünmesi
sırasında DNA’nın eşlenmesi için iki ipliğin
birbirinden ayrılmasını sağlayacak kadar da
zayıftır.
ANA SAYFA

Hal denklemi
Maddenin ana halleri katı , sıvı , gaz ve plazmadır. Maddenin halleri , etkisi altında oldukları basınç ve
sıcaklıkla belirlenir. Bu ilişkiye hal denklemi denir. Maddenin halinin basınç ve sıcaklığın bir fonksiyonu olarak
gösterilmesine faz diyagramı denir.
Bir atmosferik basınçta ve düşük sıcaklıklarda su , katı bir buzdur.
O C dereceye geldiğinde faz değişimine uğrar ve sıvı olur , daha da
ısıtırsak 100 C de gaza dönüşür. Suyu çok yüksek sıcaklıklara kadar
ısıtmaya devam edersek , elektronlar çekirdekten sürüldüğü için
plazmaya dönüşür.(Bu faz şemada gösterilmez)
Yüksek sıcaklık ve basınçlarda kritik nokta adı verilen gaz ve sıvının
birbirinden ayırt edilemez bir yer vardır. Bu bölümdeki maddeye
Süperkritik Akışkan denir. Bu madde durumu biyolojik sistemlerde
bulunmamakla birlikte yüksek sıcaklık ve basınç bulunan diğer
öte gezegenler de önemli rol oynayabilir.
Everest dağının zirvesinde suyun kaynama noktası 71 C dir. Basıncı
azaltmaya devam edersek üçlü nokta adı verilen , maddenin üç
halinin de bir arada olabileceği yere ulaşırız.
ANA SAYFA

Plazma hali
Maddenin dördüncü hali olarak adlandırılır.Gazların , katıların veya sıvıların aksine , plazma çok büyük bir
iyon bileşenine sahiptir. Atomun dış orbitallerindeki elektronlar yüksek sıcaklıklarda yörüngelerinden ayrılır.
Böylece bir iyon ve elektron topluluğu oluşur. Güneş atmosferi , şimşek ve kuzey ışıkları buna bir örnektir.
ANA SAYFA

Dejenere Madde
Dejenere madde serbest , etkileşmeyen parçacıkların bir topluluğudur
ve çok yüksek yoğunlukta ya da düşük sıcaklıkta oluşur. Elektron ve nötron
maddeyi dejenere eder. Elektron dejenere maddesinde elektronlar
atomların çekirdeğinden serbestleşirler. Elektron dejenere madde beyaz
cüce yıldızlarda bulunabilir.
Yıldız oluşumu ve gelişimi tablosu.
ANA SAYFA

Madde ve Işık arasındaki etkileşim
Işığın yayılması bize diğer yıldızların , gökadaların ve yıldızlararası ortamın yapısını anlatır. Işık soğurumu, eskiden
ötegezegenlerin atmosferlerindeki gazların varlığını belirlemek için kullanılırken artık yaşamı aramak için kullanılıyor.
Işığın dalga açıklaması birçok uygulama için yeterlidir , ama
ışık aynı zamanda kuanta adı verilen parçacıklardan oluşur.
Farklı elektromanyetik radyasyon türlerinin dalga boyu ve frekansı
Video
Elektromanyetik spektrum
ANA SAYFA

Sıcak bir gaz ışığı emdiğinde , farklı gazlardaki elektronlar enerji seviyelerini atlar ve tekrar aşağı düşerek farklı dalga
boylarında ışık yayar. Bunlar yayınım tayflarına yol açar. Oluşan çizgiler atomik yapısının bir parmak izidir. Bu yayınım
tayfı astronomik nesnelerdeki gazları tanımlamak için kullanılır. Uzak yıldızların atmosferinde 19.yüzyılın sonlarında
başlayan gazların tespiti ve sonunda uzak yıldızların bir güneş olduğunu ortaya çıkardı.
Aksine, eğer ışık soğuk bir gazdan geçerse , bazı dalga boyundaki fotonlar gaz
içindeki element, atom , moleküllerle etkileşerek enerjilerini ona aktarır.
Bu durumda, bunlar karakteristik bir soğurma tayfı yaratır. Çizgilerin yeri
element, atom özellikleri kaynağın önündeki gazın yapısına bağlıdır.
Soğurma spektroskopisi yalnızca yıldızların gaz
bileşimini değil , Güneş Sistemi dışındaki gezegenlerin atmosferlerinin de
incelenmesini sağlar.
Video
Işığın soğurma ve yayınım spektroskopisi

4.HAYATIN MOLEKÜLER YAPISI
ANA SAYFA
Tüm canlılarda altı tane yapı taşı element buluruz. Bunlar Karbon (C) , Hidrojen (H) , Azot (N) , Oksijen (O), Fosfor (P)
ve Kükürt (S)’dür. Karbon hem inorganik hem de organik yapılarda bulunur. Hidrojen birçok atoma CH , NH, SH
gruplarından bağlanır. Azot birçok karbon bazlı halka yapısından ve amino asitte bulunur. Oksijen, hidroksil (OH)
gruplarında ve diğer bağlarda bulunur. Fosfor , yaşamın enerji moleküllerinde ve DNA gibi nükleik asitlerde bulunur.
Van der waals yarıçapı (pm)
Atom kütlesi
Yoğunluk

ANA SAYFA
Karbonun önemi
Karbon atomu organik moleküllerin temelinde olan bir elementdir. Glisin gibi basit bir amino asitte ortada iki karbon
atomu bulunur. Birbirleriyle kovalent bağlarla bağlanmıştır. Karbon , H,O,N,P ve S gibi atomla kararlı bağlar oluşturur.
Bu bağlar çok büyük miktarda enerji gerektirmez. Böylece kolaylıkla değiş tokuş edilebilir.
Amino (NH2) ve Karboksil (-COOH) grupları proteinlerde amino asitler oluşturmak
için karbona bağlıdır. Fosfat grubu –PO4 , genetik bilgi ,DNA ve enerji depolama
moleküllerinde ortaya çıkan moleküller üretir. Bunlar geniş fonksiyonel gruplardır.

Proteinler ANA SAYFA
Doğada 20 çeşit amino asit canlıların yapısında bulunur. Yan gruplar
amino asitlere farklı özellik kazandırırlar. Bazı amino asitler suda
çözünürler yani hidrofiliktir.(serin , asparjin gibi) Alanin , Valin ve
Lösin gibi amino asitler ise suda çözünmez yani hidrofobiktir.
Amino asitler , peptid bağları ile
Birbirleriyle birleşerek bir dizi sıra oluşturur. Bu sırada açığa
su çıkar.
Video
Proteinler

ANA SAYFA
Amino asitlerin birleşmesiyle oluşan birincil yapıdan sonra
ikincil , üçüncül ve dördüncül yapıları vardır. Fonksiyonel
proteinler üçüncül ya da dördüncül yapıda olanlardır.
Bir protein içindeki amino asitlerin
yan gruplarının , reaksiyona giren maddeleri bağlayabileceği
ve kimyasal reaksiyonu katalize edebilecek şekilde yapılandırıldığı
alan , aktif bölge olarak adlandırılır.
Proteinler kasların yapısına katılabildikleri
gibi , savunma proteinlerini , enzimleri , hormonları oluştururlar.
3. Yapı 4.Yapı
Disülfit bağları
Video
Proteinlerin şekilleri

ANA SAYFA
Kiralite (Sol veya sağ ellilik)
Canlı organizmaların hücreleri L-(Sol) ve D-(Sağ) formda oluşan aminoasitlerden yalnızca L- formda oluşan
aminoasitleri kullanmaktadırlar. Bitkisel ve hayvansal proteinlerin oluşumuna sade L-aminoasitler
katılmaktadırlar. Çünkü sadece L- aminoasitler hücrelerde üretilir ve proteinlerin yapımına katılırlar. Doğal
olan aminoasit formu da L- formudur.
L ve D formları canlılarda eşit olarak kullanılsaydı proteinlerin şekil formlarında
değişikliklere neden olurdu bu da hücre biyokimyasını olumsuz yönde etkilerdi.
Yeryüzündeki yaşam L formuna dayalı bir biyokimya geliştirmiştir.
Kiral moleküller polarize ışığı belirli
yönlerde döndürme eğilimindedir.
Burada L-alanin amino asitinin ışığı
sola döndürmesi gösterilmektedir.

Karbonhidratlar
Şekerler , yapısal destek ve enerji molekülleri olarak kullanılırlar. Glukoz C6H12O6 veya fruktoz aynı sayıda atomu taşır
Fakat atomların dizilişleri birbirinden farklıdır. İzomerlerdir. Riboz ise beş karbonlu bir şekerdir. RNA’nın yapısında
bulunur. (Deoksiriboz ise DNA’nın yapısında bulunan beş karbonlu bir şekerdir.)
Karbonhidratların polimerleri , birçok şeker molekülünün glikozidik
bağlarla birbirine bağlanmasıyla oluşur. Bunlara polisakkarit denir.
Örneğin nişasta, selüloz, glikojen ve kitin.
Şekerler sadece birbirleriyle değil başka moleküllere nitrojen
(N-Glikozidik) ve kükürt (S-Glikozidik) bağları ile bağlanma yetenekleridir.
Amino asitler gibi şekerlerde kiral olup L ve D formları vardır. Dünyadaki
Tüm canlılar öncelikle D-Şekerleri kullanırlar.
Video
Karbonhidratlar
ANA SAYFA

Yağlar
Yağlar tekli(Doymuş) ya da çiftli bağlarla(Doymamış) bir araya gelen çok karbonlu karbonlu bileşiklerdir. Bir nötral
Yağ molekülü bir gliserol ve üç yağ asitinden oluşur. Yağlar yüksek enerji depolarıdır. Suda çözünmezler , bazı türleri
Fosfat grupları içerebilir.(Fosfolipitler) Kolesterol hücre zarı yapısına katılan başka bir yağ türüdür.
Karbonhidrat ve proteinler gibi yağlarda çok çeşitlidirler. Yüksüz ve yüklü
Bir uca sahip olma özelliği , bu moleküllerin aynı zamanda amfifilik
Olarak da adlandırıldığı anlamına gelir.
Video
Yağlar
ANA SAYFA

Nükleik asitler
ANA SAYFA
DNA (Deoksiribonükleik asit) en önemli yaşamın bilgi depolama
molekülüdür. Dört çeşit organik bazdan oluşmuştur. Şeker olarak
Deoksiriboz bulunur. Nükleotid bir organik baz, bir şeker ve bir
Fosfatdan oluşur. Ayrıca DNA çift zincir bir moleküldür. Ribonükleik
Asit (RNA) ise tek zincir ve şeker olarak Riboz bulunan bir bilgi taşıyıcı
moleküldür. RNA yaşamın kökeniyle ilgili önemli bir rol oynamıştır.
Video
Nükleik asitler

Su ve yaşam
Kimyasal formülü H2O Canlılarda bulunan su miktarı, canlı türüne göre farklıdır.
Canlı organizmanın yaşı ve metabolik etkinliği su miktarı ile ilişkilidir. Örneğin,
• Embriyodaki su oranı ergin bireylere göre daha fazladır, yaş ilerledikçe de azalır.
• Tohumdaki su oranı % 15’in altındadır. Tohumda çimlenme su oranı arttığında başlar.
Suyun görevleri
• İyi bir çözücüdür. Maddelerin çözünmesini ve
yayılmasını sağlar.
• Öz ısısı yüksektir. Bundan dolayı yerleşim
yerlerinde sıcaklık değişimleri hızlı gerçekleşmez.
• Besinlerin sindiriminde kullanılır.
• Fotosentezde kullanılır.
• Atıklarının seyreltilmesini ve atımını sağlar.
ANA SAYFA

Çok sayıda hidrojen bağı bulundurur.
Bu sayede su ve suda çözünmüş maddeler
topraktan alınıp yüksekteki bitki organlarına taşınır.
Su polar bir moleküldür.
Bir su molekülünün oksijeni
komşu moleküldeki hidrojen
tarafından elektriksel olarak
çekildiği zaman arada hidrojen
bağı kurulur.
Her su molekülü en fazla
dört su molekülü ile
hidrojen bağı kurabilir.
Böylece kopmadan bir arada durabilirler.
Bu durum kohezyon kuvveti olarak
adlandırılır.
ANA SAYFA

• Donduğunda hacmi artar. Oluşan buz kütlesi suyun üstünde yüzer. Soğuk havanın suyun içine girmesini önler.
Dolayısıyla yoğunluğu daha azdır. Donan su yoğunluğu az olduğu için yüzeyde oluşur. Göllerin üzerinde oluşan
buz tabakası alttaki su tabakasında hayatın devam etmesini sağlar. Bu sayede suda yaşayan canlılar
havanın aşırı soğumasından korunur.
ANA SAYFA

