Sevgili öğrenciler, 12. sınıf biyoloji dersinde canlıların kalıtsal bilgiyi nasıl taşıdığını, enerjiyi nasıl ürettiğini, bitkilerin yaşam faaliyetlerini ve çevreye uyum süreçlerini inceliyoruz. Bu konuları birbirinden bağımsız bilgiler olarak değil, canlılığın devamını sağlayan bağlantılı sistemler şeklinde öğrenmeliyiz.
Genden Proteine
Canlıların kalıtsal özellikleri DNA molekülünde taşınır. DNA’nın temel yapı birimi nükleotittir. Her nükleotit; deoksiriboz şekeri, fosfat grubu ve azotlu organik bazdan oluşur. DNA’da adenin, timin, guanin ve sitozin bazları bulunur. Adenin timinle, guanin ise sitozinle eşleşir.
RNA da nükleotitlerden oluşur ancak DNA’dan bazı yönleriyle ayrılır. RNA’da deoksiriboz yerine riboz şekeri, timin yerine urasil bazı bulunur. RNA çoğunlukla tek zincirlidir. Protein sentezinde görev alan başlıca RNA çeşitleri şunlardır:
- mRNA, DNA’daki genetik bilgiyi ribozoma taşır.
- tRNA, uygun amino asitleri ribozoma getirir.
- rRNA, ribozomun yapısına katılır ve protein sentezinde görev yapar.
Gen, DNA üzerinde belirli bir proteinin ya da işlevsel bir RNA’nın üretilmesi için gerekli bilgiyi taşıyan bölümdür. DNA, proteinlerle birlikte paketlenerek kromozom yapısını oluşturur. Bu nedenle yapıların küçükten büyüğe doğru sıralaması genel olarak “nükleotit–gen–DNA–kromozom” biçimindedir.
DNA’nın Eşlenmesi
Hücre bölünmeden önce DNA kendisini eşler. Bu olaya replikasyon adı verilir. DNA eşlenmesi yarı korunumlu olarak gerçekleşir. Oluşan her yeni DNA molekülünde eski zincirlerden biri korunurken karşısına yeni bir zincir sentezlenir.
Eşlenme sırasında helikaz enzimi DNA zincirlerini birbirinden ayırır. DNA polimeraz uygun nükleotitleri ekleyerek yeni zinciri oluşturur. DNA ligaz ise kesintili sentezlenen DNA parçalarını birleştirir. Eşlenme sayesinde kalıtsal bilgi yeni hücrelere büyük ölçüde değişmeden aktarılır.
Protein Sentezi
DNA’daki bilginin kullanılarak protein üretilmesi iki temel aşamada gerçekleşir:
Transkripsiyon: DNA üzerindeki genetik bilginin mRNA’ya aktarılmasıdır. Ökaryot hücrelerde çekirdekte gerçekleşir.
Translasyon: mRNA’daki bilginin ribozomlarda okunarak amino asit dizisine dönüştürülmesidir.
mRNA üzerindeki üçlü nükleotit dizilerine kodon adı verilir. tRNA üzerindeki tamamlayıcı üçlü dizi ise antikodondur. Ribozom, mRNA kodonlarını sırayla okur ve tRNA’ların getirdiği amino asitler arasında peptit bağı kurulmasını sağlar.
Burada dikkat etmemiz gereken nokta, DNA’daki her değişimin mutlaka canlının dış görünüşüne yansımayacağıdır. Mutasyonun etkisi; gerçekleştiği hücreye, genin hangi bölümünde oluştuğuna ve protein yapısını değiştirip değiştirmediğine bağlıdır.
Genetik Mühendisliği ve Biyoteknoloji
Biyoteknoloji, canlıların veya biyolojik sistemlerin insan yararına kullanılmasını kapsar. Genetik mühendisliği ise DNA üzerinde doğrudan değişiklik yapılmasına dayanır.
Rekombinant DNA teknolojisiyle insan insülininin bakterilere ürettirilmesi, DNA parmak izi analizleri, gen tedavisi, klonlama ve genetiği değiştirilmiş organizmalar bu alanın uygulamalarındandır.
Bu teknolojiler değerlendirilirken yalnızca yararlarına odaklanmamalıyız. İnsan sağlığı, çevre, biyolojik çeşitlilik, kişisel genetik verilerin gizliliği ve biyoetik ilkeler de dikkate alınmalıdır.
