HÜCRE KİMYASI

Genellikle polar maddeler polar çözücülerde, apolar maddeler ise apolar çözücülerde çözünürler. Buradaki kural “benzer benzeri çözer” olarak ifade edilebilir. Buna göre benzer molekül yapısındaki bileşikler, benzer moleküller arası kuvvetlere sahiptirler ve birbirleri içinde çözünürler. Birbirlerinden farklı yapıda olan bileşiklerin çözelti oluşturması mümkün değildir.

Uzun bir cam boru içine şeker (sakkaroz) çözeltisi ve saf su konulduğunu ve bu iki sıvı yüzeyinin yarı geçirgen bir membran (sadece suyun geçişine izin veren) ile ayrıldığını düşünelim (Şekil 4.3). Su molekülleri membrandan her iki tarafa da geçebilirken, çözelti içinde bulunan su moleküllerinin sayısı saf sudan daha az olduğu için saf sudan çözeltiye doğru net bir akış söz konusudur (osmoz). Başlangıçta sıvı seviyeleri aynı olmasına karşın zamanla çözeltinin boru içinde yükseldiği gözlenir. Sakkaroz çözeltisinin derişimi ne kadar fazla ise borudaki yükselişi de o kadar fazla olur. Çözelti seviyesinin yükselmesiyle yükselen sıvının yaptığı hidrostatik basınçtan dolayı çözelti tarafına geçiş hızı azalırken çözücü tarafına geçiş hızı artar ve sonuçta her iki hız da birbirine eşit olduğu anda, her iki geçiş arasında dinamik bir denge kurulur. Osmotik basıncın büyüklüğü sadece çözeltinin birim hacminde çözünen tanecik sayısına bağlıdır.

Çözeltilerin özellikleri, çözeltiyi oluşturan maddelerin özelliklerinden farklıdır ve çözünen maddenin türüne ve derişimine bağlıdır. Bir çözeltide çözünmüş maddenin yapısına bağlı olmayıp, tanecik sayısına bağlı olan özelliklere kolligatif özellikler (sayısal özellikler) denir. Çözüneni uçucu olmayan çözeltilerin kolligatif özellikleri; buhar basıncı düşmesi, kaynama noktası yükselmesi, donma noktası alçalması ve osmotik basınçtır. Bu özelliklerden ozmotik basınç, besinlerin biyolojik hücre duvarlarından geçişine ve çözeltilerin bitkilerde hareketine katkıda bulunur.

Kolloidler: Mikroskopla görülemeyecek kadar küçük fakat ışığı saçacak kadar büyük taneciklerin oluşturduğu süspansiyonlardır. Kolloidler kendilerini oluşturan bileşenlerin fazlarına göre sınıflandırılırlar. Bir katının bir sıvı içinde dağılmasıyla oluşan süspansiyona sol ve bir sıvının diğer bir sıvı içinde dağılmasıyla oluşan yapıya ise emülsiyon denir. Örneğin; kumlu su bir sol olup silikanın su içinde dağılmasıyla oluşur. Mayonez bir emülsiyon olup, yağ içinde asılı su damlacıklarından oluşur. Köpük ise bir sıvı veya katı içinde bir gazın dağılmasıyla oluşan bir süspansiyondur.

Bir katı emülsiyon, bir sıvı veya katı fazın bir katı içinde oluşturduğu süspansiyondur. Jelatinli tatlılar bir tür katı emülsiyondur ve jel olarak isimlendirilir. Sulu kolloidler dağıtılan madde ve su arasındaki moleküler etkileşimlerin kuvvetine bağlı olarak hidrofilik ve hidrofobik olarak sınıflandırılabilir. Yağ molekülleri ile su molekülleri arasında çok az bir çekim kuvveti olduğundan, su içinde yağ (süt gibi) ve yağ içinde su (mayonez gibi) süspansiyonları hidrofobik kolloidlerdir.

Vücut sıvısı ile aynı osmotik basınca sahip böyle bir çözeltiye izotonik çözelti denir. Eğer bu kırmızı kan hücreleri, derişimi %0,92’den fazla olan bir NaCl çözeltisine konulursa su, hücrelerin içinden dışarıya doğru akar ve hücreler büzülür. Böyle çözeltilere de hipertonik çözeltiler adı verilir.

Bir çözeltinin molaritesi, 1 L çözeltide çözünen maddenin mol sayısı olarak ifade edilir, M ile gösterilir. Örneğin; 1 mol (40 g) NaOH suda çözülerek çözelti hacminin 1 L’ye tamamlanmasıyla hazırlanan çözelti 1 Molar’dir.

 M = Çözünenin mol sayısı (mol) /Çözelti hacmi (L)

Donnan Dengesi: Bir membranla ayrılmış iki çözeltideki iyonlardan bazıları membrandan geçebilirken, bazıları geçmiyorsa bir Donnan dengesi oluşur, bu elektrokimyasal bir dengedir. Donnan dengesinde membranın her iki yanındaki iyonların derişimleri birbirine eşit değildir, ancak membranın her iki yanı da elektriksel olarak nötürdür . Elektrostatik Donnan dengesinin çeşitli ölçeklerde oluşması, hücre içi ve hücreler arası iyonik maddelerin taşınımında ve dağılımında önemli rol oynar.

Difüzyon, gaz veya sıvı moleküllerin sahip oldukları kinetik enerji yardımıyla rastgele yer değiştirmesidir.

KOLLOİDAL KARIŞIMLAR

Tablo 4.1 Kolloidlerin sınıflandırılması

Tablo 4.1 Kolloidlerin sınıflandırılması

Doğal makromoleküllerin mol kütlelerinin
tayininde osmometri kullanılır. Osmoz bitkilerde besinlerin taşınmasına yardım eder.

Bir gazın bir sıvı içindeki çözünürlüğü, genellikle gaz basıncıyla doğru orantılı olarak artar (Henry
Yasası). Basınç arttıkça gazın çözücü ile etkileşimi artar, böylece gazın çözünürlüğü de artmış olur. Sıvının
üzerindeki gaz, karışım ise (hava gibi) her bir bileşenin
çözünürlüğü, bileşenlerin kısmi basıncına bağlıdır.

110. sf daki örneğe benzer bir soru sorulmuştur.

Su içinde bir miktar yemek tuzu (NaCl) kristalinin çözünmesinde de benzer bir olay gerçekleşir
(Şekil 4.1b). Su molekülleri, iyonik katı içindeki
katyon ve anyonların etrafını sararak iyonları kristalden kopartır (iyon-dipol etkileşimi). Bu şekilde
çözelti içinde yüklü parçacıkların varlığı söz konusu iken şekerli su örneğinde ise sakkaroz moleküllerinin su ile çevrelenmesiyle yüksüz parçacıkların
çözünmesi gerçekleşmiş olur.

Oksijen akciğerlerdeki alveollerden, difüzyon
ile kana geçer. Kandan da oksijen yoğunluğunun
düşük olduğu hücrelere taşınır. Hücre solunumu
sonucunda oluşan karbondioksit difüzyon ile kana
ve kandan difüzyon ile alveollere taşınarak soluk
verme ile buradan dışarı atılır. Parçalanan besinlerden bazıları difüzyon ile ince bağırsaktan emilerek kana geçer. Hücre düzeyinde düşünüldüğünde
tanecik taşınımı derişime bağlı olarak difüzyonla
sağlanır.

Köpük ise bir sıvı veya
katı içinde bir gazın dağılmasıyla oluşan bir süspansiyondur.

Difüzyon, gaz veya sıvı moleküllerin sahip oldukları kinetik enerji yardımıyla
rastgele yer değiştirmesidir.