in

HavalıHavalı EntellektüelEntellektüel Sevgi DoluSevgi Dolu ÇalışkanÇalışkan

Makromoleküller

Makromoleküller: Plastiklerden DNA’ya…

İçindekiler

Giriş

“Parmaklarımda hissediyorum, ayak parmaklarımda hissediyorum, her yerimdeki aşk.” Bunlar Love Actually filminden popüler bir Noel şarkısının sözleri olabilir, ancak bu, makromoleküller hakkında bir şarkı olabilir – etrafımızdaki büyük moleküller. Tırnaklarınızdan ve saçlarınızdan kulaklıklarınızdaki kauçuk uçlara kadar her yerdedir. Makromoleküllerden yapılmıştır ve ağaçlar ve plastik su şişeleri de öyle! Onlara polimerler diyoruz – tokluk veya gerilme gibi bir dizi yararlı özelliğe sahip uzun özdeş moleküller. Ve ortaya çıkıyor, onlarsız yaşayamayız. Polimerler hem doğal olarak meydana gelir – hücrelerimizdeki DNA bir polimerdir – ve sentetik olarak (insan yapımı), plastik, Silly Putty ve Strafor gibi. Bu makale polimerlerin gizemlerini açığa çıkarır ve bu büyüleyici malzemelerin hayatı bildiğimiz gibi nasıl şekillendirdiğini açıklar.

Yaşam Bloklarını İnşaa Etmek

Çok büyük bir molekülün bilimsel sözcüğü makromoleküldür çünkü “makro” büyük demektir. Polimerler, yaşamımızın neredeyse her yönüne dokunan makromoleküller malzemelerdir. Büyük olasılıkla, son 5 dakikada, su şişelerinden aletlere ve lastiklere kadar en az bir polimer içeren ürünle temas halindeyiz. Aslında, polimer terimi bize bu malzemelerin nasıl tasarlandığı hakkında bir ipucu verir. Yunanca da “poli” birçok, “mer” ise parça anlamına gelir. Bunu daha iyi hayal edebilmek için boncuklardan bir kolye yaptığınızı düşünün. Her boncuk bir atomu temsil eder. Tek boncukları arka arkaya birleştirebilirsiniz. Veya, bir tür boncukun diğer türleriyle kümeler oluşturabilir ve sonra bunları bir araya getirebilirsiniz. Bir polimerde, tek tek tanelere monomer denir.

Polimerleri daha iyi anlamak için, üretildikleri her tip monomeri incelemeliyiz. Polimerler farklı şekil ve boyutlarda olabilirler ve bitkilerde veya hayvanlarda insan yapımı veya doğal olarak bulunurlar. Örneğin, proteinler bir tür polimerdir ve amino asit adı verilen monomerlerden yapılır. Hangi amino asitlerin ve bunların kaçının birbirine bağlandığına bağlı olarak, ortaya çıkan protein saç veya tırnaklarda, kaslarda, ciltte veya önemli hücre makinelerinde bulunabilir.

makromolekül
Görsel: Çok sayıda amino asit peptid bağları ile bağlanarak bir makromolekül olan proteinleri oluşturur.

Başka bir doğal olarak oluşan polimer, patates, mısır ve buğday gibi bitkiler için gıda depolama görevi gören nişastadır. Nişasta, ekmek ve makarnada bulunabilen lezzetli bir polimerdir! Son 150 yıldır insanlar sentetik (veya yapay) polimerlerin nasıl üretileceğini öğreniyorlar.Bugün, glikozdan (bir şeker şekli) yapılmış bir polimer olan selüloz gibi doğal polimerler veya petrol yağından elde edilen Teflon gibi insan yapımı polimerler ile oynayabiliriz.

Makromoleküllerin Hikayesi

Polimerler yaşamın kendisi kadar eski olsa da, biz sadece bilim adamlarının bunları ilk kez tanımladığı 1830’lardan beri onları tanıyoruz. İlk plastik olan Bakalit olarak bilinen ilk sentetik polimer, 1907 yılında kolay ve ucuz bir reaksiyonla yapıldı. Daha sonra Bakalite, mühendislerin birçok çocuk oyuncakları ve mutfak eşyaları üretmelerine yardımcı oldu.