•Çözünen iyonların her biri
hidrasyon kabuğu adı verilen
ve su moleküllerinden
oluşan bir küre ile
çevrelenmiştir.
•İyonlar ya da polar
bileşikler su molekülleri
ile çevrelendiklerinde
çözünürler ve çözünen
olarak adlandırılırlar.
•Hidrofilik bileşikler suya karşı çekim gösterdikleri halde
hidrofobik bileşikler sudan kaçma eğilimindedirler.
Örneğin yağlar hidrofobiktir ve su da çözünmezler.
Su iyi bir çözücüdür.
ANA SAYFA

• İyi bir ısı taşıyıcısıdır. Sıvı halden gaz hale ısı alarak geçer. Deri yüzeyinde bulunan su deriden
aldığı ısı sayesinde buharlaşır. Derimiz ısı kaybettiği için serinleriz. Havadaki su buharı sıvı hale geçerken
ısı verir. Su buharının sıvı hale geçmesi ile oluşan yağmur yağarken havalar ısınır.
•Suyun bulunduğu yüzeye tutunma kuvveti ise adhezyon olarak adlandırılır. Bitkilerin içindeki iletim
demetleri duvarlarına ayrıca bir bardak suyun içinde cam kenarlara bu kuvvet yardımıyla tutunur.
ANA SAYFA

Alternatif temel Elementler ve Çözücüler
Karbon ve silisyum arasında çeşitli benzerlikler olsa da bazı önemli farklar vardır. Silisyum kompleks bileşikleri daha
zor oluşturur. Karbon kimyasındaki halkasal bileşikler gibi yapılar oluşturamaz.
--Silisyum oksijenle etkisiz yapılar oluşturma eğilimindedir.
--Dünyadaki çeşitli ortamlarda silisyum kaya türlerinin yapısını oluşturur. Reaktif değildirler.
--Yüksek sıcaklıklarda silikat temelli bir yaşam biçimi düşünülebilir. Dünyamızda böyle bir kanıt bulunmamaktadır.
--Hiçbir element karbon gibi organik kimyanın temel bileşeni olma özelliklerini gösteremez.
Suya alternatif olarak en çok amonyak gösterilmiştir. Amonyak çok düşük sıcaklıklarda sıvıdır.( -78 ile -34) Soğuk bir
gezegen için alternatif olabilir. Amonyağın pH 11 dir. Bu dünyadaki yaşam koşullarına uygun olamayan bir aralıktır.
ANA SAYFA

5.MOLEKÜLLERDEN HÜCRELERİN OLUŞUMU
ANA SAYFA
Astrobiyoloji , diğer gezegenlerde yaşam arayışında hücre benzeri oluşumların delillerini aramaktadır. Hücre
Robert Hooke (1636-1703) tarafından ilk olarak gözlemlendi. (Micrographia)
Leeuwehoek’ın bakteri çizimleri (1670)
Video
Hücre yapısı

Prokaryotik ve ökaryotik hücre yapısı vardır. Prokaryotlara
Bakteri ve Arkea’lardır. Ökaryotlara göre çok küçüktürler
Ribozom dışında organelleri yoktur ve zarla çevrili hücre
çekirdeğine sahip değillerdir. Ökaryotlar ise Bitki , hayvan,
mantar ve diğer tek hücreli canlıların hücre yapısıdır.
Ökaryotik hücre yapısında gelişmiş organeller ve
hücre çekirdeği bulunur.
PROKARYOTİK HÜCRE YAPISI
ÖKARYOTİK HÜCRE YAPISI
ANA SAYFA
Video
Prokaryot ve Ökaryot hücre yapısı

Hücre zarlarının yapısı
Yağ asitleri
ANA SAYFA
Hücre zarları çift sıra fosfolipit yapıdadır. Su sevmeyen hidrofobik
kısımlar birbirine dönük halde durur. Bu sayede küçük kesecikler
oluşarak ilk hücre şekillerinin kendiliğinden oluşmasına neden
olabilir.
Hücre zarlarının içine gömülü ya da yüzeylerde protein molekülleri
vardır. Bunlar hücre içi ve dışı arasında madde konsantrasyonu
farkı yaratan kapılar görevi yaparlar. Ayrıca karbonhidrat uçlar yağlar
ve proteinlerle birleşerek hücre kimliklerinin oluşmasını ve hücrelere
özgüllük kazandırma görevleri yaparlar.
Kolesterol ise hücre zarına dayanıklılık sağlamada görevlidir.

Gram negatif ve gram pozitif prokaryotik zarlar
ANA SAYFA
Dış zar
Gram boyasıyla boyanan koyu mavi gözükenler gram pozitif
kırmızı renkte olanlar ise gram negatiftir. Örneğin E.Coli bakterisi
Gram negatiftir bir iç ve bir dış zarı vardır. Bunların arasında
Peptidoglikan ağı bulunur. Burada doğada az sayıda gözlenen
D-amino asit formlarda vardır. Peptidoglikan yapı hücre şeklinin
korunmasına yardımcı olur. Ayrıca geçitler olan porinler vardır.
Gram pozitif bakterilerde kalın bir peptidoglikan yapı vardır.
Peptidoglikan yapı hücre duvarı olarak da adlandırılır. Bunların
üzerinde glikokaliks denilen daha çok polisakkaritlerden oluşan
bir tabaka daha vardır. Bu yapı kapsül olarak da adlandırılır. Bu yapı
hücrelerin mineralleri bağlamasına ve biyofilm oluşturmasına
izin verir. Makroskopik stromatolitler bakterileri birbirlerine
bağlayan yapılardır. Örnek, siyanobakteriler.
Video
Gram negatif ve pozitif bakteriler.

Arkea zarları
ANA SAYFA
Arkelerin zarları bakteri ve ökaryotlar dan daha farklıdır.
Zarlar daha karmaşıktır bu sayede zarlar daha az geçirgen
ve zor ortam şartlarına daha dayanıklıdır.
Video
Arkea alemi

Protein sentezi
ANA SAYFA
DNA bir hücredeki protein sentezinden sorumludur. DNA çekirdek
içinde mRNA sentezi yaparak (Transkripsiyon)genetik bilgiyi RNA’ya aktarır.
RNA Polimeraz adlı enzim mRNA(mesajcı) sentezinden sorumludur.
Prokaryotlarda ise bu sentez sitoplazmada olur.
Translasyon ise mRNA sentezi yapıldıktan
sonra ribozomda protein sentezidir. Ribozomun yapısını rRNA oluşturur.
Protein sentezinde ribozomlara uygun amino asitlerin getirilmesini ise tRNA
gerçekleştirir.
tRNA mRNA sentezi

ANA SAYFA
Protein sentezi sitoplazmada gerçekleşir.
Tek bir proteini kodlayan baz dizisine gen
denir. Bir canlıdaki genlerin toplamına ise
Genom denir. İnsan genomu 3240 megabaz
DNA içerir , bakteriler ise yaklaşık 13 megabaz
DNA’ya sahiptir. En küçük virüste sadece 11 gen
vardır. Genom büyüklüğü ile canlı karmaşıklığı
arasında tam bir ilişki yoktur.
Video
Protein sentezi

Genetik kod
ANA SAYFA
Genetik kod evrenseldir. Yandaki şekilde
mRNA kodonları ve bunlara karşılık gelen
amino asitler gösterilmiştir. Bir amino asiti
üç nükleotit kodlar. Yirmi çeşit amino asiti
üç nükleotitin kodlaması 64 değişik Kod ortaya
çıkarır.
Bir canlıdaki DNA’nın bir kısmı proteine çevrilmez.
Bu DNA bölümüne kodlama yapmayan DNA
denir. Başlangıçta burası çöp DNA olarak
adlandırıldı. Daha sonra bu DNA bölgesinin (İnsan
larda %98) başka görevleri ortaya çıktı.

ANA SAYFA
DNA Replikasyonu (Eşlenmesi)
Hücreler bölünmeden DNA’sını eşleyerek
oluşan hücrelere eşit oranda genetik bilgi
iletilmesini sağlar. DNA eşlenmesi sırasında
DNA polimeraz enzimi ve başka enzimler
görev alır.
Video
DNA eşlenmesi

ANA SAYFA
Plazmidler
Çoğunlukla bakterilerde bulunan ana DNA dan bağımsız
çoğalabilen küçük, dairesel DNA parçalarıdır. Arke ve
Ökaryotik hücrelerde bulunmaz. Canlının hayatta kalmasını
sağlayan genler bulunur. Bunlar antibiyotik direnç genleri,
ağır metallere direnç genleri örnek verebiliriz.
Genetik mühendisliği sayesinde plazmid aracılığıyla
bakterilere aktarılan genler , insan için gerekli proteinlerin
üretilmesini sağlar.

ANA SAYFA
Video
Mitoz hücre bölünmesi
Tek hücreli canlılar üremek amacıyla , çok hücreli canlılar ise büyümek
ve doku onarımı amacıyla mitoz hücre bölünmesi geçirir. Mitoz
bölünmede kromozom sayısı korunur ve genetik olarak DNA da bir
değişiklik olmaz hücre genomu bir sonraki kuşağa eşit olarak aktarılır.
Mitozun amacı hücre sayısını arttırmaktır.
Mitoz hücre bölünmesi

ANA SAYFA
Video
Mayoz hücre bölünmesi
Mayoz bölünme üreme organlarındaki
üreme ana hücrelerinde gerçekleşir.
Hücreler iki kere bölündüğü için
hücre sayısı dörde çıkar , kromozom
sayısı ise yarıya iner. Mayoz geçirmiş
üreme hücreleri döllendiği için bir
sonraki dölde kromozom sayısı anne
baba ile eşit sayıda olmuş olur. Mayoz
da ayrıca krossing-over olduğu için
genetik çeşitlilik meydana gelir.
Haploit Diploit
Haploit
Mayoz hücre bölünmesi

ANA SAYFA
Prokaryotlarda hareket ve iletişim
Bakteriler kamçı (Flagellum) sayesinde hareket ederler buna kemotaksi
denir. Kamçı saniyede 200 kere döndürülebilir. İç yapısında farklı motor
proteinler bulunur. Bir tane kamçı olabildiği gibi bir grup kamçı da
bulunabilir.
Prokaryotlar Quorum sensing(Çoğunluk duyumu) denilen bir çeşit
kimyasal iletişim yöntemine sahiptirler. Prokaryotlar bir araya geldiğinde
Çevreye karşı daha dayanıklı olmak ve üzerinde yaşadıkları canlının
bağışıklık sistemini engellemek amacıyla biyofilm oluştururlar.
Video
Kamçı
Biyofilm

ANA SAYFA
Video
Endosimbiyoz
Endosimbiyoz
Mitokondri ve kloroplastın kendine ait DNA’sı olması
bu organellerin kökeni hakkında şüpheler ortaya
çıkarmıştır. Mitokondri DNA’ larının dairesel yapısı ve
genetik kodun içeriği , bunların bir zamanlar ökaryotlar
Tarafından hücre içine alınan ve sonunda konak hücreye
bağımlı hale gelen bakteriler olduklarını göstermiştir.
Lynn Margulis(1938-2011) tarafından desteklenen bu
süreç kloroplastında kökeninin mitokondri gibi
olduğunu ileri sürmüştür. Kloroplastlar bir zamanlar
bağımsız fotosentetik siyanobakterilerdir.

ANA SAYFA
Virüsler
Video
Mikroorganizmaların büyüklükleri
Virüsler , bakteri , arke ve ökaryot hücrelerin içinde çoğalabilen
yapılardır. Hiçbir organelleri yoktur. DNA veya RNA içeren bir yönetici
molekülün dışında koruyucu protein kılıf (Kapsit) içerir. Virüslerin
dış kılıflarında bulunan glikoprotein yapılar , kendilerine özgü
hücrelerin içerisine girmelerini sağlar.
Virüslerin kökeni hakkında çeşitli tartışmalar
devam etmektedir. Genlerinin çoğunu kaybeden eski hücreler olduğunu
iddia edenler olmakla birlikte , RNA dünyasından kalan yapılar olduğunu
İleri süren araştırmacılarda vardır.

ANA SAYFA
Bakterileri enfekte eden virüslere faj
denir. Bakteriyofajlar enfekte ettikleri
bakterilere zarar vermekle beraber
bazen bakteri genomu içerisine entegre
olarak kalabilirler.
Prionlar ise yanlış katlanmış protein
yapılardır. Hücre değildirler temas
ettikleri proteinlerin dönüşümlerine
sebep olurlar. Bulaşıcı beyin hastalıklarına
neden olabilirler.

