Yaşam Için Kesinlikle Gerekli Olan Elementler

YAŞAM İÇİN KESİNLİKLE GEREKLİ OLAN ELEMENTLER
Yaşayan hücreler içinde hemen tüm elementler bulunabilirse de, aslında, doğadaki 92 elementten yalnızca birkaçı organizmanın değişmeyen yapı öğeleridir (ya da metabolizmasında temel rol oynarlar).Biyolojik önem taşıyan elmentlerin çoğunun atom ağırlıkları ve atom sayıları küçüktür.Bunlardan karbon, karbon atomlarının oluşturduğu uzun zincirler ya da halkalar biçiminde, kendi başına görev yapar.Bu zincir ve halkalar bazen, büyük ve karmaşık organik moleküllerin temel yapısıdır ve yalnızca yaşama özelliklerinden biri değil, aynı zamanda bir parçasıdır; öteki temel elementlerin çoğu, karbonla tepkimeye girerek, organik bileşiklerin bir bölümünü oluştururlar.
Yaşayan varlıkların hemen tüm organik bileşikleri, hücre içinde çok bol miktarlarda bulunan üç elementi (karbon, hidrojen ve oksijen) kapsar.Bu üç element, insanın beden ağırlığının ortalama yüzde 93’ünü oluşturur.Karbonhidrat ve yağlar, yalnızca bu üç elementten oluşur: Bunlardan türeyen bazı maddelerse, bazı başka elementleri de kapsayabilirler.Yaşam için vazgeçilmez olan su, yalnızca hidrojen ve oksijenden oluşur.
Azot da, yaşayan varlıklar için aynı önemi taşır.Proteinleri oluşturan aminoasitlerin, genetik madde dezoksiribonükleik asitin (DNA) ve birer protein olan enzimlerin bireşimlerinde görevli ribonükleik asitin (RNA) yapısına girer.Karbon, hidrojen, oksijen ve azot, insanın beden ağırlığının yaklaşık yüzde 97’sini oluştururlar.Geriye kalan yüzde 3’ü, öteki çeşitli elementler oluşturur.Bunlardan bazıları, yüzlerce yıllık kaba kimyasal analiz yöntemiyle ortaya konabilecek kadar çok miktarlardadır.Bu elementlere, “birincil besleyiciler” denir.”ikincil besleyiciler” ise, varlıkları ancak modern kimyanın çok hassas yöntemleriyle belirlenebilecek kadar küçük miktarlarda bulunurlar.Bazen iz miktarlarda bulunduklarından, bunlara “iz elementler” de denir.




BİRİNCİL BESLEYİCİLER.
Kalsiyum, fosfor, potasyum, kükürt, klor, magnezyum, sodyum ve demir birincil besleyicilerdir.Hayvanların sodyuma ihtiyaçları vardır ama, bitkilerin sodyuma ihtiyaç duyup duymadıkları bilinmemektedir.Demir ihtiyacı, birincil besleyicilerin çoğu ile ikincil besleyicilere duyulan ihtiyaçlar arasındaki bir miktardadır; bu yüzden de demir bazen, ikincil besleyiciler grubuna sokulmuştur.
Kalsiyum, hayvanların kemik ve dişlerini, bitkilerin de hücrelerini birarada tutan yapıştırıcı ara maddesinin en büyük bölümünü oluşturur.Kalsiyumun ayrıca, kanın pıhtılaşmasında da önemli bir görevi vardır.Batıda süt ve sütten yapılmış besinler başlıca kalsiyum kaynağıdır.Tropikal bölgelerde ve Doğu’da küçük balıkların kemikleri, belirli bazı tahıllar, sebzeler ve deniz tuzları, iyi birer kalsiyum kaynağıdırlar.
Fosfor, tüm canlı hücrelerde bulunan birçok bileşimin yapısına girer: Nükleik asitler (hem DNA, hem de RNA); enerji taşıyan bir bileşim olan adenozin trifosfat (ATP); birçok koenzim ve hücre zarının yapısına giren fosfolipitler.Fosfor aynı zamanda , kemiğin önemli bir yapı öğesidir.
Bir birincil besleyici olan potasyum organik bileşimlerin yapısına girmez.Enzimleri harekete geçirici bir rolü olduğu sanılmaktadır.
Kükürt, üç aminoasitin (sistein, sistin ve metionin) bir bölümünü oluşturduğu gibi, birçok proteinin de yapısına girer.Aynı zamanda koenzim A’nın da temel yapı öğesidir.
Sodyum ve klor, hayvansal hücrelerde uygun bir geçişme dengesinin sürmesini sağlar ve sinir akımlarının iletilmesinde rol alırlar.
Magnezyum, bitkilerin klorofil molekülünün bir parçasıdır: Bu yüzden, fotosentez olayında temel bir rol oynar.Hayvan ve bitki hücrelerinde, enzimleri harekete geçirici bir element görevi yapar; kemiğin yapısına giren öğelerden biridir.Ayrıca, ribozomların önemli bir yapı öğesidir.
Demir, solunumda rol oynayan birçok enzimin, özellikle hemoglobin ve sitokromların bir bölümünü oluşturan hem molekülünün merkezinde yer alır.Demirin son zamanlarda, hem kapsamayan bir protein olan ve fotosentez olayını bir basamak ileriye götüren ferrodoksinin bir parçası olduğu bulunmuştur.