Canlılarda Enerji Dönüşümleri
Canlı hücreler yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyar. Hücrede doğrudan kullanılabilen enerji molekülü ATP’dir. ATP uzun süreli enerji deposu değildir; ihtiyaç duyuldukça üretilir ve tüketilir.
ATP sentezine fosforilasyon, ATP’nin parçalanarak enerji açığa çıkarmasına ise defosforilasyon denir. Kas kasılması, aktif taşıma, protein sentezi ve sinirsel iletim gibi birçok olayda ATP kullanılır.
Fotosentez
Fotosentez, ışık enerjisinin kimyasal bağ enerjisine dönüştürülmesidir. Bitkiler, algler ve bazı bakteriler fotosentez yapabilir.
Bitkilerde fotosentez kloroplastlarda gerçekleşir. Işığa bağlı tepkimeler tilakoit zarlarda meydana gelir. Bu aşamada ışık enerjisi kullanılır, su parçalanır, oksijen açığa çıkar ve ATP ile NADPH üretilir.
Işıktan bağımsız tepkimeler ise kloroplastın stromasında gerçekleşir. Karbondioksit, ışığa bağlı tepkimelerde üretilen ATP ve NADPH kullanılarak organik moleküllerin yapısına katılır.
Fotosentez hızını ışık şiddeti, ışığın dalga boyu, karbondioksit miktarı, sıcaklık, su miktarı ve klorofil yoğunluğu etkiler. Bu faktörlerden biri yetersiz olduğunda diğer faktörlerin artırılması fotosentez hızını yükseltmeyebilir. Buna sınırlayıcı faktör ilkesi denir.
Kemosentez
Kemosentez yapan canlılar ışık enerjisine ihtiyaç duymaz. Bazı prokaryotlar inorganik maddeleri oksitleyerek enerji elde eder ve bu enerjiyi organik madde sentezinde kullanır.
Fotosentez ve kemosentezin ortak özelliği, inorganik maddelerden organik madde üretilmesidir. Aralarındaki temel fark ise kullanılan enerji kaynağıdır.
Hücresel Solunum
Hücresel solunum, organik besinlerdeki enerjinin ATP’ye aktarılmasıdır. Oksijenli solunum üç temel aşamada incelenir:
- Glikoliz: Sitoplazmada gerçekleşir. Glikoz, iki pirüvat molekülüne parçalanır ve az miktarda ATP üretilir.
- Krebs döngüsü: Ökaryot hücrelerde mitokondri matriksinde gerçekleşir.
- Elektron taşıma sistemi: Mitokondrinin iç zarında gerçekleşir ve ATP’nin büyük bölümü bu aşamada üretilir.
Oksijenli solunumda oksijen son elektron alıcısıdır. Oksijen bulunmadığında bazı hücreler fermantasyon yapabilir. Laktik asit ve etil alkol fermantasyonu, glikolizin devam edebilmesi için gerekli olan NAD⁺ molekülünün yenilenmesini sağlar. Fermantasyonda net ATP kazancı yalnızca glikolizden gelen 2 ATP’dir.
Fotosentez ve solunum birbirinin tam tersi olaylar gibi görünse de her aşamaları birebir ters değildir. Fotosentez enerjiyi organik maddelerde depolarken solunum bu enerjinin ATP’ye aktarılmasını sağlar.
Bitki Biyolojisi
Bitkiler yer değiştirmeden yaşayan ancak çevrelerindeki değişimlere son derece düzenli tepkiler verebilen canlılardır. Bitkilerin büyümesi, madde taşınması ve üremesi özelleşmiş dokular tarafından gerçekleştirilir.
Bitkisel Dokular
Meristem doku, bölünme yeteneğini koruyan hücrelerden meydana gelir. Uç meristem bitkinin boyca uzamasını, yanal meristem ise enine kalınlaşmasını sağlar.
Temel dokular; fotosentez, depo ve destek gibi görevler üstlenir. Örtü doku bitkiyi dış etkilerden korur. İletim dokusu ise ksilem ve floemden oluşur.
- Ksilem, su ve mineralleri kökten bitkinin üst bölümlerine taşır.
- Floem, fotosentezle üretilen organik maddeleri kaynak bölgeden ihtiyaç duyulan havuz bölgelere taşır.
Bitkisel Hormonlar ve Hareketler
Oksin, hücrelerin uzamasını ve yönelim hareketlerini etkiler. Giberellin gövde uzaması ve tohum çimlenmesinde; sitokinin hücre bölünmesinde; etilen meyve olgunlaşmasında görev yapar. Absisik asit ise büyümeyi yavaşlatabilir, tohum dormansisini destekleyebilir ve su kaybı durumunda stomaların kapanmasını sağlayabilir.