6.HAYATIN ENERJİ KAYNAKLARI
ANA SAYFA
Vücudumuza aldığımız besin maddeleri parçalanır ve emilir, daha sonra bazılarından (Glukoz gibi) enerji elde edilir.
Bu tür reaksiyonlar yıkım (katabolik) reaksiyonlardır. Sindirilerek emilen bazı besin maddeleri ise karmaşık organik
maddelerin yapımında kullanılır bu tür reaksiyonlar ise yapım(Anabolizma) dır. Bütün reaksiyonlar ise metabolizma
olarak adlandırılır.

ANA SAYFA
Hücresel enerji kaynağı =ATP
Anhidrid bağı
Besinlerin parçalanmasıyla açığa çıkan enerji ATP’ye
dönüştürülür. ATP sadece hücre içinde yapılan ve
kullanılan bir kimyasal maddedir.

ANA SAYFA
Fosforilasyon Defosforilasyon

ANA SAYFA
Oksijenli (Aerobik) solunum
İlk olarak besinlerin parçalanması gerekir. Örneğin Besinlerle aldığımız nişasta sindirim sistemin de glikoza
dönüşür buna kimyasal sindirim denir. Glukoz kana geçerek hücrelere gider ve hücresel solunum başlar. Böylece
yaşam için gerekli ATP elde edilir.
a)Glukoz hücre sitoplazmasında 2Piruvata dönüşür. Bu sırada net 2ATP sentezi yapılır. Ayrıca 2NADH2 sentezlenir.
b)Daha sonra Piruvat Mitokondriye girerek Asetil-CoA molekülüne dönüşür. Bu sırada CO2 ve NADH2 oluşur.
c)Mitokondri sitoplazmasında Asetil-CoA molekülü krebs döngüsüne başlar. Bu sırada NADH2 , az sayıda FADH2 ve
direkt ATP sentezlenir.
Besinlerin parçalanmasıyla açığa salınan elektronlar NADH ve FADH molekülüne geçer. Biyolojide elektronlar
genellikle hidrojen atomlarına aktarılır. Daha sonra bu moleküller elektronları , ETS de çeşitli koenzimlere ve en
son elektron alıcısı oksijene aktarılır. Bu sırada ATP (Oksidatif fosforilasyon) sentezlenir. Mitokondri ve kloroplast
ve prokaryot zarlarında ETS (Elektron taşıma sistemi) gerçekleşir.

ANA SAYFA
Enerji üretiminde ana kaynak glukoz olmasına rağmen , diğer organik
bileşiklerde solunum reaksiyonlarına katılır. Solunum reaksiyonları
a)Glikoliz
b)Krebs
c)ETS ‘ olmak üzere üç aşamaya ayrılabilir.

ANA SAYFA
Kemiosmoz ve Enerji kazanımı
Hücrede meydana gelen metabolik reaksiyonlar için ATP’ye ihtiyaç vardır. Besinlerden sağlanan hidrojen bu amaçla
Kullanılır. Yağlar çok sayıda hidrojen kaynağı olduğu için en yüksek enerjiyi onlar verir. Hidrojenin elektronları ETS
(Elektron taşıma sistemi) vasıtasıyla taşınarak sağlanan güçle ATP yapılır. Buna kemiosmosis denir.
a)Prokaryotların zarlarında
b)Mitokondri zarlarında
c)Kloroplast zarlarında ETS, bulunur.
Elektron taşıma zinciri elemanları hidrojenazlar ,flavoproteinler ve demir-kükürt proteinleri( ferrodoksinler olarak
bilinen Fe2S2 ve Fe4S4 ) içerir. Ubikinonlar ve sitokromlar diğer proteinlerdir.

ANA SAYFA
Besinlerden elde
edilen hidrojenlerden
sağlanan elektronlar
Elektronlar zar boyunca hareket eder.
Elektronların hareketiyle sağlanan güçle
Mitokondri matriksindeki protonlar(H)
zarlar arası bölgeye taşınır. Burada
Kemiosmotik bir güç oluşturur.
bakterilerde ise protonlar ya periplazmaya
ya da hücre dışına pompalanır.
Zarlar arası bölge yada
hücre dışı protonlar nedeniyle kuvvetli asite
dönüşür. Böylece bir proton hareket
kuvveti oluşur. Protonlar ATP sentaz
molekülünün içinden geçerek ATP sentezi
gerçekleşir. En son elektron alıcısı ise
Oksijendir. (Oksijenli solunum)

ANA SAYFA
ATP Sentaz molekülü
ATP Sentaz , ADP’yi P ile kovalent bir bağ
oluşturmalarına olanak sağlayacak doğru şekilde
hizalayan spesifik aktif bölgelere sahiptir. Protonlar
enzimi bir mandal gibi döndürmek üzere hareket
eder –her mandal bir ADP ve P’yi bir araya
getirmek için enzimin şeklini değiştirir ve yeni
bir ATP molekülü oluşturur.
Video
ATP

ANA SAYFA
ETS , dünyadaki yaşamda serbest
enerjiden yararlanmanın en önemli
araçlarından biridir ve ATP üretimini
yönlendirmek için atom altı
parçacıkların (elektronlar ve protonlar)
hareketini kullanır.

ANA SAYFA
Elektron potansiyelini belirterek herhangi bir elementin
veya bileşiğin elektron verici veya alıcı olmada ne kadar
iyi olduğunu ölçebiliriz. Elektron potansiyeli bir kimyasal
türün elektron alma eğiliminin bir ölçüsüdür. Bir elektron
potansiyeli ne kadar negatif olursa madde bir elektrondan
daha fazla vazgeçmek ister.(Bu onu iyi bir elektron vericisi
yapar) Bu grafikte glikoz iyi bir elektron vericisi oksijen
ise iyi bir elektron alıcısıdır.
Video
Oksijenli solunum

ANA SAYFA
Oksijensiz (Anaerobik) solunum
Nitrifikasyon
Hücresel solunumda en son elektron alıcısı sadece oksijen değildir. Oksijenden daha az
pozitif elektron potansiyeline sahip olsa da , başka moleküller de bulunur. Buna anerobik
solunum denir. Nitrat , bir dizi redüktaz enzimi kullanılarak nitrite, amonyağa veya
nitrojen gazına indirgenir. (Denitrifikasyon) Bu dönüşüm doğada ki azot devrinde büyük
önemi vardır. Pseodomonas, Bacillus ve Staphylococcus cinsleri nitrat indirgeme
özelliğine sahiptir.
Başka prokaryotlar , demir indirgeme ve çevreye salınmasına neden olur. Geobacter ve
Shewenella bu dönüşümü gerçekleştirir. İşlem biyosferdeki organik maddenin
oksidasyonunda ve demirin çözünür ve daha erişebilir formu olan çözünmüş Fe 2+ ya
indirgenmesinde önemlidir. Başka bakteriler sülfat indirgeme işleminde elektron
alıcısı olarak sülfat kullanılabilmektedir.
2CH2O + SO4 + 2H------- H2S + CO2 + 2H2O
Uranyumu indirgeyebilen demir indirgeyici mikroorganizmalar nükleer kirliliğe maruz
kalmış alanlarda biyoremediyasyonu gerçekleştirmek için kullanılabilir. Astrobiyoloji de anaerobik metabolizmaların
önemi vardır. Mevcut elementleri kullanarak anaerobik ortamlarda enerji elde etme kapasitesi vardır.

ANA SAYFA
Fermantasyon
Oksijen yokluğunda NADH lar topladıkları elektronlardan kurtulmak zorundadır. Fermantasyonda Glikoliz evresi
vardır. Hücre sitoplazmasında gerçekleşir , Krebs ve ETS evresi bulunmaz.
Etil alkol fermantasyonunda Glikoz , Piruvik asite
hücre sitoplazmasında dönüşür , prüvik asitin, etil
alkole dönüşümü sırasında NADH lar tüketilir. Net 2ATP
lik bir kazanç vardır. Bakteriler ve Mikroskobik mantarlar
bu olayı gerçekleştirir.
Laktik asit fermantasyonu insan kas hücrelerinde de
gözlenir. Oksijen yetersizliğinde Glukoz laktik asite
dönüştürülür. Dinlenme sırasında laktik asit metabolize edilir.
Organik maddelerden oksijene ihtiyaç
duyulmadan az da olsa enerji elde etme
ihtimalinin olması fermantasyonu
Astrobiyoloji de önemli kılar.
Video
Fermantasyon

ANA SAYFA
Kemoototroflar
Kemoototrof birçok canlı inorganik elektron vericileri kullanır. İnorganik maddelerin oksidasyonu ile sağlanan enerji ile
canlıların organik madde sentezlenmesi olayı kemolitotrof (Kemosentez) olarak adlandırılır.
İnorganik elektron vericilerine örnekler arasında H2S , hidrojen gazı, Fe+2 ve NH3 yer almaktadır. Bu canlılar genellikle
Aerobiktir ve elektron transport zinciri tarafından inorganik elektron vericisinin oksidasyonu ile başlar. Bu canlılar
(Prokaryotlar) karbon kaynağı olarak CO2 kullanırlar.

ANA SAYFA
Metanojenler ve Metanotroflar
Metanojenler, Arkea grubunda bulunan ve oksijensiz ortamlarda üreyen metan oluşturucu mikroorganizmalara verilen
genel isimdir. Dünyada bilinen metan üretebilen canlı grubu sadece metanojen Arkeler'dir. Bu arkeler, biyogaz gibi yeşil
enerji üretiminde önemli rol oynamaktadırlar. Bu gruptaki organizmalar, enerji metabolizmalarının bir sonucu olarak
metan gazı (CH4) üretirler. Bu tip organizmalara metanojen denir ve metan üretme işlemi de metanojenesis adını alır.
Metanotroflar ise metan, metanol ,metilamin ve formaldehit dahil
olmak üzere elektron vericisi olarak çeşitli tek karbonlu bileşikleri
kullanan metilotroflar , önemli bir kemoototrof grubudur. Bu gruplar
özellikle önemlidir , çünkü metanın atmosferdeki birikimini önleyecek
bir metabolizmaya sahiptir, böylece sera etkisini azaltır.

ANA SAYFA
Kükürt döngüsü ve demir oksitleyici bakteriler
Süzülme
Gübreleme
Kükürt oksitleyiciler,elektron vericileri olarak kükürt elementi veya sülfürler gibi
indirgenmiş kükürt bileşiklerini kullanabilen tek hücreli prokaryotlardır.
Thiobacillus, Sulfobobus ve asidik ortamlarda yaşayan ve çevrede buldukları
sülfürü oksitleyerek oksijeni bağlarlar. Böylece bu prokaryotlar azot döngüsünün
gerçekleşmesinde büyük rol oynarlar. Bitkilerin topraktan
aldıkları sülfatın oluşmasını sağlarlar.
Demir oksitleyici bakteriler sübstrat olarak Ferröz demiri (Fe+2) ferrik
Demire (Fe+3) oksitler. Kemoototroflardır.

ANA SAYFA
Azot döngüsü
Nitrifikasyon
Oksijensiz solunum olan denitrifikasyonu daha evvel görmüştük bu sayede nitrak
serbest atmosfer azotuna dönüşmüş olur. Bu reaksiyonun tersi olan Nitrifikasyon
ise amonyumun azot bağlayıcı kemototorof bakteriler sayesinden öne nitrite daha
sonra ise nitrata dönüşmesidir. Nitrit bakterilerine Nitrosomas ve nitriti nitrata
dönüştürenlere ise Nitrobacter örnek olarak verilebilir.
Bakteriler sayesinde oluşan nitrat ise bitkilerin azot kaynağını oluşturur. Serbest
Azot bitkiler tarafından kullanılamaz bakteriler bu döngüyü sağlarlar.
Animasyon
Video
Azot döngüsü

ANA SAYFA
Kloroplastlarda gerçekleşen fotosentez iki aşamada
olur. Birinci aşama ışık reaksiyonları adını alır ve
Tilakoyit zarlarda gerçekleşir. Enzimatik reaksiyon(Kalvin)
için ışığa gereksinim yoktur ve kloroplastın stromasında
meydana gelir. Fotosentez sayesinde havadaki CO2 organik
madde halinde sabitlenir. CO2 ‘in kullanıldığı evre ise
Kalvin evresi olarak bilinir. Bu evrenin gerçekleşebilmesi
için ışık reaksiyonlarından ATP ve NADPH gelmesi gerekir.
Fotoototroflar
Işıktan gelen enerji= Oksijenik Fotosentez

ANA SAYFA
Işık enerjisini kullanarak oksijen üretimi ve organik madde üretimiyle son bulan olay fotosentez (Oksijenik) olarak
adlandırılır. Fotosentez prokaryot ve ökaryotlarda gerçekleşir. Prokaryotik canlılarda hücre zarında , ökaryotlarda
ise kloroplast organelinde gerçekleşir.
Ökaryotlarda tilakoyit zarlarda bulunan klorofil büyük
bir moleküldür. En yaygın molekül Klorofil a dir. Işık
tayfının 665 nm’de kırmızı bölgede ve aynı zamanda
430 nm’de mavi ışığı emen özelliğe sahiptir. Yeşil ışık
yansıtılır kırmızı ve mavi ışık emilir.