1920’lere kadar sentetik polimerler üzerinde çalışan bir Alman bilim adamı olan Herman Staudinger, makromolekül terimini üretti. Ne yazık ki, birçok bilim adamı ona makromoleküllerin varlığına inanmadı çünkü o zamanlar birçok kimyager “dev organik moleküllerin” varlığını kabul etmekte isteksizdi. Aksine, selüloz, ipek ve kauçuk gibi birçok doğal maddenin, olağanüstü güçlü kuvvetler tarafından bir arada tutulan küçük birimlerden oluştuğu fikrini tercih ettiler. Staudinger makromolekül kavramını duyurduktan sonra, tanınmış bir kimyager bile “Afrika’da bir yerde 1.500 feet uzunluğunda ve 300 feet yüksekliğinde bir filin bulunduğunu iddia edebilirsiniz” dedi. Ne kadar tuhaf ki, fil mevcut olmasa da, polimer yaptı ve polimerlerin keşfi bilimde devrim yarattı.

Araştırmacılar, daha önce amino asit monomerlerinin ve DNA’nın polimerleri olarak tanımladığımız proteinler de dahil olmak üzere insan vücudunda doğal olarak bazı polimerlerin bulunduğunu keşfettiğinde 1940-50’lere kadar değildi. DNA, nükleotitler adı verilen monomerlerden yapılır. Bilim adamları doğal polimer DNA’nın ilk modelini oluşturduklarında, DNA molekülünün yapısının, DNA’nın organizmayı oluşturmak için gereken tüm bilgileri kodlama işlevini açıklamaya yardımcı olduğunu fark ettiler.

Makromoleküllerin Yapısı

Zaman geçtikçe, bilim adamları makromoleküllerin yapısını incelemeye devam ettiler. Doğal polimerlerin genellikle daha uzun sentetik versiyonlarından çok daha küçük olduğunu bulmuşlardır. Ayrıca, bu sentetik polimerlerin uzunluğunun ve monomerlerin düzenlendiği modellerin, sentetik polimerleri güçlü, hafif, şeffaf ve esnek yapan şey olduğunu keşfettiler. Ancak polimerlerin başka bir süper gücü daha var – çok farklı şekilleri var!

Dallı polimerlerin aksine, doğrusal polimerlerin birbirine karışması ve yapışkan ve elastik hale gelmesi muhtemeldir. Öte yandan, çapraz bağlı polimerler çok fazla dallanmaya sahiptir, bu nedenle polimer zincirleri birbirini geçemez. Onları sert, sert ve kırılgan yapan ve bu nedenle çoğu otomobil ve kamyon lastiği için kullanılan çapraz bağlı kauçuk (stiren-bütadien kauçuk) gibi sert malzemelerin işlenmesinde yararlı olan bu özelliktir. Çapraz bağlı polimer yapısı, lastik araba lastiklerinin yolla sürtünmeden çok ısınsa bile çok hızlı sürdüğünüzde eriyemez.

makromoleküller
Görsel: Polimer moleküllerindeki yapısal farklılıklar

Onları nasıl oluşturacağımızı ve onlarla çalışacağımızı öğrendiğimizden, poliamid, polyester ve polietilen gibi polimerler dünyamızı doyurdu. Poliamidler, kurşungeçirmez yelekler gibi, kullandıkları kurşungeçirmez malzemeler kadar güçlüdür. Bununla birlikte, polyesterler daha zayıf bağlar içerir ve bunları yaraları dikmek için biyobozunur dikişler gibi şeyler yapmak için kullanırız. Şekiller, amino asitler ve nükleotitlerden yapılmış daha karmaşık doğal polimerler de dahil olmak üzere Şekil 2B’de başka bazı polimer yapılarını görebilirsiniz.

