Yarılanma ömrü nedir?

Değerli kardeşimiz,

Canlılardaki Kararsız Bileşenlerin Yarılanma Ömrü Noktasından Evrimde Zaman Problemi

Yarılanma ömrü; kimyevî reaksiyonlarda, azalmakta olan bir maddenin baştaki miktarın yarısına düşmesi için gereken zaman dilimidir [E. Eden, N. Geva-Zatorsky, I. Issaeva, A. Cohen, E. Dekel, T. Danon, L. Cohen, A. Mayo, U. Alon, Proteome half-life dynamics in living human cells, Science (80-. ). (2011). doi:10.1126/science.1199784].

Genellikle radyoaktif elementler için kullanılsa da reaksiyona giren tüm bileşikler için de kullanılabilmektedir. Biyokimyevî bileşikler çoğunlukla ortamdaki reaktif bileşenlerin etkisiyle bozundukları için, her biyokimyevî bileşiğin bir yarılanma ömründen söz edilebilmektedir [E. et al. Eden, Proteome Half-Life Dynamics, Science (80-. ). (2011). doi:10.1126/science.1199784.].

Meselâ, RNA, labaratuar ortamında yarılanma ömrü oldukça kısa olan bir bileşiktir. Bu yüzden RNA’yı yıkan kimyasallara karşı etkili tedbirler alınması ve izolasyon tamponlarına nükleaz aktivitesi gösteren endojen proteinleri yıkan kimyasallar eklenmesi gerekir. Ayrıca deney ortamının belli bir sıcaklık (0 ile +4 ˚C arası) ve asitlikte (pH;7.2-8.5) olması gerekir. Aksi takdirde RNA hemen bozunur, stabilitesini kaybeder ve yapılan deney boşa çıkar. Bu durum enzimler, koenzimler, görevli diğer proteinler ve lipidler için de böyledir. Hatta enzim yapısında görev alan Fe+2, Cu+1 ve Mn+2 gibi bazı mineral yapısındaki ko-faktörler için de aynı problem geçerlidir. Zira bu elementler de havadaki oksijenle reaksiyona girerek çok kısa bir sürede okside olur ve artık ko-faktör görevi göremez hale gelirler [Y.S. Jung, W.T. Lim, J.Y. Park, Y.H. Kim, Effect of pH on Fenton and Fenton-like oxidation, Environ. Technol. (2009). doi:10.1080/09593330802468848.].

Labaratuvarda Yaşamış Bir Tecrübe

Labaratuvarda yaşamış olduğum bir tecrübemi bu konuya örnek olarak verebilirim. Antioksidan aktivite belirleme deneylerinde, hücrede gerçekleşen oksidatif sitresi taklit edebilmek için, hidroksil radikalleri (OH.) üretmek gerekir. Bunun için fenton reaksiyonlarından yararlanılır. Yani +2 değerlikli demirin (Fe+2), hidrojen peroksiti (H2O2) parçalayıp, hidroksil radikaline dönüştürülmesi lazımdır. Bunun için deney ortamına hidrojen peroksit ve çözünmüş halde demir iki klorür eklenmelidir.

Ben de bunları hazırlayıp deney ortamına ekliyordum, ancak bir türlü istediğim sonucu elde edemiyordum. Tekrar tekrar deney yapıyor ve bir türlü muvaffak olamıyordum. Tam 5 gün sürdü. 5. günün sonunda +2 değerlikli demirin (Fe+2) hava ile temas ettiğinde, havadaki oksijenle reaksiyona girip, yükseltgendiğini, yani +3 değerlikli demire (Fe+3) dönüştüğünü ve bu reaksiyon için işe yaramaz bir hale geldiğini anladım. Yani Fe+2‘yi hazırlar hazırlamaz deney ortamına ilave etmem gerekiyordu. Hâlbuki ben bu çözeltiyi hazırladıktan yaklaşık yarım saat sonra ilave ediyordum. İşte öğrenmiş olduğum bu küçücük ama çok önemli ayrıntı sayesinde 5 günde başaramadığım deneyi 5 dk’da yapabildim.

İşte yaşamış olduğum bu başarısız deneyler, müthiş bir işleyişi fark etmeme yardımcı oldu. Evet, canlılarda gerçekleşen pek çok reaksiyonun beklemeye hiç tahammülü yoktu. Başarılı bir biyokimyevî reaksiyon ancak belirli şartlar (sıcaklık, derişim, pH vs.) ve kısacık zaman dilimleri altında gerçekleşebiliyordu.

Hâlbuki evrimciler canlılardaki bu hassasiyeti hiç de nazara almayarak, zaman noktasında, iddialarının inandırıcılığının artması için oldukça cömert davranıyorlar. Ancak gözden kaçırdıkları çok önemli bir nokta var ki; biyolojik işleyişin bu savurganlığa hiç tahammülü yoktur. Evrimcilerin DNA, RNA ve protein gibi kararsız bileşiklerin atmosferik şartlarda ve milyonlarca yılda evrimleştiği iddiası, en başta bu moleküllerin biyokimyasına aykırılık teşkil etmektedir.