ANA SAYFA
Yandaki grafikte Klorofil a ve klorofil b nin ışığı soğurma
tayf oranları gösterilmiştir. Beta-karotenlerde 400-500 nm
arasında ışığı soğurma özellikleri vardır. Fikoeritrin
ve fikosiyanin de ışığı soğurmada görevli yardımcı
pigmentlerdir. Bakteriyoklorofil a ise krorofillere göre
ışığın daha uzun dalga boylarını soğurma özelliği
vardır. Bütün bu pigmentler soğurdukları ışığın
enerjisini fotosistem reaksiyon merkezlerine aktararak
ATP yapımında kullanırlar.

ANA SAYFA
Fotosentez de iki tür reaksiyon merkezi vardır.
PSI 700 nm de PSII 600 nm de optimum
şekilde ışığı soğurur. Elektronların PSII den
PSI’ e doğru akışı için ışığın soğurulması
gerekir. En son elektronlar NADP ‘ın
elektron ihtiyacını karşılar ve NADPH haline
indirgenir. PSII nin eksilen elektron ihtiyacını
suyun hidrojenleri sağlar, su burada iyonize
olur. Elektronların taşınmasıyla sağlanan
güçle kloroplastın stromasında bulunan
hidrojenler , tilakoyit boşluğa aktarılır. Burada
H iyonu sayesinde kemiosmotik güç artar ve
hidrojenler ATP sentaz dan geçerken ATP
sentezi gerçekleşir.
Video
Fotosentez

ANA SAYFA
CO2 organik moleküllerin yapısı içine katılması
Kalvin döngüsü olarak adlandırılır. CO2 Rubisco
adı verilen bir enzim tarafından alınır ve glukoz
veya diğer organik karbonik karbon bileşiklerini
sentezlemek için kullanılır. Bu enzim reaksiyonları
dizisinde tilakoyit zarlardan gelen NADPH ve ATP
kullanılır.

ANA SAYFA
Anoksijenik (Oksijensiz) Fotosentez
Suyun kullanılmadığı ve serst oksijenin havaya verilmediği fotosentez tipi bakterilerde görülür ve daha ilkel dünya
şartlarında ilk gözlenen fotosentez tipidir. Yeşil kükürt
mor kükürt bakterileri buna örnek verilebilir. Bu
fotosentez tipinde PSII bulunmaz , PSI den kopan
elektronlar tekrar aynı yere geri döner. Suyun
ayrışmasından elektron almak yerine hidrojen
hidrojen sülfür , kükürt , indirgenmiş demir gibi
minerallerden elektron alır. Ayrıca bakteriklorofil
adı verilen farklı pigmentlere sahiptir.
Işık
CO2 + 2H2S————› (CH2O)n + H2O + 2S
Işık enerjisi
CO2+ H2 —————› (CH2O)n + H2O

ANA SAYFA
Mitokondri ve Kloroplastlarda ATP yapımı
biçiminde bir benzerlik vardır buda bize
organellerin ortak kökeni hakkında ip uçları vermiş olur.
Mitokondride H iyonları zarlar arası bölgede biriktirilerek
sağlanan kemiozmotik güçle ATP yapılırken, Kloroplast da
ise tilakoyit zar içinde biriktirilen hidrojen iyonlarının
stromaya geçişi sırasında ATP yapılır.
Mitokondride H iyonlarının zarlar arası bölgeye itilmesini
sağlayan güç besinlerden gelen hidrojenin elektronlarıdır.
Kloroplasta ise H iyonlarının tilakoyit zar içine geçmesini
sağlayan güç, ışık enerjisi gücüyle sağlanan
elektron hareketidir.
Mitokondri – Kloroplast , ATP yapımı

ANA SAYFA
Evrensel biyokimyasal döngüler ve Mikrobiyal tabakalar
Oksitlenme ve indirgenme faaliyetleri bir döngüye neden olur, örneğin kükürt , kükürt bakterileri tarafından sülfata
oksitlenir, sülfat anaerobik solunum yapan bakteriler tarafından tekrar kükürt bileşiklerine indirgenir. Azot devrini
oluşturan nitrifikasyon ve denitrifikasyon bakterileri de ters yönde çalışır. Karbonda böyle bir ilişki ağı içindedir.
Organik moleküllerin yapısına bağlanma ve tam tersi C02 haline dönüşme.(Fotosentez-Solunum)
Mikroroganizma filmleri, bir anlamda yüzeyi bir çapa olarak kullanarak , mikropların yapışabileceği katmanlar oluşturur.
Bunlara biyofilm denir. Bu mikrop toplulukları farklı türler içerir ve birbirlerine fayda sağlayabileceği bir topluluk
oluştururlar. Biyofilmin en üstünde fotosentez yapan syanobakteriler gibi canlılar , altlarında ise oksijensiz fotosentez
yapanlar ve daha da aşağıda fotosentez yapmayan bakteriler bulunabilir.
Mikrobiyal tabakalar astrobiyolojide önemlidir. Erken dünyanın fosil kayıtlarında tabakalar (Stromatolitler) günümüze
ulaşmıştır.
Tabakalar içindeki biyojeokimyasal döngüler , gezegen ölçeğinde meydana gelen biyojeokimyasal döngünün bir
Mikro kozmozu olarak kabul edilebilir.

ANA SAYFA
Enerjinin Termodinamikleri ve Yaşam
Entropi , moleküler düzensizlik ya da gelişigüzellik ölçüsüdür. Bir madde birlikteliği ne kadar dağınıksa entropisi o kadar
yüksektir. Termodinamiğin ikinci yasası , her enerji aktarımı ya da dönüşümü evrenin entropisini arttırır. Örneğin yeni
yapılan bir bina zamanla bozulmaya başlar yani düzensizlik (entropisi) artar. Bu kendiliğinden oluşan bir süreçtir.
Canlı sistemlerde ise durum tam tersine işler. Organik moleküllerin oluşması daha da karmaşık bileşiklerin oluşması
entropiyi azaltacak yöndedir. Canlılar bunu organize madde ve enerjiyi çevreden alması ve bunları daha düzensiz formda
çevreye geri vermesi ile dengelenir. Örneğin, bir hayvan yediği besinden nişasta , proteinler ve diğer kompleks
molekülleri alır. Katabolik yollar bu molekülleri yıktığında bu hayvan CO2 ve H2O açığa çıkarır. Geniş ölçekte bakıldığında
enerji birçok ekosisteme ışık formunda girer ve ekosistemden ısı şeklinde çıkar.
Video
Entropi

ANA SAYFA
Serbest-Enerji değişikliği, G
Serbest enerji (Gibbs) bir sistemin sıcaklık ve basıncın, örneğin bir canlı hücre içinde olduğu gibi, üniform olduğu
durumda iş yapabilen enerjisidir. G = H- T S
H sitemin entalpisindeki değişimi simgeler( biyolojik sistemlerde toplam enerjiye eşittir.) , S sistemin entropisindeki
değişikliktir. T kelvin cinsinden mutlak sıcaklıktır.
G = G son durum - G başlangıç durumu
Negatif G’ye sahip süreçleri kendiliğinden gerçekleşebileceğini gösterilmiştir. Buna karşılık pozitif ya da sıfır G değerine
sahip olan süreçler asla kendiliğinden gerçekleşmez.
Ekzergonik tepkimeler ,G negatiftir. Örneğin hücre solunumu buna örnek verilebilir.
C6H12O6 + 6O2 ---- 6CO2 + 6H2O G = -686 kcal/mol
Endergonik tepkimeler , G pozitiftir. Reaksiyonun meydana gelebilmesi için dışarıdan enerji alması gerekir.
Fotosentez de G = +686 kcal/mol enerji gerekir bu da güneş enerjisinden sağlanır.

ANA SAYFA
7.YAŞAM AĞACI
Canlıların kendilerinden önce var olan canlılardan evrimleştiği fikri Charles Darwin (1809-1882) tarafından ortaya
koyulmuştur. Darwin’e göre çevreye uygun özelliklere sahip canlıların çevreye uyumları ve üreme şansları daha
yüksektir. Çevre koşulları değiştikçe , popülasyon içindeki uygun varyasyona sahip olanlardan bazıları seçilmiş olur.
Onlar bu çeşitliliklerini gelecek kuşaklara aktarır ve evrim meydana gelir.
Darwin varyasyonun(Genetik çeşitlilik) sebebini bilmiyordu. Gregor Mendel (1822- 1884) genetik özelliklerin dölden
döle nasıl geçtiğini açıklamıştır. Fakat Darwin bu çalışmalardan habersizdi. Mendel’in çalışmaları dikey olarak
genetik özeliklerin nasıl aktarıldığını , baskın ve çekinik karakterlerin döllerde nasıl karıştığını açıklamıştır.
Moleküler genetik ve biyokimya dönemi, genetik kodun kendisini okumamıza ve böylece Dünyadaki canlılar arasındaki
ilişkileri çok daha doğru bir şekilde sınıflandırmamıza izin vermiştir.
Video
Doğal seleksiyon

ANA SAYFA
Dünya üzerindeki canlılar üç üst aleme ayrılır. Bunlar Bakteriler, Arkeler ve Ökaryotlardır. Tek hücreli prokaryotik yapıda
Bakteriler dünyanın birçok bölgesinde yaşarlar. Arkeler ise tek hücreli , prokaryotik hücreli ve dünyanın genelde
zor ortam şartlarında yaşayan canlılardır. Ökaryot canlılar ise tek hücreli olabildikleri gibi çok hücreli de olabilirler.
Protistler, Mantarlar , Bitkiler ve Hayvanlar bu üst alemin üyeleridir.
Filogenetik ağaca göre bu üç üst alem tek bir ortak
atadan evrimleşmiştir. Arkeler prokaryotik hücre
yapısına sahip olmakla birlikte ökaryotik canlılara
daha yakındır. Ortak ata diyagramı ribozomal RNA
dizilerinin genetik karşılaştırılmasına göre çizilmiştir.
LUCA ( Son evrensel ortak ata)
Filogeni , ağaç şeklinde çizilen bir türün veya belirli tür
Gruplarının evrimsel tarihini gösteren diyagramdır.
Sistematik canlıları sınıflandırır , isimlerini belirler,
Tanımlar ve evrimsel ilişkilerini anlamaya çalışır.
Video
LUCA

ANA SAYFA
Canlıları sınıflandırmak
Carolus Linnaeus(1707-1778) ilk bilimsel sınıflandırmayı yaptı. Canlıların ortak benzerliklerine göre yapılan bu girişim
Binominal sınıflandırma olarak adlandırılır.

ANA SAYFA
Genişten dara doğru sıralanan taksonomik gruplar üst alem(Domain) , alem, şube , sınıf, takım, aile, cins ve türdür.
Herhangi bir hiyerarşi seviyesindeki taksonomik birime takson denir.
LATİNCE TÜRKÇE
Domain Üst alem
Kingdom Alem
Phylum Şube
Clasis Sınıf
Ordo Takım
Familia Aile
Genus Cins
Species Tür
•Sistematikte kullanılan en küçük birim Tür (Species) dür. Türler ortak bir atadan
türemiş anatomik benzerlikler gösteren, birbirleriyle çiftleşip verimli döller
oluşturabilen bireyler topluluğudur.
Video
Taxonomy

Amerikan
Kara ayısı
Ursus Americanus
(Ursus)
(Ursidae)
(Carnivora)
(Mammalia)
(Chordata)
(Animalia)
(Eukarya)
Tür Cins Aile Takım Sınıf Şube Alem Bölüm
(Species) (Genus) (Family) (Order) (Class) (Phylum) (Kingdom) (Domain)
•Sınıflandırma birimlerin de
tür den aleme doğru
gidildikçe canlı sayısı artar
benzerlikler ise azalır.
•Tür’ün alt birimi ise varyete ya da
ırkdır.Henüz türleşmemiş bireyler
olarakda adlandırılabilir.
•Türler sabit değildir.Yeni türler var olan
türlerin değişmesiyle oluşur.
ANA SAYFA

ANA SAYFA
Homolog organlar
İnsan Kedi Balina Yarasa
Analog organlar: Araların da genetik bir
yakınlık olmamasına rağmen benzer görev
yapısına sahip organlardır.
Aynı çevresel baskılara maruz kalma sonucu oluşan
benzerlikler yakınsak evrim olarak adlandırılır.
Örneğin memeli olan köstebekle , Avustralya keseli
köstebeği benzer yapılara sahiptir.