İKİNCİL BESLEYİCİLER
İkincil besleyiciler, yaşayan organizmaların yalnızca yüzde 1’lik bölümünü oluştururlar.Enzimlerin bir parçası olarak ya da enzimleri harekete geçirici görev yaptıkları sanılır.Bunlar arasında manganez, bakır, krom, çinko, kobalt, molibden, boron, vanadyum, selenyum, iyot ve flor sayılabilir.Ama tüm organizmaların, bunların tümüne ihtiyacı yoktur.Şimdiki bilgilerimize göre molibden ve borona, hayvanlar değil bitkiler ihtiyaç duyarlar; vanadyuma da, yalnızca birkaç bitki ile omurgasızların ihtiyacı olabilir.

Birçok iz element, hücre içinde iz miktarlardan daha yüksek düzeylere ulaşırlarsa, zehirli etki gösterirler.Bunların zehirli özelliklerinden bazen yararlanılır.Sözgelimi, bakır bileşimleri havuzlarda üreyen yosunları öldürmede, çinko kapsayan bazı merhemler de yara-berelerde mantarların gelişmesini önlemede kullanılmaktadır.




YAŞAYAN ORGANİZMALARDAKİ ELEMENTLER

METAL
ATOM
ATOM
 
ATOM
ATOM
OLMAYANLAR
NUMARASI
AĞIRLIĞI
METALLER
NUMARASI
AĞIRLIĞI
Hidrojen
1
1,008
Lityum
3
6,939
Boron
5
10,811
Sodyum
11
22,9898
Karbon
6
12,011
Magnezyum
12
24,312
Azot
7
14,0067
Alüminyum
13
26,9815
Oksijen
8
15,9994
Potasyum
19
39,102
Flüor
9
18,9984
Kalsiyum
20
40,08
Silisyum
14
28,086
Titan
22
47,9
Fosfor
15
30,9738
Vanadyum
23
50,942
Kükürt
16
32,064
Manganez
25
54,938
Klor
17
35,453
Demir
26
55,847
Arsenik
33
74,9216
Kobalt
27
58,9332
Brom
35
79,904
Nikel
28
58,71
İyot
53
126,9044
Bakır
29
63,546