Biyokimyevî Reaksiyonların Zamana Bağımlılığı Noktasından Evrimde Zaman Problemi

Birim zamanda, reaksiyona giren maddelerden veya reaksiyon sonucunda oluşan ürünlerden birinin miktarında görülen değişikliğe o reaksiyonun hızı denir. Her reaksiyonun bir hızı vardır. Bir kimyevî reaksiyonda, reaksiyonun zamanla ilerleyişinin ölçüsü, o reaksiyonun hızıdır ve kimyevî kinetik olarak adlandırılır.

Kimyevî kinetik, bir reaksiyonunun nasıl yürüdüğü, ne kadar hızlı yürüdüğü, hangi mekanizma ile yürüdüğü ve hızına hangi faktörlerin nasıl etki ettiği hakkında bilgi veren, kimyanın çalışma alanlarından biridir. Kimyevî kinetik denklemlerinde her zaman bir zaman (t) terimi yer alır (F. Acartürk, Reaksiyon Kinetiği ve Stabilite, in: Mod. Farmasötik Teknol., 2007.).

 Cansız tabiattaki kimyevî tepkimelerde bu zaman terimi saniye olabildiği gibi, seneler hatta asırlar alabilmektedir. Biyokimyevî reaksiyonlarda ise, çoğunlukla bu zaman salise ve daha küçük zaman terimlerine denk gelmektedir. Çünkü her canlının belirli ve kısa bir zaman limitini içine alan ömrü ve o canlılığın devamının sağlanmasında rol alan biyokimyevî reaksiyonların, gerçekleşmesi için gerekli belirli ve oldukça kısıtlı bir süresi vardır. Canlılıkta gerçekleşen bu kimyevî reaksiyonları hızlandırmak için enzimler çalıştırılmaktadır. Eğer enzimler olmasaydı canlılar bir nefes alıp vermek gibi en basit görünen faaliyetlerini bile yüz yıllar alacak bir zaman diliminde ancak gerçekleştirebileceklerdi. Hatta denilebilir ki, eğer enzimler olmasaydı canlılık olmayacaktı. Zira bir hücrede aynı anda birbirinden farklı en az 3000 reaksiyon gerçekleştirilmektedir [B. Alberts, The cell as a collection of protein machines: Preparing the next generation of molecular biologists, Cell. (1998). doi:10.1016/S0092-8674(00)80922-8.].

Eğer canlılardaki reaksiyonlar hızlı bir şekilde, yani çok kısa bir süre içerisinde gerçekleşmeseydi; hücrenin başta enerji ve savunma sistemi olmak üzere hayati ihtiyaçları karşılanamayacak ve hücre bütünlüğü bozulacaktı. Ayrıca biyokimyevî reaksiyonları bozucu etkenler galip gelecek ve reaksiyondan istenen ürünler elde edilemeyecekti.

 Buna bir örnek verecek olursak; oksijenli solunumun tabiî bir sonucu olarak oksidatif stres unsuru olacak olan, süperoksit gibi kimyevî radikaller ortaya çıkmaktadır [S. Emen, B. Çeken, G. Kizil, M. Kizil, Dna damage protecting activity and in vitro antioxidant potential of the methanol extract of cyclotrichium niveum, Pharm. Biol. 47 (2009) 219–229. doi:10.1080/13880200802435903].

Bu radikal bileşikler ise başta DNA ve proteinler olmak üzere hücredeki hayati öneme sahip bileşenleri tahrip etme potansiyeline sahiptir. Ancak hücre içerisine bu radikalleri etkisiz hale getirecek savunma sistemi yerleştirildiği için, çoğunlukla bu zararlı etkiler bastırılmaktadır. Bu radikalik bileşikler baskılanamadığı durumda ise, başta kanser olmak üzere pek çok hastalığın temel sebebi olmaktadırlar.

Bir hücrede sadece DNA'ya her gün 10.000 radikalik saldırı gerçekleşmekte olduğu belirtilmektedir. Ancak bu saldırılar, süperoksit dismutaz, katalaz ve glutatyon peroksidaz gibi enzimler vasıtasıyla önlenmekte ve eğer saldırı başarılı olursa DNA tamir enzimleri devreye girerek zararlı etkiler ortadan kaldırılmaktadır [J. Emerit, M. Edeas, F. Bricaire, Neurodegenerative diseases and oxidative stress, Biomed. Pharmacother. (2004). doi:10.1016/j.biopha.2003.11.004; A.H.V. Schapira, Oxidative stress in Parkinson’s disease, Neuropathol. Appl. Neurobiol. (1995). doi:10.1111/j.1365-2990.1995.tb01022.x; E. Birben, U.M. Sahiner, C. Sackesen, S. Erzurum, O. Kalayci, Oxidative stress and antioxidant defense, World Allergy Organ. J. (2012). doi:10.1097/WOX.0b013e3182439613; L.A. Pham-Huy, H. He, C. Pham-Huy, Free radicals, antioxidants in disease and health, Int. J. Biomed. Sci. (2008). doi:10.1073/pnas.0804252105].

Selam ve dua ile...
Sorularla İslamiyet