ANA SAYFA
Filogenetik ağaçlar köken bağlantılarını gösterir. Yatay çizgiler , iki grup veya türün ayrışmasından bu yana geçen zamana
ya da farklı gruplar veya türler arasındaki genetik değişiklik miktarına karşılık gelebilir. Aşağıdaki şekilde somon balığının
bir dış grup olduğu bağlantılardan anlaşılabilir. Balık dışında bütün canlılar birbirine daha yakındır ve ortak bir kökenden
gelir.
Carnivora takımı , düğüm noktalarına
ayrılır. Bu da uyumlu bir popülasyonun genetik
olarak farklı iki popülasyona bölündüğü
noktayı tanımlar. Bu ayrımlar , daha sonra
bağımsız olarak gelişen iki popülasyonun
coğrafi olarak ayrılması ya da aynı coğrafik
konumda iki farklı yaşam tarzını benimseyen
iki popülasyonun , sonuçta evrim yoluyla
farklı taksonlar haline gelmesine yol açan
etkilerden kaynaklanmaktadır.

ANA SAYFA
Filogenetik ağaç oluşturmak
Filogenetik ağaç için en iyi yöntem genetik bilgiye yani DNA’ya bakmak gerekir. Yakın akraba canlılarda DNA benzerliği
daha fazladır. Ayrıca mutasyonla meydana gelecek değişiklik sayısı da o kadar az olur. Ribozomal RNA (rRNA)genleri de
canlıların filogenetik ağaçlarını oluşturma da kullanılır.
Filogenetik ağaçları oluşturmak için DNA veya diğer moleküllerim verilerin kullanma işlemine moleküler sistematik
denir. Bu işlemler sırasında bilgisayar programları ve matematiksel araçlarda kullanılır. DNA dizilerindeki mutasyonlarda
Önemlidir. Örneğin bir pürin pirimidine , bir pürün başka bir pürine veya bir pirimidin başka bir pirimidine dönüşebilir.

ANA SAYFA
Diğer mutasyonlar ise DNA dizisi içine başka bir nükleotit girmesi (İnsersiyon) ya da eksilmesidir.(Delesyon) Nükleotit
dizilerinde meydana gelen mutasyonların canlılarda görünür etkileri büyük olabilir.
Çeşitli mutasyonlar evrimsel uzaklığın ortaya çıkmasına ve filogenetik ağaçların
oluşturulmasına izin veren , genetik dizi farklılıklarına neden olur. Grafikte mutasyonlar
sonucu Tür1 ve Tür 2 de DNA dizilerinde belli farklılıklar oluşur.
Filogenetik ağaçlar genellikle yatay dalların ölçülmesini sağlayan bir ölçek çubuğuna
sahiptir. Bu tür genetik ağaçlar için genellikle belirli bir pozisyonda bu mesafe
boyunca ortalama nükleotid değişim sayısına karşılık gelir.
Düğüm noktalarındaki sayılar bu dallanma için güvenilirlik düzeyleridir. Bunlar
Bootstrap yöntemi kullanılarak hesaplanır.

ANA SAYFA
Sistematikte, canlıları sınıflandırma da temel kriter olarak ortak atayı kullanan yaklaşıma kladistik adı verilir. Bu
Metodolojiyi kullanmak süretiyle biyologlar, türleri klad adı verilen gruplar içerisinde yerleştirmeye çalışırlar. Kladların
Her biri , bir atasal türü ve ondan türeyen tüm türleri içerir.

ANA SAYFA
Omurga, memeliler diğer omurgalılardan dallanıp ayrılmadan
daha öncesi mevcuttu. Böylece omurga memeliler için paylaşılan
atasal karakterdir, yani bu taksonun atasında ortaya çıkmış bir
karakterdir. Bunun aksine kıl, tüm memeliler tarafından paylaşılan
fakat onların atalarında bulunmayan bir karakterdir. Böylece kıl
memelilerde paylaşılan türemiş karakter olarak düşünülür ve
klada özgü evrimsel bir yeniliktir.

ANA SAYFA
Maksimum parsinomi(Tutumluluk) ve Maksimum olabilirlik
Maksimum parsinomi ilkesine göre , yapılacak ilk iş , olgularla tutarlı
en basit açıklamayı geliştirmektir. Morfolojiye dayalı ağaçların olduğu
durumlarda en tutumlu ağaç , en az evrimsel olayı gerektiren ağaçtır.
Doğru olma olasılığı daha yüksektir.
Maksimum olabilirlik ilkesi , DNA sekanslarının içinde nasıl değiştiğine
ilişkin belirli olasılık kurallarına dayanarak belirli bir DNA verisi seti
üretme olasılığı en yüksek olan ağacı tanımlar.

ANA SAYFA
Hipotezler olarak Filogenetik ağaçlar
Filogenetik ağaçlar kullanılarak yapılan hipotez testlerinin bir örneği
Filogenetik basamaklamadır. Buna örnek dinazorlardır. Kuşlar ve
Timsahlar dinazorlarla ilişkilidir. Kuşların en yakın akrabaları timsah-
lardır. Kuşlar ve timsahların dört odacıklı kalpleri vardır ayrıca
yumurtalarını ısıtarak bakım yaparlar.
Herhangi bir özelliğin kuşlar ve timsahlar tarafından paylaşılıyor
olmasının nedeni , bu özelliğin muhtemelen onların ortak atasında
(mavi nokta ile gösterilen) ve ondan türeyen soyların tümünde
mevcut olmasıdır.

ANA SAYFA
Yatay gen aktarımı
Yatay gen transferi canlılara önemli potansiyel avantaj sağlar. Çevreye uyum sağlayacak bilgiler bu yöntemlerle gelecek
nesillere aktarılır.
a)Transformasyon: Bir bakterinin çevresel ortamdan ek
DNA parçalarını almasıdır.
b)Transdüksiyon: Bir bakteriyofaj enfekte ettiği bakterinin
parçalanmasına neden olabilirken bazen de virüs genomu
Bakteri genomu ile birlikte durabilir. Böylece bakteri DNA’sı
yatay yolla virüs genlerini kendine katmış olur.
c)Konjugasyon: İki bakteri arasında pilus adı aracılığıyla
DNA dan oluşan plazmidin diğer bir bakteriye aktarılmasıdır.
Böylece bir bakteri sahip olduğu bir özelliği diğer bakteriye
aktarmış olur.
Video
Yatay gen aktarımı

ANA SAYFA
Genomların evrimi
Moleküler yöntemler, fosil kayıtları zayıf ya da hiç olmayan günümüzdeki organizma grupları arasındaki filogenileri
yeniden oluşturmamıza izin verir. Ribozomal RNA(rRNA) kodlayan DNA yavaş değişir. Farklı taxonlar arasındaki değişimleri
ve akrabalıkları anlamamızı sağlar. Milyonlarca yıllık değişimleri anlamamızı sağlar. Bu yöntemle mantarların bitkilere
değil hayvanlara yakın olduğu anlaşılmıştır.
Buna zıt olarak mitokondriyal DNA (mtDNA) ise hızlı değişir ve yakın zamandaki evrimsel olayları incelemek için
Kullanılır. Bu yöntemle yerli Amerikan grupları arasındaki akrabalık ilişkisinin izi sürülmüştür.

ANA SAYFA
Moleküler saatler
Filogenetik ağaçlar, belirli yapılarda veya moleküllerde zamanla oluşan
küçük evrimsel değişiklikler fikrine dayanır. Örneğin hemoglobindeki
amino asit farklılıklarının sayısının zamanla aşağı yukarı doğrusal
olarak değiştiği fark edilmiştir.
Yandaki çizelge de siyah veri noktaları, hastaların kan örneklerindeki
bir HIV geninin DNA dizilerine dayanmaktadır.
Video
Moleküler saatler

ANA SAYFA
8.ZOR ORTAMLARDA YAŞAM(BİO-UZAY SINIRLARI)
Bio-Uzay sınırları ,Dünyadaki yaşam hakkında anladıklarımızla sınırlıdır. Yaşamın var olabileceği fiziksel ve kimyasal
zorluklar tarafından tanımlanan alandır burası. Bu sınırlar hayatta kalmak , metabolik aktivite veya üreme için
tanımlanabilir. Bu tür canlıların çoğu tek hücreli bakteri ve arke gibi prokaryotik canlılardır.
Zor ortamda yaşayan birinci grup ekstremofil olarak tanımlanabilir.
Bu grup yaşayabilmek için zorlu ortamlara ihtiyaç duyar normal
yaşam koşulları onlar için öldürücüdür.
İkinci grup ekstremotolerant canlılardır. Bunlar, zorlu koşullarda
büyümeye uyarlanmamış , ancak bu koşullarda büyüme kapasitesine
sahip canlılardır. Örneğin Kuzey kutbunda yaşayan siyanobakteriler
normal şartlarda da yaşayabilirler.
Ekstremofil canlıların büyük bir kısmını arkeler oluşturur. Ökaryotlar
da da zorlu ortam şartlarına uyum sağlamış az sayıda canlı grubu
vardır.
Video
Ekstremofiller

ANA SAYFA
Yüksek sıcaklıklarda yaşam
Uygun büyüme sıcak aralığı 45-80 C ise termofiller, 80 C’nin üstünde yaşıyorlarsa hipertermofiller adını alır. Yellowstone
milli parkındaki kaplıcalar , derin deniz hidrotermal bacaları ve yerkabuğunun derin bölgelerinde yaşarlar. 122 C de
büyüyen Methanopyrus kandleri siyah duman bacalarında yaşar ve yaşam için bilinen en üst sıcaklık derecesinde
yaşayan arkedir.
Canlılar zor ortam şartlarında dayanmak için ek
adaptasyonlara ihtiyaç duyarlar Yüksek sıcaklık hücre
zarlarını bozar. Bu canlıların proteinlerinden amino
asitler ek kovalent ve iyonik bağlar yapar. Bozulan
proteinleri tekrar eski haline döndürmek için ısı şoku
ve şaperon proteinlerine sahiptirler.
Isıya dayanıklı arkelerde bulunan bazı özel enzim ve
proteinler onlardan izole edilerek günümüzde genetik
mühendisliğinde kullanılan en önemli malzemeleri
oluşturur. Örneğin Polimeraz zincir reaksiyonunda
kullanılan polimeraz enzimleri arkelerden elde edilmiştir. Taq polimeraz volkanik bacalarda yaşayan Thermus aquaticus
dan elde dilmiştir. Bu enzim yüksek sıcaklıklarda DNA eşlenmesini gerçekleştirir.

ANA SAYFA
Düşük sıcaklıklarda yaşam
Bunlar için uygun büyüme sıcaklığı 15 C nin altıdır. Psikrofilik ya da kriyofilik olarak adlandırılırlar.
Kutup bölgelerinde yaşayan Arthrobacterlerin bazı üyeleri ve UV radyasyona maruz kaldıklarında
sarı , kırmızı ve turuncu renk veren kar algleri bu tür canlılara birer örnektir.
Düşük sıcaklıklarda zar akışkanlığı azalır ve madde alışverişi olumsuz etkilenir. Bundan
Korunmak için soğuğa dayanıklı mikroorganizmaların zarları doymamış yağ asitlerinden
(Zeytinyağı gibi) oluşur böylece akışkanlık korunmuş olur. Ayrıca hücre içinde buz kristallerinin
oluşmasını engellemek için trehaloz gibi şekerler üretirler.
Soğuğa dayanıklı canlılar yüksek tuza uyum sağlamışlardır. Çünkü tuzlu su donma noktasını
düşürür. Buz içinde tuzlu su gözenekleri ve kanalları böyle ortamlar oluşturur.

ANA SAYFA
Tuzlu ortam seven organizmalar ve düşük su aktivitesi
Tuzcul (Halofilik) canlılar %15’ten %37’ye kadar NaCIiçeren ortamlarda yaşarlar. Örneğin Ölü deniz . Bu canlılardan
bazıları, doğal habitatların kenarlarında biriken evaporitler olarak bilinen katı tuz kabuklarında yaşarlar. Yüksek tuz
içeren ortamlarda yaşayan mikroorganizmalar içeri giren fazla tuzu dışarı atma ya da içeri alma stratejileri
geliştirmişlerdir.
Tuzu içeri alan canlılar zorunlu halofillerdir. Hücre içine alınan tuz dış ortamla eşit yoğunluk oluşturur. Ölü denizden
elde edilen Haloferax volcanii böyle bir bakteridir. Tuzu dışarı atan halofiller ise yüksek ozmotik basınca karşı
koymak için hücre zarı boyunca uyum geliştirmişlerdir.
Yaşamın düşük su aktivite sınırı , kuraklığa dirençli çeşitli mantarlar tarafından belirlenmiş ve yaklaşık olarak o,6’dır.
düşük su aktivitesi yüksek tuz ve kuraklık stresiyle ilişkilidir. Birçok gıda düşük su aktivitesine sahiptir, örneğin bal tipik
olarak 0,5 ile 0,7 arasında su aktivitelerine sahiptir ve bu balın neden daha az mikroorganizmalardan etkilendiğini
açıklar.

ANA SAYFA
pH değişimine uyum sağlayan Ekstremofiller
Genellikle pH’3 altında yaşayan organizmalara asidofiller , pH9’un üzerinde yaşayan mikroorganizmalar ise alkafiller
olarak adlandırılır. Pirit (demir sülfür) suda reaksiyona girdiğinde sülfür sülfürik asite oksitlenir ve pH2’ye düşer buna
Örnek olarak İspanya’daki RioTinto nehri verilebilir. Burada yaşayan prokaryotların hücre içi PH değerleri normaldir.
Çünkü hücre içindeki fazla protonları hücre dışına pompalarlar. Böylece hücre içi proteinlerin bozulmalarını engellerler.
Örnek Nocardiopsis alba bakterisi.
Ortamdaki OH (Hidroksil) iyonu miktarı artarsa pH 7’nin üstüne çıkar. Bu iyonlar
moleküllere zarar verir onun için hücreye girmesini engelleyen negatif yüklü
hücre duvarlarına sahiptir. pH 12’de büyüyebilen Bacillus alcalophilus gibi
canlılar alkafillere örnek verilebilir.
Rio Tinto nehri

ANA SAYFA
Yüksek basınç altında yaşam
Video
Mariana çukuru
Okyanuslarda, basınç her 10 m derinlik için yaklaşık bir atmosfer artar, böylece Mariana Çukurunda (Pasifik okyanusunda
10.970 m) basınçlar 1000 atm’yi aşar. Piezofilik veya Barofilik canlılar yüksek basınçlı ortamlarda yaşar.
Bu canlılara örnek olarak 1000 atm basınçta ve 3 C sıcaklıkta yaşayan
Halomonas salaria bakterisi verilebilir. Yüksek basınçta moleküllerin
paketlenmesi ve zardaki akışkanlık azalır. Buna önlem olarak hücre
zarları arasına doymamış yağ asitleri eklenerek zar akışkanlığı arttırılmış
olur. Ayrıca zarlardaki geçişkenliği arttıran protein oranları fazladır.

ANA SAYFA
Yüksek radyasyona tolerans
Bazı mikroorganizmalar gama radyasyonu gibi çok yüksek iyonlaştırıcı radyasyonda dahil olmak
üzere yüksek radyasyona dayanıklıdır. Örneğin 10000 Gray radyasyon dozu Deinococcus
Radioduran bakterisi tarafından tolere edilebilir. Soğuk ve sıcak çöllerdeki kayalar ve diğer
Ortamlarda yaşayan bazı siyanobakteriler 15.000 gy gama ışınına dayanabilir. Bu canlılar
Radyotoleranttır. Radyasyona genomunun birçok kopyasını yaparak dayanırlar ve yüksek oranda
DNA onarım mekanizmalarına sahiptirler.
Deinococcus, genetik mühendisliğinde çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Özellikle radyoaktif
ortamlardaki çeşitli çözücüleri ve ağır metalleri sindirmesi sağlanmaktadır. Örneğin civa redüktaz
sentez kodunu barındıran bir genin, Escherichia coli'den Deinococcus'a aktarılmasıyla, nükleer
silah fabrikalarından artan atıklarda yer alan civa iyonlarının zehirden arındırılması için
kullanılmaktadır. Craig Venter Enstitüsü, bu canlıların sahip olduğu hızlı DNA onarım
mekanizmasından esinlenerek yeni bir sistem kullanarak yapay DNA parçalarını kromozomlara
eklemeyi denedi. Bu denemenin amacı, Mycoplasma laboratorium adı verilen yeni bir sentetik
organizma oluşturmaktı.

ANA SAYFA
Zehirli ortamlarda yaşam
Cupriavidus metallidurans adlı bakteri yüksek oranda çinko ve ağır metallerin olduğu yerlerde
yaşarlar. İçerdikleri plazmidler kobalt , nikel , çinko ve kadmiyumın hücre dışına atmasına izin
veren genler bulunur. Metallere dayanıklı bu canlılar , toksik metallerin biriktiği volkanik kaplıcalar
gibi ortamlarda yaşarlar.

ANA SAYFA
Kayaçlarda yaşam
Kasmendolitler , kayaların donması ve çözülmesi sonucu kaya kırıklarında yaşayan mikroorganizmalardır, Kriptoendo-
litler kaya içindeki gözeneklerde yaşarlar. Öendolitler aktif olarak kayalarda gömülü olan canlılardır kayaların içine
doğru ince bir tünel oluşturan siyanobakterilerdir. Epilitler ise kayaların yüzeylerinde yaşarken , hipolitler kayaların
altında yaşarlar.
Asteroitlerde bu tür organizmalar bulunabilir. Kaya katmanları
morötesi ışınları engelleyebilir , kayalardaki gözenekler suyu
tutabilir ayrıca güneş ışığını emerek metabolik faaliyetler için
uygun ortam oluşturabilir.
Bazı mikroorganizmalar yüksek basınca, sıcak , asidik sulara ve
kurak ortamların hepsine birden dayanıklıdır. İki veya daha fazla
zorluğa uyum sağlayan canlılara çoklu ekstremofiller denir.

ANA SAYFA
Yeraltında yaşam
Besin maddelerinin eksikliği , yüksek basınç ve sıcaklık, tuzluluk, kuraklık ve zehirli elementlerinin yüksek
konsantrasyonda olması yeraltının uç noktalarının özelliğidir. Mikroorganizmalar derin yağ kaynaklarında
hidrotermal sistemlerde, derin granitlerde ve diğer kayaçlarda bulunmuştur. Yeraltı derinliklerindeki ekstremofillerin
çoğu kemoototrof veya kemoheterotroflardır.
Yeraltında yaşayan mikroorganizmalar son derece düşük enerji kullanımına uyum sağlamıştır. Uzun süre uykuda kalma
yeteneğine sahiptirler ve bölünme süreleri bin yılı aşar. Bu tür yeraltı ortamlarında canlı yaşamının olması
astrobiyologlara umut vermektedir.
Zorlu koşullarda dormansi (Uyku hali)
Bacillus ve Clostridium gibi bakteriler zor ortam şartları ile karşılaştıkların endospor oluştururlar. DNA’sı eşlenir ve bir
kopyası sıkıca paketlenerek bakteri içinde spor oluşumu tamamlanır. Zor ortam bakterinin ana DNA’sının yok
olmasına neden olur ama spordaki yedek DNA kalıcıdır.

ANA SAYFA
Sporlar kompleks bir yapıya sahiptir. Sporun en dış yapısında ekzospor adı verilen glikoprotein bir yapı
bulunur. Sporun kabukları güçlü enzimlere ve sıcaklığa dayanıklı bir yapıdadır. Kabuğun altında peptidoglikan bir
yapı bulunur. En iç yapıda ise kalsiyum dipikolinate ile tespit edilen DNA bulunur.
Sporlar uzay şartlarına dayanıklıdır. Bazı kayaçların içinde
500.000 yıl yaşında sporlar bulunmuştur. Birçok çevresel
faktöre dirençli olmalarına rağmen kısa dalga boylu UV
radyasyona dayanıklı değildirler. Atmosferleri ince olan
Mars gibi gezegenlerde hayatta kalma olasılıkları olmamakla
birlikte toprak altında ya da insan yapımı aletlerin içinde
kalabilir. İnsan eliyle bakteri sporları bilmeden başka
gezegenlere aktarılabilir. Bunu engellemek için gezegen
koruması protokolü vardır.

ANA SAYFA
Ökaryotik ekstremofiller
Bakteri ve arkelerden başka bazı mantarlar(Xeromyces bisporus) ekstrem koşullara dayanıklıdır. Bazı
karides türleri (Artemia salina) tuzlu suya ,kuraklığa hatta uzay koşullarına dayanıklıdır. Bir ağaç
kurbağası olan Lithobates sylvaticus kış aylarında donmadan durabilir. Kış aylarında kandaki glikojeni
Glikoza döndürürler böylece donmazlar. Böcekler ve balıkların bazı grupları kutup bölgelerinde
yaşayabilir. Kanlarında donmayı engelleyen bir çeşit antifiriz proteinler bulunur.
Tardigrat grubu(Su ayısı) 151 C ‘ye kadar ısıtılıp -200 C’ye kadar soğutulursa , hatta basınç 1200
kat arttırılsa bile hayatta kalabilirler. UV radyasyona bile dayanıklıdırlar.
Artemia salina
Tardigrat
Yaşamın sınırları
Ekstrem
Ekstrem
Bir ortamın yaşanabilir olması için temel
unsurların (CHNOPS) fiziksel, ve kimyasal
koşulların ayrıca çözücü olarak suyun
olması gerekir.

ANA SAYFA
9.EVREN VE GÜNEŞ SİSTEMİ
Yaşam elementlerinin oluşumu
Video
Evrendeki yerimiz

ANA SAYFA
Kozmik evreni ölçmek için kullanılan birimlerden biri Astronomik Birim (AB), Dünyanın güneşe olan uzaklığıdır. Bu
mesafe 149.597.870.700 m’dir. Işık yılı ise ışığın bir yılda aldığı mesafedir. Bu da yaklaşık 10 trilyon km’dir. Bir başka
ölçü birimi parsektir. Parsek, gökbilimde kullanılan uzaklık ölçü birimidir. Paralaksı 1 olan bir gökcisminin uzaklığına
denktir. 1 Parsek, yaklaşık 3,26 ışık yılına eşdeğerdir.
Samanyolu gök adamızı’nın çapı 100.000 ışık yılıdır. Güneş sistemimiz Orion(Avcı) kolunun
içindedir. Güneş galaktik merkeze yaklaşık 26.000 ışık yılı uzaktadır. Samanyolu galaksisinin
merkezinde güneşin 4 milyon katı süper kütleli bir kara delik vardır ve bütün sistem onun
etrafında dönmektedir. Bize en yakın galaksi olan Andromeda ile birlikte yerel galaktik
grubun yerel kümesini oluşturuyoruz. Yerel grubumuz Başak kümesi içinde yer almaktadır.
Evrenimizin başlangıcı 13.8 milyar yıl öncesine dayanmaktadır. Evrenin Büyük patlama (Big Bang)
ile oluştuğu düşünülmektedir.

ANA SAYFA
Tüm evren tekillik denilen bir noktadan patlayarak oluşmuştur. Evrenin yaklaşık 10-37 saniyesinde kozmik olarak bir
genişleme evresi vardır. Genişleme durduktan sonra evren temel parçacıklardan ve enerjiden oluşuyordu. Evrenin
yoğunluğu azalmaya başladıkça sıcaklık da düşmeye başladı. İlk mikrosaniye den sonra protonlar ve nötronlar oluşmaya
başladı. Üç dakikadan sonra sıcaklık 1 milyar
K altına düştü ve ilk atom çekirdekleri
oluştu. İlk oluşan , bir nötron ve bir proton
içeren bir hidrojen izotopu olan döteryum-
dur. Diğer çekirdekler ise trityum ve helyum-
3 dür. Ancak bu çekirdekler kararsızdır ve
çarpışma sonrası helyum-4’ü oluştururlar.
Evren yaklaşık 380.000 yıl boyunca veya
sıcaklıklar ilk atomların (hidrojen) oluşmaya
başladığı 3000 K’nin altına düşene kadar
bir plazma olarak kaldı.
Video
Büyük patlama ve evren modelleri

ANA SAYFA
Evren genişlemektedir. Uzak nesnelerin ışığı, elektromanyetik tayfın kırmızı ucuna doğru kayar. Bu kırmızıya kayma
Doppler etkisiyle ilgilidir. Diğer bir kanıt Hubble Yasası’dır. Uzaktaki nesnelerin birbirlerinden daha hızlı uzaklaşıyor
gibi görünmesi , evrenin ilk oluştuğu zaman çok daha küçük olduğunu gösterir.
Hubble yasası
Video
Edwin Hubble
Video
Doppler etkisi
Evrenin ilk dönemlerinde oluşan kütle kümeleri, ilk ön-gökadaları oluşturdu. Bu aşamada
C,N,P,O,Fe gibi elementler yoktu. Bu yaşam için uygun bir evre değildi ve Astrobiyoloji
öncesi bir evrendi. Yaşamın temel elementlerini bir sonraki evrede meydana gelecek
yıldızlar oluşturacaktı.
Küçük kütleli yıldızlar
Bu tür yıldızlar bizim güneşimizin -2,5 katı veya daha az kütleli yıldızlar olarak tanımlanır. Yüzey sıcaklıkları yaklaşık
8500 K’nin altında ve Güneşin parlaklığından da 20 kat veya daha az parlaklığa sahiptirler. Güneşin oluşumu içeriye
çöken bir gaz bulutuyla dışarı doğru itilen gaz basıncının arasındaki değişmeden kaynaklanmıştır.