Çinko
30
65,37



Rubidyum
37
85,47



Molibden
42
95,94



Sezyum
55
132,905

1) SU
Yaşamın kökeni konusunda ancak birkaç ayrıntının bilinmesine karşılık, su içinde başladığına kuşku yok gibidir.Tüm canlı ve etkin hücrelerin büyük bir bölümü (çoğunun yüzde 65’ten çoğu) sudan oluşur Bir hayvan ne kadar gençse, kapsadığı su miktarının o kadar çok olduğu bilinmektedir.Ayrıca, hayvan ne kadar şişmansa, kapsadığı suyun yüzde miktarının da o kadar az olduğu gösterilmiştir.Ağırlığı 70 kg olan yetişkin bir insanın vücudunda toplam 40 lt kadar su vardır.Bu suyun % 62’si intrasellüler sıvı ve % 38’i de ekstrasellüler sıvıyı meydana getirir. Ekstrasellüler sıvı başlıca intersitisiyel sıvı (dokular arası sıvı), plazma serebrosipinal sıvı göz içi sıvısı, sindirim kanalından salınan sıvı ve periton içi, palavra zarları arası, perikard zarları arası, sinovyal boşluklar gibi gerçekte içlerinde çok az sıvı ihtiva eden özel boşlukları dolduran sıvılardan oluşur.
Kartilaj ve kemikler de bünyelerinde su ihtiva ederler.Kan plazması 3 litre kadar sıvıyı içerir, alyuvarlar ve diğer kan hücreleri de 2 litrelik bir hacim oluştururlar.
Gerek serebrosipinal sıvı, gerek göz içi sıvısı ve diğerleri karakter itibariyle intersitisiel sıvıların genel özelliklerini taşırlar, aralarında doğal olarak bazı farklılıklar bulunur.Mide bağırsak sıvısına gelince, bu su günün belirli saatlerine ve alınan besinlere göre büyük değişikler gösterir.
Hem hücre dışı sıvının kompartmanları arasında, hem de hücre içi sıvısı ile hücre dışı sıvısı arasında devamlı bir dengelenme söz konusudur.Organizma suyun dengelenmesinde başlıca iki mekanizmadan yararlanır.Susama ve idrar çıkartma, bunun yanında çevre şartlarına bağlı olarak terleme yolu ile su dengesi düzenlenebilir.
Çok sıcak havalarda özellikle, terleme mekanizması bu dengenin sağlanmasında en önemli rolü oynar.
Su, çok çeşitli maddeleri içinde erittiği için, genel eritici olarak adlandırılmıştır.
Canlı varlıklardaki hemen tüm kimyasal tepkimeler su aracılığıyla olur; tepkimeye giren ve bu tepkime sonucu oluşan maddeler de, suda erirler.Birçok maddenin beden boyunca iletilmeleri için de, önce beden sıvılarının suyu içinde erimiş olmaları gerekir.Organizmanın (bitki ya da hayvan) yaşamıyla çok yakın ilişkisi olan tüm kimyasal tepkime dizileri, eriyik içinde oluşan değişiklerle birlikte gider.
Besinlerin sindirimi su yardımı ile olur.Su pek çok organizmanın vücudunda taşıyıcı ortam olarak görev yapar.Maddelerin vücutta bir bölgeden diğer bölgeye taşınması suyla sağlanır.Su ayrıca vücut ısısının düzenlenmesine yardımcı olur.

2) MİNERALLER
Canlı organizmasının fonksiyonlarını sağlıklı bir şekilde yerine getirebilmesi daha doğrusu yaşamını sürdürebilmesi için, besin maddeleri su ve vitaminler yanında minerallere de ihtiyacı vardır.Bazı minerallerin vücut fonksiyonları yönünden önemi, vitaminlerin ve hormonların ki kadar fazladır.Genel olarak bu mineral maddeler besin maddeleri içerisinde kolaylıkla sağlandığından çoğu kez yokluk halleri ile karşılaşılmamaktadır.Mineraller arasında bir bölümü, biyokimyasal görevleri yönünden büyük önem taşırlar.Bunlar özellikle, başta sodyum, potasyum, klor, kalsiyum, magnezyum, fosfor, kükürt olmak üzere demir, mangan, bakır, iyot, kobalt, çinko, flour, kadmium gibi minerallerdir.
A) SODYUM
Sodyum, vücut sıvılarında en yoğun şekilde bulunan elementtir.Özellikle plazma ve intersellüler sıvıda yüksek oranda bulunur.Tabiatta NaCl halinde yaygın şekilde bulunduğundan; vücut, yemeklere ilave edilen tuzla, sodyum ihtiyacını kolaylıkla karşılar.Tuzun fazlası yine NaCl şeklinde çok büyük ölçüde idrarla, daha az olmak üzere de ter ve gaita ile dışarı atılır.Günlük NaCl ihtiyacı 3 gram civarındadır.Gerçekte normal kimselerde metabolizma için gerekli Na miktarı bir kaç yüz miligramdan ibarettir.Ancak, kan basıncı yüksek olan kimseler de, NaCl alımı yeterince sınırlandırılmalıdır.Bu sınır 1 gram civarındadır.Plazmadaki Na miktarı % 32 miligram kadardır.
Sodyumun Görevleri
Vücut sıvılarında bulunan sodyumun en dikkati çeken görevini, ozmotik basıncın sağlanması teşkil etmektedir.Kanın ve intersitisiyel sıvının normal ozmotik basıncın sağlanması ve korunmasında Na konsantrasyonunun büyük bir önemi vardır.
Sodyum, kan plazması dışında ve tuz halinda bir miktar da kemiklerde yerleşmiş vaziyette bulunur.Gereğinde organizma, kemiklerdeki sodyumdan yararlanabilir.Kan sodyumu düzeyinin ayarlanması, başlıca ACTH hormonunun etkisi altında olur.Kanda Na düzeyinin normalin üzerine çıkmasına “hipernatremi” altına düşmesine ise “hiponatremi” denilir.Yüksek tansiyonluların veya tansiyon eğilimi bulunanların, tuz diyetlerine önem vermeleri gereklidir.NaCl yerine diyette KCl tuzu kullanılmaktadır.KCl tuzunun uzun süre kullanılması da K birikimi yönünden sakıncalı olabilir.


