Biyokimya bütün canlıların yapısında yer alan kimyasal maddeleri ve canlının yaşamı boyunca sürüp giden kimyasal süreçleri inceler.
AMSTERDAM / Halil Aktaş – İnsan vücudundaki kaslar nasıl kasılıp gevşiyor? Yediğimiz besinler nasıl sindiriliyor? Bir tohumdan yeni bir bitki nasıl gelişiyor? İşte bu ve buna benzer tüm sorulara açıklık getiren bilim dalı biyokimyadır.
Biyokimya
Biyokimyanın amacı her şeyden önce, hücrenin temel bileşenleri olan proteinler, karbonhidratlar, yağlar (lipitler) ve nükleik asitler gibi organik bileşiklerin ve yaşamsal önem taşıyan kimyasal tepkimelerde büyük rol oynayan DNA moleküllerin, vitaminlerin ve hormonların yapısal ve nicel çözümlemesini yapmaktır. Canlılardaki protein bileşimi, besinlerin enerjiye dönüşmesi, kalıtsal özelliklerin kimyasal mekanizmalarla iletilmesi gibi yaşam süreçlerinin araştırılması da yine biyokimyanın ilgi alanına girer.
Canlılar
Biyokimyacılar yaptığı araştırmalarla canlıların da tıpkı su, taş, toprak gibi cansız varlıklarla aynı maddelerden oluştuğunu göstermiştir. Bu temel maddeler karbon, oksijen, azot ve hidrojen elementleridir. Demek ki bitkilerin, hayvanların ve insanların "canlı" olması, hücrelerinde gerçekleşen özel kimyasal tepkimelerin sonucudur. Kasların kasılıp gevşemesinden besinlerin sindirilmesine, bir tohumdan yeni bitkinin gelişmesinden kalıtsal özelliklerin yeni canlıya aktarılmasına varıncaya kadar bütün yaşam süreçleri biyokimyasal tepkimelere dayanır.
Enzimler
Canlı hücredeki biyokimyasal tepkimeleri enzim denen biyokimyasal maddeler hızlandırır ve bir nevi doğal katalizörlerdir. Olağan koşullarda gerçekleşmesi olanaksız gözüken birçok tepkime, enzimler sayesinde canlı hücrede gerçekleşir. Bütün biyokimyasal süreçler enzimlerce denetlendiği için, çok küçük ve basit yapılı bir bitkinin ya da hayvanın bile yüzlerce enzimi vardır. Enzimler de birer proteindir ama biyokimyasal tepkimelerde görev aldıkları için işlevsel proteinlerden sayılır.
Temel Enerji Kaynakları ve Metabolizma
Karbonhidratlar ve yağlar canlının temel enerji kaynaklarıdır. DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) gibi nükleik asitler ise protein sentezini yönlendirerek bütün hücre etkinliklerini düzenleyen, ne zaman hangi proteinin birleşimlenmesi gerektiğini enzimler aracılığıyla hücreye bildiren, ayrıca genlerle kuşaktan kuşağa aktarılacak kalıtsal bilgiyi taşıyan çok önemli maddelerdir.
Yiyeceklerle alınan karbonhidrat ve yağların vücuda enerji sağlamak üzere parçalanmasından, yaşam için gerekli karmaşık moleküllerin (özellikle proteinlerin) yapımına kadar, hücre içinde gerçekleşen bu kimyasal değişikliklerin tümüne birden metabolizma denir. Biyokimyanın diğer temel görevlerinden biri de bu metabolizma süreçlerinin nasıl işlediğini ve nerede aksadığını araştırmaktır. Bu amaca ulaşmak için hem kimya ve fizyolojinin yöntemlerinden yararlanır, hem de bulgularıyla tıp, genetik, tarım ve veteriner hekimlik gibi değişik bilim dallarına katkıda bulunur.
Uygulama Alanları
_170530_0831.jpg)
Biyokimyanın temeli laboratuvar çalışmalarına dayanır. Bu nedenle biyokimyacılar çok gelişmiş laboratuvar tekniklerinden ve aygıtlarından yararlanırlar. Örneğin dokulardaki bütün kimyasal maddeleri saptayıp ayırabilen spektrometre ve kromatograf gibi özel aygıtlar biyokimyanın temel araçlarıdır. Böylece vücuttaki hormonlar ya da dokularda tutulmuş zehirli maddeler, başka hiçbir yöntemle saptanamayacak kadar az miktarda bile olsa bu aygıtlarla belirlenebilir. Hücrenin bileşimi, çoğalma ve davranış özellikleri, enzim eksiklikleri, kromozom bozuklukları, kanser oluşumu, ilaçlara ya da mikroplara göstereceği bağışıklık tepkileri bu yöntemle anlaşılabilir. Hastalık yapıcı bakteri ve virüslerin özel besi yerlerinde üretilmesine dayanan bakteri ve virüs kültürleri de mikroplardan ileri gelen birçok bulaşıcı hastalığın anlaşılmasına, tedavi ve bağışıklık yollarının bulunmasına yardımcı olmuştur. Hastanelerin biyokimya laboratuvarlarında, adli tıp kurumlarında, büyük tarım işletmelerinde, haralarda ve karantina istasyonlarında da biyokimyacılara önemli görevler düşer. Özellikle hastalardan alınan kan, idrar, dışkı ve beyin ya da omurilik sıvısı gibi örneklerin biyokimya yöntemleriyle incelenmesi hastalıkların tanısında çok değerli ipuçları sağlar.
Nobel Kimya Ödülünü Kazanan İlk Türk Bilim İnsanı
2015 Nobel Kimya Ödülüne layık görülen Prof. Aziz Sancar kuşkusuz en ünlü Türk bilim insanı, akademisyen ve biyokimyager. 1997 yılından beri Amerika Birleşik Devletleri Kuzey Karolina Üniversitesi, Chapel Hill'de Biyokimya ve Biyofizik Bölümü'nde Sarah Graham Kenan Profesörü olarak görev yapmaktadır. Yaptığı araştırmalarla DNA’nın kendi kendini onarma mekanizmasını buldu. Hücrelerin hasar gören DNA'ları nasıl onardığını ve genetik bilgisini nasıl koruduğunu haritalandırdı. ABD Ulusal Bilimler Akademisi'ne seçilen ilk ABD'li Türk olarak da tanınır. Prof. Aziz Sancar’ın geliştirip ismini koyduğu “maxicell” tekniği ile buluşunu yapıp ismini koyduğu “excinuclease/excision nuclease” enzimi terimleri Oxford Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Sözlüğü'ne girmiştir.