ANA SAYFA
Güneş enerjisini nükleer füzyon dan alır. Nükleer füzyon daha küçük kütleli elementlerin daha büyük element
yapmak için bir araya geldiği ve enerjinin serbest bırakıldığı süreçtir. Bu olay nükleer fisyon dan farklıdır. Burada
Uranyum enerji salınımıyla daha küçük ve kararlı elementlere dönüşür.
Bizim güneşimizde yaklaşık 5 milyar yıl sonra hidrojenler bitecek ve yıldız
kendi üzerine çökmeye başlayacak fakat yıldız etrafına doğru genişlemeye
başlayacak buna kırmızı dev denir. Bu sırada yıldızda helyum çekirdekleri
Karbon elementini oluşturmaya başlar. Bu reaksiyon astrobiyolojik açıdan
önemlidir. Çünkü evrendeki karbonun temelini oluşturur. Daha sonra yıldız beyaz
cüce haline gelir ve bir karbon yıldızı olarak kalır. Bu durum evrendeki birçok
yıldızın kaderidir.
Video
Kırmızı devler beyaz cüceler

ANA SAYFA
Büyük kütleli yıldızlar
Bu yıldızların kütleri Güneşinkinden sekiz kat veya daha fazladır. Böylece çok daha yüksek sıcaklıklara ulaşırlar. Hidrojenin
Helyuma dönüşmesine, CNO döngüsü olarak adlandırılan bir döngü takip eder. CNO döngüsünde karbon, helyum
Üretimi için bir katalizör görevi görür. Büyük kütleli yıldızlar , küçük kütleli yıldızlara göre daha kısa ömürlüdür.
Büyük kütleli yıldızlarda
elementler sırasıyla oluşur.
En son demir oluşur. Yıldızın
çekirdeği demirden oluştuğunda
yıldız ölüme mahkumdur.

ANA SAYFA
Kütleçekim, elektronların nötronları oluşturmak için protonlarla kaynaşmaya itilmesine yetecek kadar büyük hale gelir.
Böylece nötron dejenere madde üretilir. Yıldız, sadece birkaç kilometre çapında bir nötron yıldızı oluşturmak için çöker.
Bu felaket meydana geldikçe, süpernova patlamasında yıldızın dış katmanlarını havaya uçuran muazzam miktarda
enerji açığa çıkar. Nötron yıldızı yeterince büyükse, daha da çökebilir ve bir kara delik haline gelir. Demirden başka
Diğer elementlerin oluşması süpernova patlaması ile meydana gelir.
Hidrojen ve helyum evrendeki en yaygın ve ilk oluşan elementlerdir. Helyumun yaşamla çok az ilgisi vardır, ancak karbon
bazlı bileşiklerde temel bir element olmasının yanı sıra hidrojen de büyüme için bir elektron vericisi olarak kullanılabilir.
Yıldızların çekirdekleri element üretim yeridir. CHNOPS elementleri yıldızların çekirdeklerinde oluşmuş ve evrene
yayılmıştır. Ayrıca süpernova patlamaları diğer elementleri oluşturmuştur. Kısaca yaşamın temel molekülleri yıldız
kökenlidir.
Khan Akademi Dev Yıldızların Yaşam Döngüsü
THE ASTROBIOLOGY
PERIODIC TABLE

ANA SAYFA
Hertzsprung-Russell diyagramı
Hertzsprung-Russell diyagramı veya Hertzsprung-Russell
çizeneği (ayrıca H-R diyagramı veya HRD olarak da anılır)
yıldızları ışınım güçleri, etkin sıcaklıkları gibi özellikleri
arasındaki ilişkileri gösteren bir çizelgedir. 1910 yılı civarında
Ejnar Hertzsprung ve Henry Norris Russell tarafından
oluşturulmuş olup yıldızların evrimini anlama çalışmalarında
önemli bir rol oynamıştır. Yıldızın çizelgedeki konumunun
değişimine bakılarak yıldızın evrimi izlenebilir. Yukarıda verilen
HR diyagramında sıcak yıldızlar solda, soğuk yıldızlar sağda;
parlak yıldızlar üst tarafta, sönük yıldızlar alt tarafta kalmıştır.
Güneş ise yaklaşık ortalama bir konumdadır. Bu diyagramda
güneşin ışınım gücü (Lsun) değeri 1 olarak baz alınmıştır.
Güneşin sıcaklığı ise 5.400 oK'dir.

ANA SAYFA
Güneş sisteminin oluşumu
Khan Akademi Gezegen oluşumu
Güneş Sistemi 4,6 milyar yıl önce dev bir moleküler
bulutun çökmesi sonucu oluşmuştur. Bu ilk bulutun birkaç
ışık yılı genişliğinde olduğu ve birkaç yıldızın doğumuna da
sebep olduğu düşünülmektedir. Çok eski göktaşlarının
incelenmesi sonucunda, ancak çok büyük patlayan
yıldızların merkezinde oluşabilecek kimyasal elementlere
rastlanması Güneş'in bir yıldız kümesi içinde ve birkaç
süpernova patlamasının yakınında oluştuğunu kanıtlar. Bu
süpernovalardan gelen şok dalgası çevrede bulunan
bulutun içinde yüksek yoğunluk bölgeleri oluşturarak iç gaz
basıncını yenecek ve içe çöküşe neden olacak
kütleçekimsel kuvvetlerin oluşmasına izin vererek Güneş'in
oluşmasını tetiklemiş olabilir.

ANA SAYFA
Sonradan Güneş Sistemi olacak olan ve güneş öncesi bulutsu olarak bilinen bölge 7.000 ile 20.000 AB çapında ve
Güneş'in kütlesinden biraz daha fazla bir kütleye sahipti (0,1 ile 0,001 güneş kütlesi kadar). Bulutsu içe doğru çöktükçe
açısal momentumun korunması nedeniyle daha da hızlı dönmeye başladı. Bulutsunun içindeki maddeler yoğunlaştıkça
içindeki atomlar artan frekanslarla çarpışmaya başladı. Hemen hemen kütlenin tamamının toplandığı merkezin sıcaklığı,
etrafındaki diske göre giderek daha da arttı. Kütleçekimi, gaz basıncı, manyetik alanlar ve dönüş, küçülen bulutsuyu
etkiledikçe kabaca 200 AB çapında, kendi etrafında dönen gezegen öncesi bir diske dönüştü ve merkezde sıcak ve
yoğun bir önyıldız oluştu.
Yaklaşık 100 milyon yıl sonra içeri çöken bulutsunun merkezinde bulunan hidrojenin yoğunluğu ve basıncı önyıldızın
nükleer füzyona başlamasına yetecek miktara gelmişti. Termal enerjinin kütleçekimsel daralmaya karşı durabildiği
hidrostatik dengeye ulaşana kadar bu artış devam etti. İşte bu noktada güneş artık tam bir yıldız olmuştu.
Geride kalan gaz ve tozdan ibaret güneş bulutsusundan çeşitli gezegenler oluşmuştur. Bu oluşumun kaynaşma süreciyle
olduğuna inanılmaktadır. Kaynaşma; gezegenlerin merkezde yer alan önyıldız çevresinde dönen toz taneleri olarak
başlamaları, yavaş yavaş bir ile on metre çapında topaklar hâline gelmeleri, daha sonra çarpışarak 5 km çapında
gezegenciklere dönüşmeleri ve sonraki birkaç milyon yıl boyunca çarpışmalara devam ederek her yıl kabaca 15 cm kadar
büyümeleri sürecidir.
İç Güneş Sistemi, su ve metan gibi uçucu moleküllerin yoğunlaşmasına izin vermeyecek kadar çok sıcaktı, dolayısıyla
oluşan gezegencikler gezegen öncesi diskin yalnızca 0,6% kütlesinden ibaretti ve genel olarak silikatlar ve metaller gibi
yüksek erime noktasına sahip olan kimyasal bileşiklerden oluşmuşlardı. Bu kayasal gökcisimleri sonunda karasal
gezegenler oldu. Daha ötelerde Jüpiter'in kütleçekimsel etkisi gezegen öncesi gökcisimlerinin bir araya gelmesini
engelledi ve geride asteroit kuşağı kaldı.

ANA SAYFA
10.UZAYDA KARBON İZİ
Astrokimya
Uzay ilk bakıldığında boş bir ortam gibi görünür , ancak kızıl-altı ve radyo teleskoplarla uzaya bakıldığında uzayın
bulutlarla dolu olduğu görülür. Bize siyah görünen boşluğun, enerjiyi emen iyonik, atomik ve moleküler materyallerden
oluşan bulutlara sahip olduğu görülür.
13,8 milyar yıl önce oluşan evrende kimyasal olarak basit elementler vardı.
Bunlar hidrojen,döteryum,helyum3,4 ve lityumdur. Bunlar kendi aralarında
reaksiyona giriyorlardı.
Solda görünen normal ışıkta, sağda kızıl-altı ışıkta aynı bölge
Erken yıldızlar oluştuktan sonra içlerindeki nükleer
füzyon nükleosenteze yol açtı. Bu reaksiyonlar
daha sonra karbon kimyasının oluşabileceği daha
ağır elementlerin oluşumuna izin verdi.

ANA SAYFA
Farklı ortamlar
Dağınık yıldızlararası bulutlar CO,OH,CH,CN ve CH+ gibi basit
Diatomik moleküller içerir. Yandaki şekilde Güneş sistemimizin
İçinden geçtiği dağınık bulutları göstermektedir.
Moleküler bulutlar aşırı soğuk bölgelerdir. Bu bulutlara dev
moleküler bulutu (GMC) denir. Moleküler bulutlar yıldızların
doğum yerleridir. Buna örnek olarak Orion bulutsusu verilebilir.
Kara bulut B68 Güney takımyıldızı Ophiuchus’a doğru yaklaşık
500 ışık yılı uzaktadır.

ANA SAYFA
Ön gezegensel disk
Gaz bulutları kendi kütleçekimsel çekimleri altında çökmeye başlar. Merkezde materyal nükleer füzyonu ateşlemek için
yeterli basınca ulaştığında bir yıldız oluşur. Yandaki resimde yaklaşık 176 ışık yılı uzaklıktaki Hydra takımyıldızında
turuncu bir cüce yıldız olan TW Hydrae gösterilmektedir.
Disk yüksek sıcaklıklara ev sahipliği yapmasının yanı sıra, dağınık veya dev
moleküler bulutlara kıyasla oldukça yoğundur. Moleküler gaz, dış diskteki
toz taneciklerinde donar, ancak buzlar iç diskte buharlaşır. Tüm bu çeşitlilik
her tür bileşiğin farklı kimyasal koşullar altında sentezlenebildiği bir sera
yaratır.
176 ışık yılı uzaklıktaki TW Hydrae

ANA SAYFA
Karbon bakımından zengin yıldızlar
Bazı yıldızlar karbon bakımından zengindir ve karmaşık karbon moleküllerinin oluşumu için uygun yerlerdir.
Bir karbon yıldızının çevresinde bir yıldız çevresi zarfı vardır. Burada doğrusal hidrokarbonlar olmak üzere yaklaşık
60 molekül tespit edilmiştir. Bir yıldızın içinde ışığın yayıldığı bölge olan fotosferin yakınında , kimyasal reaksiyonlar
CO,N2,HCN ve C2H2 gibi basit molekülleri üretirler.
Süpernova patlamaları yaklaşık 1 km-1 hızda süpersonik şok dalgaları oluşturabilirler. Bu şoklar yıldızlararası ortamda
gazı sıkıştırır ve ısıtır. 3000 K gaz sıcaklığına neden olabilir.
Bu şoklarda üretilen ısı, daha karmaşık moleküller üreten
nötr moleküller arasındaki endotermik kimyasal reaksiyonları
(enerji gerektiren) yönlendirmek için kullanabilir.
Karbon bakımından zengin bir yıldız.
IRC+10216
Kepler süpernovası 20.000 ışık yılı
uzaklıkta.

ANA SAYFA
Bileşikler nasıl oluştu?
Uzaydaki düşük basınç ve düşük sıcaklıklara rağmen , yüksek
radyasyon sayesinde hidrojen ve helyum iyonize olabilir. Bu
iyonlar daha sonra karbon içeren siyanür, alkol ve azotlu karbon
bileşiklerine dönüşebilir.
Elektron ışıması
Fotoiyonizasyon
Kozmik ışıma
Uzayda su oluşumu bile kozmik ışın etkileşimleriyle
gerçekleşebilir. Bu durum 12 milyar ışık yılı
uzaktaki Kuasar APM 08279 da gözlemlenmiştir.
Astrobiyolojik açıdan suyun evrensel bir
çözücü olduğu fikri desteklenmiştir.