B) POTASYUM
Özellikle hücre içi sıvısı yönünden ve hücre içerisindeki fonksiyonları yönünden çok önemli bir katyondur.Normal besinlerle yeterli miktarda K alınır.Besinlerle alınan bu potasyumun miktarı 2-4 gram arasında değişebilir.
Besinlerle alınan ve absorbe edilemeyen % 5-10 oranında potasyum gaita ile, diğer bir kısım potasyum da böbrekler yolu ile dışarı atılır.
Potasyumun Görevleri
Kanda potasyum düzeyinin yükselmesine “hiperkalemi” düşmesine ise “hipokalemi” denilir.Kan potasyum düzeyindeki değişiklikler, daha çok kendisini çizgili kaslar ve özellikle kalp kası üzerinde belli eder.Hiperkalemi veya diğer terimi ile hiperpotassemi halinde kalp vuruşlarında yavaşlama ve kalp seslerinde zayıflama görülür.Hiperpotassemi, daha çok böbrek yetersizliği, şok veya dehitratasyon hallerinde, Potasyum atılımı “aldosteron” un kontrolü altındadır.
Hipokalemi (kanda potasyum düzeyinin düşmesi) daha çok hücre içi sıvısındaki potasyum düşmesi hali ile birlikte görülür.
Hipokalemi, kaslarda zayıflık, hastada letharji hali, iştahsızlık, etraf organlarında felçler ve kalp kasında dejeneratif değişiklerle kendini belli eder.
C) KLOR
Klor, intersitisiyel sıvı ve kan plazmasındaki başlıca anyonları teşkil eder.Klor, sodyumla birlikte NaCl yani yemek tuzu şeklinde organizmaya girer.Gerçekte sodyum ve klor metabolizmaları birbirlerine sıkı bir şekilde bağlıdır.Alınan Cl- un, gaita ve terle atılan çok ufak bir kısmı hariç, büyük kısmı idrarla atılır.
Klorun Görevleri
Klor, özellikle plazmada ve hücreler arası sıvıda yer alan bir elektrolit olarak, ozmotik basıncın sağlanmasında görev alır.
D) KALSİYUM
Kalsiyum, insan organizmasındaki en yoğun şekilde bulunan katyondur. Vücutta bulunan kalsiyumun çok büyük bir kısmı, kemik dokusunda “hidroksiaptid” kristalleri halinde fosfatla birlikte bulunur.Kalsiyumun plazmadaki düzeyi % 10 miligram civarındadır.Kalsiyum özellikle kanın pıhtılaşmasında önemli rol oynar.Kalsiyum kasların fonksiyonu yönünden de önemlidir.Ayrıca hücre zarının permeabilitesinde ve sinirsel aktivitede de kalsiyum rol oynar.
Normal bir diyetle beslenen, bir kişi günde 800 miligram kadar kalsiyum alır.Bunun 700 miligram kadarı gaita ile tekrar vücut dışına atılır.Vücutta net olarak 100 miligram kalsiyum saklanmış olur. Vücutta kalan ve bir kısmı da kemiklerde depo edilen 100 miligram kalsiyumun bir bölümü de yine gaita ile dışarı atılır.Böbrek yolu ile çok az kalsiyum dışarı atılır.Kalsiyum, sütte, yumurtada, peynirde, fasülyede, mercimekte, ette ve bazı yeşil sebzelerde de bulunur.
Kalsiyumun Görevi
Plazmadaki kalsiyum düzeyi çok dar sınırlar içerisinde bulunur. Bu sınır % 9,2-10,4 miligram arasındadır.Kalsiyum düzeyinin bu sınırın altına düşmesine “hipokalsemi”, üzerine çıkmasına da “hiperkalsemi” denilir.
Plazma kalsiyum düzeyinin % 6 miligrama kadar düşmesi halinde “tetani” denen hal meydana gelir.Tetanide özellikle Peri-feral sistem sinirlerindeki uyarımla, kaslarda tetanik kasılmalar görülür.Bu kasılmalar el ve yüz kaslarında, daha çabuk ve belirgindir.Tetani hali devam ederse hasta ölebilir.
Hiperkalsemin halinde ise, sinirsel sistemdeki uyarımlar yavaşlar, bunun sonucu olarak kaslar da tembelleşir.Neticede iştahsızlık ve kabızlık görülebileceği gibi, ileri hallerde kendisini kemiklerde aşırı derecede kalsiyum birikimi ile belli eden hastalık hali ortaya çıkar.Plazma kalsiyum düzeyinin yükselmesi daima fosfat düzeyinin düzeyinin düşmesi ile birlikte görülür.Böbrek fonksiyon bozuklukları da kan kalsiyum düzeyinde değişikliklere neden olabilir.
E) FOSFOR
Fosfor canlı organizma için vazgeçilmez bir maddedir.Fosforsuz bir hayat düşünülemez.Fosfor, organizmada kalsiyumla beraber başlıca kemiklerde bulunur.Fosfat, kanda fosfat iyonları şeklinde bulunduğu gibi, protein ve lipitlere bağlı olarak da bulunur.Nükleik asitleri meydana getiren nükleotitlerde de, fosforik asit vardır.Canlı organizmanın biyolojik enerji kaynağını oluşturan ATP’de bir fosfat bileşiğidir.
Fosforun Görevi
İnorganik fosfat, plazmada başlıca iki şekilde bulunur.HPO4- ve H2PO4- iyonları kanda bulunan bu fosfat iyonlarından büyük kısmını HPO4- iyonları teşkil eder.Bu fosfat iyonlarının asit-baz dengesinin sağlanmasında önemli rolleri vardır.Kanın fosfor cinsinden inorganik fosfor miktarı % 4-5 miligram kadardır.Plazmanın fosfor düzeyi, kalsiyum düzeyi ile yakından ilişkilidir.Her iki inorganik madde düzeyi, kanda birbirleri ile belirli bir oran içerisinde bulunurlar.Bu oran 1/1 şeklindedir.Plazmanın fosfat seviyesi 0,8 m Mol/litreyi aştığı zaman fosfat fazlası idrara geçer.Bu, fosfat için eşik değeridir.
Kan fosfat düzeyinin ayarlanmasında “parathormon” etkin bir görev yapar.Parathormon bu görevini bir taraftan kemiklerden ekstrasellüler sıvıya fosfat geçişini kolaylaştırmak, diğer taraftan da böbreğin fosfat itrahını çoğaltmak suretiyle yapar.
F) MAGNEZYUM
Magnezyum, sağlık için gerekli minerallerden birisidir.İnsan organizmasında başlıca kemiklerde, kaslarda ve sinirsel dokuda bulunur.Magnezyum daha çok bir hücre içi elemanıdır.Alyuvarda da magnezyum vardır.Magnezyumun plazmadaki miktarı % 2,5 miligramdır.Hücrelerde Mg miktarı daha fazladır.Kas hücrelerinde % 20 kadar magnezyum vardır.Yetişkin bir insanın günde 350 miligram kadar magnezyuma ihtiyacı olduğu kabul edilmektedir.Magnezyum büyük ölçüde gaita ile vücuttan atılır.
Magnezyumun Görevi
Magnezyumsuz bir diyetle beslenen deney hayvanlarında dolaşım bozukluğu ve sinirsel irritasyonlar görülür.Sonuç konvulsiyonlar ve ölümle noktalanır.Magnezyum kas kontraksiyonunda miyozinin ATP’ase aktivitesine inhibe eder, buna karşılık aktomiyozin adenozintrifofataz aktivitesini sitümüle eder.Genel olarak magnezyum birçok enzimlerin aktivasyonu için gerekli bir mineraldir.
Biyokimyasal tekniklerde de Mg++ iyonlarından yararlanılır.
G) DEMİR
İnsan organizmasında özellikle alyuvarların yapısında bulunan hemoglobin’in, fonksiyonel bir parçası olması yönünden önemlidir.Bunun dışında demir, kasların myoglobininde, sitokrom, peroksidaz ve katalaz enzim sistemlerinde yeralan hayatsal değeri olan bir mineraldir.Demirin biyokimyasal reaksiyonları özellikle solunum sistemi yönünden büyük görevleri vardır. Çocuklar için günlük demir ihtiyacı 10-15 miligram arasında değişir.Büyüklerin demir ihtiyacı da kadın veya erkek oluşuna veya genç veya yaşlı oluşuna göre farklılık gösterir.Genç kadınlarda ve emziren annelerde 18 miligram kadardır.Vücuttan atılan demir miktarı ise sadece 1 miligram kadardır.İnsanlar yedikleri her türlü et besinleri ile yeterli miktarda demir alırlar.Fosfatça zengin besinlerin alınması demir absorbsiyonunu yavaşlatır.Demirin dokularından kana salınabilmesi için bakıra ihtiyaç vardır.
Demirin Görevi
İnce bağırsaklardan ihtiyaca göre absorbe olan demir, plazmada süratle ferrik şekilde oksitlenerek glikoprotein yapısında olan “transferrin” ile birleşerek dokulara naklolunur.Demirin organizmadaki depo şekline “ferritin” denilmektedir.Demirin fazlası vücuttan dışarı atılamaz.Bu nedenle kendilerine gereksiz yere fazla demirli preparatlar verilen kan transfüzyonu yapılan şahıslarda demir birikimi olur.
Demir özellikle hemoglobinin, solunum zincirinde yeralan non-hem proteinlerin, sitokromların, miyoglobinin yapılarında yeralması ve bazı enzimlerin aktivasyonu yönünden çok önemlidir.
H) ÇİNKO
Çinko bazı enzimlerin aktivasyonu için, vazgeçilmez bir mineraldir.
Pankreasta oldukça büyük miktarda çinko bulunur.İnsülin pankreasta çinko bileşiği halinde depo edilir.
I) KOBALT
Kobalt B12 vitamininin yapısında yeralan bir mineraldir.İnsanlarda kobalt noksanlığı görülmemiştir.
Fazla kobalt “polisitemia” denen fazla alyuvar teşekkülü hastalığına neden olmaktadır.
İ) FLUOR
Fluor noksanlığının diş çürümelerine neden olduğu bilinmektedir.Dişi çürüten bazı enzimlerin aktivasyonu için gerekli olduğu, bulunmaması halinde, aktif hale geçemeyen enzimlerin diş çürümesine sebebiyet verdikleri varsayımı ileri sürülmektedir. Fluor, ayrıca vücuttaki kemikleşmeye de yardım eder.Sularda yetersiz fluor bulunduğunda, sulara , diş macunlarına, süte eklenerek alınabilir.
K) BAKIR
Bakır kan proteinlerinde seruloplazminin yapısında yeralır.Bazı önemli enzimlerin aktivite gösterebilmeleri için bakıra ihtiyaçları vardır.