Bitkilerde uyarının yönüne bağlı büyüme hareketlerine tropizma denir. Bitkinin ışığa yönelmesi fototropizma, yer çekimine verdiği tepki gravitropizmadır. Uyarının yönünden bağımsız gerçekleşen hareketler ise nasti hareketleridir.
Bitkilerde Madde Taşınması
Su ve mineraller kök tüyleriyle alınır. Ksilemdeki suyun yukarı taşınmasında terleme, kohezyon ve gerilim kuvveti önemli rol oynar. Su moleküllerinin birbirine tutunmasına kohezyon, ksilem çeperine tutunmasına adhezyon denir.
Stomalar gaz alışverişini ve su kaybını düzenler. Bekçi hücrelerinin turgor basıncı yükseldiğinde stoma genellikle açılır; turgor azaldığında kapanır.
Floemde organik madde taşınması basınç-akış modeliyle açıklanır. Yaprak gibi üretici bölgeler kaynak, kök ve meyve gibi organik maddeleri kullanan veya depolayan bölgeler havuz olarak adlandırılır.
Bitkilerde Eşeyli Üreme
Çiçekli bitkilerde erkek organ polen, dişi organ ise yumurta hücresinin bulunduğu tohumu taslağını oluşturur. Polenlerin dişi organın tepeciğine ulaşmasına tozlaşma denir.
Çiçekli bitkilerde çift döllenme görülür. Spermlerden biri yumurta hücresiyle birleşerek zigotu, diğeri ise kutup çekirdekleriyle birleşerek besi dokusu olan endospermi meydana getirir. Döllenmeden sonra tohum taslağı tohuma, yumurtalık ise meyveye dönüşür.
Tohumun çimlenmesi için uygun sıcaklık, yeterli su ve oksijen gereklidir. Işık ise bütün bitki tohumları için zorunlu bir çimlenme koşulu değildir.
Canlılar ve Çevre
Bir popülasyondaki bireyler arasında görülen kalıtsal farklılıklara varyasyon denir. Varyasyonlar doğal seçilim için gerekli çeşitliliği oluşturur.
Belirli bir çevrede yaşama ve üreme başarısını artıran kalıtsal özelliklere adaptasyon adı verilir. Adaptasyonlar bireyin yaşamı sırasında ihtiyaç duyduğu için oluşmaz; nesiller boyunca doğal seçilim sonucunda popülasyonda yaygınlaşır.
Antibiyotik direncini örnek olarak düşünelim. Antibiyotik, bakterilerin bilinçli biçimde direnç geliştirmesine neden olmaz. Popülasyonda önceden direnç sağlayan kalıtsal farklılıklar bulunabilir. Antibiyotik kullanıldığında duyarlı bakteriler elenirken dirençli bakteriler yaşamaya ve çoğalmaya devam eder.
İnsanların istedikleri özelliklere sahip canlıları seçerek üretmesine yapay seçilim denir. Süt verimi yüksek ineklerin veya iri meyveli bitkilerin nesiller boyunca seçilmesi yapay seçilime örnektir.
Öğretmenin Sınav İçin Önemli Notları
Bu konularda yalnızca tanımları ezberlemeniz yeterli değildir. Bir deney düzeni, grafik, DNA dizisi veya çevresel değişim verildiğinde olaylar arasındaki ilişkiyi yorumlayabilmelisiniz.
Özellikle şu ayrımlara dikkat edin:
- DNA eşlenmesi ile protein sentezi aynı olay değildir.
- Kodon mRNA’da, antikodon tRNA’da bulunur.
- Fotosentez yalnızca gündüz, solunum yalnızca gece gerçekleşir düşüncesi yanlıştır.
- Bitkiler de gece ve gündüz hücresel solunum yapar.
- Ksilem ve floemin taşıdığı maddeler ile taşıma yönleri aynı değildir.
- Tropizma yönelimli büyüme, nasti ise uyarının yönünden bağımsız harekettir.
- Adaptasyon bireysel değil, nesiller boyunca popülasyon düzeyinde ortaya çıkar.
- Doğal seçilim yeni özelliği ihtiyaç üzerine oluşturmaz; mevcut kalıtsal çeşitlilik üzerinde etkili olur.
Bu dört üniteyi neden-sonuç ilişkileriyle öğrendiğinizde hem yazılı sorularını hem de yorum ağırlıklı biyoloji sorularını çok daha kolay çözebilirsiniz.