ANA SAYFA
Yıldızlararası tanecikler
Uzayda sadece gaz fazına bağlı olarak karbon temelli bileşiklerin oluşabileceği tam kanıtlanmamıştır. Buna ek olarak
yıldızlararası silikat ve buz tanelerinin karmaşık moleküllerin oluşumunu sağlayabileceği düşünülmektedir.
Yıldızlararası tanecikler, silikat çekirdekli küçük tanecikler veya
buz kaplamalı karbon açısından zengin çekirdeklerdir. Bu
yapılar reaksiyona giren maddelerin toplanabileceği bir
yüzey sağlar, burada ışımalar ve reaksiyonlar gerçekleşebilir.

ANA SAYFA
Sıcak atom reaksiyonu
Tutunma
Ayrışma
Yıldızlararası taneciklerin buzlu kenarlarında meydana gelebilecek
üç çeşit reaksiyon tipi yandaki şekilde gösterilmiştir. Birinci şekilde
birinci molekül tanecik yüzeyine bağlanır, başka bir molekül ilk molekülle
reaksiyona girer ve başka bir moleküle dönüşür daha sonra buzlu
yüzeyden ayrılır. Diğer şekiller de buna benzer yollarla farklı şekillerde
meydana gelir.
Reaksiyon

ANA SAYFA
Karbon bileşiklerinin oluşumu
Karbon ekleme
Radyasyon ilişkisi
Yoğunlaşma
Atomik ekleme
Öncül moleküller oluştuktan sonra daha karmaşık karbon bileşikleri de
üretilebilir. Bunun Astrobiyoloji için büyük bir önemi vardır. Uzayda sentezlenen
bu moleküllerin sonradan dünyaya ulaştığı fikri çekicidir. Formaldehit uzayda
tespit edilen ilk organik moleküldür. CO de yıldızlararası ortamda son derece
bol bulunmaktadır.
Yıldızlararası bölgede gözlemlenebilen 25 fazlı karbon molekülü yandaki
şekilde gösterilmiştir.

ANA SAYFA
Polisiklik aromatik hidrokarbonlar (PAH)
PAH’lar uzayda gözlemlenmişlerdir. Çoğunlukla karbon halkalarından veya
aromatiklerden oluşan kararlı bileşiklerdir. Galaksideki tüm karbonun yaklaşık
%10-15’ini oluştururlar. Göktaşlarında çok yaygındırlar. Oksijenli koşullarda
biyolojik moleküllerin öncüsü kabul edilen kinonlar ve diğer organikleri oluşturmak
için reaksiyona girmiş olabilirler.
PAH’lar ayrıca nükleik asitler gibi diğer moleküllerin oluşumu için yapı iskelesi
görevi görmüş olabilir.
PAH’ların bir kısmı
Küçük Macellan Bulutunda bucky
Küreleri’nin (C60) keşfini gösteren bir şekil

ANA SAYFA
Prebiyotik bileşikler ve kuyruklu yıldızlar
Uzay ortamında prebiyotik bileşiklere kesin bir kanıt şimdilik bulunamamıştır. 400 ışık yılı uzaktaki bir ikili sistemde
bir şeker molekülü olan glikolaldehit keşfedilmiştir. Göktaşlarında amino asitlerin , şekerlerin ve nükleobazların varlığı bu
moleküllerin ön gezegen disklerinde olabileceğini düşündürür.
Organik materyaller 20-100 bin AB uzaklıktaki Kuiper kuşağında ve Oort bulutunda bulunurlar. Kuyruklu yıldızlarda ise
moleküllerin bulunuşlarında büyük bir çeşitlilik olabilir. CO, kükürt içeren bileşikler, formaldehit amonyak bulunabilir.
Halley kuyruklu yıldızı spektrometresinde en az 160 molekül ağırlığına kadar büyük moleküller bileşikler gözlemlenmiştir.
Göktaşlarında bulunan aminoasitler de L formda biraz fazlalık olduğu gözlemlenmiştir. Bilindiği gibi yaşam için önemli
Amino asitlerin hepsi L formdadır.
Laboratuvar deneylerinde PAH’lar ve siklik bileşikler yapay olarak oluşturulmuştur. Böylece yıldızlararası ortamın,
erken dünyada birikmiş olabilecek karmaşık organik moleküllere yol açan bir yer olduğu genel görüşünü doğrular.

ANA SAYFA
Uzayda moleküllerin gözlemlenmesi
Soğurma spektroskopisi , atomlar veya moleküller radyasyonu(ışığı) emdiklerinde
enerjinin bir kısmını çalarlar böylece çukurlar ve oluklar oluşur. Böylece gaz
bulutundaki(NGC 7538)moleküller anlaşılmış olur.
Soğurma spektroskopisi kullanarak gözlemlenen en karışık özellikler Dağınık
Yıldızlararası Bantlardır(DIB). 300’den fazla gözlemlenmiş ve birbirleriyle korelasyon
göstermemeleri , farklı moleküllerden oluştuklarını düşündürmektedir.
Tayf boyunca DIB bantların soğurma çizgilerine
bir örnek
Soğurma özellikleri CO2 ve H2O gibi katı veya
buzlara atfedilir.

ANA SAYFA
11.İLKEL DÜNYA
İlk Milyar Yıl
Dünyanın 4,56 milyar yıl ile 3,5 milyar yıl arası ilk milyar yıl olarak bilinir. Bu dönem Hadean (4,56-4,0) ile Archean (4-2,5)
döneminin bir bölümünü kapsar. Bu dünyanın ilk oluştuğu ilk kıtaların ve okyanusların ortaya çıktığı, ayrıca yaşamın ilk
izler bıraktığı bir dönemdir.
Bu dönemde üç ana ısı kaynağı vardır. Çarpışmalar, kinetik enerjinin ısıya dönüşümünü sağlar. Dünya oluşurken giderek
daha fazla materyali sıkıştıran kütleçekim kuvvetleri ısı üretimine neden olur. Ayrıca elementlerin radyoaktivitesi içsel
ısı enerjisine katkıda bulunur. Uranyum , potasyum ve toryum radyoaktif bozulmadan enerji açığa çıkarır.
Dünyayı oluşturan elementler bir araya geldiğinden sonraki ilk 50 milyon yıl boyunca Dünya içindeki sıcaklık demirin
erime noktasına kadar düştü. Farklılaşma denilen bu
süreçte demir gibi elementler merkezde toplanırken silika
gibi hafif elementler yüzeye doğru çıkar. Dünyanın
merkezinde katı demir-nikel çekirdek, bunun üstünde
manto ve en dışarıda silikatlardan oluşan kabuk bulunur.
Dünyanın farklılaşması
Video
Dünyanın oluşumu

ANA SAYFA
Ayın oluşumu
Video
Ayın oluşumu
Ayın oluşumu ile ilgili çeşitli görüşler vardır. Ortak köken hipotezinde ön-gezegen diskinden gezegenler oluşurken ay da
bu süreç içinde ay da oluştu. Bölünme hipotezinde ise, dünyanın ilk dönemlerinde hızlı dönmesinden kaynaklı kopan
materyallerin bir kısmından ay oluştuğu şeklindedir. Yakalanan nesne hipotezinde ise ay dünyanın kütleçekimi tarafından
ele geçirilmiş başka bir cisimdi.
Bu modellerden başka ortaya çıkan son görüş, dev çarpma modelidir.
Dünyanın ilk oluşumundan 10-20 milyon yıl sonra mars büyüklüğünde
bir gezegenin dünyaya çarparak bazı materyallerin uzaya saçıldığı ve
bunlardan ayın oluştuğu şeklindedir. Bu teori, Ayın kütle yoğunluğunun
neden Dünyadan biraz daha küçük olduğunu açıklıyor. Bu model son
zamanlarda bilgisayar hesaplamalarıyla desteklenmektedir. Ay her yıl
Dünyadan 3,8 cm uzaklaşmaktadır. Ay geçmişte dünyaya daha yakın
olduğu için mikrobiyal ve hayvanların döngülerini etkilediğinden
Astrobiyolojik açıdan önemi başlangıçta daha büyüktür.
Ayın oluşumu

ANA SAYFA
Okyanusların oluşumu
Okyanusların oluşumu ile ilgili en önemli görüş , dünyaya erken dönemlerde çarpan kuyruklu yıldızlardan okyanusların
oluştuğu şeklindedir. Kuyruklu yıldızlar çok su kaynağı getirmeseler bile suyu oluşturabilecek temel uçucu maddeleri
Dünyaya çarpmalar biçiminde getirmişlerdir.(CH4,CO,NH3,N2)
Bugünlerde ortaya çıkan hipotezlerden biri suyun muhtemelen su içeren asteroit gezegensilerin birikmesiyle geldiği ve
Dünya oluşurken suyun da bu yapıya dahil olduğu şeklindedir.
Erken Archean döneminde okyanusların olduğuna dair kanıtlar vardır. 3.5 milyar yıl önceki okyanuslar sodyum ve
Klor bakımından daha yoğundur.

ANA SAYFA
Yerkabuğu oluşumu
Dünya üzerindeki en eski kıtasal kabuk kayaların
yaşları 4,28 milyar ile 3,7 milyar yıl arasındadır.
Hadean kara alanı günümüz kıtalarının %10-15
kadarıdır. Kara kütlelerinin çoğu plakalar ve
volkanik sıcak noktalar üzerinde oluşan bazalt
volkanik adalardır. Yaklaşık 4 milyar yıl önce
dünyamız daha da soğuyarak istikrarlı bir levha
tektoniğine ulaşmıştır.

ANA SAYFA
Atmosferin oluşumu
Dünyanın ilk oluşumundaki atmosfer helyum ve hidrojen gazlarından oluşan ince bir yapıydı ve bu gazların çoğu uzaya
dağıldı. Daha sonra meydana gelen volkanik faaliyetler atmosferin ve okyanusların oluşumunu sağladı. Erken dönemdeki
atmosfer kükürt dioksit(SO2) ve hidrojen sülfür(H2S) gibi gazlardan oluşuyordu. Metan (CH4) erken aşamalardaki
gaz çıkışıyla üretilmiş ve belki de mikrobiyal metanojenle artırılmıştır.
Erken atmosfer insanlar için çok zehirliydi. Neredeyse hiç
oksijen yoktur. Hidrojen suyun fotoliziyle üretilen hidrojenle
birlikte sonunda uzaya uçup gidecek gaz çıkışıyla üretilmiş
olmalıdır. Bu oksijen atmosferdeki ve yüzey mineralleriyle
reaksiyona girmiştir.
Video
Atmosferin oluşumu

ANA SAYFA
Ağır meteor bombardımanı
Yaklaşık 4,1 ile 3,9 milyar yıl arasında iç kısımlardaki gezegenlere asteroit çarpmaları söz konusuydu. Levha tektoniğinin
bir sonucu olarak dünyadaki bu izler silinmiştir. Ancak Ay, Merkür ve Mars üzerinde bu çarpmalara yönelik kanıtlar
vardır.
Aydan gelen kayaçların tarihlendirilmesi bu çarpmaların 4 Ga’dan hemen sonra oluştuğunu göstermektedir.
Yandaki şekilde Aydaki dev dev çarpışma halkaları
gösterilmektedir. Diğer şekilde Mars da 2300 km
çapındaki Hellas krateri gösterilmiştir.

ANA SAYFA
Erken dönemdeki çevrenin yaşama etkileri
Atmosferde oksijenin bulunmaması , ozon tabakasının olmadığı anlamına geliyor , böylece ilk dünya koşullarında zararlı
UV ışınları yaşamı oluşmasını olumsuz yönde etkiler.
Yaklaşık 3,5 milyar yıl önce dünyanın farklılaştığını, okyanusların
oluştuğunu ve erken kara kütlelerinin ortaya çıktığını biliyoruz Okyanuslarda
ve kara kütlelerinde yaşam için uygun habitatalar olabilir.
Meteor çarpma olaylarının ciddi etkileri , günümüzden çok farklı bir
anoksik atmosferik bileşim, yüksek UV radyasyonu ve kabuk boyunca
geçen yüksek ısı akışı , yaşam için enerji mevcudiyetini ve habitatların
dağılımını etkileyecek farklılıklardan bir kaçıdır.
Radyasyon büyük ölçüde DNA hasarı vermekle birlikte çeşitliliği
sağlayan mutasyonlar oluşturabilir. Bazı mutasyonlar çok az bir
mikroorganizma çeşidine önemli avantajlar sağlamış olabilir.

Astrobiyoloji dünyası hakkında temel bilgiler.

Astrobiyoloji dünyası hakkında temel bilgiler.

Recommended

Recommended

More Related Content

Similar to Astrobiyoloji dünyası hakkında temel bilgiler.

Similar to Astrobiyoloji dünyası hakkında temel bilgiler. (20)

More from MERYANIK

More from MERYANIK (7)

Astrobiyoloji dünyası hakkında temel bilgiler.