Makromoleküller Sağlığımız İçin Neden Önemlidir?

Makromoleküllerin hücrelerimizin günlük işleyişinde oynayacakları oldukça ciddi rolleri vardır. Örneğin, kırık kemikler veya ilaçlar için implantlarda kullanılan sentetik polimerler vücudumuzla etkileşime girdiğinde, içimizde çok uzun süre kalmadığından emin olmalıyız, çünkü toksik seviyelere ulaşabilir ve vücudun sağlığı için tehlikeli! Böylece, bu sentetik polimerler, görevlerini yerine getirdikten sonra, hücrelerimizin doğal olarak işleyebileceği daha küçük parçalara ayrılırlar. Vücudumuzdaki parçalanmaları nedeniyle, bu biyolojik olarak parçalanabilir polimerleri adlandırıyoruz.

Biyobozunur polimer sınıfının bir örneği, çözünebilir dikişler gibi sayısız biyomedikal uygulamada kullanılan polyesterler ve ayrıca kırık kemiklerin onarımını desteklemek ve bir arada tutmak için vidalar, plakalar ve pimlerdir. Sentetik polimerlerin biyouyumluluk olarak adlandırılan vücudumuzla uyumlu olması da önemlidir. Biyouyumluluk, vücudun herhangi bir alerjik reaksiyona veya polimerden olumsuz yan etkilere neden olmadan polimerin varlığında normal şekilde çalışmasına izin verir.

Polimer kullanımının sağlığımızı etkilediği açıktır, bazen bunu bilmeden bile. İşte bir örnek. Hasta olduğumuzda, daha çabuk iyileşmemize yardımcı olmak için genellikle hapları yutmamız gerekir. Bu haplar genellikle midede çözülür, böylece ilaç kan dolaşımına girer. Ancak, ne yazık ki, bazen ilaç kan dolaşımına girmeden ve sağlıksız organa ulaşmadan önce mide veya bağırsakta yok edilir. Veya bazen, ilacın midede çözünme şansı yoktur. Midenin işi bir şeyleri hızlı bir şekilde çözmektir, bu nedenle bu süreci yavaşlatmak zor olabilir. Bir çözüm? Özel olarak tasarlanmış bazı polimerlerle bir hap yapın!

Örneğin, nifedipin adı verilen bir ilaç, yüksek tansiyonu tedavi etmek için kullanılır; bu, dünya çapında bu hastalıktan muzdarip yaklaşık 1 milyar insan için harika bir haberdir. Bununla birlikte, kötü haber, nifedipinin genellikle midede çözünmesi için yeterli zamana sahip olmamasıdır. Neyse ki kurtarmaya bir polimer geliyor. Poli (vinilpirolidon) adı verilen bir polimerdir ve nifedipinin midede çözünme kabiliyetini artırmak için kullanılır.

Kaynaklar: 

  1. http://194.27.141.99/dosya-depo/ders-notlari/alev-meltem-ercan/Protein.pdf
  2. http://kisi.deu.edu.tr//asli.memisoglu/Genel%20Biyoloji%20I/2-Makromolek%c3%bcller.pdf
  3. https://www.turkcebilgi.com/makromolek%C3%BCl
  4. http://www.bektastepe.net/course-slides/5-makromolekullerin-yap-ve.pdf

Görsel Kaynaklar: 

  1. https://wellcome.ac.uk/gallery/image/3409/6930
  2. https://cdn.evrimagaci.org/1R1ahPJ3TXK_HNgKqmBYLtVJP1s=/825×0/filters:no_upscale()/evrimagaci.org%2Fpublic%2Fcontent_media%2F23b6b39406b1ecde2960aa93a288c247.jpg
  3. https://1.bp.blogspot.com/-Jhh-5GGq_xI/XWiBEzFNS5I/AAAAAAAAJs0/mfHr4e5VSp8w3KeksaGIl5fXPgvMtnM2QCLcBGAs/s1600/amino%2Basit.png

Ne düşünüyorsunuz?

4 Points
+ Oy - Oy

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir