1.1. Hayatı Hakkında
1. Avusturya asıllı İngiliz
2. Viyana Üniversitesi’nde matematik, mantık ve fizik okuyor.
3. Yeni Zelanda Canterbury University College’da felsefe dersleri veriyor.(1937 – 1945)
4. İlgiliz yurttaşlığına seçiliyor. (1945)
5. London School of Economics and Political Science’da mantik ve bilimsel yöntem dersleri veriyor. (1949 – 1969)
6. “Sir” ünvanını 1965 yılında alıyor.
7. Açık ve kapalı toplum üzerine yazılarında, Popper’ın, Avusturya gibi nasyonel sosyalizmin tehditi altında bulunan bir toplumdan, İngiltere gibi köklü liberal düşünceleri bulunan bir topluma göç etmesinin çok büyük etkileri vardır.
8. Eserleri:
a. Buluşun Mantığı – 1934
b. Açık Toplum ve Düşmanları – 1945
c. Tarihselciliğin Sefaleti – 1957
d. Nesnel Bilgi: Evrimci Bir Yaklaşım – 1972
e. Benlik ve Beyni: Etkileşimcilikten Yana Bir Sav – 1977
f. Bilimsel Buluşun Mantığına Ek (3 Cilt) – 1981-1982
1.2. Kavramlar
1. Deneyim: Bilgi zihinsel deneyimden kaynaklandığını söylüyor. Bu kavram, Popper’ın problem çözme tekniklerinde ve politik anlayışında sıkça kullanılıyor.
2. Yanlışlık İlkesi: Bilimlerde tümevarım yöntemine karşı çıkıyor. Tümevarım yöntemine göre, bilimsel bir varsayım, yapılan gözlemlerle üst üste aynı sonucun alınmasıyla sınanıp doğrulanır. Hume’un da belirttiği gibi, ancak bu doğrulama, tüm gözlemleri içeren sonsuz sayıda doğrulamanın ardından gerçekleştirilebilir. Dolayısıyla, tümevarım yöntemi ile doğrulama, gerçek bir doğrulama değildir. Bunun yerine, Popper’a göre, bilimsel bir varsayım, tümdengelim metodu ile, “yanlışlanabilirlik” ölçütü kullanılarak geçerlilik kazanır. Bunun anlamı, bir bilimsel varsayımı yanlışlayan bir tek gözlemin bulunması, bilimsel varsayımın geçersizliği için yeterlidir. Başka bir deyişle, ürettiğimiz bir bilimsel varsayıma, gözlemlenebilir bir istisna bulmaya çalışırız. Eğer böyle bir istisna bulamazsak, bilimsel varsayım doğruluğunu kanıtlamış olur. Sonuçta, astroloji, metafikiz, Marksist tarih ve Freudcu pisikanaliz gibi bilimler “sahte bilimler” olarak nitelendirilmelidirler. Çünkü bu bilimlere, yanlışlık ilkesi uygulamamaktadırlar.
3. Tarihselcilik: Bu terim, tarihsellik, tarihsicilik olarak da biliniyor. Tarihselcilik, fenomenlerin tarihsel bir perspektif içinde ele alınmasının anlamlı olduğunu savunuyor. Fenomenlerin doğuşunu, gelişmesini ve bugünkü durumunun kendi tarihselliğinin içinde anlaşılabileceğini ileri sürüyor.
Tarihselciliğin tarihsel anlamı. Sorun, toplumların doğuşlarına ilişkin şoku hâlâ üzerlerinden atamamış olmalarıdır; yani, ilk kapalı toplumların açık toplumlara dönüşürken kendilerine ait kurumlarıda getirdikleri, ama bunları tam olarak dönüştüremedikleridir. Bu hastalıklı geleneklerden biri de tarihselcilikdir. Aynen eski toplumlarda büyünün geleceğe ilişkin kehanetlerde bulunması gibi, tarihselcilik de yeni toplumlarda geleceğe ilişkin kehanetlerde bulunuyor. Üstüne üstlük, tarihselcilik çok daha güçlü ve kurumsal gözüküyor. Popper’da ve tüm Popper yanlılarında bulunan “kehanet” sözü böyle bir tanımla literatüre giriyor.
Tarihselciliğin kabul edilebilmesi için, Popper, iki şart öne sürüyor: (a) Tarihselciler, yaklaşımlarını koşullu bilimsel tahminlerden çıkarmalıdırlar ve (b) koşullu bilimsel tahminler iyi izole edilmiş, hareketsiz ve ve yinelenen nesnelere uygulanmalı ve uzun vadeli kehanetlere yol açmalıdırlar. Popper’a göre toplum, böyle bir bilimsel nesne olamaz.
Tarihsellik, iki önemli varsayımla ortaya konuyor:
a. Fenomenin değiştiği varsayımı. Çünkü bir fenomeni tarihsel bağlamda ele alabilmek için onun değiştiğini kabul etmemiz gerekiyor.
b. Geri döndürülemezlik. Çünkü, eğer tarih geri döndürülebiliyorsa, anlamlılığını ve dolayısıyla neslere kattığı özü yitiriyor. O halde değişme, geri döndürülememelidir.
4. Sınır Koyma (Demarcation): Popper’a göre bilimselliğin temel koşullarından biridir. Bir bilimsel varsayıma sınır koymazsak, o varsayımın gerçeklik ve doğrulama işlemlerinden birini yapmamış oluruz. Sınır koyulurken, hipotezin bilgi verici içeriği yok edilmemelidir.
5. Açık Toplum:
a. İlk defa Henri Bergson tarafından kullanılan ve Karl Popper tarafından geliştirilen ve popülerleştirilen bir kavramdır. Henri Bergson, sezgi ile kavranabilen (madde, zaman ve algı) süre (duration) felsefesini oluşturan, bu yolla yaratıcı evrim doktrinini geliştiren bir filozoftur. Dolayısıyla açık toplum kavramının çıkış noktasında yaratıcı bir değişim izini ve süreç odaklı bir anlayışı görmek mümkündür.
b. Teorik olarak, açık toplum, dışımızdaki gerçeklik algımız mükemmel olmayacağı, dolayısıyla büyük ve değişmez doğrular konusunda ısrar edilmemesi gerektiği ve ayrıca hiç kimsenin gerçekliği tekeline alamayacağı bir düşünceler dizine dayanır. O halde, büyük ve kesin doğrular yoksa, farklı görüşlere saygılı olunmalıdır. Açık toplum, kimsenin mutlak bilgiyi elinde tutamayacağını, farklı insanların farklı fikirlere ve çıkarlara sahip olabileceğini ve insanların beraber barış içinde yaşayabilmelerini sağlamak için, kişilerin haklarını koruyacak kurumlara ihtiyaç duyulacağını kabul eden bir toplum anlayışıdır.
c. Pratikte, açık toplum, hukukun üstünlüğüne dayanan, demokratik yollar ile seçilmiş hükümetlerce yönetilen, farklılıkları içinde barındıran kuvvetli bir sivil toplum, azınlıklara ve azınlık görüşlerine saygı anlamına gelir.
6. Paradokslar: Popper’ın yazmış olduğu ve otoritelerce “bütün zamanların en büyük Marksizm eleştirisi” olarak nitelendirilen “Açık Toplum ve Düşmanları” adlı iki ciltlik kitabında Popper’in formüle ettiği “paradokslar” yer alıyor. Paradoks kelimesi “çelişki” kelimesine yakın olmakla birlikte, aynı değildir. Çelişki doğrudan yanlış olmakla birlikte, paradoks çözüm bekleyen ince problem demektir.
a. Kendi kendini gerçekleştiren kehanet paradoksu: Bu, herhangi bir şeyin gerçekleşeceğine ilişkin kehanetin, o şeyin gerçekleşmesinin nedeni olabileceğini anlatır. Mesela, bir bankanın batabileceğine dair bir kehanet ileri sürdüğünüzde, aslında böyle bir durum yokken bile, halkın panik içinde bankalara hücum etmesi, paralarını çekmesi ve dolayısıyla, bankanın gerçekten batmasına yol açabilir. Bu paradoksun özünde, gerçekler değil, arzu edilen şey vardır.
b. Kendi kendini gerçekleştirmeyen kehanet paradoksu: Banka örneğini bu kez tersten alalım. Birisi bir bankanın batabileceğini söyleyip gerekçelerini de açıkladığında, o banka gerekli tedbirleri alarak bu batışın önüne geçebilir. Böylece kehanet gerçekleşmez. Tıpkı, Marx’ın “kapitalist toplum mutlaka çökecektir” ya da “proleter ihtilal ileri sanayileşmiş toplumlarda olacaktır” kehanetlerinin gerçekleşmemesi gibi.
c. Özgürlük paradoksu: Denetim mi, özgürlük mü? Bu iki kavram yan yana gelebilir mi? Eğer herhangi bir denetim yoksa, özgürlük, zorbaları, zayıfları kendilerine köle etmekte özgür bırakacaktır. Dolayısıyla, kendi kendisini kontrol etmeyen özgürlük, köleliğe götürür. Öyleyse, özgürlük için denetim gereklidir. Paradoks işte budur.
d. Hoşgörü paradoksu: Popper’in en ilginç paradokslarından birisidir. Sınırsız hoşgörü , zorunlu olarak sonunda, hoşgörünün kendisinin ortadan kalkmasına yol açar. Can alıcı soru şudur: Hoşgörüsüz insanlara da hoşgörü gösterilmeli midir? Cevap: “Eğer hoşgörüsüz olanlara da hoşgörü gösterirsek, hoşgörülü olan bir toplumu hoşgörülü olmayanların saldırısına karşı savunmaya hazır olmazsak, hoşgörülülerin ve hoşgörünün kendisi ortadan kalkacaktır”. Mesela, demokratik bir toplumda, anti-demokrat olduğunu ya da totaliter bir görüşü savunduğunu ileri süren ve iktidara geldiğinde demokrasiyi ortadan kaldıracağını söyleyen bir partiye bu imkan sağlanabilir mi? Demokrasi, kendisini ortadan kaldıracağını ilan eden bir görüşe hoşgörü gösterebilir mi, göstermeli mi? Paradoks buradadır. (Popper, demokrasinin kendisini koruyacağını bu tip tehlikelerden koruması gerektiğini savunuyor).
e. Demokrasi paradoksu: Bir toplulukta çoğunluk, bir tiranın hükümran olmasına karar ya da imkan verebilir mi? Başka bir deyişle, çoğunluk demokratik bir yolla demokrasiyi ortadan kaldırabilir mi? Demokrasi paradoksu işte budur.
f. Yalancı paradoksu: “Bir Giritli bütün Giritlilerin yalancı olduğunu söylemektedir. Eğer bu önerme doğruysa, kendisi de bir Giritli olduğuna göre kendisi de yalancıdır. O halde bütün Giritlilerin yalancı olduğuna dair sözü de bir yalandır”. Bu da yalancı paradoksudur. Esasında anlatılmak istenen şey, bir toplumsal önerme, söyleyenini dışarda bırakamamazlığıdır.
1.3. Açık Toplum Düşmanları: Platon – Hegel – Marx Eleştirisi
1.3.1. Platon – Hegel – Marx
1. Popper, esas olarak, Platon, Hegel ve Marx tartışması yapıyor. Herakleitos ve Aristoteles bu eksen üzerinde yer alıyor.
2. Ortak yanlar
Değişimi vurguluyorlar. Platon ve Aristoteles değişimi olumlu yönde vurgulamasalarda, değişimsizliği vurgulayabilmek için değişimin kendisini felsefelerinin bir öğesi haline getiriyorlar.
Bilginin tümevarımsal çıkarımı. Bilginin, doğrulanması gerektiğini vurguluyorlar.
Diyalektik. Felsefelerinde diyalektik bir omurga oluşturuyorlar. Herakleitos’da bu Logos öğretisi ve Logosun fenomene açılması ile oluyor. Platon, idealar teorisini kullanıyor ve ideaları fenomene yüklüyor. Aristoteles, Heraklit ve Platon’u Hegel ve Marx’a bağlayan profesyonel ve ansiklopedik bir köprü oluyor. Form ve madde teorisiyle, ideaları yeryüzüne indiriyor. Bu indirme, sadece fenomene teorinin kendisini yüklemekten çok, fenomenin kendisinden çıkartılan bir yapı oluşturuyor. Hegel, diyalektiği mükemmel şekilde formüle ediyor. Kendi mantık bilimi oluşturuyor. Bu mantık bilimini, doğaya, topluma açıyor ve yorumlanabilir ve tarih bilgisi elde ediyor. Marx, yorumlanabilen ve teorik olarak yüklenebilen böylesine güçlü bir diyalektiği, aynı Aristoteles’te olduğu gibi, yeryüzünün kendisinden çıkarıyor.
Toplumsal yapı. Yapıya önem veren toplum anlayışlarına sahipler. Devlet, sınıfsal yapı, yaşayan toplum gibi kavramsal ögeler içeren toplumsal bir örgütlenme anlayışları var. Toplumsal eylemlere ve sıfatlara dayanarak bireyi açıklama girişimlerinde bulunuyorlar.
Tarih. Tarihe önem veriyorlar. Fenomen anlamlarını tarihe yükleyebiliyorlar.
1.3.2. Açık Toplum Düşmanı 1: Platon
1. Platon değişmeyi, çürümenin yada bozulmanın aksiyonu haline getiriyor, tüm sosyal olguları ve politik davranışları ve değişmeyi bile bu kavrayışın içine sokuyor.
2. Platonun idealar öğretisinin bir uzantısı olarak, toplumların organizasyonu ideal toplumun organizasyonunu kopyalamaya çalışıyor.
3. Platon, ideal toplumu üç tabakaya ayırıyor: Üretici Sınıfı, Bekçi Sınıfı, Yönetici Sınıfı
4. Totaliter bir toplum yapısı öneriyor.
5. Adaleti vurguluyor. Bir kişinin ve toplumun haklı ve doğru yaşaması gerekiyor. Bunun ancak doğru olan bilgi ile olanaklı olduğunu savunuyor. Kişinin toplum için ve yetenekleri elverdiği ölçüsünde faaliyette bulunmasını istiyor.
6. Bireylerin yada grupların çıkarlarından çok, devletin çıkarlarının ve sürekliliğinin sağlanması gerekliliğine inanıyor.
7. Devlet felsefesiyle ilk toplumsal ütopya oluyor. Ütopyanın mantığı gereği açık topluma ters düşüyor.
1.3.3. Açık Toplum Düşmanı 2: Hegel
1. Dogmatik diyalektik kurallar: Karşıtların birliği ve savaşımı, niceliğin niteliğin birbirlerine dönüşümü, olumsuzlanmanın olumsuzlanması.
2. Bu tür diyalektik kurallar, nesnesinin belirtileri tamamlanmış ve koşullu bilimsel önermelerden dolaysız olarak etkilenecek nesnelere uygulanabilerler. Toplum, böyle bir nesne olamaz.
3. Diyalektik bir öz teoriyle tarihe yüklendiği zaman, makro ölçekte, geleceğin bir sonraki basamağı konusunda fikir verebilir. Fakat, bu diyalektiğin politikleşmesi ve bilimsel ölçeğini yitirmesi ile oluyor.
4. Diyalektiğin tarihe ve topluma açılması
1.3.4. Açık Toplum Düşmanı 3: Marx
1. Marksizm içinde iki temel yanlışı barındırıyor:
a. Popper’a göre, bilimsel bilginin artışının ve gelişmesinin insanlık tarihinde çok güçlü bir etkisi var. Bilgideki büyük birikim ve ilerleme, Newton ve Einstein gibi dahilerin kavrayış ve yaratıcılığına bağlı olduğu için, ne bilgideki artışı ve ilerlemeyi, ne de bu gelişmenin tarih içindeki sonuçlarını önceden kestirilebiliriz. Başka bir deyişle, bilimsel bilgideki birikim ve ilerleme insanlık tarihinin akışını büyük bir güçle etkilediğinden, fakat bilimsel bilginin gelecekteki durumu ya da gelişme seyri, mantıksal ya da bilimsel yöntemlerle önceden kestirilemeyeceğinden dolayı, insanlık tarihinin gelecekte nasıl bir gelişme seyri içinde olacağına ilişkin olarak öndeyide bulunmak olanaklı değildir. Bu ise, teorik bir tarih, yani teorik fiziğe karşılık gelen ya da eşdeğer olan tarihsel bir toplum bilimi imkanının yadsınması anlamına gelmektedir. İşte bu, Popper’a göre, Marks’ın bilimsel araştırmanın doğasını yanlış anlamaktan oluşan birinci yanlışıdır. Marx gibi, Popper da bilimsel yöntemin toplumu konu alan araştırmalara uygulanabileceğini düşünür. Bununla birlikte, onun yöntemi ve bilim anlayışı, Marx’ın savunuculuğunu yaptığı bilim ve yöntem anlayışından farklılık gösterir. Tarihsel araştırmayla bilimsel sosyalizmi özdeşleştiren Marx’tan farklı olarak, Popper’ın gözünde bilim, tarihsel araştırmayla, hatta tümevarımsal süreçlerle bile aynı değildir. Bilim, imgelemin, ilke olarak yanlışlanabilir olması durumunda, ‘bilimsel’ olan hipotez oluşturma faaliyetini içerir. Oysa, Marx’ın, tarihsel değişmeyle ilgili değişmez diyalektik yasaların keşfine dayanan iddiaları, yanlışlanabilir olmadıkları için, bilimsel değildir. Karl Popper, bu bağlamda, bilimin kesin olmadığını ve olamayacağını, yeni veriler ışığında sürekli olarak revizyona tabi olduğunu belirtir.
b. Karl Marx’ın ikinci yanlışı, bilimin toplumun bütününe uygulanabileceğini, bütün bir sistemle ilgili olan yasalar bulunduğunu düşünmesinden oluşur. Popper, buna holistik görüş ya da ütopik bir toplumsal planlama adını verir. Ona göre, kaçınılmaz ve zorunlu olup, toplumun bütününe uygulanan tarihsel yasalara duyulan inanç, toplumun bütününün belirli bir plana göre yeniden biçimlendirilmesi ya da yapılandırılması gerektiği görüşüne götürür. Bütünü göz önüne aldığında, insan faktörünü zorunlu olarak gözden kaçıran bu yaklaşım, toplumun yeni baştan kurulması ve yapılandırılmasının mümkün ve zorunlu olduğuna önceden karar verir ve toplumun varolan yapısını kökten bir biçimde değiştirir. Karl Popper’a göre, Marx’ın ikinci yanlışı da bundan, yani onun bilimin deneme ve yanılma yöntemine dayandığını bir türlü görememesinden kaynaklanmaktadır. O, bunun tam tersine, özel problemler için özel yaklaşımların söz konusu olduğunu belirtir, kurumların kötü yönetici tehlikesini en aza indirgeyecek şekilde düzeltilmesi ve geliştirilmesini ister.
1.3.5. Tarihin Anlamı
1. Popper, tarihin anlamı üzerine üç tez geliştirmiştir:
a. Tarihte tek bir eğilim yoktur, bilimsel bilgi her durumda ölçeklenemez.
b. Tarih sürekli bir biçimde olumlu bir ilerleme göstermeyebilir, insanların ve kurumların hata yapma ihtimalleride vardır ve yapmışlardır.
c. Sınıflar gibi sosyal kategorilere yada varoluşa tek bir amaç atanamaz.
1.3.6. Problem Çözme: Politika Üretme Tekniği
1. Tüm politik kararların anlamı bir problemi çözmekten başka bir şey değildir.
2. P1 → TS → EE → P2
a. P1 : başlangıç problemi
b. TS: Denenen çözüm
c. EE: Hata ayıklama
d. P2 : Yeni bir duruş, yada yeni fakat daha önce belli olmayan bir problemle karşılaşma.
3. Çözüm üreten politikalardan çok, bir politikanın hangi problemi çözdüğü önemlidir. Yada politika hangi problemi çözmek için ortaya konmuştur?
4. Popper’a göre, reform yapmak en iyi politik araçlardan biridir.
5. Popper, yaşamayı her şeyden önce ve her şeyin üstünde bir sorun çözme faaliyeti olarak gördüğü için, sorun çözmeye elverişli olan toplumlar ister. Sorun çözme ise, çözüm denemelerinin cesaretle ortaya atılmasını, sonra da bunların eleştiriye ve hatta eleme işlemine tabi tutulmasını gerektirdiği için, Popper karşı önerilerin engellenmeden ortaya atılmasına, bunların eleştirilmesine, sonra da eleştirilerin ışığında, bunlarda gerçek değişiklikler yapılmasına izin veren toplum biçimleri istemektedir.
1.3.7. Demokrasi
1. Popper, her çeşit ahlâk düşüncesi bir yana, demokratik olarak örgütlenmiş bir toplumun, başka türlü örgütlenmiş bir topluma oranla, sorunlarını çözmekte daha etkili ve dolayısıyla daha başarılı olduğuna inanır. Popper’a göre, teorik konularda olduğu gibi, pratik alanda da doğru yanıtlara sahip olabileceğimizden asla emin olamayız. Bundan dolayı da, o, yönetim biçimi olarak demokrasiyi, açık toplumu savunur, çünkü eleştirme ve tecrübe etme özgürlüğü en fazla demokraside vardır. Onun anladığı biçimiyle demokrasi, yöneticilerin toplum problemlerine önerdikleri çözümün umut verir gibi görünmediği zaman, değiştirildikleri bir sistemdir.
2. Popper’ın gözünde, iktidarın kimlerin elinde olduğundan çok, iktidarın kişisel çıkar için olduğu kadar, toplumsal ya da siyasal dogmalar adına kötüye kullanılmasının önüne geçilmesi büyük önem taşır.
3. Demokrasinin politik prensiplerini şu şekilde belirtmiştir:
a. Devlet gerekli bir kötülüktür, fakat gücü gereksiz şekilde büyümemelidir.
b. Reformist bir yapıya sahiptir.
c. İnsanlara birarada yaşamaları için bir çerçeve verir, ama hiç kimseye bir üstünlük sağlamaz
d. Ürettiği politikalarla, sorunları çözen ve hata yapmayan bir demokrasi, olumsuzlukları ve sürekliliği sağlanmış demokrasidir.
e. Gelenekler kurumlar arasında arabuluculuk yaparlar, ayrıca biriylerin değerlendirmeleri ve niyetleri için de önemlidirler.
f. Gelenekler, daha soyut araçlarla daha somut çözümler üretmemize yardımcı olurlar.

1.4. New Intervention Design
Future Design
Stake Holders
Means Techniques
Policies

1.5. Notlar:
1. www.osiaf.org.tr: Bu adres, Açık Toplum Enstitüsünün irtibat bürosunu tanıtan bir adrestir. Popper’ın öğretileri hakkında en güncel dokümanları bu adreste bulabilirsiniz. George Soros’un Vakıflar Ağı’nın bir uzantısı olan, Açık Toplum Enstitüsü, açık toplumların varlığını sürdürebilmesi için projeler üretip desteklemektedir.

A Vitamini (Retinol): Eski doktorlar gece körlüğünü sığır ciğeriyle tedâvi ederlerdi. Sonra bu hastalık tereyağı, morina balığı karaciğeri yedirilerek tedâvi edildi. 1915’te, ABD’de, sâdece kazein, nişasta ve şekerle beslenen sıçanlardaki gelişme bozukluğunun, morina karaciğerinden elde edilen bir maddeyle giderildiği keşfedildi ve bu maddeye A vitamini denildi. Bu maddeye A vitamini denmesinin sebebi daha önce keşfedilen B vitamininden ayırmak içindi. Bundan sonra, 1920’de, bitkilerde bulunan boyalı madde korotenin A vitamininin başlangıç maddesi olduğu bulundu. Hayvansal besinlerde bulunan etkin A vitamini akseroftol veya retinoldür. A1 vitamini de denir. Kapalı formülü C20 H29 OH dır. Erime noktası 62-64°C olan renksiz kristal bir maddedir. Molekülün bir sikloheksen p-iyonon halkası vardır. Bu halkaya ucunda (-OH) grubu bulunduran 11 karbonlu bir grup bağlanmış olup bir atlamalı 4 tâne çifte bağ vardır. Yağda çözünür suda çözünmez. Yiyeceklerde A vitamini yağlarla esterleşmiş halde bulunabilir. Uzun süre ışıkta kalırsa harap olur. Pişirmekle pek harap olmaz. A vitamininin içinde bulunduğu yağ, bozunur veya ekşirse vitamin de harap olur.
Az ışıkta görebilmek için retinol (A vitamini) gereklidir. Bu vitaminin eksikliği sebebiyle retinada, bir boyalı madde olan rodopsin meydana gelemez. Rodopsin alacakaranlıkta görme olayına sebep olan maddedir.
Eksikliği: A vitamini eksikliğinin erken ve önemli belirtisi gece körlüğüdür. Yine bu vitaminin eksikliğinde epitel hücrelerinin gelişmesi ve farklılaşması bozulur. Deri kepeklenir ve kurur. El, derinin üzerinde gezdirilirse kuru ve pürtüklü bir deri hissedilir. Benzer bozukluklar mukozada da görülür. Bunun sonucu olarak da, mukozada enfekte (iltihâbî) durum ortaya çıkar. Yine aynı durum sindirim kanalı mukozasında da görülür ki bunun sonucu emilim bozukluğu ve ishaller görülür. A vitaminine bağlı ishaller A vitamini verilmesiyle 48 saatte düzelir. A vitamini eksikliği böbrek taşı meydana gelmesine sebep olur. A vitamini eksikliği uzun sürerse kornea bozulabilir, yumuşayabilir ve üzerine de iltihaplanma eklenirse kornea delinir ve körlük meydana gelir. A vitamini eksikliği kemiklerde rezorpsiyonu azaltır ve kalınlaşmaya sebep olur. Bu kalınlaşma sonucu bâzı sinirler sıkıştırılmış olur.
Fazlalığı: A vitamininin ön maddesini ihtivâ eden besinleri çok fazla olan kimselerin derisinde sarılık olur. Göz akında sarılık olmaz. Çünkü vücut bu gıdalarda bulunan karoten’in yeteri kadarını A vitaminine çevirir. Geri kalan kısım da hipokarotene, bu da sarılığa sebep olur (Karaciğerle ilgili sarılıktan farklı sarılık). A vitamininin fazlası zehirleyicidir. Zehirlenme, baş ağrısı, beyin omurilik sıvısının artışı ve şuur bulanması şeklinde kendini gösterir. Daha kronik zehirlenmelerde iştahsızlık, bulantı, bâzan kusmalar, baş ağrısı, görme bozuklukları, saçlarda kalınlaşma ve seyrelme, deride kuru bir kaşıntı görülür. Karaciğer büyür. Bu durum vitaminlere aşırı düşkün olanlarda ve deri hastalıkları sebebiyle aşırı A vitamini alanlarda görülür. Vitamin alınması kesildiğinde iyileşme başlar.
Biyokimyâsal mekanizması: A vitamininin gözdeki biyokimyâsal mekanizması bilindiği halde vücûdun diğer yerlerindeki biyokimyevî mekanizması bilinmemektedir. Ancak bâzı ihtimaller mevcuttur.
Günlük ihtiyaç ve tedâvide kullanılması: A vitamini ihtiyacı yaşa, kadın ve erkek oluşa göre farklıdır. Süt veren kadınların saf olarak ihtiyaç duyduğu A vitamini 1200 mikrogram/gün kadardır. 7 yaşından îtibâren günlük A vitamini ihtiyacı 400-700 mikrogramdır. Anne gerekli şekilde besleniyorsa süt çocuğuna dışardan ilâve A vitamini vermeye gerek yoktur. Normal pişirmeyle A vitamini ve bu vitaminin meydana geldiği karoten pek harap olmaz. Kızartmalarda ikisi de tamâmen bozunur. Güneşte kurutulan yiyeceklerde A vitamini harap olur. Gece körlüğü için üç gün arka arkaya 30 mg (100.000 ünite) verilir. Ağızdan ve enjeksiyon hâlinde verilebilir. Üç gün sonra doz 9 mg düşürülür ve belirtiler yok oluncaya kadar devam eder. Yanıklarda ve deri hastalıklarında kullanılır. Son zamanlarda ağızdan alınan sentetik bir retinoik asit türeviyle ağır ve tedâviye dirençli psoriasislerde çok iyi sonuç alındığı bildirilmektedir.
Kan serumunda A vitamini miktarı düşük olan kimselerin daha sık kansere yakalandığı ve bu vitaminin kişiyi kansere karşı dirençli kıldığı bazı ciddî yayınlarda belirtilmiştir. Sindirim bozukluğu ve yalnız pirinç, buğday, beyaz mısır gibi nişastalı besinlerle beslenen kimselerde A vitamini eksikliği görülmektedir. A vitamini karaciğerde depo edilir ve buradan vücûda dağıtılır. Uygun besinler alan kimsenin karaciğerindeki A vitamini deposu o kimseye aylarca yeter.
Gıdâlarda A vitamini: Bir insanın günlük A vitamini ihtiyacı 1 yumurta, bir litre süt, 25 gr tereyağı ve 100 gr tâze domatesten sağlanabilir. Hayvanlar yeşil ot yiyerek ihtiyaçlarını temin ederler. Aşağıdaki gıdâların her birinin yüz gramındaki A vitamini, retinole eşdeğer olarak mikro gram cinsinden verilmiştir. Balık ve balık yağlarında 45-27.000, tereyağında 800, yumurtada 100, sütte 40, yağlı peynirde 300, sığır-koyun etinde 0,4, dana veya koyun karaciğerinde 5000-10.000, havuçta 2000, yapraklı sebzelerde 600-700, domateste 100, tâze kayısıda 250, muzda 30, sarı patateste 600, sarı şeftâlide 200 mikrogram retinol’e eşdeğer A vitamini bulunmaktadır. Normal patates, koyun, sığır yağı, tahıllar, beyaz etli balıklar, bitkisel yağlar ve şeker A vitamini ihtivâ etmez.

D Vitamini: Yüz yıllarca önce rahitis (raşitizm) denen kemik hastalığı balık yağı ile tedâvi edilirdi. Raşitizm hastalığının, D vitamini eksikliği sebebiyle meydana geldiği 1918 yılında Mellanby adlı bir hekim tarafından tetkikler sonunda bulundu. 1922 yılında D vitamini keşfedildi. Son 20 yıl içinde yapılan çalışmalar, D vitamininin vücuttaki etkileri ve hareket tarzlarını büyük ölçüde aydınlattı.
Özellikleri: Özellikleri birbirine benzeyen D2, D3, D4, D5, D6, D7, şeklinde adlandırılan altı D vitamini elde edilmiştir. D2 vitamini (ergokalsiferol) bitki menşeyli olup, en çok mantar ve mayalarda bulunur. Ergosterol’un morötesi ışınlara mâruz kalmasıyla meydana gelir. Bu arada zehirli maddeler de meydana gelebilir. D2 vitamini tedâvide D3 gibi etkilidir. Ancak tabiatte pek bulunmaz. D3 vitamini (kolekalsiferol) hayvânî yağlarda çok bulunan 7-dehidrokolesterol’un morötesi ışınlara mâruz kalması ile meydana gelen bir tabiî vitamindir. Tabiattaki besinlerin çok azında D vitamini vardır. Vücutta D Vitaminini aktif hâle geçiren güneştir. Çünkü dışardan alınan 7-dehidrokolesterol aynı zamanda vücut tarafından da yapılmaktadır. Îmâl edilen bu madde deri yüzeyine gelir ve bu yüzey güneşe mâruz kalınca D vitamini meydana gelir. Araştırmacılar, yanakların yeteri kadar güneş ışığına mâruz kalması sonucunda vücut için lâzım olan D vitamini meydana geldiğini belirtmektedirler. Sıcak bölgelerdeki insanların esmer veya siyah olması D vitamininin yeterinden fazla meydana gelmesine mâni olur. Fazla D vitamini zehirlenmelere yol açar. Hayvanlarda, sentez edilen D vitamininin ön maddesi tüysüz derilere gider. Meselâ tavukların bacaklarının çıplak kısmında D vitamini meydana gelir. Sentetik D vitaminleri de morötesi ışınlar kullanılarak laboratuvarlarda elde edilmektedir.
D vitamini eksikliği ve fazlalığı: D vitamini eksikliğinden ilk etkilenen sistem kemiklerdir. Kemiğin teşekkülü için lâzım olan kalsiyumun, kemiğin teşekkül ettiği noktaya oturabilmesi için D vitamini gereklidir. D vitamininin buradaki etkisi dolaylıdır. Yine D vitamini eksikliğinin sonucu kanda kalsiyum ve fosfor miktarı azalır. D vitamini eksikliği çocuklarda raşitizm (rahitis) hastalığına sebep olur. Erişkinlerde osteoporoz denilen (kemik yumuşaması) hastalık da D vitamini eksikliğindendir.
D vitamini fazlalığı önemli zararlara sebep olur. Ne kadar fazlasının zararlı olduğunu söylemek zordur. Uzun süre günde 150 mikrogram D vitamini alınırsa zehir etkisi yapabilir. D vitamini fazlalığında kanda kalsiyum fazlalığı olur ve zararlı etkiler buna bağlı olarak gelişir. İlk belirtiler kusma, sık idrar yapma, bulantı ve iştahsızlıktır. Şuur bozulabilir. Kemiklere, böbreklere, damarlara, kalbe ve akciğere kalsiyum oturması ve bu oturmalar öldürücü olabilir.
Sindirimi: İnce barsaktan yağ ile birlikte alınır. Yağ sindirimi bozulunca D vitamini alınması da bozulur. Emilen D vitamini karaciğere gelir ve ilk değişme burada olur. Karaciğer de, D vitamininin 25. karbonuna bir hidroksil kökü eklenir ve bu vitamin, 25-hidroksi kolekalsiferal hâlini alır. Bu madde alfa-2-globülün’e yüklenerek kana geçer. Sonra böbrekte özel bir enzim vâsıtasıyla D vitamininin hakiki aktif şekli meydana gelir ki bu 1,25-dihidroksi D vitaminidir. Bu D vitamini D3 vitamininden en az 10 defâ daha aktiftir. Bu 1,25-dihidroksi şeklindeki D vitamini hormon gibi davranarak, diğer bâzı maddelerle birlikte kalsiyum ve fosfor metabolizmasını ayarlar. 1,25-dihidroksikolekalsiferolün üç ana etkisi vardır:

1) İnce barsaktan kalsiyum sindirimini sağlar.

2) Kalsiyumun kemiklerden kana geçmesini sağlar.

3) İnce barsakta fosforun emilimini sağlar.

Günlük ihtiyaç ve tedâvide kullanılması:

D vitaminin günlük ihtiyacı kişinin güneş ışığına mâruz kalışıyla alâkalıdır. Bol güneş alan bir kimse dışardan D vitamini almadan da idâre edebilir. Güneşe mâruz kalmayan çocukların 10, büyüklerin ise 2,5 mikrogram D vitaminine ihtiyaçları vardır. Ancak raşitizm hastalığına yakalanmış çocukların günde 25-125 mikrogram D vitamini alması gerekir. Hastalık belirtileri yok oluncaya kadar devam edilir. Fakat bu arada D vitamininin zehir etkisi gözden uzak tutulmamalıdır. 300.000 ünite D vitamini kalçadan veya ağızdan bir defâda verilmesi pek tavsiye edilmez. D vitaminiyle tedâvide kalsiyumun da alınması gereklidir. Böbrekleri hasta olan raşitizm hastalarına bol kalsiyumla 3-5 mg (120.000-200.000 ünite) D vitamini verilir. Osteoporoz tedâvisindeki dozlar raşitizminkinin aynıdır. Eğer sindirim (emilim) bozukluğu varsa yine D vitamini vermek gerekir. Ilıman ülke olan memleketimizde bilhassa büyük şehirlerde yaşayan çocuklarda ilk dört yaş bitinceye kadar kış aylarında günde 10 mikrogram (400 ünite) D vitamini vermek faydalıdır. Sara ilâçları alan çocukların sürekli D vitamini alması gereklidir.
Bâzı yiyecek maddelerinin 100 gramında bulunan D vitamininin mikrogram cinsinden miktarı şöyledir:
Morina balığı karaciğerinin yağında 210, konserve balıklarda 7 ilâ 10, yumurtada 1,5, tereyağında 0,75, yaz sütünde 0,03, karaciğerde 0,25, ette 0,001 mikrogram. Tabiattaki besinlerin çok azı D vitamini ihtivâ eder. Sâdece bitki besinleriyle beslenen kimseler dışardan D vitamini almamış olurlar. Çünkü tahıl, meyve ve sebzelerde D vitamini yoktur. Otlakta otlanan, yâni güneş gören hayvanların ürünlerinde D vitamini daha çoktur.

E Vitamini (Tokoferol): Kazein, mısır, nişasta, domuz yağı, tereyağı ve maya ile beslenen fârelerin beslenme bakımından iyi olmalarına rağmen, üremedikleri tetkikler sonunda anlaşılmıştır (1923). Meselâ erkekleri kısırlaştılar. Dişileriyse yavrularını düşürdüler. Yukardaki beslenmeye bitkiden elde edilen yağ ilâve edilince fârelerde görülen bozukluğun düzeldiği görüldü. Bu bozukluğun sebebinin E vitamini eksikliği olduğu tespit edildi ve o yıl E vitamini keşfedildi, sentezi yapıldı ve yapısı aydınlatıldı.
Özellikleri: E vitamini yağda çözünen vitaminlerdendir. Bu yüzden hücre zarında bol miktarda bulunur. E vitamininin etkilerini gösteren 8 tokoferol ve tokotrienol vardır. µ tokoferol diğer tokoferoller içinde en etkili olanıdır. µ -tokoferol ve daha çok kullanılan µ- tokoferol asetat hafif sarı, kokusuz, yağımsı berrak ve oldukça yapışkan maddelerdir. Tabiatte bulunan dekstro şekli fizyolojik olarak en etkili izomeridir. Sun’î rasemik µ- tokoferol (DL- µ – tokoferol) ve esteri, tekâbül eden dekstro izomerinin % 70-75 etkisine sâhiptir. ß ve g tokoferoller, µ izomerinin yarısı kadar, d izomeriyse ancak % biri kadar etkilidir. Tokoferoller billuri şekilde elde edilemedi. Oksijensiz ortamda 200°C’ye kadar dayanır. Organik asitlerden 100°C’ye kadar müteessir olmazlar. Alkaliler etki eder. Oksidasyonla biyolojik etkisini hızla kaybeder. Acılaşmış yağda E vitamini bulunmaz. Işık ve bilhassa ultraviyole (morötesi) ışınlara karşı dayanıksızdır. Onun için E vitamini ihtivâ eden gıdâlar güneşe mâruz bırakılmamalıdır. E vitaminininin bâzı oksidasyon ürünleri K vitamini etkisi gösterir. Kızartmalarda E vitamininin % 50-90’ı kayıp olur. Sun’î olarak ağartılmış unlarda E vitaminin bir kısmı harap olmaktadır. E vitamini antioksidan olduğundan yağlara katılarak yağın dayanıklılığı artırılır.
E vitamini eksikliği: E vitamini eksikliği her hayvanda başka etki göstermektedir. Tavşan ve maymunların erkeklerinde kısırlık, hindilerde kanama, maymunlarda hemolitik anemiye vs. sebep olmaktadır. Tabiatta ve besinlerde oldukça bol olan E vitamini eksikliği insanlarda çok az görülür. Erken doğan bebeklerde E vitamini eksikliğine bağlı olarak hemolitik anemi görülür. Sindirim esnâsında yağ alınamadığı zaman E vitamini eksikliği görülür ki, bu da kandaki eritrositlerin ömrünün kısalmasına yol açar. E vitamini eksik olan kimselerin eritrositleri bâzı oksidan maddelere karşı dayanıksızdır. İnsanda E vitamini eksikliğinin zararının ne olduğu tam anlaşılmamıştır.
E vitamini fazlalığı: E vitamininin fazlalığının zararlı olduğuna dâir bir keşif yoktur.
E vitamininin tedâvide kullanılışı: Erken doğan bebeklerdeki hemolitik anemiyi düzeltmek en yaygın kullanım alanıdır. Orak hücreli anemide E vitamininin oraklaşma oranını azalttığı ve hastalığın prognozunu önemli ölçüde düzelttiği gösterilmiştir. Kistik pankreas fibrozu olan çocuklara E vitamini vermek faydalıdır. Yeni doğanın solunum sıkıntısını gidermekte kullanılır. Akdeniz tipi glikoz-6-fosfatdehidrogenaz eksikliği memleketimizde çok sık görülmektedir. Bu hastalara günde 800 (IU) E vitamini verildiğinde üç ay içinde hemolizin azaldığı ve eritrositlerin yaşama müddetinin uzadığı kat’i olarak gösterilmiştir. Bir yıllık tedâvi ise bu hastaların kansızlıklarını önemli ölçüde gidermiş ve krizleri hafif atlatmasını sağlamıştır. Bâzı kaynaklar, E vitamininin vücuttaki serbest köklerin birikmesine mâni olduğunu ve böylece yaşlanmayı geciktirdiğini iddia ediyor. Fakat demir ve C vitamini ise bu serbest kökleri meydana getirerek iltihaplanma ile mücâdeleyi kolaylaştırıyorlar.
Eğer E vitamini yaşlanmayı yavaşlatıyorsa antioksidan olan selenyum, bakır ve B2 vitamininin de bu işi yapması gerekir. E vitamini şeker hastalığındaki dejeneratif değişiklikleri önlemek, devamlı düşükleri tedâvi etmek, sporcuları kuvvetlendirmek, erkek kısırlığını düzeltmek, prostat büyümelerini kontrol altında tutmak için, katarakt meydana gelmesini önlemek, bâzı deri hastalıklarını tedâvi etmek için kullanılmıştır. Fakat bu kullanımın mantıklı bir açıklaması da yoktur.
E vitamini kaynakları: En önemli kaynak tohum yağları (nebâtî) yağlardır. Ekmek ne kadar esmer ise o kadar çok E vitamini ihtivâ eder. Et ve meyvede çok az vardır. Normal yeme ile günde 5-10 mg E vitamini alınır. Amerika’da tavsiye edilen miktar 15 mg/gün olduğu halde Kanada’da 9 mg/gün’dür. Bâzı besinlerin 100 gramında µ- tokoferol miktarı şöyledir: Tereyağda 1,6, margarinde 10,2, sıvı yağlarda 50, tavukta 1,6, yumurtada 10,7, koyun ve sığır etinde 1,7, fasulyede 9, tahılda 45 ve sebzelerde 90 mg’dır.

K Vitamini: Danimarkalı araştırmacı Dam, 1934 yılında civcivleri yağsız gıdâlarla beslediği zaman onlarda C vitaminine bağlı olmayan bir kanama istidadı gördü. Değişik besinlerle beslenince kanama istidadının düzeldiğini gördü. Bu bozukluğu düzelten aktif maddeye K vitamini (Koagulasyon= Pıhtılaşma Vitamini) adını verdi. Bu araştırmacı 1939 yılında bu maddeyi saf olarak da elde etti.
Özellikleri: Tabiî kaynaklarda K1 ve K2 olmak üzere iki çeşit K vitamini vardır. K vitamininin ikisi de bir naftokinondur. K1 vitamini bitkilerde bulunur ve filokinon ve filomenadion şeklinde adlandırılır. K1 vitamininin kimyâda adı, 2-metil-3-fitil-1,4-naftokinondur. Yeşil yapraklarda bulunur. Erime noktası yaklaşık -20°C olan sarı yağımsı bir maddedir. K2 vitamini ise kokuşmuş balık unlarından elde edilmiş olup bir grup menakinonlar ve bakteriler tarafından üretilir. 53,5-54,5°C’de eriyen sarı kristalimsi bir maddedir. Kimyâda 2-metil-3-difarnizel-1,4-naftakinon şeklinde adlandırılır ki bu K2(30) olarak bilinir. Karbon sayısına bağlı olarak K2(35) ve K2(45) vitaminleri de vardır.
K vitaminleri organik çözücülerin çoğunda ve yağda çözünür. Fakat suda çözünmez. K vitamini ısıya dayanıklıdır. Pişirme sırasında kısmen parçalanır. Işığa çok hassastır. K2 vitamininin etkisi K1 vitamininin 2/3’si kadardır. K3 vitamini ise K1 den birkaç defâ daha etkilidir. K vitamininin tesiri naftokinon halkasından ileri gelir.
K vitamini eksikliği: Sağlam bir insanda bu vitamin eksikliği pek görülmez. Çünkü alınan gıdâların pekçoğunda K vitamini olduğu gibi ayrıca barsaktaki bakteriler de K vitamini üretirler. Yeni doğan çocukların barsakları ve beslendikleri anne sütü siteril (mikropsuz) olduğundan bebeklerde K vitamini eksikliği gelişebilir. Anne sütü K vitamini ihtivâ etmediği halde inek sütünde boldur. Bebeklerin barsaklarında bakteriler meydana geldikçe K vitamini eksikliği düzelir. K vitamini eksikliği kanamaya sebep olur. Geniş spektrumlu antibiyotik alanlarda, barsak florası bozulduğundan, K vitamini eksikliği olur. Karaciğer yetersizliği olanlarda, safra yolları tıkanmış olanlarda, K vitamini yetersizliği olduğundan takviye olarak bu vitaminin de verilmesi iyi olur.
K vitamini fazlalığı: K vitamini fazlalığı sonucu aşırı bir kan pıhtılaşması ve tromboza eğilimi meydana geldiği tespit edilmemiştir. K vitamini fazla olarak şırınga edilirse bulantı ve bâzan da kusma görülür. Fazlalığının karaciğerin vazifelerini bozma ihtimali vardır. Emniyetli olması bakımından, özel haller dışında, erişkinlerin günde 10 mg’dan fazla K vitamini kullanmaması iyi olur.
Sindirimi ve tedâvide kullanılması: K vitamini yağda eriyen bir vitamin olduğundan emilmesi için safra ve pankreas özsuyuna ihtiyaç vardır. Yağ sindirimi bozulduğunda K vitamini sindirimi(emilimi) bozulur. K vitamini kana şilomikronlarla girer ve karaciğere gelir. Burada bâzı pıhtılaşmaya sebep olan maddelerin yapımını sağlar. K vitamini karaciğerde pek depolanmaz. Günlük ihtiyacın ne kadar olduğu kat’î belli değildir. Karaciğeri sağlam kimselerde, K vitamini eksikliğine bağlı, protrombin (pıhtılaştırma faktörünün bir cinsi) zamânın uzaması 1 mg K vitamini vermekle düzelir. Kanın pıhtılaşma gücünü azaltan ve çok antibiyotik alanlarda kanama görülebilir ve bu durumda K vitamini vermek gerekir.
Travmalı doğumlarda ve kanama belirtileri gösteren bebeklere K vitamini verilmektedir. Safra yolları tıkanmaları, kronik pankreatit ve pankreas tümörü sebebiyle ameliyat olacaklara üç dört gün süreyle günde 10-20 mg K1 vitamini verilir.
K vitamini kaynakları: K1 vitamini yeşil sebze ve tahıllardan sağlanır. K2 vitamini ise kalın barsakta ürer. Bâzı besinlerin 100 gramındaki K vitamini; inek sütünde 3, peynirde 35, tereyağında 35, yumurtada 10, karaciğerde 90, sığır etinde 15, buğdayda 15, ekmekte 4, sebzelerde 15-600, şeftalide 8, kahvede 38 mg bulunmaktadır. Pirinçte, mısır ve ayçiçeği yağında, çilekte, çayda yoktur.

B1 Vitamini (Tiamin): İlk keşfedilen B vitaminidir. 1926 yılında saf olarak elde edildi. 1890 yılında Hollandalı hekim Eijkman, yıkanmış beyazlatılmış pirinçle tavukları beslediğinde, tavukların bacaklarında felçler, başlarında kasılmalar gördü. Sonra bu tavukları tesâdüfî olarak kabuklu pirinçle beslemek zorunda kaldı ve bu hastalıkların yok olduğunu hayretle gördü. Uzak Doğudaki beriberi hastalığının sebebini kabuğu soyulmuş pirinçlerin çok yenmesine bağladı. Pirincin kabuğunda beriberi hastalığını tedâvi eden maddenin olduğunu söyledi. Bundan sonra, bu madde elde edilmeye çalışıldı. 1936 yılında sun’î olarak elde edildi.
Özellikleri: Suda kolay çözünür. Isıya pek dayanıklı değildir. Asidik ortamda 120°C’ye kadar dayanabilir. Işık ve havadan pek az etkilenir. Pastalara ve hamur işlerine sodyum bikarbonat (kabartmatozu) konursa bu vitamin büyük ölçüde harap olur. Etler tabiî olarak pişirilirken B1 vitamini pek bozulmaz. Besinlerin kurutulması ve depolanması esnâsında pek az kayba uğrar. Unların ağartılmasında yaklaşık % 20 nispetinde kayba uğrar. Renksiz kristalsi bir maddedir. 221°C’de erir. Hafif tuzlu bir tadı ve kendine has ceviz kokusu vardır. Hekzasiyanoferrat gibi uygun yükseltgenler etkisiyle mavi fluorassanslı sarı bir pigment tiokroma’a yükseltgenir.
B1 vitamini eksikliği: B1 vitamini eksikliği, genellikle başka vitamin eksiklikleri ve kalori yetersizliğiyle birlikte görülür. Eskiden olduğu gibi günümüzde B1 vitamini eksikliği yalnız başına görülmemektedir. Özel beslenmeyle insanda B1 vitamini eksikliği meydana getirildiğinde iştahsızlık ve gerginlik (anksiete) hâline benzeyen psişik hastalıklar meydana çıkıyor. Ancak bu durumun tiamin (B1) eksikliğine bağlı olduğu kesin ispatlanmamıştır. Tiamin eksikliği, gıdâ olarak az B1 vitamini alınmasına, mîde-barsak kanalındaki sindirim bozukluğuna ve B1 vitaminine fazla ihtiyaç duyulmasına bağlı olarak ortaya çıkar. Hafif tiamin eksikliği daha çok kilo alma kaygısıyla beslenme şeklini bozan kadınlarda ve çok fakir olanlarda görülebilir. Bu durumda kişide iştahsızlık, kuvvetsizlik, öğleden sonra artan yorgunluk, rûhî gerginlik, sıkıntı ve kabızlık gibi bozukluklar görülür. Fazla B1 vitamini eksikliği beriberi hastalığına sebep olur. Bu da, yalnız beyaz ekmek ve iyice soyulmuş pirinç yiyenlerde görülür. Günümüzde böyle bir durum yok sayılır.
Dört çeşit beriberi vardır:

1) Bebek beriberisi

2) Yaş beriberi

3) Kuru beriberi

4) Alkolik beriberi.

Bugün dünyâda ilk üç beriberiye pek rastlanmaz. Ancak sık olarak alkolik beriberiye rastlanmaktadır. Bir kimse sürekli bir hafta şarap-rakı vs. içse bu hastalığa yakalanabilir.
Sindirimi ve vücuttaki davranışı: Barsak kanalından kolayca sindirilir. Kalın barsakta dahi emilebilir. Vücutta 3-4 günlük B1 vitamini deposu vardır. Aşırı miktarda verilirse, vücut ihtiyacının fazlasını idrar vâsıtasıyla dışarı atar. Tiamin (B1) organizmada pirofosfat asidiyle esterleşmiş olarak bulunur. Bu durumda kokarboksilazdır. Bu koenzim bir mol spesifik protein ve 1 atom Mg ile birleşerek aktif enzimin kendisine veya holo-enzime dönüşür. Bu hâli de karbonhidrat (şeker) metabolizmasını ayarlar. Glikoz yıkımı laktat ve pirüvat seviyesinde duraklar. Kanda, beyinde, çevre sinirlerinde ve diğer dokularda laktat ve pirüvat birikimi olur. Dokuların ve beynin oksijen tüketimini azaltır. Ayrıca tiamin sitrik asit sirküsünde (çemberinde) de rol oynar.
Tedâvide kullanılması: Beriberi tedâvisinde Wernicke ensefalopatisinde hayat kurtarıcıdır. Şarap ve rakı içme sonucu meydana gelen B1 vitamini eksikliğini gidermek için alkolden vazgeçilip uygun gıdâlarla beslenmek gerekir. Bu gıdâlara ek olarak 5 mg B1 vitamini ayrıca diğer vitaminleri de ihtivâ eden haptan günde iki defâ vermek uygundur. Beriberi hastalığında 20 mg B1 vitamini verilir. Alkolik beriberi tedâvisi için ilk işin alkollü içki alımını yasaklamak ve sonra da B1 vitamini vermek gerekir. Ameliyattan sonra ve ağızdan beslenemeyen kimselere ayrıca B1 vitamini de vermek gerekir.
B1 vitamini kaynakları ve günlük ihtiyaç: Beslenmede şeker miktarı ne kadar fazla ise günlük B1 vitamini ihtiyacı da o kadar fazladır. Alkol içmek de bu ihtiyacı önemli ölçüde artırır. Dünyâ Sağlık Teşkilâtı, günlük beslenmenin 1000 kalorisi için, 0,4 mg tiamini (B1) yeterli görmektedir. Genellikle, toplam olarak günde 1 mg tiamin alınması yeterlidir. B1 vitamini bütün hayvan ve bitkilerde bulunur. En bol bulunduğu yer bitki tohumlarıdır. Yine yeşil sebzelerde, et, yumurta ve sütte bol miktarda bulunur. Tereyağı ve bitkilerden elde edilen yağlarda bulunmaz. Rafine şekerde, beyazlatılmış buğday ve mısır unları ve bunlarla yapılmış makarnada hemen hemen hiç bulunmaz. B1 vitamini suda çözündüğü için gıdâların pişirilmesi esnâsında suya geçer. Bu su dökülürse gıdâdaki B1 vitamininin büyük miktarı kaybedilmiş olur. Bâzı gıdâların 100 gramındaki B1 vitamini; işlenmemiş buğdayda 0,4, 70 randımanlı beyaz ekmekte 0,05-0,07 kepekte 2-4, evde hazırlanmış çiğ pirinçte 0,08-0,15, parlatılmış pirinçlerde 0,02-0,4, baklagillerde 0,4, tâze sebze ve meyvelerde 0,02-0,2, koyun etinde 0,16-0,20, sığır etinde 0,08-0,30, balık etinde 0,01-0,1, yumurtada 0,9, inek sütünde 0,04, kuru bira mayasında 6-24 ve malt hülâsasında 2-3 mg bulunmaktadır.

B2 Vitamini (Riboflavin-Laktaflavin): Bu vitamini, Kuhn ve arkadaşları 1933 yılında sütten elde ettiler ve bunun riboflavin olduğunu öne sürdüler. Molekül yapısı bir şeker olan rıbose benzediği için ribo eki, sarı kristal olduğundan flavin (flavuas= sarı) eki alınarak B2 vitaminine riboflavin denildi. 1935 yılında yine aynı araştırmacılar tarafından sentez edildi.
Özellikleri: Yeşil floresans gösteren sarı boyar maddedir. Kristal yapıya sâhiptir. 282°C’de bozunarak erir. Suda çözünür, fakat yağda çözünmez. Hafif kokusu acı bir tadı vardır. Suda çözündüğü için hayvânî ve nebâtî gıdâlardan kolayca çekilebilir. Sulu çözeltilerinde uzun süre ısıtmaya bile dayanıklıdır. Işığa karşı hassastır. Işıkta kalan sütte B2 vitamini azalır.
B2 vitamini eksikliği: Hayvanlarda riboflavin eksikliğinin en göze çarpan sonucu büyümenin durmasıdır. Bunun yanında dermatit, konjonktivit, saç dökülmesi ve üreme gücünde azalma görülür. İnsanlarda yalnız başına B2 vitamini eksikliğini görmek oldukça zor olduğundan eksikliğin insana neler getirdiği söylenemiyor. 1949 yılında insanlar üzerinde yapılan deneyler, B2 vitamini eksikliğinin ağız köşelerinde stomatit hâli, burun-dudak oluğunda kepeklenme, seborreik dermatit, skrotumda deri zedelenmeleri ve gözde korneaya doğru kılcal damarların yürümeleri gibi vak’aların olduğunu gösterdi. B2 vitamini eksikliğinin sebepleri, az miktarda alınma, sindirim bozukluğu, ateş, hipertiroidi, gebelik ve emzirme olabilir. B2 eksikliği aşırı miktarda ise beriberi belirtileri ortaya çıkar. B2 vitamini eksikliği sonucu gözlerde kaşıntı ve yanma, dudak köşelerinde yanma hissi ve deride kepeklenme şeklinde kendini gösterir. B2 vitamini verilince bunlar düzelir. İçki içenlerde B2 vitamini eksikliğine çok sık rastlanır. Fazla alınması, idrar yoluyla atıldığından zarar vermemektedir.
Sindirimi: Barsaklarda sindirilen B2 vitamini organizmada fosfat asidiyle esterleşmiş olarak bulunur. Yine adenil asidiyle birleşmiş olarak bulunan B2 vitamini böyle sarı enzimlerin koenzimlerini meydana getirir.
Yukarıda bahsedilen hafif hastalıklar için günde üç defâ 5 mg riboflavin ağız yoluyla verilir. Beriberi ve pellegra hastalıklarının tedâvisi esnâsında B2 vitamini de verilir.
B2 vitamini kaynakları ve günlük ihtiyaç: Dünyâ Sağlık Teşkilâtına göre günlük alınan 1000 kalori başına 0,55 mg B2 vitamini yeterlidir. Günlük ihtiyaç 1 mg civarındadır. Daha çok alınması gerektiğini ileri sürenler de vardır. B2 vitamini tabiatta çok dağılmış vaziyette bulunur. Hayvan ve bitkilerde vardır.
100 gram hesâbıyla, bira mayasında 1,3-4,0, malt hulâsasında 3,0-4,0, karaciğer-böbrekte 2,0-3,0, buğday kepeği 0,5, buğday 0,1-0,2, mısır 0,15, yulaf 0,15, buğday unu (70 randıman) 0,03, yeşil sebzede 0,1, patateste 0,05, ette 0,1-0,3, balıkta 0,2-0,4, yumurtada 0,3-0,5 mg B2 vitamini bulunmaktadır.
Nikotonik asit (niasin) ve nikotin amid (PP vitamini): Genel olarak daha çok mısır yiyen kimselerde pellegra (pelle= deri, agra= kaba) hastalığı ortaya çıkar. On sekizinci yüzyılda Amerika’da ve Avrupa’da çok görülen bu hastalık 19. asırda Afrika’da çok yayılmaya başladı. Goldberger adlı bir tabip pellegra hastalarına mısır dışında et ve sebze yedirince bu hastalığın tedâvi olduğunu gördü. Böylece bu hastalığın gıdâ eksikliğine dayalı olduğunu ortaya çıkardı 1937 yılında Elvejhem ve arkadaşları köpeklerdeki karadil hastalığını karaciğerden elde edilen nikotinamidle tedâvi ettiler. Aslında nikotinamid, kimyâgerler tarafından 1894 yılında tütünden elde edilen nikotinden elde edilmişti. Zamânımızda pellegra Afrika’da, Pakistan ve Hindistan’ın belli bölgelerinde hâlâ sağlık meselesi olarak durmaktadır.
Özellikleri: Beyaz iğne şeklinde billurdan ibârettir. Su ve alkolde çözünür. Eterde az çözünür. Piridin ß- karboksilli asidin amidi olan nikotinamid 131-132°C’de erir. Niasin maddesi vücutta niasinamid’e dönüşür. Isı ve ışığa dayanıklıdır. Sentezi kolaydır.
Eksikliği: Niasinamit, eksikliği beslenme yetersizliğinden, kanser tümörlerinin meydana gelmesinden, izoniazit tedavisinden ve Hartnup hastalığı gibi sebeplerden olabilir. Az eksiklik, kolay yorulma, kolay sinirlenme, dilde yanma ve kabızlık gibi şikâyetlere yol açar. Çok eksikliği pellegra hastalığına sebep olur. Alkoliklerde bu vitaminin eksikliği çok sık görülür.
Sindirimi: Barsak kanalından kolayca sindirilir. Nikotinik asit vücutta nikotinamid şeklinde bulunur. Barsakta da bir miktar nikotinamid meydana gelmektedir. Deposu çok azdır. Vücutta dokuların çoğunda bulunur. Nikotinamid, NAD (nikotinamid adenin dinükleotid) ve NADP (nikotinamid adenin dinükleotid fosfat-TPN) nin yapılarına girer. Böylece, hücrelerin, oksijeni kullanabilmesi için gerekli solunum enzimlerinin işlemesini sağlar. Nikotinik asit, primer ve sekonder pellegranın ve Hartnup hastalığının tedavisinde ana tedâvi maddesidir. Bu vitamin yüksek dozda (miktarda) verilirse geçici damar açıcı etkisinden dolayı yüzde, boyunda ve avuç içlerinde yanma ve iğnelenme hisleri olabilir. Doğrudan nikotinik asidin amidi verilirse bu da görülmez. Pellegra için dört saatte bir 100 mg verilir. Nikotinik asit damar açıcılığı sebebiyle arter yetersizliklerinde kullanılmıştır. Hiperlipemi de günde 4 defâ 250 mg ile başlanarak iki üç hafta içinde doz günde üç defâ birer grama yükseltilir. Yan etki olarak derideki kaşıntı ve mîde şikâyetleri olabilir. Karaciğer için zararlı etki ve kanda ürik asit seviyesinde artış olabilir.
Günlük ihtiyaç ve kaynakları: 1967 de FAO ve WHOortak komisyonu günlük beslenmenin 1000 kalorisi başına 6,6 mg nikotinik asit veya muadili triptofan ihtivâ etmesi gerektiğini belirtmiştir. Günlük ihtiyaç 10-14 mg nikotinamid veya 600 mg civarında triptofandır.
Nikotinik asit, besinlerde mevcut olan triptofan amino asitten vücutta sentez edilebilir. 60 mg triptofandan 1 mg nikotinik asit sentez edilir. Besinlerdeki nikotinik asidin bir kısmı mısırda olduğu gibi bağlı halde olup, vitamin değeri yoktur. Mısırda niastein şeklinde bağlı bulunan bu vitamin, pişirmeden önce sodalı su ile muâmele edilirse serbest hâle geçer ve vitamin etkisini gösterir. Kızgın külde pişirilen mısır kebabında nikotinik asit serbest hâle geçer ve faydalı olur. Tahıllarda epeyce nikotinik asit bulunduğu halde bağlı olduğu için biyolojik değeri yoktur.
100 gram hesabıyla besinlerdeki nikotinik asit-nikotinamid miktarı; böbrek-karaciğerde 7-17, ette 3-6, balıkta 2-6, bira mayasında 30-50, buğdayda 4-5, baklagillerde 1,5-3,0, fındık ve cevizde 1-2 az terbiyeli pirinçte 2-4, kurutulmuş meyvede 0,5-4 mg’dır.

B6 Vitamini (Piridoksin-Adermin): 1936 yılında keşfedildi ve hemen sentezi de gerçekleştirildi.
Özellikleri: Pridoksin, piridoksal ve piridoksamin maddelerinin herbiri bir B6 vitaminidir. Bu üç madde vücutta birbirine dönüşebilir ve biyolojik olarak birbirine eşdeğerdirler. Piridoksin, 1938 yılında Kuhn tarafından mayada bulunmuş ve sentez edilmiştir. Piridoksinin sentetik paraparatları hidroklorür bileşiği hâlindedir. Bu bileşik beyaz, kokusuz, billûri ve tuzlumsu tadı olan bir maddedir. 204-208°C’de bozunarak erir. Suda kolay, alkolde güç çözünür. Eterde çözünmez. Isıya ve bazlara dayanıklıdır. Sulu çözeltisi ışığa karşı hassastır ve ışıkta bozunur. Yemeklerin pişirilmesi esnâsında harap olmaz ise de kızartmada bozunur. Piyasada satılan piridoksin hidroklorürdür.
Eksikliği: Maymunda, köpekte, sıçanda ve domuzda özel besleme ile B6 vitamini eksikliği meydana getirildiğinde her birinin bu eksikliğe verdiği cevap farklı olmuştur. Maymunlarda ateroskleroz’a (atardamarının iç kısmının kireçlenmesi), köpeklerde sara nöbetlerine, sıçanlarda deri hastalıklarına ve domuzlarda mikrositer anemiye (kan alyuvarlarında çap ufalmasına) sebep olmaktadır. İnsanlarda eksikliği pek yaygın değildir. Ancak, INH (tüberküloz ilâcı), hidralazin (tansiyon düşürücü) penisilamin (Bâzı siroz cinslerinin ilâcı) ve östrojenler (kadın cinsiyet hormonu) gibi ilâçlar B6 vitaminini yok edici özelliğe sâhip olduğundan, bu ilâçları alanlarda B6 vitamini eksikliği görülür. Bunun sonucu olarak periferik nevritler (bir nevi sinir hastalığı) ortaya çıkar. Ağız yoluyla alınan gebelikten korunma hapları (östrojen) sinir sistemini bozuyor ki bunun sebebi B6 vitaminini bu ilâcın yok etmesindendir. İnsanlarda B6 vitamini eksikliğinin nelere sebep olduğu hâlen kat’i olarak bilinmediği halde B6 vitamini birçok hastalıkların tedavisine sebep olmaktadır.
Sindirimi: B6 vitamini en çok jejunumdan (onikiparmak barsağından sonra gelen ince barsak bölümü) emilir. Deriden dahi emilir. Barsak bakterileri tarafından sentez edilip edilmediği belli değildir. Vücutta piridoksal fosfat şeklinde bâzı transaminaz ve dekarbaksilazların koenzimi olarak bulunur. Vücuttaki bu aktif hali kısaca PLF şeklinde gösterilir ki 60 kadar enzimin işlemesine sebep olur. Bu enzimlerin çoğu protein metabolizması ile ilgilidir.
B6 vitaminini yok edici özelliklerdeki ilâçları kullananlara günde 3 defâ 10 mg B6 vitamini vermek lâzımdır. Konvülsiyon nöbetlerinde günde 2 mg verilir. Demir eksik olmadığı halde hipokrom sideroblastik anemiye yakalanan büyüklere yüksek dozda B6 vitamini verilirse bu hastalık tedâvi olabilmektedir. Bâzan bulantı ve kusmaya iyi gelmektedir. Parkinson hastalarının kullandığı Levodopanın meydana getirdiği distoniye, hidrazin zehirlenmelerine B6 vitamini iyi gelmektedir. Bâzı gebelik diabetlerinin, B6 vitamini vermekle düzeldiği bildirilmiştir.
Günlük ihtiyaç ve kaynakları: Büyüklerde günlük ihtiyaç 2-3 mg, bebeklerde ise 0,3 mg kadardır. Sırf anne sütünden 0,1 mg sağlanabilir. Onun için bebeklere ilâve olarak vermekte fayda vardır. Gebelikte ihtiyaç artar ve en az 4 mg gereklidir. Bitkilerde ve hayvanlarda yaygın olarak bulunur. Karaciğer, fıstık ve tahıllar zengin kaynaklardır. Bitkisel ve hayvansal yağlarda, mısır ununda, şekerde ve alkollü içkilerde bulunmaz. 100 gram hesabıyla bâzı gıdâlarda bulunan B6 vitamini: Dana karaciğerinde 840, dana böbreğinde 360, dana etinde 140-160, koyun etinde 270, balıklarda 200-400, piliçlerde 300-600, yumurtada 110, beyaz peynirde, kaşar peynirinde 38, beyaz ekmekte 40, siyah ekmekte 180, pirinçte 170, bulgurda 244, sebze ve meyvelerde 30-500, kavrulmuş fıstıkta 400 mikrogramdır.
Pantotenik asit: B grubu vitaminlerinden biridir. Tabiatta çok yaygın olarak bulunur. (Pentoten= Heryerde demektir.) 1940 yılında sentez edilmiştir. Açık sarımsı yağımsı bir maddedir. Butirik asidin beta alanin’e bağlanmış hâlidir. Piyasada kalsiyum pentotenat şeklinde satılır ki, bu tuz suda kolaylıkla çözünür. Tam nötr olan ortamda ısıya dayanıklıdır. Kalsiyum tuzu ısı ve havaya dayanıklıdır.
Eksikliği: Eksikliğinde sıçanlarda büyüme durmakta, kıllar ağarmakta ve böbrek üstü kapsüllerinde kanamalar olmaktadır. İnsanlarda saf eksikliği pek görülmez. İnsanlarda özel beslenmeyle bu vitamin eksikliği meydana getirildiğinde, topuklarda ağrı ve yanmalar, sindirim şikâyetleri, halsizlik ve şahsiyet değişikliği dikkati çekmiştir. Yaşlı kimselerin kanında pantotenik asit miktarı azalmaktadır. Bu vitaminin eksikliği hayvanların kıllarını ağarttığı halde, insan saçının beyazlığını yok etmekte faydası yoktur.
Sindirimi: Suda çözündüğü için barsaklarda kolayca emilmektedir. Vücutta Adenozin difosfat (ADP) ile birlikte koenzim A’yı meydana getirir. Bu koenzim de vücutta pekçok biyokimyâsal reaksiyonların meydana gelmesine sebep olmaktadır.
Alkolik nöropatilerin ve yanık tedâvisinde merhem olarak kullanılır. Fazlası ishal yapabilir.
Günlük ihtiyaç ve kaynakları: Günlük ihtiyacın 6-10 mg olduğu tahmin edilmektedir. Normal beslenmeyle bu miktar kolaylıkla sağlanır. Karaciğer, böbrek, yumurta sarısı, mayalar, buğday, kepek ve bâzı sebzeler önemli kaynaklardır. Şeker, tereyağı, mısır nişastası, makarna ve margarin, alkollü içkilerde, kola ve gazozlarda bu vitamin yoktur. Et, donduktan sonra eritilirken altından damlayan suyu ile birlikte bütün pantotenik asidini kaybeder.

B12 Vitamini: Permisiöz hastalığının tedâvisinde tıp 1926 yılına kadar âciz kalmıştı. Bu yılda, Minot ve Murphy bu hastalığın tedâvisinde karaciğerin kullanılabileceğini gösterdiler. Daha sonra Casttle, etin mîde suyu ile birlikte yedirilmesinin bu hastalığı daha çok düzeltebileceğini gösterdi. Sonra karaciğer ekstralarının şırıngası ile daha iyi sonuç alındı. Bunun üzerine etkili madde araştırması hızlandı ve 1948 de B12 denilen vitamin izole edildi. 20 mg renkli kristal B12 vitamini elde etmek için bir ton tâze karaciğer kullanıldı. Bu bileşik % 4 nispetinde kobalt mâdeni ihtivâ etmekteydi. Onun için bu maddeye siyanokobaltamin adı verildi. 1955’te molekül yapısı aydınlatıldı.
Özellikleri: B12 vitamini 300°C’de eriyen kırmızı billurdur. Saf madde nötr çözeltide ısıya dayanıklıdır. Alkali ve asidik çözeltilerde ısıya dayanıklı değildir. Saf olmayan B12 vitamini ısıya daha dayanıklıdır. Billuru % 12 su ihtivâ eder ve 25°C’de % 1,25 çözünürler.
Eksikliği: Az alımına bağlı eksiklik pek seyrek gibidir. Hayvânî gıdâ almayan Vejetaryen ve Hintlilerde görülmüştür. B12 vitamininin eksikliği sonucu Pernisioz anemi denilen hastalık belirir. B12 vitamini eksikliği beslenmeden dolayı olabileceği gibi, bu vitaminin sindirimine yardımcı olan glikoprotein tabiatındaki bir vâsıtanın eksikliğinden de olabilir. Çeşitli barsak hastalıkları da B12 vitamininin emilmesine mâni olmaktadır. Bâzı ilâçlar ve bilhassa alkollü içkiler (bira, şarap, rakı vs.) B12 vitamininin sindirilmesine mâni olur. B12 vitamini eksikliği, kansızlığa ve buna bağlı olarak sinir sistemi bozukluğuna sebep olmaktadır. Eritrositlerin yaşama müddeti 120 günün altına düşmektedir. Renk iyice solar, dil kırmızı olur ve papillaları silinmiş ve bâzan ağrılıdır. Sinir sisteminde değişiklik olur.
Sindirimi: İleum (ince barsakların son bölümü) un distal (aşağı) kısımlarından emilir. Emilmenin olabilmesi için mîdede salgılanan glikoprotein lâzımdır. Pernisiöz anemide B12 vitamini sindirimi ortadan kalktığı için birkaç mg gibi yüksek dozlar vermek gerekir. B12 vitamini vücutta bütün hücreler için gereklidir. Hücrenin bu vitamine olan ihtiyacı, hücrenin çoğalma hızı ile orantılıdır. Mesela mîde barsak kanalının sık sık yenilenen hücreleri B12 vitaminine çok muhtaçtır. Bâzı sinir lifleri çok yenilendiği için bunların da B12 vitaminine ihtiyaçları vardır. Sinir liflerinde miyelinin yapılması, korunması ve DNA, yâni gen yapımı için de B12 vitamini gereklidir.
B12 vitamini pernisiöz kansızlık tedâvisinde kullanılır. Başlangıçta haftada iki defâ 1 mg şırınga edilir. Kansızlık düzeldikten sonra 6 haftada bir 1 mg şırınga etmek kâfidir. Bu tedâvi ömür boyu devam etmelidir. Gıdâî veya sindirim sistemi bozukluğuna dayalı eksikliklerde, B12 vitaminini haftada iki defâ 1 mg şırınga etmek kâfidir. Alkoliklerde B12 vitaminini diğer vitaminlerle birlikte vermek ve en önemlisi her çeşit alkollü içki almasına mâni olmak gerekir. Aşırı tütün içenlerin aldığı fazla siyanürü yok etmek için de B12 vitamini kullanılır.
Günlük ihtiyaç ve kaynakları: Günlük B12 vitamininin 3 mikrogram alınması tavsiye edilmektedir. İyi bir beslenme ile günde 3 ilâ 35 mikrogram B12 vitamini almak mümkündür. Bitkisel besinlerde bulunmaz. İnsanın kalın barsağındaki bakteriler tarafından B12 vitamini meydana getirilir. Lâkin burada B12 vitamininin emilmemesi gerekir. Fakat tamamen bitki menşeli gıdâlarla beslenen Veceteryanlarda B12 vitamini eksikliğinin görülmemesi ise ilgi çekici bir olaydır. En bol, karaciğer, böbrek, yürek, et, balık ve yumurtada bulunur. Besinlerde hidroksikobalamin, metilkobalamin ve adenozil-kobalamin şeklinde bulunabilir. Bunlar barsakta birbirlerine dönebilir ve hepsinin biyolojik değeri aynıdır.
100 Gram    B12 (mikrogram)
Sütte……………….0,3
Peynirde……………1,5
Yumurtada…………1,7
Ette…………………1,6
Karaciğer (kuzu)…..84
Karaciğer (sığır)……110
Beyaz balık………….2

Folik asit (Folat-polisin): B grubundan bir vitamindir. Yeşil yapraklarda yaygın olarak bulunduğundan bu ad verilmiştir. Çünkü Lâtincede folum yaprak mânâsındadır. Mitchell ve arkadaşları bu vitamini 1941 yılında ıspanak yapraklarında keşfettiler.
Özellikleri: Kimyâca adı pteroil glutamik asit (PGA)tır. Bc faktörü de denir. Bu madde suda mızrak şeklinde kristallenen portakal sarısı renginde bir katıdır Isıtılmakla erimez, fakat 250°C’de esmerleşerek bozunur. Serbest asit hâlinde az, fakat sodyum tuzu hâlinde suda çok çözünür. Bazik ve nötr çözeltilerinde ısıya pek dayanıklı değildir.
Eksikliği: Eksikliği sonucu megaloblastik kansızlık meydana getirir. Tropikal bölgelerde çok rastlanır. Bu eksikliğin başlıca sebebi protein-kalori eksikliğine dayanmaktadır. Normal beslenen insanlarda ancak sindirim bozukluğunda ve gebelikte görülebilir. Sarada kullanılan ilâçlar verilirken de bu vitaminin verilmesi gerekir. Bâzı antibiyotikler (Meselâ Trimetoprim + Sulfamid kombinonyonları) bu vitamini yok edebilmektedir. Bira, şarap, rakı vs. içen kimselerde bu vitamin eksikliği oldukça sık görülmektedir.
Sindirimi: Bu vitamin, ince barsak epitelinde bulunan bir karbonksipeptidaz enziminin yardımıyla, besinlerde bulunan poliglutamil şeklindeki folatlar parçalanarak serbest folat şeklinde ince barsakların üst kısımlarından emilir. Bu arada bâzı değişikliğe uğrayarak kanda metil tetrahidrofolat şeklinde bulunur. Karaciğerde de bu şekilde depo edilir. Bu depo 5 mg kadardır. Barsakta da ayrıca bir miktar üretilir. Bir karbon atomlu köklerin, moleküller arasındaki geçişlerinde önemli rol oynar. Bâzı amino asitlerden aldığı köklerin pürin ve pirimidin sentezinde kullanılır. DNA’nın sentezinde vazife alır. Bu vazifeyi yapabilmesi için bu vitaminin 5,10- metiltetrahidrofolat hâlinde olması gerekir. Bu geçiş ise B12 yokluğunda mümkün olmaz. Buna göre megaloblastik kansızlığa, B12’nin, dolaylı olarak tesiri vardır.
Folik asit, megaloblastik kansızlığın tedâvisinde günde 5-10 mg vererek kullanılır. Tedâviye demir de katmak gereklidir. Çocuklara koruyucu olarak 0,5 mg bu vitaminden verenler vardır. Keçi sütü bu vitamin bakımından fakirdir. Bu sütle beslenen çocuklara bu vitamin de ilâve edilmelidir. Sara hastalarına bu vitaminin B12 ile birlikte gerektiği zaman verilmesi uygun olur.
Günlük ihtiyaç ve kaynakları: Bu vitaminden günlük olarak serbest folat üzerinden 200, toplam folat üzerinden ise 300 mikrograma ihtiyaç vardır. Günde 100 mikrogram olanlarda bile eksiklik görülmemektedir. Gebelikte ihtiyaç % 50 kadar artar. Bu vitamin nebâtî ve hayvânî gıdâların bir çoğunda bulunur.

Biotin (H vitamini): B vitaminleri grubu ile alâkası olan bu vitamin çiğ yumurta akının fazla yenmesi sonucu meydana gelen bâzı cilt hastalıklarının tedâvisine sebep olabilmektedir. Çünkü yumurta akındaki avidin maddesi biotini bağlamakta ve böylece deri hastalığına sebep olmaktadır. Bu vitamine deri mânâsına gelen Haut kelimesinden H vitamini denmiştir. 1943’te sentez edilmiştir.
Özellikleri: Maya hücresinin ve bâzı diğer mikroorganizmaların normal üremesi için gerekli sebepler bios adı altında toplanmıştır.
Görüldüğü gibi H vitamini de bu gruptandır. Kimyâca adı 2-keto-3,4 -imidazolin-2 tetrahidrotiyofen-n- valerik asittir. Saf H vitamini 230-232°C’de erir. Renksiz iğne billurlar hâlindedir. Suda ve alkolde az çözünür, eter ve asetonda çözünmez Asit olduğu için alkalilerde iyi çözünür. Isıya dayanıklı fakat hava oksijenine ve ışığa karşı hassastır.
Eksikliği: Tabiatta yaygın olan bu vitaminin çok az miktarda eksikliği bile etkisini gösterir. Memelilerin barsaklarında bu vitamin üretildiğinden eksikliğine pek rastlanmaz. Bütün vitaminler tam olduğu halde dahi, bu vitaminin eksikliği yorgunluk, iştahsızlık, depresyon, nöropati, kansızlık, deride pullanmaya sebep olmaktadır. Genel olarak büyüklerde bu vitamin eksikliğine pek az rastlanır. Bunlar da yumurta akı ve kırmızı şarap içenlerdir. Anne sütü ile beslenen bebeklerde bu vitamin eksikliğine bağlı olarak kepeklenme görülür. Bebeklerde Leiner hastalığı bâzan biotin tedâvisine cevap vermektedir.
Barsak çeperinden emilen bu vitamin eğer avidin ile bileşik hâline geçerse barsaktan emilmeden dışarı atılır. Emilen bu vitamin vücutta önemli biyokimyâsal olaylara katılır. Karbondioksidin organik maddelere katılmasını ve bu maddelerden alınmasını sağlar. Çeşitli reaksiyonlardan sonra meydana getirdiği maddeler vâsıtasıyla yağ asitlerinin ve proteinin metabolizmasında önemli rol oynar.
Biotin tabiatta çok dağılmış, maya ve birçok hayvan ürünlerinde suda çözünmeyen bileşik hâlinde bulunur. Yeşil sebze ve bitkilerde serbest, yâni suda çözünebilir haldedir.

İnozit (İnozitol): Sıçanlarda özel beslenme ile meydana getirilen kıl dökülmesinin inozitol verilmesiyle düzeldiği görülmüştür. İnsan dokularının çoğunda bulunur. Vücuttaki hareket tarzı kati olarak tespit edilememiş durumdadır. İnozitlerden dokuz stereoizomer mümkün olup, bunlardan yedisi optikce inaktif mezo şekilleri, ikisi optikçe aktif (D-ve L-inozit) antipodlardır. Optikçe inaktif olan myo-inozit en iyi bilinen etkili maddedir. Bu da bâzılarınca B grubu vitaminlerinden sayılmaktadır. Hücre kültürlerinde, insan hücreleri büyümek ve çoğalmak için inozitole muhtaçtır. Şeker hastalarında idrarla inozitol itrahı artar. Bunun sonucu olarak da şeker hastasında inozitole bağlı aksaklıklar görülebilir. Tabiatta çok yaygın olan bu vitamin eksikliğine normal olarak rastlanmaz. Beyin dokusunda, bakteriler ve soya fasulyesinde bulunan bâzı fosfolipidlerin bünyesine girer. Besinlerde inozit, serbest halde, fitinasit ve fitin şeklinde bulunur. Tâze meyvelerde, birçok sebzede ve çimlenmiş buğdayda bol miktarda vardır. Tâze portakalda ağırlığının % 0.2’si kadar bu vitaminden vardır.
Kolin: Trimetillenmiş etanolamindir. Kolin renksiz, yapışkan, bazik özellikte ve çok nem çekicidir. Asitlerle kolayca tuz yapar, su ve alkolde çözünür. Karaciğerin yağlanmasını önleyen sebep olarak bilinir. Bunun eksikliğiyle kolesterol esterleri karaciğerde birikir ve yağlı karaciğer bozulması husûle gelir. Kolin, organizmada başlıca lesitin sentezi (Karaciğerde meydana gelen yağ asitleri normal olarak lesitin şeklinde kana verilir.), metil verici olarak ve önemli bir hormon olan asetil kolin sentezi için kullanılır. Kolini birçok ilim adamı vitamin saymaktadır. Kolin dokularda az miktarda serbest olarak bulunur. Çoğu fosfolipidlerin yapısına girmiştir.
Kolin eksikliği hayvanlarda gelişme gecikmesi ve insanlarda karaciğer sirozuna sebep olabilir. Bunu önlemek için en önemli kolin olan Lipotrop maddeler denilen bileşikler verilir. Alkolikler de kolin parçalanması olduğundan siroz meydana gelmektedir. Bunaklık tedâvisinde kolin kullanma denemelerine başlanmıştır. Kolin yumurta sarısında, sakatatta, et, tahıl ve soya fasulyesinde bolca bulunur. Beyaz peynirde bol bulunan metionin amino asidi de vücutta koline çevrildiğinden, beyaz peynir de kolin kaynağı sayılır.

Biyoflavonoidler (P vitamini): Kapiller kanamalarına limon suyunun iyi geldiği 1936 yılında keşfedildi. Bu sebeple P vitamini denildi. Limon suyundan çıkarılan ve doku geçirgenliğine etkili olan bu faktörün, flavonon türevleri hesperidin ve eriodiktrin glikozidlerinin bir karışımı olduğu anlaşıldı. Aynı özelliğe karabuğdaydan elde edilen rutinin de sâhip olduğu anlaşılınca P vitamini terimi kullanılmamakta ve bu maddelere biyoflavonoidler ve P (permeabilite) faktörü denilmektedir. En saf olarak elde edileni hasperidindir. C vitamini emilimini kolaylaştırdığı ve kılcal geçirgenliğinin normal sınırlarda kalmasını sağladığı düşünülmektedir. Daha çok, ilâç gibi kullanılmaktadır. İtiyadi düşüklerde, düşüklüklerde, gözdibi ve çeşitli sebeplere bağlı kapiller kanamalarda tedâvi maksadıyla denenmiştir. Faydalı etkileri görülmemiştir. Son zamanlarda katarakttan koruduğuna dâir haberler verilmektedir. Biyoflavonoidler bâzı maddelerin 100 gramında şu şekildedir: Limonda 500, portakalda 490, gül yaprağında 240-680, cevizde 100, lahanada 60-100, domateste 60-70, bezelyede 40-80, maydanozda 130 ve elmada 60 miligram.
Karnitin: Fraenkel, araştırmaları sonunda et kurdunun büyüyebilmesi için bir faktöre (sebebe) ihtiyacı olduğunu ve sonra da bunun karnitin denilen bir madde olduğunu buldu. Bu maddeye B-1 vitamini dedi. Karnitin, insan ve hayvan bünyelerinde meydana gelir. Bu madde kaslarda ve birçok dokularda bulunur. Bu madde yağ metabolizması ile yakından alâkalıdır. Yakın zamanlarda eksikliği ve meydana getirdiği hastalıklardan sözedilmeye başlandı. Âilevî hipertrigliseridemi’lerde karnitin tedâvisiyle etkili olarak trigliserid seviyesini düşürmek mümkün olmaktadır. Kolesterol seviyesine etkisi yoktur. ABD’de bir âilenin 5 çocuğundan dördünde endokardial fibroelastoz mevcuttu. İşte bu çocukların kan ve dokularında fazlaca karnitin eksikliği tâyin edildi. Bunlardan üçü öldü, dördüncüsü karnitin tedâvisine tâbi tutuldu ve çocuk yaşadı. Üstelik kalp fonksiyonlarında da önemli ölçüde düzelme görüldü. Vitamin olup olmadığı münâkaşa edilmektedir.

C Vitamini (Askorbik asit): 1500 yıllarından sonra uzun seferlere çıkan Avrupalı denizcilerde skorbüt hastalığı görülmüş ve bu yüzden çoğu ölmüştür. Bilgisizce beslenmeden ileri gelen bu hastalığın tedâvisini Avrupalılar 1753 yılında yapabildiler.
J.Kind Lind, skorbütlü 12 hastayı gruplara ayırarak her bir grubu çeşitli gıdâlarla besledi. Limon ve portakal suyu verdiği hastaların hızla iyileştiğini gördü. Bundan sonra uzun seferlere çıkan denizciler uğradıkları limanlardan yeşil sebze ve limon ve meyveler alarak yollarına devam ettiler ve bunun sonucu olarak da skorbüte rastlanmadı. On dokuzuncu asırda, hızlı sanâyileşme ve ekonomik dengesizlik ve bunun sonucu olarak sefâlet Avrupa’da yine skorbüt hastalığının ortaya çıkmasına sebep oldu. Çünkü beslenme zayıflamıştı. Bunun üzerine tekrar deneyler ve araştırmalar başladı. Holst ve Frönchlich 1907’de tesâdüf eseri deney hayvanı olarak kobay seçtiler. Eğer başka bir hayvan seçselerdi sonuca varamazlardı. Çünkü kobay da insan gibi C vitaminini kendisi sentez edemeyen mahlûklardandı. Bu araştırmacılar bâzı denemelerde kobaylarda skorbüte benzer hastalık meydana getirebildiler. 1932 yılında ABD’den Glen King skorbüte sebep olan C vitamini denen faktörün askorbik asit olduğunu buldu. Askorbik asitse limondan ve böbrek üstü kapsüllerinden 1928 yılında elde edilmişti. Fakat elde eden bunun C vitamini olduğunu düşünememişti.
Özellikleri: Kapalı formülü C6H8O6 olup, molekül ağırlığı 176’dır. 190-192°C’de bozunarak erir. Tadı limon gibi ekşidir. Optikçe aktif olup, suda spesifik çevirmesi (µ)D20= 23°dir. Alkolde ve suda çözünür. Yağda ve birçok organik çözücüde çözünmez. Endiol grubuna sâhip olduğu için kuvvetli indirgendir. Kolayca yükseltgenebilir ve bunun sonucu teşekkül eden dehidroaskorbik asit gene kolayca indirgenebilir. Bundan dolayıdır ki dehidroaskorbik asit (C6H6O6) de C vitamini vazifesini görür. Kuru halde oldukça dayanıklı, ışıkta yavaş yavaş esmerleşir. Asitli çözeltileri dayanıklıdır. Oksijensiz ortamda ısıya dayanıklıdır. Eser miktardaki bakır ve gümüş çabuk parçalanmasına sebep olur. Pişirilen besinlerde C vitamini azalır. Zedelenerek kesilen meyvelerdeki C vitamini hemen bozulmaya başlar. Teneke kutularda saklanan, meyve sularındaki C vitamini, plastik şişelere nispetle çok daha iyi korunmaktadır.
Eksikliği: İnsan, kobay ve maymun dışındaki hayvan ve bitkiler C vitaminini kendileri sentez eder. Bu yüzden, insanların bu vitamini dışardan almaları gerekir. Kandaki C vitamini miktarı 0,1 mg/dl olduğu zaman skorbüt denilen hastalık meydana gelir Az eksikliğinde skorbüt ortaya çıkmadan önce halsizlik, kemik ağrıları, enfeksiyonlara eğilim ve gözden geçen belirtileri olabilir. Skorbüt başladığı zaman deride peteşi ve eskimoz tarzında kanamalar, diş etlerinde şişme ve kanamalar, idrar ve mîde barsak kanalında kanamalar meydana gelir. Deri kaba ve kuru bir hal alır. Kemik büyümesi durur ve kemik mineralini kaybeder. Çocuklarda C vitamini eksikliğinde dişlerde dentin hâsıl olmadığı için dentin gözenekli sünger gibi bir hal alır ve dişler dökülür. Demir emilmesi bozulduğundan kansızlığa sebep olur. Ateş olabilir ve iltihaplanmaya meyil artar ve yaralar iyileşmez. İyi beslenen annenin sütünde yeteri kadar C vitamini olur. Fakat süt ve mama ile beslenen çocuklarda C vitamini eksikliği görülebilir. Bunun sonucu bebek skorbütü gelişebilir. Skorbüt öldürücü bir hastalıktır.Sindirimi: İnce barsaktan kolaylıkla emilir. Günde 75 mg C vitamini verilen kimselerin kanında 1 mg/dl C vitamini bulunmuştur. C vitamini organizmada başta böbrek üstü bezleri olmak üzere birçok doku ve organlarda yoğun olarak bulunur. Beyin, dalak, pankreas, böbrek, karaciğer, kalp kasları ve göz merceği C vitaminince zengindir.
Karaciğer C vitamini depo eder. C vitamini idrarla atılır. Eğer kandaki seviyesi 1,4 mg/dl civârında olursa, idrarda bulunan C vitamini böbrek tarafından emilir. C vitamini güçlü bir indirgeyicidir. Canlılardaki önemli rolü de bu özelliğinden gelmektedir. Koenzim görevi almaz. Destek dokusunun esas maddesi olan kollagen proteinin meydana gelişinde lâzım olan hidroksiprolin’in prolinden yapılabilmesi için C vitamini gereklidir. Burada C vitamini elektron nakil vazifesini yüklenmektedir. Trizoni amino asidin metabolizmasında gereklidir. Böbreküstü bezlerinde steroid hormonların üretilmesinde ve salınmasında C vitamini bol miktarda tüketilir. Bu hormon üzüntü ve sıkıntılarda çok salgılandığından bu sırada C vitamini çok lâzımdır. C vitamini barsak kanalında üç değerlikli demiri, iki değerlikli hâle indirgeyerek kana demir geçmesini kolaylaştırır. Besinlerde folik asidin dayanıklılığını arttırır. E vitamininin, antioksidan vazifesini yapmasında, yardımcı olur. Antioksidan özelliğe sâhip olan C vitamininin, nitritlerin sebep olduğu kanseri önlediği bildirilmiştir.
C vitamini skorbüt hastalığında âcil bir tedâvidir. Yalnız yaşayanlarda, bebeğiyle ilgilenmeyen âilelerin bebeklerinde, bira, şarap gibi alkollü içkileri kullananlarda görülen bu hastalık memleketimizde görülmemektedir.
Bebeklere ikinci haftanın sonunda günde bir çay kaşığı portakal suyu vermek iyi olur. Bu günlük miktar her hafta bir çay kaşığı arttırılır. Skorbüt için günde 4 defâ 250 mg C vitaminini ağızdan bir hafta vermek yeterlidir. Çocuk skorbütleri için günde 150-200 mg C vitamini yeterlidir. İyileşmeyen yaralar ve ameliyat sonrası birkaç gün C vitamini vermek gerekir. Ülser tedâvisinde kullanılan H2 Reseptör Antagonish denilen Cimetidin, Ranitidin, Famotidin gibi ilâçlar uzun süre kullanılırsa, mîde salgılamasını durdurduğundan mîdede kanser yapan nitritlerin belirme ihtimâli vardır. Bu açıdan bu hastaların antioksidan olarak C vitamini almaları gerekir. Soğuk algınlığı, grip ve anjin gibi hastalıklarda günde bir gram C vitamini tavsiye edilmektedir. Fakat bunun nasıl bir etkisinin olduğu kat’i olarak bilinmemektedir. İlim adamlarının genel kanaati, nezle, grip ve anjin salgınında, önceden alınan C vitamininin, vücûdun bunlara karşı dirençli olmasına sebep olduğu yönündedir. Bu maksatla günde 500-1000 mg C vitamini verilebilir. Yalnız C vitamini alımını birden kesmemek gerekir. Bâzı araştırmacılar tarafından, Streptokokun sebep olduğu akut eklem romatizmasının C vitaminiyle belli ölçülerde önlendiği ileri sürülmektedir. Fazlaca alınan C vitamininin ateroskleroza ve iskemik kalp hastalığına karşı koruyucu etkisinin olduğunu gösteren bâzı çalışmalar vardır. C vitamininin kanserden koruması günümüzün münâkaşa konusudur. A, E ve C vitaminlerinin kanserden koruduğuna dâir oldukça çok sayıda yayınlar yapılmaktadır. Kanser yapıcı nitritlere karşı C vitamininin hayvanı koruduğu tecrübelerle ortaya konmuştur. İnsanda, bilhassa meme kanserinde tedâvi maksadıyla kullanıldığında iyi sonuçlar alındığı ileri sürülmektedir. Yüksek dozdaki C vitamininin kansere iyi geldiği tam ispatlanamamış durumdadır. C vitamini eksikliği îtiyâdi düşüklüğe sebep oluyorsa C vitamini vermek gerekir. Mani-depresyon hastalarına yüksek dozdaki C vitamininin faydalı olduğu savunulmuştur. Tedâvi maksadıyla uzun süre ve çok miktarda C vitamini alınması böbrekte kalsiyum oksalatın çökmesine, yâni kalsiyum oksalat terkipli böbrek kum ve taşlarının teşekkülüne yol açabilir.
Günlük ihtiyaç ve kaynakları: Birleşmiş Milletler FAOve WHO teşkilâtlarının ortak komisyonunun günlük miktar olarak tavsiyeleri şöyledir:

12 yaşının altında………….20 mg
13 yaş ve daha büyükler….30 mg
Hâmile kadınlar……………..50 mg
Emziren kadınlar……………50 mg

Bütün tâze meyve ve suları (özellikle limon, greyfrut, portakal, mandalina, kuşburnu) C vitaminince en zengin kaynaklardır. İçlerindeki C vitamini miktarı, yetiştiği yere göre hattâ ağaçtan ağaca değişmektedir. Yeşil yapraklı sebzeler de oldukça iyi kaynaklardır. Pişirilirken önemli miktarda kaybolur. Bu yüzden tâze ve çiğ olarak yenilenlerden istifade etmek daha kolaydır (maydanoz, tâze ve kuru soğan, marul gibi). Pişirilecek tâze sebzeler, iyice kaynatılarak oksijenini kaybetmiş suya birden atılarak haşlanırsa C vitamininin % 50’si korunabilir. Beklemiş sebze ve meyveler C vitaminlerini önemli ölçüde kaybetmiş olur. Gıdâların kesilen yüzeyleri hava ile temas ettikçe C vitaminini kaybederler. Sebzeleri doğradıktan sonra yıkamak C vitamini kaybına sebep olur.

—————————————————————————————————————————————————————————————————–
Yağlar
Yağlar diğer besin maddelerinden farklı olarak, kimyasal yapıları çok değişik maddelerin birarada bulunduğu bir gruptur. (Yağ asitleri, trigliseritler, kolesterol, fosfolipitler, vs.). Kaynaklarına göre hayvansal ve bitkisel diye sınıflandırılabileceği gibi, yapılarında bulunan karbon atomlarının doymuşluk derecelerine göre katı ve sıvı yağlar diye de ayrılabilir. Margarinler; bitkisel yağların sun’i olarak hidrojen ile doyurulmaları ile elde edilir. Yağlar enerji kaynağı olmalarının ötesinde, hücre zarlarının temel yapısını teşkil ederler. Doku ve organların etrafında onları koruyucu bir yastık görevi yaparlar. Vücut için çok önemli bazı vitamin ve hormonların yapımında kullanılırlar (D vitamini, steroid hormonlar gibi). Yağda eriyen vitaminlerin barsaktan emilmesini sağlarlar. Sinirlerin etrafında miyelin adı verilen kılıfı meydana getirerek iletimin aksamamasını sağlarlar. Vücudumuza alınan enerjinin fazlası da yağ şeklinde depo edilir.
Bugün uzmanlar, günlük alınan toplam kalorinin % 30’unun yağlardan te’minini tavsiye etmektedirler. Aşırı mikdarda ve özellikle katı yağlarla beslenme ve kandaki yağ mikdarının fazlalığı (hiperlipidemi), batıda en önemli ölüm sebebi olan damar sertliği (arterioskleroz) hastalığının husulünde rol oynayan risk faktörlerinden birisidir. Bu sebeple, günümüzde hem alınan yağ mikdarında bir azaltma yapılırken hem de tercih edilen yağ türü değişmektedir. Katı- doymuş, margarin yağlarının yerine sıvı, doymamış, bitkisel kaynaklı ayçiçek, mısırözü ve zeytinyağı tercih edilmektedir. Yiyeceklerin yağda kızartılması da kalori değerini arttırırken, meydana gelen yanmış yağ asidleri mide-barsak sistemini fazlaca tahriş etmekte ve çeşitli mide barsak sistemi, safra kesesi hastalıklarına yol açabilmektedir.************************************

Yağların Beslenmedeki Rolü

Yağlar, vücudumuzun enerji kaynaklarının en önemlisidir. Yağ depomuz olmasaydı ve karbonhidratları depo olarak kullanmak zorunda kalsaydık, aynı vücut işlemlerini sürdürebilmek için, yaklaşık 3 metre boyunda ve 300 kg ağırlığında olmamız gerekirdi.
Yağlar, önemli vücut işlemleri için gereklidir. Örneğin sinir hücrelerini sararlar, beyin ve hücre zarının yapısında bulunurlar. Kadınların cinsiyet hormonlarının çalışması için gereklidirler. Aşırı zayıf kişilerin vücutlarındaki yağ oranı düşük olduğundan, adet bozukluğu ve kısırlık görülebilir. Yağlar, vücut sıcaklığının düzenlenmesini sağlar, kalp sinirler ve böbrekler gibi hayati organların çevresini sararak, zedelenmeyi önler.
Gıdalarımızdaki yağlar, vücudumuzda yapılamayan zorunlu yağ asitlerini içerir. Linolik ve alpha linoleik adı verilen zorunlu yağ asitleri, sıvı yağlarda bulunur. Yağda çözünen, A,D,E ve K vitaminlerinin sindirim ve emilimine yardımcı olur.
Doymuş yağlar:
Oda sıcaklığında katı olarak gördüğümüz tereyağı, margarin, hayvanların kuyruk ve iç yağları ve et, peynir gibi gıdalardaki yağlara, “doymuş yağ” denir. Çünkü bu yağların içerdiği yağ asitlerinin, kimyasal yapılarında hiçbir çift bağ yoktur. Çif bağların yeri hidrojenle doldurulmuştur.
Doymamış yağlar:
Zeytinyağı, ayçiçek, mısırözü, soya gibi yağlar ise, oda ısısında sıvıdır ve “doymamış yağ” adını alırlar. Çünkü bu yağların içerdiği yağ asitlerinde, hidrojenle dolu olmayan çift bağlar vardır. Sıvı yağlardan zeytin yağının, yağ asitleri, tek çift bağ içerdiğinden “tekli doymamış”, ayçiçeği, mısırözü ve soya gibi diğer sıvı yağlar, birden çok çift bağ içerdiğinden, “çoklu doymamış” yağlar olarak bilinirler. İki ve daha çok çiftli bağ içeren yağ asitlerini, vücudumuz yapamadığından, bunlara zorunlu yağ asitleri adı verilir.
Omega-3
Sağlıklı bir yaşam için vücudumuzun ihtiyacı olan elzem çoklu doymamış yağlardır. Vücudumuzun temel yapı taşını oluşturan aynı zamanda vücudun yenileme sürecine katkıda bulunan yağlardır. Vücudumuz, ette, sütte ve yumurtada bulunan doymuş yağları aldığı ve bunları sentezlediği halde, Omega-3 üretemez. Bu yüzden, yağları mutlaka dışarıdan besin yoluyla almalıyız. Omega-3, kanda akışkanlığı sağlayan etkiye sahiptir ve yeşil yapraklı bitkilerle, soğuk su balıkları ve balık yağında vardır.
——————————————————————————————————————————————————————————————————–
————————————————————————————————————————————————————————————————–

Proteinler
Vücudumuzun en önemli yapı taşları olup, çok sayıda amino asidin birleşmesinden meydana gelmiş organik moleküllerdir. Metabolizmanın en önemli maddeleri olan enzimler (ferment, maya) ve vücudun iç dengesinin sağlanmasında önemli rolleri olan hormonların büyük kısmı da protein yapısındadır. Et, süt, yumurta gibi hayvani gıdalar en önemli protein kaynaklarımızdır. Ayrıca soya fasülyesi, mercimek, kuru fasülye ve baklagillerde de önemli oranda protein bulunur.
Alınan proteinler mide ve barsaklarda bulunan enzimlerle yapı taşları olan aminoasidlere kadar parçalanırlar ve ince barsaklardan emilirler. Bu aminoasidler kullanılarak, hücre çekirdeklerinde bulunan genetik şifreye uygun olarak, her insanı diğerlerinden ayırt ettirici özellik veren vücut proteinleri ve enzimler sentez edilir. Çocukluk ve ergenlik döneminde büyüme ve gelişme için çok gerekli olan proteinler; erişkinlerde eskiyen hücrelerin yenilenmesinde, enzimlerin ve hormonların yapılmasında kullanılırlar. Treonin, Lösin, İzolösin, valin, lizin, metiyonin, fenilalanin, triptofan ve ayrıca çocuklar için serin, arginin ve histidin aminoasidleri, alınan proteinlerin içinde bulunmaları gerektiğinden, bunlara esansiyel aminoasidler denir. Proteinlerin ihtiva ettikleri aminoasit türleri ile birlikte vücut tarafından rahat sindirilebilmeleri ve kullanılabilmeleri de önem taşır. (Proteinlerin biyolojik değeri). Bu yüzden, vücudumuz biyolojik değeri yüksek proteinlerin (mesela anne sütü) aynı miktarından, biyolojik değeri düşük proteinlere oranla daha fazla faydalanır.
Proteinler; karbonhidrat ve yağlara oranla daha pahalı gıda maddeleri olduğundan, beslenmenin sık aksayan bölümünü meydana getirirler. Süt ve süt ürünleri ile yumurta gibi biyolojik değeri çok yüksek proteinler ile, biyolojik değerleri nisbeten düşük de olsa ucuz protein kaynakları olan soya fasülyesi, mercimek gibi besinler dengeli ve şuurlu olarak kullanılırsa, yeterli bir beslenme sağlanabilir.

——————————————————————————————————————————————————————————————————–
Vitaminler
Çok az miktarları bile; vücuttaki metabolik olaylardaki katalizör ve düzenleyici görevleri için yeterli olan vitaminlerin eksiklikleri de önemli hastalıklara yol açabilmektedir. Süt ve sütlü gıdalar, et, unlu gıdalar, meyve ve sebzelerle beraber az da yağ ihtiva eden bir beslenme; vücut için gerekli olan A,B, C, D, E ve K vitaminlerinin hepsinin karşılanmasına yeterli olur. Suda erimeyen A, D, E, K vitaminlerinin emilimi için diyette az miktarda da olsa yağa ihtiyaç vardır. Bu gruptaki vitaminler vücutta depolanabildiklerinden, özellikle A,D ve K vitamininin yanlış intiba ile aşırı olarak alınması (genellikle vitamin hapları, iğneleri ile) vücut için toksik (zehirli) etkilere yol açabilir. Suda eriyen vitaminler ise idrar yolu ile atılabildiklerinden vücutta depolanamazlar; fazla alındıklarında toksik etki hasıl olmaz ve yine aynı sebeple yağda eriyen vitaminlere oranla vücudun ihtiyacı daha fazladır. Yemeklerin yüksek ısıda pişirilmesinden yağda eriyen vitaminler fazla etkilenmezken, özellikle B ve C vitamini bozulmaktadır. Besinlerin uygun olmayan şartlarda ve uzun süre saklanması ise, hem yağda eriyen, hem de suda eriyen vitaminlerin bozulmasına yol açmaktadır.

——————————————————————————————————————————————————————————————————–

Mineraller
toplam vücut ağırlığının % 4’ünü meydana getirir. Na, K, Mg, Ca, Kl, PO4, SO4 gibi önemli mineraller iyon halinde, su ile birlikte vücutta cereyan eden metabolik olaylar için uygun iç ortamı meydana getirir. Bu iyon dengesinde ufak da olsa görülen sapmalar, hücrelerin bütün işleyişini alt üst edebilir. Fe, Ca, P, Co gibi bir kısmı da ferment sistemleri ve özel taşıyıcı sistemlerin yapısına girerler. Son zamanlarda, eser elementler adı verilen ve vücutta çok az miktarda bulunan ve günlük ihtiyaç duyulan miktarları da bu oranda az olan, çinko, bakır, kobalt, iyot, flor, kadmiyum, arsenik gibi bazı minerallerin vücut için önemleri ve çeşitli hastalıklara katkıları üzerinde çalışmalar yapılmaktadır. Dengeli bir beslenmede mineraller için bir eksiklik söz konusu olmaz.
İnsan hayatının farklı dönemlerinde besin maddelerine olan ihtiyaç da değişmektedir. Mesela; yeni doğan bir bebeğin ilk dört-altı aydaki besin ihtiyaçlarının tamamı anne sütü tarafından karşılanabilmektedir. Çocukluk ve ergenlik dönemlerindeki enerji ihtiyacı aynı ağırlık, cins ve faaliyetteki bir erişkinden daha fazladır. Yaşlandıkça, metabolizma yavaşladığından ve hareketler azaldığından vücudun kalori ihtiyacı azalmakta, yaşlıların erişkin yaşlarındaki beslenme alışkanlıklarını sürdürmeleri ise giderek şişmanlamaları ile sonuçlanmaktadır. Hamilelik ve emzirme dönemleri de vücudun mineral ihtiyacının çok arttığı dönemlerdir.

1. Bakterinin hücre duvarının yok edilmesi bakterinin yaşmasına izin vermez. Yoğun etkili bir antibiyotik hücre duvarının yapımını tümüyle engelleyecek olursa, bakterinin üremesi durur ve sonucunda kapsamları dağılır. Hücre duvarındaki defektler de patojen etkiyi yok edecek biçimde ise, organizmanın doğal immun karşılığı , enfeksiyon etkenini nötralize eder, hücre erir ve fagosite edilir. Hücre duvarına etkileyen antibiyotiklerde gram negatif ve pozitif  bakterilere karşı bazı değişiklikler vardır bu durum duvarlarının kapsadıkları çeşitli kimyasal bileşimlerle ilgilidir.
2. Hücre zarı oluşumlarındaki bir defekt sonucunda pürin, pirimidin ve nükleotidler gibi yaşam ve oluşum maddeleri dağılır sitoplazma proteinleri hücre dışına çıkar. Bu durum bakterinin patojen etkisinin engellenmesine veya tümüyle yok olmasına neden olur. Bazı bakterilerle bazı mantarların hücre zarları, hayvansal hücre zarlarından daha duyarlıdır ve çabuk denatüre olur. Bu tipte etki yapan antibiyotikler enfeksiyon hastalıklarının tedavisinde uygulanabilirler.
3. Bakteri hücrelerinde ana yaşam maddesi olan protein sentezinin önlenmesi ile ,etken patojenliğini kaybeder. Antibiyotik etki hücre duvarı ve sitoplazma ile ilgili değildir. Bu grupta bulunan antibiyotiklerin sayısı fazlacadır. Bazı antibiyotikler bakterinin ribozom birimlerini ve aminoasitlerin oluşumunu engelleyerek peptit zincirlerinin düzenini bozar, bakteriostatik (bakterini üremesini engelleyen)etki yapar. Bazı antibiyotikler de RNA oluşumunda ribozomları etkiler, makrolid gurubu ile ribozomlara katılması gereken gerçek aminoasitlerin yerini alarak bakterinin patojen kapsamlı yapımını engeller. Bazı antibiyotikler ise ribozomların doğal oluşmasını önleyerek
   RNA  sentezinin değişik bir yapıda gelişmesiyle RNA sentezi aşamasındaki bakterinin patojenliğini kaybetmesine neden olur.
4. Nükleik asit yapımını etkileyen antibiyotikler DNA sentezini engeller. Örneğin bu grupta bulunan Antinomisin deoksiguanosinlere bağlanarak bakteri gelişim ve patojenliğine yararsız DNAlar üretirler, ayrıca RNA sentezini de olumsuz yönden etkileyerek bakterilerin patojen niteliklerini giderirler.

c-Kabakulak
Kabakulak bir virüsten ileri gelen mikrobik ve bulaşıcı bir hastalıktır. Kulağın hemen önünde yer alan kulak altı tükürük bezi bu virüsün etkisiyle iltihaplanarak şiştiği için bu hastalığa kabakulak denmiştir.
Kabakulak hastalığının özel bir tedavisi yoktur. Yapılacak tek şey hastanın yatarak dinlenmesini sağlamak ve kolay yutabileceği yiyecekler vermektir.

Ç-Boğmaca
Öksürük nöbeti şeklinde gelir ve her nöbetin ardından ipliğimsi mukoza parçaları dışarı atılır. Bazen beslenme yetersizliğine yol açan kusmalara neden olur.
Boğmaca özellikle çocuklarda görülür; başlangıçta bulaşıcı olduğundan çocuktan çocuğa geçer;bunun için kısa süreli bir temas bile yeterlidir. Bulaştıktan sonra kuluçka süresi 2-7 gün kadardır.

d-Verem
Verem, yüzyıllar boyunca ölüm nedenleri arasında ilk sırayı alan bulaşıcı ve tehlikeli bir hastalıktır. Hava yoluyla bulaşan hastalıkların en önemlisidir.
Verem mikrobu, solunum yoluyla vücuda girdikten sonra akciğerlere yerleşerek üremeye başlar. Bu yüzden hastalığın en yaygın tipi genellikle çocukluk ve gençlik çağında ortaya çıkan akciğer veremidir. Halsizlik, iştahsızlık, kilo kaybı, öksürük ve gece terlemesi gibi ilk belirtilerin ardından, akciğer dokusundaki mikrop odaklarının çevresinde bir takım yumrular oluşur. Hastalığın en özgün belirtisi olan bu yumrulara tıp dilinde “tüberkül” dendiği için, veremin bir adı da tüberküloz ya da kısaca TB’dir.
Korunmak için aşı yaptırılmalı, verem mikrobu bulunabilecek yerlerden uzak durulmalıdır.

e-Kızamık
Kızamık,özellikle çocukluk çağında çok sık görülen son derece bulaşıcı bir hastalıktır. Ama bu hastalığa bir kez yakalananlar ömür boyu bağışıklık kazanırlar. Ayrıca birçok ülkede koruyucu bir önlem olarak çocuklara kızamık aşısı yapılarak en az birkaç yıl bağışıklık sağlanır.
Mikrobun vücuda girmesinden yaklaşık iki hafta sonra hastalığın ilk belirtileri başlar. Başlangıçta yüksek ateş, burun akıntısı, öksürük, baş ağrısı, boğazda yanma ve ağrı gibi belirtilerle şiddetli bir soğuk algınlığını andırır. Üç beş gün sonra hastanın yüzünde ilk döküntüler belirir. Yer yer kümelenen bu kırmızı renkli küçük lekeler çok geçmeden bütün vücuda yayılır. Ateş, öksürük, burun tıkanıklığı ve baş ağrısı bir süre daha devam eder.
Kızamığın en bulaşıcı olduğu dönem döküntülerin belirmesinden önceki günlerdir.

f-Kızamıkçık
Kızamıktakinden daha açık renkli döküntülerle kendini gösteren, ama daha hafif ve tehlikesiz olduğu için kızamıkçık denen bu hastalık bir virüsten ileri gelir ve çok bulaşıcıdır. Yüzde ve vücutta birkaç gün içinde kaybolan pembe renkli lekeler belirir; çoğu kez boyundaki lenf bezleri şişer. Tehlikeli bir hastalık olmamakla birlikte, gebeliğin ilk üç ayı içinde kızamıkçığa yakalanan annelerin bebeklerinde sağırlık, körlük, kalpte oluşum bozuklukları gibi önemli aksaklıklar ortaya çıkabilir. Bu yüzden birçok ülkede koruyucu önlem olarak 12-13 yaşındaki kız çocuklarına kızamıkçık aşısı yaptırılır.

g-Kızıl
Daha çok küçük yaşlarda görülen, bulaşıcı, yüksek ateşli, al renkte geniş döküntüleri olan tehlikeli bir hastalıktır.
En önemli olumsuz yönü, romatizma, romatizmanın kalbe vurması, romatizmal kalp hastalığı, böbreklerde iltihaplanmalara yol açmasıdır.
Döküntüler, hastalığın başlamasından sonra iki saat içerisinde meydana gelir. Basınca ağrı yapan noktacık şeklinde yaygın döküntülerdir. Döküntü yüzde görülmez. Fakat, yanaklar kızarıktır. 4-5 gün sonra dil, kırmızı rengi alır.
Çocukta, ileride düzeltilmesi imkansız birtakım sakatlıklara, hatta hayatını yitirmesine bile yol açar.

Bu hastalıklardan korunmak için;
 Hasta, odada tek yatırılmalıdır.
 Oda sık sık havalandırılmalıdır.
 Hasta ziyaretlerinde, çok dikkatli olunmalıdır.
 Aşı yaptırılmalıdır.
 Hastalığın yayılması önlenmelidir.

2.YİYECEKLERLE VE SUYLA BULAŞAN HASTALIKLAR

a-Tifo
Tifo, bağırsaklara yerleşen çomak biçiminde bir bakterinin yol açtığı bir hastalıktır. Hastalığın etkeni olan tifo basili, kirli suların içilmesi ve mikroplu yiyeceklerin yenmesiyle insana bulaşır.
Yiyeceklerle alınan mikroplar bağırsaklardaki lenf düğümlerine yerleştikten sonra kana karışır ve yaydıkları toksinlerle kan zehirlenmesine yol açar.
Kanalizasyonlardaki arıtma tesislerinde çok ciddi önlemler almak ve denize akıtılmadan önce bu atıklarda canlı mikrop kalmadığından emin olmak gerekir.
Tifo basilleri içme sularına, meyve ve sebze bahçelerinin sulama sistemlerine ve toprağa karıştığı bölgelerde su mutlaka kaynatarak içilmeli, çiğ sebze ve meyve yenmemelidir. Sinekler de tifolu hastaların dışkılarından aldıkları mikrobu suya ve yiyeceklere bulaştırdıklarından hastalık hızla yayılır. Bu nedenle, tifonun yaygın olduğu ülkelere gidecek kişilere koruyucu aşı yapılmalıdır.

b-Dizanteri
Kalınbağırsak iltihaplanmasından ortaya çıkan hastalığa dizanteri denir. İki çeşidi vardır; Basilli Dizanteri ve Amipli Dizanteri
Basilli Dizanteri, dizanteri basilinin meydana getirdiği hastalığa denir. Mikrop vücuda girdikten 2-7 gün sonra hastalık, ateş, baş ağrısı ve ishalle başlar. Dışkıda kan, cerahatlı balgam vardır.
Hastanın ateşi 39 dereceye çıkar, nabzı yükselir. Dili paslı, ağzı kuru olur.
Çocuklarda kramplar ve dalgınlık görülür. Hastalık 7-8 gün içerisinde hafifleyerek geçer.
Amipli Dizanteri hastalığını, “amip” adı verilen mikroplar meydana getirir. Bu hastalığa çoğunlukla tropik bölgelerde rastlanır. Bulaşma tuvaletlerden, yiyeceklerden, içeceklerden ve sineklerden olur.

c-Kolera
Kolera özellikle Asya’da büyük salgınlara yol açan çok bulaşıcı ve öldürücü bir tür bağırsak hastalığıdır.
Kolera vibriyonu denen bu bakteri virgül biçiminde kıvrılmış çok küçük bir basildir.
Koleranın ilk belirtisi ishaldir. Bu yüzden çok şiddetli ishaller kolera sanılabilir. Koleralı hastaların dışkısında pirinç tanesi gibi beyaz kümecikler vardır. Bir gün içindeki dışkılama sayısı bazen 15-20’yi bulabilir.
Vücudun su ve tuz kaybını karşılamak üzere damardan bol tuzlu su verilmesine, ayrıca antibiyotiklerin kullanımına dayanan tedavi çok kısa sürede iyileşmeyi sağlar.
Hastalığın başlıca bulaşma yolları bu mikrobu taşıyan içme suları, yiyecekler, sinekler koleralı hastaların dışkıları ve kötü sağlık koşullarıdır.
Hastalığa yakalanmamak için en güvenli yol, koleranın yaygın olduğu bölgelerde kaynatılmış su içme, besinleri iyice pişirerek yemek ve temizliğe dikkat etmektir.

d-Çocuk Felci
Çocuk felci, ileri derecede sakatlıklar yapan türleri olan bir hastalıktır.
Hastalık belirtileri, ateş, baş ağrısı, mide-bağırsak bozuklukları, halsizlik, ense ve sırtta sertliklerdir. Virüs etkeni mide-bağırsak kanalını tutar. Daha sonra kanla yayılarak merkezi sinir sistemine kadar ulaşır. Özellikle santral sinir sisteminde hareketi sağlayan hücre çekirdeklerinde, felç yaratır. Bacaklar, sinir çekirdeklerini tuttuklarından bacaklarda felçler meydana gelir.
Hastalığın ilaçla tedavisi mümkün değildir.
Dışkı ya da boğaz salgıları ile doğrudan temas sonucu etken alınır.
Çocuk felci, genellikle hastalığın başlamasından 7 gün önce ve 10 gün sonra bulaşıcıdır.

e-Bulaşıcı Sarılık
Sarılığın etkeni iki tip virüstür. Bunlar hepatitis A ve hepatitis B olmak üzere iki ayrı hastalıktır. Bulaşıcı sarılık ise hepatit A’dır.
Virüs dediğimiz çok küçük mikropların karaciğer hücrelerinde çoğalıp hasar meydana getirmesine bulaşıcı sarılık hastalığı denir. Bu virüsler insandan insana bulaşabilir.
Bulaşıcı sarılığın belirtileri; halsizlik, bitkinlik, bulantı, kusma, karın ağrısı gibi belirtilerdir. Bu belirtiler, hastalıktan sonra birkaç gün daha devam eder.
İyileşme devresi çok uzundur. Hastalığın şiddeti yaşla birlikte artar. Genellikle herhangi bir rekürrens olmaksızın, tam olarak iyileşme sağlanır. Bazen de ağır geçerek, ileri derecede sorunlara yol açar.
Yayılması, dışkı ve ağız yoluyla olur. Dışkının ortadan kaldırılmasını sağlayan kanalizasyon sistemi ve tuvaletten sonra elleri yıkama alışkanlığının olmaması hastalığın yayılmasını kolaylaştırır. Klorsuz su içme, bu hastalığın yayılmasını sağlar.
Bulaşıcı sarılığın enjeksiyonla yayıldığı bilinmektedir. Yakın kişisel temasla da bulaşabileceğini gösteren belirtiler bulunmaktadır. Bu etkenin de dışkı ile bulaştığını ileri süren görüşler varsa da kesin olarak belirlenmemiştir.

Bu hastalıklardan korunmak için;
 Sular klorlanmalı veya kaynatılarak içilmelidir,
 Sebze ve meyveler temiz su ile çok iyi yıkanmalıdır,
 Tuvaletler sağlığa uygun biçimde yapılmalı,
 Hastanın kullandığı eşyalar kaynatılıp dezenfekte edilmelidir,
 Eller yemeklerden önce bolsu ve sabunla yıkanmalıdır,
 Hasta, sağlıklı kişilerden ayrılmalıdır.

3.HASTALIK TAŞIYICI CANLILARLA BULAŞAN HASTALIKLAR

a-Sıtma
Anofel denilen sivrisineklerin aracılığıyla bulaşır.
Sivrisinekler, sıtmalı bir kişiye iğnesini batırıp onun kanını emdikten sonra, sağlıklı bir insanın kanını emerse, sıtma mikropları sağlıklı kişiye geçer.

Sıtmadan korunmak için;
 Bataklıklar kurutulmalıdır,
 Su birikintileri ilaçlanmalıdır.

b-Kuduz
Merkezi sinir sistemini ağır şekilde etkisi altında tutan, insanlara, hayvanlardan geçen bir hastalıktır. Günümüzde bile ölümlere sebep olmaktadır. Etkeni, “Rhabdovirus” lar grubundan olan bir RNA’ lı virüstür. Bu virüs, kuduz hayvanların salyasında bulunur ve genellikle ısırılma suretiyle bulaşır.
Hastalığın kuluçka süresi, 8 yıldan 2 yıla kadar değişebilir. Fakat ortalama 40 gündür. Bu esnada, kuduz aşısı veya anti serumu yapılırsa, hastalık belirti vermeden önlenebilir. Klinik belirtiler ortaya çıktıktan sonra aşıdan fayda beklenemez.
Belirtileri; ateş, baş ağrısı, kaşıntı, halsizlik, bir takım ağrılar, kusma, öksürük, içine kapanma, korku, çeşitli yüz mimiklerinde değişme, hırçınlaşma…. gibi belirtilerdir. Daha sonra huzursuzluk, beş duyuya ait hayaller, kavgacılık, hava akımından, parlak ışıktan, sudan ve görmekten korkma gibi belirtiler gelişir.
Salyasını yutamayan hastanın ağzı köpürür ve sonuçta felçten ölür.

Kuduzdan korunmak için;
 Kuduz kuşkusu olan hayvanlara yaklaşılmamalıdır,
 Hayvanlar ısırırsa, hemen aşı olunmalıdır.

c-Veba
Farelerin ısırması ile insanlara bulaşan vebanın, vücuda giren bakteriler veren başlıca iki tipi vardır. Bunlar; hıyarcıklı veba ve akciğer vebasıdır.
Titreme, yüksek ateş, kusma, baş ve kas ağrıları gibi belirtilerle başlayan hıyarcıklı vebada, kasıklardaki ve koltuk altlarındaki lenf düğümleri iltihaplanarak şişer. Hıyarcıklı veba denmesinin nedeni işte bu şişliklerdir.
Zamanında önlem alınmazsa akciğer vebasına dönüşebilir.
Bakterilerin ya doğrudan doğruya ya da lenf düğümlerinden kana geçerek akciğerlere yerleşmesiyle gelişen akciğer vebası, zatürre belirtileri veren çok ağır bir hastalıktır. Akciğerler kanı oksijenleme görevini yapamadığı için, derisinin rengi iyice kararıp koyu maviye dönen hasta 3-4 gün içinde ölür. Eğer bakteriler kana karışıp bütün vücuda yayılırsa, kan zehirlenmesi (septisemi) nedeniyle hasta sadece bir gün içinde ölebilir.

ç-Tifüs
Bitle geçen, vücutta pembe lekelerle beliren, ateşli ve tehlikeli bir hastalık olan tifüsün mikrobu, vücut bitinin taşıdığı bir riketsiya’dır.
Hastalığın başlangıcı genellikle anidir. Belirtileri; yüksek ateş, bel ve baş ağrıları, anjin, konjonktivit, burun kanaması ve çırpınma gibi belirtilerdir.
Hastalık yerleştikten sonra özellikle dalgınlık ve az çok koyu kırmızı sayısız küçük lekenin meydana getirdiği genel döküntü görülür.
Tifüsten korunmanın tek yolu temizliktir.

4.DOKUNMA VE EŞYALARLA BULAŞAN HASTALIKLARDAN KORUNMA

a-Uyuz
Cilt hastalığıdır.
Uyuz;
Hastanın giysilerini giymekle,yatağında yatmakla ve deri temasıyla bulaşır.

b-Mantar Hastalığı
Bir tür deri hastalığıdır. Sıcak ve nemli ortamları sever.
Mantar hastalığı;
Ayak parmakları arasında, koltuk altlarında,saçlı deride görülür.
Mantar hastalığı ortak kullanılan;
Ayakkabı, terlik, çorap gibi giysilerle bulaşır.

c-Trahom
Göz hastalığıdır. Tedavi edilmezse kişiyi kör edebilir.
Trahom, hasta kişinin havlu ve eşyalarını kullanmakla bulaşır.

Trahom’dan korunmak için;
 Temiz olunmalıdır,
 Eşyalar ortak kullanılmamalıdır,
 Hastalar hemen tedavi edilmelidir.

AIDS

“Kazanılmış Bağışıklık Yetersizliği Hastalığı” anlamına gelen kelimelerinin baş harflerinden oluşan HIV virüsünün bulaşmasıyla meydana gelir.
Afrika’da bu virüsü taşıyan bir maymun türünden dünyaya yayıldığı bilinmektedir.
AIDS’in belirtileri; nedeni bilinmeyen ateş, gece terlemeleri, kısa sürede kilo kaybı, kuvvetsizlik, halsizlik, kuru ve devamlı öksürük, özellikle ağızdaki mantar enfeksiyonu, deri döküntüleri, morumsu veya renksiz lekeler, bağırsak bozuklukları, menenjit, düşünmede durgunluğun olması…..vb.’dir.
AIDS, cinsel ilişki ile, AIDS’li bir kanın, başka bir hastaya nakledilmesiyle, Berber makasları, ustura, tırnak makası, saç fırçasıyla, Uyuşturucu kullananların aynı enjektörü kullanmaları ile bulaşan bir hastalıktır. Şu ana kadar AIDS’ in, öksürük, öpücük, yemek kapları, el sıkışma ve giysilerle bulaştığı tespit edilememiştir.

AIDS’ten korunmak için;
 Yabancılarla cinsel ilişkiye girilmemelidir,
 Kan almada veya vermede kan testini yaptırılmalıdır,
 Yurt dışından yeni gelmiş ve uzun süre geldikleri ülkelerde kalmış olanlar,
AIDS taramasından geçirilmelidir,
 Fuhuş yuvalarını kapatılmalı, gizli olanlar da takibe alınmalıdır,
 Kullanılan enjektörler mutlaka bir kez kullanıp atılmalıdır, ( disposıbıl ).
 Halka tek eşliliğin faydaları anlatılmalıdır,
 Uyuşturucu maddelerle ilgili, gençlere dini ve tıbbi eğitimler verilmelidir.

HEPATİT B
Hepatit B sarılığın bir çeşididir.
Hepatit yapan virüslerin başlıcaları Hepatit A, B, C, D, E olmak üzere CMV ve Epstaine Barr virüslerdir. Bunlardan Hepatit B virüsü ülkemizde yaygınlığı, nadir de olsa siroz, karaciğer kanseri gibi çok ciddi hastalıklara yol açması ve aşısının mevcut olması nedeniyle özellikle önemlidir.
Hepatit B virüsü, kan ve vücut salgıları (meni, tükrük, vaginal salgıları, ter, göz yaşı) ile temas sonucu yayılır. Yayılımda en önemli etken kandır. HBV bulaşma yolları; anneden bebeğe, doğum sırasında (Bulaşma doğumda veya hemen sonrasında nadir durumlarda rahim içindeyken olur.) virüs bulaşmış iğne ve diğer tıbbi cerrahi malzemelerle, cinsel ilişki ile, kan nakli ile (transfüzyon) dövme yaptırırken kullanılan iğneler ile özellikle kalabalık ve hijyenik standartların düşük olduğu yerlerde yakın aile ilişkisi ile bulaşma riski artmaktadır.
Hepatit B virüsü vücuda girdikten sonra uzun bir kuluçka dönemi vardır (40-180 gün). Hastalığa ait erken belirtiler baş ağrısı, ateş, yorgunluk, halsizlik, kırıklık, iştahsızlık, bulantı,kusma, karın ağrısı ve bazen üşüme şeklinde görülür. Virüs başlıca karaciğeri etkiler, iltihap ve nekroza yol açar. Bu belirtiler bazı hastalarda sarılıkla beraber görülebildiği gibi bazılarında sarılık görülmez.

Hepatit B’den korunmak için;
 Test edilmiş kan kullanılmalıdır,
 Kullanılmış enjektörlerle iğne yaptırılmamalıdır,
 Hepatit B aşısı yaptırılmalıdır,
 Güvenli cinsel ilişki ve tek eşlilik kurallarına uylmalıdır.

TÜM BULAŞICI HASTALIKLARDAN KORUNMA YOLLARI
 Yeterli ve dengeli beslenilmelidir,
 Zamanında aşılanılmalıdır,
 Temiz olunmalıdır,
 Yiyecek ve içeceklerin temizliğine dikkat edilmelidir,
 Sağlıklı konutlarda oturulmalıdır,
 Hastalar, sağlam kişilerden ayrılmalıdır,
 Doktorların verdiği ilaçlar, düzenli ve zamanında kullanılmalıdır,
 Salgın hastalıklar, sağlık kuruluşlarına bildirilmelidir,
 Çöpler sağlığa uygun biçimde toplanmalı ve yok edilmelidir,
 Tuvaletlerin sağlık koşullarına uygun olmasına özen gösterilmelidir,
 Karasinek, sivrisinek ve fare gibi hastalık taşıyıcı hayvanlarla savaşılmalıdır,
 Kan alıp vermede dikkatli olunmalıdır,
 Makas, ustura… gibi aletlerin dezenfekte olmasına dikkat edilmelidir.

Akademi’deki çalışmaları yönetmenin yanı sıra, Platon’un kendisi dersler veriyor ve izleyicileri notlar tutuyordu. Söylendiğine göre; Aristoteles, Platon’un İyi üzerine dersini dinlemeye gelenlerin sık sık aritmetik ve gökbilimden, sınır ve Birden başka bir şey duymamaları yüzünden nasıl şaşırdıklarını anlatırdı. Platon, söz konusu ders üzerine kimilerinin yayımladığı yorumları reddeder. Ayrıca “İdealar Kuramı” Akademi’de öğretilmiş olduğu tam biçimi içinde, yazılı olarak kamuya sunulmadı.
367’de1.Dionisios öldü ve Dion,Platon’a o zaman otuz yaşlarında olan 2.Dionisios’un eğitimini üstlenmek üzere Siraküze’ye gelmesi çağrısında bulundu. Platon gitti ve Tirana geometri dersleri vermeye başladı. Bununla birlikte, çok geçmeden Dionisios’un Dion’a duyduğu kıskançlık, işleri karıştırdı ve Dion, Siraküze’den ayrıldığı zaman, felsefeci belli bir güçlükten sonra Atina’ya dönmeyi başardı ve oradan Dionisios’u mektup yoluyla eğitmeyi sürdürdü. Tiran ve Atina’da yerleşmiş ve orada kendisi ile dostluğunu sürdürmekte olan amcası arasında bir uzlaşma yaratmayı başaramadı. Gene de, felsefi çalışmalarını sürdürmeyi isteyen Dionisios’un içten dileği üzerine Platon, Siraküze’ye tekrar gitmek için yolculuğa çıktı. Platon görünüşte Kartaca tehlikesine karşı Yunan kentleri arasında bir konfederasyona gidilmesi için bir anayasa taslağı çıkarmayı umut ediyordu, ama karşıtçılık çok güçlü çıktı; dahası, varlığına yeğeni tarafından el koyulan Dion’un geri çağrılmasını güvenceye alamayacağını da gördü. Bu yüzden Platon 360’da Atina’ya döndü ve orada 348/7 yılında ölümüne dek etkinliklerini Akademi’de sürdürdü.

2-Platon’un Yapıtları:

2.1-Yapıtların Asıllığı:

Genel olarak denebilir ki Platon’un yapıtlarının bütün kütlesi ve yayımlanmış tüm diyalogları bilinmektedir. Bununla birlikte, Platon’un Akademi’de verdiği derslerin bir kaydı yoktur. Ama Platon’un tüm diyaloglarının büyük bir olasılıkla bilinmekte olduğunu söylemek, bize dek Platon adı altında gelmiş olan tüm diyalogların gerçekten de Platon’un kendisinin olduklarını söylemek değildir. Asıl ve düzmece olanı birbirinden ayırmak büyük bir sorundur. Platon’un düzenlenen toplam otuz altı diyalogu vardır. Bunların tamamının asıl mı, yoksa düzmece mi olduğu belli değildir.

a) Genel olarak reddedilen diyaloglar: Alkibiades-2, Hipharkhus, Amatores ya da Rivales, Theages, Klitofon, Minus. Bu kümeden, Alkibiades-2 dışında tümünün dördüncü yüzyılın çağdaş yapıtları olmaları olasıdır.

b) Asıllığı tartışılan altı diyalog: Alkibiades-1, İon, Menexenus, Büyük Hippias, Epinomis, Mektuplar.

c) Gerçeklikleri kabul edilenler: Geri kalan diyalogların gerçeklikleri kabul edilebilir; böylece eleştirilerin sonucu, otuz altı diyalogun altısının genel olarak reddedildiği, öteki altısının gerçek olmadıkları kanıtlanıncaya dek kabul edilebilecekleri (belki de Alkibiades-1 ve hiç kuşkusuz Mektup-1 dışında), yirmi dördünün ise hiç kuşkusuz Platon’un gerçek yapıtları olduğu biçiminde görünmektedir. Öyleyse bilinen, üzerine Platon’un düşüncesine ilişkin kavrayışımızı dayandırabileceğimiz oldukça önemli bir yazın kütlesi bulunmaktadır.

2.2-Yapıtların Zamandizini:

A-Sokratik Dönem:

Bu dönemde Platon, henüz Sokratik anlıksal belirlenimciliğin etkisi altındadır. Diyalogların çoğu, belirli bir sonuca erişemeden sonlanır. Bu Sokrates’in “Bilmeme” özgeliğidir.
1-Savunma:Sokrates’in yargılanmasındaki savunması.
2-Krito:Sokrates haksız yargılanışına karşın Devletin yasalarına boyun eğerek yaşamını vermeye istekli iyi bir yurttaş olarak sunulur. Krito ve ötekiler tarafından kaçması önerilir ve para sağlanmıştır; ama Sokrates, ilkelerine bağlı kalacağını bildirir.
3-Euthiafron:Sokrates dinsizlik nedeniyle yargılanmasını bekler. Tanrıya saygısının doğası üzerine. İnceleme sonuçsuzdur.
4-Lakes:Yüreklilik üzerine. Sonuç yok.
5-İon:Şairlere ve rapsodistlere karşı.
6-Protagoras:Erdem bilgidir ve öğretilebilir.
7-Kharmides:Ilımlılık üzerine. Sonuç yok.
8-Lisis:Dostluk üzerine. Sonuç yok.
9-Devlet. Kitap-1:Türe üzerine.

B-Geçiş Dönemi:

Platon kendi görüşlerine doğru yolunu bulmaktadır.
10-Gorgias:Kılgısal politikacı ya da felsefeciye karşı güçlerin hakları, ya da ne pahasına olursa olsun türe.
11-Meno:Erdemin öğretilebilirliği ideal kuram göz önüne alınarak düzeltilir.
12-Euthidemus:Geç Sofistlerin mantıksal aldatılarına karşı.
13-Hippias1:Güzel üzerine.
14-Hippias2:İsteyerek mi yoksa istemeyerek mi haksızlık yapmak daha iyidir?
15-Kratylus:Dil kuramı üzerine.
16-Menexenus:Dil uzluğu üzerine bir parodi.

C-Olgunluk Dönemi:

Platon kendi düşüncelerini geliştirmiştir.
17-Sempozyum:Tüm dünyasal güzellik gerçek güzelliğin bir gölgesinden başka bir şey değildir ve ruh Eros yoluyla gerçek güzelliğe özlem duyar.
18-Fedon:İdealar ve ölümsüzlük.
19-Devlet:Devlet. İkicilik,metafiziksel ikicilik üzerine güçlü bir vurgu.
20-Fedrus:Sevginin doğası; felsefi dil uzluğunun olanağı. Ruhun üçe bölünmesi, “Devlet”de olduğu gibi.

D-İleri Yaş Yapıtları:

21-Theaetetus:(Son bölüm Parmenides’ten sonra yazılmış olabilir.) Bilgi duyusal-algı ya da doğru yargı değildir.
22-Parmenides:İdealar kuramının eleştiriye karşı savunusu.
23-Sofist:Yine idealar kuramı irdelenir.
24-Politikus:Gerçek yönetici bilendir. Tüzel Devlet geçici bir önlemdir.
25-Filebus:Haz ile iyinin ilişkisi.
26-Timaeus:Doğal bilim. Demiurge ortaya çıkar.
27-Kritias:İdeal tarım devleti emperyalist deniz-erki “Atlantis” ile karşılaştırılır.
28-Yasalar ve Epinomis:Platon olgusal yaşama ödünler verir. “Devlet”in ütopyacılığında değişiklikler yapar.
29-7. ve 8.Mektuplar:Dion’un ölümünden sonra yazılmış olmalıdırlar.

3-Bilgi Kuramı:

Platon’un bilgi kuramı herhangi bir diyalogda dizgesel olarak anlatılmış ve bütünüyle işlenmiş olarak bulunamaz. Platonik bilgi kuramını özetleme ve dizgesel biçimde verme görevi, Platon’un bilgi kuramını varlık biliminden ayırmanın güçlüğü olgusu tarafından zorlaştırılır. Düşüncelerinde Eleştirel Felsefe’nin bir öncelenişini okumak olanaklı olsa da, bilme yetimizde hiçbir sınırın olmadığını kabul etme eğilimindeydi ve başlıca bilginin gerçek nesnesinin ne olduğu sorusuyla ilgileniyordu.

3.1-Bilgi Duyusal-Algı Değildir:

Sofistler gibi kılgısal davranışla ilgilenen Sokrates gerçeğin göreli olduğu, bilginin dayanıklı hiçbir düzgüsü, kalıcı hiçbir nesnesi olmadığı düşüncesiyle anlaşmayı reddetti. İnanıyordu ki törel davranış bilgi üzerine dayanmalı ve bu bilgi duyuların ya da öznel sanıların kararsız ve değişken izlenimlerinden etkilenebilir olmayan, tersine tüm insanlar, tüm halklar ve tüm çağlar için aynı olan bengi değerlerin bilgisi olmalıdır. Platon, Ustasından nesnel ve evrensel olarak geçerli bilgi anlamında bilginin olabileceği yolundaki bu kanıyı kalıt aldı; ama bu olguyu kuramsal olarak kanıtlamayı istedi ve böylece bilgi sorunları üzerine derinlemesine bir araştırmaya girişerek bilginin ne olduğu ve neyin bilgisi olduğu sorularını getirdi. Bilgi, Platon’un görüşünde “yanılmaz” ve “var olana ilişkin” olmalıdır. Duyusal-algı ne biridir, ne de öteki.
Genç matematik öğrencisi Theaetetus, Sokrates ile konuşmaya başlar ve Sokrates ona bilginin ne olduğunu düşündüğünü sorar. Theaetetus, geometriye, bilimlere ve zanaatlara değinerek yanıt verir, ama Sokrates bunun onun sorusuna bir yanıt olmadığını belirtir, çünkü bilginin neyin bilgisi olduğunu değil, ama bilginin ne olduğunu sormuştur. Sokrates tarafından yüreklendirerek, Theaetetus sorulan soruyu yanıtlamak için bir girişimde bulunur ve “bilgi algıdan başka bir şey değildir” der.
Sokrates, algı nesnelerinin Herakleitos’un öğrettiği gibi her zaman bir akış durumunda olduklarını göstermeye çalışır. Hiçbir zaman var değildirler, her zaman olmaktadırlar, oluş durumundadırlar. (Platon, hiç kuşkusuz Herakleitos’un her şeyin oluşta olduğu öğretisini kabul eder, ama öğretiyi duyusal algı nesneleri açısından kabul ederek, duyusal-algının bilgi ile aynı olamayacağı yargısını çıkarır.) Bir nesne bir kimseye bir zaman beyaz, başka bir zaman gri, kimi zaman sıcak ve kimi zaman soğuk vb. görünebildiği için, “birine görünme” “biri için olma” demek olmalıdır, öyle ki algı her zaman oluş sürecinde olanın algısıdır.
Sokrates, algının bilgi olmadığını iki biçimde açıklar:
a)Algının, bilginin bütünü olmadığını söyler. Çünkü, genellikle bilgi olarak bilinen şeyin büyük bir bölümü hiçbir biçimde algı nesneleri olmayan terimleri kapsayan gerçekliklerden oluşur. Duyulur nesnelerin kendileri konusunda dolaysızca algı ile değil, ama anlıksal düşünme ile bildiğimiz pek çok şey vardır. Platon, örnekler olarak varoluş ya da varolmayışı verir. Varsayalım ki bir insan bir ılgım görmektedir. Onu algılanan ılgımın nesnel varoluşu ya da varolmayışı konusunda bilgilendiren şey dolaysız duyusal-algı değildir, ona bunu söyleyen yalnızca ussal düşünmedir.
b)Duyu-algısı, kendi alanı içerisinde bile, bilgi değildir. Eğer bir şeye ilişkin gerçekliği bilmiyorsak, örneğin onun varoluşunu ya da varolmayışını, bir başka şeye benzerliğini ya da benzemezliğini ilgilendiren gerçekliğe erişmiş değilsek, o şeyi bildiğimizi söylemek hiç kuşkusuz olanaksızdır. Ama gerçeklik düşünmede, yargıda verilir, yalın duyumda değil. Yalın duyum örneğin beyaz bir yüzeyi ve bir ikinci beyaz yüzeyi verebilir, ama ikisi arasındaki benzerliği yargılamak için ansal etkinlik zorunludur. Benzer olarak, demiryolu çizgileri birbirlerine yakınlaşıyor gibi görünürler. Anlıksal düşünmededir ki gerçekte koşut olduklarını biliriz.
Duyu-algısı öyleyse bilgi adına yaraşır değildir. Platon’un duyu nesnelerinin gerçek bilgi nesneleri olmadıkları ve olamayacakları, çünkü bilginin var olanın, dayanıklı ve kalıcı olanın bilgisi olduğu, oysa duyu-nesnelerinin gerçekte var olduklarının değil, ama ancak oluş sürecinde olduklarının söylenebileceği kanısından ne denli etkilenmiş olduğunu belirtmek gerekir. Duyu-nesneleri hiç kuşkusuz bir tür ayrımsama nesneleridir.

3.2-Bilgi Yalnızca “Doğru Yargı” Değildir:

Theaetetus görür ki yargının doğrudan doğruya bilgi olduğunu söyleyemeyecektir, çünkü yanlış yargılar olanaklıdır. Bu yüzden en azından geçici bir tanım olarak, irdeleme doğru ya da yanlış olduğunu gösterinceye dek, bilginin doğru yargı olduğunu öne sürer. Theaetetus’un bilgi doğru yargıdır öne sürümü tartışılırken belirtilir ki; bir yargı, yargıda bulunan insanın, yargının doğruluğu konusunda bir bilgisi olmaksızın da doğru olabilir. Bu gözlemin önemi kolayca kavranabilir. Bir insan, gerçekte suçlusu olmadığı ama durumla ilgili kanıtın ona karşı çok güçlü olduğu ve suçsuzluğunu kanıtlayamadığı bir suçlama üzerine yargılanabilir. Eğer şimdi, suçsuz adamı savunan usta bir avukat, tartışmamızın gidişi uğruna, kanıtı ustalıkla kullanarak ya da jüri üyelerinin duyguları üzerinde oynayarak onlara “Suçsuzdur” kararını verdirecek olsaydı, yargıları gerçekte doğru bir yargı olacaktı; ama tutuklunun suçsuzluğunu bildikleri pek söylenemeyecektir, çünkü varsayım gereği kanıt ona karşıdır. Kararları doğru bir yargı olacak, ama bilgiden çok inandırma üzerine dayanmış olacaktır. Buna göre, bilgi yalnızca doğru yargı değildir ve Theaetetus bilginin doğru tanımına ilişkin olarak yeni bir düşünce ileri sürmeye çağrılır.

3.3-Bilgi Doğru Yargı Artı Bir “Açıklama” Değildir:

Doğru yargı, görüldüğü gibi, doğru inançtan daha ötesi demek olmayabilir ve doğru inanç bilgi ile aynı şey değildir. Theaetetus böylece bir “açıklama”nın (logos) eklenmesinin doğru inancı bilgiye çevirebileceğini öne sürer. Sokrates eğer bir açıklama verme öğesel parçaları sıralama demekse, o zaman bu parçaların bilinen ya da bilinebilir olmaları gerektiğini göstererek başlar: Yoksa bilgi doğru inanca karmaşayı bilinmeyen ve bilinemez öğelere indirgemenin eklenmesi demektir gibi saçma bir yargı çıkacaktır. Ama bir açıklama vermek ne demektir?
1-Bu yalnızca doğru inanç anlamındaki doğru bir yargının sözcüklerde anlatılması demek olamaz, çünkü; eğer denmek istenen bu olsaydı, doğru inanç ve bilgi arasında hiçbir ayrım olmazdı. Ve görülüyor ki, doğru çıkan bir yargıda bulunmak ile doğru olarak bilinen bir yargıda bulunmak arasında bir ayrım vardır.
2-Eğer “bir Açıklama vermek” öğesel parçalara çözümleme demekse, bu anlamda bir açıklamanın eklenmesi doğru inancı bilgiye çevirmeye yeterli olacak mıdır? Hayır, yalnızca öğelere çözümleme süreci doğru inancı bilgiye çevirmez, çünkü o zaman bir arabayı oluşturmaya giren parçaları (tekerlekler, dingil, vb.) sayabilecek biri bir arabanın bilimsel bir bilgisini taşıyacak ve alfabenin hangi harflerinin belli bir sözcüğü oluşturmaya girdiğini söyleyebilecek biri sözcüğe ilişkin olarak bir dilbilimcinin bilimsel bilgisini taşıyacaktır.
3-Sokrates “artı açıklama”nın üçüncü bir yorumunu ileri sürer. Bu “söz konusu şeyin başka her şeyden ayırt edilmesini sağlayan bir imi adlandırabilme” demek olabilir. Eğer bu doğruysa, o zaman bir şeyi bilmek o şeyin ayırt edici ırasalını verebilmek demektir. Ama, bu yorum da bilgiyi tanımlamaya yetersiz olarak bir yana bırakılır.

3.4-Gerçek Bilgi:

Platon daha baştan bilginin erişilebilir olduğu ve bilginin “yanılmaz” ve “olgusalın” olması gerektiği görüşündeydi. Gerçek bilgi bu iki ırasala da iye olmalıdır ve bu iki ırasalı da taşıdığı savını aklayamayan hiçbir ansal durum gerçek bilgi olmaz. Platon, Theaetetus’ta ne duyusal algının, ne de doğru inancın bu iki özelliği taşımadıklarını gösterir. İkisinden hiçbiri o zaman gerçek bilgi ile eşitlenemez. Platon, Protagoras’ın duyuların ve duyusal algıların göreliliklerine inancını benimser, ama evrensel bir göreceliği benimsemez. Tersine, bilgi (saltık ve yanılmaz bilgi) erişilebilirdir, ama duyusal-algı ile aynı olamaz, çünkü bu sonuncusu göreli, kaçıcıdır ve hem özne hem de nesne payına her türlü geçici etkiye açıktır.
Platon da Herakleitos’un duyusal-algı nesnelerinin, bireysel ve duyulur tikel nesnelerin her zaman bir oluş, akış durumunda ve böylece gerçek bilginin nesneleri olmaya elverişsiz oldukları görüşünü kabul eder. Bunlar varlığa gelirler ve geçip giderler, sayıca belirsizdirler, tanımlamada açıkça kavranamazlar ve bilimsel bilginin nesneleri olmazlar. Ama Platon gerçek bilginin nesneleri olmaya uygun olan hiçbir nesne olmadığı yargısını çıkarmaz; tersine, yargısı duyulur tikeller aranan nesneler olamayacaklardır. Gerçek bilginin nesnesi dayanıklı ve kalıcı, durağan olmalı, açık ve bilimsel tanımda (ki, Sokrates’in gördüğü gibi, evrenselin tanımıdır) kavranabilir olmalıdır. Değişik ansal durumların irdelenişi ile ayrılmamacasına bağlıdır.
Bilimsel bilgi, Sokrates’in gördüğü gibi, tanımı amaçlar, bilgiyi açık ve ikircimiz bir tanımda kristalleştirmeyi ve saptamayı amaçlar. İyiliğin bilimsel bir bilgisi örneğin “İyilik …dır” tanımında sunulmalı ve us, onunla iyiliğin özünü anlatmalıdır. Ama tanım evrenseli ilgilendirir. Bu yüzden gerçek bilgi, evrenselin bilgisidir. Tikel anayasalar değişebilir, ama iyilik kavramı aynı kalır ve bu kararlı kavram ile bağıntı içindedir ki tikel anayasaları iyilik açısından yargılarız. Böylece, bir bilgi nesnesi olmak için gerekenleri yerine getiren şey bir evrenseldir. En yüksek evrenselin bilgisi, en yüksek bilgi türü olurken, buna karşı tikelin bilgisi, en alt bilgi türü olacaktır.
Platon’un biçimler ya da idealar öğretisinin özü yalın olarak şudur; evrensel kavram nesnel içerikten ya da göndermelerden yoksun, soyut bir biçim değildir ve her gerçek evrensel kavrama nesnel bir olgusallık karşılık düşer. Aristoteles’in Platon’u eleştirisinin (Platon “ayrı” evrensellerin aşkın bir dünyasını imgeleyerek kavramların nesnel olgusallığını tözselleştirdi.) ne denli aklandığı kendi başına bir tartışma konusudur. Aklanmış olsun ya da olmasın, Platonik İdealar kuramının özünün, evrensel olgusallıkların “ayrı” varoluşları düşüncesinde değil, ama evrensel kavramların nesnel göndermelerinin olduğu ve karşılık düşen olgusallığın genelde duyusal-algıdan daha yüksek bir düzen olduğu inancında aranması gerektiği olgusu doğru kalır.
Kabul edilmelidir ki, oldukça bulanık kalan birçok önemli nokta vardır, ama Platon hiç kuşkusuz gerçek diye gördüğü şeye doğru bir bakıma el yordamıyla ilerlediğini düşünüyordu ve bildiğimiz denlisiyle, hiçbir zaman tam olarak ne demek istediğini ikircimsiz terimlerde aydınlatmış değildir. Öyleyse, tahminden bütünüyle kaçınmamız olanaksızdır.
İnsan anlığının kendi yolunda bilgisizlikten bilgiye gelişimi iki ana alan üzerinde uzanır; doksa(sanı) alanı ve episteme(bilgi) alanı. Ancak ikincisini bilgi olarak adlandırmak doğru olabilir. Doksanın(sanı) imgeler ile ilgili olduğu söylenirken, episteme ise, en azından “Arı us(noesis)” biçiminde, kökenseller ya da arketipler ile, arkai ile ilgilidir. Bir insana türe nedir diye sorulduğunda, türenin eksik somutlaşmalarını evrensel ideale erişemeyen tikel örnekleri, söz gelimi tikel bir insanın eylemini, tikel bir anayasayı ya da yasalar kümesini gösteriyor ve bir saltık türe ilkesinin, uylaşımsal bir ilkenin ve ölçünün bulunduğu konusunda en küçük bir kavrayış gösteremiyorsa, o zaman o insanın ansal durumu bir doksa(sanı) durumudur. Bununla birlikte, epistemenin ve doksanın iki derecesi vardır. Platon’un dediğine göre en alt derece, tahmin(eikasia) derecesi, nesnesi olarak ilkin “imgeleri” ya da “gölgeleri”, ve ikinci olarak “sudaki ve katı,düz,parlak tözlerdeki yansımaları ve bu türden her şeyi” alır. Bu hiç kuşkusuz oldukça yadırgatıcı görünür- en azından Platon’un bir insanın gölgeleri ve sudaki yansımaları asıl ile karıştırdığını demek istediği düşünülürse- Ama haklı olarak Platon’un düşüncesi bütününde imgelerin imgelerini, ikinci elden yansımaları kapsayacak bir yönde genişletilebilir. Böylece türeye ilişkin biricik düşüncesi Atina Anayasası’nın ya da tikel bir insanın somutlaşmış ve eksik türesi olan biri, genel olarak bir “doksa” durumundadır. Gene de, eğer usta bir konuşmacı ortaya çıkıp da, onu aldatıcı sözlerle ve uslamlamalarla gerçekte Atina Anayasası’nın ve bunun yasalarının görgül türesine bile ters düşen şeylerin haklı ve türel olduğuna inandırırsa, o zaman ansal durumu “tahmin(eikasia)” durumudur(olasılık). Türe diye gördüğü şey, eğer evrensel biçim ile karşılaştırılırsa, kendisi salt bir imge olanın bir gölgesinden ya da karikatüründen başka bir şey değildir. Öte yandan, türe olarak Atina Anayasası’nın türesini ya da tikel bir dürüst insanın türesini alan birinin ansal durumu ise “inanç(pistis)” durumudur.

Platon bize “inanç” kesiminin nesnelerinin, çizginin “tahmin” kesiminin imgelerine karşılık düşen olgusal nesneler olduklarını bildirir ve “çevremizdeki hayvanlar ve doğanın ve sanatın bütün dünyası”nın sözünü eder. Bu örneğin bir ata ilişkin tek düşüncesi tikel olgusal atlara ilişkin düşünce olan ve tikel atların ideal ata, belirli türe ya da evrensele eksik “öykünmeler” olduğunu göremeyen bir insanın “inanç” durumunda olduğunu imler. Bu insan; atın bilgisini değil, ama ancak atın sanısını elde etmiştir. Benzer olarak, dışsal doğanın gerçek olgusallık olduğu yargısında bulunan ve onun görülmez dünyanın az çok “olgusal-olmayan” bir eşlemi olduğunu görmeyen bir insan ancak “inanç” durumundadır. Durumu, gördüğü imgelerin olgusal dünya olduğunu düşünen hayalperestinki denli kötü değildir(tahmin), ama “episteme”ye erişmiş de değildir; gerçek bilgiden yoksundur.
Şimdi çizginin nesne açısından “düşünürlere(noeta)” ve ansal duyurum açısından “epistemeye(bilmeye)” karşılık düşen üst bölümüne gelelim. Genel olarak bu bölüm “orata(görülürler)” ya da duyulur nesneler(çizginin alt bölümü) ile değil ama “aorata(görülmezler)” ile, görülmez dünya ya da “noeta” ile bağıntılıdır. Ama alt bölümün durumu nedir?Sınırlı anlamda “arı us” kesimi “anlak(dianoia)” nasıl ayrılır?Platon “anlak”ın nesnesinin ruhun önceki kesimlerinin öykünmelerinin yardımıyla araştırmaya zorlandığı şey olduğunu söyler. Ruh o öykünmeleri imgeler olarak kullanır, varsayımdan başlar ve bir ilk ilkeye değil ama bir yargıya ilerler. Platon burada matematikten söz eder. Örneğin geometride anlık varsayımlardan, görülür bir çizgenin kullanımı yoluyla, bir yargıya ilerler. Platon’a göre geometrici, üçgeni vb. bilinir olarak alır, bu “gereçleri” varsayımlar olarak kabul eder ve sonra görülür bir çizge kullanarak bir yargıya doğru uslamlamada bulunur, ama ilgilendiği şey çizgenin kendisi değildir. Geometriciler böylece betileri ve çizgeleri kullanırlar, ama “gerçekte bir kimsenin yalnızca düşüncenin gözleri ile gözleyebileceği nesneleri görmeye çalışırlar.”
Geriye sadece çizginin en yüksek kesimini irdelemek kalıyor. Söz konusu ansal durum “noesis/arı us” durumu, “dianoia/anlak” kesiminin varsayımlarını başlangıç noktaları olarak kullanan ama bunların ötesine geçerek ilk ilkelere yükselen insanın ansal durumudur. Dahası bu süreçte (ki Eytişim sürecidir) “dianoia” kesiminde kullanılan türdeki “imgeler”den yararlanmaz, ama ideaların kendilerinde ve kendileri yoluyla, tam anlamıyla soyut uslamlama yoluyla ilerler. Anlık ilk ilkeleri açıkça kavradıktan sonra bunlardan çıkan yargılara iner ve yine duyulur imgelerden değil ama yalnızca soyut uslamlamadan yararlanır. “Noesis”e karşılık düşen nesneler, “ai arkai” ilk ilkeler ya da Biçimlerdir. Bunlar yalnızca bilgi kuramsal ilkeler değil, ama ayrıca varlık bilimsel ilkelerdir.
Platon, bunun yanı sıra bilgi kuramsal öğretisini “Mağara Alegorisi” ile örnekler. Bu alegoride; Platon bizden aydınlığa doğru açılışı olan bir yer altı mağarası tasarlamamızı ister. Bu mağarada ayaklarından ve boyunlarından, çocukluklarından beri mağaranın iç duvarını görebilecekleri ve güneşin ışığını hiçbir zaman göremeyecekleri bir yolda zincire vurulu olarak yaşayan insanlar bulunur. Yukarılarında ve arkalarında, mahkumlar ile mağaranın ağzı arasında bir ateş vardır ve onlarla ateş arasında yüksek bir yol ile bir perde gibi alçak bir duvar bulunur. Bu yüksek yol boyunca hayvanların ve başka nesnelerin yontu ve betilerini taşıyan insanlar geçer, öyle ki, taşıdıkları nesneler alçak duvarın ya da perdenin tepesi üzerinden görünürler. Mağaranın iç duvarına dönük mahkumlar ne birbirlerini ne de arkalarında taşınan nesneleri görürler; gördükleri yalnızca kendilerinin ve bu nesnelerin karşılarındaki duvara düşen gölgeleridir. Yalnızca gölgeleri görürler.
Bu mahkumlar insanlığın çoğunluğunu, insanların tüm yaşamları boyunca “eikasia/tahmin” durumunda kalan, yalnızca olgusallığın gölgelerini seyreden ve yalnızca gerçeğin yankılarını işiten çoğunluğunu temsil ederler. Dünyayı görüşleri “kendi tutkuları ve önyargıları tarafından, ve onlara dil ve diluzluğu ile iletilmiş olarak başkalarının tutkuları ve önyargıları tarafından” en çarpıtılmış, en yetersiz görüştür. Ve çocuklardan daha iyi bir durumda olmamalarına karşın, çarpık görüşlerine erişkinlerin tüm direnciyle sarılırlar ve hapishanelerinden kaçma gibi bir istekleri de yoktur. Dahası, eğer birdenbire kurtarılacak ve önceden gölgelerini görmüş oldukları olgusallıklara bakmaları söylenecek olsa, ışığın parlaklığı ile gözleri kamaşacak ve gölgelerin olgusallıklarından çok daha olgusal olduklarını sanacaklardır.

Bununla birlikte, eğer mahkumlardan kaçmış olan biri ışığa alışırsa, bir süre sonra daha önce ancak gölgelerini görmüş olduğu somut duyulur nesnelere bakmayı başarabilecektir. Bu insan ötekileri ateşin (ki görülür güneşi simgeler) ışığında görür ve “eikones/imgelerin”, önyargıların ve tutkuların ve safsataların gölge –dünyasından “zoa/duyusal” varlığın olgusal dünyasına döndürülmüş olarak bir “pistis/inanç” durumundadır, gerçi henüz anlaşılır, duyulur- olmayan olgusallıklar dünyasına ulaşmış olmasa da. Mahkumları ne iseler öyle, eş deyişle mahkumlar olarak, tutkuların ve safsataların bağları içindeki mahkumlar olarak görür. Dahası, eğer diretip mağaradan güneş ışığına çıkacak olursa, güneş tarafından aydınlatılan duru nesnelerin (ki anlaşılır olgusallıkları simgelerler) dünyasını görecek ve sonunda, ancak bir çaba ile de olsa, güneşin kendisini görebilecektir (Güneş ki, İyi İdeasını, en yüksek Biçimi, “doğru ve güzel şeylerin evrensel nedenini, gerçeğin ve usun kaynağı”nı simgelemektedir). O zaman “noesis/arı us” durumunda olacaktır.
Platon belirtir ki, eğer birisi gün ışığına çıktıktan sonra mağaraya geri dönecek olursa, karanlık yüzünden doğru dürüst göremeyecek ve böylece kendini gülünç duruma düşürecektir. Başka birini kurtarmaya ve yukarıya aydınlığa doğru götürmeye çalışacak olursa, karanlığı seven ve gölgeleri gerçek olgusallık olarak gören mahkumlar, eğer bir yakalayabilseler, yasaları çiğneyeni öldüreceklerdir.
Bu alegori açıkça gösterir ki, çizginin “yükselişi” Platon tarafından bir ilerleme olarak görülüyordu. Gerçi bu süreç, sürekli ve özdevimli bir süreç olmasa da; bu yol çabayı ve ansal disiplini gerektirir. Eğitimin büyük önemi üzerinde durmasının nedeni budur. Ancak eğitim yoluyladır ki genç insanlar aşamalı olarak bengi ve saltık gerçekleri ve değerleri görmeye götürülebilirler ve böylece yaşamlarını yanılgının, yanlışlığın, önyargının, sofistik aldatmacanın, gerçek değerlere körlüğün vb. gölge dünyasında geçirmekten kurtarılabilirler.

4-Biçimler Öğretisi (İdealar Kuramı) :

Platon’un gözünde gerçek bilginin nesnesi, kararlı ve kalıcı olmalıdır. Ve en yüksek biliş durumu, “noesis/arı us” durumu söz konusu olduğu sürece bu gerekler evrensel tarafından yerine getirilir.
Platon’a göre, ne zaman bir bireyler çokluğu ortak bir ad taşırsa, bunların ayrıca karşılık düşen bir “İdea” ya da “Biçim”leri de vardır. Bu evrenseldir, kavramda kavranmakta olan ortak doğa ya da niteliktir. Örneğin; güzellik. Güzel pek çok şey vardır, ama güzelliğin kendisinin tek bir evrensel kavramını oluştururuz. Ve Platon, bu evrensel kavramların yalnızca öznel kavramlar olmadıklarını, ama onlarda nesnel özleri kavradığımızı düşünüyordu.
Bu nesnel özlere Platon “İdealar” ya da “Biçimler” (ideai ya da eide) adını verdi. Gündelik İngilizce’de “idea” anlıktaki öznel bir kavram demektir. Oysa Platon, İdealardan ya da Biçimlerden söz ederken, evrensel kavramlarımızın nesnel içerik ya da göndermelerine iletmede bulunur. Evrensel kavramlarımızda nesnel özleri ayrımsarız ve bu nesnel özlere Platon “İdealar” terimini uyguladı. “Saltık İyi”den ya da “İyi İdeası”ndan söz etmesi arasında hiçbir ayrım yoktur. İkisi de aynı nesnel öze iletmede bulunurlar ki, gerçekten iyi olan tüm tikel şeylerdeki iyiliğin kaynağı odur.
Platon’un görüşünde evrensel kavramlarda ayrımsadığımız nesneler, bilimin ele aldığı nesneler yüklemlemenin evrensel terimlerine karşılık düşen nesneler kendilerine özgü aşkınsal bir dünyada varolan nesneler “İdealar” ya da kalıcı “Evrenseller”dir. Ve bu dünya –“oralarda” bir yerlerde- duyulur şeylerden ayrıdır. Duyulur şeyler bu evrensel olgusallıkların eşlemleri ya da onlara katılmalardırlar, ama bu evrensel olgusallıklar kendine özgü değişmez bir gökte kalırlarken, duyulur şeyler ise değişime açıktırlar. Gerçekte her zaman oluş durumundadırlar ve hiçbir zaman gerçekten varoldukları söylenemez. İdealar kendi göksel dünyalarında birbirlerinden yalıtılmış ve herhangi bir düşünürün anlığından ayrı olarak varolurlar. Platon’un kuramı böyle sunulduktan sonra belirtilir ki, kalıcı evrenseller vardırlar (ki bu durumda deneyimin olgusal dünyasının haksız olarak bir eşlemi üretilmiş olur).

Platon’a göre, gerçeğe bedensel duyular yoluyla değil, ama “gerçekten var olan” şeyleri kavrayan us yoluyla erişilebilecektir. “Gerçekten var olan”, eş deyişle, gerçek varlıkları olan şeyler nelerdir? Bunlar şeylerin özleridir ve Sokrates örnekler olarak türenin kendisini, iyiliğin kendisini, soyut eşitliği, vb. verir. Bu özler her zaman aynı kalırlarken, tikel duyu nesneleri ise kalmazlar. Öte yandan, insanlar dünyaya evrensel özlerin açık bir bilgisi ile gelmez ve büyümezler. Öyleyse tikel şeyleri evrensel bir ölçün ile bağlantılı olarak nasıl yargılarlar? Bunun nedeni ruhun, beden ile birliğinden önce varolmuş ve ön varoluş durumunda özlerin bilgisini taşımış olması değil midir? Öğrenme süreci böylece bir anımsama süreci olacak ve bunda özlerin tikel somutlaşmaları daha önce gözlenmiş olan özlerin anımsatıcıları olarak davranacaklardır. Dahası, özlerin ussal bilgisi bu yaşamda bedensel duyuları aşmayı ve anlıksal düzleme yükselmeyi gerektirdiği için, felsefecinin ruhunun ölümden sonra artık beden tarafından engellenmiyor ve zincirlenmiyor olduğu zaman bu özleri seyredeceğini düşünmemiz gerekmez mi?
Böylece “Fedon”da verildiği biçimiyle İdealar Öğretisinin doğal yorumu ideaların kalıcı ve evrensel olduklarıdır; oysa anımsanmalıdır ki, önceden değinildiği gibi, öğreti deneysel bir anlayışla, bir “varsayım” olarak ortaya sürülmüştür.
Platon, doğada görüp dokunabildiğimiz her şeyin “değişken” olduğunu söylüyordu. Sonsuza dek kalan, yok olup gitmeyen “ana maddeler” yoktur. “Duyular Dünyası”na ait olan her şey, zamanın yok edeceği maddelerden oluşmuştur. Ama aynı zamanda her şey, mutlak ve değişmez bir “biçim”den doğar. Bu mutlak ve değişmez olan şey fiziksel bir “hammadde” değildir. Mutlak ve değişmez olan şey, tüm şeylerin ona benzeyerek oluştuğu bir takım tinsel ya da soyut, örnek resimlerdir.
Platon, etrafımızda gördüğümüz her şeyin, evet, dokunup hissedebildiğimiz her şeyin bir sabun köpüğüyle karşılaştırılabileceğini söylüyordu. Çünkü duyular dünyasında var olan hiçbir şey kalıcı değildir. Duyular dünyasına ait olan şeyler hakkında, yani dokunup hissedebildiğimiz şeyler hakkında bir takım düşüncelerimiz ve kanılarımız olabilir. Sadece aklımızla bildiğimiz şeyler konusunda kesin bilgiye sahip olabiliriz.

Platon’un gerçekliği nasıl ikiye ayırdığını gördük;
a) Birinci bölüm “Duyular Dünyası”dır. Bu dünya hakkındaki yaklaşık ve mükemmel olmayan bilgilerimizi (yine bu kadar yaklaşık ve mükemmel olmayan) beş duyumuzu kullanarak edinebiliriz. Duyular dünyasındaki her şey için “her şeyin değiştiği” ve hiçbir şeyin sonsuza dek varolmadığı gerçeği geçerlidir. Duyular dünyasında hiçbir şey var değildir; burada bir şeyler ortaya çıkar ve sonra ortadan kaybolur.
b) İkinci Bölüm “İdealar Dünyası”dır. Aklımızı kullanarak bu dünya hakkında kesin bilgiye ulaşabiliriz. İdealar dünyası duyularla algılanamaz. Buna karşılık idealar (ya da biçimler) mutlak ve değişmezdir.

Platon’a göre insanlar da ikiye ayrılmış yaratıklardır. “Değişen” bir vücudumuz vardır. Vücudumuz duyular dünyasına bağımlıdır ve bu dünyadaki diğer şeylerin (örneğin bir sabun köpüğünün) kaderini paylaşır. Tüm duyular vücudumuza bağlıdır ve dolayısıyla güvenilmezlerdir. Ancak bir de ölümsüz bir ruhumuz vardır ki, bu ruh aklın yuvasıdır. Ruh maddesel olmadığı için idealar dünyasına girebilir.
Platon daha da ileriye giderek, ruhun bir vücuda yerleşmeden önce de var olduğunu söylüyordu. Ruh önce idealar dünyasında var olur. Ruh daha sonra bir insan vücuduna girer girmez mükemmel ideaları unutur. Böylelikle bir süreç başlar. İnsan doğadaki biçimleri algıladıkça ruhunda ufak kıpırdanmalar olur. Böylece insanın içinde, ruhun gerçek yuvasına bir özlem uyanır. Yani ruh gerçek yuvasına “sevgi dolu bir özlem” duyar. Buna “eros” adını verir. Eros, sevgi demektir. Bu andan itibaren hem vücut hem de duyularla algılanan her şey mükemmelliğini yitirir ve önemsizleşir. Ruh sevginin kanatlarında “yuvasına”, idealar dünyasına doğru yola çıkar. Ruh, “vücudun zindanından” kurtulur.

5-Platon’un Ruhbilimi:

Platon hiçbir biçimde önceki Evrenbilimsel Okulların ruhu havaya ya da ateşe ya da atomlara indirgeyen kaba ruhbilimlerine yenik düşmedi; o bir özekçi ya da epifenomenalist değil ama ödünsüz bir tinselci idi. Ruh açıktır ki bedenden ayrıdır; insanın en değerli iyeliğidir ve ruha gerçek özen insanın başlıca kaygısı olmalıdır. Platon ruhu “kendini başlatan devim”ya da “devimin kaynağı” olarak tanımlar. Bu böyle olunca, ruh bedene üstün olması anlamında bedenden öncedir ve bedeni yönetmelidir. Platon “gerçek olan anlığa iye olan biricik şey ruhtur ve bu görünmez bir şeydir. Oysa ateş, su, toprak ve hava tümü de görülür cisimlerdir” der.
Platon ruh ve beden arasında özsel bir ayrım ileri sürse de, ruh üzerinde beden tarafından ya da onun yoluyla uygulanabilecek etkiyi yadsımaz. Gerçek eğitimin bileşenleri arasına fiziksel eğitimi de katar ve ruh üzerindeki zararlı etkileri nedeniyle belli müzik türlerini yadsır.
Platon arada bir sanki ruh bedende yalnızca yerleşmiş ve onu kullanıyormuş gibi konuşsa da, onu ruh ve beden arasındaki herhangi bir karşılıklı etkileşimi yadsıyormuş gibi göstermememiz gerekir. Etkileşimi açıklamamış olabilir, ama bu ne olursa olsun çok güç bir görevdir. Etkileşim açık bir olgudur ve kabul edilmesi gerekir. Durum hiç kuşkusuz tümüyle açıklanamaz diye etkileşimi yadsımakla ya da herhangi bir açıklama vermenin ya da verilecek bir açıklamanın olmadığını açığa vurmanın zorunluluğunu ortadan kaldırmak için ruhu bedene indirgemekle daha da iyileştirilmiş olmaz.
Platon ruhu üç parçaya ayırır. “Ussal parça / to logistikon”, “yürekli ya da atılgan parça / to tumoeides” ve “itkisel parça / to epitumetikon” dır. “Parça” sözcüğü bu bağıntıda haklı olarak kullanılabilir, çünkü Platon’un kendisi “Meros”(parça) terimini kullanır, ama bu gene de bir eğritileme terimidir ve, ruhun uzamlı ve özdeksel olduğunu imliyor olarak anlaşılmamalıdır.
“Ussal parça” insanı hayvandan ayırt eden şeydir ve ruhun ölümsüz ya da tanrısala yakın olarak en yüksek öğesi ya da biçimselliğidir. Öteki iki biçimsellik (yürekli ve itkisel parçalar) yok olabilirdirler. Bunlardan “yürekli parça” daha soyludur ve insanın doğal bağlaşığıdır ya da öyle olması gerekir, gerçi hayvanlarda da bulunsa da. “İtkisel parça” bedensel isteklerle ilgilidir. Çünkü ruhun ussal parçasının kendi istekleri vardır. Platon, ruhun ussal parçasını kafaya, yürekli parçasını göğse ve itkisel parçasını da diyaframın altına yerleştirir.
Platon, ruhun ölümsüz olduğunu bildirdi ve hiç kuşkusuz, ruhun ancak ussal parçasının bu ayrıcalıktan yararlandığını öğretir. Ama ruhun öteki parçaları ölümlü ve yok olabilir iseler, o zaman ussal parçadan gizemli bir yolda ayrılabilir olmaları ya da ayrı bir ruh ya da ruhlar oluşturmaları gerekir.
Platon ruhun içerisindeki açık çatışma olgusundan ötürü, ruhun üç parçalı doğasını ileri sürdü. Platon’un bir eserinde ussal öğenin arabaya, yürekli ve itkisel öğelerin iki ata benzediği ünlü karşılaştırma yer alır. Atlardan biri iyidir (yürekli öğe ki, usun doğal bağlaşığıdır ve “ılımlılık ve alçakgönüllülükle onuru sever”), öteki at kötüdür (itkisel öğe ki, “tüm başkaldırı ve arsızlığın dostudur”); ve iyi at sürücünün buyruklarına göre kolayca sürülürken, kötü at ise azılıdır ve tensel tutkunun sesine boyun eğme eğilimindedir, öyle ki kamçı ile kısıtlanmalıdır.
Platon’un başlıca ilgisi açıktır ki, ussal öğenin yönetme, sürücü olarak davranma hakkı üzerine diretme biçimindeki törel ilgidir.

6-Ahlak Kuramı:

6.1-Summun Bonum (Mutluluk) :

Platon’un törellik anlayışı mutçudur. Şu anlamda ki, iyeliği gerçek mutluluğu oluşturan en yüksek insan iyisinin kazanılmasına doğru yönelmiştir. İnsanın en yüksek iyisinin onun ussal ve ahlaksal bir varlık olarak kişiliğinin gerçek açınımı, ruhunun doğru gelişimi, yaşamın genel uyumlu gönenci olduğu söylenebilir. Bir insanın ruhu olması gerektiği durumdaysa, o zaman o insan mutludur.
Platon, acı tarafından önlenmeyen hazları, örneğin anlıksal hazları onaylamaya hazırdır. Ama ayrıca suçsuz oldukları ve ılımlılık içinde yararlanıldıkları sürece isteğin doyurulmasından oluşan hazları da. Tıpkı bal ve suyun hoş bir içki yapmak için uygun oranda karıştırılmalarının gerekmesi gibi, hoş duygunun ve anlıksal etkinliğin de iyi insan yaşamını oluşturmak için uygun bir oranda karıştırılmaları gerekir.
Her şeyden önce, der Platon, iyi yaşam doğru türdeki tüm bilgiyi, zamansız nesnelerin sağın bilgisini içermelidir. Ama yalnızca geometrinin sağın ve eksiksiz eğrileri ve çizgileri ile tanışık olan ve bunların gündelik yaşamda karşılaştığımız kaba yaklaşıkların hiçbir bilgisini edinmemiş biri evinin yolunu bulmayı bile başaramayacaktır. Böylece birinci sınıf bilginin yanına ikinci sınıf bilgi de alınmalıdır; bunu insana hiçbir zararı olmayacaktır, yeter ki ikinci sınıf nesnelerin neyi temsil ettiklerini anlıyor ve kaba yaklaşıkları sağın gerçeklikle karıştırmıyor olsun. Başka bir deyişle, bir insanın gerçekten iyi bir yaşam sürdürebilmek için bu ölümlü yaşama ve özdeksel dünyaya bütünüyle sırtını dönmesi gerekmeyecektir; ama gene de, bu dünyanın biricik dünya olmadığını, üstelik en yüksek dünya ise hiç olmadığını, tersine ideal dünyanın yalnızca yoksul bir eşlemi olduğunu anlamalıdır.
Tüm “su” böylece karışım kabına konduktan sonra, şu soru doğar: İçine ne denli “bal” konacaktır? Bu sorudaki belirleyici nokta, ne denli hazzın kabul edileceği, bilgiye dayanır. Platon, “gerçek” ve “katkısız” hazlar sınıfı ile akrabalığında diretecektir; oysa, geriye kalana gelince, bilgi ancak sağlığa ve dengeli bir kafaya ve herhangi bir iyilik biçimine eşlik edenleri kabul edecektir. “Budalalık” ve “kötülük” hazları karışıma almaya bütünüyle uygunsuzdurlar.
İyi yaşamı oluşturan karışımın gizi böylece ölçü ya da orandır; bunun göz ardı edildiği yerde doğru bir karışım değil ama bir karışıklık vardır. İyi böylece Güzelin bir biçimidir ki ölçü ve oran tarafından oluşturulur ve “bakışım /symmetria”, “güzellik/ kalon” ve “gerçeklik/ aleteia” iyide bulunan üç öğe ya da biçim olacaktır. İlk yer “yerindeliğe”
(to kairon) düşer, ikincisi oran ya da güzellik ya da tamlığa (yeterlik), üçüncüsü usa (ya da sağgörüye), dördüncüsü bilgiye (ya da beceri ya da doğru sanıya), beşincisi hiçbir acının karışmadığı hazlara (edimsel duyum kapsasınlar ya da kapsamasınlar), ve altıncısı iştahın ölçülü doyumuna ve hiç kuşkusuz bu zararsız olduğu zaman. İnsanın gerçek iyisi, iyi yaşam (eudaimonia) işte budur ve araştırılması için zorlayıcı güdü ise Eros’tur (iyi ya da mutluluk için istek ya da özlem).
Öte yandan, mutluluk erdemin izlenmesi ile kazanılacaktır ve erdem ise insan için olanaklı olduğu ölçüde Tanrı gibi olmak demektir. “Elimizden geldiğince tanrısal gibi olmalıyız ve bu yine bilgeliğin yardımıyla doğru olmaktır.” “İsteği dürüst olmak ve erdem yoluyla insanın tanrısala benzerliği kazanabileceği ölçüde Tanrı gibi olmak olan herkese Tanrılar özen gösterir.” Platon, “Tanrı her şeyin ölçüsüdür, söylendiği gibi bir insanın olmayı umut edebileceğinden çok daha yüksek bir anlamda” der. “Ve Tanrı için değerli olacak biri olabildiğince Ona benzemeli ve Onun olduğu gibi olmalıdır. Bu nedenle ölçülü insan Tanrı’nın dostudur, çünkü Onun gibidir…” Tanrılara adak adamanın ve onlara yalvarmanın “her şeyin en soylusu ve en iyisi” olduğunu ve “mutlu bir yaşam için de en yararlı” olduğunu ekler ve kötülerin ve inançsızların adaklarının tanrılarca kabul edilemez olduklarını belirtir. Tapınma ve erdem öyleyse mutluluğa aittirler, öyle ki, erdemin izlenmesi ve erdemli bir yaşamın sürdürülmesi mutluluğu kazandırmanın aracı olsa bile, erdemin kendisi mutluluğa dışsal değil ama onu bütünleyicidir. İnsanın iyisi birincil olarak bir ruh koşuludur ve ancak gerçekten erdemli bir insandır ki, gerçekten iyi ve gerçekten mutlu bir insandır.
6.2-Erdem:

Genel olarak Platon, Sokrates’in erdemi bilgi ile özleştirmesini kabul ediyordu. Platon, erdem bilgidir ve bilgi öğretilebilirdir düşüncesine sarılmış görünür, tıpkı hiç kimsenin bilerek ve isteyerek kötülük yapmayacağı düşüncesinde olduğu gibi. Bir insan kötü olanı seçiyorsa, onu iyilik görünüşü altında seçer; iyi olarak imgelemesine karşın gerçekte kötü olan bir şeyi istemektedir. Platon, hiç kuşkusuz önündeki her şeyi götürmeyi çabalayan ve iyi olarak gördüğüne erişmek için çılgınca atağında, kendisiyle birlikte sürücüyü de sürükleyen itkinin dik başlı ırasını göz önüne alıyordu; ama eğer kötü at sürücünün direncini yeniyorsa, bunun nedeni Platon’un ilkelerine göre ancak, ya sürücünün gerçek iyiyi hiç bilmiyor olması ya da iyiye ilişkin bilgisinin geçici olarak tutkunun saldırısı tarafından bulanıklaştırılmış olmasıdır. Gerçek iyinin ne olduğunu bilen bir insan, en azından geçici olarak, yargısının tutku tarafından bulandırılmasına göz yumabilir ve böylece görünüşte iyi olan ona gerçek bir iyi olarak görünebilir, gerçi tutkunun usu öyle karartmasına izin vermekten sorumlu olsa da. Eğer bir insan kötüyü kötü olduğu için bilerek seçebilir diye karşı çıkılacak olursa, Platon’a yalnızca o insanın “Kötülük, benim iyim ol” demiş olduğu yanıtı açık kalacaktır. Eğer gerçekten kötü ya da zararlı olanı seçiyorsa ve bunun en sonunda böyle olduğunu biliyorsa, bunun tek nedeni bilgisine karşın dikkatini nesnenin ona iyi olarak görünen yanı üzerinde toplamış olması olabilir. Gerçekten de dikkatini böyle bağlamanın sorumlusu olabilir ama, eğer seçiyorsa, ancak iyilik görünüşü altında seçebilecektir. Bir insan yine bilebilir ki, düşmanı öldürmek sonunda ona zararlı olacaktır, ama gene de bunu yapmayı seçer, çünkü dikkatini öç isteğini doyurmanın ya da düşmanın ortadan kalkışıyla elde edilecek bir yararın dolaysız iyiliği olarak görünen şey üzerinde toplamaktadır.
Platon, dört ana ya da önemli erdemi irdeler. “Bilgelik/ sofia”, “yiğitlik ya da dayanıklılık/ andreia”, “ılımlılık/ sofrosune” ve “türe/ dikaiosun”. Bilgelik ruhun ussal parçasının erdemiyken; öte yandan ılımlılık yürekli ve itkisel parçaların usun yönetimi altında birleşmelerinden oluşur. Türe ruhun her parçasının kendi özgün görevini yeterli bir uyum içerisinde yerine getirilmesinden oluşan genel bir erdemdir.
Platon, “iyi ve kötü”nün, “haz ve acı” ile özdeşleştirilmelerine karşı ve “üstün insan” ahlakına karşı uslamlamalar getirir. Gerçekten iyi ve mutlu olan insan, aşırıya kaçan değil ama ölçülü olan insandır. Ölçüsüz insan kendine kötülük yapmaktadır.
Platon, birinin dostlarına iyilik ve düşmanlarına kötülük yapması gerektiği düzgüsünü kesinlikle yadsır. Kötülük yapmak hiçbir zaman iyi olamaz.

7-Devlet:

Platon’un politik kuramı onun törebilimi ile yakın bir ilişki içinde gelişir. Yunan yaşamı özsel olarak bir topluluk yaşamıydı, Kent devletinde sürdürülürdü ve Kentten ayrı olarak düşünülemezdi, öyle ki Devletten bütünüyle ayrı duruyorsa bir insanın eksiksiz olarak iyi bir insan olabileceğine hiçbir gerçek Yunanlı inanmazdı, çünkü ancak Toplum içinde ve Toplum yoluyladır ki, insan için iyi yaşam olanaklı olur. Buna karşı, toplumun zorunlu bir kötülük olduğu ve insanın özgür gelişim ve büyümesini güdükleştirmede sonuçlandığı kuramı gerçek bir Yunanlıya bütünüyle yabancı gelirdi.
Platon gibi, insanın mutluluğu ile, insanın gerçekten iyi yaşamı ile ilgilenen bir felsefeci için Devletin gerçek doğasını ve işlevini belirlemek bir görevdi. Eğer yurttaşların tümü ahlaksal olarak kötü insanlar olsalardı, iyi bir Devleti korumak gerçekten olanaksız olurdu. Oysa, evrik olarak, eğer Devlet kötü bir Devlet olsaydı, bireysel yurttaşlar kendilerini iyi bir yaşamı yaşanması gerektiği gibi sürdürmekten yoksun bulunurlardı.
Platon birey için bir ahlakın ve Devlet için bir başkasının varolduğu düşüncesini kabul etmezdi. Devlet bireysel insanlardan oluşur ve iyi yaşama öncülük etmek için varolur: Tüm insanları ve tüm devletleri yöneten saltık bir ahlaksal ilkeler bütünü vardır: Çıkar düşkünlüğü Hak karşısında boyun eğmelidir. Platon, Devlete kısıtlama olmaksızın, Ahlak Yasasına dikkat etmeksizin gelişebilecek ya da gelişmesi gereken bir kişilik ya da örgenlik olarak bakmıyordu. Devlet doğru ve eğrinin hakemi, kendi ahlak ilkelerinin kaynağı ve ne olursa olsunlar kendi eylemlerinin saltık aklanışı değildir.
Platon görgül Devletlerin ne olduklarını değil ama daha çok Devletin ne olması gerektiğini belirlemekle ilgileniyordu ve böylece “İdeal Devlet”i , her edimsel Devletin olabildiğince kendini ona uydurması gereken modeli bulmaya çalışır. Genel amacı; “İdeal Devlet”in çizgilerini saptamaktı.
Devlet insanların gereksinimlerine hizmet vermek için varolur. İnsanlar birbirlerinden bağımsız değildirler, tersine yaşamın zorunluklarının üretilmesinde başkalarının yardım ve işbirliğine gereksinirler. Bu yüzden birlikte olduklarını ve yardımcıları bir yerleşme yerinde toplar ve mu ortak konuta “Kent” adını verirler. Kentin kökensel ereği böylece ekonomik bir erektir ve bundan işbölümü ve emeğin özelleşmesi ilkesi doğar. Değişik insanların değişik doğal yetenekleri ve becerileri vardır ve topluluğa hizmet için değişik yollarda uygunluk gösterirler; dahası, bir insan eğer doğal yetileri ile uyum içinde salt bir meslekte çalışıyorsa, çalışması nitelikte ve ayrıca nicelikte yüksek olacaktır. Tarım emekçisi kendi sabanını ya da kazmasını üretmeyecek, ama bunlar onun için başkaları tarafından üretilecektir. Böylece şimdilik ekonomik bakış açısından düşünülmekte olan Devletin varoluşu çiftçilerin, dokumacıların, ayakkabıcıların, marangozların, demircilerin, çobanların, satıcıların, gündelik emekçilerin, vb. bulunmasını gerektirecektir. Ama bu insanlar tarafından önderlik edilen yaşam çok kaba bir yaşam türü olacaktır. Eğer “lüks” bir kent olacaksa, fazladan bir şeyler daha gerekecek ve müzisyenler, ozanlar, öğretmenler, hemşireler, berberler, aşçılar, şekerlemeciler, vb. kendilerini göstereceklerdir.
Platon’un mağara benzetmesi, “Devlet” adlı diyalogda yer alır. Platon burada “İdeal Devleti” de anlatır. Bu, düşüncelerde yer alan örnek bir devlet ya da “ütopik” bir devlet anlamına gelir. Kısaca, Platon burada devletin filozoflar tarafından yönetilmesi gerektiğini söyler. Bunun niye böyle olduğunu sorarsak bize insanın nasıl oluştuğunu anlatmakla söze başlar.
Platon’a göre insanın vücudu üçe ayrılır; baş, göğüs ve karın. Bu bölümlerin her biri ruhsal bir erdeme karşılık gelir. Baş “akla”, göğüs “isteme”, karın da “haz ya da arzuya” karşılık gelir. Bu üç ruhsal yeti bir ideale ya da bir “değere” de bağlanabilir. Akıl “bilgeliğe” ulaşmaya çalışır, istek “cesaret” gösterir, arzu da insanın “ölçülü” olması için denetlenir. İnsanın bu üç bölümü bir bütün içerisinde hareket etmeye başladığı zaman uyumlu ya da “bütünlüklü” bir insan ortaya çıkar. Okulda çocuklara önce arzunun nasıl denetleneceği öğretilir, sonra cesaretleri geliştirilir. En sonunda da, akılları ile bilgeliğe ulaşan yolu bulacaklardır.
Platon, tıpkı bir insan vücudu gibi yaratılmış bir devlet düşünür. Bu devlet aynı şekilde üçe bölünmüştür. Vücudun “başı”, “göğsü” ve “karnı” olduğu gibi devletin de “yöneticileri”, “bekçileri (ya da askerleri)” ve “ticaretle uğraşanları (bunlara el işçileri ve köylüler de dahildir)” vardır. Burada Platon’un Yunan tıp bilimini örnek aldığı açıktır. Sağlıklı ve uyumlu bir insan, nasıl dengeli ve ılımlı ise, “adil” bir devlet de herkesin bütün içindeki yerini bilmesiyle ortaya çıkar.
Platon’un felsefesinde genel olarak geçerli olduğu gibi onun devlet felsefesi de “rasyonalizm”den etkilenir. İyi bir devlet yaratmanın yolu, bu devletin “mantıkla” yönetilmesinden geçer. Başın vücudu yönetmesi gibi toplumu yönetenler de filozoflar olmalıdır.
İnsan ile devletin üç bölümü arasındaki ilişki kabaca şöyledir:

Vücut Ruh Erdem Devlet
Baş Mantık Bilgelik Yöneticiler
Göğüs İstem Cesaret Bekçiler
Karın Arzu Ölçülülük Tüccarlar

Platon’un ideal devleti eski Hint kast sistemini hatırlatır. Bu sistemde de toplumun iyiliği için her birey özel bir işleve sahiptir. Platon’un yaşadığı zamandan itibaren, hatta bundan daha öncesinden beri, Hint kast sistemi yine bu üçlü bölünmeye dayanmıştır; yönetici kast (veya din adamları kastı), savaşçılar kastı ve ticaretle uğraşan kast.

Günümüzde Platon’un devleti totaliter bir devlet olarak görülebilir. Ancak belirtmek gerekir ki Platon, kadınların da erkekler gibi yönetici olabileceklerini söylüyordu. Bunun da nedeni, yöneticilerin siteyi yönetmesinin tam da “akılla” mümkün olmasıydı. Kadınlar da erkekler gibi aynı mantığa sahipti, yeter ki onlar da aynı eğitimi alsınlar ve ev işleriyle çok fazla uğraşmasınlardı. Platon, aile ve özel mülkiyeti de reddediyor, bunların devleti yönetenler ve koruyanlar tarafından idare edilmesini savunuyordu. Çocukların eğitimi öyle önemli bir şeydi ki bu, teker teker kişilerin eline bırakılamazdı. Çocukları yetiştirmek devletin yönetimi olmalıydı. (Platon, devlet idaresindeki çocuk yuvalarından ve tamgün okullarından söz eden ilk filozoftur.)
Platon politikada bir takım hayal kırıklıklarına uğradıktan sonra, “Yasalar” adlı diyalogunu yazdı. Burada “yasa devletini” ikinci en iyi devlet biçimi olarak tanımlar. Özel mülkiyeti ve aile ilişkilerini bireye bırakır. Böylelikle kadının özgürlüğü de kısıtlanmış olur. Ama burada yine de, kadınlarını yetiştirmeyen bir devletin yalnızca sağ kolunu çalıştırıp güçlendiren bir insana benzediğini söyler.

8-Platon’un Fiziği:

Platon’un fiziksel kuramları onun biricik “bilimsel” diyalogu olan “Timaeus”ta kapsanır. Bu büyük bir olasılıkla Platon yetmiş yaşındayken yazılmış ve bir üçlünün “Timaeus, Kritias ve Hermokrates”in ilk kitabını oluşturmak üzere tasarlanmıştı. “Timaeus” özdeksel dünyanın oluşumunu ve insan ve hayvanların doğuşunu anlatır. “Kritias” Atina’nın mitsel Atlantis’ten gelen istilacıları nasıl yenilgiye uğrattığını ve sonra kendisinin tufan ve deprem tarafından nasıl yıkıldığını anlatır. Ve “Hermokrates”in Yunanistan’da ekinin yeniden doğuşunu ele alacağı ve Platon’un gelecek reform konusundaki önerileri ile sonlanacağı tahmin edilir. Böylece “Ütopya Devleti” ya da “Sokratik Cumhuriyet”, “Kritias”ta geçmişte gerçekleşmiş bir şey olarak sunulurken, gelecek için kılgısal reformlar “Hermokrates”te önerilecekti. “Timaeus” edimsel olarak yazılmıştır ve “Kritias” ise tamamlanmadan önce kesilir ve bitmemiş olarak bırakılır. “Hermokrates” ise hiçbir zaman yazılmamıştır. Oldukça usa uygun olarak öne sürülmüştür ki; Platon, ilerleyen yaşının bilincinde olarak, ayrıntılı tarihsel romanını tamamlama düşüncesini bir yana bırakmış ve “Hermokrates”te söylemeyi istediklerinin çoğunu “Yasalar”a eklemiştir.
Platon dünyanın yaratılışının bir açıklamasını vermek üzere yola çıkar. Duyulur dünya “oluş” sürecindedir ve “oluş sürecinde olan zorunlu olarak bir nedenin aracılığı ile oluşmalıdır”. Söz konusu aracı tanrısal “ustabaşı” ya da bir “Demiurge”dir. O uyumsuz ve düzensiz devim içinde olan her şeyin “denetimini” üstlendi ve onları bir düzene soktu. Özdeksel dünyayı bengi ve ideal bir modele göre biçimlendirdi, onu “ruh ve us ile dirimli bir yaratık” olarak belirledi ve bunu yaparken “İdeal Dirimli Yaratık” modelini, içerisinde “göksel tanrılar ırkının, havada uçan kanatlı şeylerin, suda yaşayanlarının tümünün ve kuru toprakta ayakları üzerinde gidenlerin tümünün” biçimlerini kapsayan biçimin modelini çizdi. Salt bir İdeal Dirimli Yaratık olduğu için, Demiurge salt bir dünya yaptı.
Demiurge’nin bu davranışının güdüsü neydi? Demiurge iyidir ve “tüm şeylerin olanaklı ölçüde onun kendisi gibi olmaya yaklaşmalarını istedi”, düzenin düzensizlikten daha iyi olduğunu yargısını verdi ve her şeyi en iyisi için biçimlendirdi. Elindeki gereçle sınırlıydı, ama bununla elinden gelenin en iyisini yaptı ve onu “olanaklı olduğunca eşsiz ve eksiksiz” kıldı.
Demiurge simgesini nasıl görmemiz gerekir? En azından dünyada işlemekte olan tanrısal usu temsil ediyor olmalıdır. Ama bir yaratıcı tanrı değildir. “Timaeus”tan açıktır ki, Demiurge önceden varolan bir gerecin “denetimini üstlenmiş” ve onunla elinden gelenin en iyisini yapmıştır. Hiç kuşkusuz onu yoktan yarattığı söylenmez. “Bu evrenin yaratılışı” der Platon, “Zorunluluk ile Usun bileşiminin karışık bir sonucu” idi. (Zorunluluğa ayrıca Serseri Neden de denir.) “Zorunluluk” sözcüğü doğal olarak bize değişmez yasaların egemenliğini düşündürür, ama Platon’un demek istediği tam olarak bu değildir. Eğer Demokritos’un ya da Epikürüs’ün evren görüşünü alırsak (ki buna göre evren Usun yardımı olmaksızın atomlardan yapılmıştır), Platon’un Zorunluluk ile demek istediğinin bir örneği önümüzde durur: “Amaçsız” olan, Us tarafından oluşturulmuş olmayan.

Eğer yine Atomcu Dizgede dünyanın kökenini atomların “rastlantısal” çarpmalarına borçlu olduğunu göz önünde tutarsak, Platon’un Zorunluğu Rastlantı ya da Serseri Neden ile nasıl birleştirebildiğini daha kolay anlayabiliriz. Bize bunlar karşıt kavramlar olarak görünebilirler, ama Platon için yakındırlar. Çünkü içinde Usun ve bilinçli Amacın hiçbir pay taşımadıkları bir şeyi gösteriyorlardı. Böylecedir ki “Yasalar”da Platon dünyanın “anlığın ya da bir tanrının eylemi tarafından, ya da sanattan değil, ama doğa ve rastlantı tarafından” ya da zorunlu olarak köken aldığını bildirenlerden söz edebilmektedir. Böyle bir evren görüşü Aristoteles tarafından dünyanın “Kendiliğindenliğe” yüklenmesi olarak belirtilir, gerçi devimin bir başka atomun önceki devimine bağlı olması ölçüsünde evreni Zorunluğa bağlı olarak görmek olanaklı olsa da. Böylece “kendiliğinden”, “rastlantısal” ve “zorunlu olarak” biçimindeki bu üç düşünce bağlaşık düşüncelerdi. Öğeler, eğer bir bakıma kendi başlarına bırakılmış olarak düşünülürse, seçilen bakış açısına göre, kendiliğinden, rastlantısal ya da zorunlu olarak ilerler, ama Usun işleyişi getirilmedikçe amaca hizmet edemezler. Platon böylece usun zorunluğu “kandırmasından”, “kör” öğeleri tasara ve bilinçli amaca yardımcı kılmasından söz edilebilir, gerçi gereç işlenmeye biraz dirençli ve Usun işlemine bütünüyle boyun eğdirilmesi olanaksız olsa da.
Demiurge öyleyse bir yaratıcı tanrı değildi. Dahası Platon büyük bir olasılıkla hiçbir zaman “kaos”un edimsel bir olgu olarak varolmuş olduğunu düşünmemiştir, en azından evrenin yalnızca düzensiz bir kaos olduğu bir tarihsel dönemin olmuş olması anlamında. Her ne olursa olsun, bu birkaç karşıt ses dışında (Plutark ve Attikus) Akademinin geleneği idi. Aristoteles’in “Timaeus”ta evrenin oluşumuna ilişkin açıklamayı bir zaman içinde oluşum açıklaması olarak aldığı (ya da en azından böyle yorumlandığında eleştirdiği) doğrudur, ama açık olarak belirtir ki, Akademinin üyeleri evrenin oluşumunu betimlerken bunu, evrenin gerçekten varoluşa geçtiğini hiç düşünmeksizin, yalnızca onu anlamak için açıklama amaçlarıyla yaptıklarını bildiriyorlardı.
Demiurge neyin “denetimini üstlenmişti”? Platon “tüm Oluşun Kapsayıcısından” bir bakıma süt annesinden söz eder. Daha sonra bunu “ilksiz, sonsuz olan, yok olmayı kabul etmeyen Uzay” olarak betimler ki, “varlığa gelen tüm şeyler için yer sağlar, ama kendisi duyulur olmaksızın bir tür baş belası uslamlama ile kavranır ve bir inanç nesnesi olması güçtür”. Öyleyse, Uzayın ondan birincil öğelerin yapıldığı bir şey değil, ama bunların onda görüldüğü bir şey olduğu ortaya çıkar. Platon’un şekillerinin oluşumunda kullanılan altın ile bir karşılaştırma yaptığı doğrudur; ama konuşmayı sürdürüp der ki Uzay “hiçbir zaman kendi niteliğinden ayrılmaz. Çünkü her zaman tüm şeyleri alır ve hiçbir zaman hangi yolda olursa olsun ona giren şeylerden birine benzeyen bir ırayı üstlenemez”. Öyleyse, olasıdır ki, Uzay ya da Kapsayıcı birincil niteliklerin ondan yapıldığı özdek değil, ama bunların onda göründükleri bir şeydir.
Platon dört öğeden (toprak, hava, ateş ve su) tözler olarak söz edilemeyeceğini belirtir, çünkü biteviye değişirler: “Çünkü sıyrılıverirler ve “şu” ya da “bu” olarak ya da onları sürekli bir varlığa iye olarak gösteren herhangi bir deyim tarafından tanımlanmayı beklemezler”. Bunlar daha çok nitelikler olarak adlandırılmalıdırlar ki, görüngüleri Kapsayıcı içinde bulur ve “onda tümü de her zaman oluş sürecinde bulunur, görüngüye çıkar ve yine ondan yiterler”. Demiurge’nin böylece “denetimini “üstlendiği” şeyler; a)Kapsayıcıdır ki, “görülmez ve ırasız, her şeyi alıcı, çok şaşırtıcı bir yolda anlaşılardan pay alan ve kavranması çok güç olan bir tür şeydir”. Ve, b)Birincil niteliklerdir ki, Kapsayıcıda görünür ve Demiurge tarafından Biçimlerin modeline göre işlenirler.

9-Sanat:

9.1-Güzellik:

Platon Güzel Sanatların gerçek değerini biliyor muydu? Platon ozanların çoğunu “Devlet”ten metafiziksel kaygılarla dışladı; ama hiç kuşkusuz Platon’un onların yapıtlarının çekiciliğine karşı oldukça duyarlı olduğunu gösteren belirtiler de yok değildir. Platon, Sokrates’e “Gençliğimden bu yana Homer’e duymuş olduğum sevgi ve saygı beni duraksatıyor olsa da konuşmalıyım. O usta trajedi yazarları öbeğinde bir yüksek öğretmen ve önder gibi görünür; ama bir insan gerçeklikten daha çok onurlandırılmamalıdır ve bunu söylemek zorundayım”. Yine “Homer’in ozanların en büyüğü ve trajedi yazarlarının en başta geleni olduğunu benimsemeye hazırız; ama anımsamalıyız ki, tanrılara ilahi ve iyilere övgünün Devletimize kabul edilecek biricik şiir türü olması gerekir”.
Platon kesinlikle belirtir ki, eğer şiir ve öteki sanatlar iyi düzenlenmiş bir Devlete kabul edilme haklarını bir kez kanıtlayacak olurlarsa, “onu kabul etmekten sevinç duyacağız, çünkü onun büyülerine karşı çok duyarlı olduğumuzu biliyoruz; ama bu yüzden gerçeği çiğnememeliyiz”.
Bu noktaları göz önünde tutarsak, Platon’u sanatlar ve yazın açısından bir sanat düşmanı olarak küçümsemek olanaksız görünür. Ve eğer ozanların değerini bildiğini gösteren övgülerin ancak istemeyerek yapılan beylik övgüler olduğu öne sürülecek olursa, o zaman Platon’un kendi sanatsal başarısını gösterebiliriz. Eğer Platon’un kendisini hiçbir biçimde sanatçı tinini göstermemiş olsaydı, ozanların çekiciliği üzerine belirttiklerinin yalnızca gelenekten ötürü olduklarına ya da giderek iğneleyici bir tonda olduklarına inanmak olanaklı olabilirdi; ama konuşanın “Simpozyum”un ya da “Fedon”un yazarı olduğunu düşünürsek, Platon’un sanat ve yazını kınamasının estetik duyarsızlığa bağlı olduğuna inanılmasını beklemek gerçekten çok fazladır.
Platon’un Güzellik kuramı neydi? Platon’un güzelliği nesnel anlamda olgusal olarak görmüş olduğu tüm sorgulamanın ötesindedir. Hem “Büyük Hippias”ta hem de “Simpozyum”da tüm güzel şeylerin Evrensel Güzelliğe, Güzelliğin kendisine katılmaları nedeniyle güzel oldukları kabul edilir. Böylece, Sokrates “O zaman güzel de gerçek bir şeydir” dediği zaman Hippias “Elbette gerçek. Sormaya ne gerek var?” yanıtını verir.
9.2-Platon’un Sanat Kuramı:

Platon sanatın kökeninin doğal anlatım içgüdüsünde aranması gerektiğini öne sürer. Metafiziksel yanında ya da özünde sanat “öykünme”dir. Biçim örnekseldir, arketipseldir; doğal nesne bir “öykünme/memesis” örneğidir. Böylece, örneğin bir insan resmi doğal, tikel bir insanın eşlemi ya da ona bir öykünmedir. Öyleyse bir öykünmeye öykünmedir. Oysa gerçekliğin aranması gereken yer Biçimdir; sanatçının çalışması buna göre gerçekten ikinci uzaklık aşamasında durur. Bu yüzden Platon, ki her şeyden öte gerçekle ilgileniyordu, sanatı değersizleştirmek zorundaydı, üstelik yontuların, resmin ya da yazının güzellik ve çekiciliğini ne denli duyabilmiş olsa da. Bu değersizleştirici sanat görüşü “Devlet”te vurgulu olarak ortaya konulur. Orada bu görüş ressam ve trajik ozana vb. uygulanır. Platon’un anlattıkları kimi zaman bir komedi havasına bürünür; örneğin ressam olguya değil ama görüngüye öykünen biri olmakla giderek nesnelerin doğru bir eşlemini bile yapamaz denir. Bir sediri resimleyen ressam, onu duyulara dolaysızca göründüğü biçimiyle salt bir bakış açısından resimlendirir. Ozan iyileşmeyi, savaşı vb. üzerinde konuştuğu şeylerin hiçbir gerçek bilgisi olmaksızın betimler. Yargı “öykünmeci sanat gerçeklikten çok uzakta olmalıdır” düşüncesidir. O “olgusallığın iki aşama altıdır ve onu gerçeğin hiçbir bilgisi olmaksızın üretmesi kolaydır. Çünkü ancak görünüştür ve olgusallık değildir”. Yaşamını bu olgusallık gölgesini üretmeye adayan biri çok kötü bir pazarlık yapmış olmalıdır.

“Yasalar”da sanat üzerine belki de onu biraz daha kaydırdığını düşünülebilecek bir yargı görünür, ama gene de Platon metafiziksel konumunu değiştirmemiştir. Müziğin eşsizliğinin yalnızca yol açtığı duygusal haz miktarı ile ölçülmemesi gerektiğini söylerken, Platon gerçek eşsizliğe iye biricik müzik türünün “iyiye bir öykünme” olan müzik olduğunu ekler. Yine, “en iyi şarkı ve müzik türünü arayanlar hoş olanı değil, ama gerçek olanı aramalıdırlar; ve öykünme gerçekliği, söylediğimiz gibi, öykünülen şeyi nicelik ve niteliğine göre çevirmekten oluşur”. Böylece yine öykünmeci olarak müzik kavramına sarılır (“herkes kabul edecektir ki, müziksel bileşimlerin tümü de öykünmeci ve temsil edicidirler”), ama öykünmenin eğer öykünülen şeyin kendi ortamında yapılabileceği en iyisiyle çeviriyorsa “gerçek” olabileceğini kabul eder. Müzik ve sanatı Devlete kabul etmeye hazırdır, yalnızca eğitimsel amaçlar için değil, ama ayrıca “zararsız haz” için de; ama gene de sanata ilişkin öykünme kuramında diretir ve eğer “Yasalar”ın ikinci kitabı okunursa Platon’un öykünme düşüncesinin biraz dar ve imgelemeden yoksun olduğu açıkça görülecektir.
İnsanın değişik duyguları ya da heyecanları vardır, kimileri yararlı, başkaları ise zararlıdır. Us, öyleyse, hangi sanatın benimseneceğini ve hangisinin dışlanacağını saptamalıdır.

10-“İdea-Felsefe” İlişkisi:

Felsefe “İdea” ile ilgilenir. “İdea” ilkin bütünüyle genel bir anlamda “Düşünce”dir. Ama Düşünce sonsuz küçüklükten sonsuz büyüklüğe dek, insanın ruhsallığından evrenin özdekselliğine dek “her şeyi” anlatmak için kullandığımız evrenseldir. Ne yerde ne de gökte, ne insan ruhunda ne de özdeksel evrende “hiçbir şey”, saltık olarak “hiçbir şey” insan düşüncesinin belirlenimlerinden, evrensellerden kaçamaz. Varolan her şey düşüncenin öznel belirlenimlerinde anlatılır ve varolan her şey kendi nesnel belirleniminde vardır. Varolan her şey bir evrensel olduğu için, türünden, ideal Biçiminden, belirli ideasından pay aldığı için vardır. İdeadan, Biçimden, evrenselden yoksun bir şey “hiçbir şey”dir, bir varlık değil ama yokluktur, olmayandır. Ve bilinemeyen, belirlenimsiz olan var olamayandır.
Bireysel şey, İdeadan yalnızca pay alan şey, belirlenimini kendinde değil, ama İdeada bulan nesne geçicidir, sonludur. Yiter. İdeanın, Biçimi varoluşu duyusalın, fizikselin, bireyselin varoluşu gibi değildir. Pisagor Teoremi fiziksel üçgenler üzerinde varolmaz. Duyulur-üstü, fiziksel-üstü varoluşu salt kuramsal düşünce içindir. Sonsuzluktadır ve sonsuza dek varolur. Görgül Zaman ve Görgül Uzay arı düşüncenin, İdeanın çevresine çit çekmez. İdea Türlerin, Biçimlerin olmadığı görgül evrende Türlerin ve Biçimlerin ideal olanağıdır. Dünya oluşurken, yaşam oluşurken, insan oluşurken, İdealar tümünün Biçimi, tümünün Belirlenimleridirler. Onların varoluş biçimleridirler, onların doğa yasaları, onların matematikleri, onların özsel nitelikleridirler. Duyusal değildirler, görülmezler, dokunulmazlar, koklanmazlar ve ölçülmezler. Varlıkları yalnızca düşünce içindir. Ve böyleyken duyulur bireyselden çok daha başka, çok daha güçlü, çok daha yüksek bir anlamda gerçektirler. Eğer varlık kalıcılık ise, duyulur bireyseller değil ama evrensel İdealar gerçek varlıktır. Eğer varlık güç ise, sonlu bireyseller değil ama evrensel İdealar güçtür. Eğer varlık değişilmezlik ise, evrensel İdealar değişmezdir.
Felsefe, başından bu yana, ideal belirlenimlerin bilgisidir. Bu bilim özsel olarak “Mantık”tır, özsel olarak “Us”tur. Tüm öznel geçicilikten, tüm yanlışlıktan özgür Nesnelliği konu alır, düşüncenin tüm dışsal güdülenmesinden bağışık özgür deviminin, eytişiminin açınımıdır. Eytişim İdeanındır, onun doğasıdır, onun özüdür, onu bir dizge yapan dinamiktir. İnsan düşüncesi aynı İdeanın etkinliği, eytişimi, gerçekliğidir. İnsan usu aynı İdeanın gizilliğidir. Ve gizilliğin edimselleşmesi ne denli olanaklıysa, insanın gerçekleşmesi o denli zorunludur. İdeada zorunluk olan şey insanın özgürlüğüdür.

11-Platon’un Etkisi Üzerine Notlar:

Platon’un örneği kendi başına bir etkidir. Yaşamı bütünüyle gerçeğe, kalıcı, bengi ve saltık gerçeğe erişmeye adanmış bir yaşamdı. Gerçeğe sarsılmaz ve sürekli bir inancı vardı ve Sokrates’in yapmış olduğu gibi, us nereye götürecekse oraya gitmeye hazırdı. Akademiyi bu tinle damgalamaya çabaladı, büyük bir öğretmenin üstünlüğü altında kendilerini Gerçeğe ve İyiye erişmeye adayacak bir insan topluluğu yarattı. Ama anlıksal alandaki gerçekliğe erişme düşüncesine bağlanmış büyük bir kurgul felsefeci olmasına karşın, Platon, gördüğümüz gibi, salt bir kuramcı değildi. Yeğin bir ahlaksal dürüstlük taşıyarak ve saltık ahlaksal değerlerin ve ölçünlerin olgusallığına inanarak, insanları en değerli iyelikleri için, ölümsüz ruhları için düşünmeye ve onları mutlu kılacak biricik şey olan gerçek erdemi geliştirmek için çabalamaya yöneltti.
Platon’un kişisel etkisi büyük öğrencisi Aristoteles üzerinde yarattığı izlenimde görülebilir. Anısına Aristoteles’in şiiri tanıktır:
“O eşsiz insanın
Anılması kötülerin dudaklarında adı
Övmeye hakkı yoktur onu sözlerinin.
İlk kez o bildirmişti açıkça
Sözle ve eylemle:
Mutludur erdemli olan.
Yazık, hiçbirimiz eşit olamayız ona.”

3.KRİYOJENİ NEDİR?

Kriyojeni düşük sıcaklıklar fiziği olarak da bilinir.Düşük sıcaklıklarda gerçekleşen olayları oluşturmayı ve bunların uygulamalarını konu edilen bilim dalıdır.

4.KRİYOJENİN TARİHÇESİ

Bu malzemeler maddenin statik ve çok düzenli haline olabildiğince yakındır.Kriyojenin 1877’de doğduğu kabul edilir.Bu oksijenin 90K’ye (183C) kadar soğutularak sıvılaştırıldığı yıldır.1895’te 40K’ye ulaştığında havanın sıvılaştırılması ve ana bileşenlerine ayrılması olanaklı oldu.1908’dehelyum sıvılaştırıldı.(4,2K).Aşırı soğutulan metallerin çoğunun elektriğe karşı dirençlerini tümüyle yitirdikleri keşfedildi (1911’de).1920’lerde ve 30’lara gelindiğinde mutlak sıfıra yakın sıcaklıklara ulaşıldı.

5.1.OKSİJEN (O)

Periyodik tablonun V 1 a grubunda ter alan,a metal özelliğinde kimyasal element.Renksiz,kokusuz ve tatsız bir gaz olan oksijen yer kabuğunda en bol bulunan elementtir.Oksijen yer atmosferinin ağırlıkça %23’ünü,deniz suyunun %85,8’ini ve yer kabuğunun %46,6’sını oluşturur.
Oksijen -183C nin altında açık mavi renkli bir sıvı,-218C de de katı hale geçer.Yerdeki ve atmosferin alt katmalarındaki oksijen gazı hemen hemen tümüyle iki atomlu oksijen moleküllerinden (O2)oluşur.Ozon (O3) adı verilen 3 atomlu oksijen ile tek atomlu oksijen (O) ise daha çok atmosferin üst katmanlarında bulunur.
Sanayide oksijen üretiminde yararlanılan en önemli kaynak havadır.
1970 lerden sonra başlıca çelik üretimi olmak üzere metalürji sanayiinde ve kimya sanayisinde normal hava yerine oksijen yada oksijence zenginleştirilmiş hava kullanılmaya başladı ve gittikçe yaygınlaştı.Oksijen tıpta da yaygın bir şekilde kullanılmaktadır.
OKSİJENİN ÖZELLİKLERİ:
Atom numarası:8
Atom ağırlığı:15,9994
Erime noktası:-218,4C
Kaynama noktası:-183C
Yoğunluğu:1,429gr/litre

5.2 AZOT

Nitrojen olarak da bilinir.Periyodik tablonun Va grubunda yer alan a metal özelliğinde kimyasal element,yer atmosferinin beşte dördünü oluşturan ve bütün canlı maddelerin bileşiminde bulunan renksiz,kokusuz ve tatsız bir gazdır.Azot 1722 yılında bulunmuştur.
Azot evrendeki bolluğu açısından elementler arasında altıncı sırayı alır.Yer atmosferinin (havanın)hacimce %78’ini,ağırlıkça%75’ini oluşturur.azot tüm canlıların yapısında da bulunur.
Sanayide üretilen azotun hemen hemen tümü sıvı havanın ayrımsal damıtılmasıyla elde edilir.Kaynama noktası (-195.8C)oksijeninkinin den (-183C)daha düşük olan azot damıtma sırasında en önce buharlaşır.Azot gazı eylemsiz bir maddedir.Bu özelliği nedeniyle simya sanayiinde seyreltici,neme ve paslanmaya karşı koruyucu örtü olarak kullanılır.Çok düşük sıcaklıklarda sıvılaşan ve kolayca kimyasal tepkimelere girmeyen sıvı azot düşük sıcakların (kriyojeni)incelenmesinde de son derece elverişlidir.
Element halindeki azotun en çok tüketildiği alan azot bileşiklerinin üretimidir.Amonyak (NH3) üretiminde,hidrojenle birlikte bol miktarda azot kullanılır.
Nitrit asit (Kezzap)azotun amonyaktan sonra en önemli ticari bileşiğidir.
Azotun genellikle yüksek sıcaklarda metallerle doğrudan doğruya birleşmesiyle oluşan katı haldeki nitrürler de önemli azot bileşikleridir.Alaşım çeliklerinin nitrürleme denen metalürji işleminde,çeliğin yüzeyinde oluşarak alaşıma sertlik kazandıran bu nitrürlerdir.
Azot numarası:7
Atom ağırlığı:14,0067
Erime noktası:-210C
Kaynama noktası:-195,8C
Yoğunluğu:(1 atm.OC) 1,2506 gr/litre
Elektronların yerleşimi:2-5
En yaygın kullanılan sıvı azottur.Sıvı azot suya benzeyen berrak ve renksiz bir sıvıdır.Bunu üretmek için önce hava sıvı hale getirilir,daha sonra kaynama noktalarının farklı oluşumdan (sıvı oksijen-183C ve sıvı nitrojen-196C)yararlanılarak oksijen ve azot ayrı tanklarda toplanır.Normal atmosfer basıncında sıvı azot sürekli olarak kaynadığı için hacmi de azalır.Tümüyle buharlaşıp uçmasını önlemek için özel kaplarda saklanır.Bu kaplar özel olarak yapılmış büyük termoslardır ve bunları bulan kişinin adıyla ‘Dewar’kapları olarak anılırlar.
Kriyojen olarak sıvı azotun avantajları kolayca bulunur olması diğerlerine oranla daha ucuz (sıvı oksijene oranla)daha eylemsiz ve elim olmasıdır.Diğer avantajları ise pek çok kriyojenik uygulama için yeterli soğukluğu sağlayabilmesi ve kullanımın kolay olmasıdır.
Daha düşük derecelere ulaşmak için elde edilmesi ve kullanılması teknik olarak çok daha zor ve pahalı olan sıvı helyum kullanılmaktadır.
Sıvı helyum sıvı azottan 73C kadar daha soğuktur ve mutlak sıfıra (-273C) çok yakındır.Ancak biyoloji ve Tıptaki çoğu kriyojenik uygulamada sıvı azot yeterli sonuç vermektedir.
Bazı biyolojik araştırmalarda hücreleri çok daha hızla dondurmak,sıcaklığı saniyeden çok daha kısa bir sürede mutlak sıfıra indirmek gerekmektedir.Bu yüksek hızı sağlamak için sıvı azot (temofiziksel özellikleri nedeniyle)ultra hızlı soğutmalarda kullanılmaya uygun değildir.Bu durumlarda başka yöntemler kullanılmaktadır.Örneğin soğutulacak maddenin üzerine çok soğuk sıvı olan propan püskürtülmektedir.Soğuk propan (erime noktası -189C)ile örnek arasındaki ısı transferi,sıvı azotla örnek arasındaki transferden çok daha iyidir.Yine de sıvı azot hemen hemen birinci soğutucudur.Sıvı azot bazen elektron mikroskobu gibi düşük basınçlı aletlerde daha iyi bir vakum elde etmek,bazen de ‘X’ ışını detektörü gibi aletlerde sabit bir sıcaklık sağlamak içinde kullanılır.Dolayısıyla elektron mikroskobu ‘X’ ışını detektörleri,soğuk klişe makinaları ve başka pek çok laboratuar aletlerinde sıvı azot kullanılır.
Sıvı azot Tıpta kriyoşirurji (soğuk cerrahi )alanında da giderek daha yaygın olarak kullanılmaktadır.Ayrıca sinir cerrahisi,göz cerrahisi ve genel cerrahide de yaygın kullanılmaktadır.
Sıvı azot soğuk kurutma ve dondurulmuş besin sanayisinde püskürtme dondurma yöntemi ile dondurma işlemlerinde de geniş çapta kullanılmaktadır.
Dolayısıyla bu harika sıvı hepimizin yaşamını dolaylı yada dolaysız etkilemektedir.Atmosferin büyük bölümünü oluşturan azotun bu kadar değişik kullanım alanı olan yararlı,emin ve doğal olarak dünyanın herhangi bir yerinde görülebilecek sıcaklıklarda çok daha düşük sıcaklıktaki bir sıvıya dönüşebilmesi doğanın bize güzel bir armağanıdır.

5.3 HELYUM

Sembolü:He
Kütle numarası:4
Atom numarası:2 olan bir soygazdır.
Çekirdeğinde 2 proton ve 2 nötron bulunur,çekirdeği pozitif 2 yüklüdür.He-3 ve He-4 olarak 2 tane izotopu vardır.Helyum molekülü yek atomlu bir gaz olduğundan şimdiye kadar kararlı bir bileşiği elde edilmemiştir.
Helyum ilk defa güneş etrafındaki atmosferde keşfedilmiştir.(Helios=Güneş)
Helyum havada çok azdır.Helyum atomları arasındaki çekim kuvveti zayıftır.Sıvılaştırmak için –268,9C’ ye kadar soğutmak gerekir.Başka hiçbir elementin kaynama noktası bu dereceden düşük değildir.26 atmosfer basınç altında –272,2C katı hale gelen en hafif gaz helyumdur.Yanıcı olmadığından balon doldurulmakta,hidrojene tercih edilir.Helyum kaynama noktası düşük olduğundan en düşük sıcaklıkta soğutmak için kullanılmaktadır.
Helyum renksiz,kokusuz,tatsız ve eylemsiz (tepkimeye girmeyen)bir gazdır.-268,6C’ de sıvılaşır ve ancak yüksek basınç (25 atm) altında katılaşır.2,17K’nin altında Helyum-4 izotopu benzersiz özellikler kazanır.Üstün akışkan durumuna geçer ve ısıl iletkenliği bakırınkinin bin katı olur.Bu durumdaki helyuma normal akışkan Helyum I’den ayırt edilebilmesi için Helyum II adı verilir.
Evrende hidrojenden sonra en çok bulunan ikinci element olan Helyum yıldızlarda yoğunlaşmış durumdadır.Yer atmosferinin yalnızca %0,0005’ini oluşturur ve demirli göktaşı gibi bazı radyoaktif minerallerde ve mineral yataklarında az miktarda bulunur.Helyum,argon gazının tersine,atmosferde bol miktarda bulunmaz.Yer’in kütle çekimi kuvvetini aşarak yavaş yavaş uzaya yayılır.
%98,2 arılıktaki helyum gazı,doğal gazdan öteki bileşenlerin düşük sıcaklıkta ve yüksek basınç altında sıvılaştırılarak ayrılması yoluyla elde edilir.Soğutulmuş ve etkinleştirilmiş odun kömüründen öteki gazların soğutulması yöntemiyle de %99,995 aralıkta helyum elde edilir.Helyumdan Alüminyum gibi metallere örtülü kaynak yapılırken eylemsiz gaz atmosferi olarak yararlanılır.Ayrıca roketlerde özellikle sıvı hidrojenli yakıt tanklarının basıncının arttırılmasında kullanılır,çünkü sıvı hidrojen sıcaklığında Helyum gaz halini korur.
Sıvı helyum en soğuk madde olduğundan kriyojeni (düşük sıcaklıklar fiziği) alanında da kullanılır.
Helyumun kandaki çözünürlülüğü çok düşüktür,bu nedenle yüksek basınçlı ortamlarda,örneğin tüple dalışlar sırasında ya da kesonlu inşaat çalışmalarında rahat solunum sağlamak amacıyla oksijenle karıştırılmış helyumdan yararlanılır.
Atom Sayısı:2
Atom Ağırlığı:4,0026
Elektronların Yerleşimi:2
Erime noktası:Yok
Kaynama Noktası:-266,6C
Yoğunluk(1 atm.0C)0,1785 gr/litre
Birleşme Değeri:0

5.4 ARGON (-AR)

Periyodik tablonun 0 (soygazlar)grubunda yer alan kimyasal elementtir.Yeryüzünde en bol bulunan ve sanayide en çok kullanılan soygaz olan argon eylemsiz (tepkimeye girmeyen) renksiz,kokusuz ve tatsız bir gazdır.
Atmosferin ağırlıkça %1,3 ünü,hacimce %0,94 ünü oluşturan argon,yer kabuğundaki kayaçların yapısında da bulunur.
Sıvı havanın ayrımsal damıtılmasıyla elde edilen argon,elektrik ampullerinde,radyo lambalarında,alüminyum ve paslanmaz çelik gibi metallere ark kaynağı uygulamasında,sıvı çeliğin kaynatılmasında,titon zirkonyum ve uranyum gibi metallerin üretiminde ve işletilmesinde eylemsiz ortam sağlamak için kullanılır.
Argon gazı –185,8C de yoğunlaşarak renksiz bir sıvıya,-189,4C de kristalleşmiş bir katıya dönüşür.Ancak –122,3C de ve en az 48 atmosferlik bir basınç altında sıvılaştırılabilir.
Atom Numarası:18
Atom Ağırlığı:39,948
Erime noktası:-189,4C
Kaynama Noktası: -185,7C
Yoğunluğu:1,784 gr/litre

5.5 SOĞUTMA ARACI

Düşük sıcaklıklara ulaşmak için soğutma aracı olarak en başta sıvı hidrojen veya helyum gibi soğutma araçları gereklidir.Hidrojen -253C de,helyum -269C de sıvı haline dönüşmektedir.Onları bu sıcaklıklara düşürmek için iki işlem yapılır.
Birincisi basit dondurma olayıdır.İkincisi bir vakum pompası aracılığıyla gerçekleştirilir.Hava basıncı ne kadar düşük olursa sıvının kaynama noktası da o kadar düşük olur.

6.KRİYOJENİK MADDELERİN KULLANIMI
İnsanoğlunun bildiği en düşük sıcaklık mutlak sıfır derece kelvin veya -273C’dir.Bu sıcaklığa yaklaşan her şeyde fiziksel özellikler,bir takım olağan üstü değişikliklere uğrar.Böylesine derin bir donma seviyesinde bir tel üzerinde herhangi bir voltaj uygulamadan elektriği sonsuza kadar geçirir.(Direnç sıfırlanır)Atomlar gözle görülür şekilde hareketsiz kalarak bilim adamlarına kendilerini incelemelerine olanak tanırlar.Bütün bunlar Kriyojeni (Cryogenics)denen olağan üstü düşük sıcakların inceleme biliminden kaynaklana olaydır.
-265C(veya 8.15K)de bir elektriksel geçirgen inanılmaz büyüklükte elektrik yükü taşıyabilen bir süper geçirgen ve çok düşük bir güç tüketimiyle muazzam manyetik alanlar üretebilen bir elektromıknatıs haline dönüşür.
Bilim adamları maddenin gizemin çözmek için kullandıkları atom parçalayıcıların da bu süper geçirgen elektromıknatısları kullanmaktadırlar.parçacıkların böylesine bir hıza ulaşmasını ve o hızı korumasını sağlamak için bu elektromıknatıslar kullanılmasaydı,bu iş için küçük bir şehrin tükettiği kadar elektriğe ihtiyaç olurdu.3K’nin altındaki sıcaklıklar daha çok laboratuar çalışmalarında,özellikle helyumun niteliklerinin araştırılmasında kullanılmaktadır.Helyum 4,2K’de sıvılaşır ve Helyum I olarak bilinen hale gelir.2,19K’ye inildiğinde ise birdenbire Helyum-II’ye dönüşür.
Helyum-II normal sıvıların ve Helyum-I’in geçmesi olanaksız mikroskobik deliklerden geçebilir.Helyumun bu özelliğine üstün alışkanlık denir.
Düşük sıcaklıklarda gaz sıvılaştırma tekniğinin en önemli ticari uygulaması sıvılaştırılmış doğal gazın depolanması ve taşınmasıdır.Metan,etan ve başka yanıcı gazların karışı olan doğal gaz 110K’de sıvılaşır ve hacmi oda sıcaklığındaki gaz hacminin 600’de birine iner,böylece özel yalıtılmış tankerlerde (kriyojenik tanklar) hızlı bir şekilde taşınması olanaklı olur.
Çok düşük sıcaklıklardan besinlerin basit ve ucuz bir biçimde saklanmasında da yararlanılmaktadır.
Bu amaçla besin maddesi kapalı bir tanka konur ve üzerine sıvı azot püskürtülür.Azot besin maddesinin ısısını soğutarak buharlaştırır.
Kriyojeniden Tıpta da yararlanılmaktadır.Düşük sıcaklıklı bir neşter ya da sonda hastalıklı dokuyu dondurma amacıyla kullanılabilir.Sıvı azotla soğutulmuş neşterler düşük sıcaklıklar cerrahisinde kullanılır.
Bu yöntem bademcik,basur siğil,katarakt bazı urların alınmasında başarıyla uygulanmıştır.Parkinson hastalığı olan hastalar beyinde bu hastalığa yol açtığı sanılan küçük bölgelerin dondurulması yöntemiyle tedavi edilmiştir.
Düşük sıcaklıklar fiziği uzay araçlarında da uygulama alanı bulmuştur.1981’de ABD Uzay Mekiği “Columbia” sıvı hidrojen-sıvı oksijen incilerle fırlatılmıştır.
Maddenin çok düşük sıcaklıklarda gözlenen özelliklerinden en önemlisi üstün iletkenliktir.
İçinden elektrik akımı geçen kabloların sıvı helyum yardımıyla 4K’ye soğutulması,elektriksel direncin yol açtığı ısı oluşumunu ortadan kaldırır ve iletkenlerden çok daha yüksek şiddette akımların geçirilmesine olanak sağlanır.
Bu sıcaklıklara gerçekten nasıl ulaşılır?
En başta sıvı hidrojen veya helyum gibi soğutma araçları gereklidir.Hidrojen -253C’ da sıvı haline dönüşmektedir.Onları bu sıcaklıklara düşürmek için iki işlem yapılır.
Birincisi basit dondurma olayıdır.İkincisi ise bir vakum pompası aracılığıyla gerçekleşir.Hava basıncı ne kadar düşük olursa sıvının kaynama noktası da o kadar düşük olur.Bir helyum-3(Helyum izotopu) ve helyum-4(bildiğimiz helyum) karışımı kullanılır.Bir pompa içinde erimiş Helyum-3 bulunan Helyum-4’ü çeker diğer pompa da aynı anda kaba Helyum-3 pompalar.Aynı kaba soğutulacak olan madde de yerleştirilir.Sıvı kriyojenler,biyolojik saklama elektron mikroskopisi ve cerrahide yeni ufuklar açıyor.
Sıvı azot pek çok değişik işte kullanılabilmekteyse de bunları bazı kategoriler içinde incelemek mümkündür.Birincisi,dolaylı yada dolaysız olarak biyolojik hücre yada dokuların dondurulmasıdır.Örneğin kan hücrelerini,spermayı,doku hücrelerinin kültürlerini ve hatta embriyoları ve bütün küçük organizmaları dondurmak için sıvı azot üzerindeki soğuk azot buharından yararlanılır.
Bu yöntemlerin gözle görülür başarısı spermlerin dondurularak saklanması ve daha sonra çözülerek yalnızca çiftlik hayvanlarında değil başka türlü çocuk sahibi olamayan kadınlarda da yapay döllenmede kullanılabilmesidir.
Dondurma işlemi hakkındaki bilgilerimiz geliştikçe daha karmaşık doku ve organları öldürmeden dondurmak mümkün olmaktadır.
Bununla birlikte büyük bir organizmayı bütün olarak dondurma ve daha sonra canlı olarak çözülmesini sağlamak henüz başarılamamıştır.Bunun insan vücuduna uygulanabilmesi için,ilk olarak beyinde kesintisiz olarak oksijen sağlanması sorununun çözülmesi gerekmektedir.
Sıvı azotun kullanıldığı bir diğer alan da çeşitli madenlerle düşük sıcaklıklarda çalışmak zorunda olan aygıtların soğutulmasıdır.
Pek çok elektron mikroskobunda örneklerin düşük derecelerde incelenebilmesi için soğutucu olarak hemen hemen sıvı azottan yararlanılır.
Sıvı azotun elektron mikroskopisindeki önemli uygulamalarından biri de soğuk klişedir.Soğuk klişe aygıtları incelenerek örneğin düşük sıcaklıkta kırılarak açılmasını sağlar.Hücre biyologları bu yöntemle hücre ve zarındaki moleküllerin dağılımını,hücrenin canlı halindekine oldukça yakın bir biçimde inceleyebilmektedir.
Sıvı azot hücreleri öldürmek yada ağrıyı yok etmek amacıyla;soğutmadan yararlanılması insan ve hayvan tedavisinde gittikçe yaygınlaşmaktadır.
Kriyoşirurji(soğuk cerrahi) bazı kanser türlerin ve emoroit tedavisinde de oldukça yaygın olarak kullanılmaya başlanmıştır.
Sıvı azot,dondurulmuş besin sanayiinde püskürtme dondurma yöntemiyle dondurulmasında da geniş çapta kullanılmaktadır.

7.KRİYOJENİK MALZEMELERİN DEPOLANMASI VE TAŞINMASI

Havayı ayrıştırarak elde edilen oksijen,azot ve argon gibi gazların depolamanın ve taşımanın en pratik ve en yaygın yollarından biri onları sıvı olarak depolamak ve taşımaktır.Kriyojenik sıcaklıklar dediğimiz -196C,-183C gibi hayli düşük sıcaklıklarda sıvı olarak bulunan bu gazlar, ancak ısı yalıtımı çok iyi sağlanmış ve bu sıcaklıklara dayanıklı malzemelerden yapılmış kaplarda depolanabilir ve taşınabilir.Pratikte en iyi izolasyon vakumlu sistemlerde sağlanır.
Tank ve tankerlerin dizaynında iç tank ostenitik paslanmaz çelikten,dış tank karbon çelik malzemelerden yapılmakta olup,bu içi içe iki tank arasına perlit doldurularak 0,03 milibar değerine kadar vakumlanıp mükemmel izolasyon sağlanmaktadır.Tank ve tankerlerde buharlaşmayı en düşük seviyelerde tutmak için (%0,20 civarlarında)otomatik sistemler kullanılmaktadır.Tank ve tankerler kriyojenik şartlara göre ve uluslar arası kabul görmüş dizayn normlarına göre imalat edilmektedir.Ayrıca bunlar uluslar arası kabul gören kuruluşlarca denetlenip sertifikalandırılmaktadır.
Tankların dizaynında
a)AD-Merkblaster
b)ASME-Boiler and Pressuie Vessel code seetion VIII
c)BS 5500 Category 1
d)TS 3362 standart ve normlar kullanılır.
Vakum izoleli tanklar (VİT) sıvılaştırılmış gazların minimum kayıp ile depolanması için kullanılan en uygun tanklardır.
Piyasada 3000-60.000 litre kapasiteli 15-30 bar basınçlı tank ve tankerler mevcuttur.

8.KRİYOJENİK ŞARTLARDA KULLANILAN MALZEMELER

-20C olan sonra karbonlu çelik malzeme kırılganlaştığı için kriyojenik çalışma sıcaklıklarında (-50C ve altı) ancak alüminyum,bakır ve alaşımları (bronz,pirinç)ve paslanmaz çelik AISI, 364,316 pratik olarak kullanılacak malzemelerdir.Sızdırmazlık elemanı olarak pratikte en uygun teflon ve alaşımlı teflon (%30 cam takviyeli,bronzlu gibi)kullanılmaktadır.

9.SONUÇ

Düşük sıcaklıklarda garip şeyler oluyor.Elektriksel geçirgenler süper geçirgen haline dönüşmekte ve atomlar hareketsiz kalarak onlara daha yakından bakmamıza ve incelememize olanak tanıyor.
İnsanoğlunun bildiği en düşük sıcaklık mutlak sıfır -0 derece kelvin veya –273,15C dir.Bu sıcaklığa yaklaşan her şeyde fiziksel özellikler bir takım olağanüstü değişikliklere uğrar.
Kriyojenin sayesinde bilim adamları aşırı soğuğun yeni ve garip dünyasını inceleme ve bunu sanayi ve tıpta uygulama olanaklarını bulmuşlardır.

ÖZET

Sıvı kriyojenler, biyolojik saklama elektron mikroskopisi ve cerrahide oldukça yaygın kullanım alanlarına sahip malzemelerdir.Bu malzemeler havadaki temel bileşenlerdendir ve normal olarak gaz halindedir.Sıvı halinde ise çok özel bir madde kriyojen haline gelir.
Bilim,tıp ve sanayide zaman zaman çok düşük sıcaklıklara gereksinim oluyor ve bununda kolayca ve ucuz olarak elde edilmesi gerekir.Kriyojenik sıcaklıklar -73C nin altındaki sıcaklıklardır ve en yaygın kriyojen sıvı azot,sıvı helyum,sıvı propan,sıvı oksijen ve sıvı argondur.
Bu çalışmada bu malzemelerin özellikleri bunların kullanımı elde edilmesi,depolanması ve taşınması gibi konular yer almaktadır.Sonuç olarak kriyojenik malzemeleri tıp ve sanayide yaygın bir şekilde kullanıldığı gösterilmiştir.

Yem enzimlerinin etkisi viskositenin düşürülmesi ise de bunun yanında, ,beta-glukan ve arabinoksilanları yıkarken,hücre duvar yapısında bozulması sonucu ,hücre içi protein ve nişasta gibi besin maddeleri açığa çıkarak,yemden yararlanma artmaktadır.

2-ENZİMLER
Canlı hücrelerdeki biyolojik katalizatörler enzim(ferment)olarak tanımlanmıştır.Kmyasal açıdan bakıldığında enzimler protein kısımı(apoenzim)yanında bir miktarda örneğin vitamin ve iz elementlerden oluşturulmuş bir koenzim içermeleri ile kendilerine özgün bir proteindirler.Enzimler organizmadaki tüm biyokimyasal çevrimler için mutlaka şarttır.Gerçekten de hem sindirim kanalında yem yapı taşlarının parçalanması ve hem de ara madde değişimindeki vücut maddelerinin yapımı ve parçalanmasında enzimlere mutlak gereksinme duyulur. Bu yüzden hayvanların verim yeteneklerinin enzimlerin besleyici etkinliği yardımıyla,düzeltilmesi hakkında da denemeler yapılmıştır.
Bu çabalarla beslemedeki etkinlikleri nedeniyle enzimlerin görev üstlenme yetenekleri arttırılmaya çalışılmıştır. Bu çalışmalarda öncelikle çeşitli esensiyel yem yapı taşlarının (İz elementler,B vitaminleri)enzimlerin oluşturulması ve etkinleştirilmesi üzerine olan görevleri üzerinde durulmuştur.(1985 KIRCHGESSNER)

Enzimleri hücreler yapar.Bunların bazıları etkilerini yapıldıkları yere, yani hücre içerisinde gösterdiklerinden orada kalırlar. Bazıları ise ekinliklerini gösterecekleri yere, yani hücre dışına gönderilirler.Örneğin sindirim enzimleri gibi. Ayrıca vücuda karışmış olan yabancı maddeleri hidroliz ederek zararsız hale getiren enzimlerde vardır.
Bir enzim iki kısımdan oluşur. Bunlardan biri CO-enzim olup enzim sisteminin aktif grubudur.Diğeri ise APO-enzimdir. Bu daha çok protein karakterindedir ve enzimin hangi maddeye etki edeceğini belirtir. Bu iki kısmın birleşmesiyle meydana gelen tam enzime de HOLO enzim denir.
Enzimlerin etkisi büyük ölçüde çevrenin PH derecesine bağlıdır. Enzimlerin etki koşulları arasında ısı da önemlidir.Enzimler genellikle belli bir ısı derecesinden sonra etkilerini göstermeye başlarlar. Buna karşılık 50-60 derecede etkilerini kaybederler.(1998 ALARSLAN)

Canlı organizmadaki tüm kimyasal olaylar enzimlerin etkileri ile meydana gelirler. Fermentler adıyla da bilinen enzimler,tepkimeye girmeden veya parçalanmadan kendi varlıkları ile canlı organizmadaki kimyasal tepkimelerin hem gücünü ve hem de hızını düzenleyen bileşiklerdir. Bunlar, diğer organik bileşiklerde değişiklik meydana getiren tepkimeleri katalize ederler.Ancak kendileri tepkime sonunda değişmeden olduğu gibi kalırlar.Şimdiye değin izole edilmiş ve incelenmiş tüm enzimlerin protein oldukları anlaşılmıştır.
Enzimler, canlı hücreler tarafından salgılanan katalizörlerdir;bundan dolayı genellikle biyokatolizörler olarak ta adlandırılırlar. Tüm katalizörler gibi enzimler de, kendileri tepkimede kullanılmadan kimyasal ve fiziksel tepkimelerin hızını artırılar. Ancak kendilerine özgü değişik birçok özellikler taşırlar.
Sindirim enzimleri,enzimler içinde önemli bir yer tutarlar. İnsanların ve bazı hayvanların tükrüklerinde bulunan pityalin enziminin sindirimdeki fonksiyonu, bunların etkilerine bir örnek olarak gösterilebilir. Bu enzim,erimez durumda olan nişastayı eriyebilir Maltoz’a(Malt şekeri)parçalar.
Sindirim enzimlerinden herbiri yalnız belirli bir besin maddeleri üzerinde etkili olur. Bazı enzimler en iyi etkiyi nötr eriyiklerde gösterirler. Buna karşılık bir bölümü hafif asit, diğer bir bölümü ise hafif alkali eriyiklerde en etkili güçte olurlar.(1994 YELDAN)

2.2) Şimdiye kadar birçok enzim kristal biçimde elde edilmiş olup bazı durumlarda bu kristaller saf bileşik özelliğini gösterirler.Bu kristalsi enzimlerin protein tabiatında oldukları görüldüğünden,tüm enzimlerin birer protein veya protein türevi oldukları kabul edilmektedir.Birçok durumlarda da Demir, Mangan veya Çinko gibi metallerde de proteinle birleşmiş olarak enzimin temel kısmını oluştururlar.Diğer bazı durumlarda da amino asid olmayan organik kısımlar protein molekülüne bağlanmışlardır.Bu amino asit olmayan grubun proteine bağlanış sağlamlığı çok değişir.Bazı vitamin türevi enzimlerinde ise bağlantı daha az sağlamdır,serbest ve bileşik vitamin türevleri arasında ölçülebilen bir denge vardır.Enzimdeki protein ile protein olmayan grup arasındaki bağın sağlam veya daha az sağlam oluşuna göre protein olmayan grubuna prostetik grup veya koenzim denir.Enzimin bir koenzimi bulunduğu zaman toplam veya kompleks enzime holoenzim (tam enzim ) protein kısmına apoenzim (taşıyıcı ) denir.Apoenzim ve prostetik grup kendi başlarına katalitik etki göstermezler.
Enzimin etkilediği madde veya maddeler karışımına enzimin substrat’ı denir.Enzimin etkisi önce substratabağlanıp bir kompleks oluşturması ile başlar.
Enzim+Substrat—–Kompleks—-Ürün+Enzim

Enzimler proteinli maddeler olduklarından proteinlerin tüm özelliklerini gösterirler.Onlar gibi büyük moleküllü olmaları dolayısıyla sellofan veya koladyum zarlarından geçmezler,ısı ile kolaylıkla denatüre olurlar ve ortamın asit veya alkali oluşuna karşı çok duyarlıdırlar.Ortamın pH’sine göre değişik yükte olurlar ve izoelektrik noktada en az yüklüdürler.Ortamın pH değişmesi enzim etkisini tersinir ve tersinir olmayan şekilde iki yönde değiştirilebilir.
Değişik asitlik veya alkalilik derecelerine göre enzimlerin duyarlılığı çok değişir.Örneğin,maya sakkarozu pH 3′ün
altında tersinir olmayan şekilde çabucak etkisini kaybederken,pepsin 1,5-2,5 arasında en çok etki gösterir.
Genellikle pek az enzim pH’nin 1′e kadar düşmesine veya 11′e kadar yükselmesine dayanabilir.

Enzimli reaksiyonlar üzerinde sıcaklığında,tersinir ve tersinir olmayan,iki şekilde etki görülmektedir.Belirli sınırlarda,0 santigrat derece ile yaklaşık 40 veya 50 santigrat derece arasında sıcaklık yükselmesi enzim etki hızını arttırrr ve soğutmakla yeniden eski hız düzeyine dönülebilir.Sıcaklığın bu tersinir etkisi,katalizlenmiş olsun veya olmasın genellikle kimyasal reaksiyonlarda görülür.

Sıcaklığın enzimler üzerindeki tersinir olmayan etkiside onları parçalamasıdır. Genellikle, ıstmakla çözelti halindeki enzimlerin etkisiz bırakılmaları proteinlerin denatüre oldukları (50-70 C) sıcaklık derecesinde olur.
Enzim katalizörlü reaksiyonların hızı enzimin derişimi ile genellikle lineer olarak artar. Bu hız substrat derişimi ile ise daha başka değişiklikler gösterir.

2.3) ENZİMLERİN ADLANDIRILMASI VE SINIFLANDIRILMASI
Şimdiye kadar bilinen enzimlerin sayısı 700 ün üstündedir. Bunların adlandırılmasında kabul edilmiş bir genel sistem yoktur. Bazı enzimler substrat adına göre veya onun biraz değişimine -az ,-son eki eklemek suretiyle,örneğin ligidlerin hidrolizini katalizyenler proteinaz , polipeptidlerin amino asidlere, bölümünmesini katalizyenler peptinaz biçiminde adlandırıldıkları gibi, heminli enzimler, flavinli enzimler gibi prostatik gruplarına göre adlandırılma ve öteden beri kullanılan pepsin, tripsin, ptiyalin ve rennin gibi günümüz sınıflama sistemi kabul edilmeden önceki adlar korunmaktadır. Genel olarak proteinler üzerine etkisini gösteren enzimlere proteditik enzimler veya proteazlar denir.
Bir proenzim veya zimojen, kendisinden asıl enzimin meydana geldiği ana proteindir. Örneğin pepsinojen midede meydana gelir ve var olan hidroklorik asid etkisiyle pepsine dönüşür çünkü tripsin bağırsakta tripsinojenden meydana gelir.
Tüm enzimler genel olarak bileşimlerine göre üç gruba ayrılabilirler:

1-Yalnız proteinden oluşmuş enzimler. Amilsaz, proteinazlar ve birçok diğerleri bu gruptadır.
2-Proteinden başka koenzim veya prostetik grup denien protein olmayan bir parçası bulunan enzimler.Böyle enzimlerde prostetik grup kimyasal etkinlik merkezidir,halbuki protein kısmı özgüllükten sorumludur. Böylece bir çok durumlarda aynı bir prostetikgrup farklı proteinlerle bileşik olarak değişik enzimleri meydana getirir.Örneğin bir çok dehidropenazlar aynı bir prostetik grup flavin mononükleotid (FMN) taşırlar.Fakat farklı proteinler içerir. Bu grup enzimlerde genellikle enzimi yıkmaksızın dializ ve prostetik grubu proteinden ayırmak olabilir ve protein ve prostetik grubu yeniden birleştirerek enzime etkinlik kazandırabilir.
3-Üçüncü grup enzimler gene protein ve koenzim olarak iki bölümden oluşurlar,ancak bunlarda enzimatik po-tansiyeli yıkmaksızın bu iki bölüm ayrılamaz.Örneğin,Fe,Cu,Co v.d. içeren metaloprotein enzimler koenzim genellikle ısıya dayanıklı iken protein bileşeni (Apoenzim) doğal olarak ısıya duyarlıdır.

Enzimler katalizledikleri reaksiyon tipine göre beş baş sınıfa ayrılırlar:

I-Hidrolazlar
II-Oksidoredüktazlar
III-Transferazlar
IV-Liaz ve Lipazlar
V-İzomerazlar
ve bu sınıflar da gruplara ayrılırlar.

2.3.1) HİDROLAZLAR
Hidrolazlar substratın su katılmasıyla bölünmesini sağlarlar.Bu sınıfın başlıca iki grubu a) C-N ve b) C-O bağlarının çözülmesini katalizleyen enzimlerdir.Birinci grupta başlıca proteazlar ( proteolitik enzimler ) ve ikinci grupta esterazlar ve karbohidrazlar bulunur.
2.3.1.1)PROTEAZLAR (proteolitik enzimler ) :
Bunlar peptit bağlarının su etkisiyle bölünmesini ve sentezini katalizlerler.
-CO-NH+H2O->-COOH+H2N-
Genelikle bunlar proteinaz,peptidaz ve amidaz olarak ayrılırlar.Proteinazlar proteinlerin iç peptid bağlarına etki ederek onları proteoz,pepton ve polipeptidlere bölerler.Bu grupta mide salgısının pepsin’i genç danaların dördüncü midesinden özütleme ile elde edilen rennet’in etkili enzimi rennin vardır.
Peptidazlar,proteinlerin proteinazlara bölünme ürünleri olan polipeptitlerin,serbest amino veya karboksil gruplarına bitişik peptit bağlarına etki ederler,serbest amino asitlere ayırırlar.Tüm bitkisel ve hayvansal dokularda ve kanda bulunurlar,dipeptidaz,aminopeptidaz,karboksipeptidaz v.d.alt gruplarına ayrılırlar.
Amidazlar,peptid bağlarından başka C-N bağlarına ayıran üreaz ve erginaz gibi enzimlerdir.Üreaz üreyi karbondioksit ve amonyağa hidrolizler.
2.3.1.2)ESTERAZLAR
Bu enzimler doğal esterler üzerine etki ederler estereazlardan lipaz’lar yağların gliserin ve yağ asidine bölünmesini,fosfataz’lar fosforik asitler esterlerinin ve süfataz’lar sülfürik asit esterlerinin bölünmesini katalizler.
2.3.1.3)KARBOHİDRAZLAR
Bu enzimler basit glikozidlerin,oligosakkaritlerin ve polisakkaritlerin glikozid bağlarına etki ederler,glikozidaz ve poliaz veya polisakkaridaz olarak ayrılırlar.Birinci grupta glikozidaz ve invertaz ve ikinci gurpta amilazlar bulunur.
2.3.2) OKSİDOREDÜKTAZLAR
Oksidoredüktazlar hidrojen veya elektronları bir substrattan diğerine taşırlar metabolizmada çok önemli rol oynarlar.Dehidrogenaz,oksidaz ve peroksidaz gruplarına ayrılırlar.
2.3.2.1)DEHİDROGENAZLAR
Organik bileşiklerin yükseltgenmesi genellikle bir dehidrogenlenme olayıdır,bunu katalizleyen bir çok dehidrogenazlar vardır.Organik verici (XH2)’den iki atom hidrojenin organik alıcı,(Y)’ya aktarılmasını katalizler.
XH2+Y—->X+YH2
Dokularda besinlerin oksijensiz olarak normal yükseltgenmesi bu şekilde olur dehidrogenazlardan piridinli ve flavinli enzimlerin prostetik grupları koenzimlerdir nikodinamit koenzimleri flavinkoenzimleri adını alır.

2.3.2.1.1) NİKOTİNAMİD KOENZİMLERİ
Nikotinamid,B vitaminlerinden nikotinik asidin amididir bu bileşik nikotinamit-adenin-dinüklotid (NAD) ve nikotinamid-adenin-dinükleotid fosfat (NADP) olmak üzere iki koenzim bileşiminde bulunmaktadır.
Buradaki nükleotidlerden biri 5′-adenilik asit (adenazin 5 fosfat ),diğeri nikotinik asit amidinin D-riboz ve fosforik asit ile oluşturduğu nükleotiddir.

Nikotinamid-adenin-dinükleotid (NAD )
Nikotinamid-adenin-dinükleotid fosfat NADP ,NAD ‘den bir molekül fosforik asit fazla içermesiyle farklanır. Moleküldeki bu üçüncü fosforik asit 5′-adenilik asidin riboz kalıntısının,iki yerinde bağlıdır.

Nikotinamid-adenin-dinükleotid fosfat (NADP )
Her iki koenzimde tersinir olarak hidrojen aktarılmasını katalizler.Koenzimlerin yükseltgenmiş şeklinde nikotin-amiddeki azot kuaternerdir ve pozitif yük taşır.Onun için NAD’nin bu şekli NAD ve NADP’nin yükseltgemiş şekli NADP+ ile kısaltılmış olarak gösterilir.Hidrojen aktarılamsında nikotinamid halkasındaki azot yükünü, halkada aromatik niteliğini kaybeder,halkada yalnız iki çifte bağ kalır.

Nikotinamid-adenin-dinükleotid indirgenmiş şekli (NADH)

2.3.2.1.2)FLAVİN KOENZİMLERİ
Bunlar riboflavin(B2 Vitamini)taşırlar.Flavin mononükleotid (FMN)veya riboflavin -5′-fosfat ve flavin adenin-dinükleotid(FAD)flavinko enzimlerinden ikisidir.Bu sonucu da riboflavin-5′-fosfat ,5 adenilik asid ile bağlanmıştır.

Riboflavin-5′-fosfat(flavin mononeotid)(FMN)

Flavin -adenin dinükleotid(FAD)
Nikotinamid koenzimlerde olduğu gibi FMN ve FAD hidrojen aktarılmasında rol oynarlar.Redoks olayında riboflavinin izoalloksazin halkasındaki 1 ve 10 numaralı iki azot’a bağlı konjuge çifte bağlara 2H bağlanır.
Flavinli enzimler sarı renklidirler, indirgenince bu renk kaybolur,yani enzimin dihidro türevi renksizdir.Sarı enzimin kendisi yalnız başına dehidrojenleme reaksiyonu yapmaz, NADPH dan hidrojeni, serbest oksijen veya başka bir hidrojen alıcısına,örneğin sitokrom C ve metilen mavisine aktarabilir. Eğer alıcı oksijen ise H2O2 meydana gelir.
2.3.2.2)OKSİDAZLAR
Elektron ve hidrojen aktaran enzimlerdir.Bu grubun tüm enzimleri ağır metal taşıyan metaloproteidlerdir.
Bunlardan önce sayılmaya değer olanlar fenoloksidazlar’dır,fenol türevlerinin kinonlara yükseltgenmesini katalizlerler,bakırlı enzimlerdendirler.Bunlar bitkilerde çok dağılmışlardır, Patates ve mantar bunlarca zengin-
dirler.Katalitik etkileri bakırın değerlik değişmesinden ileri gelir.Bitki ve hayvanlarda geniş oranda dağılmış bulunan fenoloksidaz tirasinaz,tirosin amino asiclinin önce hidroksillenerek 3,4 -dehidroksifenilalanin “Dopa” üzerinden ortakinon bileşiğine yükseltgenmesini katalizler, daha sonra da bunun polimerleşmesiyle kahverengi esmer ve siyah pigment melanin meydana gelir.
2.3.2.3)PEROSİDAZLAR
Hidrojen paroksidin ayrışmasını katalizleyen enzimlerin en önemlileri peroksidozlar ve katalazlardır.
Katalazlar hemen tüm hayvansal organlarda, hücre ve doku sıvılarında ve bitki dokularında bulunurlar,hücre zehiri hidrojen perosidin su ve oksijen ayrışmasını katalizlerler;
2 H2O2 ->2H2O+O2
Hayvansal organlarda ve bitkilerin çoğunda bulunan perosidazlar benzer tepkime ile atomik oksijen verirler; H2O2 ->2H2O+O ki bu, fenol ve aminler gibi substratlar derhal yükseltger
2.3.3)TRANSFERAZLAR
Transferazlar bazı grupların ikinci bir sustrata aktarılmasını katalizlerler,ve aktarıldıklar gruba göre adlandırılırlar.Transfosforilaz,transaminaz,transmelitaz,transcilaz gibi besin kimyası ve teknolojisinde,mayalanma,tat ve koku meydana gelmesinde,meyvanın olgunlaşmasında,et gevrekleşmesinde ve birçok biyolojik sentezlerde önemli rol oynarlar.

2.3.3.1)TRANSFOSFORİLAZLAR
Transfosforilazlar enzimlerin önemli bi grubunu oluştururlar,fosfat veya pimfosfat kökünün bir molekülden başka bir moleküle akarılmasını katalizlerler.Fosfat grubu genellikle serbest olarak bulunduğu gibi bazı enzimlerin koenzimlerinde de bulunur.Bunu taşıyan enzimlere kinazlar denir,örneğin alkollü mayalanmada söz konusudur.

Adenozin trifosfat(ATP)
2.3.3.2)TRANSAMİNAZLAR
Balıca şiruvik asid olmak üzere keto asidlerle glutamik asid arasında, amonyağı serbest kılmaksızın,aminsizleşme ve aminlaşmeyi yaparlar.Bu şekilde amino asidden keto asid,keto asidden amino asid meydana gelir.Transaminazların koenzimleri pridoksal fosfattır.

Pridoksal fosfat
Transaminleşme yağ ve karbohidrat metabolizmasına bağlanmasında önemli rol oynar.Hayvansal organizmada keto asidlerden amino asidlerin sentezinde L-Plutamik asid,bitkilerde ise L-aspartik asid azot verici görevini görür.
2.3.3.3)TRANSMETİLAZLAR
Metil grubunu aktarırlar.Örneğin organizmada metiyonin metil gruplarını etanolamin’e vererek kalin meydana gelir.
2.3.3.4)TRANSAÇİLAZLAR(Koenzim A ve lipoik asid)
Transaçilazlar bir verici molekülden alıcı moleküle bir açil grubu aktarırlar. Örneğin,koenzim A (KoA-SH Olarak kısaltılır)asetil grubunun aktarılmasını katalizler.
Asetil- X+KoA-SH->Asetil-S-KoA+SH
Asetil- S-KoA+YH->Asetil-Y-+KoA+SH
Koenzim A’nın yapı taşları adenin,D-riboz,pantotenik asid,tiyo ekanolamin(sisteomin)ve 3 mol fosforik asiddir.
2.3.4)LİAZ ve LİPAZ (Sentetaz)lar
Liaz ve lipazlar (sentetazlar) iki molekülün,ATP’nin bölünmesiylebirlikte bağlanmasını veya tersi reaksiyonu katalizler:
ATP+A+B–>C+ADP+H3PO4
Ligazlar sağa doğru olan reaksiyonu,liazlar da sola doğru olan reaksiyonu katalizler.Bu enzimler kopardıkları veya meydana getirdikleri bağlara göre gruplandırılırlar.Bunlardan bir C-C bağını koparan veya sentez edenler karboliaz ve karbosentetazlar (bu grupta dekarboksilazlar),su katılması veya ayrılmasını katalizleyenler,hidrolitik enzimler:Hidrota ve dehidratazlardır.Bunlardan fumaraz malik ve fumarik asidlerin birbirine dönüşmesini katalizler.
HOOC-CH2-CHOH-COOH<--->H2O+HOOC-CH=CH-COOH
Malik asid Fumorik asid

Hidrolitik enzimler çokluk tersinir reaksiyonları katalizler,onun için aynı zamanda sentetazlardır.
Birinci cins en önemli enzimlerden birisi,hayvansal dokularda ve alkollü mayalanmada önemli rol oynayan piruvat karboksilaz bir karbosentetazdır:

Piruvat + H2O +CO2 +ATP —-> Oksaloasetat +ADP +H3PO4
Maya,pirüvik asidi, tersinir olmayan şekilde,hayvansal dokularda bulunmayan pirüvat dekarboksilaz ( bir liaz ) etkisiyle, asetaldehide dekarboksilleştirir.
CH3-CO-COOH–>CH3CHO + CO2
Bunu yapan enzimin koenzimi kokarboksilaz tiamin pirofosfattır,mayadan kristalsi biçimde elde edilmiştir.

Tiamin pirofosfat ( TPP ),(Kokarboksilaz)
2.3.5 ) İZOMERAZLAR
İzomerazlar molekül içi değişimleri katalizlerler.

2.4)YEM ENZİMLERİ YARDIMI İLE KANATLI RASYONLARINDA BUĞDAY VE ARPA KULLANIMI
Son on yılda kanatlı beslenmesi alanında elde edilen gelişmelerin en önemlilerinden birisi yemlere enzim katılarak arpa ve buğday gibi yem ham maddelerinin büyük oranda kullanma olanağının sağlanmış olmasıdır. Türkiye’nin degişik yörelerinin arpa ve buğday tarımına e1veriş1i o1rnası bu ürünlerin geleneksel olarak üretimine neden olmuştur.Tarımsal üretim içinde buğday ve arpa halen daha birinci sırada yer almaktadır. Bu ürünler her ne kadar insan tüketimine yönelik olarak üretiyor ise de. bunların bir bölümü kalite düşüklüğü veya stok fazlası nedenleri ile, hayvan yemlerinde kullanılmaktadır. Buğday ve arpa büyük veküçükbaş hayvan yemlerinde istenilen oranlarda kullanılabilirken, aynı durum kanatlılar için geçerli olmamaktadır. Örneğin, kanatlı yemlerine %10 arpa veya %35-40 üzerinde buğday katılması sindirim bozukluklarına yol açarak. bunlardan yeterince yararlanmaya olanak vermemekte ve dışkının sulanmasına neden olmaktadır. Buğday, arpa, çavdar ve yulaf gibi tahılların yapısında yer alan kimi polisakkaritler kanatlılar tarafından sindirilemediğinden bu yem maddelerinin metabolik enerji değerlerinin düşük olmasına yol açmaktadır. Yukarıda sözü edilen polisakkaritlerden başlıcaları beta-glukanlar,arabino-ksilanlar ve selülozdur. Kanatlılar tarafından bu maddeleri parçalayacak enzim salgılanması yoktur. Bu nedenle, adı geçen maddelerin enerjisinden yararlanılamadığı gibi, bağırsak içeriğinin viskositesini de artırdıklarından, beraberlerindeki diğer besin maddelerinin de sindirimini olumsuz yönde etki1emiş olurlar.
Beta-glukanlar ve arabino-ksilanlar su tutma özelliğine sahip bilşikler olup sindirim sırasında tuttukları su nede-niyle içeriğin viskositesini artırırlar. Böyle bir içeriğin her yanına sindirim enzimlerinin işlemesi mümkün olmadığından ve de emilme yüzeyleri yeterli ölçüde işlevini yapamayacağından yemden yararlanma azalmış olacaktır. Bu düzeltebilmek çabası ile hayvan fazladan su içecek ve sonuçta dışkı kalitesi bozularakyapışkan ve sulu bir durum alacaktır. Oysa, mısır ağırlıklı bir rasyon ile beslenen kanatlıların bağırsak içeriği çok akışkan ve adeta su gibi bir durum göstermektedir.
Arabino-klisanlar çoklukla buğday ve çavdar yapısında ve rabino-ksilanaz enzimi yıkılarak kendisini oluşturan basit şekerlere ayrışıp su çekme ve viskositeyi artırıcı özelliğini kaybetmektedir. Benzer biçimde,arpada yer alan beta-glukanları da beta-glukanaz enzimi ile yıkıp olumsuz etkilerini kaldırmak mümkün olmaktadır.adı geçen bu enzimlerden oluşan ürünleri yemlere katarak, arpa ve buğdayı büyük oranlarda kullanmak,değişik ülkelerde yaygınlık kazanmaktadır.
Buğday ve arpanın içerdiği polisakkaritlerin farklı oluşu, bunlara ilişkin yem emzinlerinin de değişikliğine yol açmaktadır.Örneğin, beta-glukanaz enzimi içeren bir ürünün buğdaya önemli bir etkisi söz konusu olmayacaktır.
Böyle bir enzim katkısının ancak arpa ağırlıklı bir rasyonda kullanımı öngörülebilir. Buğday ağırlıklı bir rasyonda a
rabino-ksilanaz enziminin ağırlıkta olduğu bir enzim karması istenilen olumlu sonucu verebilecektir.Yem enzimleri genellikle enzim karmaları biçiminde hazırlanmaktadır. Ancsk, bu karmaların belirli bir enzim yönünden ağırlıklı olması etkinlik açısından önem kazanmaktadır.Çünkü,her çeşit enzimden eşit oranlarda sonuç almaya çalışmak hem bazı enzimlerim gereksiz yere harcanarak maliyetin artmasına hem de ürünün daha fazla hacimlerde hazırlanmasına yol açacaktır. Örneğin, arpanın fazla kullanılacağı bir rasyona beta-glukanaz enziminin çoklukla olduğu ve diğer enzim çeşitlerinden de seluloz enziminin ikinci sırayı aldığı bir karma en ekonomik sonucu verecektir. Bir başka değişle,buğdayın bolca ele alınacağı rasyon hazırlandığında arabino-ksilanaz ağırlıklı bir enzim karması seçilerek,bunun içinde bulunan bir miktar beta glukanaz ve selülaz enzimleri yardımıyla da yemle belirli ölçüde arpanın yer alması sağlanabilir.
Enzim karmalarının içinde belirli ölçüde olmak üzere, amilazlar (nişastayı parçalayan),proteinazlar(değişik proteinleri parçalayan)gibi enzimlerede yer verilip, civciv lerde ilk 10-15 gündeki enzim salgılarındaki yetersizliğe yardımcı olması amaçlanmaktadır. Yem enzimlerinin buğday,arpa,çavdar ve yulaf gibi tahılların sindirilmesini artırması bunların metabolik enerji(ME)değerlerinin de artması anlamına gelmektedir. Değişik araştırma sonuçlarına göre buğdayın ME değeri enzim katıldığında % 6-8 oranında artış gösterirken ,arpanın ME değeri %10-12 oranında yükselmektedir.(finnfeeds International,Avizyme TX ve SX çalışmaları). Bu durumda normalde 3100 kkal/kg. ME kapsadığıvarsayılan buğdayın ME değeri enzim katıldığında 3286 ile 3348 kkal/kg ME arasındaki bir değere yükselecek demektir. Ayrıca, normal koşullarda kanatlı rasyonlarına 400 kg’dan fazla buğday katılma olanağı yok iken , enzim katıldığında 700 kg’a kadar buğday katabilme olanağı doğmaktadır. Bunun yanında,buğdayın kapsadığı protein oranının mısırdan % 50 dolayında daha fazla oluşu, pahalı protenin kaynaklarının daha az kullanılma avantajını da sağlamış olacaktır. Benzer biçimde, arpaya özel enzim ürünü kullanarak, normal koşullarda 2650 kkal/kg dolayına ME kapsayan arpanın bu değeri, 2915 ile 2968 kkal/kg dolaylarına çıkmaktadır. Eğer daha dolgun taneli arpa söz konusu ise, 2700 kkal/kg ME kapsamı 3000 kkal/kg düzeyini aşmaktadır. Ancak, normalde yeme fazla katılma şansı olmayan arpa, enzim ile kullanılırsa 600 kg/ton düzeyine kadar varan bir kullanım oranına ulaşabilmektedir. Buğday ve arpaya dayalı kanatlı rasyonları ile karşılaşılan ticari açıdan bir sorun gibi ortaya çıkan,en önemli yan ürünlerdeki rengin açılmasıdır. Mısırın ağırlıkta olduğu rasyonlarda sarı renk yeterli ölçüde ürünlere geçmekte ve bir miktar kırmızı kullanımı ile istenilen turuncu renk elde edilebilmektedir. Buğday ve arpanın ağırlıkta olduğu rasyonlarda ise hem sarı, hem de kırmızı renklendiricilerin bulundurulması istenebilecek ve bunun getireceği maliyet artışını da hesaba katmak gerekecektir.
Yeme enzim katılmasının ekonomik analizine bakıldığında; enzim tutarının kullanılacak buğday ve arpa tutarına eklendiğinde elde edilecek harcama, aynı amaçla kullanılacak, mısır tutarına eşit veya altında oluşuyor ise enzim kullanımı daha ekonomik demektir. Çünkü buğday ve arpa kullanımının getireceği protein fazlasının değeri, mısırın getireceği renk farkından daha fazla olacaktır. Eğer buğday maliyeti mısıra eşdeğer veya fazla ise,bu durumda enzimin getireceği maliyet artışı ekonomik olma özelliğini ortadan kaldırabilecektir.Genellikle, büyük baş yemlerinde kullanılmak amacıyla üretilen arpanın kanatlı yemlerinde enzim eşliğinde kullanımıyla göze batar ölçüde maliyet indirimi sağlanabilmektedir. Örneğin, arp ve enzim tutarı, mısır fiyatının %90′ından daha aşağıda ise arpa kullanmak daha karlı demektir. Çünkü enzim katılan yemlerde arpanın ME değeri 3000 kkal/kg dolayına çıkmaktadır, ki bu mısırın kapsadığı 3300 kkla/kg ME miktarının %90′ı dolayındadır.
Buğdayın ağırlıklı olduğu civciv rasyonunda peletleme ve ufalama işlemlerinin uygulanması genellikle gerekli olmaktadır. Çünkü, un haline gelen buğday, civcivlerin gagalarında içtikleri su ile karışarak hamurlaşmakta ve gaga kilitlenmelerine yol açarak açlıktan ölümlere neden olabilmektedir. Bu durumun önlenmesi peletleme ve arkasından da ufalama (crumble) yaparak sağlanabilir. Peletleme işlemleri genellikle 70 -75 C arasında yapılırsa da kimi zaman sıcaklık 85 – 90 C ‘lere kadar çıkabilmektedir. Yemde kullanılmak istenen enzimin yukardaki sıcaklıklara dayanabilecek bir teknoloji ile üretilmesi gerekmektedir. Enzimler protein yapısında maddeler olduğu için 60 C’yi geçen sıcaklıklarda bozulup etkinliklerini kaybedebilirler. İşte böyle bir tehlikeyi önlemek için, enzimin özel işlemlerden geçirilip, 90 -95 C’lere kadar dayanmasını sağlamak gerekmektedir.Sözü edilen sıcaklıkların üzerindeki uygulamalar genellikle yem endüstrisinde yer almamaktadır, eğer aşırı ve uzun süreli sıcaklık uygulamaları sözkonusu ise böyla durumlarda peletleme işleminden sonraki soğutma bitiminde sıvı enzim ürünleri ile püskürtme yapılabilmektedir. Granül olarak hazırlanan enzimler sıcaklığa dayanıklı olduğu gibi, aynı zamanda 9 ay gibi bir süre boyunca saklama ömrüne de sahiptirler.Sıvı enzimlerin saklama ömrü ise 2-3 ay kadardır.
Kanatlı rasyonlarına enzim katarak, buğday ve arpa gibi Türkiye’nin geleneksel iki tahılının istenilen miktarda kullanılabilir duruma getirilmesi dış alımlara bağımlılığı azaltması yönünden de ayrıca önem taşımaktadır. Özellikle mısıra bağımlılığı ortadan kaldırması ve buğday kullanımı sonucu olarak soyadan tasarrufa yol açan enzim uygulaması,mısır ve soyanın iyi saklanamaması sonucu oluşan, mikotoksin sorununu da önemli ölçüde ortadan kaldırmış olmaktadır. Mısırın hasadı sırasında fazla nemli olması küf mantarları için iyi bir üreme ortamı oluşturmaktadır. Bu nedenle mısırın kurutulması gerekmekte ve saklanması için de dikkatli olunması en önemli koşulu oluşturmaktadır. Bu tür önlemler ise maliyeti artırmaktadır. Buğday ve arpa ise daha hasat zamanında küflenmeye fırsat vermeyen kuruluğa ulaşmış olmaktadır. Bu tahılların uzun süreli saklanmaları da mısıra oranla daha kolaydır.yukarıda belirtilen yararlar göz önüne alınarak kimi batı ülkelerinde buğday kullanımı mısıra tercih edilmektedir.Örneğin ,İngiltere’de kanatlı rasyonlarına giren tahılların başında gelmektedir.Un yapımı için elverişli olmayan ve daha düşük kalitedeki buğdayın enzim katılarak kanatlı yemlerinde kullanılması,daha da ekonomik bir durum yaratmaktadır.Arpa kullanımında da benzer durum ortaya çıkabilmekte ve biracılık için uygun olmayan arpa çeşitlerinin enzim yardımıyla kanatlı yemlerinde değerlendirilebilmesi mümkün olmaktadır.sonuç olarak denilebilir ki,buğday ve arpanın,kendilerine özel enzim katkıları sayesinde,kanatlı yemlerinde kullanılması hem ekonomik yem yapma açısından,hem de dışa bağımlılığı azaltması bakımından önem taşımaktadır.
2.5)KANATLI YEMLERİNDE ENZİM KULLANIMI VE BU ALANDAKİ GELİŞMELER
Son on yıl içinde,kanatlı beslenmesinde görülen en önemli gelişme,etlik piliç üretiminde arpa ve buğdayın büyük miktarlarda kullanılabilir duruma getirilmiş olmasıdır.Finlandiya’nın arpa dışında tahıl üretiminde uygun olmayışı ve etlik piliç üretimi için mısır yönünden dışa bağımlı durumda olma durumu,Finli araştırmacıları arpa kullanabilme olanaklarını araştırma yönüne itmiştir. Sonuçta, arpanın etlik civciv ve piliç yemlerindeki olumsuz etkileri beta-glukanaz enziminin geliştirilmesi ile ortadan kaldırılmış ve 1985 yılında yem enzimleri piyasay sürülmeye başlamıştır. Daha sonraki girişimlerle buğday,çavdar,yulaf gibi kanatlılarda fazla kullanılmayan yem maddelerinin kullanımını sağlayabilen enzimler geliştirilmiştir.
Kanatlı yemlerine fazla miktarda arpa veya buğday gibi tahılların katılması, ince bağırsaklarda akışkanlığı azaltarak(vikositenin artışı),sindirim aksamasına ve yapışkan dışkı oluşumuna yol açarak ıslak altlık sorunu yaratmaktadır.
İnce bağırsakta viskositenin artışı,hayvanın kendi salgıladığı enzimlerin yeterli etkinlikte sindirimi sağlayamamalarına yol açarak,hayvanın canlı ağırlık artışı ve yemden yararlanma oranını olumsuz yönde etkilemiş olmaktadır.Viskosite artışının böyle bir etkisi Şekil-1′de gösterilen bir çalışma ile açıklanmıştır.(Bedford ,1992).
Şekil-1.İnce bağırsakta viskosite artışının canlı ağırlık artışı ve yemden yararlanma etkisi(Bedford 1992).

İnce bağırsak viskositesi(cps=centipoise)
İnca bağrsakta viskosite artışına neden olan maddelere bakıldığında, bunların ham selüloz kapsamına giren ve hemiselülozu oluşturan bileşikler olduğu anlaşılmaktadır.Bu bileşiklere grup adı olarak pektinler, nişasta yapısında olmayan polisakkaritler (NSP) veya yüksek molekül ağırlığına sahip karbon hidratlar da denilmektedir.
Viskosite artışına yol açan bu gruptaki bileşiklere ayrı ayrı bakıldığında, bunların beta-glukanlar(arpa ve yulafta)veya arabinoksilanlardan(buğday ve çavdarda)meydana geldiği görülmektedir.
Kanatlı yemlerinde yaygın olarak kullanılabilen kimi tahıllarda bu tür bileşiklerin bulunma oranları tablo-1′de gösterilmiştir.
Tablo-1.Mısır,buğday ve arpada yaygın olarak raslanılan analiz değerli (Kuru maddede)

Yapısal Madde Mısır Buğday Arpa

Ham yağ(%) 5 2 3
Ham protein(%) 9.5 13.0 12.5
Serbest şekerler(%) 1 3 2
Nişasta(%) 71 68 62
Hücre duvarını oluşturanlar(%) 9 11 1.9
-Karışık beta-glukanlar(%) - 0.8 3.4
-Arabinoksilanlar(%) 4.9 6.0 7.0
-Selüloz(%) 2.6 2.5 5.3
-Lignin(%) 0.6 0.8 2.2
Ham enerji(kkal/kg) 4500 4425 4425
Metabolik enerji(kkal/kg) 3850 3500 3100
Tablo-1′ den de izlenebileceği gibi,mısırın yapısında yer alan düşük düzeydeki hüsre duvarı elemenleri mısırlı yemlerin viskositesine önemli bir etkide bulunamadığından ince bağırsaktaki akışkanlık çok rahat olmakta ve hayvanın yemden yaralanmasıda ona göre artmaktadır.Buğdayın mısırdan daha yüksek düzeyde arabinoksilan kapsaması,daha az sindirilip daha düşük metabolik enerjidüzeyine sahip olmasına neden olmaktadır.Arpa kullanılması durumunda yemlerin sindirimi,yüksek beta-glukan kapsamı nedeniyle,daha da düşmekte ve kanatlı yemlerinde kullanımı son derece azalmaktadır.Buğday veya arpa kullanımına bağlı olarak artan viskosite,hayvanın daha çok su içmesine yol açmakta ve bunun sonucu olarak da dışkı daha sulu ve yapışkan bir duruma gelmektedir. Bozulan dışkı, altlık ıslanmasını artırarak koksidiyoz sorununu güçleştirmektedir.Ayrıca altlık kalitesinin bozulması kümes içi rutubet ve amonyak düzeyini artırarak solunum yolu hastalıklarına ortam yaratmaktadır.
İnca bağırsaklardaki viskosite artışına etkin olan ve nişasta yapısında olmayan polisakkaritlerden(NSP) özellikle suda eriyenler büyük önem taşımaktadırlar. Annison(1991) Avustralya’daki kimi buğday çeşitlerinin neden düşük ME kapsadığını incelediğinde, buğdayın içerdiği suda çözünebilirli NSP oranı ile kapsadığı ME Arasında şekil-2′de görülen yakın ilişkiyi saptamıştır.Buna göre buğdayın yapısındaki suda çözünen NSP oranı arttıkça ,buğdayın kapsadığı ME miktarı azalmaktadır.Böyle bir etkiyi farklı bir yaklaşımla ele alan Chort(1992),buğdaydan elde edilen arbinoksilan ekstraktını farklı miktarlarda,viskositesi düşük,bir etlik yeme katarak yapacağı etkileri incelemiş ve tablo-2′de görülen sonuçları elde edilmiştir.
Şekil-2.Etlik piliçlerde düşük ME’li buğdayın içerdiği suda çözünen nişasta yapısında olmayan polisakkaritler(NSP)ile
ME değeri arasındaki ilişkiler.

NSP=Nişasta yapısında olmayan polisakkaritler

Bu araştırmaya göre, artan oranlardaarabinoksilan katılması yemin yararlanılmasına ilişkin değerleri düşürme yönünde etkimiştir.
Tablo-2.Sorgum ve kazeine dayalı etlik piliç yemine farklı oranlarda katılan buğday arabinoksilanlarının etkisi(Choct,1992).

Buğday arabinoksilanı katkısı(g/Kg)

Kontrol 10 25 40

Arabinoksilanlar(g/kg KM) 25.9 34.9 48.0 65.7 ME(kkal/kg KM) 3600 3500 3200 3000
Ağırlık artışı(6 günlük/g) 349 352 268 216
Yemden yararlanma oranı 1.91 1.95 2.49 2.70
İnce bağırsakta sindirilme oranı (%)
Nişasta 96 95 92 82
protein 75 73 69 61
Yağlar 93 92 76 69
a,b,c=aynı harfi taşımayan değerler istatistiksel önemde farklıdır(P<0.05).

Civciv ve piliçlerde yapılan viskosite çalışmalarının sonuçlarına göre canlı ağırlık kazancı ve yemden yararlanma üzerine viskosite artışının olumsuz etkisi %70-80 oranında hesaplanmaktadır(Graham,1994)
Arpa, buğday, çavdar ve yulaf gibi, kanatlıların sindirim sisteminde viskosite artışına neden olan,tahıllardaki etkin maddeler beta glukanlar ve arabinoksilanlar olduğuna göre bunların yıkılması ve eriyebilir yapı taşlarına ayrılması sorunu çözüp, bu tahıllardan yararlanma oranını artıracaktır.İşte bu amaçla beta-glukanaz ve ksilanaz enzimleri kullanıma geçilerek kanatlı yemlerinde arpa ve buğdayın büyük oranlarda yer alması sağlanabilmiştir.
İlk uygulaması 1984 yılında Finlandiya'da başlayan,arpa enzimi beta glukanaz ile yapılmış bir çok denemenin verdiği sonuçlara göre,arpanın besleyici değeri buğdayınkine eşdeğer duruma gelebilmektedir.(Graham veStobard,1993). Bu konuda yapılmış 29 denemenin özet sonucu tablo-3'te gösterilmektedir.

Tablo-3.Arpaya dayalı enzim katılarak 400.000 etlik pilicin yer aldığı 29 denemenin ortak sonucu ile buğdaylı rasyonun karıştırılması(besleme süresi 44 gün)

Yem Çeşidi Canlı ağırlık(g) Yemden Yaralanma oranı

Buğdaya dayalı kontrol 1851 2.01
%46 Arpa+Enzim* 1881 1.98
*Avizyme sx,Finnfeeds International Ltd.

Buğdayda viskositeye neden olan arabinoksilanların yıkılması amacıyla geliştirilen ksilanaz enziminin kullanımı,broyler performansını olumlu yönde etkileyerek,buğdayın ME ve potein miktarının yükseltilmesi sonucu ortaya koymuştur.Bu konuyu araştırmak amacıyla,buğdaya dayalı bir kontrol rasyonu hazırlanarak belirli bir broyler grubuna yedirilmiş ve aynı rasyona enzim katılıp ikinci grubu oluşturan broylerlere verilmiştir.Üçüncü grup olarak bir başka sürüye ise, kontrol rasyonundan %6 daha az ME içeren bir formül yapılıp buna da enzim
katılmıştır.Böyle bir denemenin sonuçları tablo-4'te gösterilmiştir.(Graham ve Stobard 1993)

Tablo-4.Buğdaya dayalı yemlere enzim katılarak 42.güne kadar beslenen etlik piliçlerden elde edilen sonuçlar.

Buğdaya dayalı kontrol+ Kontroldan %6
kontrol rasyonu enzim*düşük ME + enzim*

Başlangıç ağırlığı(g) 48 51 48
Kesim ağırlığı(g) 2154 2222 2236
Yemden yararlanma oranı 1.73 1.62 1.68

*Avizyme TX,Finnfeeds International Ltd. ,UK

Yem enzimlerinin en önemli etkisi viskositenin düşürülmesi ise de, bunun yanında , beta-glukan ve arabinoksilanları yıkarken, hücre duvar yapısınında bozulması sonucu, hücre içi protein ve nişasta gibi besin maddeleri açığa çıkarak,yemden yararlanma artmaktadır.
Proteinlerden yararlanmayı artırmak amcıyla, proteaz enzimleri de mikrobiyal yollarla üretilip enzim karmalarında,diğer enzim çeşitleriyle birlikte, yer almaktadır. Böylece hazırlanan enzim karması arpa ve buğday gibi tahılların hem ME,Hem de protein değerlerini yükseltebilmektedir.
Buğday ve arpaya ilişkin enzim etkisi viskositenin azalması biçiminde ortaya çıktığına göre, yemin içindeki diğer hammaddelerden gelen yağ ve protein gibi besin maddelerinin viskositeden ileri gelecek değer artışları buğday ve arpa gibi tahılların besleyici değerine eklenecektir. Çünkü buğday ve arpa gibi viskosite artıran bir tahıl olma-saydı yemin tüm bileşenleri normal değerlerindesindirilmiş olacaklardı.
Yem enzimlerinin kullanımı henüz yeni olmakla beraber bu alanda daha etkin ürünler elde edilmesi ve etkinin değişik yanlarının açıklanabilmesi hususlarında yeni çalışmalar yapılmakatadır. Bu çalışmaların çoğu buğday ve çavdara daha fazla etkinlik yaratacak, ksilanaz enziminin elde edilmesinde kullanılan mikroorga-nizmalardan Trichoderma longibrachiatumun verdiği ksilanaz Humicola ve Aspergillus'tan elde edilenlere
oranla daha etkin bulunmuştur. Ayrıca, farklı Trichoderma çeşitleriyle elde edilen ksilanaz aktiviteleri arasındada farklılık saptanmıtır.(şekil-3)
Aynı araştırıcılar Bacillus suptilis organizması kullanarak iki çeşit preteaz elde etmişler ve bunları Trichoderma-1 olarak adlandırdıkları ksilanaz ile birlikte kullandıklarında, farklı buğday çeşitlerine göre farklı etkinlikler elde etmişlerdir.(şekil-4)

Bu çalışmaların sonuc olarak, firmaların satmakta oldukları ticari enzim preperatlarını değiştirip Avizyme 1000 serisini geliştirmişlerdir(Tablo-5)
Tablo-5 Avizyme 1000 serisi yeni enzim ürünlerini içerdiği enzim çeşitleri ve etkime alanı

Avizyme çeşidi Etkilediği tahıl Ksilanaz Beta-glukanaz Proteaz

1100 Arpa + + +
1200 Buğday+Arpa + + +
1300 Buğday + + +

Yeni geliştirilen avizyme 1300 ile hazırlanan buğday ağırlıklı rasyonlar yardımıyla, buğdayın ME değerini nekadar artırabileceğini ölçmüştür.(Şekil-5)

Bu denemelerde 3080 Kcal/Kg ME içeren buğday örneğinden % 58 oranında kullanarak etlik civciv yemi formüle edilip temel rasyon olarak elde edilmiştir. Bu temel rasyona göre buğdayın enerji değeri % 3,6 ve 9 oranlarında artırılmış kabul edilerek, daha az yağ ve daha çok buğday içeren bilgisayar formülasyonları yapılarak hayvanlara yedirmişlerdir (Bedford,1995).Burada Buğdayın içerdiği ME düzeyi sırasıyla 3172,3265 veya 3357 kkal/kg olarak farzedilmiştir. Şekil-5'te görüleceği gibi, buğdayın ME değerini % 6 artırmakla yemden yemden yararlanma oranında kontrol gruplarına göre daha olumlu sonuç alınmıştır. Bu sonuçlara göre araştırıcı,Avizyme 1300 kullanarak, buğdayın ME değerinin güvenle %6 oranında artırılabileceğini ve 3250 kkal/kg değerinin üst sınır kabul edilmesini belirtmiştir.Bu çalışmalar sırasında ince bağırsakların sonuna doğru yapılan ölçümlerde enerji ve protein sindirimindeki artışlar saptanmıştır.(Tablo-6)

Tablo-6 Avizyme 1300 Katılmış buğday ağırlıklı etlik civciv yeminin ince barsaktaki sindirim oranına etkisi(% olarak)

Besin maddesi Kontrol Kontrol + Aviyme 1300

Enerji 67.4 73.1
Protein 72.1 77.3
Metiyonin 76.8 84.3
Sistin 48.2 65.6
Lizin 80.8 87.1
Treonin 65.8 74.4

Bu artışlar göz önüne alındığında etliik civciv veya piliç rasyonuna katılacak % 6 veya üzeriindeki buğday miktarı hayvanın protein, esensiyol amino asitler ve ME yönünden gereksiniminin önemli bir bölümünü karşılamış olacaktır.Buna ilişkin hesaplama sonuçları şekil-6 da verilmektedir.Avizyme 1300 kullanarak buğdayın ham protein vve amino assit oranlarında % 10 artış yapabileceği önerilmektedir.
Arpaya dayalı rasyonlarda ise Avizyme 1100 kullanarak arpanın ME değerinde % 10, ham protein ve amino asit değerlerinde % 15 artış yapabileceği güvenli kabul edilmektedir.
Buğdayla birlikte 300 kg/ton düzeyine kadar arpa kullanımına olanak veren Avizyme 1200 ile yapılan formülasyonlarda hem buğday, hem de arpanın ME değerinin %6 ve ham protein ile amino asit değerlerinin %10, artırılması öngörülmektedir.
Yukarıda belirtilen besleyici değer artışları yapılarak bilgisayar programına girilecek enzimli buğday ve arpanın yem maliyetinde yapacağı ucuzlatma enzim masrafının birkaç katı düzeyinde oluşabilmektedir.Doğaldır ki böyle bir fark buğday fiyatının mısırdan veya arpa fiyatının buğdaydan ne kadar aşağıda oluşuna bağlıdır. Yem enzimlerinin elde edildiği mikroorganizma türlerine göre gösterdiği ayrıcalıklar kanatlı sindiirim sisteminin koşullara göre uymlu olmalıdır. Örneğin kimi ksilanaz türleri en yüksek aktivitesini 50-55 C arasında gösterirken bir başkası 40-45 C arasında göstermektedir.Kanatlıda vücut sıcaklığı 41 C dolayında olduğuna göre ikinci tip ksilanaz seçilmelidir.Benzer durum asidite yönünden de söz konusudur.Kimi enzim çeşitleri 3 ile 5 pH sınırları arasında yüksek aktivite gösterirken kimileri 5.0 le 6.5 pH arasında en yüksek aktiviteye ulaşmaktadır (Bedford,1993).İnce bağırsaklarda pH 5.5 - 6.5 arasında seyredebileceğine göre ikinci tip enzimin seçilmesi doğaldır.Şimdiki durumda arpa,buğday,çavdar,yulaf gibi tahılların daha iyi değerlendirilebilmesi için alanında uygulanmakta olan enzimler yakın bir gelecekte diğer yem maddelerini de etkileyecek biçimde geliştirilme yolundadır.
2.6)KANATLI MEZBAHASI YAN ÜRÜNLERİNDE ENZİM KARMALARININ KULLANILMASI
Kanatlı yan urünIcri yemin degerliliğini artırmak üzere yapılan enzimle ön-sindirim işlcminde tek yönlü enzim uygulamasının yanı sıra, karmaları da kullanılarak hayvan beslemesi için gerekli olan önemIi besin unsurlarının hepsine yönelik başanIı bir uygulama yapılmış olur. Bu konuyla ilgili yapılan çaIışmaIardan S.D. Harvey'in 1992 yılında yayın1adığı bir makalede hidrolize tüy unu Uzerinde enzim kokteyli kullanarak tüy ununun hayvan besleme açısından arttırılmasından bahsctmiştir.
Tüy Unu uygun ısı işllemlerinden geçiriIdikten sonra çeşitli hayvan türrIeri için protein suplamenti olarak kullanılan değerli bir yem katkısı olarak kabul görmüştür. n Kan unuyla sinerjik olarak sütten yeni kcsiImiş danalarda ve özellikle kanatli beslenmesinde besin yoğunIuğunu arttırıcı olarak kullanılır. Fakat klasik yöntemlerin kullanıldığı tüy unu teknolojisinde yüksek buhar basıncı altında ısı uygulaması tüyün içindeki değerli proteinleri tahrip etmekte (özellikle sistin), tüyün besleyiciIiğini azaltmaktadır. Tüy'ün in vivo olarak sindirilebiliriğinin düşük olması, tüydeki polipeptit zincirJerinin arasındaki di-sülfit bağlarının hidrolize edilememesinden ileri gelmektedir.Bunların sindirilebilirliğini artırmak üzere kullanılan klasik buhar basıncı altında pişirme işlemi, diğer gerekli olan proteinlerin denature olmasına sebep olmaktadır. Ayrica bu tip pişirme işlemi sorucunda duğal görüntüsünden uzak, kahverengi, istenrneyen bir görünüm ortaya çıkmaktadır.
Geliştirilmiş enzim hdroliziyle işleme yönteminde proteaz, amilaz ve lipazdan oluşan enzim karması kullanılmaktadır. Bu karma inatçı di-sülfit bağlarının hidrolize edilmesini sağlar. Sodyum-suülfat katılarak da iyonik ortam oluşturulur. Son ürünü oluşturana kadar uygulanacak işlernlerden enzim katımı, sadece proteinin kullanılabilirliğinin arttırılmasına yöneliktir. Bunun dışındaki diğer aşamaları da belli standartlar çerçevesinde uygulamak gerekir Bunlar:
• Sterileyi sağlamak;
• Nemini gidemek;
• Dayanıklı, depolanır son ürün oluşturmak;

Enzirn karışımıyla işleme aşamaları kısaca aşağıdaki gibidir:

• Islak tüyler, yüzey suyunun giderilmesi için preslenir; rutubet
oranı % 50 nin altına indirilir. (Mekanik yöntemler ısı yöntemlerinden daha ekonomiktir).
•İşlenecek olan tüyler bir karıştırıcıya alınır.İçine enzim karışımı ve sodyum-sülfat eklenir(Sodyum-sülfat enzimlerin daha çok etkili oldukları iyonik ortam için eklenir)ve 25 dakika karıştırılır.
•Spesifik bir formülasyon hazırlamak için, içine yağlı tohum küspesi ilave ederek tekrar karıştırılır. Bu rutubeti %30 un altına indirici ve enzimatik reaksiyonları engelleyici bir etki yapar.
•Bu karışım; ekstruderlere doldurulur ve son pişirme işlemi uygulanır. Bundaki amaç enzim etkisini tamamen durdurmak ve ürünü sterilize etmektir. Ekstrüzyon, nemi %18'in altına düşürür.
•Son olarak soğutucu ve kurutucu işleme geçilir.Daha sonra orta granüler boyutta kıyıldıktan sonra son ürün oluşturulmuş olur.Son ürünün nem oranı %10'un altındadır.Tablo 3'te oluşturulan son ürürnün besin değerleri gösterilmiştir.

Kuru madde >%88.00 Protein >%45.00
Yağ <%1.50 Kül <%20.00
M.E. 3050 Cal/kg Kalsiyum %0.13
Fosfor %0.54 sodyum %0.13
Potasyum %0.58 Magnezyum %0.18
Lizin %1.35 Metiyonin %0.39
Sistin %2.70 Arjinin %3.10
Histidin %0.55 Treonin %3.10
Triptofan %0.38 Lentiyonin Eseri

Bu şekilde ekstrude edilmiş ürün her çeşit kanatlı, domuz, somon balığı ve petler için yem olarak kullanılmak-tadır. Aynca ticari sütçü sığır sürüleri için iyi bir protein suplamenti olarak kullanlmaktadr. Bu yem sayesinde süt miktarının ve içindeki yağ oranının yiikseldiği saptanmıştır. Enzim hidrolizinin en büyük avantajı ısı işlemini sınır-landırmasıdır Bununla beraber yüksek sıcaklığın meydana getireceği besin kayıplarının önüne geçilmiş olunur. 1993′te Woodgate’in yaptığı bir çalışmada buhar basıncı ile hazırlanmış tüy unuyla, enzim bio-teknolojisiyle hazır-lanmış tüy unu arasindaki protein değerleri farkı Tablo 4′de verilmiştir.

Tablo 4 Buhar hidrolizi Tüy unu Bio – işlemli tüy unu
2 Aşamalı işlem koşulları 33 dk. 105 C+ 45 dk.60 C
(Enz)+
30 dk. 165 C 15 dk. 120 C
TME,MJ/Kg 13,80 15,90
Protein % 84,50 84,20
Lizin % 1,38 1,56
Metiyonin% 0.52 0.61
Sistin 3.56 4.98
Treonin 2.70 3.25
Triptofan 0.62 0.69

Enzim karması kullanılarak yapılan ekstrüzyon yöntemini ekonomik açıdan değerlendirecek olursak daha uyumlu sonuçlar elde ederiz. Örneği ekstrusyon yöntemi için gerekli olmayan kaynatıcı, ekonomik bir fayda olarak kabul edilebilir. Ayrıca ekstrusyon için harcanan toplam maliyet, yüksek basınçla hidrolizasyon için harcanandan daha azdır. Buna ek olarak daha az enerjiye ihtiyaç vardır.
İki sistem neticesinde ede edilen proteinlerin mali değerlerini kıyaslayacak olursak enzimin katımıyla iki misli kar sağlanmış olduğunu görürüz.
Enzim hidrolizi çalışmaları genellikle tüy üzerinde yapılmakla birlikte diğer atık ürünler üzerinde de uygulanabilir. Bu ürünlerin de gastrointestinal sistemde; benzer oranda sindirilebilirliği mevcuttur. (Tüyün kokteyl ile hidrolizi konusunda kimyasal ve biyolojik detaylar üzerinde henüz geniş bir bilgi yoktur).
Enzimin etkinliği için kullanılacak enzim karışımının uygun kombine edilmesi gerekmektedir.Ayrıca ortamın iyonik durumu da çok önemlidir. Genç piliçlerin tüyleriyle;olgun pliçlerin tüylerinin hiralizasyonlarında farklılıklar söz konusudur.

3-SONUÇ
Son birkaç yılda dünyanın çeşitli yerlerindeki araştırıcılar ve ticari firmalar yem enzimlerine büyük ilgi göstermeye başlamışlardır.Bu ilgi,müşteri isteğine uygun belirli yemler için,türlere özel,çoklu enzim kavmalarının geliştirilmesi sonucunu yaratmıştır.Bu ürünler yem yapım işlemlerinden etkilenmekte ve uygun türdeki hayvanın sindirim siteminde aktivitesini koruyabilmektedir.
Enzim katkısının,ticari yemlerde verimlilik düzeyini yükselttiği ve perfonmansı düşürmeden daha değişik yem maddelerinin yeme katılabileceği mümkün kıldığı ispat edilmiştir.Ayrıca,enzim katkısı yemin maliyetini düşürebilmekte ve yem yapımcısına daha esnek davranış imkanı vermektedir.
Yemlere enzim katılmasının,gelecekte yem endüstrisi için çok değerli bir vasıta olacağı büyük bir olasılıktır.Bunun yanında yem yapımcılarının dikkat etmesi gereken diğer bir hususda,hayvan yemlerine katılması uygun olmayan enzim ürünlerinin halen daha piyasalarda yer alabilmesidir.Etkin yem enzimlerinden tam olarak yararlanabilek uygun yem formülasyonlarının hazırlanabilmesine bağlıdır.

Yem katkı maddesi olarak enzim kullanımının sağlamış olduğu fayda ilk olarak 35 yıl önce Washington State üniversitesi’ndeki arastırmacılar tarafndan gündeme getirilmiştir. Enzirn ilavesi yemin kalitesini arttırmak yönünde sağladığı faydanın yanı sira ekonomik açıdan da tercih edilmektedir. Bu nedenle çok uzun yıllar boyunca yem araştırmacılar enzim sistemleri üzerinde çalışmışlardır. Son yıllarda özellikle atık materyallerin geri dönüştürülmesinde kullanılan bio-teknik yöntemler bu ürünlerin maksimum seviyede kullanılabilirliğini sağlamaktadır.
Enzimin yararlılığını etkileyen bir çok faktörün yanı sıra, yeme, yemin işlenmesinden önce veya sonra katılması da çok önemli bir faktördür. Enzimerin önce katılmasıyla ön sindirime tabi tutulan rasyonların özellikle broyler bes-lenmesinde önemli bir yeri vardır. Enzim katma işlemi peletleme öncesi yapılabildiği gibi; işlem süresi boyunca ya da peletleme sonrası da yapılrnaktadır. Enzim işleme süresi boyunca katılıyorsa özellikle çok dikkat edilmesi gerekmektedir.

Teves ve arkadaşlarının bildirdiğine göre en olumlu etki eksojen enzimlerin, işleme önce katılmasıyla alın-mıştır. Böylece yemin besleyici değerini azalt ısı düzeyi düşürülmekte ve ısısnın uygulandığı zaman aralığı daral-tılmaktadır.Böylece yemin katalitif olarak değeri arttırılırken dolaylı yoldan mali kar elde edilmektedir.Birim za-manda buhar hidrolizi için gerekli olan ısı,enzimle hidroliz için gerekli olan ısıdan daha fazladır.

4-KAYNAKÇA

1-BAHADIR O. Broyler rasyonlarına enerji kaynağı olarak mısır yerine buğdayın çeşitli enzimlerde kullanım olanaklarının karşılaştırılması üzerine bir araştırma 1997

2-Kartal Kimya Kaynak derlemeleri 1991-1997

3-Prof. Dr. KESKİN H. Besin Kimyası 1987

4-Prof. Dr. YELDAN M. Yemler ve hayvan besleme ANKARA 1994

5-Doç. Dr. IŞIK N. Hayvan beslemede iz elementler, etkicil maddeler ve antibiyotikler ANKARA 1975

6-Doç. Dr. KILIÇ A. Yemler ve hayvan besleme İZMİR8

2.1.2 Alglerin Çeşitleri
Algler genellikle hareket etmezler. Büyüklükleri 5-100μm arasında bulunur. Genel olarak algler, halk sağlığı yönünden zararlı değildirler. Fakat bazı mavi-yeşil (cyano) alg türleri endo- veya exo- toksin (egzotoksin) üretirler. Kafi derecede vücuda alınırlarsa sağlık açısından zararlı olabilirler. Algler güneş ışınlarından faydalanarak karbondioksitten hücre maddelerini teşkil ederler. Açığa çıkan oksijen alglerin bol miktarda yaşadıkları sularda çözünmüş oksijen konsantrasyonlarının artmasına neden olurlar. Normal fotosentez yapan birçok alg karanlıkta yaşamaya devam eder. Fotosentez ve solunum olayı birbirini takiben ortama hakim olur.
Alglerin 15 000’den fazla türü vardır. Fakat su kirlenmesine sebep olanları dört grupta inceleyebiliriz. Bu gruplar pigmentlerinin rengine göre ayrılmışlardır.
Mavi-yeşil algler (cyanobakterial dominance)
Pigmentli flagellatlar (pigmenteal flagellates)
Yeşil algler
Diatomalar
olarak sınıflandırılmıştır.
2.1.2.1 Mavi-yeşil Algler

Tatlı su sistemlerinin, besi maddeleri (nütrient) ile zenginleşmesi sonucu meydana gelen ötrofikasyon olayı bu algler tarafından gerçekleşir. Yani mavi-yeşil algler foto ototroftur. Karanlıkta yaşayamazlar. Fakat bazıları azot ihtiyaçlarını atmosfer azotundan sağlayabilirler. Bu nedenle dünyanın her yerinde, toprakta, suda, denizlerde görmek mümkündür. Arıtma sistemlerinde bakterilere yardımcı olurlar. İkilenme süreleri 3-4 saattir. Fotosentez sonucu açığa çıkan oksijen, aynı ortamda büyüyen aerobik bakteriler tarafından karbonlu bileşiklerin oksitlenip karbondioksite dönüşmesinde kullanılır. Bu nedenle algler bakterilerle ir ilişki içersinde oksidasyon havuzlarında atık su arıtmada kullanılır. Ayrıca atık sulardan ağır metal giderilmesinde de kullanılabilir. Pigmentleri hücre sıvısına karışmış durumdadır. Sularda kötü kokulara, tada ve görüntü kirliliğine sebep olurlar. Mavi-yeşil alglerin üç türü egzotoksin üretirler. Bu türler Anabaenopsis, Microcystis ve Aphaniizomenon adını alırlar. Alg patlaması sırasında meydana gelen ekzotoksin konsantrasyonu memelilerde, kuşlarda, balıklarda kafi dozlarda alındığı zaman hastalık yada ölümlere sebep olurlar. Rekreasyon yerlerinde yüzme sırasında ve içildiği zaman insanda deri tahrişlerine ve barsak enfeksiyonlarına yol açarlar. Endotoksinler ise, heterotrofik gram negatif bakterilerin ve mavi-yeşil alglerin hücre zarlarının normal bir bileşimi olup (immunuo suppresed) hastalarda toksimia ve shock’a yol açarlar.
2.1.2.2 Pigmentli Flagellatlar

Bunların çekirdeği, kloroplastları flagellaları (kamçı) ve göz şeklinde bir benekleri bulunur. Bu grubun içinde yeşil renkli hareketli formlara rastlanır.
2.1.2.3 Hareketsiz Yeşil Algler

Bunlar tek yada çok hücreli olabilen organizmalardır. Tek hücreliler genel olarak küçüktür. Çok hücreliler yüzen büyük kitleler teşkil edebilirler. Bu tür en çok aerobik ve fakültatif stabilizasyon havuzlarında görülür.
2.1.2.4 Diatomalar

Renkleri altın sarısına kaçan kahverengidir. Hareketlidirler. Yapısında silisyum dioksit bulunur. Bazen saça benzeyen flamentlerden koloniler teşkil ederler.
Algler filtre yüzeyine yeşilimsi ve kahverengimsi bir renk verirler. Havalandırma havuzlarındaki kanallar boyunca ve savaklar üzerinde de algleri görmek mümkündür. Oksidasyon havuzlarında önemli rol oynarlar. Alg türlerinin arıtma sistemlerindeki hakimiyeti besi maddeleri cinsi ve konsantrasyonuna bağlı olmakla birlikte, euglena ve chlorella gibi phytoflagellalar genelde en çok rastlanan alglerdir. Besi maddelerinin seviyesi düşük olduğu zaman genelde yeşil algler sisteme hakimdir. Shirogya, vaucheria ve ulothrix bu yeşil alglerin en önde gelenidir. Phacus, euglena, chlamydomonas, navicula, oscillatoria, vlothrix damlatmalı filtreler ve oksidasyon havuzlarında görülen alglere örnektir.

Tablo 2.1 Alglerin dört ayrı büyük grubunun karşılaştırılması

Alg Grubu
Karakteristik Mavi-yeşil Yeşil veya kahverengi Yeşil alg Diatoma
Renk Mavi-yeşil Yeşil veya kahverengi yeşil Kahverengi(açık yeşil)
Pigmentin yeri Hücrenin bütününde Plastidlerde Plastidlerde Plastidlerde
Nişasta yok Var veya yok var Yok
Sümüksü örtü Mevcut Ekseriya yok Ekseriya yok Ekseriya yok
Çekirdek Yok Var Var Var
Flagellum Yok Var Yok Yok
Hücre duvarı Sümüksü örtüden ayrılamaz. Çok ince veya yok. Yarı-rijit Çok rijit
“Göz”(benek) Yok Var Yok Yok

2.2 ÖTROFİKASYON

Göl ve haznelerin, su hayatını besleyecek azot ve fosfor gibi elementlerle zenginleşerek kalitesinin bozulmasına ötrofikasyon denir. Besi elementlerinin fazla oluşu dengeyi bozar ve zooplankton tarafından tüketilmesi kolay olmayan mavi-yeşil alglerin birden bire fazla miktarda üremesine yol açar. Dolayısıyla mavi-yeşil alglerin ortamda görülmesi ötrofikasyonun belirtisidir.
Ötrofikasyon sebebi ile sular bulanık bir hal alır. Suda yüzen alg kitleleri rüzgarla sahile vurur. Çürüyerek kötü kokular çıkmasına sebep olurlar. Çürüyen algler aynı zamanda çökelerek çözünmüş oksijenin azalmasına yol açarlar.
Alg üremesi ve anaerobik ayrışma olayı dolayısıyla meydana gelen tat ve koku, içme suyu tasfiyesini zorlaştırır. Ayrıca alg büyümesi hızlı kum filtrelerin tıkanmasına veya geri yıkama periyodunun azalmasına sebep olurlar.
Suları bulanık haznelerdeyse durum daha farklıdır. Küçük haznelerde sular kolaylıkla bulanık hale gelebileceğinden suya ışık nüfuz edemez. Bu sebeple bitkisel üretim ve alg yetişmesi daha az olur. Besi maddesi bol miktarda mevcut olsa bile, güneş ışığının eksikliği nedeniyle fotosentez yetersiz olur. Fakat bu halde de aşırı bulanıklığın içme suyu temini için mahzurlu olduğunu belirtmek gerekir.
Çözünmüş oksijen konsantrasyonlarının azalması, mikrobiyal aktivitenin fazlalaşması, yüksek bulanıklık ve renk ile ilerde THM (trihalometan)’a, dönüşecek olan maddeler, ötrofikasyonla ilgili su kalite parametreleri arasında sayılabilir. Bunlar, su tasfiyesini olumsuz etkilemekte, tat ve koku problemleri ile filtrelerin tıkanmasına yol açmaktadır. Ötofikasyonun en önemli işareti alglerin belirmeye başlamasıdır. Alg su ortamında her yerde bulunan bir organizmadır. Tatlı, acı ve tuzlu bütün sularda bulunur. Kayalara yapışık (bentik) olarak bulunabileceği gibi suda asılı (hareketli) halde de bulunabilir. İçme suyu kaynaklarında en çok bulunan alg çeşidi mavi-yeşil alg türleridir. Kışın gündüz müddetinin azlığı ve düşük sıcaklık, fotosentez faaliyetini azaltır. Suda bulunan besi elementleri az kullanılır, dolayısıyla bunların miktarı fazlalaşır. Günler uzar ve sıcaklık artarsa, fotosentez hızı artarak alg patlaması olur. Yani, algler çiçek açar. Artan mikrobiyolojik faaliyet ortamda besi elementleri tükeninceye kadar devam eder. Bundan sonra alg miktarında azalma olur. Yaz mevsiminde birbirin takip eden bir dizi alg patlamaları olabilir.
2.2.1 Ötrofikasyonda Alg Kontrolü
Araştırıcıların çoğu, bir göl, gittikçe daha ötrofik hale gelirken gelişmeyi sınırlandıran esas faktörün fosfor olduğuna inanmaktır. Mavi-yeşil alglerin atmosfer azotunu tespit edebilmesi de bu kanaati doğrulamaktadır. Bundan dolayı göle giren azot miktarını sınırlandırarak besin kaynaklarının kontrolü şüpheli bir işlemdir. Bugünkü durumda göllerde bitki üremesinin kontrolü için fosfor girişinin azaltılması üzerinde durulmaktadır.
Ötrofikasyonun kontrolü için esas metot, besi elementlerinin girişini kontrol etmek ise de, bazı geçici usuller de tatbik edilebilir. Bunlardan biri, alttaki soğuk suyu yüzeye pompalayarak tabakalaşmayı kırmak ve suni bir karışım hasıl etmektedir. Bu durum, esas tat ve kokuya sebep olan mavi-yeşil alglerin yerini, daha az zararlı olan yeşil alglerin almasına imkan verir.
Mikro eleklerle suyu süzerek alg gidermek çok pahalıdır ve pratik bir işlem değildir. İçme suyu maksadıyla kullanılan göl ve haznelerde, bakır sülfat vasıtasıyla alg kontrolü genel olarak tatbik edilen bir yoldur. Fakat bu kimyasal madde bazı bakımlardan ötrofikasyon kontrolünde yetersiz kalmaktadır. Ayrıcada pahalı ve vakit alıcı bir iştir. Su otlarını öldürmek için daha başka herbisidler, yani bitki öldürücü ilaçlar da vardır.
2.3 SULARDA TAT VE KOKU

Tat ve koku problemi hem yer altı hem de yüzeysel sularda, su temininde karşımıza çıkar. Ancak tabii ki yüzeysel sularda gerek tabii olarak gerekse insanlar tarafından verilen organik atıklarla daha fazla kirlenmeye maruz kaldığından, daha fazla tat ve koku problemiyle karşılaşırız.
Koku eşiği olarak bilinen Threshold koku seviyesinin üst sınırı 3-5 arasındadır. Bazen bu değerlerde dahi tüketici itirazları gelebilmektedir.
İçme suyu kalitesinin estetik bileşenlerinin içinde tat ve koku, bulanıklık, renk, mineralizasyon ve sertlik bulunur.
Sularda tat ve koku problemi genelde beraber bulunur. Tat problemi tuzlardan yani toplam çözünmüş katı madde miktarının yüksek olmasından meydana geldiği gibi demir, bakır, manganez, çinko gibi metallerin bulunmasından da kaynaklanır. Bunların dışlarında evsel atık suların su kaynağına karışması, sanayi atık sularının bilhassa fenol, yağ ve benzeri kimyevi maddelerin karışması, hidrojen sülfür ve metan gibi suda çözünmüş gazlar, yabani ot ve böcek mücadelesinde kullanılan zirai mücadele ilaçları da sebep olabilir. Fakat tat ve koku probleminin en büyük nedeni organizmalar, filamentli bakterilerin actinomycetleri ile mavi-yeşil alglerdir. Ayrıca çürüyen bitkilerden ve mikrobiota metbolitlerinden kaynaklanır.
Yapılan araştırmalar içme suyunda koku ve tat problemine neden olan birinci sebep algler, ikinci sebep ise bitki örtüsünün çürüyüp ayrışması olduğunu göstermiştir.
Alglerin sebep olduğu kokular çürük, septik ve klinik türünde olabileceği gibi, çayır kokusu, küf kokusu, sarımsak kokusu ve balıksı kokular da algler tarafından çıkarılabilir. Çürümüş alglerin suya verdiği tadın tatlı ve acı olduğu da tespit edilmiştir.

2.3.1 Tat Ve Koku Probleminde Temel Kriterler

Günümüzde emin ve estetik bakımından kaliteli bir içme suyunun temini, ulaşılması istenen
en önemli kriterler arasındadır. Tüketiciler de daha hassas, tatminsiz ve şikayetçi bir duruma gelmişlerdir. İçme sularının tat ve damak zevklerine uymayan bir özellik aldığını hissetmeleriyle birlikte hoşnutsuzluklarını ifade etmeye başlamaktadırlar.
Genel olarak tat ve koku problemi ya tabii yada suni, yani insan yapısı olan kaynaklara dayanır. Tabi olanlar mikroorganizmalardan, bilhassa alg ve bakterilerden ileri gelir. Alg büyümesi en büyük problemdir. Alg büyümesi sebebi ile estetik görünüş bozulur, koku ve tat problemleri meydana gelir. Mavi-yeşil algler gibi bazı yosunlar sebebiyle zehirli madde konsantrasyonları artar. Bakteriler birçok kimyasal bileşik üretir ve sulardaki topraksı kokunun nedenidir. Su kirlenmesi bakımından problem olan alg türleri mavi-yeşil alglerdir, yani cyanobacter de denilen canlılardır. Bu alglerin ürettiği iki kimyasal madde çevre kirlenmesi bakımından bilhassa önemlidir. Sulara tat ve koku veren bu iki madde,
• geosmin (GEO)
• 2-metil isoberneol (MIB) adlarıyla anılırlar.
İnsan yapısı koku ve tat ise, içme suyu arıtma tesislerinde kullanılan kimyasal maddelerden, su boruları ve haznelerin kaplamalarından (korozyona karşı kullanılan malzemelerden sızan kimyasallardan) oluşur. Bu maddelerin suda çözünürlüğü önemli bir rol oynar. Bunlar çok küçük konsantrasyonlarda bile suya çok kötü tat ve koku verirler.

Tablo 2.2 İçme suyunda bulunan tat ve koku maddelerinin karakteristikleri (Jagt, 1999)
Tipi Örnek Koku eşiği mg/l Kaynak
Topraksı (earthy) Geosmin 15*10-6 Awwa, 1987
Küf (musty) 2,4,6,-trichloranisole 3*10-8 Grififths, 1974
Küf (moldy) Chlordane 2*10-4 Awwa, 1987
Klorlu Hipoklorit asi 0,32 Awwa, 1987
Kimyasal madde Etilasetat 4,3 Awwa, 1987
Fenolik 2,4 diklorofenol 2*10-3 Faust, 1983

Gaz kromatografisi (GC) ve kütle spektrometresi (MS) prensiplerine dayanan kantitatif ölçme
metotları geliştirilinceye kadar bu maddelerin tayin ve teşhisleri panelistlerin koku ve tat duyularına dayanarak yapılacaktır. Çünkü MIB ve GEO tayin metotları henüz standardize edilmiş değildir. Oraganolleptik test de denilen ve insanın koku ve tat duygusuna dayanan bu test bugün için hem ucuz, hem de pratik olup arıtma tesisi operatörleri tarafından başvurulabilecek yegane metodu teşkil etmektedir. Bununla beraber subjektif olup şahıslara göre değişebilir.
2.3.2 Tat Ve Koku Testleri:

Tat ve koku tecrübeli kimseler tarafından duyu organlarına istinaden ifade edilmiştir. Bu kimselerin teşkil ettiği gruba panel adı verilir. Hala da tat ve kokunun ancak bu şekilde kalitatif olarak belirtilebileceği düşünülmektedir. Genel olarak bu testler de içme suyu sıcaklığı 25 °C sıcaklıkta yapılmaktadır. Bu hususta iki yaklaşım mevcuttur. Birinde numune istatistik bakımından güvenli neticeler elde etmek için yedi kısma ayrılır ve her bir kısım kokusuz ve tatsız bir su ile değişik oranlarda seyreltilir. Böylece hangi seyrelme oranında kokunun kaybolduğu, özel olarak yetiştirilmiş bir panelist insan grubunun tayinine bırakılır. İkinci metotta ise panel üç çeşit sudan birini tespit eder. Bunlardan ikisi referans numunesi, üçüncüsü ise test edilecek sudur. Panelistler normal insanlardan daha hassas duyu organlarına sahip olmamalıdırlar. Testin yapılış şekli ile ilgili bir eğitimden geçirildikten sonra göreve başlarlar. Çok sayıda numune kısmı ile çalışıldığından istatistik bir değerlendirme ile hata miktarı azaltılır ve güven derecesi arttırılır.
Netice seyrelmeyi gösteren bir sayı ile ifade edilir. Buna tat ve koku eşiği sayısı adı verilir. Bu sayı, koku eşiği numarası ve tat eşiği numarası adlarıyla anılır. Koku eşik sayısı üçten büyük olan numunelerin tat eşiği sayısı aletle ölçülür.
2.3.3 İçme Suyuyla İlgili Tat Ve Koku Problemleri

İçme suyunda toprak/küf (eartby/musty) kokusunun gözlenmesi bütün dünyada bir problem haline gelmiştir. Bu tür koku, içme suyunda, mavi-yeşil algler (cyanobacteria) ve actinomyceteler tarafından üretilen iki kimyasal maddenin eseridir. Bu maddeler 2-methy isoorneol (2-MIB) ve geosmin (GEO) adlarıyla anılırlar. Bunlara metabolit de denilebilir. Streptomycetelerin 12 soyunun 2-MIB ve GEO ürettiği Tsuchiya ve Matsumota (1999) tarafından gösterilmiştir. Bu araştırıcılara göre, genel olarak mavi yeşil algler ya 2-MIB yahut GEO üretirler. Halbuki actinomyceteler her iki bileşiği de hasıl ederler. Bir soğutma kulesinin suyundan izole edilmiş Oscillatoria f.granulatanın aynı anda MIB ve GEO ürettiği son araştırmaların neticesinde ortaya çıkmıştır (Tsuchiya ve Matsumota,1999).
2.3.4 İki Binli Yıllarda İçme Suyunda Koku Ve Tat Çemberi

Son 15 yıl içinde geliştirilen tat ve koku çemberi içine,sekiz sınıf koku, dört sınıf tat ve bir sınıf ağız ve burun yoluyla algılanan koku ve ta yazılmıştır.
10 yıl içinde, dezenfektan maddelerin klor-ozon kokusu ile geosmin in toprak kokusu ve 2-methylisoborneol (2-MIB) bileşiğinin küf kokusuna ilaveten diğer yeni koku tipleri ortaya çıkmıştır. Bu tat ve kokuları tanıyabilmek için gaz kromotografisi (GC) ve kütle spektrometresi (MS) tekniklerine dayanan aletli ölçme metotları yanında bir panelist grubun duyu organları ile koku ve tadı teşhis ettikleri koku-tat profili analizi (flavor profile analysi (FPA) de uygulanmaktadır.
İki grup kimyasal madde için kokuların algılanması çok iyi anlaşılmıştır. Bunlar klorlozon ve toprak/küf kokularıdır. Bunların en tanınmış olanları GEO ve 2-MIB’dir. Son 10 yıl içinde koku ölçümlerinde GC, MS gibi yeni tekniklerin kullanılması sonucu başka kokular da tanınır hale gelmiştir.
Kokuya sebep olan bir maddenin kimyasal olarak teşhisi çok önemlidir. Mesela bir alg yosunu gelişirken salatalık kokusundan balık kokusuna kadar değişen kokular çıkarır. Tat ve koku çemberi, spesifik tat ve koku problemleri ile bunların sebepleri arasındaki ilişkileri düzenler.

Şekil 2.? 1992-1997 yılları arasında içme suları ile ilgili olarak rapor edilmiş 72 vakanın yüzdelerinin kaydedildiği koku ve tat çemberi (Bruchet, 1999)

2.3.5 Koku Ve Tat Profili Analizinin Temelleri

Toprak/küf koku grubuna giren kokular, GEO 2-MIB ve 2,4,6,-trichloroanisole (TCA) gibi birbirinden farklı kimyasal maddeler tarafından meydana getirilebilir. Bunların arasındaki fark, sadece, koku ile kimyasal madde arasında doğrudan ilişki kurarak tespit edilebilir. Mesela distile suda, ıslak çamur kokusu, şeker pancarı ve nehir tabanının kokusu olarak tanımlanır. 2-MIB kokusu ise, küf, kafuru ve bodrum kokusu şeklinde açıklanabilir. Salatalık kokusunun trans,cis-2,6 nonadianal bileşiğnin kokusu olduğu tespit edilmiştir. Koku şiddeti ile buna sebep olan kimyasal madde konsantrasyonu arasında iki model geçerlidir.
• I= koku şiddeti =m* log (konsantrasyon) + b (2.1)
(weber- fechner modeli)
• I= koku şiddeti =k *(konsantrasyon) n (2.2)
(stewens, kuvvet kanunu modeli)

2.3.6 Bazı Tat Ve Kokuların Sebebi Olan Bileşikler

2.3.6.1 Toprak ve küf kokusu (earthy/musty/moldy)

GEO, 2-MIB ve TCA bu grupta kokuya sebep olan kimyasal bileşiklerdir. Bileşiklerin koku eşik konsantrasyonu < 10 ng/l olarak verilmektedir. GEO toprak kokusuna sebep olur. 2-MIB bileşiği ise hem actinomyceteler, hem de algler tarafından üretilen ve sularda küf kokusuna sebep olan mikrobial metabolitlerdendir. 2,4,6-TCA bileşiği 20 - 80 pg/l değerinde bir koku eşik konsantrasyonuna (=OTC) sahiptir.
2.3.6.2 Klor ve ozon kokusu

Hipoklorit asidi ve hipoklorit iyonları aynı koku tarifine sahiplerdir. Bu asit için pH<6 ve OTC=0,28 mg/l’dir. Hipoklorit iyonu için pH>9 olup koku eşik konsantrasyonu OTC=0,36 mg/l değerine yükselir. Karakteristik koku yüzme havuzu kokusudur. Son çalışmalar, yüksek çözünmüş katı madde konsantrasyonlarının OTC üzerine etkide bulunduğunu göstermektedir. Keza bu araştırmalarda, suda serbest veya kombine klor bakiyesi mevcut olmadığı zamanlar bile, klora benzer şiddetli kokuların rastlanabileceği anlaşılmıştır. Bu tür kokuların sebebi henüz bilinmemektedir.
2.3.6.3 Hoş kokular (sebze/meyve/çiçek kokuları)

İçme suyu tesislerinde son zamanlarda bu tip kokulara rastlanmaktadır. Mesela Paris yakınlarındaki Morsan içme suyu tesisinde,C-7’den daha yüksek molekül ağırlıklı aldehitlerin (heptanal) ile, ozonlama sırasında çıkan meyve kokuları arasında yüksek bir korelasyon seviyesi bulunmuştur. Trans,cis-2,6-nonadienal isimli mikrobial bir metabolit de sularda salatalık kokusuna sebep olan yeni bir vaka olarak tat ve koku çemberinin son şekline ilave edilmiştir.
2.3.6.4 Tıbbi kokular (hastane kokuları)

Bromofenoller, tıpkı klorofenoller gibi aynı koku tarifine ve OTC değerine sahiptirler. Iodoform da bunlar arasında olup hastanelerin fenolik kokusunun sebebidir. Bromofenollerin varlığı da klorofenoller gibi pH’nın bir fonksiyonudur. Haznelerin kaplamalarından sızan fenoller, bromür iyonlarının mevcut olması halinde su şebekelerinde bromla birleşirse, bromofenol bileşiklerini meydana getirir.
En yüksek tat şiddeti, klor/fenol oranının 2:1 olması halinde ortaya çıkar. Kokulu klorofenollerin varlığı da yüksek derecede pH’a bağlıdır.

Suda mevcut tabii humic asid, haloform reaksiyonu ile sağlığa zararlı olan bromlanmış ve iyotlanmış haloformları meydana getirmek üzere reaksiyon yapar. 0,3 ile 10 μg/l konsantrasyonları arasında iyotlanmış haloformların varlığı, içme suyunda hastane tat ve kokusuna sebep olmaktadır.
Son araştırmalar azı deniz alglerinin basit bromofenolleri ve çok sayıda diğer bromlanmış bileşikleri ihtiva ettiğini göstermiştir. Bu algler ile beslenen balıkların etlerinde bu sebeple iod ve iodoform kokusu oluşmaktadır. Bu yeşil deniz alglerinin fenollerinin, 4-hydroxybenzoic asidi ve 4- hydroxybenzyl alkollerini bromofenollere dönüştüren bir enzime sahip oldukları anlaşılmıştır. Diğer taraftan deniz alglerinin bromoform (CH3Br) gibi uçucu halokarbonları ürettiği bilinmektedir. Bu maddeler, endüstri emisyonlarıyla izah edilebilecek seviyelerin çok üstünde olduğundan, son yıllarda ayrı bir ilgi alanı oluşturmuştur.
2.3.6.5 Çayır/saman/ağaç kokusu

Bu hususta son zamanlarda iki bileşiğin mevcut olduğu anlaşılmıştır. Bunlar cis-3-hexen-2ol ve cis-3-hexenyl acetat adlarıyla tanınmaktadır. Bu kimyasal maddeler, taze çimenin bir günden az bir süre ile suya karıştığı zaman ortaya çıkardığı kokunun sebebidir. Cis-3-hexen-1-ol maddesinin bir yeşil alg türü tarafından meydana geldiği bir başa çalışmada bildirilmiştir.
Bu gruptan yeni bir bileşiğin saman ve ahşap kokusuna sahip olduğu tespit edilmiştir. Β-cycloritral isimli bu bileşik bir alg patlaması sırasında bir gölde ve buradan alınan tasfiye edilmiş suda görülmüştür. Yüksek konsantrasyonlarda bu maddenin tütüne benzer bir kokuya sahip olduğu bildirilmiştir.
2.3.6.6 Bayat balık kokusu

İçme suyunun ozonlanması sırasında bodrum ve kilerlerin ağır, kokuşmuş havasını andıran kokusuyla sabun kokusuna benzer kokular algılanmıştır. Balık kokusu öteden beri alg kültürlerinde hissedilen ve birçok araştırmacı tarafından rapor edilen bir kokudur. Bir alg türünün ürettiği metabolit olan trans-2,4,-heptadienal maddesinin balık kokusuna sebep olduğu tespit edilmiştir. Suda çürüyen çimenin de bazı hallerde bu kokuyu verdiği bildirilmiştir.
2.3.6.7 Bataklık kokusu/septik kokular/kükürt kokusu

Çürüyen bitkiler ve alg yosunlarının ölü kalıntıları ve yan ürünleri bakteriyal ayrışma sonucunda bu pis kokular oluşur. Bu kötü kokular dimetilsülfür ve dimetiltrisülfür kokusu olup ekseriya besi maddesi ihtiva eden havasız yeraltı suları ve hipertrofik su sistemlerinin hipolimnion tabakasında anaerobik şartlarında oluşmaktadır. Bunlar çürüyen bitkiler ve bozulan gıda maddelerinden de çıkabilir. Kötü kokulu olan bu bileşiklerin aerobik şartlarda da meydana gelebileceği anlaşılmıştır. Son olarak rapor edilen bir olayda içme suyu alınan bir gölden çıkan pis kokuların dimetiloligosülfür kokusu olduğu tespit edilmiştir ve yapılan incelemeler sonunda bunun peridinium gatunense türü bir alg tarafından üretildiği sonucuna varılmıştır. Gerçekten bu pis kokular alg patlaması ile üst üste düşmekte ve ölü alg hücrelerinin parçalaması sonunda açığa çıkan maddelerin oksijeni bol sularda bakteriler tarafından ayrıştırılmasından meydana gelmektedir.
2.3.7 Tat Ve Koku Olaylarının Sınıflandırılmasına Genel Bir Bakış

Mallevialle ve Suffet (1987), ham ve arıtılmış içme suları için bir tat ve koku çemberi teklif etmişlerdir. Tat bölgesinde dört temel tat yer alır. Bunlar, ekşi/asidik, tatlı, tuzlu ve acı olarak isimlendirilmiştir. Bunlara ek olarak beşinci bir kategori, ağız ve burun yoluyla algılanan tatlardır. Böylece tat ve koku çemberinin üst kısmındaki tatlar için bu beş bölge tahsis edilmiştir.
Tat ve koku çemberinin geri kalan kısmı kokulara ait olup sekiz parçaya ayrılmıştır. Bu sekiz grup saat akrebi yönünde yer almak üzere şu şekilde sıralanmıştır:
a. Toprak-küf kokusu
b. Klor-ozon kokusu
c. Çayır-saman-sap-ağaç kokusu
d. Bataklık-septik-kükürt kokusu
e. Sebze-meyve-çiçek kokusu
f. Balık kokusu
g. Hastane ve fenol kokusu
h. Kimyasal madde ve hidrokarbon kokusu
2.3.8 Geosmin (GEO) Üreten Algler Ve Etkileri

İçme suyu kaynağı olarak kullanılan yüzeysel sularda topraksı kokulara sebep olan kimyasal bileşik literatürde geosmin adıyla bilinmektedir. Bu bileşiğin kimyasal formülü trans-1,10-dimethyl-tran-9-decalol) şeklindedir. Birkaç plankton siyanobakter, yani mavi-yeşil alg türü geosmin maddesini üretir. Çok karşılaşılan anabaena türü de bunlar arasındadır. GEO, bir içme suyu kaynağına girerse, su tasfiyesi sırasında bunun giderilmesi, çok pahalı ve bazen de etkisiz su arıtma metotlarının kullanılmasını gerektirir. Glaze ve diğerleri (1990), serbest klor (Cl2), klor dioksit (ClO2), monokloramin (NH2Cl), potasyum permanganat (KmnO4) ve hidrojen peroksit (H2O2) gibi oksitleyici maddelerin tamamını GEO’nin giderilmesinde etkisiz kaldığını göstermiştir.
Ozon, sudaki bu topraksı tat ve kokuyu gidermekte etkilidir. Fakat bu sırada toprak ve çamur kokusunun yerini meyvemsi tatlı bir koku almaktadır. Ozonun hidrojen peroksitle kombinezonu olan ve PEROXONE adıyla bilinen bir prosesin tek başına ozon tatbikinden daha etkili olduğu ifade edilmiştir. Taneli aktif karbonun sudaki topraksı kokuyu giderdiği, fakat girişte GEO konsantrasyonu 140 mg/l’i geçtiği zaman, tasfiye tesisi çıkış suyuna bu kokunun hissedildiği gözlemlenmiştir.
Çok şiddetli koku problemlerinin olduğu vakalarda taneli aktif karbon ve ozon uygulamasının da bir üst sınırı olduğunu göstermektedir. Maalesef, gidermede etkili olan bu iki metot, aynı zamanda pahalı bir arıtma yöntemidir. İçme suyunda toprak kokusunu gidermek için etkili alternatif bir metot, GEO varlığının ve suya karışmasını önlemek için gerekli tedbirlerin alındığı bir hazne yönteminin uygulanmasıdır. Halen topraksı kokuyu en iyi kontrol metodu, hazneye bakır sülfat ilavesidir. Bakır sülfat, GEO üreten mavi-yeşil algleri etkili bir şekilde öldürmekte ve kötü kokulu alg patlamalarını bertaraf etmektedir.
2.3.8.1 Geosmin ve etkileri

Belirtildiği üzere, GEO, bazı mavi-yeşil algler tarafından üretilen ve sularda istenmeyen bir kokuya sebep olan bir kimyasal maddedir. Bu bileşiğin istenmeyen pis kokusu yanında, su kirlenmesine de sebep olan başka kötü etkileri de vardır. Su ortamına bu madde, başka alg türlerinin gelişmesini hızlandırıp su kalitesini düşürmektedir.
Gelişmesi hızlandırılan algler arasında, yeşil bir alg türü olan selenastrum da vardır. GEO’nin ya büyümeyi kamçıladığını, yahut büyümeyi engelleyen parazitik bakterilerin veya mantarların sayısını azaltan bir antibiyotik rolü oynadığı bilinmektedir.
Birçok alg türlerinin, diğerlerinin gelişmesini önleyen maddeler salgıladıkları, bir kısmının ise tersine biyolojik hayatının gelişmesinin hızlandırdığı bilinmektedir. Mesela, inhibüsyon halinde alg, ortama salgıladığı madde ile gelişmeyi hızlandıran canlıların üremesini önlemekte, inhibüsyon maddelerini salgılayan alglerin gelişmesini ise hızlandırmaktadır. Glycolic asid, bütün alglerin ürettiği ortak bir madde olup, algin gelişmesndeki gecikme fazını ortadan kaldırarak chlorella isimli bir alg türünün üremesini hızlandırmaktadır. (Nalewajko ve diğerleri 1963) Birkaç araştırmada ise, alglerin antibakteriyel maddeler salgıladığı ve algin tabii düşmanı olan canlıların gelişmesini önlediği anlaşılmıştır.
Mavi-yeşil alg patlamaları sırasında GEO’in topraksı kokusu genellikle hissedilir. İçme suyu temininde ciddi problemlere yol açar.
Araştırıcılar bakır sülfat ile alg mücadelesinin yapıldığı bir haznede GEO konsantrasyonunun değişimini incelemişler. Bu çalışma, GEO üreten çok tanınmış bir mavi-yeşil alg türü olan anabaena circinalis hakkında daha fazla bilgi edinmek, GEO ve klorofil-a’nın haznedeki dağılımını tespit etmek amacı işe yapılmıştır. Klorofil-a fotosentetik bir boya maddesi (pigment) olup alg biyokütlesini temsil eden bir indikatör olarak kullanılmıştır. Deneyler üç saat içinde yapılarak zamanın etkisi engellenmiştir. Bu deney sırasında beş ton bakır sülfat kristali kullanılmıştır. Bu uygulamadan donra bazı yerlerde hala yüksek GEO konsantrasyonlarının gözlenmesi, anabaena hücrelerinin bakır sülfat uygulaması sırasında parçalanması sebebi ile GEO’nin açığa çıktığını göstermiştir.
2.3.9 2-Metil İsoborneol Ve Suya Koku Veren Diğer Bazı Bileşikleri Üreten Algler Ve Etkileri

2-MIB maddesinin kokusu küf, kafuru kokusu ve bodrumların kendine has ağır havasının kokusudur. Bu koku bazı actinobacterler ve mavi-yeşil algler tarafından üretilir. MIB üreten mavi-yeşil algler arasında bentic ve planktonik türler vardır. ABD de Güney California’daki iki haznede bulunan pseudanabaena algi de bu planktonik MIB üreticilerindendir. MIB ozonla en güç giderilen madde olarak tespit edilmiştir.
2.3.10 Tat Ve Koku Problemlerini Çözmek İçin Uygulanan Teknolojilerdeki Yenilikler

2.3.10.1 Tat ve koku kontrol tedbirleri
• Su kaynaklarının kirlenmesini önleyici tedbirler
• Tasfiye tesisinde tat ve koku giderilmesi
olarak iki koşulda incelenir.
2.3.10.1.1 Önleyici tedbirler
Bu çeşit kontrol tedbirleri su kaynaklarının korunması istikametindeki tedbirlerdir. Bunlar:
• Kirlenmeyi daha kaynağında önlemek
• İleri tasfiye ile atık sulardan azot fosfor giderilmesi
• Sanayii atıklarının bertaraf edilmesi
• Zirai alanlardan su kaynağına gelebilecek gübre ve zirai mücadele ilaçları gibi kirleticilerin kontrolüdür.
2.3.10.1.1.1 Kirletici su kaynağına girmeden önce gidermek

Biriktirme haznesinden önce yumaklaştırma ile fosfor gidermek gibi tedbirlerle, su kaynağında koku ve tada sebep olan yosunların (alglerin) çoğalmasının önlenmesi gibi tedbirlerin alınmasıdır.
2.3.10.1.1.2 Su kaynağında alınacak tedbirler

Suyun temin edildiği kaynakta alg çoğalmasını önlemek, su kenarında yaşayan bitkilerin büyümesini engellemek, bu tedbirler arasında sayılabilir. Alg çoğalmasını önlemek için çeşitli kimyasal maddeler kullanılabilir. Ancak su kaynağı olarak kullanılan yüzey suyuna balık yetiştiriliyorsa, bu kimyasalların balıklar üzerine öldürücü etkisi olacağı düşünülmelidir.
2.3.10.1.2 Tesislerde tat ve kokunun giderilmesi
• Havalandırma

• Biyooksidasyon
• Yumaklaştırma
• Oksidasyon (Klorlama, klor dioksit, ozon, potasyum permanganat)
• Adsorplama
• Biyolojik tasfiye
• Membranlar
• Nitrifikasyon kontrolü
Ancak bu hususların seçiminde dikkat edilmesi gerekenler mevcuttur. Bunlar ham suyun tat ve koku bakımından özellikleri, arzu edilen giderme verimi, kimyasal maddelerin fiyatı ve elde imkanları, kimyasal maddelerin kullanım kolaylığı ve ucuz tatbikidir.
2.3.10.1.2.1 Havalandırma

Havalandırma ile H2S gibi uçucu gazlar ve bazı uçucu yağlar giderilebilir. Havalandırma sistemlerinde H2S giderme verimi %50 civarlarındadır. Eğer giderilmesi istenen bileşikler uçucu ise bu yöntem en ucuz ve uygun yöntemdir. Bazı durumlarda diğer hususlarla birlikte uygulanabilir.
2.3.10.1.2.2 Biyooksidasyon

Bazı tat ve koku veren organik bileşikler, biriktirme haznelerinde bekletilmeleri, yavaş veya hızlı kum filtrelerden süzülmeleri esnasında okside edilerek giderilebilirler. Ancak bu sistemlerin verimliliği koku ve tat veren maddelerin ayrışma kabiliyetine bağlıdır.
Suni olarak yeraltına su verip başka bir yerden kuyu vasıtasıyla çekilerek de tat ve koku giderilebilir.
2.3.10.1.2.3 Yumaklaştırma

Genellikle tat ve koku gideriminde kullanılan bir yöntem değildir. Çünkü tat ve koku veren bileşikler suda çözünmüş halde bulunurlar. Fakat bazı tat ve koku veren bileşiklerin bu yolla absorbe edilerek sudan uzaklaştırılması mümkündür.
2.3.10.1.2.4 Oksidasyon

Sulara koku ve tat veren maddeleri uzaklaştırmak için arıtma tesislerinde uygulanan ilk işlem oksitlenmedir. Klor ve benzeri oksidasyon maddeleri zaten dezenfeksiyon maksadıyla öteden beri kullanılmaktadır. Bu maddelerin tat ve koku kontrolünde kullanılması yeni bir uygulamadır. Tat ve koku probleminde oksitleyici maddelerin optimum dozunu bulmak, arıtma tesisi operatörünün en önemli görevleri arasına girer. Şüphesiz aşırı doz tatbiki bizzat bu maddenin kendisini bir problem haline getirir (Aşırı serbest klor dozajı gibi). İçme sularının oksitlenmesinde kullanılan maddeler şunlardır.
Şekil 2.? İçme suyunda tat ve koku çemberi
2.3.1.1.2.4.1 Serbest klor ve kloraminler

Klor kuvvetli bir oksitleyicidir. Dolayısıyla büyük ölçüde koku ve tat giderimini sağlayabiliriz. Ancak ham su fenol ihtiva ediyorsa, klor, fenollerle birleşerek klorofenolleri meydana getirirler. Klorofenoller çok küçük konsantrasyonlarda dahi istenmeyen tat ve kokuya sebep olmalarından dolayı, klor kullanımında dikkatli olunmalıdır. Böyle durumlarda klor yerine alternatif olan başka oksitleyiciler kullanılmalıdır. Eğer klor kullanılması arzu ediliyorsa, Cl2 yerine monokloramin gibi klor bileşikleri kullanmak daha iyidir.
Klor birkaç değişik şekilde uygulanabilir.
• Basit ve sınırlı klorlama
Bu yöntemde 30 dakikalık temas süresi sonunda az miktarda bakiye klor kalacak şekilde tatbik edilir.
• Bağlı klorla klorlama
Klorlamadan önce amonyak ilave edilerek monokloramin teşekkülü sağlanır.
• Klor noktası klorlaması
Suda amonyum varsa, kırılma noktası klorlaması ile 0,2 mg/l bakiye klor kalacak şekilde klorlama yapılır.
• Aşırı klorlama
Daha sonra fazla klorun giderilmesi koşulu ile, klorun yüksek dozlarda suya verilmesidir.
Klorun tasfiye tesisindeki tatbik edilmesi, biriktirme haznesi veya göl, baraj gibi su kaynağından suyun alınmasından sonra bir ön klorlama, temiz su haznesinden önce ise nihai klorlama yapılmasıdır.
Çayır/ağaç/bataklık/rayiha/balık kokusu bileşik klor tarafından oksitlenebilir. Klor, iodoform ve klorofenoller gibi tıbbi kokulara sebep olabilir. Klor, kimyasal kokulara sebep olan maddeleri oksitleyecek kadar kuvvetli değildir. Bundan başka klorun, geosmin ve MIB bileşiklerini parçalayacak bir özelliği de yoktur. Kloraminler de klorun oksitlediği herhangi bir organik bileşiği genel olarak oksitleyemez. Arıtılmış su için kloraminlerin kullanılması serbest klor tatbiki halinde su dağıtma sisteminde ortaya çıkan problemleri büyük ölçüde azaltır. Serbest klorun monokloramine nazaran oldukça düşük bir koku eşik konsantrasyonu mevcuttur. Monokloraminin yarısı kadar bir bakiye serbest klor konsantrasyonu fark edilir.
Tablo 2.3 Klor ve kloraminler için koku alma eşiği konsantrasyonları (McGuire, 1999)
Bileşik Koku (odor) eşiği,mg/l Tad (flavor) eşiği,mg/l
Hipoklorit asidi 0.28 0.24
Hipoklorit iyonu 0.36 0.30
Monokloramin 0.65 0.48
Dikloramin 0.15 0.13
Trikloramin 0.02 Tayin edilmemiştir.

2.3.10.1.2.4.2 Klor dioksit

Önümüzdeki yıllar içinde klor dioksit kullanımının önemli şekilde genişleyeceği tahmin edilmektedir. Bunun sebebi, klorit ve kloratların sağlık etkilerinin daha iyi anlaşılır olması ve klorit için maksimum kirlenme seviyesinin, makul bir konsantrasyona, yani 1,0 mg/l değerine konulmasıdır. Klor dioksiti kullanılması tıbbi kokulara neden olmaz. İçme suyu şebeklerinde en azından 48 saat tesirini kaybetmez. Büyük tesislerde sodyum klorit çözeltisinden klor gazı geçirilerek elde edilir. Küçük tesislerde ise klor gazının temini zor olduğundan bunun yerine HCl kullanılır. Fakat klor dioksit, GEO ve MIB kontrolü için yeteri kadar kuvvetli bir madde değildir. Ayrıca klora nazaran 1,5-2 kat da pahalıdır.
2.3.10.1.2.4.3 Ozon ve ileri oksidasyon prosesleri

Üç oksijen atomundan oluşur. Oksitlenebilen maddeler karşısında atom halinde oksijen vererek bunları oksitler. Bakteri ve virüslerin öldürülmesi içi gerekli doz 0,3-1,0 mg/l’dir. ozonlama, diğer oksitleyici maddelerin problemi çözmediği zaman en çok başvurulan tat ve koku teknolojisidir. Ozon, toprak, küf, klor, çimen, ağaç, rayiha, balık, hastane ve kimyasal kokuları meydana getiren bütün bileşikleri oksitler. Hidroksil radikalinin teşekkül ettiği yüksek pH seviyelerinde ozon, GEO ve MIB’ e etkileyerek onları yok eder. Ozonizasyonun yan ürünleri meyve ve limon kokusuna sebebiyet verebilir. Son zamanlarda koku ve tat kontrolünde ileri oksidasyon teknikleri kullanılmaya başlamıştır. Ozon ve hidrojen peroksit’in kombinezonu olan peroxone prosesi, koku tat çemberinde bahsi geçen tüm koku maddelerinin hepsini oksitleme kapasitesine sahiptir. Bununla beraber hidroksil radikalini oluşturma fiyatının yüksekliği sebebiyle, klor veya potasyum permanganat gibi daha ucuz bir oksitleyici madde, kolay oksitlenebilen bileşiklerin (balık, bataklık, çayır ve ağaç kokusuna sebep olan bileşikler) oksitlenmesi söz konusu olduğunda tercih edilir.
2.3.10.1.2.4.3.1 Ozonlamanın klorlamayla karşılaştırılması

Ozon virüsleri öldürme de klordan daha etkilidir. Klordan farklı olarak sudaki azotlu organik maddelerle inaktive edilmez. Artık olarak yalnızca oksijen bırakır. Klorun, son zamanlarda organik artıklarla trihalometanlar oluşturduğu bulunmuştur. Bu maddelerin de sağlığa zararlı olduğu tespit edilmiştir. Ozon, klora göre daha pahalıdır. Ayrıca klor gibi depo edilemez ve nakledilemez. Ozon, kullanıldığı yerde oluşturulur.
2.3.10.1.2.4.4 Potasyum permanganat

Tat ve koku problemleri için klordan sonra ilk akla gelen oksitleyici maddelerden biridir. Bunun sebebi, bu bileşiğin diğer oksidantlara nazaran daha ucuz olmasıdır. Ama kuvvetli bir oksitleyici değildir. GEO ve MIB gibi tersiyer alkolleri ve kimyasal kokuya sebep olan birçok bileşiği parçalayamaz. Ayrıca çok fazla dozlama yapılırsa, pembe permanganat rengi filtreden geçerek içme suyu şebekesine girer, orada çözünmüş mangan dioksit halinde dağılarak giyim eşyaları veya diğer eşyalarda renkli lekeler bırakabilir.
2.3.10.1.2.5 Adsorplama

Denenmiş, güvenilir arıtma metotlarından biri olmakla beraber şiddetli tat ve koku problemlerinin kontrolü için çok pahalı olabilir. En emin adsorplama metodu taneli aktif karbondan yapılmış (GAC) bir filtre yatağı kullanmaktır. Bununla beraber son zamanlarda toz aktif karbon yeniden popüler hale gelmeye başlamıştır. Adsorplama prosesinin en fazla kullanıldığı haller (toprak, küf, kimyasal ve tıbbi) kokulardır. Bunlar oksitlenmeye karşı inatla direnç gösteren bileşiklerdir. Koku ve tat maddelerinin tamamı GAC ve PAC ile tamamen yok edilebilir veya kontrol altında tutulabilir. Fakat kolay oksitlenen bileşikler tek problem ise, daha ucuz oksitleyici madde kullanmak daha uygundur.
2.3.10.1.2.6 Biyolojik tasfiye

Ozonun GAC ile kombinezonu veya ozonun herhangi bir filtre ile birlikte kullanılması, biyolojik olarak stabil, klor ihtiyacı düşük bir suyun elde edilmesine ve koku problemlerinin çıkmasına imkan verir.

2.3.10.1.2.7 Membranlar

Membranlarla su arıtımının maliyeti gittikçe düşmektedir. Yakın bir gelecekte membranların su tasfiyesinde yaygın olarak kullanılması beklenmektedir. Birçok tat ve koku maddesinin, toz aktif karbon (PAC) ile kombine ederek giderilmesi mümkündür. Adsorplama ile giderilecek tat ve koku maddelerinin tamamının, gelecekte, UF/PAC kombinezonu ile sudan uzaklaştırılabileceği beklenmektedir.
2.3.10.1.2.8 Nitrifikasyonun kontrolü

Nitrifikasyon, amonyağın bakteriler tarafından önce nitritlere, sonra da nitratlara oksitlenmesi işlemine verilen isimdir. Klor aminleri ihtiva eden su şebekelerinde başlangıçta nitrifikasyon ilk safhada meydana gelir. Optimumu 25-30 °C sıcaklıkta gerçekleşen ve sıcaklığa karşı çok duyarlı olan bir olaydır. Su dağıtma sistemlerinde klor aminleri kullanan su yöntemleri için bilhassa önemlidir. Elverişli sıcaklık ve hava şartları altında, nitrosomonas gibi amonyak oksitleyen bir bakteri, önemli miktarda nitrit üretebilir. Bu da arıtılmış suda mevcut klor amin bakiyesinin bir kısmını parçalayarak kuvvetli bir klor amin talebine sebep olabilir.
Arıtma sisteminin sonunda veya su şebekesinin çeşitli noktalarında amonyak oksitleyen bakterilerin kontrolü için suya sodyum klorit ilavesiyle nitrifikasyon kontrol altına alınmış olur. Düşük seviyede klor amin tatbiki ve klorit ilavesi, yani klorit kontrollü nitrifikasyon uygulaması, içme suyunda klor tat ve kokusundan kaynaklanan şikayetleri ortadan kaldırmak için istikbal vat edici bir yöntem olarak görünmektedir. Bu sayede trihalometan ve bakteri konsantrasyonları düşük seviyede tutabilecektir.

BÖLÜM 3

DEZENFEKSİYON

3.1 GENEL

Bir suda bulunan sağlığa zararlı mikroorganizmaların giderilmesi işlemine suyun dezenfeksiyonu denir. Dezenfeksiyon ile sterilizasyon iki farklı kavramdır, karıştırılmamalıdır.
Sterilizasyon, dezenfeksiyondan daha ileri bir aşama olup sporlar dahil sudaki bütün canlıların öldürülmesi işlemidir. Dezenfeksiyonun uygulanış nedeni ise, insanlara geçebilen bulaşıcı hastalıkların önlenmesidir.
Bütün doğal sular az yada çok mikroorganizma ve bakteri içerirler. En temiz sayılan yer altı suları bile su seviyesinin yükselmesi veya kanalizasyon sularının karışması sonucu kirlenebilmektedirler. Doğal sulardaki, mikroorganizma ve bakterilerin miktarları ve yaşama olanakları suyun cinsine, kendiliğinden temizleme yeteneğine, oksijen miktarına ve ışığın etkisine bağlıdır.
Dezenfekte edici maddeye dezenfektan denilmektedir. Dezenfektanın seçiminde ve kullanımında dikkat edilmesi gereken hususlar vardır.
• Dezenfektanın cinsi ve dozu
• Gerekli temas süresi
• Suyun sıcaklığı ve kimyasal özellikleri
• Bertaraf edilecek mikroorganizmaların cinsi ve özellikleridir.
Suyun dezenfeksiyonunda kullanılan yöntemler suyun miktarına uygulamanın ekonomik olup olmadığına bağlıdır.

3.2 DEZENFEKSİYON ÇEŞİTLERİ

• Suyun kaynatılması yada kaynama noktasına yakın bir sıcaklığa ısıtılması
• Ozonlama
• Klorlama
• Katadin yöntemi
• Elektrokatadin yöntemi
• Ultraviole ışınları
• Kireç
• Diğer oksidasyon yöntemleri (brom, iyot, potasyum permanganat)
Bu yöntemlerden ozonlama, klorlama ve oksidasyon yöntemleri daha önceki bölümlerde detaylı olarak anlatılmıştır. Bu nedenle diğer yöntemleri irdeleyelim.
3.2.1 Suyun Kaynatılması

Suyu kaynatarak yada 75 °C’de ısıtarak zararlı mikroorganizmalardan arındırabiliriz. Fakat ısıtma sonucunda suya iyi tat veren hava ve CO2 ile az miktarda hoş lezzet veren bikarbonatlar sudan uzaklaştırılmış olur ki, bu durum istenmez. Bu yöntem sadece küçük miktarlarda uygulanılır. Ev ve hastanelerde yararlanılır.
3.2.2 Katadin Yöntemi

Parlak bakır ve gümüş kaplarda suların yosun tutmadığı ve bu kaplarda damıtılan sularda mikrop üremediği gözlenmiştir. Metallerin bu etkisine oligodinamik etki denir bu etkini hücreler tarafından absorbe edilen az miktarda metal iyonlarından kaynaklandığı kanıtlanmıştır.
Özel olarak hazırlanmış toprak bilyalar, çakıl, kum ve toprak halkalar gümüş ve bakır tabakasıyla kaplanmakta, sonra da sterilize edilecek su ile temasa bırakılmaktadır. Tesir süresi, suyun cinsi ve bakteri sayısına bağlıdır. Genellikle 30dakika ile bir saat arasında değişmektedir. Arıca dezenfeksiyon üzerinde pH ve sıcaklığında etkisi vardır. Suda buluna kolloid maddeler gümüş iyonlarını absorpladıklarından etkiyi azaltırlar. Bazik reaksiyon ve yüksek sıcaklık ise etkiyi arttırır.
Temas süresinin uzun oluşu büyük yerlere ve büyük gümüş yüzeylerine gerek gösterir. Ayrıca bulanık sularda çok hassas olmaması bu metodu çok pahalı kılmaktadır. Bu yüzden ancak az miktarda suyu dezenfekte etmekte kullanılır.
3.2.3 Elektrokatadin Yöntemi

Bu yöntemde, dezenfekte edilecek su gümüş elektrotlar ihtiva eden kaplara gönderilir. Bu esnada elektrotlardan 1,6 voltluk akım geçirilir. Polarizasyonu önlemek için akım yönü zaman zaman değiştirilir. Enerji ve gümüş sarfiyatı azaltılır. Suyun niteliği tesisin verimini etkiler nakliye yönden uygundur ve pH değerinin büyük olması istenir. Gerilim, akım şiddeti ve suyun akış hızını değiştirerek gümüş iyonlarını ayarlamak mümkündür. Hafif bulanık sularda bu yöntemden iyi sonuç alınır.
Bu yöntemde elektrik akımı 2 voltluk bir aküyle temin edilir. Uygulaması kolay olduğundan sağlık tesisleri, maden suları tesisleri, bir, süt, tereyağ imalathanelerinde yüzme havuzlarında kullanılır.
3.2.4 Kireç Sütü İle Dezenfeksiyon

Suyun pH’ı yaşam koşullarını sağlamayacak kadar değiştirilirse bakteriler ölür. Ama bu durum suya kemirici özellikler kattığı için istenmez. Suya baz katılması ile de mikroplar öldürülür. Fakat pH’nın dokuzun üstünde olması ve uzun süre etkimesi gerekir. %20-30’luk kireç sütü ile bu değer sağlanır. Reaksiyon süresi 12 saatliktir. Bu işlem için büyük havuzlar yapılır. Suyun tadı CO2 gönderilerek düzeltilir.
3.2.5 Ultraviole İle Dezenfeksiyon

Güneş ışığının mikrop öldürmede etkin olan kısmı dalga boyları 1000-3900 A° olan UV ışınlarıdır. Özellikle dalga boyları 1000 A° olan UV ışınları mikropların protoplazmasını tahrip ederek öldürmede çok etkilidir. Sporlar için de etkisi vardır. Sürekli bir sterilizasyonda suyu 2 dakika ışınlandırmak gerekir. UV kaynağı olarak havası boşaltılmış civa, buharlı kuartz lambalar kullanılır. Işınlar 30 cm’den daha derine etki etmezler. Bulanık ve renkli sularda bu yöntem etkili değildir.
Akım sarfiyatı fazla olduğundan bu yöntem ancak küçük oranda okul, hastane ve senatoryumlarda kullanılır. Ancak bu usul pahalıya mal olmaktadır. Bu yöntemin uygulandığı sularda salığa zararlı hiçbir mikroorganizma kalmaz ve bileşiminde değişiklik olmaz.
UV ile dezenfeksiyonun temeli ise bir su tabakasının 0,2-0,9 μm UV ışınları yayan civa buharlı ark lambalarına maruz bırakılması ile oluşur. Kuvars tüpüne konmuş UV lambalarının daha etkili olduğu bulunmuştur. Işığın girme derinliği, her bir lamba etkisindeki sıvı filminin kalınlığını 50-80 mm civarında sınırlar.
Lambalar çökeltilerden uzak tutulmalıdır. Su bulanıklık ihtiva etmemelidir. Dezavantajı dağıtım sistemlerinde hiçbir kalıcı dezenfektan etki bırakmaması ve çok pahalı oluşudur.

BÖLÜM 4
UV IŞINLARI İLE DEZENFEKSİYON MEKANİZMASI

4.1 UV RADYASYONUNUN TANIMI

Şekil 4.1′ den de görüldüğü gibi, elektromagnetik spektrumun ultraviole bölgesi, genellikle en uzun X-ışınlarından, daha büyük dalga boylarındaki radyasyonlar ve insan gözünün görebildiği en kısa X-ışınlarından, daha kısa dalga boylarındaki radyasyonlar olarak tanımlanmaktadır. UV ışınının miktarı, hemen hemen tüm dünyada, ultraviole radyasyonunun dalga boyu olarak nanometre (nm.) veya 10-9 m. birimi ile ifade edilmektedir. Bu dalga boyları tipik olarak 10 – 400 nanometre arasında aşağıdaki şekilde gruplandırılabilir.

Şekil 4.1 Elektromagnetik spektrum

1. UV-A : 400 nm. ile 31 b nm. aradığındaki dalga boyları
2. UV-B : 315 nm. ile 280 nm. aralığındaki dalga boyları
3. UV-C : 280 nm. ile 200 nm. aralığındaki dalga boyları
4. Vakum UV: 200 nm. ile 10 nm. aralığındaki dalga boyları
Atmosferdeki optik pencereler, 280 nm. dalga boyundan, kızıl ötesi ışınlara kadar olan aralıktaki ışınların dünya yüzeyine ulaşmasını mümkün kılmaktadır. Özellikle UV-A ve UV-B bandındaki radyasyon yeryüzüne ulaşmakta ve 290 nm. dalga boyunda insanda cilt bronzlaşması ve güneş yanığına neden olmaktadır. 280 nm. ile 290 nm. arası dalga boyunda D vitamini sentezi artmaktadır. Bu, kemik hastalıklarına (özellikle raşitizm) karşı koruyucu bir etki göstermektedir.
UV radyasyonunun canlı hücreler üzerindeki en olumsuz etkileri 280 nm ile 240 nm. arası dalga boyunda meydana gelmektedir. Dolayısıyla, en güçlü mikroorganizma öldürücü (germisidal) etki UV-C bandındaki radyasyon tarafından sağlanmaktadır. 200 nm. ile 10 nm. arası dalga boyundaki enerji, vakum (ekstrem) UV radyasyonu olarak tanımlanmaktadır. UV-C ve Vakum UV bandındaki radyasyon ozon tabakası tarafından absorbe edilmektedir.
Elektromagnetik radyasyonu tanımlayan daha temel bir miktar onun vibrasyon sıklığıdır. Bu, radyasyonun frekansı ve dalga boyu ile ilişkilidir. Serbest atmosferdeki ışın hızı (4.1) eşitliği ile ifade edilmektedir.

Cv= x  (4.1)

Burada ;
Cv : Işın hızı (serbest atmosferde 3*1010 cm / sn)
v : Vibrasyon frekansı (vibrasyon / sn)
X : Dalga boyu (cm)’ nu
göstermektedir.

En yaygın olarak kullanılan enerji ölçüsü birimi Watt-sn (joule)’dir. Radyasyonun yoğunluğu veya ışın şiddeti, bir birim bölgesine düşen enerji miktarı ile ifade edilir.
Kuantum teoremi, radyant enerjinin farklı birimlerinde veya en küçük enerji biriminde (kuanta) meydana geldiğini belirtmektedir. Bu temel birimlerin enerjisi, (4.2) eşitliğinden da görüldüğü gibi, onun frekansı ise ilgilidir.
e= h x  (4.2)

Burada ;
e : Tek bir kuantumun enerjisi (erg)
h : Planck sabiti (6.62*10’27 erg-sn )
v : Frekans (vibrasyon / sn)’ ı göstermektedir.
(4.1) ve (4.2) eşitliklerinin birleşiminden (4.3) eşitliği elde edilmektedir, (cm-erg) = h * cv /  = (19.86*10-17) /  (4.3)

Buradan kuantumun en küçük enerji birimi olduğu ve kuantum enerjisinin belli bir dalga boyunda sabit olduğu görülmektedir.
4.2 UV RADYASYONUNUN KAYNAĞI

Dezenfeksiyon maksatlı UV radyasyonunun uygulanması, istenilen dalga boyunda yüksek ışın şiddetine (yoğunluğuna) sahip bir kaynak gerektirir. Suni ışık üretimi, elektrik enerjisinin elektromagnetik radyasyona dönüşümünden oluşmaktadır. Günümüzde kullanılan UV-C radyasyonunun temel yapay kaynakları, enerji yükü boşalabilen tipte olan düşük civa basınçlı lambalar ve yüksek civa basınçlı lambalardır. Bu genel olarak dezenfeksiyon sistemi uygulamasında hemen hemen en yeterli ve etkin kaynak olarak kabul edilmektedir. Bu tip lambalarda elektrik akımı iki elektrot arasındaki civa yüklü bir inert gaz içersinden akar. Civa iyonları elektrik akımı ile uyarılır ve karakteristik radyasyonu üretir. Civanın uyarılması ile enerji yükünün boşalması, UV ışınlarının emisyonuna (yayılmasına) neden olur.
Düşük civa basınçlı lambalar, yüksek civa basınçlı lambalara nazaran daha düşük çevre sıcaklıklarında, daha düşük elektriksel güç yükleri ile işletilirler. Düşük civa basınçlı lambalarda, civa basıncı lambanın güç çıkışını etkilediğinden, çevre sıcaklığının belirli limitler arasında kalması gerekmektedir. Düşük civa basınçlı lambalarının işletme sıcaklığı 40 – 50 oC arasında iken, yüksek civa basınçlı lambaların işletme sıcaklığı 500 °C’den büyük olabilmektedir.
Spektral güç dağılımı, 185 nm. dalga boyunda zayıf ve 254 nm. dalga boyunda güçlü olmak üzere iki ışın hattı ile karakterize edilir. Aktif durumdaki civa 185 nm. dalga boyunda bir rezonans hattı yayar. Bu hat, havanın oksijenini iyonize edebilir, sonuçta istenmeyen ozon ve nitrik asitler oluşabilir. Bu nedenle özel kuvars cam tüpleri kullanılarak, UV lambası içerisindeki radyasyon 200 nm. dalga boyunun altına çekilmektedir.
UV radyasyon kaynağı olarak bu tip lambaların kullanılmasının asıl nedeni, verdikleri enerjinin yaklaşık % 85′ inin germisidal etki için gerekli olan optimum dalga boyunda (253.7 nm.) ve monokromatik (tek renkli) olmasıdır.
UV lambaları için belirgin bir talep olmamasına rağmen, floresans lamba teknolojisinin ticari gelişiminin sonucunda daha etkili ve ucuz UV kaynakları ortaya çıkmıştır. UV ışınlarının sıvı içerisinde mümkün olduğunca homojen ve etkin dağılımını sağlayabilmek maksadıyla, UV lambaları reaktörün iç tarafına konulabilir. Eğer lamba sıvı içine daldırılacak ise, suyun soğutucu etkisini minimuma indirmek için lamba kuvars bir kılıf tertibatı içine yerleştirilmelidir.
4.3 UV RADYASYONU KULLANIM ALANLARI

UV radyasyonu, su dezenfeksiyonun da olduğu kadar hava dezenfeksiyonunda da etkili bir yöntemdir Bu amaçla hastanelerde, ilk yardım odalarında, polikliniklerde, laboratuvarlarda, gıda, ilaç ve kozmetik endüstrilerinde de kullanılmaktadır. UV radyasyonunun su arıtımındaki kullanım alanlarından ise Tablo 4.1′ de kısaca bahsedilmiştir.

4.4 UV IŞINLARI İLE DEZENFEKSİYON METODUNUN KİMYASAL
DEZENFEKSİYON METODLARI İLE KARŞILAŞTIRILMASI

Ham sudaki organik maddelerin meydana getirdiği problemler, hem çevresel kaynaklara zarar vermeyen, hem de reaksiyon sonucu yan ürün oluşturmayan bir dezenfeksiyon metodu gereksinimini ortaya çıkarmıştır. Yüzeysel suların dezenfeksiyonu için bir çok dezenfektan madde alternatifi mevcuttur ve her dezenfektan özel kullanım alanına sahiptir. Bunların en yaygın kullanılanları klor, klor dioksit, kloraminler ve ozondur. UV ışınları ile dezenfeksiyon metodunun, kimyasal dezenfeksiyon metotlarına bir alternatif olup olmadığı bir çok araştırmacı tarafından incelenmiştir (GELZHÂUSER 1986, WOLFE 1990, CARNIMEC 1994). Bu konuda yapılan çalışmaların bir özeti Tablo 4.2′ de verilmiştir (ANGEHRN 1984).

Tablo 4.1 254 nm. dalga boyundaki UV radyasyonunun su arıtımımdaki kullanım alanları

Kullanım Alanları Kullanım Amacı Öneriler
içme suyu Kaynakları Evsel su kaynakları
Enerji su kaynakları
Kamp alanı su kaynakları
Gemilerin su kaynakları Trenlerin su kaynakları Laboratuar suları (teknik & medikal)
Kuyu ve kaynak suları içki ve bira üretim suları Patojenik mikroorganizmaların yok edilmesi Dezenfeksiyondan önce inorganik maddeler filtre edilmelidir.
Yüzme Havuzları Açık/kapalı yüzme havuzları özel yüzme havuzları Patojenik mikroorganizmaların yok edilmesi; alg kontrolü
Akvaryumlar Ev akvaryumları Hayvanat bahçesi akvaryumları Parazitlerin yok edilmesi; alg kontrolü Balıklara zarar vermemek için UV sirkülasyon sistemi akvaryumun dışına yerleştirilmelidir
Endüstriyel Prosesler Soğutma ve Yıkama suları Bütün mikroorganizmaların yok edilmesi ve alg kontrolü
Atık su Geri devri Endüstriyel atık su (inorganik) Atık çamur (organik, fekal maddeler) Diğer arıtma teknikleri ile birlikte kullanılabilir

Tablo 4.2 Çeşitli su dezenfeksiyon metotlarının karşılaştırılması
BİRİM UV OZON KLOR
Reaksiyon süresi 1 – 10 dk 10-20dk 30 – 50 dk
Reaksiyon tankı gerekmez Gerekli Gerekli
Koruma minimum Maksimum Ortalama
inşaat – tesisat basit Komplike Komplike
Askıda katı maddelerin etkisi fazla Fazla Fazla
Sıcaklığın etkisi yok Fazla Fazla
pH’ nın etkisi yok Düşük Fazla
Arıtılmış suda olumsuz residual oluşumu yok çok az Var
Suyun doğal yapısına olumsuz etkisi yok Var Var
Korozyon yok Var Var
Toksisite yok Var Var
işletme maliyeti düşük Yüksek Düşük

WOLFE (1990), klorun virüslere karşı oldukça zayıf bir dezenfektan olduğunu ve organik madde ve Toplam Organik Karbon (TOC) içeriği fazla olan sularda kullanıldığında, THMs (Trihalometans) ve diğer reaksiyon yan ürünlerinin oluşumuna neden olduğunu göstermiştir. UV radyasyonunun, suda sağlığa zararlı olarak artan bir mutajenik aktivite üretmediği (ZOETEMAN 1982, KOOL 1985, KRUITHOF 1989) ve suyun estetik yönden tat, renk vs kokusunu bozmadığı (TOBIN 1983, EPA 1983) tespit edilmiştir.
GELZHÂUSER (1986) ise, UV ışınları kullanılarak yapılan su dezenfeksiyonunun kimyasal dezenfeksiyon işlemlerine nazaran daha basit ve emniyetli olduğunu, mikroorganizma inaktivasyonun’un anında gerçekleştiğini ve arıtılmış suyun doğal yapısını değiştirmeyen tek fiziksel dezenfeksiyon prosesi olduğunu göstermiştir. Ayrıca, UV radyasyonu da ozon gibi dağıtım sistemlerinde kalıcı bir etki göstermediğinden, UV dezenfeksiyonundan sonra dağıtım sistemlerinde herhangi bir mikrobiyolojik bulaşma olup olmadığı da araştırılmış, deneysel çalışmaların sonunda, hiç bir dağıtım sisteminde yeniden üreme gözlenmemiştir.

4.5 UV IŞINLARI İLE DEZENFEKSİYON UYGULAMALARINDA TEMEL İLKELER

UV radyasyonunun içme suyu ve atık su dezenfeksiyonu maksadıyla kullanımının yanı sıra, 19. ve 20. yüzyıl süresince yapılan araştırmalar, UV radyasyonunun kozmetik, içki ve elektronik endüstrilerinde, hijyenik, medikal ve ticari amaçlı kullanımına da müsaade edildiğini göstermiştir. 50 seneden bu yana, UV radyasyonunun hastanelerde, endüstrilerde ve evsel kullanımlar için hem hava, hem de su dezenfeksiyonu maksatlı uygulamalarında bir artış meydana gelmiştir. Bunun başlıca nedeni, UV radyasyon kaynağı olarak yüksek civa basınçlı lambaların yerine daha etkili olan düşük civa basınçlı lambaların kullanımının yaygınlaşması ve UV radyasyonunun arıtılmış su ortamında reaksiyon yan ürünleri oluşturmamasıdır. Bu özel avantaj, diğer dezenfeksiyon teknolojilerine göre gittikçe önemli bir hale gelmektedir.
Dezenfeksiyon metodunun seçiminde rol oynayan en önemli faktör arıtılacak olan suyun kalitesidir. Doğal sular genellikle halk sağlığı açısından zararlı olan maddeler içermez. Yüzeysel suların ise endüstriyel atıklardan veya kazalardan oluşan sızmalar ve hava kirleticileri tarafından kirlenme ihtimali yüksektir. UV sistemlerinin, su dezenfeksiyonu işlemindeki potansiyel faydalarından aşağıda maddeler halinde kısaca bahsedilmiştir.
1. Bütün mevcut mikroorganizmaları öldürme kabiliyetine sahiptir.
2. Dezenfeksiyon işleminin reaksiyon süresi çok kısadır ve suyun UV ışınlarına
maruz kalma süresi kontrol edilebilmektedir.
3. UV ışınları arıtılmış su ortamında, çevresel kaynaklara ve halk sağlığına toksik
etkisi olan kalıntı (residual) madde oluşturmamaktadır.
4. Yüksek standartta emniyetli bir işletme performansını garanti edebilmektedir.
Bir su dezenfeksiyonu tesisinin, etkinliği ve işletme güvenirliği yeterli bir düzeyde olmalıdır. Buna göre, aşağıda belirtilen koşullar yerine getirildiği taktirde, UV dezenfeksiyonu metodu ile mikroorganizma giderim hızının, en azından kimyasal dezenfeksiyon prosesleri için verilen değerlere ulaştığı belirtilmektedir.

1. Ham su daima temiz olmalıdır. Bu, suyun bir filtrasyon ünitesinden geçirilmesi ile sağlanabilir.
2. Suyun UV ışınını geçirimliliği sürekli ölçülmelidir. Bu ölçüm belirti bir geçirimlilik değerinin altında ise sistem otomatik olarak su alımını durdurmalıdır.
3. Kuvars koruma tüpünün ultraviole geçirgenliği daima kontrol edilmelidir.
4. UV lambasının işletme süresi başlangıçtan itibaren kaydedilmelidir
5. UV lambasının ışın şiddeti düzenli periyotlarda ölçülmelidir.
6. İşletmenin sürekliliği garanti edilmelidir.
7. UV ünitesi, suyun UV lambaları boyunca türbülanslı bir akışla geçmesini sağlayacak şekilde dizayn edilmelidir.
8. UV ışını, her su molekülü için sabit bir tesir süresi garanti edebilmelidir.
9. İşletme esnasında problem çıktığı durumlarda tesisin otomatik olarak devreden çıkmasını sağlayan bir sigorta olmalıdır.
4.6 UV IŞINLARI İLE DEZENFEKSİYON METODUNUN AVANTAJLARI VE DEZAVANTAJLARI

4.6.1 Avantajları

UV ışınlar ile dezenfeksiyon yöntemi, diğer dezenfeksiyon yöntemlerine nazaran daha basittir. Mikroorganizma inaktivasyonu, su reaktörün içerisinden geçerken anında olmaktadır. UV ile dezenfeksiyon işleminde klorlama işleminin aksine, su içerisine mikroorganizma inaktisvasyonu için yeterli olacak miktarda bir kimyasal madde ilave edilmez. Burada zaman, spesifik bir reaksiyonun oluşmasına imkan vermek için değil, yeterli dozu sağlamak için gereklidir. Dolayısıyla çok kısa zaman periyotlarında bile verimli bir dezenfeksiyon işlemi gerçekleştirilebilmektedir. UV ışını mikroorganizmanın DNA yapısını bozarak, mikroorganizma üzerinde kesin öldürücü bir etki oluşturmaktadır.
UV dezenfeksiyonunun bir diğer avantajı sistem esnekliği ve talep değişikliğine karşı çabuk cevap verme yeteneğine sahip olmasıdır. Dolayısıyla, belirli organik kirleticileri ve tat-koku bileşiklerini kırmak için hidroksil radikallerinin üretimi maksadıyla ozon veya hidrojen peroksit ile birleşebilme kabiliyeti vardır. Bu tür sistemler, kimyasal dezenfeksiyon sistemlerine nazaran daha az komplike, işletilmesi basit ve daha düşük maliyete sahiptirler, özellikle yüksek elektrik yükü ve kişilerin UV radyasyonuna maruz kalma riski çok azdır ve bunlar kolaylıkla emniyete alınabilecek şartlardır.
İşlemin temel avantajı ise uygulanan UV dozunun dezenfekte edilmiş su içerisinde halk sağlığı açısından kanserojen etkiye sahip toksik yan ürünler oluşturmaması ve suyun doğal yapısını bozmamasıdır. Bunun sonucu olarak yüksek dozda UV kullanılabilir. Çünkü, radyasyonun enerji düzeyi kimyasal reaksiyonları etkileyecek kadar yüksek olmadığından, yüksek UV dozlarında bile, dezenfeksiyon işlemi esnasında oluşan önemli bir ara madde yoktur. Bu işlemin kontrol sıklığı klorlama işlemine nazaran daha azdır.
4.6.2 Dezavantajları

Bu metodun en büyük dezavantajı UV teknolojisi ve UV dezenfeksiyon verimliliğine etki eden faktörlerin neler olduğu konusunda bilginin sınırlı olması ve belirli bir standardın bulunmamasıdır. Bu, UV dezenfeksiyon tesislerinin projelendirilmesinde teknolojik sınırlamalara ve UV dozunun ölçümünde belirsizliklere neden olmaktadır. Dolayısıyla sistemin verimlilik kontrolü güçleşmektedir. UV dezenfeksiyon sisteminde doz ihtiyacının standart bir değer olarak belirlenebilmesi için büyük ölçekli sistemlerde, daha geniş çaplı deneysel çalışmalar yapılmalıdır.
Bir diğer dezavantajı ise dağıtım sistemlerinde kalıcı bir dezenfeksiyon etkisinin olmaması ve oluşabilecek mikrobiyolojik bulaşmalara karşı sistemin korunmasız olmasıdır. Bu nedenle, sağlıksız dağıtım şebekelerinde bir son dezenfeksiyon işlemine gerek duyulabilmektedir.
4.7 UV IŞINLARININ GERMİSİDAL ETKİLERİ

Kimyasal dezenfektanlar mikroorganizmaların sadece yüzeyine etki ederler. Oksidasyon ile hücrelerin öldürülmesi için belirli bir temas süresi gerekir. Dezenfektanın daha yüksek miktarda dozlanması da proses süresinin kısalmasını sağlamamaktadır.
UV ışınları ile dezenfeksiyon işlemi ise, bir kaynaktan gelen elektromagnetik enerjinin bir organizmanın hücresel materyaline (özellikle hücrenin genetik materyaline) transferine dayanan fiziksel bir işlemdir.
Bu enerji, hücrenin kopyalanabilme (replike olabilme) yeteneğinin kaybına neden olduğundan, kesin öldürücü (lethal) bir etki göstermektedir. Dolayısıyla, radyasyonun etkinliği, mikroorganizma tarafından absorbe edilen enerji miktarının veya dozunun bir fonksiyonudur. UV radyasyonu mikroorganizma içerisinden geçen UV-C ışınları ile mikroorganizmanın fotokimyasal reaksiyonlarını dolayısıyla aktivitesini durdurur. Bu durumdan hücre duvarı ve iç çeperi aynı anda etkilenirler.
UV dezenfeksiyonunun germisidal etkileri ile ilgili ilk raporlardan biri DOWNES ve BLOUNT (1877) tarafından verilmiştir. Bu araştırmacılar, karışık bir mikroorganizma popülasyonu üzerine solar radyasyonun lethal etkilerini tanımlamışlar ve kısa dalga UV radyasyonu için bu etkilerin sonuçlarını tayin etmişlerdir.
Daha önce bahsedildiği gibi, germisidal aktivite için en etkin spektral bölge, yaklaşık 260 nm dalga boyu civarındadır. Dalga boyunun bir fonksiyonu olarak rölatif germisidal etkinlik Şekil 4.2′ de, RNA (Ribonükleik asit) absorbsiyonunu karşılaştırmak için UV ışınlarının E.Coli bakterisi üzerindeki rölatif abiyotik etkisi ise Şekil 4.3′ de verilmiştir.
Her iki şekilden de görüldüğü üzere, nükleik asidin etkilendiği spektrum birbirine çok benzemektedir. Bir göreceli skala üzerinde ekstinksiyon katsayısı (bakteriyel koloni oluşumu üzerinde inhibe edici bir etkinin ölçüsü), dalga boyunun bir fonksiyonu olarak noktalar ile işaretlenmiştir. Buradan maksimum etkinin 250 nm. ve 265 nm. dalga boyları arasında meydana geldiği görülmektedir. Bu, bir RNA zincirinin çözülmesi için gerekli olan rölatif absorbsiyon yüzdesini göstermektedir.

Şekil 4.2 Dalga boyunun bir fonksiyonu olarak rölatif germisidal etkinlik
4.7.1 UV Işınının DNA Üzerindeki Fotokimyasal Harabiyeti (İnaktivasyon Etkisi)

UV ışınları, hücrenin DNA (Deoksiribonükleik asit) ve RNA (Ribonükleik asit)’ sini inaktive eder. DNA ve RNA bir hücrenin genetik bilgisinin depolanması ve transferinde işlev gören zincir görünümlü makromoleküllerdir. Bu bileşikler, hücrenin kuru ağırlığının genel olarak % 5 – 15 ‘ini oluştururlar ve bir hücrenin çalışmasını özellikle tip ve enzim üretim miktarını belirlerler. DNA molekülü, UV fotonlarının esas hedefi olarak değerlendirilir ve önemli biyolojik harabiyetin oluştuğu temel bileşiktir.

DNA ve RNA’ nın monomerik birimleri nükleotidlerdir. Nükleotidlerin hepsi üç karakteristik bileşikten oluşur. Bunların her biri ya bir pürin veya primidin üreticisi
olabilen nitrojenik (azotlu) bir heterosiklik baza sahiptir, yani bir pentoz şekeri ve bir fosforik asit molekülü içerirler. Sadece baz bileşiklerinde farklılık gösteren DNA’ nın,
Şekil 4.3 UV ışınlarının E.coli bakterisi üzerindeki rölatif abiyotik etkisi
temel bileşiklerini içeren dört farklı deoksiribonükleotid vardır, ikisi pürin üreticisi olan adenin ve guanin, diğer ikisi ise primidin üreticisi olan sitozin ve timindir. Benzer şekilde, RNA’ nın da esas bileşiklerini içeren dört farklı ribonükleotid vardır. Bunların ikisi, pürin üreticisi olan adenin ve guanin, diğer ikisi ise primidin üreticisi olan sitozin ve urasildir. Böylece, timin karakteristik olarak sadece DNA’ da, urasil ise RNA da mevcuttur.
4.7.1.1 Dimer formasyonu

Dimer formasyonu, direkt olarak, sadece DNA’ nın aynı iplikçiği üzerindeki komşu timin molekülleri arasında meydana gelir (Şekil 4.4). Buna göre DNA, nükleotid olarak isimlendirilen basit monomerik birimlerin bir çift sarmal zincirinden oluşmaktadır. Bu nükleotidlerin sırası, hücre üzerindeki genetik bilgiyi tayin eder. Bunlar Şekil 4.4 üzerinde A (adenin), G (guanin), C (sitozin) ve T (timin) harfleri ile temsil edilmiştir, iki iplikçikte daima G, C’nin karşısında ve T, A’ nın karşısındadır. Eğer bir iplikçikte harabiyet oluşursa, bilgi ikinci iplikçikte kalır. Harabiyeti tamir etmek için G’ nin karşısına bir C ve A’ nın karşısına bir T girer ve zincir böylece devam eder. Bir iplikçik üzerinde bilgi bulunduğu sürece ikinci iplikçiğin harabiyeti düzeltilebilir. Bunlar enzimatik işlemlerdir. Hücre bölünmesi meydana gelmeden evvel, ebeveynden gelen iplikçiğin her birinin bir eş iplikçiği oluşturulması suretiyle DNA’ nın bir kopyası hazırlanır.
Bir polinükleotid iplikçiğinde, iki komşu primidin arasında, UV ışını ile hasara uğratılmış dimer, primidinlerin tüm kombinasyonları (timin, sitozin ve urasil) için geçerlidir. En fazla verimle timin dimerinin oluştuğu Şekil 4.4′ den görülmektedir.

Çift DNA iplikçiği

Replike Olan DNA

Timin Nükleotidlerin
Dimerizasyonu

Şekil 4.4 DNA molekülünün şematik görünümü ve timin nükleotidlerinin dimerizasyonu

İplikçiklerin biri üzerinde iki komşu timin monomeri vardır. UV ışığına maruz kaldığı sürece, iki monomer arasında yeni bağlar şekillenir. Bir DNA iplikçiği üzerinde pek çok dimer oluşumu, kopyalama (replikasyon) işlemini çok zor hale getirir. Pürinlerin, birbirleri ile olan, karşılaştırabilir bir reaksiyonunun varolduğu gösterilmemiştir.
Primidin dimerizasyonunun esas etkisi, normal replikasyon işlemini bloke etmesidir. DNA replikasyonunun toplam ve kalıcı inhibisyonunun kendisi bir lethal etkidir. Replikasyon bu çarpıklığı, alternatif olarak, kopyalamada bir hata oluşturup, replike olamayan bir mutant yavru hücre oluşturmak suretiyle atlatabilir.
4.7.1.2 Hidrat formasyonu

Şekil 4.5 Hidrat formasyonu
Hidrat formasyonu, mevcut hidrojen bağları nedeniyle nadiren, sadece DNA içerisinde meydana gelir. Primidin bazların hidrasyonu ile genetik kodda bir değişme olması mümkündür. Bu etki ise Şekil 4.5′ de görülmektedir.
4.7.1.3 DNA’ nın doğal yapısının değişmesi

Dimer formasyonu ve hidrasyonun yan ürünleri olarak DNA’ nın doğal yapısının değiştiği görülmektedir. Bu durumda çoğunlukla çift DNA iplikçiği oluşur.
4.7.1.4 Daha ileri etkiler

Belirlenen daha ileri etkiler, nükleik asitler ve proteinler arasındaki polimerizasyon, nükleik asitler içerisindeki polimerizasyon ve iplikçiklerin kırılmasıdır. Nükleik asitler, hücrelerin bölünmesini bloke eden ve onların ölümüne neden olan UV ışınlarının hedefidir. Bu etkinin tek sorumlusu, yukarıda belirtildiği gibi, primidin dimer formasyonudur. Bir çok mikroorganizmada, bir kaç dimer oluşumu hücre bölünmesinin bloke edilmesine neden olur. UV ışınına karşı en hassas olan mikroorganizmalar, hassasiyet derecelerine göre sırasıyla Salmonella spp., Shigella spp., Escherichia coli, Streptococcae, Bacterium prodigiosum, Pseudomonas fiuorescens , Bacillus pnoteus , Bacillus sponss olarak verilebilir.
4.7.2 Fotokimyasal Harabiyetin Düzeltilmesi ( Fotoreaktivasyon Etkisi)

Fotoreaktivasyon mekanizması, görülebilir spektrum ve UV yakınında daha uzun dalga boyu ışığı gerektiren, tipik bir foto enzimatik reaktivasyondan ibarettir. UV ışınları ile inaktive edilmiş bir mikroorganizma, 300 nm. dalga boyunun üzerindeki gözle görülebilir bir ışına maruz bırakıldığında, UV ışını ile hasara uğramış bakteriyel hücreler DNA hasarlarını tamir edebilirler. Bu tamirat işlemi fotoreaktivasyon olarak adlandırılır. Dolayısıyla fotoreaktivasyon sonrası yeniden bir bakteriyel üreme görülür.
Fotoreaktivasyon mekanizması genel değildir ve hangi türün reaktif olabilme yeteneğine sahip olduğunu, hangi türün sahip olmadığını gösteren özellikleri niteleyen açık belirleme yöntemleri yoktur. Tablo 4.3′ de fotoreaktivasyon mekanizmasına sahip olan ve olmayan mikroorganizmaların bir listesi verilmiştir. Virüsler genellikle fotoreaktif olabilme yeteneğine sahip değildirler. Bunlar, fotoreaktif olabilen bir konakçı hücre içerisinde olmaları durumunda ancak fotoreaktif olabilirler.

Tablo 4.3 Fotoreaktivasyon mekanizmasına sahip olan ve olmayan mikroorganizmalar

Fotoreaktivasyon Mekanizmasına Sahip Olan Mikroorganizmalar Fotoreaktivasyon Mekanizmasına Sahip Olmayan Mikroorganizmalar
Streptomyces
Escherichia coli
Total coMfonm
Saccharomyces
Aerobactor
Micrococcus
Ervinia
Prontesu
Penicillium
Nuerospora Haemophilus influenzae
Diplococcus pneumoniae
Bacillus subtllis
Micrococcus raidourans
VİRÜSLER
(Fotoreaktif olabilen bir konakçı hücre içerisinde olmaları durumunda) VİRÜSLER
(Fotoreaktif olabilen bir konakçı hücre içerisinde olmamaları durumunda)

Katalize eden, iyonize olmayan dalga boyları mikroorganizmaların hepsi için aynı değildir. Bu dalga boyu genellikle 310 nm. ile 490 nm. arasındadır. Bazı durumlarda fototamir, 230 ve 240 nm. arasındaki dalga boylarının atmosferik ozon tabakasında absorbe olup dünyanın yüzeyinde doğal olarak meydana gelmemelerine rağmen, bu dalga boylarında da oluşabilmektedir. Fotoreaktive edici UV ışınının güneş ışığında mevcut olduğu önemle kaydedilmesi gereken bir noktadır. Bundan etkileşim hızlıdır ve bu etkiler gerekli miktardaki ışına maruz kaldıktan sonra, bir kaç dakika içerisinde meydana gelmektedir.
Mikroorganizma tarafından UV ışınının absorbsiyonu sonucu, mikroorganizmanın DNA’ sı içinde çeşitli fotoürünler oluşur. Bu foto ürünlerin en önemlisi, daha öncede belirtildiği gibi, DNA’ nın aynı iplikçiği üzerinde bitişik primidin molekülleri arasında oluşan DNA’ nın yenilenmesini ve kopyalanmasını yarıda kesen primidin dimeridir. Bir çok organizmada bulunan tamir mekanizması ile bir dimerin formasyonu tamir edilebilir. Bu mekanizma, fotoreaktive edici bir enzimin (PRE) yardımı ile UV ışını tarafından hasara uğratılmış primidin dimerlerin bölünmesine bağlı direkt bir ışık ile karakterize edilir.
UV radyasyonundan sonra canlı kalan hücreler ile fotoreaktive olduktan sonra canlı kalan hücreler üzerinde yapılan gözlemler sonucu, tespit edilen etkilerin neticeleri kaydedilmiştir. Şekil 4.6′ da fotoreaktivasyonun etkisi şematik olarak gösterilmiştir.

Şekil 4.6 Fotoreaktivasyon etkisinin şematik görünümü

Burada mikroorganizmanın canlı kalması, UV dozunun (Di) bir fonksiyonu olarak değerlendirilmiştir. Di miktarındaki bir UV dozundan sonra, mikroorganizma kültürü fotoreaktive edici ışığa maruz bırakılmış ve fotoreaktivasyondan dolayı kültür içerisindeki mikroorganizma sayısı PR ile işaretlenen düzeye yükselmiştir. Burada, fotoreaktivasyon sonrası ortamdaki mikroorganizma sayısına tekabül eden D,’ dozu, aynı zamanda, UV dezenfeksiyonu sonrası fotoreaktive edici ışığa maruz bırakılmayan bir kültürdeki canlı kalan mikroorganizma miktarını da belirlemektedir.
(Di / Di’ ) arasındaki fark doz azalması olarak adlandırılır ve bu fotoreaktivasyon boyutunun bir ölçüsü olarak kullanılabilir. Lethal fotoürünlerin (timin dimerlerinin) sayısı UV dozu ile direkt olarak orantılı olduğundan, doz azalması tamir olgularının sayısının bir ölçüsü olarak değerlendirilebilir. (Di’ / Di), bu lezyonlarm sabit bir fraksiyonunun fotoreaktivitesini gösterir. Bu fraksiyon, 1 – (Di’ / Di), fotoreaktive olabilen sektör (PRSmax) derecesi olarak adlandırılır.
Fotoreaktivasyonun oluşumu ile ilgili çeşitli mekanizmalar vardır. En dominant fotoreaktivasyon mekanizması, bir fotoreaktive edici enzim ile saptanmıştır. Bu enzim, aktivitesini başlatabilmek için ışık enerjisine ihtiyaç göstermesi dışında, diğer hücresel enzimlere benzer. Bu enzimatik fotoreaktivasyon için ileri sürülen reaksiyon şeması, Şekil 4.7′ de görüldüğü gibi, iki kademelidir.

Şekil 4.7 İki kademeli fotoreaktivasyon reaksiyon şeması

Bu basit olarak (4.4) eşitliği ile ifade edilebilir
k1 k3
PRE + Sp PRE – Sp PRE + P (4.4)
k2
Bu reaksiyon, hız sabiti k3 ün tamamen ışık enerjisine bağımlılığı dışında, enzimatik reaksiyonlar için geleneksel Michaelis – Menten denklemidir. Burada,
PRE fotoreaktive edici enzim, sp fotoreaktive edilebilir lezyon (primidin dimeri),
PRE-Sp enzim-dimer kompleksi ve P fotoreaktive edilen UV lezyonu (monomerize edilmiş dimer) dur.
Şekil 4.7′ de görülen birinci kademe, PRE-SP kompleksinin oluştuğu kademedir. Burada, PRE kompleks oluşturmak için bir primidin dimer ile bağlanır. Bu kademe ışık istemez. Kompleks geri dönüşümlüdür fakat oluşum kinetikleri arasında k1»k2 verilmektedir. Bir organizma veya hücre içerisindeki mevcut olan fotoreaktive edici enzimlerin sayısı organizmanın cinsine göre değişir. Ayrıca her enzimin primidin dimere bağlanması ve reaksiyon hızı da sıcaklık, pH ve iyonik kuvvete bağlı olarak farklılık gösterir.
ikinci kademede ise, gerçek fotoreaktivasyon dimerin orjinal monomerize edilmiş şekline dönüşümü tamimiyle ışık enerji şiddetine ve reaksiyon kinetiklerine bağlıdır. Reaksiyon bir mili dakikadan daha kısa sürede oluşur ve tamirat tamamlanır. Fotoreaktivasyon için katalize edici ışının dalga boyu da organizmanın cinsine göre değişir fakat genellikle 310 – 490 nm. dalga boyları arkasındadır.
Fotoreaktivasyonun derecesi, oluşan PRE-Sp komplekslerinin sayısına bağlıdır. Oluşan komplekslerin sayısı, her hücre içindeki PRE’ lerin mevcudiyeti ve sayısı ile sınırlıdır. Fotoreaktive edici ışığa maruz kalma süresinin uzatılması ile, fotoreaktif hale getirilmiş bir ürünün ayrılarak (2. kademe), arta kalan dimerlerle yeni kompleksler oluşturması (1. kademe) mümkün kılınabilir.
Işık ihtiyacı olmaksızın meydana geldiği gösterilen ikinci bir mekanizma karanlıkta reaktivasyon olarak adlandırılan multi enzimatik bir mekanizmadır. Burada dimer bir enzim tarafından tanınır, bu enzim DNA iplikçiğinin bir yanından dimeri keser. Daha sonra dimeri DNA iplikçiğinden tamamen ayırır ve replike edici DNA enzimi boşluğu reaktif hale getirir.
Aktif hücre metabolizmasını ve fotoreaktive edici ışına maruz kalma olayından sonra hücre bölünmesini bir süre inhibe eden çevresel koşullar UV radyasyon etkilerini azaltma eğilimindedir. Bu inhibitör etkiler, hatalı veya lethal olarak replike olmadan önce, hücreye DNA’sını tamir etmek için zaman tanır, Bu tip koşullar, düşük sıcaklık veya düşük nütrient düzeylerini içerir. Bu durumda, faz gecikmesi veya durgunluk dönemindeki üreme aşamalarında bulunan bir popülasyon daha fazla iyileşme şansına sahip olacaktır. Çünkü bu popülasyon kesinlikle hızla çoğalan popülasyon kadar hızlı bir şekilde DNA’sını replike
etmeyecektir. Radyasyona maruz bırakılmış fajların düzelmesi de bunların konakçı hücrelerinin fizyolojik durumuna bağlıdır.
Fotoreaktivasyon, belirli durumlarda bir UV sisteminin dizaynını ve performansını önemli derecede etkileyebilir. Dezenfekte edilmiş bir çıkış suyunda mevcut olan koşullar fotoreaktivasyonun oluşmasına yardımcıdırlar. Dezenfeksiyon işlemi sırasında suyun nütrient düzeyleri düşük ve organizma popülasyonu durgun üreme fazında olmalıdır. Fotoreaktive edici ışığın kaynağı olan güneş ışınlarının yoğunluğu ve spektral dağılımları mevsime, günün saatine ve havanın bulutlu olmasına göre farklılık gösterir. Su/atık su kalitesi, UV ışınına maruz kalma süresinin uzunluğu, mikroorganizma cinsi ve UV dozu gibi bir çok faktör fotoreaktivasyon derecesini etkiler. örneğin, çıkış suyunun özellikleri fotoreaktive edici dalga boyundaki ışının suya nüfus etmesini (penetrasyonunu) etkileyecektir. Dolayısıyla, sığ, berrak ve hareketli alıcı ortamlar, daha derin, bulanık ye yavaş hareketli alıcı ortamlara göre fotoreaktivasyona daha fazla yardımcıdırlar.
Fotoreaktivasyon derecesini etkileyen belirli çevresel faktörlerde, UV dozunu arttırarak mekanizmayı kontrol etmek daha kolaydır. Tipik bir dezenfeksiyon işleminde, mikroorganizmanın üreme aşaması ile uğraşmak pratik değildir. Bu konuda yapılan bir çok deneysel çalışmalar sonucunda, UV dozunun arttırılması ile fotoreaktivasyon etkilerinin aynı zamanda azaltılabildiği ispatlanmıştır.
Fotoreaktive edici ışınlar genellikle güneş ışığında ve floresans ışık kaynaklarında mevcuttur. Fotoreaktivasyon etkilerini miktarsal olarak belirleme prosedürü, statik şişe tekniği olarak adlandırılır. Bu metotta, fotoreaktive edici ışığa maruz kalacak örnek üç şişeye bölünür. Birincisinde hemen koliform sayımı yapılır, ikincisi görünür ışık altında opak (renkli) bir şişe içerisine konulur, üçüncüsü ise görünür ışığı geçiren bir şişeye konulur Bu iki şişe 60 dakika (zaman standart değildir ve 30 dakika ile 3 saat arasında değişebilir) süresince, 20 °C da güneş ışığına maruz bırakılır. Daha sonra örneklerin koliform sayımı yapılır. Opak şişe karanlık örneğini, geçirgen şişe ise aydınlık örneği temsil eder.
Fotoreaktivasyon mekanizması sıcaklığa bağlıdır. Ortam sıcaklığı 10 °C iken meydana gelen fotoreaktivasyon sonrasında analiz edilen numunedeki fekal koliform yoğunluğunun, fotoreaktivasyona bırakılmadan derhal analiz edilen numunedeki fekal koliform yoğunluğuna göre iki kat artış gösterdiği gözlenmiştir. Şayet fotoreaktivasyonun gerçekleştiği esnada ortam sıcaklığı 20°C ise, fotoreaktivasyon öncesi ve sonrası analiz edilen numunelerdeki fekal koliform yoğunluğu arasındaki artış oranının 10 kat (1 log) olduğu gözlenmiştir.

Depo Polisakkaritler
Nişasta : Bitkilerde karbonhidratların depo şeklidir. Suda çözünmez.
Glikojen : İnsanlarda ve hayvanlarda karbonhidratların depo şeklidir. Suda kısmen çözünür.
Yapısal Polisakkaritler
Selüloz : Bitki hücrelerinde hücre çeperinin yapısına katılır. Suda çözünmez.
Kitin : Eklem bacaklılar grubundaki hayvanların dış iskeletine ve birçok mantarın çeper yapısına katılır.
Her dört polisakkarit de glikozun polimeri olduğu halde fiziksel ve kimyasal özellikleri farklıdır. Çünkü, glikozların bağlanma biçimleri farklıdır.
2. Proteinler
Yapısında karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O), azot (N) ve bazılarında bunlara ek olarak kükürt (S) ve fosfor (P) da bulunabilir.
Protein moleküllerinin yapısında en fazla 20 çeşit amino asit bulunabilir.
Her bir amino asitte amino grubuyla (NH2) karboksil (COOH) grubu aynıdır. Amino asitlerde radikal grup (R) farklıdır. Proteinler sentezlenirken amino asitler birbirlerine peptid bağlarıyla bağlanırlar.
Her peptid bağına karşılık bir molekül su açığa çıkar. n tane amino asit kullanılırsa n–1 su molekülü açığa çıkar.
Peptid bağı sayısı = su sayısı
3. Yağlar (Lipidler)
Yağlardan fosfolipidler, hücre zarının yapısına katılır. Steroidler zarların yapısınakatıldığı gibi metabolizmayı düzenlemede de görev yaparlar. Steroidler bazı vitamin ve hormonların sentezinde kullanılır.
Hayvansal yağlar genellikle doymuş olup, katıdır. Bitkisel yağlar ise genellikle sıvı olup, doymamıştır. Bitkisel yağlar yüksek ısı ve basınç altında hidrojenle doyurulursa katılaşırlar ve margarinler oluşur.
Gliserol, üç molekül yağ asitiyle birleşerek nötral yağları meydana getirir.
4. Vitaminler
Vitaminler sindirilmezler ve doğrudan kana emilirler. Organik yapılı olmalarına karşın, canlılarda enerji verici olarak kullanılmazlar. Genel özellikleri bakımından vitaminler iki grup altında toplanabilir.
Yağda Eriyen Vitaminler : A, D, E ve K vitaminleridir. Bu grup vitaminlerin fazlası özellikle karaciğerde depo edilir.
Suda Eriyen Vitaminler : B ve C vitaminleridir. Bu grup vitaminlerin fazlası depo edilmez, dışarıya atılır.
5. Madensel Tuzlar (Mineraller)
Organizmada az da olsa 15 kadar mineral maddeye mutlaka ihtiyaç duyulur. Mineral maddelerin vücut içindeki görevlerini üç ana başlık altında toplayabiliriz.
1. Vücut içindeki birçok enzimin ve hemoglobin gibi moleküllerin yapısına katılırlar. Bunlar, demir (Fe) ve fosfor (P) gibi elementlerdir.
2. Kemiklerin ve dişlerin normal olarak gelişmesini sağlarlar. Bunlar için gerekli olan madensel maddeler, kalsiyum (Ca), fosfor (P) ve mağnezyum (Mg) dur.
3. Vücut ve hücre sıvısının osmotik basıncını düzenlerler. Bunlardan hücre içi sıvıda sodyum (Na), klor (Cl), hücre dışı sıvıda potasyum (K), mağnezyum (Mg) ve fosfor (P) bulunur.
6. Su Vücudumuzun en fazla ihtiyaç duyduğu maddelerden biridir. Kimyasal reaksiyonlar sulu bir ortamda gerçekleşir. Su iyi bir çözücü olduğu için besinlerin sindiriminde, emilmesinde, taşınmasında ve artıkların atılmasında kullanılır. Vücut ısısının fazlası yine su ile atılır.
HÜCREDE MADDE GEÇİŞİ
Hücre zarının en önemli özelliği, canlı ve seçici–geçirgen olmasıdır.
1. Difüzyon (Yayılma)
Madde moleküllerinin çok yoğun olduğu ortamdan az yoğun olduğu ortama doğru yayılmalarıdır. Difüzyon sırasında enerji harcanmaz ve canlılık şart değildir. Bazı durumlarda difüzyona uğrayacak madde bir taşıyıcı proteinle hücreye alınabilir. Buna ise kolaylaştırılmış difüzyon denir.
2. Osmoz (Suyun Difüzyonu)
Suyun seçici geçirgen bir zardan difüzyonuna denir. Osmozda da enerji harcanmaz ve canlılık şart değildir. Ancak seçici geçirgen zar bulunmak zorundadır.
Şekil : Osmoz Deneyi
Diyaliz: Suda çözünmüş maddelerden bazılarının yarı geçirgen zardan difüzyonuna diyaliz denir.
Osmotik Olaylar
a. Hipertonik Ortam (Yoğun Ortam): Bir hücre kendisinden daha yoğun ortama koyulursa su kaybederek büzülür. Bu olaya “plazmoliz” denir.
b. Hipotonik Ortam (Az yoğun Ortam): Plazmoliz olmuş yada normal bir hücreyi kendisinden daha seyreltik bir çözeltiye koyarsak su alarak şişer. Bu olaya “deplazmoliz” denir.
c. İzotonik Ortam (Denge Ortamı): Hücre izotonik ortama koyulursa dengeli bir madde alışverişi olur.
Şekil : Zardan Madde Geçiş Yolları
Hücreler çok seyreltik ortamlara ya da saf suya konulursa aşırı miktarda su alarak gerilirler. Bu gerilme sonucunda oluşan basınçla hayvan hücreleri patlar. Buna hemoliz denir.
Osmotik Kuvvetler
a. Osmotik Basınç: Hücre içindeki çözünmüş maddelerin hücre zarına yaptığı basınçtır.
b. Turgor Basıncı: Hücre içindeki suyun hücre zarına yaptığı basınçtır.
c. Emme Kuvveti: Osmotik basınçtan turgor basıncının çıkarılmasıyla elde edilen pozitif kuvvettir.
E.K = O.B – T.B şeklinde hesaplanır.
3. Aktif Taşıma
Maddelerin az yoğun ortamdan çok yoğun ortama taşınmasına denir. Aktif taşıma ancak canlı hücrelerde gerçekleşir. Çünkü ATP harcanır ve enzimler iş görür.
Şekil : Aktif Taşımayla Madde Atılması
Bu olayda, taşınacak maddelerin porlardan sığabilecek kadar küçük olması gerekir. İyonların çoğu yoğun ortamdan az yoğun ortama aktif olarak geçer.
4. Endositoz ve Ekzositoz
Bu olaylarda da enerji harcanır. Her iki olay hayvan hücrelerinde görülmesine karşılık, bitki hücrelerinde endositoz görülmez.
Endositoz, pordan geçemeyecek kadar büyük moleküllerin hücre içerisine alınmasıdır. Alınan madde sıvı ise pinositoz, katı ise fagositoz adını alır.
Ekzositoz, hücre içerisinde oluşturulan enzim, hormon, çeşitli proteinler, bitkilerde reçine ve eterik yağlar, hayvanlarda mukus ve diğer büyük moleküllü salgı maddelerinin golgi yardımıyla, küçük kesecikler halinde taşınarak dışarı atılmalarına denir.

Figure 1. Growth curves of “organisms” (either microorganisms or nano-robots) on Mars. (A) Is the lag phase in which the “organisms” are growing at a slow rate. In microorganisms this caused by the “turn on” of genes to make new proteins etc. If conditions are optimal, i.e. abundant substrate/nutrients, and remain optimal, then growth rate becomes exponential (E). However, if ecological climax is reached, e.g. the substrate pool becomes limiting, then the population crashes (D1). A far more likely scenario is that the initial number of “organisms” grows slowly (B) as the distribution of substrates will not be uniform. Eventually, the number of organisms “living” will equal the number of organisms “dying” (C). If the substrate becomes limiting or environmental conditions worsen (i.e. drop in temperature) then the number of organisms will drop (D2). As conditions become more favourable then growth resumes (A). For Mars, the ideal growth curve for any organism should follow (A to C or D2). This idea of keeping growth rates below climax has been rightly argued by Fogg (1995b).
3. Nuclear mining and alternative planetary engineering mechanisms. There are a number of mechanisms available for liberating the carbon dioxide “trapped” as carbonates, including cometary impact (Fogg, 1989 and references there in) and nuclear mining (Fogg, 1989; 1992; Pollack and Sagan, 1991). Such anthropogenic mechanisms of planetary engineering become attractive if there is insufficient volatile inventory for a runaway greenhouse mechanism. The environmental consequences of radioactive fall out associated with certain forms of nuclear mining could be quite severe (Haynes and McKay, 1992), leading perhaps to widespread mutation and death of organisms. Given an advanced technology (more than that required for ecopoiesis) it may be possible to release carbon dioxide in carbonate deposits by volcanic means. The thermal erosion of carbonates has been hypothesised as a mechanism for the recycling of carbon dioxide into the atmosphere of early Mars (Schaefer, 1993).
4. Ozone. One of the main functions of initial planetary engineering would be to increase the ozone layer thus providing shielding of organisms from UV-radiation (Hiscox and Lindner, 1996). Based on O3 estimates in a Precambrian atmosphere, the minimum ozone column being tolerable by unprotected bacteria would fall between 1×1018 and 4×1018 cm2 depending on the bacterial species being considered (Francois and Gerard, 1988). Fortuitously, oxygen is not required to generate an ozone layer, instead the photodissociation of CO2 might be used to generate sufficient ozone to provide an ozone layer (Hiscox and Lindner, 1996). Such a scenario may be self-regulating (Figure 2).

Figure 2. Diagrammatic representation of an ozone “cycle” during planetary engineering. (Interactions at the poles are complex and thus for simplicity are not represented). Ozone is created by the photodissociation of carbon dioxide. Through vertical mixing this reaches the lower atmosphere where it is destroyed by water, which has been released from the regolith by heating either with solettas (Birch, 1992) and/or greenhouse gases (McKay et al. 1991b). (Note: the hypothetical greenhouse gases used in this scenario do not chemically react with ozone. More carbon dioxide is released leading to the formation of new ozone and so on.
If only a minimum ozone coverage is created by planetary engineering (sufficient to provide shielding against lethal UV-radiation for most organisms), on some occasions the ozone level may drop below a threshold level. Thus exposed organisms may be exposed to lethal levels of UV-radiation on Mars. Seasonal and latitudinal variations in dust and cloud opacities have induced as much as a 40% variation in ozone on a seasonal and latitudinal basis (Lindner, 1988). In addition, the asymmetry in dust and cloud opacities at late winter in each hemisphere could also cause a 10-20% hemispherical asymmetry in ozone (Lindner, 1988). Therefore a mechanism of preventing this drop in ozone would be preferable. The current dust concentration in the Martian atmosphere can induce a 10-50% increase in ozone abundances because photodissociation rates are greatly reduced by dust absorption (Lindner, 1988) and this phenomena has been observed in the polar regions of Mars, where dust absorbs or scatters to space most UV-radiation before it strikes the cap (Lindner, 1990).
Therefore a planetary engineering mechanism that can create such a dust storm would be useful in providing additional protection to organisms by reducing the amount of UV-radiation reaching the surface. First by providing direct shielding against UV-radiation and second by inducing localised increases in the production of ozone, thus restoring an ozone layer. One mechanism to generate a global dust storm may be heating of the polar regions with space based sunlight reflectors (Zubrin and McKay, 1993) (abbreviated to SBR). Similar to what occurs on Mars at the moment, the asymmetric heating of one pole would cause a pressure differential i.e. wind, and this would carry dust. However, if the polar reserves of carbon dioxide and water are liberated early in planetary engineering then an alternative mechanism is required. Such a mechanism could be the heating of a near by dusty area on Mars by a SBR (Hiscox and Lindner, 1996). This may cause a localised dust storm which would provide local UV-radiation coverage by plugging the nearby ozone hole. Satellites could be used to monitor atmospheric ozone abundances and warn of impending ozone “holes”.
5. Temperature/humidity. Different microbial species vary widely in their optimal temperatures for growth. The upper end of temperature range tolerated by any given species correlates well with the general thermal stability of that species’ proteins. Microorganisms share with plants and animals the heat shock response, a transient synthesis of a set of “heat shock proteins” when exposed to a sudden rise in temperature above the growth optimum. These proteins appear to be unusually heat resistant and act to stabilise the heat sensitive proteins of the cell. However, beyond a certain temperature proteins will irreversibly denature and therefore enzymes (which are mostly composed of proteins) will become non-functional. Some bacteria can also exhibit cold shock, the killing of cells by rapid as opposed to slow cooling. For example, rapid cooling of Escherichia coli from 310 to 278 K will kill 90% of the cells. Early stages of planetary engineering will probably require psychrophilic forms, i.e. those that grow best at low temperatures (normally 288-293 K).
In order to define a minimum temperature and humidity for pioneer microorganisms to grow during ecopoiesis one can study microorganisms that inhabit regions on the Earth that best approximate regions on Mars. Apart from the greater pressure and less UV-radiation, the cold dry Ross Desert regions of Antarctica best approximate Mars (Friedmann and Weed, 1987; McKay, 1993). Yet these regions are host to a variety of microorganisms which live just under the surface of rocks and these are called endolithic microorganisms (Friedmann, 1982). In these regions air temperatures range between 258 K and 273 K in the summer and may drop to near 213 K in the winter, with relative humidities ranging from 16 to 75 percent (Friedmann, 1982 and references there in). Before planetary engineering, Mars will be colder than Antarctica, however, as discussed above, using the greenhouse mechanism it may be possible to raise the surface temperature of Mars to conditions resembling Antartica.
Microbial activity in the Antarctic cryptoendolithic habitat is regulated by temperature (Nienow et al. 1988a) and metabolic activity is possible only when solar radiation raises the temperature of the rock above 263 K (Nienow et al. 1988b). Therefore the minimum Martian surface temperature required for ecopoiesis, should 263 K or greater (at least in regions were organisms will be seeded).
Cryptoendolithic lichens begin photosynthesis when the matric water potential is -46.4 megaPascals (MPa) which corresponds to a relative humidity of 70% at 281 K, whereas cryptoendolithic cyanobacteria photosynthesize at high matric water potentials of -6.9 (and greater) (a relative humidity of 90% at 281 K) (Palmer Jr. and Friedmann, 1990). Alternatively, both may use melt-water as a source of water rather than water vapour which is used in times of environmental stress. Therefore, if melt water is unavailable for pioneer microorganisms, the relative humidity should be at least 70%, perhaps lower if genetic engineering (see below) can be used to increase tolerance to desiccation. Alternatively, pioneer microorganisms could be adapted to tolerate desication (Friedmann, 1995-personal communication in Hiscox and Thomas, 1995), and this is perhaps a more feasible mechanism than genetic engineering.
6. Growth and diversity. After the introduction of microorganisms into a partially altered Martian environment the growth rate will exceed the death rate and therefore there should be a net accumulation of microorganisms. However, once the new biosphere becomes established the population of microorganisms in a stable biosphere will be roughly constant, i.e. growth is balanced by death. The survival of any microbial group within its niche is determined in large part by successful competition for nutrients and by maintenance of a pool of living cells (or dormant cells) during nutritional deprivation. In a constantly changing environment, as will occur during planetary engineering, the proportion of living bacteria to dead bacteria may vary dramatically (Figure 1).
V. Candidate biological methods and mechanisms for adapting terrestrial organisms to grow on Mars
A number of pioneer microorganisms and plants have been proposed for introduction onto a partially altered Mars (Averner and MacElroy, 1976; Friedmann and Ocampo-Friedmann, 1994; Hiscox, 1995; Hiscox and Thomas, 1995; Fogg, 1995d). The first organisms will of necessity be photoautotrophic (Haynes and McKay, 1992), which means that they utilise sunlight as an energy source and do not require complex organic material for metabolism (which would be absent on the surface of the planet prior to the introduction of terrestrial microorganisms-see section two). In order to aid organisms to survive and more importantly grow as soon as physically possibly on a partially altered Mars, two main mechanisms of adaptation can be utilised either individually or in concert, that of genetic manipulation and/or directed selection under simulated Martian conditions (Hiscox, 1995; Hiscox and Thomas, 1995) (Figure 3):

Figure 3. Schematic representation of selecting organisms for growth on Mars. Candidate organisms could perhaps be isolated from extremes of environments on the Earth that in some respects resemble the partially altered environment on Mars. The organisms could be further adapted to Mars by either genetic engineering and/or selection in Marsjars. Once environmental conditions become more clement on Mars, organisms could be directly introduced from the Earth with minimum adaptation. (The stage at which organisms could be introduced onto Mars is indicated by the right-hand path). (Taken from Hiscox, 1996).
1. Genetic engineering. Genetic engineering is now common place and the ability to manipulate organisms for Mars, especially prokaryotes and also eukaryotes is entirely feasible (Hiscox, 1995). For example, a pioneer microorganisms’s tolerance to lower intracellular pH could be increased by engineering in a gene(s) from another organism that confers tolerance to low pH (Hiscox and Thomas, 1995). Such an organism would then be termed recombinant, or in this case a genetically engineered Mars organism (GEMO; Hiscox, 1995). One danger in introducing new genes into an organism is that the over expression of such a gene may lead to deficiencies in other key metabolites, therefore the inter-conversion of biosynthetic components has to be tightly regulated (Hiscox, 1995; Hiscox and Thomas, 1995).
2. Genetic selection. Alternatively, organisms could be adapted for growth on a partially altered Mars by growing them under simulated environmental conditions that increasingly resembles the climate on Mars at the proposed time of their introduction. In genetic terms, this process is called directed selection and is a well known Darwinian concept. In which adaptation results from the systematic relationships between genotype and phenotype and between phenotype and reproductive success in a given environment. There are limits to increases in both physiological and metabolic processes using selection, and thus genetic engineering could be used to increase some of these. Because of their fairly rapid generation time, microorganisms would best lead themselves to this type of adaptation.
A number of studies have grown various terrestrial microorganisms under different combinations of Martian or extreme terrestrial/non-terrestrial environmental conditions (for example see: Ito, 1991; Koike et al. 1991; Moll and Vestal, 1992) and the growth on Mars of a blue-green algae has been modelled (Kuhn et al. 1979). It is certainly feasible to conduct Marsjar simulations using terrestrial microorganisms and such experiments would provide data for the growth of terrestrial organisms in Martian greenhouses and planetary protection issues. Indeed many of these types of experiments have already been proposed for planetary protection issues (Lindberg and Horneck, 1994). The only factor of a Martian environment that would be difficult to simulate is the effect of gravity.
A fine balance between survival and evolutionary potential has to be struck by organisms that have the efficient ability to remove most errors in DNA replication. In general, an organism with perfect replication will never evolve, although genetic recombination (gene swapping) may still occur and act as a mechanism for evolution (and is perhaps the major driving force!). Whereas an organism with a highly error-prone mechanism would not survive. The error repair mechanism in bacteria is so accurate that an error is generated only once in 108 to 109 bases (a base is a unit of a chromosome). Because the genomes of bacteria are about 4.5 million bases long, only about 1% of the progeny have alterations in their base sequence. This error level can be easily tolerated, it also continuously generates variants that can be selected under specialised conditions. One must bear in mind that selection is always for survival, a given species has no advantage in evolving into a different species. Natural selection tends to promote the divergence of populations living in different environments. Radical changes in the habitat, as will occur during planetary engineering, will often exterminate a species, therefore organisms will have to be able to adapt to these changing circumstances.
It is increasingly evident that many microorganisms exist in consortia formed by representatives of different genera. Other microorganisms often characterised as single cells in the laboratory form cohesive colonies in the natural environment. This property of organisms will be important during Marsjar simulations and subsequent introduction onto Mars.
3. Safety issues of genetic engineering. Almost certainly GEMOs/selected organisms will be released on the surface of Mars, either through contamination associated with manned exploration, colonist’s greenhouses or the deliberate release during a planetary engineering effort. These organisms will be growing under conditions that do not occur on the Earth, and therefore their evolution may proceed in a completely novel manner compared to their counterparts on the Earth (Haynes, 1990). For example, non- pathogenic bacteria may become pathogenic. Such considerations are especially important if terraforming is realised and the human population will inhabit the surface of Mars, although many genetic safeguards can be built into such organisms (Hiscox, 1995).
VI. Uses of terrestrial organisms on Mars
Terrestrial organisms will serve a number of purposes, both during and after planetary engineering:
1. Increase in atmospheric pressure and change in chemical composition. For example, microorganisms could be used to release carbon dioxide from carbonate deposits (Friedmann et al. 1993) and nitrogen from nitrate deposits (Thomas, 1995; Hiscox and Thomas, 1995) and appropriate deposits could be determined from orbit (Hiscox, 1995). In order to terraform Mars, McKay (1982) and McKay et al. (1991b) proposed that plants could be used to convert the mainly carbon dioxide atmosphere formed during ecopoiesis into an oxygen atmosphere. For example, Fogg (1992) estimates that 5.7×1017 kg of biomass would have to be sequestered as part of the biological production of 158 mbar of oxygen. Also, Fogg (1995d) has addressed some of the issues and suggests a number of solutions for growing plants in low oxygen concentrations that would be present during early stages of ecopoiesis i.e. below an oxygen pressure of 20 mbar.
It should be noted that previous estimates of the time taken to convert a mainly carbon dioxide atmosphere into an oxygen atmosphere may be underestimates as these calculations did not take into account the possible increase in respiring aerobic organisms (i.e. lichen, bacteria etc.) that may concomitantly increase in numbers with more oxygen availability and result in the production of more carbon dioxide. Therefore, biology on Mars must be actively held away from ecological climax in order to maximise oxygen production and minimise its uptake (Fogg, 1995e).
One should note that if plants are to be used to convert the mainly carbon dioxide atmosphere into an atmosphere suitable for human habitation, then in the early stages of this process all such plants should be either self or wind pollinating. Self pollination would probably be the preferred option as wind pollination may be extremely inefficient if the population density of plants is too low. These two mechanisms of pollination are required because the carbon dioxide atmosphere will be too toxic for insects that pollinate plants.
2. Climate regulation and control. Organisms will help maintain the gaseous composition of the Martian atmosphere and thus regulate climate. After planetary engineering, organisms such as plants will also affect climate by cycling vast amounts of water. An example is provided by Amazonia, which contains two-thirds of all above ground freshwater on Earth. At least half of Amazonia’s moisture is retained within the forest ecosystem, being constantly transpired by plants before being precipitated back into the forest, with a mean cycling time of 5.5 days (Salati and Nobre, 1992).
3. Control of albedo. Sagan (1973; 1980) proposed that plant growth could be used to lower the albedo of the Martian polar caps thus increasing their absorption of solar radiation and heating them, thus hopefully triggering a runaway greenhouse effect. (This scenario has one main problem in that metabolic reactions do not occur at the temperatures found on the Martian polar caps). However, the idea does have great merit for stabilising the albedo on Mars. For example Amazonia and Zaire forests stabilise the albedo on Earth (Gash and Shuttleworth, 1992).
4. Replace biogeochemical cycles. The Earth’s biotas are pumps for the major bio-geochemical cycles (Schlesinger, 1991). From a longer term perspective, because Mars is believed to lack tectonic activity and therefore organisms such as microbes (Thomas, 1995) and plants (Fogg, 1995d) may play an essential role in the regulation of global nitrogen, carbon and other mineral cycles (McKay, 1982; Fogg; 1993; Thomas 1995). Whether purely biological cycles could replace bio-geochemical ones is a large problem facing “biological” planetary engineering (McKay, 1982; Fogg, 1995b; Thomas, 1995).
5. Hydrological functions. Plants play a part in hydrological cycles in addition to those discussed in (i), by controlling water runoff. Vegetation permits a slower and more regulated run-off, allowing water supplies to make a steadier and more substantive contribution to their ecosystems, instead of quickly running off into streams and rivers- possibly resulting in flood and drought regimes downstream. As the hydrosphere is gradually activated on Mars so these hydrological cycle becomes more important. It will be important to ensure that water is cycled by transpiration and rainfall.
6. Production of greenhouse gases. Microorganisms could be used to metabolise nitrate deposits to NH3. As discussed in section four, NH3 is a powerful greenhouse gas, so not only would this process contribute to the warming of the planet, but at low levels NH3 would be photochemically broken down into N2, a further greenhouse gas (H2O) and H2 (Kasting, 1982). (However, this pathway maybe undesirable as the H2 produced would probably be lost to space (Fox, 1993 and references therein). Another green house gas that could be produced by biological mechanisms is methane, CH4. Methane may have been a constituent of the Martian paleoatmosphere (Kasting, 1991). However, methane is rapidly photodissociated by UV-radiation, but an increase in ozone and efficient/abundant production of CH4 by biological organisms may partially mitigate this problem and lead to a net accumulation of CH4.
7. Biomass production and soil protection. On early Earth reduced organic material formed by fixation of carbon dioxide and carbonates was ultimately utilised by other organisms scouring the debris of destroyed cells. Thus pioneer microorganisms and subsequent generations will provide a pyramid of biomass for successive generations of organisms. (During initial planetary engineering the Martian surface will rarely be refreshed by rainfall and will be unable to retain moisture. Therefore hardy microorganisms which were able to utilise water vapour could be used to build up a “top soil”).
The spread and settlement of vegetation protects soil cover. On Earth soil erosion is a major problem in many areas of the world, for example, it leads to declines in soil fertility. Although no soil is present on Mars with the growth of appropriate microorganisms gradually a biomass will begin to build up and the planting of trees, grasses and long rooted plants could, as on Earth, could be used to prevent large scale erosion (Figure 4).
8. Production of materials for colonists. Provided the relevant organisms can grow on Mars, these would include trees to provide wood for construction, food and medicines, antibiotics from fungi etc.

Figure 4. Photograph of plants on Mars. Once the oxygen level is around 20 mbar then plants can be introduced onto Mars. These will serve a number of functions including the production of more oxygen and stabilising geological features. A drainage channel caused by the recent flow of water can be observed in the background. In the foreground plants are growing and spreading toward the drainage channel preventing further erosion. (Photograph J. A. Hiscox and M. W. Parnell).
VII. The importance of biodiversity in planetary engineering
Also a key question is how many species are required to establish a stable ecosystem, either leading to Vitanova or Terranova? This concept is known as biodiversity and encompasses all life forms from the planetary species to populations of species together with their ecosystems and ecological processes. On Earth biodiversity plays two critical roles. (i) Biodiversity provides the biosphere with a medium for energy and material flows, which in turm provide ecosystems with their functional properties. (ii) It supports and creates ecosystem resilience, which will be absolutely crucial on Mars. Resilience can be defined as the ability of ecosystems to resist stresses and shocks, to absorb disturbance and to recover from disruptive change. All of these processes will be occurring during planetary engineering and indeed occur on Earth. The concept can be expressed more formally, it connotes an equilibrium-theory idea to the effect that ecosystems with their cybernetic mechanisms display homeostatic attributes that allow them to maintain function in the face of stress induced structural changes (Cairns and Pratt, 1995).
Biodiversity will be important during and after planetary engineering on Mars, one useful definition is of environmental/ecosystems services which reflect environmental functions and ecological processes and can be defined as any functional attributes of natural ecosystems that are demonstrably beneficial to mankind (Cairns and Pratt, 1995). Although, it is difficult to speculate on the composition of Martian ecosystems and to draw extrapolate from terrestrial ecosystems, on Earth the values provided by such systems include generating and maintaining soils, converting solar energy into plant tissue, sustaining hydrological cycles, running bio-geochemical cycles (including the elements carbon, nitrogen, phosphorus and sulphur), controlling the gaseous mixture of the atmosphere (which helps to determine climate-i.e. through the CO2/H2O greenhouse effect) and regulating weather and climate at both macro and micro-levels. Thus they basically include three forms of processing, namely of minerals, energy and water (Perrings, 1987).
Ecological services at first inspection often depend to appear not so much on biodiversity but on biomass. For example, when a patch of forest is replaced by a monoculture, the new vegetation can supply certain of the same ecological functions (and perhaps more efficiently), including photosynthesis, protection of soil cover, atmospheric processing and hydrological functions. However, on closer inspection biodiversity is extremely important, a monoculture may provide less cycling of nutrients and other soil nutrients and be more prone to disease.
VIII. Ramifications for the Martian environment of planetary engineering
During planetary engineering geological features will change, for example if the global temperature raises above 273 K then water in the form of ice will gradually begin to melt in the regolith. This has a number of consequences, for example, if rivers begin to form, the associated erosion may bring to the surface any buried organic material. Another important point to emphasise is that biology on Mars, at least during the initial stages of planetary engineering must always be used to add CO2/O2 /N2 /greenhouse gases to the atmosphere. It would be undesirable to reach a point where microorganisms initiate a global freezing because all of the CO2 has been re-sequestered as organic carbon.
The introduction of terrestrial microorganisms into the Martian environment, whether in greenhouses or for planetary engineering will obviously affect the search for any extinct, but especially extant Martian life. Before planetary engineering commences and during the initial stages the very surface of Mars will be sterilising for all forms of terrestrial life, whether genetically modified/adapted or not. However, if oasis of life do exist, then such enclaves may be over run by terrestrial organisms. Or perhaps if environmental conditions become more clement during planetary engineering such organisms will compete with terrestrial organisms. Therefore, a thorough search for “life” on Mars will perhaps be necessary before the wide spread introduction of terrestrial organisms.
IX. The dynamics of Martian environmental change versus the capabilities of a biological engine
For the “biological engine” to facilitate any planetary engineering effort certain environmental conditions discussed in section two will have to modified by non-biological means before organisms can be introduced. Most importantly a decrease in UV radiation and an increase in surface temperature above the freezing point of water. As discussed in section four, these conditions could both be accomplished by an increase in the atmospheric pressure. Undoubtedly the biological engine is very powerful, witness the conversion of the anaerobic environment on the early Earth to an aerobic biosphere via photosynthesis, a biological mechanism. Although, as Thomas (1995) points out, concrete data in the area of the biological engine is lacking and comparisons with terrestrial equivalents may be difficult to draw. Such predictions as to the effectiveness of a biological engine on Mars are hampered by four main factors; the composition, state and distribution of the volatile inventory and the performance of organisms under Martian conditions (Haynes, 1990). The forth coming Mars Pathfinder and Surveyor missions may provide some answers to the former three points and Marsjar simulations to the later.
X. Colonists/greenhouses and planetary engineering
Colonists and planetary engineering are very interrelated. The presence of colonists on the Martian surface has been proposed to be the main driving force behind the ultimate terraforming of Mars (Fogg, 1993). However, colonists and colonies on Mars will provide an integral role in assessing the feasibility of a planetary engineering scenario in a number of ways:
1. Simulating biological systems and planetary engineering in greenhouses. In order to become less dependent on supplies from Earth, such colonies are likely to utilize greenhouses for a number of purposes including food production and waste processing/recycling. Such greenhouses could be viewed as giant Marsjars as the atmosphere inside the vessels might, in part, resemble the atmosphere at some point during planetary engineering, such as the Terrariums proposed by the Obayashi Corporation (Ishikawa et al. 1990; 1993). For example, the spread of organisms throughout the Martian soil, biomass production and plant growth e.g. respiration versus photosynthesis in a high CO2 environment could be simulated and modeled.
The composition of a planetary engineered atmosphere has not been modeled in detail and colonist’s greenhouses would probably contain more water than would be liberated by near term planetary engineering scenarios. One point to note is that H2O2 release by the Martian “top soil” may be toxic for organisms in the greenhouse (Zent and McKay, 1994). To overcome this problem efficient venting may be used, at least until the H2O2 production decreases to more tolerable levels. Alternatively, deeper soil deposits that do not contain oxides (Bullock et al. 1995) could be used.
2. Detailed volatile inventory. Colonists/explorers will be best able to assess the volatile inventory and distribution of materials essential for planetary engineering on Mars (Haynes, 1990; Haynes and McKay, 1992; Fogg, 1995c) and Antarctic research outposts may provide a useful model for this process (Andersen et al. 1990).
XI. From Vitanova to Terranova
Almost certainly, given near term technology, some form of ecopoiesis can be accomplished on Mars and Haynes (1990) suggested such a planet may be named Vitanova. Terraforming is more dependent on sufficient volatile inventory and is thus more uncertain than ecopoiesis. However, if terraforming is possible, i.e. to create Terranova (Haynes, 1990), then one of the main biological problems to be faced may be the environmental change from an anaerobic to an aerobic biosphere.
On the early Earth a stepwise improvement in anaerobic metabolism allowed cells to survive and multiply wherever they could find simple nutrients in solution. A similar process may occur during ecopoiesis. However, after several billion years on the early Earth, the accumulation of free oxygen in the atmosphere brought about a radical change in the biosphere. The anaerobes retreated to unaerated environments and newly evolved aerobes took over the surface. Bacteria that could survive the toxic effects of oxygen could also capitalize on the more efficient metabolism it supported. This luxury may not be afforded to organisms that have prospered during ecopoiesis. McKay et al. (1991b) calculated an oxygen biosphere may be obtained in 21,000 to 100,000 years via photosynthesis. This is considerably less time than the switch from an anaerobic to an aerobic biosphere in the history of the Earth. Therefore, anaerobic organisms may perish and ecosystems and the biosphere disrupted. The remains of these organisms may provide biomass for the organisms that remain or those that are to come. However, the consequences and benefits of such a decision to proceed with terraforming Vitanova must be carefully weighed with the risk of failure (Haynes, 1990).
XII. Conclusions
In conclusion, in full agreement with McKay (1982), Haynes (1990) and Fogg (1995d) the relationship between biology and the planetary engineering of Mars can only be more accurately investigated when the volatile inventory, chemical state and geological distribution is determined. Also, extensive analysis of the performance of GEMOs and terrestrial microorganisms using Marsjars will be required. However, given the suitable abundance of such volatiles and moderate advances in technology, there is no biological reason why the goal of at least Vitanova cannot be realized.
Acknowledgments
I wish to extend my thanks to the following people for providing both valuable discussions, suggestions and advice: Martyn Fogg, Imre Friedmann, Bob Haynes, Lee Lindner, Chris McKay and Tom Meyer.
References
1. Andersen, D. T., C. P. McKay, R. A. Wharton Jr. and J. D. Rummel. 1990. An Antarctic research outpost as a model for planetary exploration. Journal of the British Interplanetary Society 43, 499-504.
2. Andersen, D. T., P. Doran, D. Bolshiyanov, J. Rice, V. Galchenko, N. Cherych, R. A. Wharton, C.P. McKay, M. Meyer and V. Garshnek. 1995. A preliminary comparison of two perennially ice-covered lakes in Antarctica: Analogs of past Martian lacustrine environments. Advances in Space Research 15, 199-202.
3. Averner, M, M. and R. D. MacElroy. 1976. On the habitability of Mars: An approach to planetary ecosynthesis. NASA SP-414.
4. Bada, J. L. and G. D. McDonald. 1995. Amino acid racemization on Mars: Implications for the preservation of biomolecules from an extinct Martian biota. Icarus 114, 139-143.
5. Banin, A. and R. L. Mancinelli. 1995. Life on Mars? 1. The chemical environment. Advances in Space Research 15, 163-170.
6. Birch, P. 1992. Terraforming Mars quickly. Journal of the British Interplanetary Society 45, 331-340.
7. Boston, P. J., M. V. Ivanov and C. P. McKay. 1992. On the possibility of chemosynthetic ecosystems in subsurface habitats on Mars. Icarus 95, 300-308.
8. Bullock, M. A., C. R. Stoker, C. P. McKay and A. P. Zent. 1994. A coupled-soil-atmosphere model of H2O2 on Mars. Icarus 107, 142-154.
9. Cairns, J. and J. R. Pratt. 1995. 63-76. In Evaluating and monitoring the health of large-scale ecosystems. (Eds D. J. Rapport, C. L. Gaudet and P. Calow. Springer, Berlin.
10. Carr, M. H. 1986. Mars: A water rich planet? Icarus 68, 1887-216.
11. Carr, M. H. 1987. Water on Mars. Nature 326, 30-35.
12. Clifford, S. M. 1993. A model for the hydrologic and climatic behaviosr of water on Mars. Journal of Geophysical Research 98, 10973-11016.
13. Dose, K., C. Stridde, R. Dillmann, S. Risi and A. Bieger-Dose. 1995. Biochemical constraints for survival under Martian conditions. Advances in Space Research 15, 203-210.
14. Dreibus, G. and H. Wanke. 1987. Volatiles on Earth and Mars: A comparison. Icarus 71, 225-240.
15. Fanale, F. P., and W. A. Cannon. 1979. Mars carbon dioxide adsorption and capillary condensation on clays: Significance for volatile storage and atmospheric history. Journal of Geophysical Research 84, 8404.
16. Fanale, F. P., J. R. Salvail, W. B. Banerdt and R. S. Saunders. 1982. Mars: The regolith-atmosphere-cap system and climate change. Icarus 50, 381-407.
17. Farmer, J., D. Des Marais, R. Greeley, R. Landheim and H. Klien. 1995. Site selection for Mars exobiology. Advances in Space Research 15, 157-162.
18. Fogg, M. J. 1989. The creation of an artificial dense Martian atmosphere: A major obstacle to the terraforming of Mars. Journal of the British Interplanetary Society 42, 577-582.
19. Fogg, M. J. 1992. A synergic approach to terraforming Mars. Journal of the British Interplanetary Society 45, 577-582.
20. Fogg, M. J. 1993. Dynamics of a terraformed Martian biosphere. Journal of the British Interplanetary Society 46, 293-304.
21. Fogg, M. J. 1995a. Terraforming: A review for environmentalists. The Terraforming Report 2, No.2., 92-111.
22. Fogg, M. J. 1995b. Terraforming: Engineering Planetary Environments. SAE International, Warrendale, PA.
23. Fogg, M. J. 1995c. Exploration of the future habitability of Mars. Journal of the British Interplanetary Society 48, 301-310.
24. Fogg, M. J. 1995d. Terraforming Mars: Conceptual solutions to the problem of plant growth in low concentrations of oxygen. Journal of the British Interplanetary Society 48, 427-434.
25. Fogg, M. J. 1995e. Personal communication.
26. Forsythe, R. D., and J. R. Zimbelman. 1995. A case for ancient evaporite basins on Mars. Journal of Geophysical Research 100, 5553-5563.
27. Fox, J. L. 1993. On the escape of oxygen and hydrogen from Mars. Geophysical Research Letters 20, 1847-1850.
28. Francois, L. M., and J. C. Gerard. 1988. Ozone, climate and biospheric environment in the ancient oxygen-poor atmosphere. Planetary Space Science 36, 1391-1414.
29. Friedmann, E. I. 1982. Endolithic microorganisms in the cold Antarctic desert. Science 215, 1045-1053.
30. Friedmann, E. I. 1986. The Antarctic cold desert and the search for traces of life on Mars. Advances in Space Research 6, 265-268.
31. Friedmann, E. I. and R. Weed. 1987. Microbial trace-fossil formation, biogenous, and abiotic weathering in the Antarctic cold desert. Science 236, 703-705.
32. Friedmann, E. I. and R. Ocampo-Friedmann. 1994. A primitive cyanobacterium as pioneer microorganism for terraforming Mars. Advances in Space Research 15, 243-246.
33. Friedmann, E. I., M. Hua and R. Ocampo-Friedmann. 1993. Terraforming Mars: Dissolution of carbonate rocks by cyanobacterium. Journal of the British Interplanetary Society 46, 291-292.
34. Frietas, R. A. 1983. Terraforming Mars and Venus using self-replicating machines. Journal of the British Interplanetary Society 36, 139-142.
35. Gash, J. H. C. and W. J. Shuttleworth. 1992. 123-124. In Tropical forests and climate. (Ed. N. Myers). Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands.
36. Gooding, J. L. 1992. Soil mineralogy and chemistry on Mars: Possible clues from salts and clays in SNC meteorites. Icarus 99, 28-41.
37. Grady, M. M., I. P. Wright and C. T. Pillinger. 1995. A search for nitrates in Martian meteorites. Journal of Geophysical Research 100, 5449-5455.
38. Haynes, R. H. 1990. Ethics and planetary engineering. 1. Ecce ecopoiesis: Playing God on Mars. In D. Macniven (Ed). Moral Expertise, 161-183. Routledge, London and New York.
39. Haynes, R. H., and C. P. McKay. 1992. The implantation of life on Mars: Feasibility and motivation. Advances in Space Research 12, 133-140.
40. Helfer, H. L. 1990. Of Martian atmospheres, oceans and fossils. Icarus 87, 228-235.
41. Hess, S. L., J. A. Ryan, J. E. Tillman, R. M. Henry and C. B. Leovy. 1980. The annual cycle of pressure on Mars measured by Viking Landers 1 and 2. Geophysical Research Letters 7, 197-200.
42. Hiscox, J. A. 1995. Modification of microorganisms for Mars. The Terraforming Report 2, 136-150.
43. Hiscox, J. A. 1996. Planetary engineering: The Science of genesis. Science Spectra. In press.
44. Hiscox, J. A. and D. J. Thomas. 1995. Modification and selection of microorganisms for growth on Mars. Journal of the British Interplanetary Society 48, 419-426.
45. Hiscox, J. A. and B. L. Lindner. 1996. Ozone considerations and the habitability of Mars. Manuscript in preparation.
46. Ishikawa, Y., T. Ohkita and Y. Amemiya. 1990. Mars habitation 2057. Concept design of a Mars settlement in the year 2057. Journal of the British Interplanetary Society 43, 505-512.
47. Ishikawa, Y., O. Gwynne, Y. Yamamoto, and H. Uyeda. 1993. Construction method and procedure for early-phase Mars base. The Case for Mars V.
48. Ito, T. 1991. The effects of vacuum-UV radiation (50-190 nm) on microorganisms and DNA. Advances in Space Research 12, 249-253.
49. Jakosky, B. M. 1991. Mars volatile evolution: Evidence from stable isotopes. Icarus 94, 14-31.
50. Jankowski, D. G. and S. E. Squryes. 1993. “Softened” Impact craters on Mars: Implications for ground ice and the structure of the Martian megaregolith. Icarus 106, 365-379.
51. Kass, D. M. and Y. L. Yung. 1995. Loss of atmosphere from Mars due to solar wind-induced spluttering. Science 268, 697-699.
52. Kasting, J. F. 1982. Stability of ammonia in the primitive terrestrial atmosphere. Journal of Geophysical Research 87, 3091-3098.
53. Kasting, J. F. 1989. Long-term stability of the Earth’s climate. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology 75, 83-95.
54. Kasting, J. F. 1991. CO2 condensation and the climate of early Mars. Icarus 94, 1-13.
55. Kieffer, H. H., S. C. Chase, T. Z. Martin, E. D. Minor and F. D. Palluconi. 1976. Martian north pole summer temperatures: Dirty water ice. Science 194, 1341.
56. Koike, J., T. Oshima, K. A. Koike, H. Taguchi, R. Tanaka, K. Nishimura and M. Miyaji. 1991. Survival rates of some terrestrial microorganisms under simulated space conditions. Advances in Space Research 12, 271-274.
57. Kuhn, W. R. and S. K. Atreya. 1979. Ammonia photolysis and the greenhouse effect in the primordial atmosphere of the Earth. Icarus 37, 207-213.
58. Kuhn, W. R., S. R. Rogers and R. D. MacElroy. 1979. The response of selected terrestrial organisms to the Martian environment. Icarus 37, 336-346.
59. Levine, J. S. 1991. Terraforming Earth and Mars. Mars: Past, present, and future: Proceedings of the Conference, Wiliamsburg, VA, 17-26.
60. Lindberg, C. and G. Horneck. 1994. Planetary protection considerations for Marsnet and Mars sample return missions. Advances in Space Research 15, 277-280.
61. Lindner, B. L. 1988. Ozone on Mars: The effects of clouds an airborne dust. Planetary Space Science 36, 125-144.
62. Lindner, B. L. 1990. The Martian polar cap: Radiative effects of ozone, clouds and airborne dust. Journal of Geophysical Research 95, 1367-1379.
63. Mancinelli, R. L. and A. Banin. 1995. Life on Mars? 2. Physical restrictions. Advances in Space Research 15, 171-176.
64. McKay, C. P. 1982. Terraforming Mars. Journal of the British Interplanetary Society 35, 427-433.
65. McKay, C. P. 1991. Urey prize lecture: planetary evolution and the origin of life. Icarus 91, 93-100.
66. McKay, C. P. 1993. Relevance of Antarctic microbial ecosystems to exobiology. Antarctic Microbiology, 593-601. Wiley-Liss Inc.
67. McKay, C. P. and S. S. Nedell. 1988. Are there carbonate deposits in the Valles Marineris, Mars? Icarus 73, 142-148.
68. McKay, C. P. and C. Stoker. 1989. The early environment and its evolution on Mars: Implications for life. Reviews of Geophysics 27, 189-214.
69. McKay, C. P., T. R. Meyer, P. J. Boston, M. Nelson, T. Maccallum and O. Gwynne. 1991a. Resources of near-Earth space. (Eds J. Lewis, M. Matthews and M. L. Guerrieri). University of Arizona Press.
70. McKay, C. P., O. B. Toon and J. F. Kasting. 1991b. Making Mars habitable. Nature 352, 489-496.
71. Melosh, H. J. and A. M. Vickery. 1989. Impact erosion of the primordial atmosphere of Mars. Science 338, 487-489.
72. Meyer, T. R. and C. P. McKay. 1984. The atmosphere of Mars-resources for the exploration and settlement of Mars. The Case for Mars. (Ed. P. J. Boston). American Astronautical Society Science and Technology Series 57, 209-232.
73. Meyer, T. R. and C. P. McKay. 1989. The resources of Mars for human settlement. Journal of the British Interplanetary Society 42, 147-160.
74. Moll, D. M. and J. R. Vestal. 1992. Survival of microorganisms in smectitie clays: Implications for Martian exobiology. Icarus 98, 233-239.
75. Morgan, C. R. 1994. Terraforming with nanotechnology. Journal of the British Interplanetary Society 47, 311-318.
76. Mustard, J. F. and J. M. Sunshine. 1995. Seeing through the dust. Martian crustal heterogeneity and links to the SNC meteorites. Science 267, 1623-1625.
77. Nedell, S. S., S. W. Squyres and D. W. Andersen. 1987. Origin and evolution of the layered deposits in the Valles Marineris, Mars. Icarus 70, 409-441.
78. Nienow, J. A., C. P. McKay and E. I. Friedmann. 1988a. The cryptoendolithic microbial environment in the Ross Desert of Antarctica: Light in the photosynthetically active region. Microbial Ecology 16, 271-2289.
79. Nienow, J. A., C. P. McKay and E. I. Friedmann. 1988b. The cryptoendolithic microbial environment in the Ross Desert of Antarctica: Mathematical models of the thermal regime. Microbial Ecology 16, 253-270.
80. Nussinov, M. D., S. V. Lysenko and V. V. Patrikeev. 1994. Terraforming of Mars through terrestrial microorganisms and nanotechnological devices. Journal of the British Interplanetary Society 47, 319-320.
81. Palmer, Jr., R. J. and E. I. Friedmann. 1990. Water relations and photosynthesis in the cryptoendolithic microbial habitat of hot and cold deserts. Microbial Ecology 19, 111-118.
82. Perrings, C. 1987. Economy and environment: A theoretical essay on the interdependence of economic and environmental systems. Cambridge University Press, UK
83. Pollack, J. B. 1991. Kuiper Prize Lecture: present and past climates of the terrestrial planets. Icarus 91, 173-198.
84. Pollack, J. B., and C. Sagan. 1991. Planetary Engineering. (Eds J. Lewis, M. Matthews and M. L. Guerrieri). In Resources of Near Earth Space. University of Arizona Press.
85. Rothschild, L. J. 1990. Earth analogs for Martian life. Microbes in evaporites, a new model system for life on Mars. Icarus 88, 246.
86. Rothschild, L. J. 1995. A “cryptic” microbial mat: A new model ecosystem for extant life on Mars. Advances in Space Research 15, 223-228.
87. Sagan, C. 1973. Planetary engineering on Mars. Icarus 20, 513-514.
88. Sagan, C. 1980. Cosmos. Random House, New York.
89. Salati, E. and C. A. Nobre. 1992. 177-196. In Tropical forests and climate. Ed. N. Myers. Kluwer Academic, Dordrecht, The Netherlands.
90. Schaefer, M. W. 1993. Volcanic recycling of carbonates on Mars. Geophysical Research Letters 20, 827-830.
91. Schlesinger, W. H. 1991. Biogeochemistry: An analysis of global change. Academic Press, San Diego.
92. Scot, D. H., J. W. Rice, Jr. and J. M. Dohm. 1991. Martian paleolakes and waterways: Exobiological implications. Origins of Life and Evolution of the Biosphere 21, 189-198.
93. Squyres, S. W. and M. H. Carr. 1986. Geomorphic evidence for the distribution of ground ice on Mars. Science 231, 249-252.
94. Squyres, S. W. and J. F. Kasting. 1994. Early Mars: How warm and how wet? Science 265, 744-749.
95. Thomas, D. J. 1995. Biological aspects of the ecopoiesis and terraforming of Mars: Current perspectives and research. Journal of the British Interplanetary Society 48, 415-418.
96. Thomas, D. J. and J. P. Schimel. 1991. Mars after the Viking missions: Is life still possible? Icarus 91, 199-206.
97. Warren, P. H. 1987. Mars regolith versus SNC meteorites: Possible evidence for abundant crustal carbonates. Icarus 70, 153-161.
98. Zent, A. P. and C. P. McKay. 1994. The chemical reactivity of the Martian soil and implications for future missions. Icarus 108, 146-157.
99. Zent, A. P. and R. C. Quinn. 1995. Simultaneous adsorption of carbon dioxide and water under Mars-like conditions and application to the evolution of the Martian climate. Journal of Geophysical Research 100, 5341-5349.
100. Zent, A. P., F. P. Fanale and S. E. Postawko. 1987. Carbon dioxide: Adsorption on palagonite and partitioning in the Martian regolith. Icarus 71, 241-249.
101. Zubrin, R. 1995. The economic viability of Mars colonisation. Journal of the British Interplanetary Society 48, 407-414.
102. Zubrin, R. M. and C. P. McKay. 1993. Technological requirements for terraforming Mars. AIAA 93-2005. 1-14, 29th Joint Propulsion Conference and Exhibit.

Bölünmeye başlayan bağ doku hücrelerinin çapı yaklaşık % 12 kadar artar. Buna karşın büyüklüğü sınırlandırılmış hücrelerde büyüme durur.

Bir hücreli canlılarda mitoz aynı zamanda üremeyi sağlar. Her canlıda ve aynı bireyin farklı dokularındaki hücrelerin mitozla bölünme hızı tamamen farklıdır. Örmeğin bağırsak mukozasındaki, epidermisteki, kan hücrelerini üreten dokulardaki hücrelerin sürekli bölünmesine karşılık, diğer dokuların hücreleri belirli zamanlarda, sinir ve retina hücreleri ise 20-25 yaşın üstünde (insanda çoğunluk ana karnında 4. aydan itibaren sonra) hiç bölünmez.

Mitoz bölünmenin amacı ana hücredeki kalıtım materyalinin eşit şekilde yavru hücrelere verilmesidir. Bir hücrelilerdeki amitoz bölünmede, hem iğ iplikleri işe karışmaz hem de kalıtım materyali yavrulara büyük bir olasılıkla eşit verilmez. Mitoz bölünme sürekli bir olay olmasına karşılık, izlemede ve anlamada kolaylık olsun diye evrelere ayrılarak incelenir. Dinlenme sırasında, kromozomlar boyanmaz. DNA miktarı 2n’dir (G1-Evresi). Daha sonra DNA kendini eşler. DNA miktarı 4n’dir. İnce kromatid iplikler şeklinde boyanırlar (S-Evresi). Üçüncü evre koyu boyanan kromozomlara sahip, 4n’li evredir (G2-Evresi). Son evre ise mitoz bölünmeni gerçekleştiği ve kromozom sayısının 2n’e indiği evredir (M-Evresi). Hücredeki tüm yapıların birleşerek, daha sonra iki yavru hücreye verilmesini sağlayan bu döngüye hücre döngüsü denir.

Bitki ve hayvanlarda hücre döngüsünün tamamlanması yaklaşık 20 saat kadar sürer. Bu sürenin yaklaşık bir saati mitoz bölünmeye ayrılmıştır. Geri kalan süre interfazdaki büyüme için kullanılır. en uygun beslenme ve sıcaklık koşullarında dahi, herhangi bir hücre çeşidinin bölünme süresi sabittir. Uygun olmayan koşularda bu süre uzayabilir. Fakat her hücrenin optimumdan daha hızlı büyümesini hem de optimumdan daha hızlı döngüsünü sağlamak olanaksızdır. bundan şu sonuca varabiliriz; her hücrenin döngü süresi kusursuz bir zamanlamayla gelişecek şekilde programlanmıştır. Bu program iki aşamada yürütülür. İlkinde kromozomlardaki kalıtsal materyal iki katına çıkarılır, ikincisinde ise hücrenin diğer organelleri çoğaltılır.
Döllenmiş yumurtalarda bölünme, alışılmışın tersine bir saatte ya da daha az bir süre içerisinde tamamlanır. Çünkü yumurta hücresine, yumurtanın olgunlaşması sırasında her çeşit molekülden bol miktarda verilmiştir. Böylece yumurta hücresi hızla bölünerek gittikçe daha küçük hücreleri yapar. Bunlardaki hücre döngüsünde büyüme evresi yoktur, yalnız bölünme için hazırlık yapılır. Bu nedenle yaklaşık bir saatte bir bölünebilir.

BİTKİ FİZYOLOJİSİNİN KONUSU VE DALLARI

Klasik olarak fizyoloji, beslenme fizyolojisi, metabolizma fizyolojisi ve büyüme gelişme fizyolojisi olarak üç ana dala ayrılır.
Bu yaklaşımla bitki fizyolojisinde beslenme kara bitkilerinin havadan, su bitkilerinin de sudan sağladığı gazlar ve kara bitkilerinin havadan sağladığı su buharı ile toprak veya sudan sağladıkları mineral iyonları, nasıl alındıkları ile ilgili konular beslenme fizyolojisi başlığı altında toplanır.
Metabolizma fizyolojisi de bu çerçevede alınan hammaddelerin, hangi maddelere dönüştürüldüğü ve kullanıldığı, işlevlerinin neler olduğu, hangi durumlarda bu tabloda ne yönde ve nasıl değişimler olduğunu inceler. Biyokimya ile en yakın olan daldır.
Metabolizma fizyolojisinin karmaşık ve genişkapsamlı oluşu nedeniyle de primer ( birincil, temel ), sekonder ( ikincil ) ve ara metabolizma, primer metabolitlerin depolanan ve gerektiğinde sindirilen dönüşüm ürünlerini konu alan alt dallara ayırılması gereği ortaya çıkmıştır.
Büyüme ve gelişme fizyolojisi ise beslenme ile alınan, metabolize edilen maddelerin kullanılması ile organellerden, bitki hücrelerinin embriyo düzeyinden başlayarak organlar ile bitki organizmalarına kadar büyümelerini, belli bir yönde farklılaşarak özel işlevler kazanmalarını, bütün bu olayları etkileyen etmenleri ve etkileşimlerin mekanizmalarını inceler. Büyüme ve gelişme fizyolojisi hem moleküler biyoloji hem de biyokimya ve ekoloji ile yakından ilişkilidir. Çünkü büyümeyi ve sonra gelişmeyi tetikleyen mekanizma ve özellikle farklılaşmanın şekilleri açısından kapasite genetik yapı ve baskı, biyokimyasal özellikler ile çevre koşulları ile yakından ilişkilidir.

Bilgi birikiminin artışı ile bitki gruplarına has özellikleri inceleyen veya yüksek bitkilerin yaşamında ve uygulamalı bilimlerde önemli yer tutan belli olgu ve gelişmeleri konu alan alt dallar ortaya çıkmıştır. Bitki hücre fizyolojisi, alg fizyolojisi, çimlenme fizyolojisi, çiçeklenme fizyolojisi, stres fizyolojisi, bunlardandır. Ayrıca fizyolojik olayların açıklanabilmesi gerekli temel bilgileri sağlayan fizik, enerjetik, kimya, fizikokimya ve biyokimya gibi dalların katkıları oranına göre de biyofizik, fiziksel biyokimya, biyo-organik veya inorganik kimya gibi dallara benzer şekilde biyofiziksel, biyokimyasal fizyoloji gibi alt dallara ayrılır.
Günümüzde botaniğin ve diğer temel ve teknolojik bilimler ile dallarının konuları ile ilişkinin yoğunluğuna göre adlandırılan alt dallara da ayrılmıştır. Bitki ökofizyolojisi, ürün fizyolojisi, depolama fizyolojisi, fizyolojik fitopatoloji bu alt dallara örnek olarak verilebilir.

Bu tür konu sınıflandırmaları çerçevesinde bitki fizyolojisini, fizyolojinin temel konularının bitkileri diğer canlılardan ayıran temel özelliklerin fizyolojik yönlerinden başlayarak ele almak ve bu temeller üzerinde açılım gösteren özel konulara yönelerek işlemek yararlı olabilir.

Bilindiği gibi canlıların en temel özellikleri aldıkları enerjiyi belli sınırlar içinde olmak üzere çevreden alabilmeleri, kullanabilmeleri, depolayabilmeleri ve gerektiğinde açığa çıkarabilmeleri, biyolojik iş yapabilmeleridir. Cansızlardan enerjice etkin olmaları ile ayrılırlar, doğal cansız evren enerji karşısında tümüyle edilgendir. Bu nedenle de bitki fizyolojisini biyolojinin temeli olan biyoenerjetiğin temel konularını anımsayarak incelemeye başlamak gerekir.

ENERJETİK VE BİYOENERJETİK

Adından anlaşılacağı üzere enerji bilimi olan enerjetiğin temel dalı olan termodinamik ısı, sıcaklık, iş enerji dönüşümleri ve türleri arasındaki ilişkileri, bu arada meydana gelen yan olayları inceler. Fiziğin bir anadalı olan termodinamiğin fiziksel özellikler ile enerji arasındaki ilişkiler de konusudur. Kimyasal termodinamik ise fiziksel özellik değişimleri yanında meydana gelen kimyasal dönüşüm ve değişimleri inceler.
Termodinamik olgu ve olayları makro ölçekte inceler, yani olayın gelişme şekli, yolu neolursaolsun başlangıç ve bitiş noktalarındaki durumları ile ilgilenir. Örneğin çekirdek enerjisinin nükleer bombanın patlatılması veya bir santralda kontrollu olarak uzun sürede tüketilerek açığa çıkarılan miktarı aynı olduğundan termodinamik açıdan aynı olaydır.

Termodinamiğin birinci yasası da bu örnekte belirtilen şekildeki kütle – enerji arası dönüşüm olaylarının tümüyledönüşümden ibaret olduğunu, kütle ve enerji toplamının sabit kaldığını belirtir. Yani bu dönüşümlerde kütle + enerji toplamında artış veya kayıp söz konusu olamaz.
Yasanın tanımladığı kütle + enerji kavramının anlaşılır olması için madde ve enerjinin ölçülebililir büyüklükler olması gerekir. Bunu sağlayan da enerji ve kütlesi tanımlanmış olan sistem kavramıdır. Termodinamikte inceleme konusu olarak seçilen, ilk ve son enerji + kütle miktarı bilinen, ölçülen ve değerlendirilen sistem, onun dışında kalan tüm varlıklar ve boşluk ise çevredir. Örneğin güneş sisteminin termodinamiği incelenmek istenirse uzay çevredir. Güneşin termodinamik açıdan incelenmesinde ise gezegenlerle uydular da çevre içinde kalır.
Evren sistem olarak ele alındığında ise çevre olarak değerlendirilebilecek bir şey kalmadığından evrende enerji + madde toplamı sabittir, enerji veya madde yoktan var edilemez ancak enerji – madde dönüşümü olabilir.
Burdan çıkan sonuç da maddenin yoğunlaşmış olan enerji olduğudur. Enerjiyi ancak maddeye veya işe dönüştüğü zaman algılayabildiğimiz, gözlemleyebildiğimiz için maddedeki gizli enerjiyi ölçemeyiz.

İkinci yasa bütün enerjetik olayların kendiliğinden başlaması ve sürmesinin ancak sistemdeki toplam maddenin en az ve enerjinin en üst düzeyde olacağı yönde olabileceğini belirtir. Bu durum sağlandığında sistem dengeye varır, entropisi – düzensizliği – başıboşluğu (S) maksimum olur. Bunun tersi yönünde gelişen olaylar ise reverzibl – tersinir olaylardır. Örneğin canlının bir termodinamik sistem olarak oluşması ve büyüyüp gelişmesi tersinir, ölmesi ise irreverzibl – tersinmez olaylardır. Canlı sistemde ölüm termodinamik denge halidir.
Aynı şey kimyasal tepkimeler içinde geçerlidir, dışarıdan enerji alarak başlayan ve yürüyen endotermik tepkimeler kendiliğinden başlayamaz ve süremez, birim sürede çevreden aldığı ve verdiği enerjinin eşitlendiği, enerji alışverişinin net değerinin sıfır olduğu denge durumunda durur, kinetik dengeye ulaşır. Ancak eksotermik, enerji açığaçıkarantepkimelerkendiliğinden yürüyebilir.
Canlılığın oluşumu ve sürmesini sağlayan biyokimyasal sentez tepkimeleri de dengeye ulaşan reverzibl tepkimelerdir ve ancek ürünlerinin tepkime ortamından uzaklaşmasını sağlayan zincirleme tepkime sayesinde termodinamik dengenin kurulamaması ile sürebilir.

Üçüncü yasa termodinamik bir sistemde entropinin, yani madde halinde yoğuşmamış olan enerjinin sıfır olacağı -273 derece sıcaklığa ulaşılamayacağını belirtir.

Bitkilerdeki biyoenerjetik olayların anlaşılması açısından önemli olan diğer enerjetik kavramları ise entalpi, ve serbest enerji ile görelilik kuramının ışık kuantı ile ilgili sonucudur.
Termodinamik incelemenin başlangıç ve bitim noktalarında ölçülen entalpi – toplam enerji farkı (DH) olay sonundaki madde kaybı veya kazancının da bir ölçüsü olur. Canlılarda çevreden alınan enerjinin azalmasına neden olan koşullarda bu etkiye karşı iç enerji kaynaklarından yararlanma yolu ile etkinin azaltılmasına çalışan mekanizmalar harekete geçer. Evrimin üst düzeyindeki sıcak kanlılarda vücut sıcaklığını sabit tutan bir enerji dengesinin oluşu çok zorlayıcı koşulların etkili olmasına kadar entalpi farkını önler.
Entropinin ölçümü çok zor olduğundan sistemdeki düzensizlik enerjisi yerine entropi artışı ile ters orantılı olarak azalan iş için kullanılabilir, işe çevirilebilir serbest enerji (G) ölçülür. Serbest enerji sistem dengeye varıncaya kadarki entalpi farkının bir bölümünü oluşturur. Entalpi farkının entropi enerjisine dönüşmeyen, yani atom ve moleküllerin termik hareketliliklerinin artışına harcanmayan kısmıdır. Termik hareketlilik doğal olarak sıcaklığa, atom ve moleküllerin çevrelerinden aldıkları enerji düzeyine ve hareketliliklerine,hareket yeteneklerine bağlıdır; atom veya molekül ağırlığı, aralarındaki çekim kuvvetlerinin artışı hareketliliklerini azaltır.
Bir sistemde serbest enerji artışı entropi enerjisi azalırsa da çevrenin entropi enerjisi artışı daha fazla olur ve 2. yasada belirtildiği şekilde sistem + doğanın entropisi sürekli artar. Canlı sistem ele alındığında canlının oluşup, büyümesi ile sürekli artan serbest enerji karşılığında çevreye verilen entropi enerjisinin daha fazla olmasını sağlayan canlının çevresine aktardığı gaz moleküllerinin termik hareketlilik enerjisi gibi enerji formlarıdır.
Einstein’ın E = m . c 2 fomülü ile açıkladığı enerji – kütle ilişkisi sonucunda astronomların güneşe yakın geçen kozmik ışınların güneşin kütle çekimi etkisiyle bükülmeleri gözlemleriyle dahi desteklenen ışığın tanecikli, kuant şeklinde adlandırılan kesikli dalga yapısı fotosentez olayının mekanizmasının anlaşılmasını sağlamıştır.

Kimyasal termodinamikte yararlanılan temel kavramlardan olan kimyasal potansiyel fizyoloji ve biyokimyada da kullanılan ve birçok canlılık olayının anlaşılmasını sağlayan bir kavramdır. Bir sistemdeki kimyasal komponentlerin her bir molünün serbest enerjisini tanımlar. Sistemde bir değişim olabilmesi, iş yapılabilmesi için bir komponentinin kullanacağı enerji düzeyini belirtir. Eğer değişim, dönüşüm sırasında bir komponentin serbest enerjisi artıyorsa bir diğer komponentinki daha yüksek oranda azalıyor demektir. İki sistem arasında kimyasal potansiyel farkı varsa bu fark oranında kendiliğinden yürüyen bir değişme olur ve iletim görülür. Bu suda çözünen katı maddelerin – solutların, pasif – edilgen şekildeki hareketini açıklamakta da kullanılan bir terimdir.

Bu terimin su komponenti için kullanılan şekli su potansiyelidir. Kimyasal potansiyel basınç değişimi ile ilgili olayları da içerdiğinden su basıncı – hidrostatik basınç tanımı da kullanılır. Elektriksel potansiyel farkı da kimyasal potansiyelin bir şekli olduğundan sulu iyonik çözeltilerde katyonların katod durumundaki, anyonların da anod durumundaki sabit ve yüklü kutuplara doğru hareketine neden olur.
Söz konusu potansiyellerin mutlak değerleri değil aralarındaki fark itici güçtür. İki nokta arasındaki basınç, derişim, elektriksel yük, serbest enerji farkı gibi farklılıkların tümü canlılıkta rol oynar ve karmaşık dengeleri yürümesini sağlar. Bu denge birarada bulunan komponentlerin birbirleri ile etkileşmelerinden etkileneceğinden etkileşim potansiyelinin de değerlendirilmesi gerekir. Bunun için kullanılan terimler ise aktiflik – etkinlik sabiti ve efektiv – etkin derişimdir.
Etkin derişim, etkinlik sabiti yüksek maddenin veya maddelerin derişim farkına dayanarak sistemdeki değişim potansiyelini değerlendirir. Sistemin değişim potansiyelini ortaya çıkarır.
Bu çerçevede su potansiyeli sistemdeki bir mol suyun sabit basınç altında ve sabit sıcaklıkta yer çekiminin etkisi sıfır kabul edilerek sistemdeki saf su ortamından etkin derişimin daha düşük olduğu yere gitme potansiyelidir. Yani hidrostatik basınç artışına paralel olarak su potansiyeli artar. Daha önceleri Difüzyon basıncı eksikliği ve emme basıncı, emme kuvveti şeklinde tanımlanmış olan su potansiyeli günümüzde en geçerli olarak benimsenen, kuramsal temelleri sağlam olan terimdir.

BESLENME FİZYOLOJİSİ

Bilindiği gibi canlıların ortamdan sağladığı, olduğu gibi tüketerek kullandıkları besin maddeleri büyük canlı gruplarında farklılıklar gösterir. Bitkiler aleminde de özellikle su bitkilerinin sudan, kara bitkilerinin topraktan sağladığı inorganiklerin çeşitleri ve özellikle oranlarında farklılıklar görülür. Tipik bitki besini olarak kullanılan elementlerin hepsi inorganik formdadır. Ancak bitki köklerinin organik maddelerden de yararlandığı görülmüştür. Saprofit ve parazit bitkiler ise konukçuldan inorganikler yanında doğrudan organik madde de sağlarlar.
Canlıların tükettiği maddeleri oluşturan elementler canlılıktaki işlevleri açısından esas olan ve esas olmayan elementler olarak ikiye ayrılır. Günümüzde benimsenmiş olan ayırım bir elementin hücrede canlılık için esas olan bir molekülün yapısına girip, girmemesine göre yapılır. Bu da noksanlığı halinde bitkinin vejetativ gelişmesini tamamlayamaması ve karakteristik, tekrarlanır bazı belirtilerin açık şekilde ortaya çıkması ve element eksikliği giderilince ortadan kaybolması şeklinde kendini gösterir.

Suyun hidrojeni yanında karbon canlıların yapısını oluşturan ve canlılığı sağlayan organik moleküllerin tümünde bulunduğundan en önemli elementlerdir, canlılığın temel taşları olan nükleik asit ve proteinlerin yapısına girdiğinden, azot birçok organik maddenin maddenin yapısında önemli bir yere sahip olduğundan temel besin elementidir. Fosfor da tüm canlılarda enerji metabolizmasındaki yeri nedeniyle temel elementtir. Oksijen de solunumdaki rolü ile anaerob mikrobiyolojik canlılar dışındaki bitkiler için önemi ile onları izler.
Yeşil bitkilerin yaşamı için şart olan maddeler arasında miktar açısından temel besinleri su ve karbon dioksit ile oksijendir. Kemosentez yapan bakteriler için de farklı formları halinde alınsa da karbon temel elementtir.
Bunun yanında inorganik azotlu bileşikler de besin olarak çok önemli yer tutar. Çünkü bazı Cyanophyta grubu ilksel bitkiler yanında Leguminosae ve Mimosoidae familyaları gibi bazı yüksek bitkileri ancak Rhizobium bakterilerinin simbiyont olarak katkısı ile havanın azotundan yararlanabilirler. Bu grupların dışında bitkiler havada yüksek oranda bulunan serbest azotu besin olarak kullanamazlar.

Tüm canlılarda mutlaka ve yüksek oranlarda bulunması gereken bu elementler yanında besin olarak alınan elementler alkali ve toprak alkali mineral elementleri grubuna giren ve tüketimleri, gereksinim duyulan miktarları nedeniyle makroelement denen inorganiklerdir.
Bu elementlerden çok daha düşük oranlarda gerekli olan ve daha yüksek miktarları ile toksik etki yapan mikroelementler konusunda ise farklı bir tablo görülür. Bitki gruplarında cins ve tür düzeyinde bile seçicilik, tüketim ve yararlanma ile yüksek derişimlerinin varlığına dayanıklılık, zarar görmeden depolayabilme farklılıkları görülebilen elementlerdir.
Bitkiler aleminde bulunan elementlerin toplam olarak sayıları 60 kadardır. Bu elementlerin toplam bitki ağırlığına, organ ağırlıklarına, doku ve hücreler ile organellerin ağırlıklarına ve kuru ağırlıklarına oranları yaşam evrelerine, çevre koşullarına ve bunlar gibi birçok etmene göre farklılıklar gösterir.

Bitkiler için yaşamsal önem taşıyan esas element sayısı 17dir.
Makro elementler tipik olarak 1 kg. kuru maddede 450 mg. cıvarında olan arasındaki oranlarda bulunan C, O, 60 mg. cıvarındaki H, 15 mg. cıvarında olan N, 10 mg. kadar olan K, 5 mg. cıvarındaki Ca, 2 mg. cıvarındaki P, Mg ve 1 mg. kadar olan S elementleridir.
Mikroelementler arasında yer alan esas elementlerden Cl ve Fe 0.1, Mn 0.05 ve B ve Zn 0.02, Cu 0.006, Mo 0.0001mg / kuru ağırlık düzeyinde bulunurlar.
Makroelementler hücre yapısında yer alan, mikroelementler yapıya girmeyip metabolizmada etkin rol alan elementlerdir.

Esas makroelementler olarak bitkilerin canlılığı için şart olanlar arasında P, S, Ca, K, Mg, Fe yer alır. Bunların yanında Na deniz bitkileri ile tuzcul olan yüksek bitkiler için esas makroelementtir.
Esas mikroelementlerden Fe ve Mo özellikle yüksek bitkiler için, B birçok yüksek bitkiler ve V bazı algler için esas elementtir. Kükürt dışındaki mikroelementler özellikle canlılık için önemli bazı enzimlerin kofaktörü olarak işlev yaparlar. S ise özellikle kükürtlü amino asitler üzerinden sitoplazmik protein zincirlerinin kuvvetli bağlarla sağlam bir yapı oluşturması nedeniyle önemlidir.
Se, Al gibi bazı iz elementleri alarak depolayan fakat metabolizmada kullanmayan, o element için seçici olmayan türler de vardır.

BESİN ALIMI

Su içinde serbest yaşayan bitkilerin besinlerini doğal olarak suda çözünmüş halde bulunan gaz ve katı maddeler oluşturur ve difüzyon, osmoz yolları ile alınır. Yüksek su bitkileri ise buna ek olarak zemine tutunmalarını sağlayan sualtı gövdeleriyle topraktan da beslenirler.

Gaz halinde bulunan besinler tüm bitkiler tarafından yayınım – difüzyonla alınır. Canlılık için sürekli kullanılması gereken temel besinler olduklarından, bu gazlardan yararlanma yeteneği olan canlı hücrenin lümenine girip, protoplazmasına geçtiklerinde hemen kullanılırlar. Bu nedenle de yayımımla alınmaları süreklidir. Su ve suda çözünmüş olan katı besinler ise aşağıda görüleceği üzere difüzyona ek olarak osmoz, ters osmoz ve aktif alım yolları ile alınırlar.
Atmosferde doğal şartlarda %0.03 oranında bulunan CO2 güneş ışınlarının ısıya dönüşür kuantlarını içeren kızılötesi, yani 1 – 10 m dalgaboyundaki kesimini soğurarak canlılığın sürmesini sağlar.
Suda çözündüğünde karbonik asit oluşturarak pH değerini düşürür ve suyun çözme kuvvetini genel olarak arttırdığı gibi özellikle alkalilerin çözünürlüğünü arttırır. Bu şekilde de beslenmeyi ve mineral madde alımını kolaylaştırır. Mineral madde iyonları sudaki karbonik asit ve diğer organik asitlerle tuz yaparak tuz – asit çiftinin sağladığı pH tamponu etkisiyle canlı özsuyunda pH değerinin canlılığa zarar verecek düzeyde değişmesini, pH 4 – 8.5 aralığı dışına çıkması riskini azaltır.

O2 de suda çözünen bir gazdır ve çözündüğünde red – oks tepkimelerine girer. Tatlı suda 20 derece sıcaklıkta hacimce %3 oranında çözünür. Havadan ağır olduğundan atmosferdeki oksijenin suyla teması ve doygunluğa kadar çözünmesi süreklidir.

Likenler, kserofitler gibi bazı bitkiler havanın neminden su temininde yararlanır. Ayrıca hücreler arası boşluklardaki hava da bu şekilde gaz besin sağlar. Tüm bu gaz halindeki besin alımları yayınımla olur.

Kütle Akışı ve Şişme ile Su alımı

Sıvıların yerçekimi etkisiyle akışı ve benzeri olayları hidrostatik basınç farkı gibi potansiyel enerji farklılıkları sağlar. Bu şekilde DH değerinin sıfırdan büyük olduğu yer değiştirme olayına kütle akışı – “mass flow” denir. Bu tür olaylarda çözücü ve çözünen tüm maddelerin atom ve molekülleri aynı şekilde hareket eder. Kütle akışı vaküolde, hücrelerarası boşluklarda ve canlı hücreler arasında da plazmodezmler üzerinden olur.

Canlılardaki kütle akışında kapilarite önemli rol oynar, çünkü hücre ve hücrelerarası serbest akış yolları ancak mikron ve askatları düzeyindedir. Kapilerden geçiş ise geçen sıvının viskozitesi – akışkanlığı ile yakından ilişkilidir. Viskozite, akış hızı değişiminin sabit tutulması için gerekli enerji miktarı şeklinde de tanımlanabilir. Bu değer de her bir sıvı için özgül bir değerdir. Çünkü akışkanlık sıvının bir molekül tabakasının diğerinin üzerinden kaymasına karşı gösterilen dirençtir ve bu direnç sıcaklıkla azalır, çünkü ısıl hareketlilik artar, dirence neden olan fizikokimyasal ve kimyasal bağlar zayıflar.
Suyun elektrostatik olarak yüksüz kapilerlerden kütle akışı ile geçiş miktarı ve hızı yüksektir, çünkü dipol su moleküllerinin birbiriyle yaptıkları bağlar suyun yüzey tansiyonuna – basıncına sahip olmasını sağlar. Suda bulunan lipofilik maddeler suyun bu özelliği nedeniyle su yüzeyinde toplanır ve su ile beraber hareket ederler. Suda çözünen maddeler ise yüzey basıncını değişen oranlarda değiştirerek kapiler hareketliliğini ve dolayısı ile de kendi iletimlerini etkilerler.
Suda iyonlaşarak çözünen maddelerin kimyasal potansiyeli hidrostatik basınç veya yerçekimi etkisinden çok daha büyük bir enerji farkı yaratacak düzeyde olan elektrokimyasal potansiyelleridir.
Kütle akışı kuru olan tohumların ortamdan su alarak hacim artışı göstermeleri gibi pasif, edilgen olaylarda önemli yer tutar. Alınan su yapısal protein ve polisakkarit zincirleri arasındaki boşluklara da girerek, adsorbe olur, yapışır ve hidrasyonlarına ve hacımlerinin artışına, canlı veya canlı artığı dokunun da şişmesine neden olur.

Yayınım – Difüzyon ve Geçişme – Osmoz

Yayınım olayında ise olayın başladığı ve bittiği veya dengeye vardığında atom ve moleküller arası ilişkileri farklıllık gösterir. Uçucu maddelerin sıvı veya katı formdan gaz faza geçerek yayınması ve suyun buharlaşması buhar basıncı farkı sonucunda başlayıp yürüyen bir yayınım olayıdır ve DH = 0 olduğunda net, gözlenebilir, ölçülebilir yayınım durur.
İki kapalı kap arasında yayınımı sağlayacak bir açıklık oluştuğunda gazların bağıl basınç oranları, yani herbirinin özgül toplam enerjileri arasındaki farka göre değişen şekillerde yayınım gösterirler. Kısmi, oransal gaz basıncı ile difüzyon basıncının doğrusal ilişkisi nedeniyle bir karışımda yer alan maddelerin yayınım oranları değişir. Ayrıca her birinin sıcaklık ve karşı basınç değişimlerine tepkileri de farklılık gösterir. Tüm bu farklılıkların temel nedeni atom ve moleküler yapılarının, ağırlıklarının yani özelliklerinin farkından doğan termik hareketlilik ve serbest enerji farklılığıdır. Bu da maddeye has bir özellik olduğundan yayınım – difüzyon sabitesi adını alır.
Difüzyon hızı geçişi sağlayan açıklığın veya seçiciliği olmayan membranın alanı, yayınım konusu maddenin iki taraftaki derişim farkı ve yayınım sabitesine bağlıdır. Yayınımın da itici gücü ısıl hareketlilik olduğundan sıcaklık artışı ile hızı artar, daha kısa sürede dengeye ulaşır, fakat denge noktası sıcaklıktan bağımsızdır.
Difüzyonu başlatan ve yürüten derişim farkı olduğundan yayınıma konu iki taraf arasındaki uzaklık artışı olayın yürüme hızını global olarak azaltır. Çünkü yayınım moleküler düzeyde derişim farkı dilimleri halinde yürür. Bu nedenle de hücre ve organel düzeyindeki hızı çok yüksektir.
Üç gaz formundaki besin olan su buharı, O2 ve CO2 için 20 derece sıcaklıkta ölçülen yayınım sabiteleri saniyede yayınım alanı olarak sırası ile 0.25, 0.20 ve 0.16 cm2 dir, yani katıların sıvı ortamdaki yayınım sabitelerinden ortalama 10(4) kat fazladır. Bunun da nedeni gaz ortamında çok daha seyrek olan moleküllerin ısıl hareketle çarpışma nedeniyle zaman ve enerji kaybının çok daha az oluşudur.
Bu tabloya karşın fotosentez hızının ışık ve sıcaklık tarafından sınırlanmadığı durumlarda karbon dioksidin kloroplastlara kadar yayınımı için geçen sürenin sınırlayıcı olduğu belirlenmiştir. Aynı şekilde terleme hızının hücre çeperlerinden su buharı yayınım hızı tarafından sınırlandığı ve bu şekilde de bitkilerin stomalarından gereksiz su kaybını önleyen bir mekanizma olarak yarar sağladığı saptanmıştır.

Elektrostatik yüklü maddeler ile kolloidal maddelerin çözeltiler arasında yayınımları gazların ve gazlarla aynı davranışı gösteren yüksüz maddelerinkinden farklıdır. Çünkü hareketlilikleri zıt yüklü tanecikler arasındaki çekim kuvvetlerinin rastlantısal olarak değişen etki düzeyine bağlı olarak değişir.
Canlılarda ise çözeltide serbest olarak bulunan ve yapısal, sabit durumda yüklü moleküller söz konusudur. Bu karmaşık ilişkiler de bitkilerde yayınım olayının orta lamel ve hücre çeperlerinin elektrostatik yapılarına bağlı değişimler göstermesine neden olur. Bu ilişkiler hücre veya doku düzeyinde hücre çeperlerinin permeabilitesi – geçirgenliği ölçülebilir terimiyle belirtilir. Yüklü madde yayınımı yük durumları ile sabit ve hareketli olan maddelerin yük durumu arasındaki denge nedeniyle miktar ve hız açısından belli bir seçicilikle karşılaşmış olur.

Geçişme – Osmoz difüzyonun özel bir halidir. Yarıgeçirgen, seçici zar yanlızca çözgeni veya çözgenle birlikte çözeltideki bazı çözünmüş maddeleri geçirirken bazılarını geçirmemesinin sonucudur.
Osmoza giren her bir madde kendi termodinamik sistemindeki entropiyi en üst düzeye çıkartacak şekilde hareket ettiğinden, membrandan geçemeyen molekülün yoğun olduğu tarafta geçebilen maddelerin derişimi artar. Bu birikme sonucunda toplam madde artışı ve sonucunda da membranın o yanında hacım artışı olur.
Hücreler arası madde aktarımında da bu şekilde özsuda çözünmüş ve membrandan geçemeyen madde derişimi artışı çözgen olan suyun oransal derişiminin azalmasına neden olduğundan su alınmasına neden olur. Sonuç olarak kütle akışı ve difüzyonda maddelerin akışı birbirinden bağımsız başlar ve yürürken osmozda maddelerin bağıl oranı etkilidir. Canlı hücre membranı suya karşı geçirgen özellikte ve özsuda çözünmüş madde miktarı yüksek olduğunda su alımı kendiliğinden yürür. Canlılar bu mekanizma sayesinde su alımını ortamda su bulunduğu sürece garanti altına almış olur.
Gözlenen hücreler ve organeller gibi canlı yapılarda net su alımının hücrenin çeperi, komşu hücrelerin veya dıştaki sıvı ortamın hücre üzerindeki karşı basıncının etkisi ile dengeye vardığında duruşudur, bu sayede yapının şişerek patlaması engellenmiş olur. Bu basınca da geçişme – osmoz basıncı, osmotik basınç denir. Çünkü büyüklüğü osmotik alımla sağlanan çözünmüş madde miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Sonucu olarak da bir hücrenin hacminde değişime neden olan etkin osmotik basınç farkı yarı – geçirgenlik ve seçicilik sayesinde yayınımla sağlanabilecek olan madde hareketi miktarından çok daha yüksek olur.
Temeldeki denge ise aynı türden iyonların membranın iki yüzü arasındaki kimyasal potansiyel farkının sıfır olmasıdır ve hidrostatik basınç farkının bu dengeye katkısı ihmal edilebilecek kadar küçüktür. Ana değişken ise membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkıdır ve küçük bir orandaki değişimi bile çok daha büyük orandaki kimyasal potansiyel farkını, yani derişim farkını dengeleyebilir. Gene bu mekanizma canlı hücreye membrandaki iyonik madde kompozisyonunu düzenleyerek kolayca iyon alımı olayını denetleme olanağı verir.
20. yüzyılın başlarında Nernst başta olmak üzere araştırıcılar tarafından kuramsal temelleri atılarak asrın ortalarında kesinleşen bu bulgular 1967 yılında Vorobie tarafından Chara tatlısu alginin K iyonu alımı üzerindeki deneylerle kanıtlanmıştır.

Hücre çeperi gibi hücrenin denetimi dışında kalan ve kütle akışı ile difüzyonun geçerli olduğu kısım için kullanılan terimlerden biri belirgin serbest alan (BSA) – “apparent free space”dir.

Su alımı için iç osmotik basıncın dış ortamdan yüksek, hücre özsuyunun hipertonik olması gerekir. Yani toplam çözünmüş madde derişimi daha yüksek olmalıdır. Bu durumda herbir maddenin difüzyon basıncı farklı olacağından su moleküllerini geçiren zardan su kendi kinetik difüzyon dengesini sağlayıncaya kadar geçiş yapar.
Hipertonik hücre turgor halindedir, sitoplazma çepere yapışık durumdadır. Çünkü osmotik basınç artışı çeperin karşı yöndeki basıncı ile dengelenmiştir. Hücre özsuyunun izotonik osmotik basınca sahip olması halinde bir kısım suyunu kaybeder ve sitoplazmanın çeperden ayrılmaya başladığı görülür. Bu duruma sınır plazmoliz adı verilir ve izotonik osmotik basıncın ölçümünde kullanılır. Hücrenin iç osmotik basıncının dış basınçtan daha düşük olduğu hipertonisite durumunda sitoplazma çeperden ayrılarak ortaya toplanmaya başlar, hücre plazmolize olur.
Hücrede plazmoliz ilerledikçe klasik deyimi ile emme kuvveti artar, daha yeni terminolojideki karşılıkları ile difüzyon basıncı eksikliği -“diffusion pressure deficit” – DPD” (DBE), su potansiyeli artar.
Bunun da nedeni serbest haldeki suyun serbest enerjisinin adsorpsiyon veya adezyon, kohezyon ile tutulmuş olan sudan az oluşudur. Hücrenin yeniden turgor haline geçme, deplazmolize olma, yani plazmoliz durumundan kurtulma eğiliminin sonucudur. Tam turgor halindeki hücrede ise iç ve dış basınçlar eşit olduğundan su potansiyeli, yani net su alımı sıfır olur. Burada devreye doğal olarak hücre çeperinin elastiklik derecesi de girer. Bu nedenle ve henüz alöronlar gibi susuz bir hacim oluşturan yapılar olmadığından hacme oranla su miktarı meristematik dokularda yüksektir.
Plazmoliz sırasında protoplazmanın tümüyle küçüldüğü, büzüldüğü deplazmolizde ise şiştiği görülür. Hücre özsuyunda serbest çözücü durumundaki suyun kaybından sonra sitoplazmik proteinlerin hidratasyon kaybı – dehidratasyonu sitoplazma hacminin değişmesine neden olur. Difüzyon basıncı eksikliğinin en yüksek olduğu tohumlar, dehidrate likenler gibi yapılarda su alımı ile deplazmoliz sertleşmiş alçıyı parçalayabilecek oranda hidratasyona ve deplazmolize neden olur. Hidratasyon termik hareketliliğin ve entropinin artışına neden olarak yapısal protein, sellüloz gibi moleküllerin zincirlerininin gevşemesine ve daha kolay bozunur hale gelmesine neden olur. Bu yüzden bir süre ıslatılmış olan bakliyat daha kolay pişer.

Hücreler arasında su alışverişinin debisi bu çerçevede çeper ve membranların geçirgenliği ile DBE farkına bağlıdır. Fakat izotonik çözeltiler arasında bile plazma membranları madde alışverişini sağlar. Su içinde yaşayan bitkilerde süreklilik gösteren bu durumda madde alışverişini sağlayan kütle akımı ve özellikle de elektroosmozdur.

Elektroosmoz bir iyon iletimi mekanizması ise de polarite nedeniyle hidrate olan iyonların yani kinetik taneciklerin çevrelerindeki su moleküllerini sürüklemesi sayesinde suyun da taşınmasını sağlar. Kinetik tanecikler iyonlar ile onları çeviren dipol su moleküllerinden oluşan, yani birarada termik hareketliliği olan tanecikler olup toplam kütlelerinin daha yüksek oluşu ve elektrostatik bağların zayıf oluşu nedeniyle termik hareketlilikleri yüksek taneciklerdir. Membranlardaki porlar boyunca yaratılan elektrik alanları, yani endotermik olarak belli bir yönde kutuplandırılan polar molekül dizilişleri üzerinden kayarak iyonik maddelerin taşınması gerçekleştirilir. Bu konu mineral madde beslenmesi içinde ele alınacaktır.
Su moleküllerinin iyonlara kendiliğinden yapışarak kinetik tanecikler halinde iletilmesi iyon kaynağı durumundaki hücrede serbest su derişimini azalttığından DBE artar.

Bu tür enerji gerektiren iyon ve su beslenmesine aktif madde alımı adı verilir. Örneğin tuzcul bitkiler, halofitler osmotik basıncı yüksek tuzlu topraklarda dahi beslenmelerini sağlarlar. Kserofitler çok kurak koşullarda kuru topraklardan su alabilirler. Aktif iyon alımı yaygın görülen bir olaydır, buna karşılık aktif su alımı özel durumlarda görülür. Bu nedenle aktif iyon alımı bitki yaşamında daha önemli yer tutar.

Mineral Madde Beslenmesi Mekanizmaları

Elektroosmozun bir iyon iletimi mekanizması olduğu, hidrate iyonların su moleküllerini sürükleyen ve membranlardaki porlar, kapilerler boyunca yaratılan elektrik alanları, yani potansiyel farklılıkları ile iyonik madde taşınması gerçekleştirdiği belirtilmişti.
Elektriksel potansiyel farkı DE, elektriksel yükün bir noktadan diğerine gitmesi ile yapılan işin ölçütüdür. Daha önce değinildiği üzere yukarıda kısaca incelenmiş olan itici güçlerden de çok daha daha etkindir. Biyolojik bir membranın iki yanındaki E farkı ölçümleri hidrostatik veya kimyasal potansiyel farkı ölçümlerinden elde edilen sonuçlarla karşılaştırıldığında binlerce kez daha büyük olduğu görülmüştür. Bu nedenle de organeller ve hücreler arasında elektriksel yüklü madde iletimi çok daha etkin olarak yürür.
Elektriksel bir yük ile DE arasında sabit bir ilişki vardır ki buna kapasitans denir, yani bir net yük biriminin yarattığı DE ile arasındaki sabit, özgül oranı belirtir. Yararlanılan sonucu ise bir bölgede yüksek oranlı potansiyel düşmesine neden olmadan serbest yük bulundurma, depolama kapasitesi – sığasının ölçüsü olmasıdır. Biyolojik membranların kapasitans ölçümleri bu değerin koşullardan oldukça bağımsız, sabit kalan bir değer olduğunu göstermiştir.
Bitki hücrelerinde de bu değer tipik olarak -100 mV ölçülmüştür. Yükü membranların içindeki anyon derişiminin katyonlarınkinden yüksek olduğunu, değeri ise membranın iki yanındaki potansiyelin pek farklı olmadığını göstermiştir. Aynı şekilde bitki hücrelerindeki toplam iyon derişiminin de tipik olarak 0.1M düzeyinde ve koşullardan oldukça bağımsız sabit bir değer olduğunu belirlenmiştir. Bu derişimde 100mV kapasitans ise anyon / katyon oranının 100 000 olduğunun göstergesidir. Buna karşılık bitkilerde kuru ağırlık bazındaki mineral madde katyon /anyon derişimi oranı ortalama olarak 10 dur.
Hücrelerin çevrelerinden önemli oranda katyon almalarına karşın elektrostatik dengenin ters yönde oluşmasının nedeni organik moleküllerdeki anyonik grupların yüksek oluşudur. Bu sayede organik metabolizmayı denetleyerek sürekli şekilde katyon alımına açık bir dengeden yararlanırlar. Güneş ışınları ve hava gibi topraktaki mineral elementlerinden daha kolay sağlayabildikleri kaynaklardan yararlanarak sentezledikleri organik anyonik maddeler sayesinde mineral katyonlarının alımını denetim altında tutabilirler.
Yüksüz maddelerden farklı olarak iyonların derişimindeki artış aralarındaki uzaklığın, termik hareketlilikleri ile çarpışma olasılığını üssel olarak artışına yol açacak şekilde azalması demektir. Çünkü elektriksel çekim gücünün etkisi katlanarak büyür. Bağlanmaları ise, iyonik bağın kuvvetli oluşu nedeniyle bağlanma öncesindeki ısıl hareketliliklerinin önemli oranda azalmasına neden olur. Bir sistemdeki hareketlilik komponentlerinin hareketliliklerin toplamı olduğundan sistemi etkiler.
Elektriksel yük elektriksel alan yarattığından etkisi çok yönlüdür ve nötrleşmesi ile diğer komponentler üzerinde çok yönlü etkiler yaratır. Bu nedenle de bir iyon türünün aktivite sabitesi çözeltisindeki tüm iyonların özellik ve derişimleri ile ilişkilidir. İyonun değerliliği arttıkça etkinliği de arttığından hücre özsuyu gibi iyonca zengin bir çözeltide iyonik aktivite değişimleri yüksek oranlı olur. Bu sayede de kara ve su bitkileri çok farklı özelliklerdeki topraklara, sulara adapte olarak yaşama olanağı bulabilirler.
Gene canlıların denetimini sağlayan bir olgu da iyonların canlı membranın iki yanındaki aktivitelerinin dengeye varmasının iyonların iki yandaki aktiviteleri yanında membranın iki yüzü arasındaki elektriksel potansiyel farkına daha da kuvvetle bağlı oluşudur. Bu sayede de membranın elektriksel potansiyelini membran proteinleri ve lipid / fosfolipidleri ile denetleyebilen hücre dengeyi kurma olanağı bulur.
Bu mekanizma hücrenin gereksinimine göre iyonları seçici olarak alması açısından önemli rol oynar. İyonların lameldeki porlardan ve plazmodezmlerden geçişinde iyon yükü / çapı ilişkisine bağlı olan seçici bir mekanizma oluşur.

Donnan Dengesi
Benzer şekilde örneğin bitki hücre çeperindeki orta lamelde yer alan pektik asitlerin karboksil kökü, membran lipidleri arasındaki fosfolipidler gibi sabit iyonların yerleştiği iyon kanalları kütle akışı ile mineral iyonlarının ile geçişine elektrokimyasal direnç gösterir. Görünür serbest alanda dahi iyonların suyla birlikte hareketine engel olur. Sitoplazmik membranlardaki lipidlerin çok yüksek direncinin fosfolipidlerce dengelenmesinde olduğu gibi direnci amfoterik karakteri nedeniyle değişken olan proteinler seçici bir denetim sağlar. Protein helislerinin iyon kanalı görevi oluşturdukları porun girişinde serin gibi polar amino asitlerin bulunmasına bağlıdır. Bu ( – ) yüklü amino asitler katyon difüzyonunu destekleyerek seçicilik sağlar.
Porların işleyişinin anlaşılması sayesinde porları kapayan maddelerin keşfi 1991 tıp nobelini alan ilaç grubunun bulunmasını sağlamıştır.
Küçük mineral iyonlarını içeren çözeltiler membrandaki sabit iyonik moleküllerle aralarında Donnan potansiyeli denen elektriksel bir potansiyel farkının doğmasına ve Donnan dengesi adı verilen dengenin oluşmasına neden olur. Bu dengenin de sağlanması için zıt yüklü maddelerin ters yönde geçişi veya suda çözünmeyen formlarının çözünür hale dönüştürülmesi gerekir. Elektrostatik Donnan dengesinin çeşitli ölçeklerde oluşması hücre içi ve hücreler arası iyonik maddelerin taşınımında ve dağılımında önemli rol oynar. Bu terimle belirtilen olayın ayırt edici temel özelliği hareketi sağlayan difüzyon potansiyel farkının membranın bir tarafındaki sulu çözelti ile membranın diğer tarafta kalan yüzü arasında oluşmasıdır.
Sitoplazmadaki nükleik asitler, fosfat grupları ile ve proteinler de karboksilleri ile Donnan fazları oluştururlar. Bu anyonik gruplar membranın her iki tarafındaki katyonları kendilerine çekerek yönlendirirler. Bu şekilde de net olarak bir geçişmenin görülmediği elektrostatik bir denge kurulur. Sıvı fazdaki katyonların membrana yönlenmesi anyonların da ters yönde artan bir derişim değişimi oluşturmalarına neden olur. Termik hareketliliğin artışı bu dengenin sarsılmasına ve hareketli iyonların elektriksel potansiyel farklılıkları yaratmasına, bu arada oluşan kimyasal potansiyel farklarını dengeleyecek şekilde de geçişme yapmalarına neden olur.
Canlı hücre çözünmüş maddelerin derişimini ilgili maddeleri suda çözünmeyen bileşikleri haline dönüştürerek ortamdan uzaklaştırmak veya tersine tepkimeyle serbest hale geçirerek de denetim altında tutar. Çözünür maddelerin çözünmeyen bileşiklerine dönüştürülmesi entropi azalmasına neden olan kimyasal bağlanma ile sağlanabildiğinden endojen, enerji harcanarak yürütülen aktif bir olaydır. Ancak canlı hücrede gerçekleşebilir.
Bu olayın temelinde iyon aktivitesi ve bu değerin özgüllüğünden doğan sabitesi yatar. İyon aktivitesi iyonun derişimine bağlı kimyasal ve yüküne bağlı elektriksel potansiyellerinin açıklayamadığı bazı konuları açıklamakta kullanılan bir terimdir.
Yükleri eşit olan iki iyondan kütlesi küçük ve elektron sayısı az olanın yükünün dipol su moleküllerini çekerek çevresine toplama gücü daha fazladır. Çevresinde daha kalın bir su zarfı oluşturur. Sözü edilen denge, seçicilik sonucu bir taraftan diğerine geçişi kısıtlanan veya engellenen iyonik maddelerin birikmesine neden olur. Bu birikimin konusu olan yüklü maddeler serbest halde kalamadığından zıt yüklü iyonlarla birleşerek çözeltinin nötralizasyonununu sağlar. Bu nötralizasyon dengesi için gereken iyonik maddelerin çözünür hale geçmesi veya dışarıdan alınması gerekir.
Örneğin Ca++ iyonu, iyonik yük / su zarfı oranı büyük olduğundan porlar üzerinde büzücü etki yaparak su zarfı büyük ve iyonik yükü küçük iyonların geçişini kısıtlar, K + iyonu ise tersine olarak şişirici etki yapar ve bu iyonların geçişini kolaylaştırır. Genelde bitki hücrelerinin yoğun şekilde K, Na ve Cl alış verişi yaptığı görülür. Bu iyonların hareketlilikleri de membranlarda potansiyel farklarının doğmasına neden olur ve Cl net yükün iki taraftaki dağılımının sıfıra eşitlenmesini sağlar. Goldmann denklemi ise K, Na ve Cl iyonu geçirgenliğinin büyük oranda K seçiciliği yönünde olduğunu göstermiştir.

Elektroosmoz da membrandaki bir porun iç yüzeyinde sabit halde dizilmiş iyoniklerin yüklerinin tuttuğu su zarfları zıt yüklü iyonik maddelerin su zarflarını çekmesi sonucu yürüyen osmotik alımdır. Bu şekilde oluşan elektriksel alan membranın iki tarafında elektriksel yük farklılığı doğurur. Bu da sabitlenmemiş kinetik taneciklerin kütle akışı ile çekilerek ters yönlü bir alan oluşturmasına neden olur. Bu iki zıt yönlü alanın oluşumu sırasında doğan hareketlilik ile su molekülleri sürüklenir ve iletilir, elektroosmotik su alımı olur.

Benzer şekilde membran veya çeperde pektik veya proteinik iyonlara zayıf -H bağları gibi bağlarla tutulmuş, adsorbe olmuş olan zıt yönlü yonlar yerlerini alabilecek başka iyonlarla yer değiştirerek serbest hale geçer ve iletilir. Bu olaya da iyon değişimi adı verilir.
İyon değişiminde aynı yüklü iyonlar birbirini ittiğinden dengeye çabuk ulaşılır, yani az miktarda madde bu olaya girebilir. Bağlanmayı sağlayan kuvvet adsorpsiyon kuvvetinden daha yüksek enerjilidir, kopması daha zordur. Ancak iyonlaşmış asidik veya bazik maddelerin hidroksonyum ve hidroksil veya karboksil kökleri bağlanmış olan katyon veya anyonların yerini alabilir. Bu arada açığa çıkan hidroksonyum ve hidroksiller de su oluşturduğundan su iletimi de sağlanmış olur.

Bu olayların tümünde hidroksonyum ve hidroksil iyonları önemli rol oynadığından membranların ve özsuyun pH değeri ve değişimleri önemli rol oynar. Hücre organik asit sentezi ile pH ve amfoterlik denetimi, sentez yolu ile özsudaki serbest maddeyi bağlama veya başka maddeye dönüştürme gibi yollarla kimyasal potansiyel artışı yönünde aktif alım yaparken solunum enerjisi kullanır ve solunumun hızlandığı görülür. Ayrıca osmotik basınç ölçümlerinin kriyoskopik yöntemle yapıldığında sınır plazmoliz yöntemiyle elde edilen değerlerlerden farklı değerler vermesi ek bir su potansiyelinin olduğunu göstermiştir.
Birçok bitki türünde yerüstü organları kesilerek terlemenin emiş kuvveti ortadan kaldırıldığında da kök ksileminden su salgılanması, kış uykusu kırılan birçok odunlu türünde daha hiç yaprak oluşmamışken sürgünlere su yürümesi kök basıncı denen aktif su alımının ve pompalanmasının kanıtlarıdır. Bu basıncın gün içinde değişim göstermesi, solunum inhibitörleri ve bazı bitki hormonları gibi uygulamalarla durdurulabilmesi de göstergeleridir.
Aktif alım ve iletimin önemli bir göstergesi iyonun içine girdiği membranın iç tarafında, yani sitoplazma veya organelin içinde elektrik yükü artışı olmasıdır. Pasif alımda elektriksel nötralliği sağlayacak şekilde zıt yüklü iyon alımı veya aynı yüklü iyonun boşaltımı söz konusudur. Aktif geçişde membranın iki yüzü arasında da membranın kapasitansı ile orantılı olarak belli miktar membran potansiyeli farkı oluşur. Bu fark kısa bir süre sonra boşalarak sıfırlanır ve sonra tekrar artar, bu mekanizmaya da iyon pompası adı verilir.
İyon pompası çalışınca membrandaki pasif geçiş olayları da doğal bir şekilde etkilenir ve membrandaki değişimi dengeleyecek yönde farklılaşır, difüzyon potansiyeli artışı ile elektrik potansiyelinin düşmesi sağlanır. Bitki hücresi membranlarının kompozisyonuna göre elektriksel dirençleri 1 – 8 Kohm / cm2 arasında değiştiğinden pompaların etkinliği membran kompozisyonunun denetlenmesi yolu ile hücre tarafından denetlenebilir. Bu sayede de bitkiler tuzlu topraklara dahi adaptasyon sağlayabilir.
Membran direncinin yüksek oluşu, pompanın etkili çalışması ile aktif iletimin neden olduğu potansiyel farkı da arttığından saniyede 20 pikomol / cm2 gibi yüksek bir debi ile iyon alınabilmektedir.
Aktif iletimin bir özelliği de pasif olarak yürüyen diğer olaylara göre sıcaklık değişimlerinden çok daha büyük oranda etkilenmesidir. Pasif olayların Q10 değeri yaklaşık olarak 1 civarında iken aktif alım ve iletimde bu değer birçok enzimatik olayda olduğu gibi 2 civarındadır. Bunun da nedeni membranın yaptığı enerji bariyeri etkisidir. Tıpkı enzimatik tepkimelerin aktivasyon enerjisi gereksinimindeki gibi aktif alımın olabilmesi için bu enerji düzeyinin aşılması gerekir. Bu nedenle aktif iyon alımı mekanizması bir pompaya benzer şekilde çalışır. Gerekli enerji depolanıncaya kadar alım işlemi kesintiye uğrar. Sıcaklık artışı da bu
mekanizma aracılığı ile etkili olur. Aktif iyon alımının enzim kinetiğindeki Michaelis-Menten denklemine uyan değişimleri enzimler aracılığı ile yürüyen bir olay olduğunu göstermiştir.
Bu tür olaylara enerji sağlayan madde bekleneceği üzere ATP’dir ve ATPaz enzimi aktivitesi de olayın denetimini sağlar. ATP hidrolizi ile açığa çıkan hidroksonyum iyonları ise ters yönde hareket ederek elektrostatik dengeyi sağlar. En iyi bilinen Na+ / K+ ATPaz’dır. İki peptid çiftinden oluşur ve Mg++ tarafından katalizlenen ATP hidrolizine bağımlıdır. Çeşitli iyon pompaları olup belli iyonlar için seçici oldukları bilinmektedir.

Aktif alımın iyon seçici özelliği vardır ve yukarıda anlatılan mekanizma bunu açıklamak için yeterli değildir. Bu nedenle 1930 larda seçiciliği olan aktif taşıyıcı moleküllerin varlığı fikri ortaya atılmıştır. Deneyler benzer K+, Rb+ iyonlarının ve Ca++ ile Sr++ iyonlarının aynı taşıyıcı için rekabet ettiğini, bazı hücrelerde K+ iyonunu alıp, Na+ iyonunu boşaltan ve aynı mekanizma ile Mg++ ve Mn++ için çalışan diğer bir pompanın olduğu, Cl-, B- ve I- taşıyan tek bir sistem olduğunu gösteren deneysel veriler elde edilmiştir. Bu kadar seçici maddelerin ancak proteinler olabileceği belirtilmiş ise de 50 yıl kadar uzun bir süre kesin kanıtlar ortaya konamamıştır.
Aktif pompaların varlığının bir kanıtı da dıştaki iyon derişiminin artışı ile artan solunum ve iyon alımının belli bir derişime ulaşıldıktan sonra doygunluğa erişmesidir. Bitkilerde bu değer tipik olarak 1 – 10 mmol/ gr. taze ağırlık – saatdir.
Aktif alım mekanizmalarının ortaya çıkarılıp genel çerçevesi ortaya çıkarıldıktan sonra iyon alımının büyük oranda pasif şekilde alındığı ve aktif alımın hücrenin gereksinim tablosuna göre belli iyonların seçici olarak alımında rol aldığı, tamamlayıcı olduğu anlaşılmıştır.

Yüksek Bitkilerde Su ve Mineral Madde Beslenmesi

Tohumun şişme ile su almasından sonra yeni bir bitki oluşturmak üzere büyüme ve gelişmesi başladığında ilk olarak gelişen ve işlev görmeye başlayan organı kök taslağından oluşan köktür. Tohumun kotiledon kısmında depolanmış olan organik maddelerin sindirimi ve solunumla elde edilen madde ile enerji fotosentetik organların yeni metabolik maddeleri sağlayabilecek hale gelmeleri için gereken büyüme ve gelişme için yeterlidir. Fakat tohumun serbest akış ve hidrasyon ile kazandığı su ile şişmesinin sağladığı su ortalama %80 – 90 oranında su içeren bitkinin oluşması için çok yetersizdir.
Bilindiği gibi kökün su ve mineral beslenmesini sağlayan yapılar emici tüylerdir. Kaliptranın arkasındaki meristematik bölgeden sonra gelen genç hücrelerin boyuna büyüme bölgesini izleyen gelişme ve farklılaşma zonunun epidermisinde görülürler. Canlı epidermis hücrelerinin enine eksende uzayarak tübüler çıkıntılar oluşturması ile ortaya çıkarlar. Yüksük hücreleri gibi dış yüzleri kaygan pektik maddelerle kaplıdır. İşlevsel ve fiziksel olarak ömürleri çok kısadır ve sürekli büyüyen kökün ileri doğru büyümesi sırasında yerlerini yenilerine bırakırlar. Bitki türlerinin su için rekabet gücünde kökün büyüme hızı yanında emici tüylerin çevrim hızı da önemli yer tutar.

Hidrofitik bitkilerin su ve mineral beslenmesi yukarıda anlatılmış olan genel mekanizmalarla olur. Kara bitkilerinin beslenmesi ise daha geniş bir çerçevede ele alınarak anlaşılıp, değerlendirilebilir.

Toprak Yapısı ve Su Verimliliği

Toprağın bitkilere su sağlayabilme potansiyelini belirlemek üzere kullanılan Tarla Kapasitesi, Daimi Solma Noktası veya Yüzdesi, Su Basıncı (P), Su Tansiyonu, Nem eşdeğeri, Su Potansiyeli veya Yayınım Basıncı Eksikliği, Toplam Toprak Suyu Stresi, Kılcallık Kapasitesi gibi birçok terimler vardır. Burada konu bunlar arasında en yaygın olarak kullanılan bazı terimlerle ele alınacaktır.
Toplam toprak su stresi, (Total soil moisture stress) konuya enerjetik açıdan yaklaştığı için bu konudaki en bilimsel terimdir. Konuya toprakta bulunan suyun serbest enerjisini azaltan iki temel kuvvet grubunun etkinliği çerçevesinde yaklaşır ve toprak suyunun serbest enerjisini azaltan bu iki grubu :
• • Toprak suyu tansiyonunun ögeleri olan hidrostatik kuvvetler, yerçekimi ve adsorpsiyon kuvvetleri,
• • Toprak çözeltisinin osmotik kuvvetleri olarak tanımlar.
Hidrostatikler bilindiği gibi su basıncı, yüzey gerilimi gibi kuvvetler, adsorpsiyon kuvvetleri de su ile toprak kolloidlerini oluşturan kil gibi mineraller ve organik maddelerle su arasında etkili olan, suyun yerçekimi etkisini yenebilmesini sağlayan kuvvetlerdir. Osmotik kuvvetler de topraktaki su çözeltisinin içerdiği iyonlarla ilişkilerinin sonucu olan kuvvetlerdir. Toprak çözeltisinde çözünmüş iyon derişimi suyun azalması ve çözünür iyon miktarı artışı ile artar. Yani toprak kurudukça su alımı zorlaşır, kuraklığın zorlayıcı etkisi otokatalitik bir artış gösterir.

Toprak, kaynağı olan anakaya üzerinde bulunan ve dünya ortalamasına göre 50 – 60cm. kalınlığındaki tabakalı yapıdır. Değişik oranlardaki kaya ve çakıllar ile kumdan oluşan, su tutma kapasitesi düşük veya çok düşük olan, kil ve silt gibi ince taneli, su tutuculuğu olan mineral maddeler ile canlı artıkları ve bozunma ürünleri olan humusu içeren ve su tutan organik maddeler, sulu toprak çözeltisi ile hava ile memeliler ve sürüngenler ile solucanlardan funguslar, mikroalgler ve bakterilere kadar geniş bir açılım gösteren canlılardan oluşur. Bu karmaşık yapısı nedeniyle de çok dinamik bir yapıdır.
Kaba kum adı verilen 0.2 – 2mm. çapındaki tanelerden daha büyük çaplı olan çakıl ve taş parçaları toprağın iskeletini oluşturur. Kaba kum ve 0.2 – 0.02 mm çaplı ince kum, 0.002 – 0.02 mm. çaplı silt ve bundan daha küçük taneli kil ise su tutma kapasitesine çapın küçüklüğü oranında katkıda bulunan kısımdır. Toprağın iskeletini de içeren yapısına toprağın strüktürü, iskelet dışında kalan kısmının özelliklerine toprağın tekstürü – dokusu denir.
Bu katkıda bulunan kısımların oranı da toprak tekstürü adı verilen ve toprak sınıflandırılmasında kullanılan temel özellikleri oluşturur: Çakıllık, kumul, münbit – verimli, siltli, killi toprak ana tipleri kumlu, siltli ve killi münbit – organik maddece zengin – toprak gibi alt gruplara ayrılır. Ayrıca kahverengi orman toprağı, podzoller, çernozemler gibi yaygın ve belirgin genel özellikleri olan toprakları tanımlayan sınıflandırmalar da vardır. Bitkilerin beslenmesine uygun, yani verimli – münbit topraklar Uluslararası Toprak Bilimi Örgütü Sistemi tarafından Kumlu (%66.6 kum, %27.1 verimli fraksiyon ve %0.9 silt ve kil), İnce Kumlu ( %17.8 kum, %30.3 ver. ve %7.1k+s), Siltli (%5.6 k., % 20.2 v., %21.4 k+s ) ve Killi ( %8.5 k, %19.3 v, %65.8 kil) şeklinde sınıflandırmıştır. Toprak verimliliğinin yanısıra küçük taneli ve organik maddece zengin olması erozyona dayanıklılığının artışına neden olur.
Doğal, bozulmamış toprakta toprak yapısı ve dokusu bu sınıflandırmada farklı konumlara sahip olan tabakaları, toprak tabakalarını içerir. Toprağın tabakalanması ve tabaka özellikleri toprak profili ile tanımlanır. Toprak profilinde yer alan tabakalar – horizonlar yüzeyden derine doğru, A1,… gibi alt tabakalara ayrılan A, ….D tabakaları halinde dizilirler. Bu tabakaların herbirinin özelliği bitki örtüsünün kök sistemi özelliklerine göre kompozisyonunu yağış rejimi ve iklimsel özellikler ile birlikte denetler.
Kumlu toprak en az karmaşık olan kapiler sistemi geniş porlu olduğunda su geçirgenliği – permeabilitesi, yani drenajı yüksek olduğu için köklerin solunumu için yeterli havalandırma sağlayan düzenli ve sık yağışlı iklimler için en uygun toprak tiplerindendir. Kimyasal ve fiziksel olarak bozunma eğilimi düşük, kararlı yapısına karşın gevşektir. Öte yandan tanecikler arasında çimento görevi görevi yapabilecek organik madde ve kil ile silt az olduğundan gevşek ve erozyona açık olan toprak tipidir.
Killi topraklar ise kolloidal ve kolloidimsi özellikteki kil ve siltin oluşturduğu, su çekerek şişen ve topaklaşabilen çimento fazı ile tam ters özelliklere sahiptir. Al-silikatlardan oluşan bazik karakterli levha biçimi olan kolloidal taneciklerin çok yüksek yüzey / hacim oranı ve kohezyon, adezyon kuvvetleri, zayıf hidrojen bağı yapma yetenekleri ile kumlu topraklardan 1000, siltli topraklardan 10 kat daha fazla su tutar ve su girişi arttıkça çok daha az hava bulundururlar. Erozyona ve kurak etkisinde kurumaya karşı dirençli fakat köklere hava sağlama açısından zayıf topraklardır.
Verimli olanlar ise yaklaşık olarak eşit oranlarda kum, kil ve silt içeren, su tutma ve hava kapasitesi, drenajı, su geçirgenliği yeterli olan topraklardır. Bu verimlilik uygun iklimle birleşince sık bitki örtüsünü destekler ve organik maddece zenginleşir, madde çevrimi yüksek dengeli bir ekosistem oluşur.
Verimli toprağın porozitesi, serbest su ve hava tarafından kaplanan hacmi ortalama olarak %50 oranındadır, killi topraktan bir kattan fazla, kumlu toprağın yarısından az oranda olan bu hacim hava kapasitesini belirler. Fakat su tutma kapasitesi ilişkisine katılan değişkenler daha çok ve sonuç tahmini zordur. Çünkü toplam porlar içinde kapilariteye sahip olanlar ile olmayanların oranı ve suyun tutulmasını sağlayan kuvvetlerin büyüklükleri, oranları etkili olur.
İnce bitki kökleri ve solucanlar gibi hayvanlar killerin agregatlar, topaklar oluşturması ile kapiler poroziteyi, su tutma sığasını arttırarak toprağın verimliliğine katkıda bulunur ve sürdürülebilir bir denge oluşmasını sağlar. Bu açıdan saçak köklü otlar çok etkilidir.

Toprağın kimyasal bileşimi de bitkilerin mineral beslenmesi yanında su tutma kapasitesini etkiler. Topakların sertliği, dağılma eğilimi, nem tutma sığası, kohezyon kuvveti iyon değişimi ile geçici olarak bağlanmış olan Na + + K+/ Ca++ + H+ iyonlarının oranına bağlıdır, oranın artışı ile sertleşme ve sığa büyür. Kurak bölgelerdeki yağışlar değişebilir iyonları yıkayarak uzaklaştıracak yoğunlukta olmadığı ve yüzeyde buharlaşma ile su kaybı hızlı olduğundan topaklar sertleşir, yüzey kabuklaşır. Şiddetli yağışlar da, sonraki sıcak dönemde hızlı buharlaşma derinlere inmiş suyun yayınım ve kılcallıkla yüzeye çıkışı ile iyon çökeltmesine neden olarak olayı hızlandırır. Özellikle suda çözünürlüğü yüksek olan Na+ birikmesi toprağın tuzlanması sonucu çoraklaşmasına neden olur. Bu durum damlama yöntemi gibi bitkilerin kullanabilecekleri kadar suyun kullandıkları oranda verilmesini sağlayacak şekilde yapılmadığı durumlarda da görülür.
Toprağın global kimyasal bileşiminde çok önemli yer tutan ve toprak canlılarının tümünün yaşamını doğrudan etkileyen suyun toprakta bulunuş şekli de tüm bu olaylarda önemli rol oynar ve toprağın hem yapısal hem kimyasal özellikleri ile yakından ilişkilidir.

Toprak suyunun sınıflandırılması temelde topraktaki fiziksel haline göre yapılır.
Gravitasyonel, yerçekimi etkisinde süzülen, serbest akan su oranı porozitesi ve por çapı ortalaması yüksek ve organik maddesi az topraklarda fazladır. Bu su fazından bitkiler ancak süzülüp akarken kısa bir süre yararlanabilir. Toprağın profili burada önem kazanır, örneğin alt tabakalarda killi bir tabaka olması bu suyun birikmesine neden olur ve bu tabakaya kadar uzanan köklerin havasız kalıp, çürümesine neden olur.
Kapiler su, gravitasyonel su süzüldükten sonra toprak taneciklerinin çevresinde ve birleşme noktalarında adezyon ve kohezyon kuvetleri ile tutularak film halinde kalan sudur. Bu kuvvetler bağıl olarak zayıf olduğunda bitkiler bu kalıcı su fazından kolaylıkla yararlanır. Ancak kolloidal materyalde kuvvetle adsorbe edilen su ile sıcak ve kurak iklim koşullarında şiddetli buharlaşma ile kaybedilen kapiler sudan bitkiler aynı kolaylıkla yararlanamaz.
Rutin uygulamada kapiler su fazının tümünü değerlendiren Tarla Kapasitesi, diğer bir tanımı ile Nem Eşdeğeri toprakların bitkilere yarayışlı su tutma kapasitesi olarak kabul edilir. Suyla doymuş haldeki toprak ile yerçekimi etkisiyle süzülen su arasındaki fark poroziteyi, kalan su da yararlı kapiler su ile kullanılamayan higroskopik su fazlarının toplamı olarak alınır.
Daimi Solma Yüzdesi ile karakterize edilen Higroskopik Su fazı ile tarla kapasitesi arasında kalan su miktarı bitkiler için yarayışlı fazını oluşturur. Daimi solma noktası, bitkilerin susuzluktan kalıcı şekilde etkilendikleri, yani yeniden su düzeyi yükseldiğinde bile toparlanamadıkları durumda toprakta bulunan higroskopik olarak bağlı su fazını tanımladığı düşünülür. Daimi solma olayı canlılık ile ilgili bir terim olmasına karşın bu değer toprak özelliklerinin bir karakteristiği olarak alınır.
Gerçekte bitkiler üst yüzeyi parafinlenerek topraktan buharlaşmanın önlendiği belli hacimdeki topraktaki suyu tüketerek bir gecelik süre ile susuz kaldığında yaprakların dökülmesi esas alınmıştır. Bu durumdaki toprak 105 derecede kurutularak % nem oranı belirlenir. Aslında bu durum bitkilerin su alımının çok yavaşlayıp terlemeyi karşılayamadığı durumdur ve toprağın özelliğinden çok bitkinin osmotik karakteristiklerine ve su depolama, terleme özellilklerine bağlıdır. Mezofitik, yani ılıman ve kurak olmayan iklime adapte bitkilerde 20 atm. civarında olan yaprak osmotik basıncı kurak iklime ve tuzlu, osmotik basıncı yüksek topraklara adapte olmuş halofitik türlerde 200 atm.e kadar çıkabilmektedir.
Toprağın laboratuar koşullarında serilerek kurutulmasından sonra toprakta kalan ve ancak suyun kaynama noktasına kadar ısıtılarak kurutulmasından sonraki ağırlığı ile hava kurusu denen ilk nemli örnek ağırlığı arasındaki fark higroskopik su fazının miktarını verir. Ancak kaynama noktasındaki termik hareketlilik ile topraktan ayırılabilecek kadar kuvvetli tutulmuş olan bu fazdan bitkiler kesinlikle yararlanamaz, yani gerçek desikkasyon – susuzluktan kuruma noktasıdır..
Killi verimli ve kumlu verimli topraklar bu açıdan karşılaştırıldığında suya doymuşluk düzeyinin killide toprak kuru ağırlığının %70i, kumluda ise %35i oranında olduğu, tarla kapasitesinin %45e karşılık %20, ve daimi solma noktasının da %17’ye karşı 9, son olarak da higroskopik bağlı su fazının %10a karşılık %7 gibi değerler verdiği görülür.
Bitkilerin yağışla toprağa düşen sudan yararlanabilmeleri ile ilgili önemli bir toprak özelliği suyun infiltrasyonudur. İnfiltrasyonu düşük, killi ve organik maddece fakir toprakta yağışın hızı arttıkça yüzeyden toprağın içine yayınım yapamadığı için köklere ulaşamayan su oranı artar. Eğimli arazide akar gider, düz arazide taşkına yol açabilir veya buharlaşma ile kaybedilmiş olur. Kumlu toprakta ise bu oran en düşük düzeydedir. Alt tabakaları killi topraklarda sürme işlemi bu yönden zararlı etki yaparak erozyon riskini arttırır.

Bitkilerde Su İletimi

Yukarıda incelenmiş olan temel mekanizmalar ile topraktan su ve mineral madde alarak gene bu mekanizmalarla kabuk parankiması hücrelerine iletirler. Kabuk parankimasında da benzeri mekanizmalarla hücreden hücreye iletilen su ve mineral maddeler merkez silindirdeki cansız ksilem elementlerine, trake veya trakeidlere girerek kılcallık ve özellikle yaprakların stomalarındaki terlemenin sağladığı negatif basınçla, emişle yerüstü organlarına iletilir. Ancak uyku dönemi sonunda çok yıllık bitkilerde ilk yapraklar oluşuncaya kadar su yürümesi adı verilen ve tümüyle depo karbohidratlarının sindirimi ve solunumla yakılmasından elde edilen enerjiye dayalı kök basıncı ve kılcallıkla su iletimi görülür. Bitki yeni yapraklar fotosentez yapar hale gelinceye kadar da depolarının çok büyük kısmını eritir.

Emici tüylerin sıklığı ve yenilenme hızı köklerin beslenme etkinliğinde önemli yer tutar ve bitki taksonları arasındaki rekabette çok önemli yer tutarsa da suberinleşmiş bölümler de lentiseller aracılığı ile bu kapasiteye önemli oranda katkıda bulunur. Toprak çok kuru veya soğuk olduğunda kök büyüme hızı çok büyük oranda düşer ve kök sisteminin süberinleşmemiş, hızlı büyüyerek toprağın nemi kullanılmamış kısmına doğru yürüyen kısmın oranı çok azalır. Buna karşılık kurak yaz aylarında ve herdem yeşil bitkilerde kış aylarında da terleme sürer, bu dönemlerde gerekli su alımının lentiseller ile çatlak ve yaralardan yayınımın oranı artar. Ölü kökler de suya karşı hiç direnç göstermediklerinden önemli katkıda bulunurlar.
Özellikle odunlu bitkilerin köklerinin su ve suda çözünmüş besin elementi alınımında mikorhiza adı verilen mantarlar önemli rol oynar. ve ekto-mikorhiza şeklinde ikiye ayrılan, Korteks hücrelerinde misel ve kök yüzeyinde hif oluşturan endo- ve dışta gelişip korteks hücreleri arasına giren ekto- mikorhiza tipleri beraber gelişebilir ve toprağın su miktarına göre oranlarında değişim görülür veya kök sisteminin ana kök dışında ince köklerden oluştuğu sistemlerde yalnız endomikorhiza gelişir.
Abietinae, Salicaceae, Betulaceae ve Mimosoidae familyaları ağaçları uzun ve kısa köklerden oluşan kök sistemlerine sahiptir. Hızlı büyüyen ve çok yıllık uzun köklerde mikorhiza gelişmezken 1 yıl ömürlü lateral kısa köklerde gelişir ve dallı yapıları ile kökün emici yüzeyinin çok artmasını sağlarlar. Özellikle verimsiz topraklarda ağaçların beslenmesine büyük katkı sağlarlar. Bu nedenle de erozyona uğramış toprakların ağaçlandırılmasında köklendirilmiş çeliklere mikorhiza inokülasyonu yapılması önerilir. Mikorhizanın gelişimi için toprak suyunun tarla kapasitesine yakın ve köklerdeki karbohidrat oranının yüksek olması gerekir, toprak fosfor ve azotça fakir olduğunda büyüme yavaşlar kökte karbohidrat birikebilir ve mikorhiza hızla gelişir. Bu da erozyona uğramış fakir topraklarda sık görülen bir durumdur.
Epidermisden kortekse kadar enine iletimin bir kısmı plazmodezmler aracılığı ile olur ve bu enterkonekte sitoplazma sistemine simplazm adı verilir. Kaspari şeridine kadar olan su ve mineral iyonlarının iletiminin önemli bölümü ise korteks hücre çeperleri üzerinden gerçekleşir.
Kaspari şeridi hücrelerinin çeperleri yağ asitleri polimeri olan süberinli ve sellülozik olmayan, pektin gibi polisakkaritler yanında az miktarda protein ve sağlam bir yapı oluşturmalarını sağlayan Ca ve diğer bazı makroelementler yanında silikatlar içeren çeperlerdir. Pektin esas olarak 1,4-bağlı a-D-galakturonik asitten oluşur ve karboksil gruplarının ( – ) yükleri Ca kelasyonu ile çok sıkı bağlı zincirli sağlam yapının oluşmasını sağlar. Bu anyonik yapı katyon / anyon alım dengesini katyonların lehine çeviren ve plazmalemmadan çok daha etkili şekilde iyonlar ve diğer maddelerin alımını sağlayan yapıyı oluşturur.
İyonların hücre çeperlerini enine olarak geçmelerini ve plazmalemmaya da ulaşmalarını sağlayan ana mekanizma çeper porlarını dolduran su kanallarında gerçekleşen yayınımdır. Hücre çeperlerinin ve çepere bitişik GSA yayınım sabiteleri plazma membranlarınınkinden 10 – 100 000 kat daha fazladır ve plazmalemma kanalları genelde hücrelerin yüzey alanının ancak %0.1 – 0.5 kadarını oluşturur.
Ksilemdeki iletim hücrelerinin hücre çeperlerindeki geçitler üzerinden de benzer şekilde enine iletim olur. Ksilem parankiması hücreleri de depo parankiması görevine sahip olan canlı hücrelerdir. Kökteki canlı hücrelerin canlılıklarını sürdürebilmeleri, büyüme, gelişme ve bölünmeleri, aktif alım ile iletim gibi enerji gerektiren etkinlikleri için organik madde sağlarlar. Yeşil yerüstü organlarında üretilen bu maddeler floem tarafından sağlanır.
Terleme – transpirasyon su ekonomisinde ve dolayısı ile de mineral beslenmesinde çok önemli yer tutarsa da terleme olayı fotosentezle de çok yakından ilişkili olduğundan fizyolojisi daha sonra incelenecektir.
Terlemenin yarattığı su potansiyeli farkı ile sağladığı emiş gücü yanında kılcallık ve suyun yüksek yüzey geriliminin sağladığı kohezyon kuvvetiyle su ağaçlarda toprağın derinliklerinden taçlarına kadar iletilmektedir.

Kserofitlik ve Su Ekonomisi Ökofizyolojisi
Protoplazmanın susuzluğa dayanıklılığı özellikle likenler, yosunlar, eğreltiler ve ciğerotlarında görülürse de yüksek bitkilerde susuz koşullara karşı geliştirilmiş olan daha karmaşık mekanizmalar etkili olur. Grup olarak bazı otsular, koniferler ve sklerofillerde yüksek dayanıklılık görülür. Susuzluk toleransı varyete ve genotipler düzeyinde bile büyük açılımlar gösterebilir. Örneğin ciğer otları türlerinde aynı düzeydeki su eksikliğine dayanma süresinin 6 kat düzeyinde açılım gösterdiği belirlenmiştir.

Kurak ve sıcak iklimi olan bölgelere adapte olmuş çeşitli düzeylerdeki bitki taksonlarının geliştirdikleri mekanizmalar temelde dört tiptir:
I. I. Kuraklıktan kaçanlar: Yağışlı mevsimde çimlenerek hızla büyüyüp, gelişen ve tohumlarını oluşturup kurak dönem öncesi yaşam devrelerini tamamlayan, kurak dönemi tohum halinde geçirenler;
II. II. Kuraklıktan kaçınanlar: Su kaybını azaltacak morfoloji ve anatomiye sahip olduğu gibi su alımında etkili kök sistemi geliştiren ve özel fizyolojik, biyokimyasal mekanizmalara sahip olan bitkiler;
III. III. Kuraklığa direnenler: Su depolayarak, alımının mümkün olmadığı dönemlerde bile normal yaşamlarını sürdürecek biyokimyasal ve fizyolojik mekanizmaları olan, su kaybını da en alt düzeyde tutan bitkiler.
IV. IV. İğne yapraklılar, koniferler
Alt gruplar olarak da:
1. 1. Derin köklü ve su kaybını azaltan bodur, dikensi yapraklı, freatofitler
2. 2. Yumrulu veya rizomlu jeofitler
3. 3. Herdem yeşil ve sklerenkimatik iskeletleri olan sklerofiller
4. 4. Kuraklıkta yaprak dökümü veya daha kserofitik olanlarla yenilenmesi ile su ekonomisi yapan odunlular
5. 5. Yapraksız ve etli, yeşil gövdeli olanlar
6. 6. Su depolayan sukkulentler
7. 7. Şiddetli kuraklukta tüm yaşamsal etkinliklerini durdurarak su bulduğunda tekrar canlılık kazanan “resurrecting” dirilen bitkiler.
Çok yıllık bitkiler de mevsimsel değişimlerin getirdiği farklı koşullara karşı bu tür mekanizmaların bir kısmından oluşan gelişmeler ile uyum sağlayarak yaşamlarını sürdürürler. Kışın soğuk koşullarına karşı geliştirdikleri korunma mekanizmalarına benzer önlemlerle kurağa da direnmeye çalışırlar. Örneğin kışın su alımını ve dokularındaki suyu azaltır, su alımı ve büyümelerini tümüyle durdururlar, baharda su alımını tekrar başlatarak üreme etkinliklerini tamamlar ve kurak bölgelerde yaz süresince büyümelerini kısıtlarlar. Sonbaharda kışa hazırlanmaya başlarken kuraklığa dayanıklılıkları da artar ve kışın en üst düzeye çıkar. Kuraktan kaçanlar, adapte olanlar (evading) su kaybını az ve derin stomalar ile azaltan, kalın kütükülalı, küçük yapraklı, derin köklü olanlar, sukkulentler. Protoplazması zarar görmeden dehidrate olan toleranslılar
Kuraktan kaçınanlar su kaybına stoma kapatma ve kütikülar evaporasyonu kısma, etkin su alımı ve iletimi ile yaşam devrini kurak dönemler arasına sığdıranlardır.
Genelde genç doku ve organların, dokuların hücreleri yaşlı olanlardan kuraklık ve soğuğa daha dayanıklıdır. Bu durum gerek yaprak döken gerekse herdem yeşil bitkilerin yapraklarında kendini gösterir. Absisyon, yani dökülme öncesi yapraklar normal ömürlerini tamamlamadan yaşlanır, senesansa uğrar yani ihtiyarlar, sararıp, kururlar. Dokularındaki su ve tüm besin maddeleri boşalır ve gövde üzerinden genç yapraklara gönderilir. Tıpkı hayvanlardaki yavruları koruma içgüdüsü gibi bitkilerde de genç ve büyüme potansiyeli olan organları koruma mekanizmaları vardır. Graminelerin kurağa dayanıklılıkları hızlı büyüme dönemlerini tamamlayınca azalır ve kurakta büyüme hızları düşer, yaşam devirlerini tamamlayabilmek için bodur kalır ve daha erken tohum verirler.
Kuraklık yeni gelişen yeraltı ve yerüstü organlarının dokularında da linyin / sellüloz oranı artışına neden olur. Bunun korunma ve adaptasyon mekanizması olarak bitkiye sağladığı avantaj ise linyinin hemisellüloz ve sellülozun hidrojen bağları ile adsorbe ederek ve zincirleri arasında tuttuğu su oranının %30 – 50 daha az oluşudur. Bu sayede de odunlaşmış çeperler üzerinden yeni büyüyen ve su gereksinimi yüksek olan hücrelere su iletimi daha bol ve hızlı olur.
Kserofitik bitkilerin birçoğunun yapraklarında kokularından kolaylıkla algılanan uçucu yağ yapısında maddeler vardır. Bu maddelerin buharlaşması, terleme hızı düşük olan yaprakların serinlemesini sağlar.
Hücre fizyolojisi açısından bakılınca görülen ilişki ise hücrede vaküolün oluşarak büyümesi ile dayanıklılığın azalmaya başlamasıdır. Örneğin şişmemiş tohumun embriyosu suyunu tümüyle kaybetmeye bile dayanıklıdır. Bekleneceği üzere bu ilişkilere aykırı bazı durumların varlığının gözlendiği olmuştur.
Beklendiği gibi kök sistemini hızlı geliştiren, derin ve yaygın olduğu kadar büyük kütleli kökü olan bitkilerin sıcak veya soğuk kurak dönemlere dayanma gücü daha fazladır. Örneğin Pinus sylvestris ve Eucalyptus türleri toprak yüzeyine yakın lateral yayılan köklerden dibe doğru inen kökler geliştirdiklerinden kurağa dayanıklıdır. Çöl bitkilerinde 18 metreye kadar inen kök sistemleri görülmüştür. Bazı meşe türleri gibi bazı ağaçlar ise köklerinin derine inmesi yanında kök hücrelerinin saldığı asitlerle kalker kayaları gibi yumuşak ve su depolayan kayalara sızarak kayalardaki suyu bile kullanır. Diğer önemli bir parametre ise emici tüy çevrim hızıdır.
Stomaların sıklığı, çukur konumu, kapanma oranı ve hızı, kütikülar terleme hızı ile kütikülanın yaprağın ısınması ile su kaybına neden olan kızılötesi ışınları yansıtma özellikleri, Stipa ve Festuca türleri gibi bazı bitkilerin yaprak ayalarının su stresinde kıvrılarak yüzey küçültmesi, güneşin geliş açısına göre büyüme ve yaprak dizilişi asimetrisi gibi mekanizmalar da cinsler ve türlerin korunma mekanizmaları arasında yer alır.
Genelde kserofit bitkilerde su oranının mezofitlerden daha yüksek oluşu da oluşmuş olan korunma mekanizmalarının sonucu olan fizyolojik bir mekanizmadır.
Tüm bu mekanizmaların sağladığı dayanıklılığın yanında etkili olan protoplazma fizyoloji ve biyokimyası özellikle diğerlerinin sınırlarına gelmesi halinde de tümüyle önem kazanır. Her stres dönemi etkilediği bitkinin sahibi olduğu genetik potansiyel çerçevesinde dayanıklılık mekanizmalarını harekete geçirdiğinde bitki aynı yöndeki daha şiddetli strese de hazırlık yapmış olur. Öte yandan sınır plazmolizden itibaren protoplazma üzerinde mekanik zorlama başlar ve zararlı olur, hatta membranlarda çatlama ve yırtılmalar dahi görülür. Bu nedenle de stresin kısa sürelerle tekrarlanması daha zararlı etki yapar.
Kuraklık protoplazmanın akışkanlığını azaltıcı ve Ca/K oranının arttırıcı etki yaparak porların su geçirgenliğini azaltır. Yeni araştırmalar su stresi etkisi ile başlayarak yürüyen senesans olayındaki metabolik değişimler ile doğal yaşlanma sonucu olan ihtiyarlama sonucu olan metabolik madde boşalmasının birbirine çok benzer olmasına karşılık hidrolitik ve oksidativ enzim proteinleri ile aktivitelerinin farklılık gösterdiğini ortaya koymuştur.
Günlük su miktarı değişimlerinin incelenmesi fotosentetik aktivitenin artışına neden olan ve nişasta taneleri gibi su oranı düşük taneciklerin biriktiği saatlerde kuru ağırlığa oranla su yüzdesinin arttığını, yapraktaki bu kuru maddelerin boşaldığı saatlerde yükseldiğini göstermiştir. Bu da taze ağırlığa oranla su yüzdesinin değil suyun toplam miktarının su ekonomisinin göstergesi olduğunu göstermiştir.
Kserofitik karakterlerin, kalın kütikül, sukkulens, balmumsu örtü tabakası, küçük veya dikensi yaprak, çukur stoma, çok trikom, küçük hücreler, linyinleşme özelliklerin her zaman düşünülen sonucu sağlamadığı görülmüştür. Örneğin çöl bitkilerinin terleme düzeyi mezofitlerden yüksek olabildiği, Verbascum tüylerinin alınması gibi uygulamaların terleme düzeyini arttırmadığı, trikomların su kaybını azaltıcı değil yüksek su kaybının sonucu olduğu gibi bulgular tipik kserofitik karakterlerin fizyolojik dengelerle birlikte bir bütün oluşturduğunu göstermiştir.
Kserofitlerin tipik yapıları çok farklı ekolojik koşullarda da görülebilir:
Bitki örtüsünde çöllerden tuzlu, soğuk, rüzgarlı, aydınlanma şiddeti yüksek yüksek rakımlı yerlere kadar açılımlar görülebilir. Örneğin çok farklı familyaların kendileri için atipik bazı cins ve türleri sukkulent özellikte olabilir.
Suyun protoplazmadaki termodinamik aktivitesi önemlidir ve bağıl değeri, aynı sıcaklık ve basınçta ölçülen bir su emici materyalin üzerindeki buhar basıncının saf su üzerindeki doymuş buharın basıncına oranıdır.
Hidratür ise = bu p/po oranı x 100 dür ve hava nemini, çözelti veya hidrofil cisim üzerindeki bağıl su basıncını, % termodinamik bağıl su aktivitesini tanımlamakta kullanılabilir.
Bitki hidratürü terimi protoplazma hidratürüdür, yani hücreler arası boşluk ve çeperleri içermez. Vaküollü hücrelerde özsu hidratürü ile dengededir. Protoplamik şişme ile özsu ve dış ortam arasında ilişki vardır ve özsu hidratürü osmotik potansiyel tarafından belirlenir.

Protoplazmanın Hidratürü
Gram k.ağ başına su miktarını belirten hidrasyonundan farklı bir terimdir ve protoplazma suyunun bağıl termodinamik aktivitesinin ölçüsüdür. Fakat fizyolojik aralıkları olan% 96 – 100 arasında aralarında doğrusal ilişki vardır, yani şişme ile hidratür paralel değişir.
Protoplazma hidrasyonunun su potansiyeli – emme potansiyeli – difüzyon basıncı eksikliğine bağlı olduğu ve suya doymuş hücrede maks. olduğu görüşü termodinamik açıdan yanlıştır. Özsuyun bağıl su aktivitesi – hidratürü daima < saf su olduğundan protoplazmanın şişmesi limite gider. Özsu osmotik potansiyeli bilindiğinde protoplazma hidratürü hesaplanabilir, başka türlü de ölçülemez. Fakat OP sıcaklığa bağlı iken hidratür değildir, bu açıdan OP çöl bitkilerinin su ilişkilerinin ekolojisinde çok önemlidir.
Çok değişik ekolojik ortamlarda birçok türün potansiyel osmotik basınçlarının ölçümü ile osmotik spektra elde edilir. Bu spektrum vejetasyonu oluşturan ot, sukkulent ve çalı gibi farklı yaşam formlarının osmotik basınç potansiyellerinin karşılaştırılması olanağını verir. Hidratürün tanımlanmamışolduğudönemde her tür için elde edilen en düşük ve yüksek OB potansiyelin negatifi olan potansiyel OB değerleri de belirtilerek ölçülen örnek sayısına göre ortalamaları ile beraber kullanılmıştır.

Kurak alanlarda ortalama hava sıcaklığı örneğin 30 den 40 dereceye çıkarken kum yüzeyin sıcaklığı 35 den 85 dereceye kadar çıkıp gece daha hızlı olarak düşer.
Hava bağıl nemi Rh-Relativ hümidite ise tam tersi ilişki gösterir, örneğin %40 dan 0a düşer ve tekrar 40’a çıkar.
Kışın ise Rh ve top. suyu donma ile düşer, kuraklık etkisi yapar, bitkiler donmuş suyu alamaz, buna fizyolojik kuraklık denir.
Nemli bölge ile semiarid- yarıkurak bölgenin sınırını yağış ile evaporasyon potansiyeli dengesi çizer evapotranspirasyon, yani bitki terlemesi ile topraktan buharlaşmanın toplamı esas alınr. Doğal olarak bu da havanın bağıl nemi ve dolayısı ile sıcaklığa bağlıdır. Karasal çöllerde kışın günlerin kısalığı soğuk etkisini arttırır ve hava hareketleri havanın sürekli kuru kalmasına neden olur.Yazın ise güneş enerjisi alçak basınca neden olur ve çevreden içe hava akımı yaratır. Çevre dağlık ise nem aşağıda kaldığından dağları aşamaz ve iç kısıma kuru hava akımı olur.
Yaz yağışları düzensiz ve yereldir, çünkü dağları geçebilen nem yeryüzü örtüsünün heterojenitesi ve rakım farklılıkları nedeniyle konveksiyona uğrar. Kısa süreli ve yerel fırtınalar olur, özellikle sırtlar, vadiler hava akımı yarattığından bu fırtınaları destekler. Yıllık yağış çanakta 12 cm olurken dağların rüzgarlı eteklerinde 100 cm olabilir.
Sukkulens ile kurağa dayanıklılık kışı sert yörelerde -1...-4 derecenin altında mineral beslenmesi ve osmotik basınca bağlı olarak direnci kırdığından karasal steplerde pek geçerli olamaz.
Kış gecelerinde sıcaklıkları hava drenajı kontrol eder. Güneşin batışı ile toprak yüzeyi ve hemen üstündeki hava tabakası çabuk soğur. Soğuma ile hava yoğunluğu ve ağırlığı artar ve sırtlardan aşağıya esinti ile süzülür, çukurlarda soğuk birikirken yamaçlarda doğan boşluğu daha sıcak hava doldurur; böyle sürer. Kuvvetli bir hava akımı ve sıcaklık değişimi modeli doğar
Doğal olarak çanak - tepe rakım farkları ile eğimler, kuzey ve güneye bakış önemli rol oynar. Kış yağışın bol olduğu zaman olduğundan güneye bakan yamaçlardaki daha sıcak koşullar nemin kaçmasına neden olur, kuzey yamaçlarda ise nem tutulur. Sonuçta vejetasyon- bitki örtüsü farklılıkları yüksek olur.
Gün ortasındaki ortalamalar ise çanakta 15 derece iken tepelerde 4 derece gibi beklenen farklılıkları gösterir.
Yazın ise koşul farklılıkları azalır, gecelerin kısalığı hava drenajı etkisini azaltır ve gece sıcaklıkları kritik değerlerden uzaktır.
Anakaya jeolojisi kurak alanların erozyonu ve çölleşmesinde önemlidir. Jeomorfolojiyi ve erozyona dayanıklılığı etkiler. Çöl ortamı ana kayaç jeolojisi ile yeryüzünde cereyan eden olayların uzun süreli ilişkisi sonucudur ve aynı bölgede farklı koşullara yol açar, yani çölleşme piyesinin sahnesidir. Yeryüzündeki kayaların şekil, büyüklük ve dağılımını, ilişkilerini belirler. Erozyona bağıl dayanıklılık oranlarını hem fiziksel ve kimyasal özellikleri hem de topoğrafya ile birlikte belirlediği gibi erozyonla doğan yapıların tanecik şekil ve boyutlarını, çözünürlük ve taşınabilirliklerini de belirler.
Dayanıklılığın aynı olduğu ortamlarda da iklim koşullarının etki şekli ve derecesi hem yeryüzüdeki etkisi hem de önleyici vejetasyonu sınırlayıcı etkisiyle önem kazanır. Jeolojik etki yapabilecek düzeyde yağış olmadığında rüzgar önem kazanır. Yağış hem fiziksel hem de kimyasal etkiler yaratırken rüzgarın etkisi tümüyle fizikseldir. Hava nemi ise kimyasal etki yaratır.
Tipik karakteristik olan vejetasyon azlığı veya yokluğu oldukça kısa sürede de ortaya çıkabilir. Örneğin bir maden alanında 150-180cm ort. yıllık yağışa rağmen 100 km2 lik bir alan dumanlar vs.nin etkisiyle çıplaklaşıp, rüzgar ve sel etkisine açık hale gelerek erozyona uğraması sık görülebilen bir durumdur.
Yoğun ve dikkatsiz tarım uygulamaları doğal vejetasyonu eriterek kuraklığı arttırıp, tarımsal verimi azaltırken, rüzgar ve su erozyonunu arttırı ve 10 yılda bile çölleşme olabilir. Entansiv tarım toprağın asitleşmesine neden olarak bitkilere yararsız hale getirir. Buna karşı toprağın kireçlenmesi gerekir. Benzer şekilde aşırı otlatma ile bitki örtüsü kaybı çölleşmeye neden olur.
Semi - arid, orta kurak bölgelerdeki çorak alanlarda toprağın üst yüzeyinin kabuklaşması suyun yüzeyden akışına neden olarak topoğrafik izler bırakır. Özellikle kalker gibi çözünür kayaçları çok etkiler, yüzeydeki çentikli görünümle kendini belli eder. Fiziksel etkileri poröz kayaçlardan gevşek yapıları çekerek uzaklaştırmak suretiyle zayıflatmak ve zamanla seçii olarak bozunuma neden olmaktır. Özellikle ince taneli sedimanter kayaçlarda kendini gösterir. Kimyasal etki çözünür tuzları çekerek çöktürmesidir. Kalkerli tüf veya traverten oluşumuna neden olur. sıak dönemlerde de yüzeyde bu tuzların birikimi görülür.
Çölleşme vejetasyon çeşitliliğini azaltır, toprak tekstürü, eğim, kumluluk gibi ekstrem koşullara adapte olabilen cinslerin türlerine indirgenir. Drenajı yetersiz alkali düzlüklerde vejetasyon zayıftır ve örneğin çeşitli Atriplex, Astragalus, Salvia, Thymus türleri gibi türler görülür. Halofitler de yanlarında bulunur.
Sert zemin üzerindeki ağır topraklarda en iyi gelişimlerini gösteren çalı türleri özellikle Atriplex spp. dir. Yabani asma türleri yanında odunlulardan Acacia, Juniperus, Eucalyptus türleri olabilmektedir. Legüm ağaçlarından Acacia örneğinGüney Afrika, Arizona çöllerinde dahi boldur.
Vejetasyon tipleri yerel topoğrafya ve edafik koşullara göre, örn. Volkanik,granitik anakaya cinsine göre farklılaşabilmektedir.
Çölleşme endemik tür artışına neden olur, perenniyal/ annual oranı 3/2 gibi yüksek oranlara ulaşır. Genelde çöl türleri sürekli evrimleşme ile ortaya çıkmış ve evrimlerini sürdüren türlerdir. Özel edafik ve fizyolojik koşullarda yaşayan, sadece kuru koşullara bağlı olmayan türlerdir. Örn. tuzlu, alkalin, kumul gibi ortamlar için seçicidirler, Atriplex bunlardandır alkalin, tuzlu topraklarda susuz ortam yanında toprağın yüksek osmotik basıncına dayanıklı oluşları ile yüksek rekabet gücü elde ederler. Bazı türler çölleşme koşullarındaki mikrohabitat koşullarına alttürleri sayesinde uyum sağlamışlardır. İklim koşulları soğuk ve nemli kış koşulları ile de rekabet tablosunu etkiler.
Türlere göre değişen çimlenme zamanı ve yöntemi üzerinde etkili olan başka etmenler de vardır. Empermeabl tohum kabukları sayesinde susuz ortamda desikasyona, yani kurumaya uğramadan embriyoyu canlı tutma önemlidir. Su ile yakın temas, yüksek sıcaklıkta suyun varlığı, belli bir sıcaklık değişiminin veya gündüz / gece sıcaklık ilişkisinin kurulamamış oluşu, ışık belli bir sıcaklıkta yağış gibi çok farklı etmenler çimlenmeyi engelleyebilmektedir.
Çeşitli kurak bitkilerinin yapraklarından kültür ortamında diğer türlere inhibitör hatta toksik etki yapan maddeler izole edilmiştir. Bazılarının inhibitör veya zehirlerinin dökülen organlarından toprağa geçerek uzun süre etkili olabildiği ve sonra toprak biyolojik veya kşmyasal aktivitesi, yağmurun yıkaması ile bu etkinliği kaybettikleri de ortaya çıkarılmıştır.
Terleme genelde yeterli su varken yüksektir. Sıcaklık, güneş ışığı, buharlaşma hızı yüksekse stomalar kapanmakta terleme azalmaktadır. Mezofitlere oranla aynı koşullardaki stoma açıklığı daha yüksek kalmakta, ancak çok şiddetli ışıkta kapanmaktadırlar. Tipik olarak karanlıkta stomalar açılmaktadır.
Bazı türler kurakta tüm yapraklarından kurtulmakta ve ancak su alabildiklerinde yeniden yapraklanmaktadırlar.
OrtaDoğu çöl vejetasyonunun dominant perennial türlerinin çoğu herdem yeşil kamefitler olup terleme yüzeylerini mevsimsel olarak yaprak değişimi ile ayarlamaktadırlar. Tipik bir örnek türde transpirasyon yapan kütlenin %87.4 azaldığı saptanmıştır.
Diğer bir faktör de vejetasyon sıklığı ile kendini gösteren rekabettir, yağış rejimine göre vejetasyon seyrelerek toplam transpirasyonu sabit tutmaktadır. Birçok sukkulent türün ekstraktlarının antibiyotik aktivitesi görülmüştür. Aynı şekilde alkaloid birikmesinin de türler arasındaki antimikrobiyal farklılıklara paralel olduğu da gösterilmiştir. Bazı sukkulentlerin gece daha az CO2 çıkarttıkları, yani asit biriktirdikleri bulunmuştur. Krassulasean asit metabolizması ileride incelenecektir.
Kurak alanlarda yeraltı suyunun derinliği bitki örtüsü üzerinde etkilidir, örneğin çöllerde tabansuyu 100m. kadar derinde olabilir ve yüzeye eriştiğinde de çok tuzlu olabilir. Kalitesi iyi ise çok yararlı olur.
Yeraltı sularının hareketliliği ısı, yüzey gerilimi, elektriksel alan, basınç, yerçekimi ve su kimyası gibi birçok etmenin bileşkesi olup, taban suyu üzerinde, su ile havanın beraber bulunduğu derinliklerde yüzey gerilimi ile kılcallık yer çekimini yendiğinde su yüzeye çıkar.
Çöllerde toprak nemi sıcaklık değişiminin etkisi ile hareket eder. Yağıştan sonra ısınan yüzey tabakası nemi yukarı çeker ve yüzey altında depolanmasına neden olur. öellikle kil ve siltlerde kimyasal osmoz etkili olur. Çok heterojen bir dağılım gösteren toprağın kapilaritesi önemli rol oynar. Kapilariteye bağlı olarak taban suyu evapotranspirasyon etkisi ile daha kısa veya uzun sürede yeryüzüne ulaşır. Tipik olarak düzlükleri çevreleyen yamaç ve dağlardan düzlüğe süzülen ve yer altında toplanan su bu yoldan evapotranspirasyonla atmosfere geçer. Büyük düzlüklerde veya 20-40mm.lik yağışlarda ise yeryüzüne yakın kısımdan yukarı çıkarak kısa sürede evapotranspirasyona uğrar.
Karbonatlı veya volkanik kayalar üzerindeki bölgelerde bu kayaçların yüksek permeabilitesi nedeniyle taban suyu hareketliliği yüksek olabilir ve yağışlı mevsimlerde vejetasyon hareketlenir.
Kökleri yüzeye yakın, yatay dağılan, yüzeyde kalan suyu kullanan kserofitler ile taban suyundan yararlanan freatofitleri birbirinden ayırmak gerekir.
Fretofitler tabansuyuna doymuş olan taban derinliği, evapotranspirasyonla kaybedilen oranı ve suyun kalitesi hakkında fikir verirler.
Genellikle otsu freatofitler tabansuyu derinliğinin 3m.yi, çalımsı olanlar ise 10m.yi aşmadığı ortamlarda gelişirler. Ağaçlar için bu derinlik 30m.yi bulabilir. Su derinliği yanında tuzluluğu, bitki türü, toprak ve anakaya özellikleri de önemli rol oynar.
Bazı türler su kalitesi indikatörüdür, örneğin tuzlu su yabani otu (pickleweed -Allenrolfea occidentalis) taban suyunun tuza doymuş olduğu yerlerde yaşar. Kavak ve söğüt içilir kalitede tabansuyu indikatörüdür, hurma su seçmez, vs.
Fretofitlerin su tüketimi iklim, tür ve bireyin sağlık durumu, bitki yoğunluğu ve su derinliği ile kalitesine bağlı olarak değişir. Örneğin kavak kurak ve sıcak ortamda yılda 2000-3000mm su tüketirse iyi büyüyebilir. Genelde fterofitlerin su tüketimi yüksektir, 1 hektarlık alanda yoğun yetişme için yılda 2000m3 su gibi bir tüketim gerekir.
Optimum koşullarda nemli topraktan evaporasyon doğrudan su yüzeyinden olana eşittir ve sıcak çöllerde yılda 250-320 cm cıvarındadır. Ancak suyun tuzluluğu ile bu hız azalır.
Derinlerden gelen suyun evaporasyonla kaybıkapilarite tüm profilde maks. düzeyde olamadığından genelde düşüktür, Porozite 0.3 olduğunda bile ve tuzlanma yoksa yılda 0.003-0.3 mm.yi aşmaz. Fakat gene de taban suyu derinliğinin 5 m veya daha az olduğu geniş alanlarda önemli bir yer tutar.
Legümlerin çoğu tuza çok duyarlıdır.
Genellikle yeraltı sularında Na, Ca, Mg, HCO, Cl, SO4, H4SiO4 ve daha az oranlarda da K, CO3, Fe2 ve F bulunur. Redükleyici koşullar ve düşük pH’ta Fe++ dominant olabilir. Genel derişimler arttığında Mg(OH)+, CaSO4 ve MgCO3 önem kazanır.
Genelde kurak alanlarda ve özellikle çöllerde taban suları daha tuzludur, çünkü evapotranspirasyon/yağış oranı yüksektir, yağışlar şiddetli olduğundan yukarıda toplanan tuzu tabana indirir.
Freatrofik ve otsu bahar vejetasyonun tahribi, permeabilitenin iyi olmadığı topraklarda sulama ile tuzlanma,sanayileşme ile tabansuyunun kurutulması insan eliyle erozyon ve çölleşmeye neden olur.

Arid zon ve Çöl Toprakları:
Aridizoller: Arid topraklar yılda 0-25 veya 0-50 cm yağış alan topraklardır. Sıcaklık ve yağış ilişkisi en önemli etmendir. Günlük, aylık ve mevsimsel açılımlar evapotranspirasyon, vejetasyon ve toprak mikroflorasını yakından etkiler. Vejetasyon seyrek ve kısa ömürlüdür. Toprakta organik madde birikimi yok veya çok azdır.
U.S. Soil Conservation Service çöl topraklarını - Aridisol’leri okrik epifedonu ve tipik olan argillic-killi, natric-tuzlu, cambic; kalsik, jipsik veya salik; duripan tanı tabakalarından biri veya birkaçını içeren topraklar olarak 1967’de sınıflandırmıştır.
Örneğin Mohave’daki loam - münbit toprak 100cm derinliktedir ve en altında kireç depozitleri, üstünde kahverengi, sıkı münbit kil tabakası 30-35 cm. dir, üstünde 25 cm. lik prizmatik çakıl blokajın üzerini 5-10 cm kahverengi kil, kumlu münbit ince tabaka ve kırmızımsı kumlu münbit tabaka, en üstünü ise kahverengi münbit tabaka örter.
Aridizol oluşumunda rüzgarın önemli rol oynadığı, kaçan toz ve kumun cilalaması sonucu oluşan çakıllar ve kayaçlar görülür. Aridizollerde CaCO3 ve diğer tuzlar uçuşan ve yağmurda sabitleşen ince toz ve kumlardan yıkanarak aşağı süzülür. Yağış şiddeti ve süresi ile permeabilite ve ısı arasındaki dengeye göre bir derinliğe kadar inip yerleşir. Genelde denge yüzeye yakın bir yerde oluştuğundan kireçlenme ve heterojen dağılımı tipiktir. Jips te sıklıkla görülür.
Entizoller: Aktüel yağışlar alan yamaçlardan gelen alüvyal çökelmeler arid toprakların incelenmesini daha da zorlaştırır. Topoğrafik yapıya göre bu kil, silt ve kum tabakalarının kalınlıkları büyük değişimler gösterir. Tüm bu etkenler genellemelerin ne kadar zor olduğunu gösterir.
Litozoller, Regozoller: Arid ve yarıkurak bölgedeki entizoller olup, tabakalanmayan alüvyallerle birlikte erozyona uğrmakta olan yamaçlar, sel taşkını düzlükleri gibi erozyon materyali birikim noktalarında görülür.
Çöllerde aktüel allüvyonlar-fluventler, ortentler-ince kolüvyal-alüvyal materyal, Psamentler-kumullar, kumluk alanlar önemli yer tutar.
Üzerinde efemeral dahi olsa hiç vejetasyon bulunmayan alanlar topraksız sayılır.
Bu konularda geniş yayınlar Arizona Univ. Office of arid Land Studiesweb sitesinde yer almaktadır.
Alt tabakalar: B tabakalarıdır, fakat bir kısmı A tab.ları arasına sokulabilir özelliktedir.
Arjilik: Silika kil minerallerinin hakim olduğu, erozyonun kil tabakasını açığa çıkartmış olabildiği veya üstte doğrudan yerel, veya taşınmış kil tabakasının bulunduğu üst tabaka. Genelde B, A’an daha killidir.
Kambik: açık renkli, organik maddece fakir veya çok fakir, ince ve prizmatik daneli, A1 tabakası olmadığından yüzeyden görülen ve genelde CO3’ca zengin tabaka.
Natrik: CEC’inin %15 veya fazlasını Na’un doldurduğu yüzey altı partikül tabakası. Prizmatik, kolonlu veya bloğumsu yapı tabakası.
Salik : Soğuk suda jipsden daha yüksek çözünürlüğü olan tuzlarca enaz %2 - 25 ağ/ağ. veya daha zengin olan 5-10 cm.lik yüzeyaltı tabaka.
Jipsik: Kalsik tabakaya benzer, farkı kireç yerine CaSO4-jipsce zengin oluşudur.En az 15 cm.dir ve C tabakası veya altındaki tabakadan en az %5 daha fazla jips içerir. Genel kalınlık ve jips içeriğinin en az %602ını içerir.
Duripan: Bu alt tabakanın çimentosu silistir. Asitle köpürmez, genellikle demir oksitler ve karbonatlar da çimentoda yer alır. Arid topraklarda üstleri opal ve silika mikrokristalleri ile örtülüdür. Silika çimentolu kum taneleri de içerirler.

Dünyada Sahra, Lut gibi gerçek, sıcak çöller azdır. 15 - 45. enlemler arasında kalanların büyük çoğunluğu steptir.
Ana faktörler yağış, nem ve sıcaklık ile farkları ve topraktır. Kuru hava bu sıcaklık farklarına neden olur. Yıllık hava sıcaklığı açılımı 60, günlük olarak da 35 dereceyi bulabilir. Çölleşme rüzgarı getirir, örneğin Sahra’da 100km.ye kadar fırtınalar görülür, 15-30km hızında sürekli rüzgarlar tipiktir. Buharlaşma sıcaklık değişimi, kuruluk ve türbülansa neden olur. Sahra’da 2.5-6m, çoğu çölde 3m cıvarındadır. Tipik olarak çöllerde Bağ.nem yazın % 20-30, kışın %50 cıvarındadır, ancak vahalarda ise %90 a kadar çıkabilir.
Aydınlanma/bulutluluk oranı Sahra’da %4 - 31 oluşu nedeniyle dehidrasyona ve ısınmaya neden olur. Sahra’da ortalama ışık+ısı gücü 1kW’dır ve 10000km2 ye 25 katrilyon kWh enerji düşerki 2 milyar ton yakıt eşdeğeridir.
Kuraklık temelde sıcaklık ve yağışa bağlıdır ve vejetasyonu sınırlar. Canlılar açısından önemli olansa yağış/evaporasyondur.
Yeraltısuyu çok derinde değilse ve porozite yeterli ise genelde varlığını yüzeydeki jips, kalsiyum ve klorürlerden oluşan tuzluluk ile ve jips kristalleri, seyrek de olsa bitkiler, özellikle Chenopodiaeae halofitleri ile belli eder.
Fakat suyun çok saf olup bu tür tuzlanmaya neden olmaması da mümkündür.
Toprakta su tutulma miktarı yağış sonrası giren suyun evaporasyonla kaybedilenden kalan olup arid zonda tipik olarak su üst toprak tabakalarında kalır. Aşağı iniş oranı ve derinliği tekstür ve tarla kapasitesine bağlıdır. Killi toprağın tarla kapasitesi kumlu toprağın tipik olarak 5 katı olduğundan 50mm.lik yağış kumlu toprakta 50, killi toprakta 10cm.yi TK’ine ulaştırır. Kayalık alanda çatlaktan sızabilen su ise 100cm.ye kadar inebilir.
Yağış sonrası buharlaşma başlar. Killerde üst 5cm.lik tabaka hızla kurur. Süzülen suyun %50’si bitkilerce kullanılır,kum da 5 cm. kurur fakat suyun ancak %10’u buharlaşır. Kayalarda ise böyle bir kayıp sözkonusu olmaz. Sonuçta nemli iklimdekinden farklı olarak killi toprak bitkilere yararlı değildir. Üstü taşlık toprak ise en uygun yapıyı oluşturur. Ancak vadi ve çukurlardaki birikim, eğimle kayıp gibi jeomorfolojik yapı bu durumu etkiler. Necev çölünde killi toprakta bitkilerin 35mm su kullanabildiği, bu miktarın kumlut oprakta 90, kayalıkta 50mm, vadilerde 250mm olduğu görülmüştür. Bu nedenle derin kök gelişimi ancak permeabilitesi yüksek toprakta görülür, killi toprakta kök yatay gelişebilir.
Kumlu ve taşlı topraklarda bu derinlik taban suyuna kadar ulaşabilir ve derin köklenebilen bitkiler kolayca gelişir. Irak’taki Basra çölünde taban suyu 15m. derinliktedir ve nehirlerce beslenir. Yıllık 120 mm.lik yağış ancak yüzeysel nemlenmeye yeterli olduğundan bitki kökleri taban suyuna erişemez ve yağışlar sonrası zayıf ve geçici bir efemeral örtü oluşur. Yerli halkın kuyular aracılığı ile çektiği su ile sulananan sebze tarımı tuzlanma nedeniyle 1 yıl ömürlü olmaktadır. Bu bitkilerin arasına serpiştirilen çok kolay köklenen Tamarix çelikleri yüzey suyunun taban suyuna ulaşabileceği kadar sulanarak köklerinin hızla geliştirilmesi ile ağaçlara dönüşmesi ormanlaştırılmıştır.
Acacia tortilis’in arid zondaki kumlu topraklarda, yıllık 50 - 250mm. yağışlı Sudan steplerinde geliştiği, killi topraklarda ise ancak 400mm.lik yağışta bulunabildiği saptanmıştır. A. mellifera otsu örtü savanası da kumlu toprakta 250-400, killi toprakta ise yıllık 400 - 600mm. yağışla gelişebilmektedir.
İklimsel olarak kurak alan yağışa karşı buharlaşmanın fazla, vejetasyonun zayıf ve örtünün <%25 olduğu bölge olarak tanımlanırsa da dünyanın çeşitli yerlerindeki kurak alanlar birbirine fazla benzemezler:
Tropik kuşakta aylık sıcaklık ortalamaları fazla farklı değildir.
Subtropik kuşakta yıl boyunca değişen sıcaklıklar donlara da neden olur.
Ilıman zonda kışlar çok soğuk, yazlar sıcaktır. Vejetasyonu sınırlayıcı ana etmen aylık ve özellikle mesimlik yağış toplamlarıdır. İki yağış mevsimi olan bölgeler , yalnız kışın veya yazın yağış alan yöreler, azve rastlantısal olarak yağış gören yerler ve hiç almayanlar.
Buralardaki vejetasyon üzerinde yöresel floranın değişen oranlarda etkisi vardır ve belli familyalar dominanttır. Örneğin K. Amerika’da Cactaceae, G. Amerika’da buna ek olarak bazı Bromeliaceae cinsleri, Holarktik’te Chenopodiaceae, en kurak Avustralya çöllerinde Atriplex vesicaria ve Kochia sedoides hakimdir.
İklim yanında edafik faktörlerin farklılığı önemlidir.
Aylık yağış ve sıcaklık seyri, kurak dönemlerin 10C / 20mm.lik birimlerinin oranı olarak sıc.ın yağışı aştığı dönemler esas alınarak kurak alan haritaları yapılır.

Toprağın Mineral Madde Verimliliği

Toprakta bitkilerin gereksinim duyduğu maddeler de toprak suyu gibi değişik formlarda bulunur ve bu formların bazıları bitkilerin yararlanmasına uygun, diğerleri ise yararsızdır. Bu değişik formların bir kısmı arasında dinamik ilişkiler olması bitkilerin sürekli besin sağlayabilmesine olanak verir.
Topraktaki su iyi bir çözücü olduğundan serbest haldeki, çözünür iyonik mineral maddelerin çözünmesini sağlar ve bitkilerin en kolay şekilde besin elementi sağlayabildiği toprak çözeltisini oluşturur. Bu çözeltideki iyonların bitki köklerince tüketilmesi ile doğan kimyasal potansiyel ile çözelti toprak taneciklerinden ve toprak organik maddesinden çözünebilir iyon çeker. Yukarıda bitki hücreleri için anlatılmış olan ve canlılık olayları ile doğrudan ilgili olmayan pasif kuvvetlerin etkili olduğu mekanizmalar ile toprak çözeltisi ve toprak tanecikleri arasında dinamik dengeler kurulur. Bu dengeler toprak çözeltisinin bileşimini belirler.
Toprak çözeltisinin iyonik maddelerce zenginliği çözeltinin elektriksel iletkenliği ile ölçülür.

Canlı materyalden farklı olarak toprağın pH değeri geniş bir aralıkta değişir. Canlıların solunumla çıkan CO2 in suda çözünmesi ile oluşan bikarbonat (HCO3 - ) ve metabolik olarak sentezlenen organik asitlerden bazik karakterli metal hidroksitlerine kadar açılım gösteren maddeler yanında red-oks tepkimeleri ve özellikle amfoter karakterli proteinler arasındaki dengelerle sağladıkları aktif tamponlama kapasitesi ürünü olan fizyolojik pH aralığı toprak için söz konusu değildir. Toprağın pH değerinin farklılığı ise toprak çözeltisindeki mineral elementi kompozisyonunda büyük değişikliklere yol açar. Çünkü maddelerin iyonlaşarak çözünmeleri yanında iyon değişimi olayları pHa bağlıdır.
Asidik ve alkali veya nötr topraklar için seçicilik bitki türlerinin farklı yayılışlar göstermesine neden olan çok önemli bir etmendir. Bunun da nedeni bu farklı toprak tiplerinin bitkilere sağladığı besim elementi kompozisyonunun da çok farklı oluşudur.
Toprağın tamponlama kapasitesi, yani pH değişimlerine karşı direnme gücü toprak taneciklerinde ve bitki artıklarının bozunması ile oluşmuş olan toprak organik maddesi, humusda adsorbe edilmiş olan iyon kapasitesi ve bileşimi ile iyon değişimine girebilen iyon miktarı ve bileşimine bağlıdır.
Bu ilişkiler toprak çözeltisinin aktüel pH değeri, çözünmüş besin elementi yanında depo pH değeri ve değiştirilebilir katyon kapasitesi (CEC) ile belirtilir. Genelde K+, Na+, Ca++ ve Mg++ un mek.gr. olarak çözünür tuzları haline geçirilmesi için gereken H3O derişimi veya tersi olarak belirtilir ve 20-200 mek=mg H+/kg. toprak aralığında değişir.

Toprak mineral maddesinde ortalama %70-80 oranında silis, %10-15 alümina, %5 kadar demir oksitler, % 2 civarında potasyum oksit, %1 kadar kalsiyum oksit ile aynı oranlarda mağnezyum oksit bulunur ve diğer tüm element oksit ve tuz formları ancak %3 oranı civarındadır. Yani temel olarak toprak silikatlar ile oksitler ve organik maddeden oluşur, su e haa içerir. Toprak azotlu mineral içermez, çünkü bu inorganik azot tuzları yüksek sıcaklıklarda durağan yapılı değildir ve mağma soğurken gazlaşmışlardır. Bundan dolayı atmosferin %78i azot gazıdır. Toprakta azot organik maddede bulunur. Bu nedenle de uzun süre bitki örtüsüz kalan ve mikroflorası zayıflamış topraklar azotça fakirleşir. Toprağın azotça zenginliği humus adı verilen, nemli ortamda mikrobiyolojik aktivite ile bozunmuş organik madde miktarına bağlıdır. Humus mineral partiküllerini çevirerek örter ve koyu kahve rengini renk verir. Bunun en tipik örneği kahverengi orman toprağıdır.
Humus kolloidaldir, oluşumu gereği toprağın en üst tabakasında, toprağın A horizonunda yığılır. Bunun altındaki B tabakası genelde killi, Al silikatlarınca zengin tabakadır. Bu en ince tanecikli Al silikat mineralleri tabakası da kolloidal özelliği nedeniyle su adsorbe ederek şişme özelliğine sahiptir. Al silikatların zamanla bozunma eğilimleri farklıdır, bu nedenle toprak yaşlandıkça B tabakasında bozunmaya daha dayanıklı olan Al silikatlar kalır, bozunanlar daha alt tabakalara iner. Çünkü A tabakası güneş, rüzgar ve yağış ile donma ve çözülmenin etkilerine açıktır. Sonuç olarak toprak yaşlanması üst tabakada dirençli ve toprak çözeltisine yeni mineral madde sağlama kapasitesi düşük tabaka oluşmasına neden olur. Çok yaşlı topraklarda killerin büyük kısmı süzülen su ve yerçekimi etkisiyle B tabakasına toplanır ve A - B horizonları farklılaşır. Erozyona uğramadan çok yaşlanan topraklarda B horizonu da aynı şekilde fakirleşir. Erozyon ile üst tabakaları sürüklenen topraklar organik madde ve kilce fakirleştiğinden verimliliğini kaybeder. Eğimli yerlerde bitki artıklarının ve organik maddelerin sürüklenmesi sonucu aynı anakayadan oluşan topraklar düz arazidekinden farklı yapıda olur.

Toprakların temel karakteristikleri oluşum kaynağı olan anakayanın özelliklerine bağlıdır. Anakayanın jeolojik devirlerdeki temel özellikleri ve parçalanma eğilimleri, topografya, etkisinde kaldıkları iklim koşulları gibi etkenlere göre mineralojik ve kimyasal özellikleri farklılık gösterdiğinden üzerlerinde oluşan topraklar da çok farklı olur. Ayrıca anakayanın su altında kalması ile üzerinde sedimanter kayaç oluşması gibi ikincil gelişmeler etkili olur. İklim de aynı anakayadan oluşan topraklar arasında farklılıklara neden olan önemli etkenlerdendir.
Sonuç olarak toprak anakaya, topoğrafya, iklim ve bitki örtüsü ile süreç, tarihçenin ürünüdür. Bu 5 değişkenin 10(5) farklı tip oluşturması mümkündür. Temel kimyasal yapıları ise alüminyum ve demir silikatlar, yani Si, Al ve Fe ile Oksijenin ana elementleri olması, önemli miktarlarda Ca, Mg ve K ile Na içermeleri nedeniyle benzerdir.
Bu katyonlar topraktaki silikat ve karbonatların bozunması ürünüdürler, toprak organikmaddesine bağlanmadıklarından anak iyondeğişimi dengesine girdikleri oranda toprakta tutunabilir, aksi halde yıkanarak derinliklere doğru süzülürler.
Esas makroelementlerin diğer grubu olan azot, fosfor ve sülfür ise organik maddeyle yakın ilişkili olan elementlerdir ve organik madde bozulumu ile toprağa karışırlar.
Fe ve Al gibi polivalentlerin iki değerlikleri hidroksille ve ancak bir değerlikleri diğer bir anyonla birleşir. Fosfatın -1, 2 veya üç değerlikli formlarının birbirine oranı ise toprak pHdeğerine bağlıdır.

Topraklar içerdikleri kum, silt, kil ve organik madde oranlarına göre tekstür sınıflandırması sisteminde kum, kil ve silt üçgenine yerleştirilen organik maddeli kum, kumlu organik madde gibi sınıflara ayırılır. Bu sınıflandırma elek analizine, yani tanecik boyutlarına göre oranlamaya dayanır. Killer, kolloidal düzeye kadar çok ince taneciklere kadar ayrışmış toprak mineralleri karışımıdır. Bu incelme mineral kristallerinin parçalanmasına kadar ilerlemiş olduğundan anyonik ve katyonik bileşikler içerirlerse de çok büyük oranda - yükler hakimdir ve bu nedenle killi toprakların CEC değeri yüksektir. Bu kapasitenin hidroksonyum veya Ca, Mg, K veya Na tarafından doyurulması toprağın depo pH değerini belirler.
Topraktaki K kaynağı genellikle Al silikatları olan biyotit, muskovit gibi minerallerdir ve depo K oranı yüksektir. Fakat bitkilere yarayışlı K oranı düşük olduğu gibi bunun bir kısmı da az yarayışlıdır. Çünkü K lu silikatların bozunma ürünlerindeki K tuzları büyük oranda kolay çözünüp suyla yıkanır maddelerdir ve toprak CEC inin büyük kısmı H+, Na+, Ca++ ve Mg+ tarafından kullanılır. Çünkü K+ un su zarfı / iyonik çekim kuvveti oranı diğerlerinden büyüktür ve tipik olarak kapasitenin %5 ini kullanabilir, diğer kısmını Ca >% 60, H >%20, Mg>%10 oranında paylaşır. Bu üç K fazı arasında kinetik bir denge vardır ve tipik oranları >%90 depo, % 1 – 2 tam yarayışlı çözünür K fazı, aradaki fark da değiştirilebilir fazdır. Bu fazlar arası dengeler de organik madde ve kil, mineralojik bozunum düzeyi, K ile değişim kapasitesi rekabeti gösteren katyonlar, toprak nemi gibi etmenlere bağlıdır. K+ su sferi genelde birçok killerin kristalografik kafes yapısına uyumlu olduğundan adsorpsiyonu ve iyon değişim kapasitesine girmesi kolay olmakta ve bu sayede bitkilere sağlanması süreklilik kazanmaktadır. Ancak kaolen gibi su alarak şişme özelliği düşük olan bazı killer ile uyuşmadığından toprakların K değişim kapasitesi farklı olmaktadır. Önemli bir etmen de toprak pH sıdır, asitleşme H3O rekabeti ile, alkalileşme ise su sferi küçük ve iyonik kuvveti daha çok olan Ca+2 rekabeti ile K bağlama kapasitesini azaltır, bu nedenle tipik olarak pH 5.5 – 8.5 aralığında değişebilir K oranı artar. K+ bağlayan killerin tutma kapasitesi için benzeri özelliklere sahip amonyum da rekabet eder.
Ayrıca toprağın donması ve çözülmesi, ıslanıp kuruması olaylarının tekrarı da değişim kapasitesini arttırırken çözünmüş K miktarını azaltır. Yağış bitki örtüsü zayıf toprakta K yıkanması ile kaybına neden olur ve bu nedenle seyrek, düzensiz ve şiddetli yağış alan bölgelerde bitki örtüsünün giderek daha da zayıflamasına neden olur. Bitki örtüsü yeterli olan yörelerde de otlatma, hasat gibi olayların tekrarı aynı şekilde etkili olur. Çünkü, ancak derindeki yıkanmış K kapasitesini kullanabileek derin köklü bitkiler ve taban suyuna kadar inen K un yüzeydeki buharlaşmanın emme kuvveti ile dipten K çekmesi dışında toprakta N gibi K döngüsü yoktur.

Kum oranı yüksek ve kili az topraklar su tutma kapasitesi ve mineral verimliliği düşük topraklardır. Havalanmaları iyidir ve suyu kolay alırlar. Bu nedenle de organik maddeleri yüksekse verimli topraktırlar.
Killi topraklar iyi tekstürlü topraklardır, iyon değişim kapasiteleri yüksektir, yalnız yaşlandıkça bu kapasiteleri azalır, toprak çözeltisiyle birlikte iyonları alt tabakalara doğru yıkanarak (leaching) kil dağılımı A zonunda %10, B zonunda %50 oranına kadar çarpılabilir. Nemli ılıman bölgelerde verimlilikleri yüksektir, ancak derindeki kil tabakası şiddetli yağışlarda taşmaya da neden olabilir.
Kurak ve sıcak bölgelerde ise az killi topraklar daha yüksek verim sağlar, çünkü üst tabakadaki kilin tuttuğu su buharlaşarak kaybolur ve bitki köklerine ulaşamaz. Buralarda ancak saçak köklü ve yüzeye yakın kök sistemi olan bitki türleri yaşamlarını sürdürebilir. Böyle ortamlarda kilin aşağı tabakalar indiği yaşlı topraklar daha yüksek verimlilik sağlar. Yaşlı topraklarda C horizonunda biriken kum e siltin bozunarak kile dönüşmesi de görülür.
Kum, kil ve organik madde dengesi iyi olan ve derin üst tabaka yeterli su tutma ve iyon değişimi, düşük buharlaşma ve yüksek su geçirgenliği (permeabilitesi) ile ideal üst horizon tabakasıdır. B tabakasında yeterli kil bulunursa süzülen su da bitkilerce kullanılabilir ve buharlaşma halinde de yukarıya yönelerek su deposu oluşturur.
Yeterince killi topraklar topaklanarak ideal strüktür sağlarlar, kumlu veya siltli ve organik maddeli olanlar ise masif yapılar oluşturur ki bunların porozitesi çok düşüktür.

Toprak taneciklerinin agregalar halinde topaklanması, fungus ve aktinomiset miselleri, kolloidal kil taneciklerinin katyonları ile organik maddelerin anyonları veya kil anyonları ile organik anyonların mineral katyon kelatları halinde birleşmesi gibi mekanizmalarla olur.
Organik madde en üst tabakanın % 1 – 6 sını, ortalama olarak %3 ünü oluşturur. Kuru ağırlık olarak %20 civarında organik madde içeren topraklara organik, diğerlerine mineral toprak adı verilir. Organik madde bitki ve hayvan artıkları, bozunma ürünleri ve canlı eya ölü mikroorganizmaları içerir. Organik madde azot kaynağıdır ve özellikle humus su tutma kapasitesini, iyon dezorpsiyonu ve değişimi kapasitesini arttırarak bitkilerin büyüyüp, gelişme şansını arttırır.
Kimyasal ve biyolojik ayrışma ve dönüşümler sonucunda kolloidal, gri – kahverengi – mor – siyah renk aralığında ve ortalama olarak % 60 C, % 6 N ile P ve S içeren humus meydana gelir. Bakteriler, fungi ve protozoa ile mikro artropod, solucan gibi canlıların etkinlik ürünü olarak meydana gelir. Bol miktarda polimerleşmiş organik asitleri içerir. Humik asit adı verilen bu yapı jel halinde, kil tanecikleri arasında çimento oluşturarak sağlam bir su ve iyon tutucu yapı meydana getirir. Renk polimerleşmenin ilerlemesi ile koyulaşır. Humuslaşma bitki artıkları, mikro populasyonların etkinlik oranları ve ortam şartları ile toprağın mineralojik yapısına göre farklılıklar gösterir ve buna göre gerek humus tipleri, gerekse topraklar sınıflandırılır. Örneğin mor tip humus asidiktir ve özellikle soğuk bölgelerdeki iğne yapraklı ormanlarında görülür, fulvik asit denen az polimerleşmiş humik asit podzoller adı verilen toprakları oluşturur. Humus tipi podzollerin kil oranını değiştirmesine göre de alt toprak tiplerini ortaya çıkartır.
Canlı artıklarında C/N oranının düşük oluşu mikrobiyal aktiviteyi arttırarak bozunmayı hızlandırır. C mikroorganizmalar tarafından kullanıldıktan sonra CO2 olarak salındığından zamanla toprak organik maddesindeki C/N oranı düşer e bu oran 1/17 oranına geldiğinde mikroflora azotu kendi metabolizması için kullanamaz hale gelerek NH3 halinde salgılar ve toprak organik maddesi bozunması bu iki gazın çıkışı ile sürer. Oran 1/11 civarına indiğinde de organik madde bozunması dengeye yaklaşır ve yavaşlar.
Kayaçlarda azotlu mineral bulunmaması, mağmanın soğuması sırasında azotun gaz halinde atmosfere geçmesi nedeniyle yeryüzündeki tüm azot canlılar tarafından fikse edilmiş olan azottur. Havadaki azot kozmik ışınlar ve yıldırım düşmesi gibi enerji sağlayan olaylarla toprakta fikse edilebilirse de bu önemsiz düzeydedir.
Havadaki azotun fikse edilmesini, bitkiler tarafından kullanılır hale getirilmesinde rol alan mikroorganizmalar Azotobacter, Beijerinckia, Clostridium, Nitrobacter, Nitrosomonas ile bitkilerle ortak yaşayan Rhizobium ve Spirillium bakterileridir. Rhizobium Leguminosae ve Mimosoidae familyaları cins ve türleri bitkilerin köklerinde ortak yaşayarak azot fikse eden nodüller oluşturduğundan, Spirillium ise Graminae türleri simbiyontu olarak diğer serbest yaşayan cinslerden farklıdır. Azotobacter hava azotu fiksasyonunda rol alan ototroflar arasındaki en önemli gruptur ve tümü toprak organik maddesinde C/N oranı yüksek olduğunda çoğalıp etkili olmaya başlarlar. Serbest azot termodinamik açıdan çok kararlı bir molekül olduğundan tepkimeye sokulması için çok enerji gerekir. Bu açıdan azot fikse eden bakterilerin canlılığın sürmesindeki rolü fotosentetik canlılar kadar önemlidir.
Tipik olarak toprak üst tabakasında %3 – 5 oranında olan organik maddede %5 civarında azot bulunur. Oran bunun altına doğru azaldıkça bu bakteri grubunun etkinliği artar. Karbohidratları kullanarak havanın azotunu amonyak ve nitrata çevirirler. Ortalama olarak 1 ton topraktaki 100 kg. karbohidratı uygun nem ve sıcaklıkta 20 günde tüketirler, arazi koşullarında ise 1 dönümde ancak 10 – 15 kg. azotlu biyomas oluştururlar. Fakat ortamda diğer mikroorganizmalarca sağlanan inorganik azot bileşikleri varsa tercih ederler. Mavi – yeşil alglerden Anabaena, Nostoc cinsleri de havanın azotunu fikse edebilen canlılardır.
Bakterilerle funguslar arasında bulunan aktinomisetler gene kalsiyumca zengin ve otların hakim olduğu topraklarda bulunur, funguslar ise asidik topraklara dayanıklıdır ve orman topraklarında boldurlar, bakterilerden daha az sayıda olmakla birlikte toplam kütleleri daha yüksektir. Toprakta mikrobiyolojik aktivite artışına paralel olarak onlarla beslenen protozoa da artarsa toprak organik madde artışına önemli katkıda bulunur.

Topraktaki amonyak ve amonyumu nitrata oksitleyen ototrofik nitrifikasyon bakterileri çevrimi nemli ve sıcak, iyi havalanan toprakta en etkin olarak yürüten aerobik canlılardır. Enerjiyi canlı artıklarından, azotu havadan sağlayan bakteriler yanında Leguminosae ve Mimosoidae türlerinin kök nodüllerinde yaşayan ve enerji ile karbon gereksinimini bitkiden sağlayan bakteriler de vardır. Nitrifikasyon yüksek sıcaklıklarda solunumun artışı sonucu fosfor dekompozisyonunun da maksimum olmasını sağlar. Genellikle kalsiyum gereksinimleri yüksek olduğundan hafif alkali topraklarda gelişirler. Nemli, sıcak ve iyi havalanan hafif alkali topraklarda 1 gr. toprakta yoğunlukları 1 milyar bakteri / 1 gr. toprağa kadar yükselebilir.
Amonyaklaşma canlı artıklarının anaerobik ortamda mikrobiyal bozunma ürünüdür ve havaya karışır veya amonyum hidroksit halinde çözünür, ya da oksitlenerek fikse edilir.
Nitrobacteriaceae familyasından Nitrosomonas, Nitrosospira, Nitrosococcus ve Nitrosolobus nitrozobakterileri amonyağı nitritlere yükseltger. Bitki ve hayvanlar için toksik olan nitritler ise özellikle Nitrobacter ve Nitrospina, Nitrococcus tarafından nitratlara yükseltgenir.
Organik maddenin bozunması sırasında proteinlerin azotu amonyak haline açığa çıkarsa da suyla hemen oluşturduğu amonyum hidroksit bakterilerce oksitlenerek nitrata dönüştürüldüğünde çözünürlüğü yüksek tuzlar yapar. Cinsler arasında amonyum ve nitrat alım oranları açısından farklılıklar görülür, örneğin bazı Graminae cinsleri özellikle ilk büyüme ve gelişme dönemlerinde amonyumu daha etkili kullanırken pamukta durum tersinedir. Azotobacter, Clostrodium, Nitrosomonas ve Nitrobacter havanın azotunun amonyağa ve daha sonra da oluşan amonyum hidroksitin nitröz asidi üzerinden nitrik aside oksidasyonunu sağlar, son ürün olarak ta CaNO3 başta olmak üzere tuzlar oluşur, bitkilerce alınarak kullanılır. Rhizobium ise legümler ve Mimosoidae türleri ile diğer bazı odunlu cinslerinin köklerinde oluşturdukları nodüllerde azot fiksasyonu yaparlar ve özellikle nötr-hafif asidik, yeterli P, Ca, Mo içeren topraklarda etkilidirler.
Azotobacter alkali, Clostrodium ise asidik topraklarda daha etkindir. Azotobacter C/N oranı 33 den büyük ve P, Ca, Fe ve Mo elementleri yeterli topraklarda yeterli etkinlik gösterebilir.
Toprakta azot iz miktarlardaki N2O, NOx ve daha yüksek olabilen NH3 gazları, NH4+, NO2- , NO3- iyonlarının asit ve özellikle tuzları halinde bulunur. Tuzlar bitkilerce alınamazsa kolayca yıkanarak alt horizonlara iner. Bu nedenle erozyon toprağın azotça fakirleşmesine neden olur. Günümüzde artan hava kirliliği nedeniyle atmosferde biriken NOx gazlarının yağışla toprağa inmesi sonucu oluşan azotlu asitler ve toprakta dönüştükleri tuzları bitkilere önemli oranda azot kaynağı sağlayabilmektedir. Öte yandan azotlu gübrelerin kullanımı da kirletii azotlu gazların oluşumu ile hava kirliliğine, yıkanan nitrit ve nitratlarla da toprak ve su kirliliğine katkı yapmaktadır.
Nemli koşullarda organik maddece zengin ve fakir topraklar arasında da CO2 ve NH3 çıkışı toplamı arasında 1/11 gibi büyük bir fark vardır. Toprağın alt horizonlarında ise C/N oranı 6/1e kadar düşebilmektedir.
Toprak organik maddesindeki proteinler ve peptidlerin bozunması ile amino gruplarını içeren maddelerin bir karışımı oluşur. Bu aminasyon ürünleri mikrobiyolojik aktivite sonucu su ile birleşerek amonyağa dönüşür.
Amonifikasyon sonrası açığa çıkan amonyağın bir kısmı ototrof nitrifikasyon bakterilerince nitrite yükseltgenir. Bu bakteriler enerji kaynağı olarak inorganik tuzları, C kaynağı olarak da CO2 i kullanırlar. Amonyağı oksijenle birleştirerek nitritlere dönüştürürken hidroksonyum açığa çıkışı olur ve bakteriler enerji elde ederler. Nitritlerin oksijenle nitratlara yükseltgenmesi de eksotermiktir. Oksijen gereksinimi nedeniyle bakteryel etkinlik iyi havalanan, kaba tekstürlü topraklarda artar ve toprak organik maddesinin pH değeri biraz düşer.

N2 + 10 H3O + 8 e- ® 2 NH4 + 3O2 ® 2 NO2- + 2 H2O + 4 H3O+ + E ® 2 NO3- + E
nitrojenazlar
Özellikle anaerobik koşullarda organik biyoması sübstrat olarak kullanan ve elektron kaynağı olarak Mo, Fe veya Cu, V içeren nitrit redüktaz etkisiyle denitrifikasyon sonucu serbest N2 çıkışı azot çevrimini tamamlar. Anaerob koşullar N2 benzeri koordinasyon molekülü olan O2 in rekabetini engeller, aerobik koşullarda ise heme proteinleri gibi Fe li O2 akseptörleri ile bakteri rekabeti önler.

Amonyak ve nitrat bitkiler tarafından alınarak organik azot bileşiklerine çevirilebilen azot formlarıdır. Amonyum ise killerce değişebilir ve sabitleşmiş şekilde adsorbe edilir ve çözeltiye geçen oranı düşüktür. Köklerce özellikle iyon değişimi ile alınır. Killerin mineralojik bileşimlerine göre amonyum değiştirme ve fikse etme oranları değişir. Fiksasyon oranı arttıkça mikrobiyolojik veya bitkilerce kullanılabilir oran uzun vadeli olarak düşer. Topraktaki tipik yararlı/ toplam azot oranı %2, organik maddece zengin üst katmanda fikse azot ise %7dir. Derinlere doğru fikse azot oranı %60 a kadar artar. Bu nedenle toprak ıslahı için derin köklü ve azot fikse edebilen nodüllere sahip bitki dikiminden yararlanılır.
Bitkiler genelde nitratın birkaç ppm düzeyindeki miktarlarından yararlanabilir. Çünkü daha yüksek miktarları toksiktir.

Ancak kumul bitkileri organik maddesiz ortamda normal gelişimlerini gösterebilir. Organik madde bozulumu moleküler düzeye kadar sürdüğünden iyon bağlama kapasiteleri yüksektir. Özellikle linyin gibi dayanıklı moleküller CE depo kapasitesini arttırırlar. 1 gr. toprak organik maddesinin CEC değeri 1 gr. kilinkinden daha yüksek olduğundan en verimli topraklar orman topraklarıdır. Organik maddede de CEC > AECdir, çünkü reaktiv grupların çoğunluğunu karboksiller oluşturur.

Sülfür bakterileri de topraktaki S formu dönüşümlerinde çok önemli yer tutar. Topraktaki pirit (-2 değerlikli iyonik FeS2 ) veya FeS, CuS, CuFeS2 içeren mineralleri ve elementel S ü, CO2 i redükte ederek elde ettikleri elektronlarla suda sülfürik asit olarak çözünen SO3 e oksitleyen Thiobacillus türleri gibi kemoototroflar ağır metal toksisitesi ve düşük pH a dayanıklılıkları ile dikkat çekicidirler.
Topraktaki S kaynakları iklim bölgelerinde farklılık gösterir. Nemli iklimlerde özellikle pirit- FeS2, jips – CaSO4 mineralleri halinde bulunur ve tipik olarak %0.01 – 0.15 oranında toplam S ile 50 – 500 ppm çözünür sülfat sağlar. Kurak ve yarı-kurak bölgelerde ise toplam miktarının çoğunu çözünür toprak alkali sülfatları oluşturursa da toplam S %80 -90 oranında organik maddede bulunur. Sülfat killerce, özellikle Al ve Fe oksitleri tarafından AEC çerçevesinde depo olarak tutulabilmektedir.
Organik maddedeki biyolojik S büyük oranda proteinlerdeki -S-H ve S-S bağları ile bağlı olan, az bir kısmı ise çözünür sülfat tuzlarından oluşur. Aerobik koşullarda sülfat mikroorganizmalar ve bitkilerce alınır veya yıkanarak derinlere inerken proteinlerdeki sülfürün bir kısmı oksitlenir, diğer kısmı ise önce redüklenerek hidrojen sülfür gazına dönüşür. S ancak mikrobiyolojik canlıların O2 ile H2S ü tersinir bir tepkimeyle oksitleyerek sülfata dönüştürmesiyle yararlı hale geçebilir. Bu arada toprak asitleşirse de fosfatdan farklı olarak toprak kolloidlerince adsorplanabildiğinden toprağın organik ve kil kolloid miktarı artışı asitleşmeyi azaltır.
Topraktaki S yıkanma ve bitkisel tüketime ek olarak erozyon etkisiyle tükenebilir. Özellikle bazı türler çok S kullanırlar ve toprağı fakirleştirirler, hava kirliliği ve asit yağmurları ise toprağa S sağlar. Topraktaki S genelde %0.05 civarındadır ve üst tabakada 500 kg/dönüm kadar bulunur.

Topraktan Mineral Madde Alımı

Bitki kökleri toprak çözeltisinden daha önce belirtilen mekanizmalarla su ve mineral madde alırlar, toprağın havasını kök solunumu için kullanırlar. İdeal olan tarla kapasitesindeki toprağın por hacminin su ve hava tarafından yarı yarıya paylaşılması ideal durumdur. Nemli ortamlarda toprak havalanmasına porozite artışı yolu ile solucanlar gibi hayanlar önemli katkıda bulunur. Toprağın yapısını bitkiler kökleri ile destekler, ölü kökler toprakta çeşitli çaplarda kanallar oluşturarak poroziteyi ve permeabiliteyi arttırdığı gibi organik madde oluşumuna katkı sağlar. Bu açıdan derin ve yaygın kök sistemleri ile yüzeysel kök sistemi olan türleri içeren ekosistemler sürdürülebilir özellik kazanır.
Bu açıdan toprak sıcaklığı da önemlidir. Mikrobiyal aktivite yanında evaporasyon ve bunun serinletici etkisi gibi etkilerin karmaşık ilişkileri söz konusudur. Toprak mikrobiyolojisi özellikle bitkilerin azot beslenmesi ve organik madde içeriği açısından çok önemlidir. Toprak organik maddesinin yaklaşık yarısına kadar olan kısmını mikro canlılar oluşturur.
Topraktan alınan su miktarı ile iyon miktarı paralellik göstermez, yani bitki iyon alımını denetimi altında tutar. Kökler katyonları özellikle protonla iyon değişimi yaparak alırlar, azot NH4 katyonu ve NO3 anyonu, P özellikle H2PO4 ve S de SO4 halinde alınır. Tuzları halinde bulunan iyonların alım oranları farklıdır, örneğin NaCl çözeltisinden aynı miktarda Na ve Cl alınmaz, bu oran da denetim altında tutulur. Fosforun toplam miktarı ile bitkilerin kullanabildiği fosfor miktarı paralellik göstermediğinden faydalı fosfor analizi ile sonuca gidilir.

Toprakta bulunan elementlerden monovalent Li, Rb ve Cs, iyon yapılarının Na ve K a, divalent Ba un Ca a, Br un Cl a, trivalent Al ve Zr+4 ün Ferrik demire benzerliği nedeniyle canlı yapısında çok düşük miktarlarda bulunabilir.

Türlerin mineral madde alımları seçicidir ve tümüyle aynı koşullarda yetiştirilen farklı türler arasında 60 kata kadar farklılıklar görülmüştür. Bu farklılıklar özellikle makroelementlerden Na ile mikroelementlerden Mn, Zn, Al, Se, Si gibi elementlerde görülür. Örneğin Astragalus türleri arasında Se alımı 600 kata kadar farklılık gösterir. Bu nedenle bazı bitki türleri toprakların kimyasal kompozisyonlarının göstergesi olabilir ve bu türlere indikatör türler denir. Örneğin asidik topraklarda çözünür Al, Fe ve Mn derişimi bitkiler için toksik düzeye kadar artabilir ve ancak bu yüksek derişimlere dayanıklı türler yaşamlarını sürdürebilir. Alkalinitesi çok yüksek topraklarda ise özellikle faydalı fosfor ve demir ile mangan çok azalır ve bu ortama adapte olabilen bitkiler yaşayabilir. Topraktaki alıma müsait durumdaki iyonların derişiminin artışı bir noktaya kadar absorpsiyonunu arttırırsa da derişimin daha fazla yükselmesi etkilemez. Toprak pH değerinin 5.5 – 7.0 arasında olması genelde en uygun beslenme ortamını oluşturur.
Bitki örtüsü sıklığı artışı toprak organik maddesini arttırırsa da kökleri ile sürekli olarak daha yüksek oranlarda K, Ca ve Mg ile Na çekerek toprağın asitleşmesi yönünde etki yaparlar. Hasatla organik maddenin uzaklaştırılması zamanla toprağın asidikleşmesine neden olur. Toprakta bolca bulunan Al ve Fe ile yüksek miktardaki Si çözünme hızı da asitleşme sonucu artar ve taban suyunda, akarsu ve göllerde birikir.

Azot Beslenmesi: Leguminosae ve Mimosoidae mensuplarnın köklerinde ortak yaşayarak nodül oluşturan Rhizobium bakterileri kök emici tüylerine yerleşerek çoğalır ve hücrelerin hacim artışı ile nodüller oluşturmasını sağlar. Nodüller de havanın serbest azotunu nitrata çevirir. Rhizobium türleri konukçul seçicidirler.

Bitkiler azotu nitrat ve amonyum tuzları halinde alırlar ve cinsler arasında azot kaynağı tercihi, seçiciliği farkları vardır. Ayrıca aynı tür bitkilerin gelişme evrelerinde de seçicilik değişimleri görülür.
Leguminosae ve Mimosoidae türleri genelde hafif asidik ve özellikle nötr topraklarda daha iyi büyür ve toprağa azot sağlarken yüksek oranda Ca ve Mg alırlar. Bazı türleri asidik topraklara adapte olabilir. Yulaf gibi bazı Graminae cinsleri ise asidik topraklarda iyi büyürler.
Bitkilerin azot alımı fosfor beslenmesinde olduğu gibi aktif büyüme ve gelişme dönemlerinde yüksektir ve sonra azalır, bir bitkideki %N oranı da olgunlaşma, çiçeklenme, yaşlanma ile azalır. Bunun nedeni karbohidrat depolanmasının oransal olarak artışıdır. Tohum ve tomurcuk gibi organlarda ise depolanma olur. Genel bir ortlama değer olarak bitkilerde toplam azot/kuru ağırlık yüzdesi değişimlerinin %0.2-6.0, nitrat azotu yüzdesinin ise %0.0 – 3.5 arasında olduğu görülür.

Toprakta müsait azot artışı bitki büyümesini hızlandırırken toplam karbohidrat oranını azaltır, protein oranında artışa neden olur. Ayrıca hücrelerin daha büyük hacimli ve protoplazmalı, ince çeperli olması, su oranının da yüksek olmasına neden olur. Azot azlığında kök/ gövde oranı artar, kökler kısa ve kalın, çok dallı bir yapı gösterir, iyi gelişir. Bunun nedeni fotosentezle elde edilen karbohidratların öncelikli maddeler olan proteinlere dönüştürülememesidir.
Azot / karbohidrat dengesinin yüksek oluşunun önemli bir sonucu da vejetativ büyümeyi arttırarak çiçeklenmeyi geciktirmesidir.

Fosfor Beslenmesi özellikle H2PO4- primer orto fosfat ve çok daha az oranda HPO4-2 sekonder orto fosfat alımı ile olur. Çok daha az miktarlarda piro ve metafosfatlar ile organik fosfatlar da alınabilmektedir. Gene çok büyük oranlarda çözelti fosfatından beslenme olur, bu fosfat da iyon değişim dengesi ile topraktaki organik ve mineralojik katı maddelerdeki depo fosfat kapasitesi ile ilişkidedir. Toprak pH değeri alkaliye kaydığında organik fosfat / mineralojik fosfat dengesi küçülür. Humat halindeki fosfor tuzu oluşumu çözünmez Fe ve Al fosfatların oluşumunu engelleyerek yararlı fosfat deposuna katkıda bulunur.
Topraktaki ana fosfat kaynağı mineral Ca3PO4 içeren ve suda çok az çözünen, ancak çözünürlüğü organik madde bozulumu sonucu artan asidite ile yükselen apatittir. Bu nedenle de toprak organik maddesi fosfat beslenmesinde çok önemli rol oynar ve erozyon bitkilerin kullandığı fosfatın üç katına kadarının organik maddeyele birlikte kaybına neden olur.
Doğal olarak toprak nemi artışı fosfat alımını arttırır. Toprak çözeltisinde nitrat derişiminin artışı ise fosfat alımını kısar, sülfat da aynı yönde fakat daha az etkilidir. Bunun nedeni aralarındaki rekabettir.

Topraktaki toplam P %0.15 – 5 oranındadır. Yararlı fosfor düzeyi ise pH 6.5 – 7.5 arasında maksimum olur ve A horizonunda 10 kat farklılık gösterebilir, çünkü ortalama olarak %25 – 75 oranındaki kısmı organik maddedeki organik bileşikleri ve özellikle fosfo – humat bileşikleri halindedir. Bu nedenle de pratik olarak yıkanma ile kaybı önemsiz düzeydedir. Organik fosfat bileşikleri parçalanınca bitkilere yararlı Fe, Al, Ca, Mg, Na ve K ile fosfat tuzları yaptığı oranda kullanılabilir. Bu nedenle de topraktaki azot ve fosfor oranları değişimi paralellik gösterir. Yaşlı ve bitki örtüsü olan topraklarda alt horizonlarda azalır, çünkü bitki köklerince tüketilen kısmı yenilenemez.
Toprak organik maddesinde fitin, fosfolipid, nükleik asit gibi bitki artığı ve mikrobiyal kökenli maddeler halinde bulunur ve mineralize olmaları ile yarayışlı hale gelirler. Bu olay da organik maddenin C / P oranı ile ilişki gösterir. Oran < 200 - 300 aralığında olduğunda mineralizasyon hızı yükselir, > 300 olduğunda ise mineral fosfat özellikle asidik topraklarda bol bulunan kolloidal Fe, Al ve Mn oksitleri tarafından tuzları halinde, veya silikat killerine adsorbe olarak immobil hale geçer, fikse edilir ve yararlı fosfor azalır. Fiksasyon%98 – 99.9 gibi yüksek oranlara kadar çıkabilir. Kireçli alkalin topraklarda da çözünmez Ca fosfat halinde çökelir.

Kükürt Beslenmesi özellikle sülfat iyonu alımı ile olur, zararlı derişime ulaşmamış SO2 gazı halinde havadan da alınabilir. S eksikliği N eksikliğine benzer şekilde özellikle yaşlı yapraklarda sararma ve kuruma ile dökülme, protein kaybı ve karbohidrat birikmesi görülür. Kök gelişimi geriler, nodüler N2 fiksasyonu azalır.
Toprakta -SO3, trioksit olarak ölçülür ve fosfor gibi organik madde ile yakından ilişkilidir. Toprak organik maddesinin bozunması ile H2S olarak açığa çıkar, bakterilerin aktif olduğu topraklarda okside edilerek tutulur ve sülfatları halinde bitkilerce alınır. Fosfattan farklı olarak tuzlarının yıkanma ile kaybı ve kurak veya yarı – kurak iklimlerde B tabakasında birikimi söz konusudur, bu nedenle de tarımda fosfat gübresi içine katılarak takviyesi gerekir. Derin köklü bitki örtüsünün biyomas artığı ormanlarda çevrimi sağlar. Günümüzde asit yağmurları da bu çevrime katkıda bulunmaktadır.

Potasyum Beslenmesi farklılık gösterir, çünkü K inorganik anyonlarla veya organik asitlerle yaptığı tuzları halinde özsuda veya adsorbe durumda kalır. Bu nedenle de bitki artıklarından hızla toprağa karışır.
Genelde bitkilerin ve özellikle gramine türlerinin K gereksinimi N gereksinimine yakındır, N2 fikse eden baklagillerde ise tüketilen Ca > K dur ve bu ilişki türler arası rekabette önemli yer tutar.
K büyük oranlarda vejetativ organlarda bulunduğundan eksikliği önce yapraklarda kendini gösterir e lekelere, renklenmelere neden olur. Toprakta bol olması halinde ise gereksiz tüketimi söz konusudur, bu nedenle de büyüme mevsimi erken başlayan türler geç olanlara karşı K üzerinden rekabet gücü kazanır. Bu gereksiz tüketim eğilimi bitki içinde de dengesizliğe yol açabilir, çünkü K tercihi bitkinin özellikle Ca gereksinimini karşılama kapasitesini düşürür.
Bitkilerde toprakta olduğu gibi bu açıdan sabit bir katyon eşdeğeri kapasitesi vardır ve K, Na, Ca ve Mg tarafından paylaşılır.

Karbon Metabolizması

Canlı bitki hücresince foto veya kemosentezle asimile edilen karbon çok çeşitli maddelere dönüştürülerek yapısal maddeler, madde ve enerji deposu maddeler, canlılığın sürdürülebilmesi için gerekli çok çeşitli maddelere dönüştürülür. Bitki grupları, yaşam dönemleri, ortam koşulları gibi birçok etkiye göre değişik şekillerde sentezlenerek yararlanılan bu maddeler bitkinin evrim şekline ve düzeyine, yaşam ve gelişme biçimine göre farklılıklar gösterdiğinden çok çeşitlidir. Bu konulara ikincil metabolizma konusu çerçevesinde değinilecektir.
Bu aþamada yanlýzca organik bileþik olarak bitkiler aleminde:
n – ve siklik ve dallanmýþ zincirli alkanlar, alkinler, asetilenler ve poliasetilenler, yað asitleri ve epoksitleri, mono -, seski – ve diterpenler, fitosteroller, klorofiller, karotenoidler, niþasta ve sellüloz ile hemisellülozlar, ksilanlar, mannanlar ve glükomannanlar, galaktan ve arabinogalaktanlar, pektik asit ve zamklar, reçineler, glukanlar, fruktanlar, mannanlar, galakto- ve glükomannanlar, müsilajlar, asperulozidler ve okubinler ile iridoidler, fenolikler, alkaloidler ve saponinler grubuna giren yüzlerce çeþit organik madde bulunduðunu belirtmek yeterlidir.

Su ve Mineral Madde Metabolizması

Bitki hücresine alınan su canlılığı sağlayan tüm olayların yürümesi için gerekli ortamı sağlar. Bilindiği gibi su yarıkovalent, elektron çiftlenmesi ile oluşan O – H bağlarının 105 derecelik açı yapması ve daha çok -2 yüklü oksijene yakın olan elektron çiftlerinden oluşması nedeniyle çift kutuplu, dipol bir moleküldür. Bu nedenle su reverzibl olarak H(3)O +, hidroksonyum ve hidroksil şeklinde iyonlarına ayrılabilir. Mineral iyonları çevrelerine zıt yüklü uçlarını çekerek moleküler su moleküllerinden su zarfı oluşturur ve. Bu şekilde de hem doymuş hidrokarbonlar ve lipidler dışındaki tüm küçük moleküllü organik maddeleri, hem de kuvvetli asidik ve bazik maddelerden polar tuzlara kadar iyonik karakterli maddeleri değişen oranlarda çözebilir. Bu sayede de çözelti ortamında termik hareketlilik kazanan maddelerin moleküllerinin çarpışarak kimyasal tepkimeye girmesi ve canlılık için gerekli biyokimyasal tepkimelerin yürümesine uygun ortam sağlar.

Dipol karakteri nedeniyle su molekülü makromoleküller ve polimerler zincirleri üzerindeki iyonik gruplara tutunarak zincirlerin arasına girer ve uzaklaşmalarına neden olur. Bu boşluklara girme olanağı bulan enzim proteinleri gibi suda çözünür maddeler de canlılık olaylarının sürmesini sağlar. Tüm bu nedenlerle su canlılığın en temel maddelerindendir. Ayrıca gene dipol özelliği ve iyonlaşabilir oluşu, kinetik tanecikler oluşturması nedeniyle birçok madde ile kolayca tepkimeye girebilir ve canlılık olaylarının büyük çoğunluğunda kimyasal ajan olarak rol oynar. Oksitlenme tepkimelerine elektron sağlar, redüklenme tepkimelerinde de proton kaynağı görevi yapar.
Dipol kutupları elektriksel iletken olması ve iyonlaşma oranının tersinir olarak içinde çözünmüş olan iyonik maddelerin hakim yüküne bağlı oluşu biyoelektriksel olayların sağladığı canlılıkla ilgili işlevlerin gerçekleştirilebilmesi olanağını verir.
Termik hareketliliğinin yüksek olması nedeniyle yaptığı basınçla organel ve hücrelerin dış basınç etkisi ile ezilmesini önler.
Su metabolizması adı altında toplanabilecek tepkimelerin canlılıkla ilgili her tepkime zinciri ve devrelerine yayılmış olması, bu tepkimelerin birbirinden çok farklı ve bağımsız işlevlerinin yüksek sayıda oluşu bu konunun bir bütün halinde ele alınmasını engeller. Bunun yerine diğer konular içinde yeri geldikçe söz edilmesi daha kolay ve anlaşılabilir bir yaklaşımdır.

Mineral elementlerinin canlılıktaki rolleri ise daha kolay sınıflandırılabilir:

Esas elementler belli bir derişim aralığında sağlıklı, normal yaşamın sürdürülebildiği, bunun altındaki ve üstündeki derişimlerinde önce geçici olabilen, daha sonra da kalıcı arazlar bırakan eksiklik ve toksik etkileri, bu sınırların dışında da ölümcül etkileri görülen elementlerdir. Bu derişim aralıkları açısından da makro ve mikro elementler ayrılır. Herbir elementin metabolizmadaki ve canlılıktaki rolleri farklı olduğundan canlı türleri arasında ve bir canlının yaşam devrelerine, içinde bulunduğu ekolojik koşullara göre gereksinimleri farklılıklar gösterir. Bu açıdan hem biyokimyasal, hem fizyolojik, hem de ekofizyolojik açılardan incelenmeleri sonucunda doğru değerlendirmelere ulaşılabilir.

Önemli bir konu da bir elementin derişimindeki değişimlerin diğer elementlerden yararlanılması, kullanılması üzerindeki sinerjistik ve antagonistik etkileridir. Bu etkileşimler sonucu hem iyonik matrikste hem de organik metabolizmada çeşitli değişiklikler meydana gelir. Azot, P, Ca ve Mg ile Na ve K, Fe, Zn, u ve B elementlerinin tümü arasında bu tür ilişkiler ağı vardır. Örneğin P, K ve Zn ile Cu ile sinerjistik etkiye sahiptir, Mg ile hem antagonistik hem sinerjistik ilişkisi vardır. Azot Mg üzerinde antagonistik, K ve B üzerinde sinerjistik etkilidir. Bu tablo da P ile N arasındaki dolaylı ilişkiyi ortaya koyar vs.
Antagonistik ilişki aynı bağlayıcı uç , kök için rekabete dayanan Zn+2, Cd+2 ilişkisi şeklinde olabildiği gibi Cu+2 ile S-2 tepkimesi sonucunda çözünmeyen CuS oluşumu gibi deaktivasyon ilişkisi de olabilir.
Türler arasındaki seçici beslenme farklılıkları yanında elementler arası metabolik ilişkiler matriksi populasyonlar arasında davranış farklılıklarına yol açarak rekabetsel ilişkiler üzerinde etkili olur.

Mineral iyonlarının genelde çok önemli olan bir özellikleri organik maddelerin ve temelde onların oluşturdukları yapıların oluşumu, sağlamlığı ve işlevleri üzerindeki etkileridir. Membranlar yanında nükleik asitlerin helislerindeki fosfat gruplarının aralarındaki katyonlar sayesinde bilinen yapılarına sahip olmaları Ca, Mg, P, S elementlerinin yapısal işlevlerini gösterir.

İz elementler pH 7 civarında yürüme durumunda olan hidrolitik ve sentetik tepkimelerin enzimlerinin aktivatörü olarak rol oynarlar. Bu işlevlerini de Lewis asit ve bazlığı yolu ile su da dahil, sübstratları polarize ederek yaparlar. Lewis asitleri elektron çifti alabilen, bazları da verebilen maddeler olarak tanımlar. Klasik asit – bazlar için geçerli olduğu gibi de maddelerin elektron çifti alma – verme potansiyellerinin büyüklüğüne göre bir madde çiftinin asitlik – bazlık ilişkisini belirler. RNA polimeraz, nükleazlar, fosfatazlar, esterazlar gibi bir çok enzimin Zn+2, Mn+2 gereksinimleri buna örnektir.
İz elementlerin aynı mekanizma ile yürüyen önemli bir rolleri de elektron transfer zincirlerindeki rolleridir. Fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan bu tepkimelerde de Fe+2/ Fe+3/Fe+4, Cu+/Cu+2, Mn+2/ Mn+3/Mn+4, Mo+4/ Mo+5/Mo+6, Co+/Co+2/Co+3 ve Ni+/Ni+2/Ni+3 iyonları rol alır. Moleküler azotun fiksasyonu ile amonyağa dönüştürülmesinde de Fe, Mo ve V çiftlenmemiş elektron kaynağı ve donörü olarak iki aşamalı şekilde rol alırlar ve enerjetik açıdan fizyolojik pH aralığında yürümesi zor olan tepkimenin gerçekleşmesini sağlarlar.

Mineral iyonlarının organik madde metabolizmasındaki en belirgin rollerinden bir diğeri de klorofil, hemoglobin gibi canlılığın sürmesini sağlayan büyük moleküllerin yapısında molekülün stabilitesini sağlayan koordinasyon merkezi olmalarıdır. Eşlenmemiş elektron çifti paylaşımı ile oluşan doğal bileşikler renkli ve suda çözünmeyen bileşiklerdir. Metal iyonlarının koordinasyon bağı sayısı değerliklerinden farklı değerlerdir.

Amino asitlerin yan zincirlerindeki fonksiyonel grupların protonları yerine metal bağlanması ile de koordinasyon bileşikleri oluşabilir. Özellikle histidin, metionin, sistein,, tirozin, glutamat ve aspartat yanında serin, treonin, lizin ve treptofan amino asitlerinin hidroksi veya amino grupları aracılığı ile koordinasyon bileşikleri yapmaları peptid ve proteinlerin bu yolla sağlam yapılar oluşturmalarına neden olur. Bu açıdan amino asitler ile katyonlar arasında seçicilik ilişkilewri vardır, örneğin Tirozin yanlızca Fe+3 ile bağlanabilir. Sisteinin ise monovalent Cu, divalent Zn ve Cu ile Fe, trivalent Fe ve Ni +1-3, Mo+4 -6 ile koordinasyonu mümkündür. Cu + ve +2, Zn+2 ile Fe+3 amino asitlerle sağlam koordinasyon bağları yaparken, diğerlerinin bileşiklerinin stabilitesi düşüktür.
Global proteinlerin metal iyon komplekslerinin enzimatik aktivitede rol oynayabilmesi için 4 veya 6lı koordinasyon bağ kapasitelerinin doymamış olması gerekir. Bu açık uca geçici olarak su gibi bir molekül bağlanır ve sübstratla yer değiştirdiğinde kataliz başlayabilir. Ancak proteinden elektron transferinin doğrudan gerçekleştiği, metal iyonunun elektron alışverişi yapmadığı sistemlerde buna gerek yoktur. Temelde metalik koordinasyon protein molekülünün sterik geometrisini sübstratın adsorpsiyonu ile sterik yapısını tepkimeye uygun hale getirerek sağlar.

Azot bilindiği gibi nükleik asit, protein, peptid, amid ve amino asitlerin önemli bir bileşenidir. Bunların yanında birçok sekonder metabolizma ürününün de sentezi ve gereksinim duyan bitki grubunun normal yaşam devrini sağlıklı şekilde sürdürmesi için gereklidir.

Topraktan alınan nitrat ve amonyum ksilemden aynı şekilde tuzu halinde iletilir, ancak fotosentetik dokularda elde edilen karbohidratlarla tepkime zincirlerine girebildikleri hücrelerde redüklenerek -NH2, amino grubu içeren organik azotlu bileşiklere dönüşürler. Nitratın da amonyuma dönüştürülmesinden sonra glutarik asit gibi iletilebilir organik asitler üzerinden yağ asitlerine amino grubunun katılması ile amino asitler meydana gelir.
Aromatik a – amino asitlerin sentezinde ve özellikle birbirlerine dönüşümlerinde hidroksillenme tepkimesi önemlidir, örneğin fenilalaninin hidroksillenmesi ile tirozin oluşur. C -, O – ve N – metillenmeleri de önemlidir ve örneğin homosisteinden sağlanan metil grupları metiyonin, glisin veya serin metili ile de tüberin metaboliti sentezlenir.
Aromatik amino asitlerin mikroorganizmalar ve bitkilerdeki temel sentez yolu , adını ilk bulunduğu şikimi-no-ki
bitkisinden alan ve benzen halkalı şikimik asidin biri açılmış çift halkalı korizmik asitin L – fenilalanin, tirozin veya triptofana dönüştüğü şikimik asit veya şikimat yoludur. Fosfoenol piruvat ile eritroz – 4 – P tetrozunun kondansasyonundan sentezlenen ara maddeler üzerinden şikimik asit korizmik asite ve sonra üç farklı organik asite dönüşerek aromatik amino asitleri verdiğinden sonraları korizmik asit yolu adını alan sentez yoludur.
Bakterilerde salisilik asit gibi maddeler, yüksek bitkilerde linyin ve alkaloidler, flavonoidler bu aromatik amino asitlerden ve özellikle triptofandan sentezlenir. Linyinler sinnamik asitlerin alkollerinin ürünüdür.

Azot eksikliği azotun klorofil yapısındaki 4 pirol halkasındaki yeri nedeniyle klorofil oluşumunu engeller ve fotosentez eksikliği nedeniyle büyüyüp, gelişmesini önler. Doğal olarak protein, enzim ve nükleik asit metabolizmalarını yavaşlatır, durdurur ve yaşlı doku ve organlardan başlayan boşalma ile ihtiyarlama – senesans ve ölüme neden olur. Azot bileşiklerinin yapısal proteinler gibi taşınamayan formlarının proteolitik enzimler gibi hidroliz enzimlerince parçalanarak iletilebilir formlara dönüştürülebilmesi genç ve büyüyen dokular ile organların olabildiğince korunması olanağını sağlar.

Fosfor bilindiği gibi enerji metabolizmasında çok önemli yer tutar. Yeşil bitkilerin güneşten, bazı bakterilerin ise inorganik bileşikleri parçalayarak elde ettiği fiziksel enerjiyi yüksek enerjili kimyasal bağ enerjisi halinde saklayıp, gerektiğinde açığa çıkartılması ile kimyasal ve fiziksel işlerin yapılmasında kullanmasını sağlar. Bu konu fotosentez ve kemosentez, solunum ve sindirim metabolizmaları içinde incelenecektir.
Burada elementel fosforun enerji metabolizmasındaki kilit rolünün nedenleri üzerinde durmak yeterli olabilir. Nükleik asit sentezinde organik bazlar fosfatları halinde sübstrat olarak kullanılıp tepkime sırasında fosfatın açığa çıkması, solunumda elde edilen enerjinin ATP kazancı olarak hesaplanması iyi birer örnektir.
ATP su ile tepkimeye girdiğinde üç fosfat grubundan biri açığa çıkarken bu fosfat bağında yoğunlaşmış olan enerji açığa çıkar. Bu enerji diğer bağ enerjilerine göre yüksek olduğundan yüksek enerjili, enerjice zengin bağ adını alır. Bunun nedeni de bu bağın oluşturulmasında yüksek enerji kullanılmasına gerek oluşudur.

ATP ve NADP.H2 enerji metabolizmasının kilit maddeleridir. Bunun temel nedeni oluşumlarının sübstratları olan maddelerin kinyasal potansiyeli ile bu tepkime ürünlerinin kimyasal potansiyel farkının yüksek oluşudur. Adenin de fosfat gibi eksi yüklüdür, bu nedenle adenine 3 fosfatın bağlanması ile ATP sentezlenebilmesi için yüksek enerji kullanılması gerekir, serbest enerji önemli miktarda artar. Organik bileşiklerin fosforilasyonu, yani ATP veya benzeri bir fosfat kaynağından grup transferini kinaz enzimleri sağlar.
Fosfat, ADPve ATP sulu çözeltilerinde farklı değerlikli formlarda bulunabilen, Mg ve Ca iyonları başta olmak üzere katyonlarla kelasyon tepkimesine girebilen maddelerdir. Bu nedenle de pH gibi etmenlere bağlı olarak ATP değişik yollardan sentezlenebilir. Nötr pH civarında divalent katyonlara gerek olmadan
ADP + HPO4 + H3O ® ATP + H2O
tepkimesiyle, ATP sentetaz enziminin etkisiyle sentezlenir. Bu molekülün hidroliz denge sabitesi diğer fosfat bileşiklerinden çok daha yüksektir, bu nedenle de diğer organik bazların trifosfatları oluşturulamaz.
Bu pHa bağlı denge durumu sayesinde ATP, ATPaz izoenzimlerinin etkisiyle ve büyük oranda ADP ve fosfata hidroliz olabilir. PH 7 civarında ADP moleküllerinin yaklaşık yarısı -2, diğer yarısı ise -3 değerlikli iken ATP molekülleri de yarı yarıya -3 ve -4 değerliklidir. Mg+2 veya Ca+2 ve diğer katyonlar aynı moleküldeki fosfat köklerinin (– O -1) yüklü oksijenleri arasında elektrostatik olarak tutularak kelatlaşmayla moleküllerin form sayılarının artışına neden olur. Bu çeşitlilik değişik özelliklerdeki izoenzimlerin aktiviteleri ile ATP enerji deposunun kontrollu şekilde farklı metabolik olaylarda kullanılabilmesini sağlar.
Yani önemli bir konu da açığa çıkan ADP molekülünün serbest halde kalabilmesi ve başka bir tepkimeye girmemesidir. NADP.H2 dışındaki difosfatlar ise başka tür tepkimelere de girebilir. Hidrolizlerinin kinetik denge sabiteleri düşük olduğundan hidrolizleriyle çıkan enerji de düşüktür. Bu nedenle de enerji depolanmasında tekrar kullanılamazlar. ATP ve NADH2 nin enerji metabolizması açısından önemli bir özellikleri de membranlardan kolay geçebilmeleri ile enerji dağılımını sağlayabilmeleridir.

Fotosentezde kloroplastlardaki devresel olmayan elektron iletimi sırasında oluşan NADP.H2 NADPnin redükte formudur ve bu iki form bir redoks çifti olarak eşit miktarlarda birarada bulunur. NADP molekülünün yanlızca NAD kısmı 2 e- alarak NADPH2 oluşturur. Bu elektron alışverişi zinciri elektron akımını sağlar ve bu şekilde ışık enerjisi elektron iletimi yoluyla enerji kazancına, depolanmasına yol açar. Bu konu fotosentez incelenirken görülecektir.

Fosfatazlar fosfat grubu olan organiklerden fosfat gruplarını ayıran enzimler olarak metabolizmada önemli bir yer tutarlar. Optimum pH değerlerine göre asit ve alkalin fosfatazlar olarak ikiye ayrılırlar.
Bu mekanizmalar hücrenin endojen tepkimeleri başlatma ve yürütmesi için gereken yeni kimyasal bağ oluşumuna dayanan sentez ve dönüşüm tepkimelerine enerji sağlar. Gerek duyulduğunda enerji denetim altında yüksek enerjili fosfor bağının ATP sentetaz ile sentez ve ATPaz ile hidrolizi ile biyolojik iş için enerji sağlanır.

Fosfor fotosentezle güneş enerjisinin önce şekerler ve sonra polisakkaritler halinde karbohidratlarda kimyasal bağ enerjisi halinde bağlanarak depolanması, gerektiğinde sindirimleri ve solunumla açığa çıkarılan bu enerjiyle tüm metabolizmanın yürümesini sağlar. Tüm bu nedenlerle fosfata sürekli gereksinim duyulduğundan toprak çözeltisinde çok az miktarda bulunan faydalı fosforun sürekliliği gerekir. Toprak çözeltisindeki fosfatın mineralojik ve organik fosfatla denge halinde olması da bunu sağlar. Dengeyi sağlayan ana etmen bakteriyolojik etkinliktir. Fakat toprak tiplerine göre toplam fosfat miktarı geniş açılım gösterir.

Bekleneceği üzere bitkilerde fosfor özellikle aktif büyüme ve gelişme gösteren doku ve organlarda yoğunlaşır. Kökler sürekli büyüyüp, gelişen organlar olduğundan organik fosfat bileşiklerine bağımlıdırlar. Yani köklerle yerüstündeki fotosentetik dokular arasındaki karşılıklı bağımlılık bitkilerin yaşam devirlerinde çok önemli yer tutar. Bu nedenle de yeni gelişen tek yıllık veya ilkbaharda yeniden büyüyüp gelişmeye başlayan çok yıllık bitkiler Organik posfat bileşikleri tohum ve tomurcuk gibi büyüme potansiyeli yüksek olan organların dokularında da depolanır. İndirgenmiş formu hiç görülmez ve %75 -80 oranında çözünür bileşikleri halindedir. Özsuda Doku ve organlarda fikse edilen kısmı düşük olduğundan gereksinime göre floemden ve parankimadan iletilir. Bu nedenle de fosfat beslenmesi eksikliğinde önce yaşlı organlarda eksiklik arazları görülür. Bu organlardaki fosfatlı bileşiklerin sindirimi ve fosfatazlar etkisiyle parçalanmaları sonucunda serbest hale geçerek iletilirler. Fosfor eksikliğinde azot metabolizması yavaşlar, inorganik azot asimilasyonu azalınca nitrat birikimi olur ve bu da yaşlı organların koyu yeşil bir renk almasına neden olur. Bitkiler bodur kalır, kök gelişimi zayıf olur. Domates bitkisi iyi bir fosfor eksikliği indikatörüdür ve özellikle yapraklarının alt tarafında asimile olmayan şekerler ve nitrat birikimi nedeniyle mor lekeler görülür.

Genelde bitkide P, N ve K dan daha azdır ve yaşlı organlardan tohumlara doğru artan % 0.0X -% 1.X oranları arasında bulunur ve yarısından fazlası çözünür formdaki organik bileşikleri halindedir. Yani ortalama olarak azot gereksiniminin beş – onda biri kadar fosfor alırlar.

Kükürt özellikle yapısal proteinler ile protein yapısına girmeyen amino asit ve bazı peptidlerin yapısına girer. Yapısal protein zincirleri arasında kuvvetli S – S, S – H bağları oluşturarak zincirler arasına su moleküllerinin girmesini önler, termik stabilitelerini arttırarak çok sağlam yapılar oluşturmalarını sağlar. Proteinlerdeki oranı proteinin işlevine göre tipik olarak 3.10-5 – %7 arasında değişir, bazı türlerde sülfat halindeki S/ toplam S oranı > %50 olabilir. Toplam S açısından da familyalar arasında önemli farklar görülür, Graminae < Leguminosae < Cruciferae fam.larındaki açılım %0.1 – 1.5 / k. ağ. gibi yüksek bir orandadır ve bu fark tüm bitki düzeyindedir.
Mikroorganizmalardan yüksek bitkilere kadar dağılım gösteren diğer sülfürlü bileşiklerin kimyasal çeşitliliği çok yüksek düzeydedir e bu nedenle kemotaksonomik karakterler arasında önemli bir yer tutar.

Metabolizmalarının tam olarak incelenmiş olduğu söylenemez. Sistein, metionin ve çeşitli vitaminler ile koenzimler gibi bazı sülfürlü bileşiklerin hücre yaşamında, büyüme, gelişme ve çoğalmasındaki önemi bilinmektedir..
Bu yaşamsal organik sülfür bileşiklerinin çoğu en redükte formları halindedir, sülfit bağı ile bağlıdırlar. Örneğin sistein, metionin amino asitleri, glutation peptidi, ergotiyonein tiolü, koenzimlerden tiamin pirofosfat, Co-A ve biyotinde durum böyledir. Sülfidril kofaktörü halinde bir çok enzimin aktivitesinde de önemli rol oynar.
Sülfat ksilemde iyonik bileşiği halinde iletildikten sonra ATP de sübstrat olarak kullanılarak sülfürilaz ve kinaz enzimlerince katalizlenen tepkimelerle fosfat grupları ile yer değiştirerek adenozin difosfosülfat halinde metabolizmaya girer. Mobilitesi yüksekse de metabolik etkinliği, kolay dönüşebilir oluşu nedeniyle iletimine pek gerek duyulmaz. Normal olarak alınan sülfatın büyük kısmı protein sentezinin yüksek olduğu genç dokulara gider ve büyüme potansiyeli olan organlarda depolanır. Eksikliği halinde protein sentezinin azalması nedeniyle çözünür azotlu maddelerin biriktiği görülür.
Elektron iletiminde çok önemli rolü olan negativ red-oks potansiyeline sahip demirli proteinlerin bir kısmındaki Fe/ S prostetik grup merkezleri özel işleve sahiptir: fotosentez, azot fiksasyonu, sülfit ve nitrit red-oks tepkimeleri ve DNA tamir edici endonükleaz aktivitesi.
Tipik olarak Fe iyonları R-S halindeki sistein sülfürü ile koordinasyon yapar. Elektron iletim sistemi oluşturan ferredoksinler gibi bazıları bağımsız iken flavoproteinler, S bakterilerinin sülfüraz, kinaz gibi bazıları Ni, V e Mo gibi diğer prostetik elementlerle beraber etkinlik gösterebilir. Ferredoksinler, mitokondrilerin sitokromlu membran proteinlerinde ve ileride görülecek olan fotosistem II fotosentez sisteminde iki sisteinat yan zincirinde 2 Fe – 2 S merkezi içerir ve bu iki merkez -S – S- bağı ile dianyon oluşturur ve Fe+2 Ö Fe+3 dönüşümleri elektron iletimini sağlar.
Kötü ve / veya keskin kokular salgılayan bitkilerin kokulu uçucu bileşikleri genellikle küçük moleküllü olan tiyoller ile sülfitlerdir ve öncü bazı maddelerin enzimatik veya kimyasal parçalanma ürünleridir. Merkaptanların tipik kokuları birçok Crucifereae türlerinde karakteristik olup bazı tiyoglikozitler veya amino asitlerin dönüşümü ile ortaya çıkarlar.
Çeşitli alifatik ve aromatik sülfitler mikroorganizmalarda yaygın olarak bulunur ve bunlardan en iyi bilinenleri penisilin, gliotoksin, basitrasin gibi antibiyotiklerdir. Bu maddeler algler ve funguslarla yüksek bitkilerde de bulunur.

Proteinik olmayan amino asitlerin hemen hepsi sisteinden S-sübstitüsyonu ile oluşur ve sistein ile benzeri öncülerden sentezlenirler. Yüksek bitkiler kükürtlü amino asitlerden ancak sisteini öncü madde olarak kullanabilir ve bu nedenle de sisteinin bu metabolizmanın merkez maddesi olduğu söylenebilir.
İzotiyosiyanat oluşturan tiyoglikozitler kolayca enzimatik hidrolize uğrayabilirler ve yeni bir moleküler düzen kazanarak hardal yağlarını, glükoz ve sülfatı oluştururlar. Kemotaksonomik karakter olarak da önemli veriler sağlarlar. İzotiyosiyanatların çoğu keskin tadları ile kendilerini belli ederler ve baharat olarak kullanılırlar.
Glükozitler glükozun R- yan zincirinde farklılık gösteren ve izotiyosiyanat oluşturan elliden fazla üyesi olan bir madde grubudur. Düz veya dallanmış alkil yan zincirleri ile çeşitli şekillerde hidroksillenmiş veya düz zincirli türevleri vardır. Bu türevlerin büyük bir kısmı a-amino asit ve a-keto-asit metabolizmalarında rol alır.

Potasyum 138 pikometre iyon çapına karşılık tek yükü ve 239300 pm2 yüzey alanı nedeniyle şişirici etkisi, 6-8 koordinasyon sayısı ile 60 kadar enzimin kofaktörü oluşu, özellikle Na+/ K+ – ATPaz membrana bağlı iyon pompası enzimi üzerindeki ve membran porlarını şişirici etkisi ile hücre düzeyindeki iletim düzenleyici rolü sayesinde metabolizmayı genel olarak etkiler. Hücre özsuyunda bol olarak bulunması ve kolay taşınması nedeniyle osmotik basıncı düzenlediğinden de organik madde metabolizması e iletiminde rol oynar.
Tüm bu temel özellikleriyle bitkilerde tipik olarak %0.2 – 11 / k. ağ. oranında bulunan K miktarının eksilmesi ile fotosentez hızı ve ürünlerinin yapraklardan iletiminin azalması, organik asitler ve yağ asitleri sentezinin yetersiz kalması, serbest amino asit birikmesi ve protein sentezinin azalması, yumrular gibi karbohidrat deposu organlarda gelişememe, nitrat indirgenmesi ve azot metabolizmasının yavaşlaması ve protein sentezinin düşmesi ve protein azalması, hücre çeperi polisakkaritlerinin sentezinin azalması, kök sistemi gelişiminin aksaması, dona dayanıklılığın düşmesi, büyüme ve gelişme, olgunlaşma gecikmesi ile gelişmenin anormallik göstermesi gibi çok yönlü etkiler görülür.
Potasyum eksikliği önce yaşlı daha sonra genç yaprakların sararma ve kuruması, ışık enerjisi azalması halinde fotosentez hızının normalden çok daha fazla düşmesi görülür. ATP metabolizmasının aksaması nedeniyle klorofil azalmasından daha hızlı şekilde fotosentez hızı düşer. NO3 indirgenmesinin azalması sonucu amino asit sentezi azalması ve daha da hızlı olarak protein sentezi hızının düşmesi ile büyüme durur. 14C izotoplu CO2 içeren atmosferden kökler dahil bitkide metabolize edilen izotop oranı düşer, karbohidrat sentez ve iletimi düşüşü N aimilasyonunun azalmasına neden olur. Bunun sonucunda çözünür karbohidratların sağladığı osmotik basınç düşer, hücre çeperleri zayıflar.
Sonuç olarak K, N ve P kadar önemli bir besin elementidir.

Kalsiyum +2 yüküne karşılık 138 pm çapı, 130700 pm2 alanı ile iyon kanallarını büzücü etkisi olan, 6 – 8 koordinasyon sayısı ile örneğin orta lamellerde pektatlar, vaküollerde oksalat kristalleri gibi sağlam bağlı tuzlar oluşturan elementtir. Bu özelliği ile organik asitlerin ph üzerindeki etkilerini dengelediği gibi toksik etkilerini de önler.
Meristematik dokularda sürekli bölünen hücreler arasında oluşan orta lameller nedeniyle boldur. Ayrıca nitrat indirgenmesi ve, karbohidrat ve protein iletimi üzerindeki olumlu etkileri, amino asit ve ATP metabolizmasında önemli rolü olan adenil kinaz, arjinin kinaz gibi enzimler için gerekli oluşu gibi etkileri ile temel elementlerdendir.
Hayvanlarda olduğu gibi büyük oranda immobilize edilen ve ancak yaşlanma, olgunlaşma, senesans – ihtiyarlama ile katabolik metabolizma hızlandığında serbest hale geçebilen Ca++ eksikliği halinde ilk etkileri yaşlıorganlarda görülür.
ENERJİ ve KARBON METABOLİZMASI

Bilindiği gibi canlıların birincil enerji kaynağı güneş enerjisidir. Besin zinciri ototrof – kendibeslek yeşil organizmaların güneş enerjisini kullanarak inorganik CO2 gazının karbonunu suyun protonu ile redükleyip – indirgeyip organik bileşikler sentezlemesi ile başlar. Canlılık ışığın fiziksel enerjisinin kimyasal bağ enerjisine dönüştürülerek canlılık ve sürdürülmesi için gerekli işlerde kullanımı ile yürür. Bu işlemler ve işlerin toplamına metabolizma, yapımla ilgili olan sentez ve depolama işlerine anabolizma ve sindirimle solunumu içeren yıkım işleri toplamına da katabolizma denir.
Bilindiği gibi indirgenme bir atom veya molekülün elektron kaybetmesidir ve tersi de yükseltgenme, yani oksidasyondur. Elektron alışverişi için birisi elektron verici (donör), diğeri alıcı (akseptör) olan en az iki atom veya molekül gerektiğinden bu iki olay birlikte yürür ve redoks tepkimesi olarak adlandırılır. Canlılarda da kemosentez ve fotosentez dışındaki tüm anabolik olaylar oksitlenme yani solunumla paralel yürür. Sentez veya başka bir iş yapılması ile ilgili tüm olaylar hızlandıkça solunum hızı artar ve fotosentez veya kemosentezle solunumun enerji gereksinimi karşılanamadığında gene katabolik olan sindirim, yani kimyasal bağların parçalanması ile enerji açığa çıkışı olur. Sindirim ve solunum olayları termodinamik açıdan kendiliğinden yürüyebilen olaylar olduğundan ölüm halinde kendiliğinden olur ki bu olaya otoliz denir. Hücrelerdeki membranların sağladığı kompartmanlar, seçici membranlar bu tür tepkimelerin kendiliğinden başlayıp yürümesi riskini ortadan kaldırır.
Bir maddenin bir tepkimede elektron alıcı veya verici rol üstlenmesi redoks tepkimesine konu olan diğer maddeye oranla elektron çekiciliğinin daha yüksek veya düşük olmasına bağlıdır. Yani sabit, sınıflandırmaya uygun bir özellik değildir. Buna karşılık ölçülebilir olan bu özellik bilindiği gibi redoks potansiyeli ile tanımlanır ve bir skala halinde kullanılır.
Bitkilerde anabolizma iki indirgenme olayından birisi ile başlar: fotosentez ve kemosentez. Fotosentezde ışık kuantlarından alınan enerji ile inorganik formdaki CO2 molekülünün yarı kovalent bağlarla bağlı C atomu indirgenerek kovalent bağlı organik bileşiklerine dönüştürülür. Bu bileşikler canlıların %15 – 18ini oluşturur.
Elementel karbonun en dış okted tabakasında 4 elektron olduğundan bileşik oluşturması yüksek enerji ister ve zordur. Bu nedenle de havada yalnızca % 0.2 – 0.3 oranında bulunur ve tek doğal kaynağı canlılardır.
İyonik bileşiklerde iki atom arasındaki elektron alışverişi tam olduğu, elektron yörüngesinde düşük sayıda duplet veya okted açığı olan atomun diğer atomun en dış yörüngesindeki elektron kapasitesinin yarısından az sayıda olduğundan dengesiz durumdaki elektron veya elektronları tam olarak alması sonuu kararlı bir bağ olan iyonik bağ oluşur ve sert kristal yapılanma olur.
Su gibi yarıkovalent bağlarla oluşan molekülerde bağ enerjisi daha düşüktür, yapı daha zayıftır. Daha yüksek enerjili ve kuvvetli olan bağın enerjisi düşürülmüş ve daha kolay bozunabilen, daha kararsız organik bileşikler elde edilir. Termodinamik açıdan ise termik hareketliliği yani entropi enerjisi yüksek olan CO2 gazı serbest, işe çevrilebilir enerjisi daha yüksek olan organik moleküle dönüşmüş olur.
Canlıların
Kemosentezde ise

Fotosentez

Fotosentez ışık enerjisi ile yürüdüğüne göre önce ışık enerjisini, özelliklerini incelemek gerekir.

Down Sendromu Nedir?

Down sendromu ya da eski adlarıyla “mongolizm” veya “mongol bebek” ilk kez 1866 yılında Dr. John Langdon Down tarafından “özel bir tür zeka geriliği” olarak tarif edilmiş bir sendromdur. Moğol ırkına mensup insanlara çekik gözlülükleriyle benzemeleri nedeniyle Dr. Down bu bebekler için “mongoloid” terimini kullanmış, ancak daha sonra Asyalı bilim adamlarının baskısıyla “mongol” terimi tümüyle terkedilmiştir.

Down sendromunun genetik kaynaklı olduğu baştan beri düşünülmesine karşın bu bebeklerin kromozom haritasının çıkarılması ancak 1959 yılında mümkün olmuştur. Daha sonraki yıllarda Down sendromunun translokasyona bağlı şekilleri ve mozaik varyantı da olabileceği keşfedilmiştir.

Dünyada yaklaşık olarak 660 yenidoğan bebekten biri Down sendromu ile doğmaktadır. Bu haliyle Down sendromu insanlarda en sık görülen malformasyon (yapısal bozukluk) türüdür.

Nasıl Oluşur?

İnsan, hücrelerinde 46 kromozom içeren bir canlıdır. Kromozomlar hem insan ırkına ait, hem de bulunduğu canlının bireysel özelliklerine ait bilgileri depolayan DNA yapılı moleküllerdir. Bu DNA molekülleri de vücudun işleyişiyle ilgili bir maddenin (enzimler ya da çeşitli proteinler gibi) üretimine ait bilgiler içeren farklı genleri taşır. Bu 46 kromozomun yarısı anneden yarısı da babadan gelir. İşte Down sendromu insanlarda normalde anneden bir, babadan da bir olmak üzere iki adet gelen 21. kromozom bilgisinin hücrede üçüncü kez yeralmasıyla (Trizomi 21= üç adet 21 numaralı kromozom) ortaya çıkan belirtiler topluluğudur. Bu fazladan kromozom yani DNA bilgisi hücresel seviyede çeşitli genlerin iki kez değil üç kez ifade bulması (overexpression) ve böylece çeşitli maddelerin üretiminde anormallikler oluşmasına neden olur. Bu hücresel düzeydeki anormallikler bebeğin vücuduna yansıdığında karşımıza Down sendromu belirtileri topluluğu çıkar.

Down Sendromu’nun Belirtileri Nelerdir?

DS’lu çocuklar, birbirlerine benzemekten ziyade,ailelerine benzerler.Duygu ve davranışlarında kusursuz, oyun ve yaramazlıkta ise yaratıcı ve hayal gücü yüksek olup, ihtiyaç duyulan değişik düzeylerdeki gelir ve barınma imkânları içinde, kendi ayakları üzerinde duracak şekilde yetişirler.

DS, çocuğunuz hakkındaki merak uyandıran yegâne şey olmayacaktır elbette. Unutmayın; çocuk yetiştirmek,hayatınıza düşünemeyeceğiniz bir tat katacağı gibi,aklınıza gelmeyecek zorlukları da beraberinde getirir.Çocuklarımızın ne kadar ilerleme kaydedeceğini artık tahmin bile edemeyiz.

DS rahatsızlığını yaşayan çocuklar, her çocuğun yetişmesine katkıda bulunan bakım, özen ve toplumsal yaşamın içinde yer alma gibi imkânların aynısından yararlanırken, bütün diğer çocuklar için olduğu gibi,okul, okul öncesi eğitim ve eğitimin kalitesi de,sağlıklı akademik beceriler geliştirmede gerekli olan imkânları çocuğunuza sağlamanız açısından büyük önem taşır.

Standart IQ testlerinde DS’lu çocuklar, zekâ geriliği sınırını aşağıya çekecek ılımlılıkta puanlar alırlar çoğu zaman. Ancak, durum böyle olsa da, bu testler zekânın birçok önemli alanını ölçmezler; siz de çocuğun hafıza, iç görü, yaratıcılık ve zekâsı karşısında şaşırır kalırsınız ve ne şanstır ki, bu tür çocuklardaki yüksek öğrenme yetersizliği oranı, bir dizi yetenek ve beceriyi gölgeleyebilir.

DS’lu çocuklar, pahalı sağlık tanıları ile öteki profesyonel müdahalelerin ilk müşterileri olsa da,unutmayın ki,çevrelerinde onları seven, sayan ve takdir eden insanların bulunması her çocuğun hakkıdır.

Böylesi çocukları, her hangi bir kişide ortaya muhtemel olan ya da olmayan birçok fiziksel özelliğinden tanımak mümkündür. Bazı belirtileri de şöyle sıralanabilir:

İrisinde küçük, beyaz, hilâl şeklinde belirgin Brusfield benekleri olan çekik gözler,
Her iki elinde de bulunan tek bir avuç içi çizgisi,
Ender görülen, olağandışı bir zekâ,
Doğuştan gelen yüksek orandaki kalp yetersizliği(%35-50 oranında).

Çocuğun doğumunun ilk iki ayını takiben, kalp ekosunun(eko-kardiyogram) alınması gereklidir. Yurtiçi (ulusal) organizasyonlar, DS’lu çocuklar adına, çocuğunuzun doktoruna iletmeyi isteyebileceğiniz, her türlü bilgiyi içeren kontrol listelerini tedarik ederler.

21. Kromozom Bilgisi Hücreye Fazladan Nasıl Girer?

21. kromozom bilgisi hücreye direkt olarak 21. kromozomun iki adet yerine üç adet olması şeklinde girebileceği gibi, bu bilgi ek bir kromozom şeklinde değil de başka bir kromozoma eklenmiş şekilde (en sık 14. kromozoma eklenmiş olarak) hücreye girebilir.

Down sendromu olgularının en sık ortaya çıkma şekli (%95) üç adet 21 numaralı kromozom bulunması şeklinde olur. Bu durumda bireyin kromozom sayısı 47′dir ve kromozom haritasında 21. kromozomun üç adet olduğu
gözlenir. %4 olguda ise 21. kromozom hücrede 14. kromozoma eklenmiş şekilde bulunur. Buna da translokasyona bağlı (yer değiştirmeye bağlı) Down sendromu adı verilir. Böyle bir bireyin toplam kromozom sayısı normal olmasına karşın 14. kromozomundan biri 21. kromozomu da taşıdığından diğerinden daha uzun görülür.

Her iki durumda da sonuç aynıdır: “Fazladan” gelen 21. kromozom bilgileri hücresel seviyede yarattıkları olumsuz değişikliklerle Down sendromu ortaya çıkmasına neden olur.

èèèèèèè Aşağıda 21. kromozomun üçlü halini görüyoruz !!!

21 Nolu Kromozom Nasıl Üç Adet Olur?

İnsanlarda bulunan 46 kromozomun 44′ü otozomal (bedensel yapı ve işlevlerle ilgili), 2 tanesi de cinsiyet kromozomudur (ön planda cinsiyete özgü işlevlerle ilgili kromozom). Erkeklerin cinsiyet kromozomları XY yapısında, kadınların ise XX yapısındadır.

Üremeyi sağlayan hücrelerde kromozom sayısı yarıyarıyadır. Şöyle ki, spermatosit adı verilen erkek hücreleri olgunlaşma aşamasında mayoz bölünme adı verilen bölünme şekliyle ikiye bölünerek 23 X ya da 23 Y olmak üzere iki farklı yapıda kromozom taşıyan olgun ve döllemeye hazır sperm hücrelerine dönüşürler. Kadınlarda ise bu mayoz bölünme her ikisi de 23, X yapıya sahip olgun ve döllenmeye hazır oosit (yumurta hücresi) oluşumuyla sonuçlanır.

Cinsel birleşme sonucunda döllemeyi Y kromozomu taşıyan spermlerden biri gerçekleştirdiğinde bebeğin cinsiyeti erkek, X kromozomu gerçekleştirdiğinde ise kadın olarak belirlenir.

Down sendromu gelişiminde ise yukarıda anlatılan fizyolojik olaylar zincirinin kadın tarafındaki kısmı bozulur. Mayoz bölünmede herhangi bir nedenle tam ikiye ayrılma gerçekleşmez ve bir oosit hücresi mayozla ikiye bölündüğünde 21. kromozom, nondisjunction (ayrılmama) adı verilen olgu sonucunda bölümlerden birine hiç ulaşamaz. Yani kadının oositleri arasında 24 adet (21. kromozomun ikisini de alan) ve 22 adet (21. kromozomu hiç içermeyen) kromozom taşıyan anormal oositler gelişir. Sperm 22adet kromozom taşıyan hücreyi döllediğinde gebelik daha fazla devam edemez ve düşükle sonuçlanır. Sperm 24 adet kromozom taşıyan hücreyi döllerse oluşan zigot (embriyo öncesi dönem) 47 adet kromozom taşıyan ve 21. kromozomu üç adet olan “Trizomi 21″yapıya sahip olur.

Nondisjunction (ayrılmama) olayı anne yaşıyla birlikte artış gösterir. Bunun nedeni muhtemelen oositin (yumurta hücresinin) yaşlanmasıdır. Nondisjunction en sık 21. kromozomda meydana gelmekle beraber 18. kromozomda, 13. kromozom da ya da çok ender olarak diğer kromozomlarda meydana gelir. Her bir nondisjunction hücrelerde fazladan bir kromozom bilgisi demektir ve her bir fazla kromozom kendine özgü belirtiler ortaya çıkarır (Trizomi 18 ve Trizomi 13 gibi).

Trizomi aslında sıklıkla düşükle sonuçlanır. Bu “doğal seleksiyon” adı verilen ve doğanın canlı hayatının “kalitesini” sürdürmesinde etkili olan bir süreçtir. Düşük, erken gebelik döneminde olabileceği gibi 20.haftaya kadar gecikebilir, ya da erken doğum ortaya çıkabilir. Bir kısım olgular ise doğuma kadar yaşamaya devam eder ve Down sendromlu bebekler olarak dünyaya gelirler.

Translokasyona Bağlı Down Sendromu

Dengeli translokasyon taşıyan bir anne ya da babadan bebeğe 21. kromozom bilgileri 3. kez geçtiğinde bebekte translokasyona bağlı Down sendromu ortaya çıkar. Bu tip Down sendromunun özelliği bebeğin kromozom sayısının 46 (yani normal) olmasına karşın 21. kromozomun 3. kopyasını taşımasıdır.

Bebekte translokasyona bağlı Down sendromu spontan (kendiliğinden) olabileceği gibi translokasyon taşıyıcı bir anne ya da babadan da geçebilir. Genlerinde translokasyonu olan anne ya da babanın 45 kromozomu olmasına karşın, tüm genetik materyal translokasyon sonucu varlığını koruduğundan dış görünüşleri normaldir ve Down sendromu özellikleri taşımazlar.

Dengeli Translokasyon Nedir?

Dengeli translokasyon bireyin kromozomlarından birinin yerinden kalkıp başka bir kromozoma transloke olması (“göç etmesi ve eklenmesi”) durumudur. Örnek olarak 21. kromozomun bir tanesinin yerini terkedip tümüyle 14 numaralı kromozomun bir tanesine eklenmesi verilebilir. Böyle bir birey dış görünüş olarak tümüyle normaldir, çünkü kromozom bilgisi eksik ya da fazla değildir. Ancak bu bireyin kromozom haritası çıkarıldığında bireyin 45 kromozom taşıdığı ve 14 numaralı kromozomunda bir eklentisi olduğu (21 numaralı kromozom) görülür.

Böyle bir birey çocuk sahibi olduğunda bebeğe fazladan 21 numaralı kromozom içeren 14 numaralı kromozomunu verirse bebeğin kromozom sayısı normal olmasına karşı 21 numaralı kromozom bilgisini üç kez taşıması nedeniyle Down sendromu bulguları ortaya çıkar. Birey bebeğine anormal 14 numaralı kromozomunu geçirir ancak 21 numaralı kromozomunu vermezse bebek dengeli translokasyon taşıyıcılığını annesinden ya da babasından almış olur ve Down sendromu belirtileri göstermeden “taşıyıcı” olarak hayatını devam ettirir. Bebeğe normal olan 14 numaralı kromozom ve normal 21 numaralı kromozom geçerse bebek tümüyle normal doğar.

Down Sendromu Karakteristik Özelliği

Yüzü : Yüz, yuvarlak ve basıktır. Gözler çekik olup, kapaklarında kıvrım mevcuttur. Çocuk büyüdükçe bu kıvrım belirgin hale gelir. Yine bazı çocuklarda özellikle göz rengi açıksa, gözün renkli bölümünün çerçevesinden içe doğru beyaz lekeler vardır. Bu lekeler zamanla kaybolur. Göz kapaklarında şişme ve çapaklanma görülür.Burun, küçük ve kalkık, burun kökü basıktır. Yüzün yuvarlak olması nedeniyle gözler birbirinden ayrık durur. Göz kaslarının zayıf olması nedeniyle şaşılık görülebilir. Ağız küçük olduğu için (özellikle bebeklerde) dil dışarıda durabilir. Bu nedenle salya akması ve ağız kenarlarında çatlaklar oluşabilir. Dil üzerinde yarıklar vardır. Kulaklar biraz aşağıda olup, kulak yolu dar ve küçüktür. Kulak iltihaplanmaları ve işitme problemi yaygındır.

Başı: Baş, basık, arkası düzleşme eğilimindedir. Saç, kaş ve kirpikler çoğu kez seyrek ve yumuşaktır.

Boyun: Genellikle kısa ve geniştir.

Gövde: Kısa ve geniş görünür. Karın geniş ve bombe görünümünde olup, göbek veya kasıkta bazen fıtık görülebilir.

Kol ve Bacaklar: Genellikle gevşek ve künt bir yapı görülür. Aynı görünüm el ve ayak içinde geçerlidir. Elde, avuç içinde simin çizgisi avuç içini boydan boya kat eder. Ayakta da baş parmakla ikinci parmak arasında geniş bir ayrılık vardır.

İç Organlar: Kalpte anatomik bozukluklar görülebilir. Guatr sık rastlanan bir semptomdur. Bağışıklık sistemi zayıf olan bu çocuklarda akciğer enfeksiyonları sık görülür. Çocuk, doğumda ve daha sonra belli aralıklarla kontrolden geçirilmelidir.

Cinsel Organlar: Erkek çocuklarda yumurtalıkların kasıkta ya da karında kalmaları veya çocuğun idrar deliğinin penisin ucunda değil biraz altta kalması söz konusudur.Bu durumda uzman doktorlara başvurmalı ve yapılması gerekenler öğrenilmelidir.

Down Sendromlu Bebeklerde Hangi Organ Bozuklukları Görülür?

Down sendromlu bebeklerde en sık kalp hastalıkları ve sindirim sistemi hastalıkları görülür. Kalp defektinin ağır olması bebeğin henüz doğmadan önce kalp yetmezliği nedeniyle tüm vücudunun şişmesine neden olabilir (hidrops). Bazı durumlarda sindirim sistemindeki defektler tıkanıklıklara neden olur ve bu durumların acil ameliyatla giderilmesi gerekebilir.

Down sendromlu bebeklerde yenidoğan ya da çocukluk çağında lösemi (kan kanseri) daha sık gözlenir.

Down sendromunun birçok aile için en üzücü özelliği bebek büyüdükçe barizleşen zeka geriliğidir. Bunun şiddeti bebekler arasında önemli farklılıklar gösterir. Bu bebeklerin erken dönemlerden itibaren özel bazı eğitim programlarına alınması ile başarılı sonuçlar alınabilmektedir.

Yenidoğan Çocukta Nasıl Tanı Konur?

Klinik bulgularla yenidoğanda Down sendromu tanısı koymak genellikle kolaydır. Ancak kesin tanı kromozom analizi yapılarak konur. Kromozom analizi ayrıca Down sendromu’nun “hafif” şekli olan mozaik durumunun belirlenmesinde de önemlidir. Mozaik kromozom yapısına sahip bebeklerde kromozomların bir kısmı normal yapıda olduklarından sendromun tipik özelliklerinin bir kısmı gözlenmeyebilir ve zeka geriliği de daha hafif olur.

Rahatsızlığın Başka Çeşitleri Var mıdır?

Down Sendromu’nun belli başlı 3 çeşidi vardır.Bebeğinizde muhtemelen, ya trisonomy 21-kromozomların 21.çiftinde görülen, yumurta, ve sperm gelişimi veya döllenme (fertilizasyon) sırasında vuku bulan bir hücre anormalliğinden kaynaklanan fazlalık vardır.Ya da %4 kadarı (fazladan olan 21. kromozomun parçalanıp, diğerine yapıştığı Translokasyon’a yakalanmıştır. Yaklaşık %1′inde ise, sadece bazı hücrelerde kromozom fazlalığının (Trisonomy 21)bulunduğu mozaik birdurum. (Mosaicism) görülür. DS rahatsızlığı olanların %95′inde Trisonomy 21 vardır.

a) TRİSOMY: Bu tip Down Sendromlularda kromozom sayısı 47′dir. Fazla kromozom 21. kromozomdur. Down sendromounda en yaygın görülen kromozom anormalliğidir. 21 numaralı kromozomun 3 tane olması halidir. Bu tür mongolizm daha çok yaşlı annelerin çocuklarında görülür.

b) MOSAİCİSM (MOZAİK TİP DOWN SENDROMU): Seyrek görülen bir Mongolizm türüdür. Aile kökenli değildir. Bireyin hücrelerinde kromozom sayıları farklıdır. Örneğin deri hücresinde 46 kromozom bulunurken, kan hücresinde 47 veya ilikte 46 iken deride 47 kromozom olabilir. Bu, embriyo da hücrelerin erken bölünmesinden kaynaklanan bir durumdur.

c) TRANSLOCATİON: Bu tip Mongolizmde, 21 numaralı kromozom fazla düzeyde materyal içermektedir. Kromozom sayısındaki fazlalıktan öte kromozomların yeniden düzenlenmesinden kaynaklanmaktadır. Kromozom sayısı 46 olmasına rağmen, genellikle 15 veya 21 numaralı kromozomun fazla dozda olması anormalliğe neden olmaktadır. Bu tip mongolizm daha çok aile kökenlidir. 15 veya 21 numaralı kromozom anormalliği görülen anne babaların çocuklarında görülür. (Yukarıda bahsedilmişti…)

Tedavisi: Down Sendromunun tıbbi anlamda tedavisi bulunmamaktadır. Kromozom bozukluğundan kaynaklandığı ve kalıtsal olduğu için sadece hamileliğin ilk aylarında 3′lü kan testi ile çocuğun Down’lu olup olmadığı öğrenilebilmekte ve Down’lu ise kürtaj yapılabilmektedir.

DS’lu Büyüyen Bir Çocuğun Hayatı Nasıl Olacaktır?

5 yıl öncesinde bile, normal bir çocuğun fırsatları, DS’lu olarak dünyaya gelmiş bir çocuktan daha fazlaydı. DS’lu gençler, hayal bile edilemeyecek alanlarda üstün başarılar sergileyebildiklerini ispat etmiş olup, temel programlara entegre olurlarken, kapılar her zaman kendilerine açılmıştır ve açılmaya da devam edecektir. Bir zamanlar, DS’lu yetenekli bir aktörle, aktrisin başrolünü oynadığı, yeryüzündeki tüm çocukların potansiyeli hakkında kamuoyunu aydınlatan “Life Goes On” adında bir film de seyretmiştik.

DS’lu iki genç adam, Count us In: Growing Up With Down. Syndrome (Bizi de Aranıza Alın: Down Sendromuyla Büyümek) adlı bir kitap bile yazmışlardı. Lou Shaw’un senaryosunu yazdığı, “Oğluna Saygı Duy” adlı sürükleyici filmin başrolünde DS’lu iki kahraman oynamıştır. Aynı şekilde, DS’lu iki genç adam da, Cannes 1996 En İyi Erkek Oyuncu Şeref Ödülü’nü almıştı.

Ülkedeki DS’lu binlerce genç, hayatlarını şöhretsiz ve yaygarasız bir biçimde yaşamaya devam ederken,yaşadıkları toplumu sadece içinde bulunmakla değişikliğe uğratıp, başkalaştırıyorlar. Hayalleri ve amaçlarına ulaşacak kararlılıkları var. Çevre okullarda, günün birinde iş arkadaşı, komşu hatta yetişkinlikte arkadaş olabilecekleri çocuklarla
alışılagelmiş daimi sınıflarda öğrenim görürler.Genç ve yetişkin olanları farklı ve anlamlı işlere girerken, ev geçindirebilir, içinde yaşadıkları topluluğa katkıda bulunabilirler.

Bebeğimi Dünyaya Getirmeye Hazırlanırken Farklı Bir şey Yapmam Gerekir mi?

Biraz dinlenmeyi deneyin. Nasıl hissediyorsanız, öyle davranmakta serbestsiniz. Sizi ve bebeğinizi sevenler de aynı şekilde.

Çocuk doğurmak kolay iş değildir; heyecanınız, ailenize katılacak yeni bir candan kaynaklanır. Tebriklere ve fevkalâde hediyelere lâyıksınız. Ona merhaba demek için vakit kaybetmeyin ve bebeğinizle mutluluğun tadını çıkarın; zira, çok çabuk büyüyorlar.

Yeni Tıp Dergisi KASIM 1999 – 6
YORUM

İkinci ve üçüncü trimester testlerinin İntegrasyonu ile Down sendromu taraması: Down sendromu taramasında ilk trimester, ikincitrimester testleri koryonik villus örneklemesi veya amniosentezi efektif yöntemler olmasına rağmen pratikte hangi metodun kullanılması gerektiğine dair tereddütler vardır. Bu makalede her iki trimesterölçümlerinin integre edilmesi ile Down sendromlu bebekdoğurma riskinin belirleneceği bir metod anlatılmıştır. Bunun için ilk ve ikinci trimesterde kullanılan tarama metodları ile ilgili yayınlanmış çalışmalara ait bilgiler toplanmıştır. İlk trimester taramasında Down sendromlu fetüsü olan 77 ve etkilenmemiş fetüsü olan 363 gebeden alınan serum”pregnancy associated plasma protein A” seviyeleri ile 326 etkilenmiş ve 95476 etkilenmemiş gebenin ultrasonografik olarak tespit edilmiş “nuchaltranslucency” ölçümleri dikkate alınmış. İkinci trimester testleri ise 77 etkilenmiş ve 385 etkilenmemiş gebede serum afetoprotein, ankon-jugeöstriol, HCG ve inhibin A ölçüm kombinasyonları idi.Buna göre integre tarama testinde pozitiflik (>1/120cut off kabul edildiğinde) Down sendromu belirleme hızı %85olup yanlış pozitiflik oranı %0.9 idi. Aynı tespit hızını elde etmek için halen kullanılan taramatestlerinin yanlış pozitiflik oranları daha yükselmekte imiş (%5-22). Eğer ikinci trimesterde tarama ile halen %5′lik yanlış pozitiflik oranı ile kullanılırsa olan üçlü tarama testi yerine integretest kullanılsaydı Down sendromu tespit oranı dahayüksek (%85′e karşılık %69) veinvazifdiagnostik girişim ve sonrasında normal fetüslerin kaybında da 4/5 azalma olacaktır. Bu bulgularla integre test şu anda kullanılan en iyi testden çok daha düşük bir yanlış pozitiflik hızı ile,daha fazla Down sendromu tanısı sağlayacaktır.Dr. Neslihan SEÇKİN’in yorumu: Günümüzde intrauterinanomalilerin en erken dönemde, en hızlı şekilde, en az invazif yöntemlerle ve endüşük yanlış pozitiflik oranları ile tespiti için araştırmalar devam etmektedir. Makalede testler sadece Down sendromu tespiti yönünde incelenmiş, ancak üçlü tarama testininöral tüp defekti ve trizomi 18 tespiti, ayrıca kötüobstetrik prognoz hakkında da bilgi verebileceği unutulmamalıdır.Ayrıca integre testin yine de pratikte iki aşamalı olduğu hastanın yine ikinci trimesteri beklemek zorunda kaldığı, bunun da yaratacağı psikolojik etkiler göz ardı edilmemelidir. Hele ki bir gebe aslında ilk trimester testine göre termine edilmesi gereken gebeliği sırf integre test sonucu beklenecek diye taşıyıp daha sonra çok daha zahmetli bir terminasyona mecbur bırakılırsa bu da kabul edilebilecek bir durum olmasa gerektir. Herhalde henüz ideal olan testlerden oldukça uzağız ve sadece Down sendromu değil diğer trizomi ve anomalilerin aynı anda tespiti içinde daha çok araştırmalar gerekmektedir.

1.1 Giriş

Bu yüzyılda matematik ve bilimde görülen çeşitli paradigma değişiklikleri arasında belirsizlik kavramıyla ilgili olanı belki de en dikkat çekici olanıdır. Bilimde, bu değişiklik belirsizliği istenilmeyen bir durum olarak gören ve mümkün bütün durumlarda kaçınılması gerektiğinde ısrar eden geleneksel anlayıştan, belirsizliği tolere eden ve bilimde bundan kaçınılmasının mümkün olmadığını iddia eden alternatif bakış açısına doğru dereceli bir geçişle ortaya konuldu. Geleneksel yaklaşıma göre, bilim bütün ortaya koyduğu açıklamalarda kesinlik için uğraşmalıydı ve bundan dolayıda belirsizlik bilimsel olmayan bir şey olarak kabul görüyordu. Alternatif bakış açısına göre ise, belirsizlik, sadece kaçınılması mümkün olmayan bir durum değil aynı zamanda büyük bir fayda alanı açan ve üzerinde çalışılması gereken önemli bir durumdu.
Bu bakış açısının değişmesinin ilk aşaması 19. yüzyılın son çeyreğinde fizikçilerin moleküler düzeydeki çalışmalarıyla başladı. Newton un mekanistik dünyasının kesinlik arzeden kuralları bu işlemlerle ilişkili olduğu halde, bu kuralların gerçek uygulamaları varolan hesaplama tekniklerinin hatta ve hatta temel hesaplama limitlerinin bile çok ötesinde sonuçlara yol açması bakımından imkansız durumlar ortaya çıkarıyordu. Yani, bu kesin kanunların oluşturduğu sonuçlar, sadece varolan bilgisayar teknolojisine dayanan pratikteki hesaplama metodlarıyla değil teoride bile kullanılması mümkün değildi. Moleküler düzeyde ki fizik çalışmalarında ortaya çıkan ve çözüm için farklı bir yaklaşım gerektiren bu ihtiyaç birbirinden bağımsız istatistik metotlarının gelişimine yol açtı. Newton fiziğinde, belirsizliğe yer vermeyen matematiksel analizin rolü istatiksel mekanikte, olasılık teorisi tarafından karşılandı ve bu teori aslında belirli bir tipteki belirsizliklerin giderilmesini amaçlıyordu.
Matematiksel analiz yoluyla elde edilen analitik metotlar birbiriyle ilişkisi öngörülebilir bir şekilde düzenlenmiş çok az sayıda değişkeni içeren problemlere uygulanabilirken, bu durum istatistiki metotlar için tam tersi bir karakter taşır. Bu metotlar çok fazla değişken gerektirdiği gibi aralarındaki ilişkide öngörülebilir olmayıp rassal niteliktedir. Bu iki temel metod birbirini tamamlayıcı niteliktedir. Birini kullandığınız yerde diğerini kullanamazsınız.
Bu tamamlayıcılığa rağmen, bu metotlar sadece içinde komplekslik veya rassallıktan birini bulunduran problemlerin çözümü için işe yararlar. Waren Weaver bu iki tür problem yapısı için organize edilmiş basitlik ve organize edilmemiş karmaşıklık kavramlarını kullanır ve bütün sistem problemleri içerisinde bu kavramsallaştırmalara ait problemlerin çok küçük bir yer tuttuğunu ifade eder. Çoğu problem bu iki uç arasında yer almaktadır aslında. Bu tür sistemler deterministik olamayan zengin ilişkilere sahip nonlineer sistemlerdir. Weaver bu tür problemleri organize edilmiş karmaşıklık olarak kavramlaştırır. Bu sistemler, yaşamda, sosyal bilimler ve çevre bilimlerinde yaygın olduğu kadar tıp ve modern teknolojinin uygulamalarında yaygınca görülürler. II. Dünya savaşında bilgisayar teknolojisinin ortaya çıkışı ve bu yüzyılın ikinci yarısında hızla gelişen gücü, organize edilmiş karmaşıklığı içinde bulunduran sistemlerle ilgilenmeyi mümkün hale getirdi. Çoğu bilim adamının inancı ele alınabilecek karmaşıklık düzeyinin kullanımdaki hesaplama gücünün düzeyinde olduğu yönündeydi. Daha sonraları, yani 60 ların başlarında, bu görüş daha gerçekçi bir bakış açısıyla yer değiştirdi. Karmaşık sistemle ilgilenebilmenin kesin limitleri vardı ki bu limitlerin hiçbiri ne insan kabiliyeti ne de herhangi bir bilgisayar teknoloji tarafından aşılabilirdi. Hans Bremerman kuantum teorisine dayanan bazı gözlemlerle böyle bir sınırı belirleyenlerden biriydi. Bremerman “Hiçbir bilgi işlem sisteminin saniyede 2×1047 bitten fazla bilgiyi işleyemeyeceğini söylüyordu.
İşleme zamanı bir saniye ile ölçülen bir bilgi parçasını işleme sınırını kullanarak, Bremerman büyüklüğü dünyaya ve çalışma süresi de dünyanın yaşına eşit olan bir bilgisayarın 1093 bitten fazla bir bilgiyi işleyemeyeceğini gösterdi. Bu limit Bremerman limiti olarak kabul görür ve bu miktardan fazla bilgi işlemeyi gerektiren problemlerede hesaplanamaz problemler denir.
Gerçekte çok daha küçük ölçekteki problemler bile bu limiti aşacak niteliktedir. Üstesinden gelinemez bu limite rağmen, organize edilmiş komplekslik karakterine sahip bir çok problemlerle uğraşmayı sürdürmekteyiz. Çünkü bu problemler bizim için çok önemlidir. Böylesi problemlerle mücadeleyi sürdürürken ana problemi tek bir soruda ifade etmek mümkündür. Karmaşıklığı bilgi işlem limitlerimizi aşan sistemlere ve bunlarla ilişkili problemlerle nasıl ilgilenmeliyiz?
Genelde, problemlere sistemler aracılığıyla yaklaşırız. Bu sistemler, gerçekliğin bir kısmının
Modellenmesi olarak inşa edilirler. Gerçekliğin bazı yönleri kullanılarak kurulan bu modellerin amacı, doğal veya insan yapımı olan bazı gerçek olguların doğasını anlamak, istenilen yönde olguyu nasıl kontrol edebileceğimizi öğrenmek, çeşitli senaryolar için modellenen olgunun bütün kapasitesini kullanabilmek ve sistemin geleceğine ilişkin gerekli ve yeterli öngörüleri yapabilmektir.
Bir model kurarken, her zaman beklenilen fayda en yüksek yapılmaya çalışılır. Bu amaç, bütün sistemlerin modellerinde üç temel nitelikle yakından ilişkilidir; karmaşıklık, güvenilirlik ve belirsizlik. Bu nitelikler ve istenilen amaç arasındaki ilişki henüz tam anlamıyla anlaşılabilmiş değildir. Biz sadece faydanın en yüksek olabilmesi için belirsizliğin bu nitelikler arasında en önemli yeri tuttuğunu bilmekteyiz. Fakat, yalnız başına değerlendirildiğinde genellikle istenilmeyen bir durum olan belirsizlik, diğer niteliklerle ilişkisinin getireceği sonuçlar itibariyle önemli bir değer taşır. Belirsizliğin fazlalaşmasına izin vermek, karmaşıklığın azalmasına sebep olurken güvenilirliğin artmasına yol açar. Sistem modellenmesinde, her bir modelleme problemi için optimum seviyede belirsizliğe izin veren metotlar geliştirmek izlenilecek en iyi yoldur.
Araştırmacılar tarafından yapılan incelemeler sonucu belirsizliğin bu önemli rolünün anlaşılması, geleneksel anlayıştan belirsizliği temel alan modern anlayışa geçişi sağlayan dönüşümü başlatmıştır. Bu dönemde, ihtimal teorisinden farklı olarak belirsizlikle ilgili bir çok teorinin ortaya çıktığı görüldü. Bu teorilerle aynı zamanda bir den çok belirsizlik türünün olduğu ve ihtimaller teorisinin bu belirsizlik türlerinden sadece biriyle ilgilendiği ortaya çıktı.
1930 larda ünlü Amerikan filozofu Max Black tarafından belirsizliği açıklayıcı öncü kavramlar geliştirilmiş olsa bile, bugün 1965 te Lütfi Askerzade tarafından yayınlanan makale modern anlamda belirsizlik kavramının değerlendirilmesinde önemli bir nokta olarak kabul edilir. Askerzade, bu makale de, kesin olmayan sınırlara sahip nesnelerin oluşturduğu bulanık küme teorisini ortaya koydu. Zadeh’in bu makalesinin önemi sadece ihtimaller teorisine karşı duruşu ilgili değil, ayrıca ihtimaller teorisinin temelini oluşturan Aristo mantığına karşı da bir meydan okumaydı.
Bulanık küme teorisinin üyelikten üye olmamaya dereceli geçişi ifade etmesindeki yeteneği geniş faydaları olan bir niteliktedir. Bize, belirsizliğin ölçülmesin de güçlü ve anlamlı araçlar sunmasının yanısıra, doğal dilde ifade edilen belirsiz kavramların anlamlı bir şekilde temsilini de vermektedir. Fakat Aristo mantığı üzerinde temellenen, klasik küme teorisi verilen bir alana ait bütün bireyleri incelenen özelliğe göre ikiye ayırır; kümeye ait olan elemanlar ve ait olmayanlar. Kümeye üye ve üye olmayan elemanlar arasında kesin ve belirsiz olmayan bir ayrım vardır. Doğal dilde ifade edilen ve üzerinde çalıştığımız çoğu sınıflandırma kavramı, bu türde bir karakter de değildir. Örneğin; uzun insanlar kümesi, pahalı arabalar kümesi, yakın sürüş mesafesi, güvenilir kar araçları, birden çok büyük sayıların oluşturduğu küme gibi kavramlar klasik kümenin öngördüğü şekilde incelenemezler. Bu kümeleri, kesin olmayan sınırlara sahip olarak kabul ederiz ve üyelikten üye olmamaya geçişin dereceli olduğunu göz önüne alarak işlem yaparız.
Bulanık bir küme çalışma yapılan alana ait her bir bireye matematiksel olarak kümedeki üyelik derecesini temsil eden bir değer atayarak tanımlanır. Bu değer elemanın bulanık küme tarafından ifade edilen kavrama uygunluk derecesini ifade eder. Bundan dolayı bireylerin kümeye ait olması farlılaşır. Üyelik dereceleri 0 ile 1 arasındaki gerçel sayılarla temsil edilirler. Tam üye olma ve üye olmama durumu, bulanık kümede hala sırasıyla 1 ve 0 değerleriyle karşılanır. Bundan dolayı da, klasik küme kavramı bulanık küme kavramının bu iki değere kısıtlanmış özel bir şekli olarak görülebilir.
Bulanık küme üzerine yapılan araştırmalar ortaya çıktığı günden bu yana hızla büyümüştür. Oluşturduğu kavramsal çerçeve ve sonuçları itibariyle şu anda oldukça geniş bir perspektife sahiptir. Uygulama alanlarının genişliği ve bu alanlarda oluşturduğu sonuçların etkisi bakımından bulanık küme teorisi bugün bilimsel çalışmalarda önemli bir yer tutmaktadır.
1.2 Bulanık Kümeler
Klasik kümeler üye olma ve üye olmama ilişkisi çerçevesinde geliştirilmiştir. Bu tür kümeleri ifade etmek için özel bir fonksiyon tanımlanabilir ve bu fonksiyona karakteristik fonksiyon denilir. Karakteristik fonksiyon her bir elemana 1 ve 0 değerlerinden birini üyelik durumuna göre atayarak evrensel küme üzerinde tanımlanan ve bizim ilgilendiğimiz özelliğe sahip olan elemanların oluşturduğu kümeyi belirler.
Örneğin; X evrensel kümesi üzerinde belirli bir özelliği taşıyan elemanları ayırarak oluşturduğumuz A kümesini karakteristik fonksiyon yardımıyla;

“x Î X,

verilir. Fonksiyon A kümesine ait elemanlara 1 değerini, ait olmayan elemanlara ise 0 değerini atamaktadır.
Bu fonksiyon evrensel kümenin elemanlarına belirli bir aralıkta olmak üzere ve gözlem altındaki kümenin elemanlarının üyelik derecelerini ifade edecek biçimde genelleştirilebilir. Daha yüksek değerler üyelik derecesinin yüksekliğini gösterir. Bu fonksiyona üyelik fonksiyonu ve bu fonksiyonun oluşturduğu kümeye bulanık küme denir.
X boş olmayan bir küme olsun. X’deki bir Bulanık A kümesi
” xÎX için; A: X à [0,1] fonksiyonu ile verilir.
A ya bulanık kümeye karşılık gelen üyelik fonksiyonu adı verilir. Bulanık A kümesi ise X deki her elemanın üyelik derecesiyle birlikte oluşturduğu kümedir. x’in A ya ait olma veya üyelik derecesi A(x) olarak okunur.(µA olarak da gösterilebilir)
Üyelik fonksiyonunun değer aralığı için yaygın olarak [0,1] aralığı kullanılır. Bu durumda, her üyelik fonksiyonu bir klasik evrensel kümenin elemanlarını bu aralıktaki bir sayıya karşılık getiren bir fonksiyondur.
Bulanık küme kavramının temsili için genel olarak;
A: X à [0,1]
µA: X à [0,1]
gösterimlerinden biri kullanılır. Herbir blanık küme tamamıyla ve tek olarak özel bir üyelik fonksiyonu tarafından belirlenir. Bu itibarla gösterimler arasında da bir karışıklık doğmaz. Biz burada ikinci gösterimi kullanmayı tercih edeceğiz.
Bulanık kümeler daha önce de ifade edildiği üzere doğal dildeki belirsiz ve bulanık kavramları temsil etmemize ve onları matematiksel olarak ifade etmemizi mümkün kılarlar. Bu temsil işlemi sadece kavramın kendisine değil kavramın kullanıldığı alana da bağlıdır. Örneğin; “yüksek ısı” kavramı hava olayları için kullanıldığında oluşturulabilecek bulanık kümeyle, bir nükleer reaktör içindeki ısıyı ifade etmede kullanıldığında oluşturulabilecek bulanık küme birbirinden tamamıyla farklı olması gerektiği açıktır. Hatta aynı alan içerisinde ki aynı kavramın farklı bulanık kümelerle ifade edilebileceği durumların olması imkan dahilindedir. Fakat, böylesi durumlarda bu farklı kümelerin bazı temel nitelikler bakımından birbirine benzemesi gerekir.
Üyelik fonksiyonları bir çok farklı şekillerde olabilir. Özel bir şeklin uygun olup olmayacağını tesbit etmek çalışılan uygulama alanı tarafından elde edilen verilerle belirlenir. Fakat, birçok uygulama bu tür şekil değişikliklerine karşı çok fazla duyarlılık göstermezler. Hesaplama açısından getirdiği kolaylıklar göz önüne alınarak istenilen şekilde üyelik fonksiyonunun seçilmesi, bulanık küme teorisinin esnekliğini yansıtmasında öne çıkan bir durumdur. Çoğu durumda, üçgen ve yamuk üyelik fonksiyonları işimizi görecek niteliklere sahiptir.

Şekil 2. “3 e yakın reel sayılar kümesi” kavramının değişik üyelik fonksiyonlarıyla gösterimi

Üstte, “3 e yakın reel sayılar kümesi” kavramını temsil eden üyelik fonksiyonuna ait iki örnek vardır. Açıkca görülmektedir ki bulanık kümelerin kullanışlılığı büyük oranda bizim, farklı kavramlara uygun üyelik derecesi fonksiyonlarını oluşturabilme becerimize dayanmaktadır. Bu fonksiyonlar analitik olarak;

(3-x)/3 ,0£ x<3
A1(x) = (6-x)/3 ,3£ x<6 A2(x) =
0 ,diğer haller

olarak verilir.
Şekillerden de görüleceği üzere fonksiyonlar 3 de en yüksek üyelik derecesini almakta ve 3 ün her iki tarafında simetrik bir vaziyettedir. Bu kavramı ifade eden diğer fonksiyonlarında bu özellikleri taşıması gerektiği açıktır.
Günlük kullanım diline ait olan düşük, orta seviye, yüksek ve bunun gibi kavramları temsil eden çeşitli bulanık kümeler bir değişkenin durumlarını tanımlamak amacıyla kullanılırlar. Bu değişkenlere bulanık değişkenler ve onun alt durumlarına da bulanık terimler denilir. Örneğin “ısı” kavramı kendi içinde çok düşük, düşük, orta seviye, yüksek ve çok yüksek gibi durumlarla nitelenebilen bulanık bir değişken olarak alınabilir. Bu durumda, [0,100] aralığında ki ısı değerlerine karşılık gelecek uygun bulanık kümeler aşağıdaki şekildeki gibi seçilebilirler.

1
(a)

[ )[ )[ )[ )[ ) (b)

Şekil 2.2 Isı değişkeninin [0,100] aralığında aldığı alt durumların
bulanık ve klasik değişkenler yardımıyla gösterilmesi
Isı değişkenini klasik kümeler yardımıyla tanımlamaya çalışsaydık bir tarafı açık aralıklar üzerinde tanımlı fonksiyonlar elde edecektik. Yukarıdaki ikinci şekil bu durumu göstermektedir.
Bulanık değişkenlerin önemi kavrama ait bu durumlar arasındaki geçişi yansıtabilmesindeki kolaylıkta yatar. Bu durumda da bilersizlik altında yapılan yöntem ve ölçümlerle ilgilenme ve onları ifade etme de diğer yöntemlerden daha başarılı sonuçlar verir. Geleneksel klasik değişkenler ise bu kapasiteden yoksundurlar. Bir durumun klasik değişkenler yardımıyla tanımlanmasi matematiksel olarak doğru olduğu halde, kaçınılmaz ölçüm hataları karşısında gerçeğe uygunluk göstermezler. Herbiri klasik değişkenlerle kesin yani belirsizlik tşımayan bir şekilde tanımlanmış bu durumların arasında ki sınırların civarındaki değerler için yapılacak bir ölçüm sadece durumların birini destekleyici bir gözlem olarak alınır. Böylesi bir karar kaçınılmaz olarak belirsizlik içerse dahi matematiksel tanımlamalar ve hesaplamalar buna göre yapılır. Herhangi bir ölçümün sınırın her iki tarafındaki durular içinde destekleyici bir gözlem olarak kabul edilmesi gerektiği yer olan bu değerler de belirsizlik en yüksek düzeye ulaşır. Fakat, klasik değişkenler yoluyla işlemler yapılırken bu durumlar dahi görmezlikten gelinir ve ihmal edilir. Yapılan şey, durumlar arası sınır değerini keyfi matematiksel tanımlamalarla sadece tek bir duruma aitmiş gibi göstemek ve deneysel ölçümlerde bu değerin tek bir duruma ait destekliyici bir değer olarak kabul edilmesidir.
Bulanık değişkenler, belirsizlikleri deneysel verilerin bir parçası olarak ele aldılarından dolayı, geçeğe daha uygundurlar ve bize olgular hakkında klasik değişkenler dayanan bilgilerden daha doğru bilgiler verirler. Ünlü fizikçi Einstein bu durumu şu şekilde ifade etmiştir: “Matematiğin kavramları kesin oldukları sürece gerçeği yansıtmazlar, gerçeği yansıttıkları sürece de kesin değillerdir.
Bulanık kümeler üzerine kurulan matematiksel yapı, klasik matematikten daha fazla açıklayıcı bir güce sahip olmasına rağmen kullanılabilirliği uygulama alanlarında karşımıza çıkan kavramlar için uygun üyelik fonksiyonlarının inşa edilmesine bağlıdır. Fakat, bu işlemin tatmin edici düzeyde gerçekleşmesi bir çok ek araştırma gerektirir.
1.3 BULANIK KÜMELERİN ÖZELLİKLERİ
Bu bölümde bulanık kümeleri ilgilendiren bazı basit kavramlar üzerinde durulacaktır. Bu kavramların en başında bulanık kümelerle klasik kümeler arasında ilişki kurmamızı sağlayan a-kesimi ve kuvvetli a-kesimi kavramı vardır.
X klasik kümesi üzerinde tanımlı bulanık A kümesinin a-kesimi ve kuvvetli a-kesimi
aA = { x | A(x) ³ a} , aÎ[0,1]
a+A = { x | A(x) > a} , aÎ[0,1]
Bulanık bir A kümesinin a-kesimi, klasik X kümesinin A bulanık kümesi içerisindeki a sayısından büyük veya eşit üyelik derecesine sahip elemanlaırın oluşturduğu klasik bir kümedir. a-kesimi ve kuvvetli a-kesimi kavramının doğrudan tanımdan elde edilecek önemli özelliklerinden biri, a nın artmasıyla beraber ona karşılık gelen a-kesim kümesinin küçülmesidir. Dolayısıyla, A bulanık bir küme ve
a1, a2 Î [0,1] ve a1 < a2 olmak üzere
a1A Ê a2A ve a1+A Ê a2+A olduğu açıktır.
Ayrıca herhangi bir a-kesimi aşağıdaki özellikleri de yukarıda belirtilen özellikten dolayı sağlar;
a1A Ç a2A = a1A ve a1+A Ç a2+A= a1+A
a1A È a2A = a1A ve a1+A È a2+A= a1+A

Yani, a-kesimleri yuvalanmış aralıklardan oluşan klasik kümeler meydana getirirler.
A bulanık kümesinin farklı a-kesimlerini temsil eden bütün a düzeylerinin kümesine A nın düzey kümesi denir ve
L (A) ={a½A(x) = a, $xÎX} şeklinde verilir.

Şekil 2.3 Farklı a değerlerine karşı gelen a-kesim kümeleri
A bulanık kümesinin dayanağı, X evrensel kümesinin A bulanık kümesi içerisinde üyelik derecesi 0 dan büyük bütün elemanlarının oluşturduğu kümedir. Dayanak kümesi a-kesimi yardımıyla da yazılabilir.
0+A = day(A)={ x | A(x) >0 }
olarak yazılır.
1A = öz(A)={ x | A(x) = 1 }
kümesine de A’nın özü denir. A bulanık kümesinin öz kümesi, üyelik dereceleri 1’e eşit olan elemanların oluşturduğu kümedir. A içerisinde üyelik derecesi 1’den büyük bir eleman olmadığından dolayı gösterim olarak 1A a-kesimi de seçilebilir. A nın 0 ile 1 arasında kalan üyelik derecelerini alan elemanların oluşturduğu kümeye de A’nın sınırı denir.
Sınır(A)= { x | 0< A(x) < 1}
ile verilir. En yüksek üyelik derecesine A nın yüksekliği denir ve formel olarak
h(A) = sup A(x)

şeklinde gösterilir. Eğer A’nın en büyük üyelik derecesi 1,yani h(A)=1 ise A ya normal bulanık küme, aksi takdirde normal olmayan bulanık küme denir. Normalleştirilmek istenilen bir bulanık küme, küme içerisindeki bütün üyelik derecelerinin h(A) ya bölünmesiyle elde edilir.
Bu tanımları bir örnekli özetlemek mümkündür: x bir sabit disk’in bir dakikadaki dönme hızı olarak kabul edilsin. Elde bulunan ölçme aletlerinin yetersizliği dolayısıyla x hiçbir zaman kesin bir şekilde şekilde ölçülemeyeceğini kabil ediyoruz. Bu durumda şu önermeyi yapmak daha gerçekçi olur:
“Sabit diskin dönme hızı nerdeyse tam olarak x ‘e eşittir.”
Eğer sabit diskin işlevi hakkında istatistiksel veriler mevcutsa, olasılık teorisi yaklaşımları ile bilinen hata hesaplamaları kullanılarak yukarıdaki önerme modellenmelidir. Fakat elde modellemeyi yapacak ölçüde bir veri yoksa yada yeterince kesin ve hassas değerler bulunmuyorsa dönme hızı kavramı bulanık kümelere yoluyla ifade edilebilir. Elde veri bulunmasa dahi bulanık kümelerle dönme hızını tanımlamak mümkündür.

Şekil 2.4 Bir sabit diskin dönme hızını belirten A bulanık kümesi ve A nın dayanak, öz ve sınır kümeleri
Araştırmacı dönme hızını tanımlamak için yukarıdaki gibi bir A bulanık kümesini seçebilir. Bu durumda dönme hızının a’dan küçük ve d’den büyük olamayacağı ve b ile c arasında herhangi bir değer almasının nerdeyse kesin olacağı düşünülmüştür. Bu nedenle [a,d] aralığı kümenin desteği( support) ve [b,c] aralığıda özü( core) olarak adlandırılır.
Bulanık kümelerin konvekslik şartı aşağıdaki eşitsizlikle belirlenir;
” x1, x2 Î R ve l Î [0,1] olmak üzere R üzerinde tanımlı A bulanık kümesinin elemanları
A(l.x1+(1-l)x2)³ min(A(x1),A(x2))

sağlıyorsa bu durumda A bulanık kümesine konvekstir denir.

Şekil 2.5 Konveks olmayan normal bulanık A kümesinin üyelik fonksiyonu
Bu özellik klasik kümelerin konvekslik kavramının bir genelleştirmesi olarak görülebilir. Tutarlı bir genelleştirmenin yapılabilmesi, konveks bir bulanık kümenin a Î [0,1] değerlerini alan bütün a-kesimlerinin konveks olmasıyla mümkündür. Bulanık kümenin konvekslik özelliğinin olmadığı a-kesim kümelerinden herhangi birinin konveks olmadığı gösterilerek ispatlanabilir.
1.4 BULANIK KÜMELER ÜZERİNDE İŞLEMLER
Klasik kümeler üzerinde tanımlanan üç temel işlem olan tümleyen alma, birleşim ve kesişim işlemlerinin bulanık kümeler üzerine genişletilmesi işlemini birden fazla yolla yapmak mümkündür. Uygulama alanının getirdiği özelliklere göre yeni işlemler tanımlanabilir. Bulanık kümelerin bu yönü, klasik kümelerden ayrıldığı önemli noktalardan biridir. Fakat, genelde standart bulanık küme işlemleri olarak adlandırılan özel bir genişletme işlemi bulanık küme teorisinde daha ayrıcalıklı bir yer tutar.
Standart tümleyen alma işlemi, X kümesi üzerinde tanımlı bulanık A kümesinin üyelik fonksiyonu yardımıyla;
” x ÎX, ØA(x) = 1– A(x)
olarak tanımlanır.
Kesişim ve birleşim için standart işlemler, verilen iki bulanık A ve B kümesinin üyelik fonksiyonları yardımıyla;
” x ÎX, (AÇB)(t) = min[A(t), B(t)] = A(t) Ù B(t)
” x ÎX, (AÈB)(t) = max[A(t), B(t)] = A(t) Ú B(t)
olarak verilir. Kesişim işlemindeki min operatörü kümenin aynı elemana ait üyelik derecelerinden küçük olanının alınması gerektiğini belirtirken, birleşim işlemi için tanımlı max operatörü büyük üyelik derecesine sahip olan elemanın üyelik derecesinin atandığını gösterir. Min ve max operatörlerinin birleşme özelliği dolayısıyla bu tanımlar herhangi sayıda bulanık küme üzerine de genişletilebilirler.

Şekil 2.5 A ve B bulanık kümelerinin a) Birleşim , b) Kesişim c) A tümleyen kümelerinin
üyelik fonksiyonları yardımıyla gösterimi
Daha öncesinde konveks veya normal olan bulanık bir kümenin bu işlemler esnasında özelliklerinden bazılarını kaybetmesi mümkündür. Yukarıdaki şekillerden görüleceği üzere A ve B bulanık kümeleri işlem öncesinde normal ve konveks oldukları halde, sonuçta ortaya çıkan AÈB kümesi konveks olmayan bir küme, AÇB kümesi de normal olmayan bir küme oluştururlar. A nın tümleyeni ise sadece konvekslik özelliğini kaybetmiştir.
Klasik kümeler teorisinden bildiğimiz küme işlemlerinin özellikleri bulanık kümeler için de geçerlidir. İspatsız verilecek bu özellikler arasında çelişmezlik ilişkisi veya ortanın dışlanması olarak adlandırılan özellikle, üçüncü şıkkın olanaksızlığı ilkesi bulanık küme teorisinin en önemli ayırt edici karakteristiğini ortaya koyarlar. Bu ilkeler;
A È ØA = X
A Ç ØA = Æ
olup bulanık kümeler için geçerli değildirler. Geçerli olan özellikler den bir kısmı aşağıda sıralanmıştır;
A, B ve C, X evrensel kümesi üzerinde tanımlı bulanık kümeler olmak üzere
AÈB=BÈA, AÇB=BÇA
(AÈB)ÈC= AÈ(BÈC), (AÇB)ÇC=AÇ(BÇC)
AÇA=A, AÈA=A
ØØA=A
AÇ(BÈC)= (AÇB)È(AÇC) ,
AÈ(BÇC)= (AÈB)Ç(AÈC)
Ø(ØA) = A
Ø (AÇB)= ØAÈØB
Ø (AÈB)= ØAÇØB

X kümesi üzerinde tanımlı bütün bulanık kümeleri içine alan kümeye bulanık kuvvet kümesi denir ve F(X) ile gösterilir.
Verilen A, B Î F(X) bulanık kümeleri için AÍB özelliği ancak ve ancak
A(x) £ B(x)
olması durumunda gerçeklenir. Yani, A nın B kümesinin alt kümesi olması, A daki elemanlara karşı gelen bütün üyelik derecelerinin B deki üyelik derecelerinden küçük olması gereklidir. Ayrıca bu durum geçerli olduğunda, standart küme işlemleri altında;
AÈB=B
AÇB=A
sağlanır.

Şekil 2.6 Bulanık alt küme kavramının gösterimi (AÍB)

Sonlu veya sayılabilir bir evrensel X kümesinin üzerinde tanımlı A bulanık kümesinin gösterimi sırasıyla;

A = { A(x1) + A(x2)+…… + A(xn).}
x1 x2 xn

A={ ∑ A(xi)}
i=1 xi

X evreni sayılamayan sayıda elemana sahipse bu durumda da;
A = { ∫ A(x) }
x
şeklindedir.
Elemanlarla üyelik dereceleri arasındaki bölüm işareti ve toplama işareti gerçek kullanımındaki anlamında değildir. Sadece elemanlar arası ilişkileri ve elemanlarla üyelik derecesi arasındaki ilişkiyi ortaya koymak için kullanılırlar. Sayılamayan kümeler için kullanılan integral işareti de yine kümenin süreksizliğini göstermek için kullanılır.
Standart işlemlerin üyelik derecelerinin alacağı değerler {0,1} değerlerine kısıtlandığı takdirde klasik küme işlevi görürler. Yani, standart bulanık işlemler onlara karşılık gelen klasik küme işlemlerinin bir genelleştirmesidir. Fakat, şu anda daha iyi anlaşıldığı üzere bunlar mümkün olan tek işlemler değildirler. Her bir bulanık küme işlemi için klasik işlemleride içeren geniş bir işlem sınıfı bulunmaktadır.
Klasik kümelerin tersine, bulanık kümelerin yapısal olarak sahip olduğu bu esneklikten dolayı, uygulama alanının farklılığına göre bu işlemleri temsil etmek için daha uygun farklı fonksiyonların tanımlanması mümkündür. Yani, bulanık küme teorisi üzerine kurulan matematiksel analiz çerçevesinde, sadece bulanık kümelerin üyelik fonksiyonları değil, onlar arasında gerçekleşecek işlemlerde çalışılan alanla yakından ilişkilidir. Uygun üyelik fonksiyonu tanımlama ve anlamlı işlemleri belirleme kapasitesi, bulanık küme teorisinin pratik faydasını artıran en önemli yönlerinden biridir.

İlk olarak proteinler ve karbonhidratları daha yakından tanıyalım.

PROTEİNLER:

Proteinler vücudumuzun tuğlaları gibidir. Vücudu ayakta tutan besin öğesidir. Vücut organlarının temelidir. Hücrelerin yapılmasında ve yenilenmesinde büyük rol oynarlar. Bebeğin anne karnında bütün organları tamamlanmış bir vücut haline gelmesi, annenin aldığı proteinin bebeğin vücut organlarına dönüşmesi ile mümkün olmaktadır.

Proteinler başka neler yaparlar?

Gerek çocuklarda, gerek yetişkinlerde büyüme ve gelişme için çok önemlidir.

-Bir kısım doku ve organlarını yapar ve onarırlar.

-Yeterli karbonhidrat ve yağ bulunmadığında enerji üretiminde kullanılırlar.

-Vücudun savunma mekanizmasında önemli ölçüde rol oynarlar. Vücudun mikroplara karşı koruyucu öğelerini yani antikorları meydana getirirler.

-Vücudun sıvı dengesini sağlarlar.

-Vücudun düzenli çalışmasını sağlayan bir kısım hormonları proteinler meydana getirir.

Proteinler yiyeceklerdeki bulunma durumuna göre üstün kalite ve düşük kalite protein olmak üzere 2’ye ayrılırlar.

Üstün kalite olanlar hayvansal ürünlerde olan proteinlerdir. Düşük kalite olanlar ise bitkisel yiyeceklerde olan proteinlerdir. Proteinlerin bulunduğu yiyecekler şunlardır:

Et, tavuk, balık, sakatat, süt, peynir, yer fıstığı, yoğurt, yumurta, soya fasulyesi, kuru fasulye, fındık, fıstık, badem, buğday unu, ceviz, tahıllar ve patateste bulunur. Yumurta ve süt en iyi protein kaynağıdır. Tahıllarda da buğday özünde protein fazladır.

Protein yetersizliğinde meydana gelen hastalıklar:

Yetersizliğin ilk belirtisi büyümenin yavaşlaması ve zamanla durmasıdır.

Özellikle çocuklarda “kuvaşiorkor” hastalığının ortaya çıkması görülür. Kuvaşiorkor hastalığı; vücutta su toplanması(ödem), karaciğer yağlanması, dalak büyümesi, cilt yaraları ve saçlarda renk değişikliği belirtileriyle kendini gösterir.

Protein yetersizliğinde vücut çok kolay hastalanır. Ayrıca karaciğer çalışamadığı için siroz hastalığı fazla görülür.

KARBONHİDRATLAR:

Mutlaka, herkesin başına gelmiştir. Durup dururken birden canımız baklava, pasta, yemek ister. Bir parça tatlı yedikten sonra da bu isteğimiz sönüverir. Peki bu niye olmaktadır? Tatlıya olan daha doğrusu şekere olan bu ilgi nereden kaynaklanıyor? Bu ilginin kaynağı vücudun çok önemli enerji deposu olan karbonhidrata duyulan gereksinimden, yani enerjiye olan ihtiyaçtan meydana geliyor. Çünkü şeker ve nişasta tamamen karbonhidrattır. Karbonhidratlar vücudumuzun ana enerji kaynağıdır. Aslında bütün besinler vücuda enerji sağlayabilirler. Fakat değerleri farklıdır.

Karbonhidratlar çok çeşitlidir: Glukoz, fruktoz, galaktoz, sakkaroz, laktoz, maltoz, nişasta, selülöz, glikojen… Bunlar hakkında çok kısa bilgilere sahip olmamızda fayda vardır.

-GLİKOZA üzüm şekeri de denir. En çok bulunduğu yiyecekler üzüm ve üzümden yapılan içecekler ve ayrıca baldır.

-FRUKTOZUN diğer adı meyve şekeridir. Pekmez, incir, dut gibi meyvelerde ve balda bulunur.

-GALAKTOZDA glikozla birleşmiş olarak süt şekeri içinde bulunur.

-SAKKAROZ en çok şeker pancarı ve kamışında bulunur. Günlük kullandığımız çay şekeridir.

-LAKTOZ anne sütünde ve memelilerin sütlerinde bulunur.

-MALTOZ arpa ve baklagillerde bulunan karbonhidrattır.

-NİŞASTA çok sayıda glikozun birleşmesi sonucu oluşur. Bir çok bitkinin tohumlarında ve yumrularında depo edilir.

-SELÜLÖZ 3000 tane glikozun moleküllerinin birbirine yapışmasıyla oluşan ve bitkilere desteklik veren karbonhidrattır.

-Karbonhidratlar vücudun enerji deposudur. Vücudun çalışması için gerekli olan enerjiyi verirler. Ağır beden hareketleri için en elverişli enerji kaynağıdır.

-Vücudun su ve elektrolit kaybını önler. Kalın bağırsakları çalıştırarak zararlı artık maddelerin bağırsaklarda uzun süre kalmasını önler.

-Proteinin enerji olarak kullanılmasını önleyerek proteine olan gereksinmeyi azaltır.

-Karbonhidratlar vücuda alınmadığı veya çok az alındığı durumlarda (şeker hastalığında olduğu gibi) vücut enerjiye olan ihtiyacını yağ ve proteinden karşılar. Bu durumda kanı asit yapan maddeler gereğinden çok oluşur, vücudun çalışma düzenini bozar. İşte karbonhidratlar bu durumu önler.

Karbonhidratlar çoğunlukla bitkisel yiyeceklerde bulunur. İhtiyaçtan fazla alınan karbonhidratlar, yağa çevrilerek şişmanlığa neden olduklarından, çok çabuk kilo alan insanlar için nişasta, şeker ve tahıldan yapılan yiyecekler fazla alınmamalıdır. Ayrıca fazla alınan karbonhidrattan dolayı diş çürümeleri olmaktadır.

HORMON SALGILANDIĞI YER FİZYOLOJİK ETKİLERİ
Tiroksin Tiroit bezi Bazal metabolizmayı artırır
Triiyodotironin Tiroit bezi Bazal metabolizmayı artırır.
Parathormon Paratiroit bezi Kalsiyum ve fosfor metabolizmasını düzenler
Kalsitonin Tiroit’in C hücrelerinden Kalsiyum ve fosforu düzenler (parathormonun antigonisti)
İnsülin Pankreasın beta hücreleri Kasta ve diğer hücrelerde glikoz kullanımını artırır, kan şekerini azaltır, glikojen depolanmasını ve glikoz metabolizmasını artırır.
Glukagon Pankreasın alfa hücreleri Karaciğer glikojenini kan glikozuna çeviren mekanizmayı uyarır.
Sekretin Onikiparmak mukozası Pankreas sıvısının salgılanmasını uyarır.
Kolessistokinin Onikiparmak mukozası Safra kesesinden safranın bırakılmasını uyarır.
Epinefrin (Adrenelin) Adrenel medulla Simpatik sistemi destekler, karaciğer ve kas glikojeninin yıkımını uyarır.
Norepinefrin (Noradrenalin) Adrenel medulla Kan damarlarını daraltır.
Kortizol Adrenel korteks Proteinlerin karbonhidratlara dönüşümünü uyarır
Aldosteron Adrenel korteks Sodyum ve potasyum metabolizmasını düzenler.
Dehidroepiandrosteron Adrenel korteks Androjen, erkek eşeysel özelliklerinin gelişimini uyarır.
Somatotropin (Büyüme hormonu Ön hipofiz Kemik ve genel vücut büyümesini denetler, yağ protein ve karbonhidrat metabolizmasına etki eder.
Tirotropin (Tiroit uyarırıcı hormon = TUH = TSH) Ön hipofiz Tiroidin büyümesini ve tiroit hormonlarının salgılanmasını uyarır.
Adrenokortikotropin (ACTH) Ön hipofiz Adrenel korteksin büyümesini ve kortikal hormonun salgılanmasını uyarır.
Luteinize edici hormon (LH) Ön hipofiz Yumurtalıktan östrojen ve progesteronun, testislerden testestronun üretimini ve salgılanmasını denetler.
Folikül uyarıcı hormon (= FSH = FUH) Ön hipofiz Yumurtalıktaki graf foliküllerinin oluşumunu ve testislerde seminifer tüplerin büyümesini sağlar.
Prolaktin (=Luteotropik hormon =LTH) Ön hipofiz Yumurtalıktan östrojenin ve progesteronun salgılanmasının sürdürülmesine, süt bezlerinin uyarılmasına ve analık içgüdüsünün oluşmasına neden olur.
Oksitosin Hipotalamus (arka hipofiz aracılığı ile) Süt salgılanmasını ve rahim kaslarının uyarılmasını sağlar.
Vazopressin Hipotalamus (arka hipofiz aracılığı ile) Düz kasların kasılmasını uyarır, böbrek tüpleri üzerinde antidiüretik etki gösterir.
Melanosit uyarıcı hormon (= MUH =MSH) Hipofizin ön lobu Kromotofor içindeki pigmentlerin dağılımını sağlar.
Testesteron Testisin intersitiyal hücreleri Androjen, erkeklik özelliklerinin gelişmesini uyarır ve devamını sağlar
Östradiyol Yumurtalığın folikülünü astarlayan hücreler Östrojen, dişi özelliklerinin gelişmesini uyarır ve devamını sağlar.
Progesteron Yumurtalığın korpus luteumu Östraus ve menstrual siklusların düzenlenmesini (östradiyal ile birlikte) sağlar.
Prostaglandinler Seminal vezikül Rahim kasılmasını uyarır.
Koriyonik gonadotropin Plasenta Diğer hormonlarla beraber gebeliğin sürdürülmesini (korpus luteumun korunmasını) sağlar.
Plasental laktojen Plasenta Büyüme ve prolaktin hormonu gibi etki eder.
Relaksin Yumurtalık ve plasenta Pelvik ligamentinin gevşemesini sağlar
Melatonin Epifiz Yumurtalık işlevlerini durdurur.
BİTKİ HORMONLARI Bitkilerde denetim ve düzenleme sadece endokrin sistem ile gerçekleştirir. Bitki hormonları beş ana grupta toplanır. Bunların isimleri ve bitkiye etkileri aşağıdaki gibidir.
Oksinler: Bitkilerde büyümeyi, gelişmeyi, tomurcuk vermeyi, çiçek açmayı, meyve ve sebze oluşumunu, yaprak dökülmesini sağlayan hormon grubudur. Bitkilerin özellikle dallarının uç kısımlarında sentezlendiği için dalların ışığa yönelmesi oksinlerle sağlanır. Işık oksinlerin düzensiz dağılmasına neden olur.
Sitokininler: Bazı bitkilerin tohumlarının çimlenmesini, tomurcuklarının olgunlaşmasını ve yaprakların geç dökülmesini sağlar. Hücrenin bölünme hızını artırır, bitkide yaşlanmayı geciktirir.
Giberellinler: Gövde, meyve ve sebzelerin büyümesini çiçek açma zamanını düzenler. Daha önemli işlevi ise uygun ortamda tohumun çimlenmesini başlatmasıdır.
Absisik asit: Olgunlaşan meyve ve sebzelerin kolayca kopmasını ve yaprak dökülmesini sağlar. Ayrıca uygun olmayan ortamlarda tohumun çimlenmesini engeller. Genellikle etilenle birlikte etkinlik gösterir.
Etilen: Meyve olgunlaşmasına, yaprak dökülmesine ve çiçeklerin solmasına neden olur. Kök büyümesinde ve köklerin yere doğru yönelmesinde etkilidir.

peçeli baykuş
çizgili ishakkuşu
ishakkuşu
puhu
balık baykuşu
kukumav
alaca baykuş
kulaklı orman baykuşu
kır baykuşu
paçalı baykuş
çobanaldatan
ebabil
boz sağan
ak karınlı sağan
küçük sağan
izmir yalıçapkını
yalıçapkını
alaca yalıçapkını
yeşil arıkuşu
arıkuşu
gökkuzgun
hint gökkuzgunu
ibibik
boyunçeviren
küçük yeşil ağaçkakan
yeşil ağaçkakan
kara ağaçkakan
orman alaca ağaçkakanı
alaca ağaçkakan
ortanca ağaçkakan
ak sırtlı ağaçkakan
küçük ağaçkakan
çöl toygarı
boğmaklı tpygar
küçük boğmaklı toygar
ak kanatlı toygar
kara toygar
bozkır toygarı
çorak toygarı
tepeli toygar
orman toygarı
tarla kuşu
kulaklı toygar
kum kırlangıcı
kaya kırlangıcı
kır kırlangıcı
kızıl kırlangıç
ev kırlangıcı
mahmuzlu incirkuşu
kır incirkuşu
yeşil sırtlı incirkuşu
ağaç incirkuşu
çayırincirkuşu
kızıl gerdanlı incirkuşu
dağ inicirkuşu
sarı kuyruksallayan
sarı başlı kuyruksallayan
dağ kuyruksallayanı
ak kuyruksallayan
arap bülbülü
ipekkuyruk
tırtılyiyen
derekuşu
çıtkuşu
dağ bülbülü
sürmeli dağ bülbülü
büyük dağ bülbülü
çalı bülbülü
kızıl gerdan
benekli bülbül
bülbül
duvar tırmaşıkkuşu
orman tırmaşıkkuşu
bahçe tırmaşıkkuşu
çulhakuşu
sarıasma
kızıl kuyruklu örümcekkuşu
uzun kuyruklu örümcekkuşu
kara alınlı örümcekkuşu
büyük örümcekkuşu
kızıl başlı örümcekkuşu
maskeli örümcekkuşu
alakarga
saksağan
köknar kargası
sarı gagalı dağkargası
kızıl gagalı dağkargası
küçük karga
ekin kargası
leş kargası
çöl kuzgunu
kuzgun
sığırcık
alasığırcık
serçe
söğüt serçesi
küçük serçe
ağaç serçesi
çöl serçesi
sarı boğazlı serçe
kaya serçesi
kar serçesi
ispinoz
dağ ispinozu
kara iskete
küçük iskete
alp isketesi
florya
saka
kara başlı iskete
ketenkuşu
sarı gagalı ketenkuşu
kuzey ketenkuşu
çaprazgaga
alamecek
boz alamecek
doğu alameceği
küçük alamecek
çütre
büyük çütre
şakrakkuşu
kocabaş
alaca kirazkuşu
ak başlı kirazkuşu
sarı kirazkuşu
bahçe kirazkuşu
kaya kirazkuşu
gri başlı kirazkuşu
boz kirazkuşu
kirazkuşu
doğu kirazkuşu
kızıl kirazkuşu
ak kaşlı kirazkuşu
küçük kirazkuşu
bataklık kirazkuşu
kızıl başlı kirazkuşu
kara başlı kirazkuşu
tarla kirazkuşu

KAMÇILILAR
*Hücre zarından dışarıya doğru protein yapıda ince uzun çıkıntı-
lara kamçı denri
*Kamçılar hareketli olup hem besin yakalamada hem de hareket
etmede görev alır.
*İnsanlarda hastalık oluşturabilirler.
*Eşeysiz olarak çoğalırlar

KÖKAYAKLILAR
*Hücre şekilleri belirgin değildir.
*Tek hücrelidirler.
*Hetetrof beslenirler.
*Çoğalmaları hücre bölünmesiyle gerçekleşir.

SPORLULAR
*Hem eşeyli hem eşeysiz üreme şekli olan metagenez ile
çoğalırlar.
*Parazit olarak yaşayanları vardır.
*İnsanlarda sıtma hastalığına yol açarlar.
*Karaciğer ve alyuvar hücrelerinde çoğalırlar.

 Adenozin    Adenilikasit        Deoksiadenozin  Deoksiadenilik asit
 Sistidin  Sistidilik asit  Deoksisistidin  Deoksisistidilik asit
 Guanozin  Guanilik asit  Deoksiguanozin  Deoksiguanilik asit
 Uridin  Uridilik asit  Deoksiuridin  Deoksiuridilik asit
     Bir nükleotitin yapısındaki moleküller arasındaki bağlar oldukça özeldir : Şekerin karbon-1′i (C-1) ile azotlu baz bağlanır. Eğer baz purin ise azot-9 (N-9) atomu ile şeker “kovalent bağ ” yapar.Eğer baz pirimidin ise  N-1 atomu ile şeker ” kovalent bağ”   yapar.Bir nükleotitdeki fosfat grubu ise şekerin C-2′ , C-3′ veya C-5′ atomlarına bağlanabilir.Biyolojik sistemlerde en sık rastlananı ise fosfatın C-5′ e bağlanmasıdır.Bunu yukardaki nükleotit şeklinde görebilirsiniz.    
 ATP
www.ultranet.com/~jkimball/BiologyPages/A/ATP.html
     Mononükleotitler aynı zamanda nükleozit monofosfat olarak da isimlendirilirler.Bunlara bir veya iki fosfatın eklenmesiyle “nükleozit difosfat veya trifosfat molekülleri oluşur.Nükleozit trifosfatlar içersinde hücre enerjisi için en önemlileri “Adenozin trifosfat (ATP) ve Guanozin trifosfat (GTP) “dir.Çünkü çok miktarda bir enerji bu moleküllerin son fosfat gruplarında bulunmaktadır.
 ATP = Adenin + Riboz + 3 (PO4)
ATP sentezinin başlıca gerçekleştiği reaksiyonlar:
     * glikoliz (sitoplazmada)
     * hücre solunumu (mitokondri)
     * fotosentez (kloroplast)
   AMP + PO4 + enerji (E) ——-> ADP + H2O
   ADP + PO4 + E(7.3 kcal) ——->ATP+ H2O
ATP molekülünün başlıca kullanıldığı reaksiyonlar:   
      * Çoğu anabolik reaksiyonlarda.Ör:protein,DNA,
         RNA, polisakkarit ve yağların sentezinde.    
       * Moleküllerin ve iyonların aktif taşınmasında
       * Sinir hücrelerindeki uyartıların iletiminde
       * Kasların kasılmasında
   ATP + H2O ——-> ADP +PO4 + E
   ADP + H2O ——-> AMP + PO4 + E
       Her hücrede ~ bir milyar ATP molekülü vardır.Bu miktar hücrenin sadece birkaç dakikalık  ihtiyacı için yeterlidir. Bu nedenle bu molekül hızlı bir şekilde yenilenmek (recycle) zorundadır. İnsanda yüz trilyon hücrenin olduğu düşünülürse ~ 10²³ ATP molekülü bulunmaktadır. Her ATP molekülünde dakikada üç defa son fosfat molekülü eklenip, kopartılıyor. (Kornberg, 1989, p-65)
      İnsan vücudunun tamamındaki ATP sadece 50g gelmektedir ve bu miktar mutlaka hergün yenilenmelidir. ATP ‘nin kaynağı ise besinlerdir.
     24 saatini sadece dinlenerek yatakta  geçiren kişinin hücreleri ~ 40kg ATP molekülü kullanır.

Prostaglandinler
Seminal vezikül
Rahim kasilmasini uyarir.

Koriyonik gonadotropin
Plasenta
Diger hormonlarla beraber gebeligin sürdürülmesini (korpus luteumun korunmasini) saglar.
Plasental laktojen
Plasenta
Büyüme ve prolaktin hormonu gibi etki eder.
Relaksin
Yumurtalik ve plasenta
Pelvik ligamentinin gevsemesini saglar
Melatonin
Epifiz
Yumurtalik islevlerini durdurur.
   BITKI HORMONLARI
Bitkilerde denetim ve düzenleme sadece endokrin sistem ile gerçeklestirir. Bitki hormonlari bes ana grupta toplanir. Bunlarin isimleri ve bitkiye etkileri asagidaki gibidir.
           Oksinler: Bitkilerde büyümeyi, gelismeyi, tomurcuk vermeyi, çiçek açmayi, meyve ve sebze olusumunu, yaprak dökülmesini saglayan hormon grubudur. Bitkilerin özellikle dallarinin uç kisimlarinda sentezlendigi için dallarin isiga yönelmesi oksinlerle saglanir. Isik oksinlerin düzensiz dagilmasina neden olur.
           Sitokininler: Bazi bitkilerin tohumlarinin çimlenmesini, tomurcuklarinin olgunlasmasini ve yapraklarin geç dökülmesini saglar. Hücrenin bölünme hizini artirir, bitkide yaslanmayi geciktirir.
          Giberellinler: Gövde, meyve ve sebzelerin büyümesini çiçek açma zamanini düzenler. Daha önemli islevi ise uygun ortamda tohumun çimlenmesini baslatmasidir.
         Absisik asit: Olgunlasan meyve ve sebzelerin kolayca kopmasini ve yaprak dökülmesini saglar. Ayrica uygun olmayan ortamlarda tohumun çimlenmesini engeller. Genellikle etilenle birlikte etkinlik gösterir.
         Etilen: Meyve olgunlasmasina, yaprak dökülmesine ve çiçeklerin solmasina neden olur. Kök büyümesinde ve köklerin yere dogru yönelmesinde etkilidir.

[Frontiers in Bioscience 2, d427-437, September 15, 1997]
Reprints
PubMed
CAVEAT LECTOR

MULTIPLE TRANSPORT PROTEINS INVOLVED IN THE DETOXIFICATION OF ENDO- AND XENOBIOTICS 
Yogesh C. Awasthi1,2, Sanjay Awasthi3, and Piotr Zimniak4
Departments of 2Human Biological Chemistry & Genetics and 3Internal Medicine, University of Texas Medical Branch, Galveston, Texas; and 4Department of Internal Medicine and Biochemistry & Molecular Biology, University of Arkansas for Medical Sciences, and McClellan VA Hospital, Little Rock, Arkansas
Received 9/3/97 Accepted 9/8/97
2. INTRODUCTION
Living organisms defend themselves from the toxicants present in the environment through biotransformation of these compounds to relatively non-toxic metabolites and their subsequent elimination through transport. Most cells are equipped with a multitude of phase I and phase II biotransforming enzymes (1). In phase I, reactive groups such as -OH, -NH2, or >O are introduced/exposed on relatively hydrophobic xenobiotics so that they can be conjugated to hydrophilic-compounds such as GSH, glucuronate, sulfate, etc. by the phase II enzymes, and the resultant products (usually less toxic, more hydrophilic) can be excreted through active/facilitated transport processes across the cellular membrane. Likewise, electrophiles (both hydrophobic and water soluble) can be conjugated to the abundant nucleophiles such as GSH by phase II enzymes, and the conjugation products can be transported out of cells. Whereas extensive studies have been conducted on biotransformation enzymes resulting in the identification of numerous isozymes belonging to the superfamilies of phase I (2,3) and phase II enzymes (4-8) in mammalian tissues including humans, much less information is available on the enzymes which are involved in the active transport of xenobiotics and/or their metabolites. A concept that the transport of xenobiotic metabolites may be considered as phase III of the detoxification mechanisms has been propagated recently (9-11).
Cells resist chemical aggression of environmental toxins by, 1) warding off the aggression through repulsion by force, 2) capturing or converting the toxins into relatively harmless entities and, 3) expulsion of the converted entities in order to avoid any possible long term harmful effects. In general, all cells are equipped with defense mechanisms involving these three discrete steps. Bacteria and parasites are known to defend against toxins by exclusion mechanisms as exemplified by the acquisition of drug resistance by the malaria parasite, Plasmodium falciparum (12). In humans, the significance of these exclusion mechanisms was not fully recognized until the relatively recent discoveries of drug efflux pumps, including the P-glycoproteins (Pgp) and multidrug resistance associated proteins (MRP), which are overexpressed in multidrug-resistant cancer cells (13,14). Capturing of toxicants is carried out in cells through their binding to certain abundant proteins such as albumin and ligandin (15, review) which trap and often inactivate these compounds, while their conversion to relatively harmless molecules is catalyzed by a multitude of phase I (2,3) and phase II (4-8,15-18) enzymes. The efflux of the metabolites of xenobiotics is carried out by plasma membrane transporter proteins, thus ensuring a safe environment for the cellular components. As expected, all these steps require energy. The drug exclusion pumps require ATP while phase I reactions require the reducing equivalents of NADPH. Some of the phase II enzymes (e.g. glucuronosyl and sulfotransferases) require energy for the activation of substrates, while others, such as glutathione (GSH) S-transferases (GST), require energy for the synthesis of GSH. Phase I and phase II enzymes are often induced by the invading chemicals. Overexpression of the drug efflux pumps, Pgp (13,19) and MRP (14,20), in cancer cells exposed to gradually increasing drug concentrations suggests that the transporters are also induced by xenobiotics. When the toxicants evade or overwhelm the cellular defense mechanisms, they cause toxicity which may eventually result in cell death.
As pointed out above, studies on cellular defense mechanisms have largely focused on phase I and phase II biotransforming enzymes. Multiple forms of these enzymes (e.g. CYP450s, glutathione S-transferases, UDP-glucuronosyltransferases, and sulfotransferases) are expressed in mammals in a tissue-specific manner. The structural and functional properties of these enzymes have been extensively studied. In particular, a large number of isozymes belonging to the gene superfamilies? of CYP450s (2,3) and GSTs (4,5,8,15-18) have been well characterized. The transport mechanisms which flank the biotransformation processes in the simplified description of cellular defense mechanisms given above are rather poorly understood at present. The importance of the transport mechanisms in cellular defense against xenobiotics has been underscored by the discoveries of drug transporters overexpressed in multidrug resistant cancer cells. These drug efflux pumps have been covered in detail in several excellent review articles (13,19,20). In this mini-review, our current understanding of the structure and function of transport mechanisms for xenobiotics and their metabolites in mammalian tissues including humans is summarized.
Ontwikkeling en evaluatie van genotyperings- technieken voor klinisch geneesmiddelenonderzoek  

Titel van het onderzoek
Ontwikkeling en evaluatie van genotyperings- technieken voor klinisch geneesmiddelenonderzoek (GPR.4084).
Omschrijving van het onderzoek
Biotransformation of exogenous compunds like drugs is often catalyzed by hepatic enzymes. Some of these enzymes shows different isoforms or are easily induced or inhibited by other substances. This may lead to reduced drug activity or an increase in adverse drug reactions. CYP2D6 and CYP2C19 are members of the cytochrome P450 family and are involved in the oxidative biotransformation (phase I) of many common drugs. N-acetyltransferase (NAT-2) is involved in phase II metabolism of some drugs. All these three enzymes are subjected to genetic polymorphism causing reduced or absent enzyme activity. The incidence of this polymorphism has shown wide interracial differences. In Caucasians absence of enzyme activity (poor metabolism; PM) occurs in about 50% for NAT-2, 8% for CYP2D6 and 2-5% for CYP2C19. Enzyme activity can be assessed by phenotyping using an enzyme specific substrate (probe) or can be predicted by genotyping on the enzyme coding genes. For the above mentioned iso-enzymes deficient enzyme activity has showed Mendelian inheritance in an autosomal recessive trait.
The aim of the project is to develop, implement and evaluate genotyping techniques to predict the metabolic capacity for the CYP2D6, CYP2C19 and NAT-2.
Resultaten van het onderzoek
Assay methods have been developed for genotyping on the most common mutant alleles for CYP2D6, CYP2C19 and NAT-2. All methods are based on PCR: for CYP2C19 mutant alleles were detected by restriction enzymes for CYP2D6 and NAT-2 allele specific PCR methods are developed. At this moment methods for other genetic defects (deletion of the gene and gene amplification) are in development. All developed methods are validated and shown to be robust. For CYP2C19 and CYP2D6 excellent correlation between genotype and phenotype was observed: no false positives were found and the number of false negative was below 1%. For NAT-2 the correlation was found to be good: about 0.8% fase positive and about 9% false negative. Further sutdies are planned on optimization of of analytical methods of especially NAT-2. Both phenotyping and genotyping results in the Dutch population were evaluated and shown to be inaccordance with other data on Caucasians. The incidence of subject with impaired metabolism was found to be 2% for CYP2C19, 8% for CYP2D6 and 52% for NAT-2 in the Dutch population using our volunteer phenotype database. Genotyping in both volunteers (approximately 500 subjects) and pshychiatric patients (about 300 patients) showed similar results. Genotyping data of pshychiatric patients will be evaluated using medication history as obtained from pharmacy records. For CYP2C19 oral contraceptive (OC) related gender differences were observed: the use of OCs significatnly decreased CYP2C19 activity. The clinical significance is not clear yet and is subjected to further studies.
Projectleider

Dr. J. Wemer Pharma Bio-Research International BV Postbus 200
9470 AE Zuidlaren
Begeleider namens de universiteit
Prof.dr. R.A. de Zeeuw, RUG.
Status van het project

Gestart : 01-12-1996
Einddatum : 01-10-2000
Trefwoorden
Enzymen; Farmacie; Geneesmiddelen; Klinische evaluatie.

Antraks(Şarbon) Nedir?

Antraks neden güncel olmuştur?

Antraks ne sıklıktadır ve kimlerde görülebilir?

İnsanlardaki hastalık en sık olarak, hayvanların hastalıktan etkilendiği tarımsal bölgelerde gözlenir. Güney ve Orta Amerika, Güney ve Doğu Avrupa, Asya, Afrika, Karayipler ve Ortadoğu gözlendiği bölgeler arasındadır. Normal şartlar altında yalnızca infekte hayvanlar veya ürünleriyle temas halinde olan insanlarda hastalık ortaya çıkabilir. Bu özelliğiyle antraks daha çok kırsal kesimde veya tarım sektöründe bir meslek hastalığı olarak karşımıza çıkabilir. Ayrıca hastalığın hayvanlarda kontrol altında tutulamadığı ülkelerden gelen hayvansal ürünler aracılığı ile de (yün, kıl, post vb.) enfeksiyon görülebilir (endüstriyel antraks).

Antraksın semptomları nelerdir?

Hastalığın semptomları hastalığın bulaşma şekliyle değişmektedir, ancak semptomlar genellikle 7 gün içinde ortaya çıkar.
Cilt enfeksiyonu: Çoğunlukla (yaklaşık %95) antraks enfeksiyonları, enfekte hayvanların kontamine yün, post, deri veya kıl ürünleri (özellikle keçi kılı) gibi ürünlerinin işlenmesi sırasında derideki kesik veya sıyrıktan bakterinin girmesi ile oluşur. Deri enfeksiyonları böcek ısırığına benzer kaşıntılı bir şişlik şeklinde başlar, 1-2 gün içinde vezikül haline döner, daha sonra ağrısız ülser şeklini alır. Ülser genellikle 1-3 cm çapındadır ve karakteristik olarak merkezinde siyah nekrotik (ölü) bir alan vardır. Yakın bölgedeki lenf bezleri şişebilir. Tedavi edilmeyen cilt enfeksiyonunda vakaların %20’si ölümle sonuçlanır. Uygun antimikrobiyal tedavi ile ölüm nadirdir.
Solunum yolu enfeksiyonu: Başlangıç semptomları bir soğuk algınlığını taklit edebilir. Birkaç gün sonrasında semptomlar ağır solunum sorunları ve şoka kadar ilerleyebilir. Çoğunlukla ölümcüldür.
Sindirim sistemi enfeksiyonu: Antraksın sindirim sistemi hastalığı kontamine et tüketilmesini takiben görülür ve sindirim kanalının akut inflamasyonu ile karakterizedir. Başlangıç belirtileri bulantı, iştah kaybı, kusma, ateş ve takiben karın ağrısı, kan kusma, ağır ishaldir. Sindirim sistemi antraks vakalarında ölüm oranı %25-60 arasındadır.

Antraks genellikle nerede gözlenir?

Tüm dünyada bulunabilir. Sıklıkla gelişmekte olan veya genel veteriner sağlık programları olmayan ülkelerde gözlenir. Güney ve Orta Amerika, Güney ve Doğu Avrupa, Asya, Afrika, Karayipler ve Ortadoğu ülkeleri gibi dünyanın belirli bölgelerindeki hayvanlarda diğerlerinden daha sık rapor edilir.

Antraks kişiden kişiye yayılır mı?

Kişiden kişiye antraks bulaşmaz veya çok düşük bir olasılıktır. Bu nedenle hastalar karantinaya alınmaz. Solunum sistemi antraksı olan hastaların izlemi sınırlanmaz veya ziyaret bulaşma için endişe oluşturmaz.

Enfeksiyondan korunmanın bir yolu var mı?

Antraksın sık olduğu ve hayvan sürülerinin aşılanma seviyelerinin düşük olduğu ülkelerde çiftlik hayvanları ve hayvan ürünleriyle temastan kaçınılmalıdır; uygun kesilmemiş ve pişirilmemiş etlerin yenmesinden sakınılmalıdır.
İnsanlarda kullanımı için ABD’de bir aşı lisans almıştır. Fakat toplumun rutin aşılamasında kullanılabilecek antraks aşısı geliştirilememiştir. Mevcut aşı yalnızca endemik bölgelere göreve giden askerlere ve gerektiğinde gümrük görevlilerine uygulanmaktadır. Aşının antraksa karşı %93 oranında etkin koruma sağladığı rapor edilmiştir.

Antraks aşısı nedir?

Antraks aşısı dünyaya BioPort Şirketi (Lansing, Michigan) tarafından üretilip dağıtılmaktadır. Aşı; hücre içermeyen filtrat aşısıdır; bu hazırlanmasında ölü veya canlı bakteri içermediği anlamına gelmektedir. Son ürün adjuvan olarak 2.4 mg’dan fazla alüminyum hidroksit içermemektedir. Hayvanlar için hazırlanmış aşılar insanlara uygulanmamalıdır.

Kimler antraksa karşı aşılanmalıdır?

Aşağıdaki grupların aşılanması önerilmektedir:

§ Laboratuarda organizmayla direkt olarak çalışanlar.

§ İthal edilmiş hayvan postu veya kürkü kaynaklı antraks sporları ile temasın engellenemediği koşullarda çalışanlar.

§ Hastalığın yüksek sıklıkta gözlendiği bölgelerde potansiyel olarak enfekte hayvan ürünleriyle çalışanlar.

§ Organizmayla temas riskinin yüksek olduğu alanlara gönderilen askeri personel (biyolojik savaş silahı olarak kullanıldığında)

§Hamile bayanlar sadece, gerçekten gerekli olduğu durumlarda aşılanmalıdır.

Antraks aşılaması için protokol nedir?

İmmünizasyon 2 hafta aralarla yapılan 3 doz derialtı uygulamayı ve takibeden 6,12 ve 18. aylardaki derialtı enjeksiyonunu içerir. Aşının ek (booster) enjeksiyonları daha ileride gerekmektedir.

Antraks aşısının yan etkileri var mıdır?

Hafif lokal reaksiyonlar %30 gözlenebilir, enjeksiyon sahasında hafif duyarlılık ve kızarıklığı içerir. Ağır lokal reaksiyonlar nadirdir, lokal reaksiyona ek olarak ön kolun yaygın şişkinliğini içerir. Sistemik reaksiyonlar aşılananların %0.2’sinde gözlenir.

Antraksa tanı nasıl konur?

Antraks, kandan, deri lezyonlarından veya solunum sekresyonlarından B.anthracis izolasyonu sonucu veya şüpheli vakaların kanında spesifik antikorların ölçümü ile tanı alır.

Şekil 1. Normal ve diyabetli bir kişide şekerin(glükozun) hücre içine girişi
________________________________________
İnsülin pankreas tarafından salgılanan 51 amino asidin zincirlenmesinden oluşan ve glukagondan daha güçlü bir şeker düşürücü etki gösteren polipeptitli bir hormondur. Yapısı tamamen belirlenmiş ve sentezi yapılmıştır; iki sülfür bağıyla –S-S- birbirine bağlanan “A” ve “B” peptit zincirlerinden oluşur. Öncelikle koyun, sığır ve insan insülinine tekabül eden 3 tip insülinin zincirleri sentezlenmiştir. (Zahn, Aechen’den ve Katsoyannis, Pittsburgh’dan 1963)
Sentetik A zincirinin doğal B zinciriyle birleştirilmesi sonucu önce melez insülin sonra da sığır insülini tümüyle bireşim yoluyla yapılmıştır. Daha sonra A ve B zincirlerinden yola çıkılarak insan insülini tam olarak bireşim yoluyla gerçekleştirilmiştir. Gittikçe gelişen teknikler insülinin daha yüksek verimle elde edilmesini sağlamaktadır.
Tedavi amacıyla kullanılan insülin at, sığır ve domuz pankreasının sıvıya yatırılmasıyla elde edilir. Su ve zayıf alkolde erir, asit ortamda dengeli, baz ortamda dengesizdir, proteolitik mayalarla tahrip edilir (yani ağızdan alınırsa etkisizdir). Çinko ile dengeli bileşikler oluşturur. Bu nedenle etkinliği içerdiği çinko ile doğru orantılıdır.
İnsülin kan şekerini düşürür: deri altına şırınga edildiğinde, kanın glikoz düzeyini çabucak düşürür, bu nedenle şeker hastalığında ve çok seyrek olarak zayıflıklarda kullanılır (kan şekerinin düşmesi glusit ihtiyacını arttırır). İnsülin deri altına şırınga edilerek verilir, etkisi hızlı ve geçicidir. Bu nedenle etkileri daha uzun süren “retar” şekilleri kullanılır. Günümüzde etki sürelerine göre sınıflandırılan 3 tip insülin vardır:

• Kısa etkili insülinler (çabuk etkili)
• Orta etkili insülinler (N.P.H. insülin; yarı-hızlı insülin)
• Uzun etkili insülinler (çinko protamin insülin, karma, yavaş çinko insülin)

Şekil 3. Pankreasın vücudumuzdaki yeri.

İnsülin tavşanda kan şekerini düşürücü etkisine göre ölçülen fizyolojik birimlerle belirlenir. Reçeteye yazılacak insülin miktarı, hastanın beslenme rejimine göre ve kan şekeri, yani idrarla çıkan glikoz miktarı, sık sık kontrol edilerek ayarlanmalıdır, çok yüksek bir insülin dozu, kan şekerini normalin çok altına düşürerek ağır olaylara neden olabilir. Panzehiri şekerdir.
Oz ve holozit yedekleri karaciğerde glikojen şeklinde depo edilir; glikojenin parçalanmasıyla ortaya çıkan glikoz normal olarak kanda litrede 1g miktarında bulunur ve dokuların beslenmesi için kanla dağıtılır. Litrede 1g’ın üzerine çıkan miktar böbrekle dışarı atılır. 1921’de Banting ve Best tarafından keşfedilen insülin kan şekerinin ayarlanmasını sağlar. Demek ki insülin bir beslenme ayarlayıcısıdır. Etkisi kimyasaldır ve bu etki pankreasın langerhans adacıklarının beta hücrelerinde ürettiği, etkisiz proinsülin miktarıyla orantılıdır. Proinsülin enzimle hidrolize uğratılarak 22 aminoasitli bir peptit haline getirilerek etkili duruma geçer.
İNSÜLİN VÜCUTTA NASIL İŞ GÖRÜR?

Kanda insülin reseptörlerini doyurmaya yetecek miktarda insülin varsa, reseptörler şekerin hücreye gireceği girişleri açar. Şeker hücreye girer ve enerji elde edilmek üzere kullanılır, kan şekeri azalır. Eğer vücudumuzdaki insülin yetersiz ise, yemek yememiş olsak bile kan şekerimiz yükselebilir.

Kontrolü sağlayan insülin olmadığı sürece vücut, fazladan şeker yaparak bunu kana verebilir. Bu, insülin miktarının yetmediği ya da insülinin kendine düşen görevi yapmadığı her durumda olabilen bir olaydır ve vücudun hastalık ya da yaralanma gibi bir stres altında olduğu zamanlarda daha çok görülür. İnsülin, kan şekerimizi gerekli düzeyde tutan anahtardır ama bu bakımdan tek başına değildir. Yiyeceklerimizi planlamamız, fiziksel bakımdan aktif olmamız, ilaçlarımızı almamız ve kan şekeri düzeyimizi kontrol etmemiz hep birlikte etki ederek diyabeti kontrol altında tutar.

Diyabet tedavisinde hedef, kan şekeri düzeyini kontrol altında tutmak, yani bunun “normale” yakın değerlerde kalmasını sağlamaktır. Diyabetli değilsek vücudumuz bu düzeyi otomatik olarak 70-110 mg/dl arasında tutar (kanımızın her 100 desilitresinde bulunan miligram olarak şeker miktarı; kan şekeri bu şekilde ölçülür). Normal kan şekeri, bu sınırlar arasında bulunur. Şimdi vücudumuzun bir zamanlar otomatik olarak yaptığını yapmak üzere bizim çaba harcamamız gerekmektedir.

Açlık kan şekeri, saatlerdir herhangi bir şey yemediğimiz, içmediğimiz zaman kanımızdaki şeker düzeyidir. Açlık kan şekeri ölçümü genellikle sabahları aç karnına (hiçbir şey yenilip içilmeden) yapılır. Kan şekeri düzeyimizi normale yakın tutmamız ayrıca, diyabetle ilişkili olan ve uzun dönemde ortaya çıkan sağlık sorunlarını da önleyebilir veya geciktirebilir.

Kan şekeri düzeyleri gün boyunca değişir. Bunun en yüksek olduğu zaman, yemeklerden 1 saat sonrasıdır. Diyabet iyi bir şekilde kontrol altında tutulduğu zaman kan şekeri, yemekten yaklaşık 2 saat sonra normale yakın değerlere döner.

İnsülin yetersizliği veya etkisizliği, bir yandan hücrelerin şekeri enerji kaynağı olarak kullanmasını engeller, diğer yandan da kan şekerinin yükselmesine (hiperglisemi) neden olur. Bu durumda, hücreler enerji gereksinimlerini başka yollardan karşılamaya başlarlar. Bu esnada oluşan metabolik artıklar ve yüksek kan şekerinin doku proteinleri ile birleşmesi, hastalığın yol açtığı bir çok bozukluklardan sorumlu tutulmaktadır.

NEDENLERİ
Şeker hastalığına özgü bütün belirtilerin başlıca nedenini insülin yetmezliği oluşturursa da insülin yetmezliğine yol açan etkenler henüz tam olarak belirlenememiştir. Hastalık aynı ailede birden fazla bireyde ortaya çıktığından kalıtımın önemli bir rol oynadığı düşünülür.
Hem anne hem de babadan şeker hastası olan çocuklarda hastalığın ortaya çıkma olasılığı yaklaşık %30-40’tır. Anne ya da babadan biri şeker hastası, sağlıklı olanın anne babasından biri de şeker hastasıysa bu oran %20-25’e iner.
Tek yumurta ikizlerinde kırk yaşından önce görülen olguların yalnızca %50’sinde ikizlerin her ikisinde de hastalık görülür. Hastalık yalnızca kalıtıma bağlı olsa bu oran %100 olacağından hastalığın ortaya çıkmasında çevresel etmenlerin de rol oynadığı düşünülür.
Şeker hastalarının genellikle şişman olması ve fazla kilolar verildiğinde hastanın çoğu zaman iyileşmesi, hastalığın, hastalığın ortaya çıkmasında şişmanlığın rol oynadığını gösterir. İnsülin gereksiniminin aşırı derecede artmasına bağlı olarak pankreasta bu hormonu üreten hücreler fazla yüklenerek yorulur. Hormon dengesindeki bazı bozukluklar, pankreas dokusunu doğrudan ilgilendiren bozukluklar (pankreas iltihapları, pankreas taşı ve tümörleri) ya da önceden var olan gizli ya da belirgin şeker hastalığını ağırlaştıran hastalıklar da insülin yetmezliğine yol açabilir.
GÖRÜLME SIKLIĞI
Şeker hastalığı çok sık görülen (Avrupa’da binde 1-4) bir hastalıktır. Orta yaş ve üstündeki, özellikle 40 yaşın üstündeki kadınlarda belirgin olarak daha fazla rastlanır. Ölüm oranı yılda yüz binde 10-30’dur.
BELİRTİLERİ
Şeker hastalığının gidişi gerek hastalığın düzeyi (hastalıktan önce görülen hafif belirtilerden, ölümcül komaya kadar değişir) gerek klinik biçim açısından oldukça değişken olabilir.
İlk belirtiler hastalığa özgü olmadığından şeker hastalığın başlangıcını saptamak güçtür. İlk belirti hastanın alışık olmadığı halsizliktir ve görünürde buna yol açabilecek bir bozukluk yoktur. Bunun yanı sıra doktorun şeker hastalığından şüphelenmesine yol açan aşırı susuzluk ve özellikle erişkinlerde daha çok anüs ve vulvada rahatsız edici ve bir türlü geçmeyen kaşıntı olabilir. Hastalığa özgü belirtiler arasında idrar düzeyi artması (poliüri) ve kandaki şeker düzeyi artmasa da idrara da geçici olarak şeker bulunmasıdır (glikozüri).
Şeker hastalığından önce görülen tablo (prediyabet) her zaman ciddiye alınmalıdır. Özellikle ailesinde şeker hastası olanlar düzenli kontroller yaptırmalı ve hastalık başlangıç evresinde yakalanmalıdır. Bazen rastlantıyla yapılan bir idrar tahlili hiç beklenmeyen bir zamanda idrarda şeker olduğunu ortaya koyar.
Şeker hastalığının ortaya çıkmasıyla belirtiler artmaya başlar. Bazen polidipsi (aşırı su içme), poliüri (idrar miktarında artma) ve kalıcı glikozüriden (idrarda şeker) oluşan tipik üçlü belirti ortaya çıkar; buna ek olarak polifaji (aşırı iştah) kimi zaman da halsizlik, uyuşma, karıncalanma, nevralji, görme bozukluğu, mukozalarda kuruma, bulantı, sindirim bozuklukları ve giderek artan zayıflama da görülebilir. Glikozüri ve açık kan şekerinin yüksek olması şeker hastalığı tanısını doğrular.
Şeker hastalığında sistemlerde ortaya çıkan en yaygın bozukluklar şöyledir;

Şekil 2. Normal ve diyabetli bir kişide glikoz metabolizması
________________________________________
• Deri: Özellikle koltukaltı, kalçalar, dış cinsel organlar ve şişman kadınlarda göğüslerde olmak üzere kaşıntı çok sık görülür; metabolizmanın düzenlenmesiyle hafifler. Şeker hastalarında sık görülen öteki yaygın dermatozlar (kaşıntılı deri hastalıkları) daha zor iyileşir. Bunlardan pişik, egzama, çıban ve piyodermi, vücudun açık kalan bölgelerinde, ensede, kalçada, kol ve bacakların dış yüzeyinde daha sık görülür. İrinleşme olmadan derinin tüm katmanlarında ortaya çıkan mikrobik iltihap (flegmon),şarbon, hatta kangren gelişebilir. Özellikle bacakların alt uçlarındaki alt damarlarda ateroskleroza (damar sertliği) bağlı değişiklikler kangren oluşmasını kolaylaştırır. Derinin derin katmanlarına kolayca yerleşen, mikrobun kana karışmasına yol açabilen ve yılancığa benzeyen lezyonlar zamanla kötü huy kazanabilir.
Şeker hastalığında deride sık görülebilen yaygın ya da sınırlı değişiklikler yağ metabolizmasındaki ve küçük damarlardaki bozukluklarla ilişkilidir. Örneğin şeker hastalığı ksantozunda deri, kolesterol kristallerinin birikmesiyle kanarya sarısı rengini alır. Genel olarak bütün vücutta, özellikle ayak tabanlarında ve avuç içlerinde görülür; ender olarak, yağın dokularda depolanmasına bağlı olarak sarımsı lekelerin ortaya çıktığı lipit depo hastalıklarıyla karışır. Ksantoz bazen şeker hastalığı tedavisiyle giderilebilir.
• Sindirim Sistemi: Stomatit (ağız içi iltihabı) ve özellikle dişeti iltihabında dil kuru ve paslıdır, bazen çatlaklar oluşur. Üzerindeki çıkıntıların (papilla) büyümesi nedeniyle dil şiş görünümlüdür. Şeker hastalarında diş çürüklerine daha ender rastlanır. Dişeti iltihabında ya da asidozda (kanda asitlik düzeyinin yükselmesi) hastanın soluğu kötü kokar. Kontrol altında tutulan ve kandaki şeker düzeyi normal olan şeker hastalarının iştahı genellikle iyidir, asidoza girenlerde iştah azalır ya da kaybolur. Kabızlık sık görülür.
• Damar Sistemi: Uzun süren ve özellikle erişkin tipi şeker hastalığında damarda kolayca lezyonlar (diyabetik vaskülopati) gelişir. Damar lezyonları en sık gözdeki retina, böbrek, çevrel atardamarlar ve kalpteki koroner atardamarlarda görülür. Damarlardaki lezyonlar ateroskleroza (damar sertliği) bağlıdır. Arteriyol (küçük atardamarlar) ve atardamarlarda görülür ve şeker hastası olmayanlarda gözlenen ateroskleroza benzer biçimde gelişir ve yerleşir. Ayrıca kılcal damarlarda da görülen değişiklikler ağır komplikasyonlara yol açar. Kılcal damarlardaki lezyon göz de ağ tabakası hastalığına (diyabetik retinopati) yol açar. Gözde nokta halinde kanamalar ve sarı noktanın çevresinde parlak, beyaz bir sıvı birikmesine bağlı lekeler görülür; daha sonra ağ tabakadaki büyük damarların yakınında belirgin kanamalar, son olarak da damar sertliğine bağlı değişiklikler görülür.
Kılcal damar lezyonları böbreklerdeki bozukluklardan da (Kimmelstiel Wilson sendromu ya da diyabetik nefropati) sorumludur. İlk belirti bacaklarda kaval kemiğinin ön yüzündeki yumuşak ödem, bazı olgularda yaygın ödemlerdir. Ödemler, kandaki proteinin (özellikle albümin) azalmasına (hipoproteinemi) başlıdır. Ödemin yanı sıra hiperlipidemi de (kandaki yağ düzeyinde yükselme) görülür; zamanla böbrek yetmezliği gelişir ve başta üre olmak üzere kandaki azotlu maddeler artar. Bu belirtiler genellikle aniden ortaya çıkar ve ölüme yol açabilir. Koroner damarlarda ateroskleroza bağlı lezyonlar sıklıkla 40 yaşından sonra görülür. Şeker hastalarında koroner damar tıkanması ve miyokart enfarktüsü gibi komplikasyonlara da rastlanır.
Çevrel atardamarlardaki lezyonlar da aterosklerozdan kaynaklanır ve tıkayıcı damar hastalıklarıyla, ağır olgularda kangrene yol açabilir. Kangren genellikle vücudun alt bölümlerinde özellikle ayaklarda, daha ender olarak el parmaklarında, kulak memesinde ve kulan sayvanında görülür. Alkol, tütün, travmalar ve büyük ısı değişiklikleri gibi nedenler de kangren oluşumunu kolaylaştırır.
Ayak sırtında, topukta, ayak parmaklarının arasında, deride çürük gibi lekeler ve ağrıların belirmesi, bu bölgelerin uyuşması ve hatta duyu kaybı kangrenin habercisidir.
Kuru kangren o bölgenin mumyalaşmasına neden olabilir; yaş kangren ise ülserleşmesine yol açarak ikincil enfeksiyonların yerleşmesini kolaylaştırır. Kimi zaman mikrobun kana karışmasıyla oluşan sepsis gelişebilir.
Şeker hastalarında sıklıkla 40-60 yaşlar arasında yüksek tansiyon görülse de bu durum şeker hastalığının ağırlığıyla doğrudan bağıntılı değildir.
Ağır tablolarda ve şeker komasında kalp kası zayıflayabilir; buna bağlı olarak nabız hafifler, hızlanır, tansiyon düşer, akut kalp yetmezliği gelişir.
• Üreme Organları: Erkeklerde erken evredeki iktidarsızlık, kadınlarda dismenore (ağrılı adet görme), amenore (adet yokluğu) ve erkek menopoz görülebilir. Şeker hastalığını düşündüren belirtiler vulvada kaşıntı ile kamış başının iltihabıdır (balanit).
• Sinir Sistemi: Şeker hastalığından kolayca etkilenir. Özellikle genç tipi diyabette şiddetli halsizlik, zihinsel uyuşukluk ile ruhsal çöküntü (depresyon) ortaya çıkar. Hastalığın ömür boyu süreceğinin ve ömür boyu insülin tedavisi ile perhizin gerekli olduğunun bilinmesinden kaynaklanan kararsızlık, etkinliğin ve direncin azalmasına neden olur. Çevrel sinirlerde (özellikle siyatik ve trigeminus sinirlerinde) nevralji ve nevrit (sinir iltihabı) görülür. Bu durumun B1 vitamini eksikliği ile bağlantılı olduğu düşünülür; daha ender olarak hareket ve duyu kusurları görülür. Diz kapağı ve kiriş refleksleri azalır ya da kaybolur; bununla birlikte bacaklarda ağrı, karıncalanma ve uyuşma görülmesi tabes dorsalisi düşündürebilir;kiriş refleksleri özellikle genç tipi şeker hastalığında kaybolur. Diyabetik anjiyonöropatide atardamarlardaki dolaşım bozukluklarıyla bağlantılı olarak çevrel sinir liflerinde yapı bozukluğu görülür.
Ayrıca otonom sinir sistemi bozukluğuna bağlı olarak, hastalarda ayağa kalkınca ani kan basıncı düşmesi, idrar torbasında gevşeme ve idrar yapmada zorluk görülebilir. Yine aynı hastaların bağırsak hareketlerinde azalma ve bunun sonucunda bağırsak boşluğunda bakteri kolonilerinin aşırı çoğalması ile mayalanmanın yol açtığı ishal gelişebilir.
• Duyu Organları: En fazla gözde lezyon görülür; katarakt ve kırma (refleksiyon) kusurları kandaki şeker düzeyi yüksek olduğunda ve asidozda ortaya çıkar; bu durumun tedavisi ile ortadan kalkar. Ayrıca ağ tabakada kanama ve ağ tabaka iltihabı sonucunda ender de olsa komplikasyonlar ve gözyuvarı arkası nevriti görülür.

Gidişi ve Klinik Biçimler
Şeker hastalığının gidişi hastalığın ağırlığı ve süresi açısından çok değişkendir; sinsi başlayan ve zamanında fark edilmeyen hastalığın kesin olarak saptanması güçtür. Tedavide insülinin kullanılması metabolizmadaki bozuklukları belirgin ölçüde iyileştirmiş, asidoz (kanda asitlik düzeyinin yükselmesi) tehlikesini azaltmış, böylece yaşam süresini önemli ölçüde uzatmıştır.
Gidişin özellikleri farklı etkenlerle bağlantılıdır; bunların çoğu bilinmemektedir ve yapısal olduğu düşünülmektedir. Bilinen etkenler ya da hastalığın ortaya çıkmasına göre çeşitli tipler belirlenmiştir; genç tipi şeker, erişkin tipi şeker, basit şeker, gizli şeker gibi. Bu sınıflandırma yalnız klinikte genç tipi ve erişkin tipi arasındaki farkın ve şeker hastalığının düzeylerinin belirlenmesi açısından önem taşır.
• Tip 1 diyabet çocuklarda ve gençlerde daha sık görülür. Tip 1 diyabetlilerin vücutlarında yeterli insülin yoktur, çünkü insülin salgılayan pankreas bezinin adacık(beta) hücrelerinde bozukluk vardır.
• Tip 2 diyabet ileri yaşlarda ve şişmanlarda daha sık görülür. Bunlarda insülin yetersizliğinden daha çok insülinin hücreler üzerinde gerekli etkiyi gösterememesi söz konusudur
Tip 1 Diyabet (Genç Tipi Şeker Hastalığı)
• Özellikleri: Vücudun kendisinden kaynaklanan insülin eksikliği, dışardan insülin verilmesi gerekliliği, normal yaşam koşullarında ketoasidoz (kanda keton cisimciklerinin ve asitliğin artması) eğilimi. Sıklıkla genç yaşlarda başlar, önceleri vücutta insüline karşı oluşan antikorlar özgün tip HLA (doku antijeni) ile birlikte görülür.
• Günümüzdeki bilgiler,Tip 1 diyabetin, genetik yatkınlığı olan kişilerde çevresel bir faktör başladığını göstermektedir. Vücut insülin üreten kendi adacık hücrelerini düşman olarak görmekte ve onları yok etmeye uğraşmaktadır. Bu tür hastalıklara otoimmün hastalık denmektedir.
• Dünyada her yıl 100.000 çocuktan 10-40 tanesinde Tip 1 diyabet gelişmektedir. En sık Finlandiya’da görülmektedir. Şu andaki bilgilere göre bir çocukta Tip 1 diyabet gelişmesini önlemek ve diyabeti tam olarak iyileştirmek mümkün değildir.

• Bununla birlikte diyabetin kesin ve kalıcı tedavisi için çok yoğun çalışmalar sürdürülmektedir

Şekil 4 Normal ve diyabetli bir kişinin Adacık Hücresi
Ani başar ve hızla ilerler; halsizlik, polidipsi (aşırı su içme) polifaji (aşırı iştah), poliüri (idrar miktarında artma), yüksek düzeyde glikozüri (idrarda şeker), negatif azot dengesi, düşük tansiyon, git gide zayıflama, cinsel güçte azalma, iş kapasitesinde düşme, ağızda aseton kokusu ve ketonüri (idrarda keton cisimciklerinin çıkması) görülür; hastada asidoz eğiliminin yanı sıra şeker koması tehlikesi de vardır.
Bu belirtiler süreklidir ve hastanın genel durumunun gün geçtikçe kötüleşmesine neden olur.; bu gidişi yalnız insülin tedavisi durdurabilir. Tabloya sıklıkla akciğer veremi eklenebilir ve genel durum daha da bozulur.
Bunlara karşın genç tipi şeker hastalığı zaman zaman iyi gidişli de olabilir. Bu olgularda enerji kaybı ve kilo kaybı yoktur. Hasta uygun perhiz ve başta insülin olmak üzere ilaç tedavisiyle iyileşebilir.
• Tip 1 diyabet tedavisi esas olarak vücut tarafından üretilemeyen insülin hormonun yeterli miktarda ve uygun zamanda yerine konmasına dayanmaktadır
• Beslenme planlanması, egzersiz, sevgi, bilgi, kendi kendine bakım tedavinin diğer yönlerini oluşturur.
• Her Diyabetli;
o Diyabet tedavisi konusunda kendi ustalığını geliştirmeli,
o Ortalama bir doktordan daha çok bilgi sahibi olmalı
o Diyabeti kabullenmeyi ve onunla yaşamayı öğrenmelidir.

Tip 2 Diyabet (Erişkin Tipi Şeker Hastalığı)
Başlangıcı çok sinsidir, tipik belirtiler çok geç ortaya çıkabilir. Poliüri ve polidipsi uzun süre hafif derecede olabilir; genellikle şişmanlarda kilo kaybı fark edilmeyebilir. Bunun gibi güç kaybı ve iş direncinde azalma da herhangi bir yakınmaya yol açmayabilir. Yaşlılarda cinsel güç ve libidonun azalması yaşlılık öncesindeki genel düşkünlüğün ilk belirtilerine benzeyebilir.
Bu tabloyla birlikte ateroskleroz (damar sertliği) ve yüksek tansiyon gibi damar hastalıkları ile ürisemi (kanda ürik asit artışı), gut ve eklem lezyonları gibi metabolizma bozuklukları da görülebilir. Sıklıkla orta yaş ve üstünde görülen bu rahatsızlıklar genellikle şeker hastalığını maskeler. Pek çok hastada şeker hastalığı başka bir amaçla yapılan idrar tahlilinde glikozüri saptandığında ortaya çıkmıştır.
Hastalığın gidişi genellikle ılımlıdır; ketonüri hiç görülmez ya da ender olarak çok geç evrede görülür. Kandaki şeker düzeyi genç tipi şeker hastalığına oranla çok yükselebilir. Kilo kaybı çok yavaştır, hastalık zaman zaman duraklar. Erişkin tipte hastalığın gidişi ender de olsa, bir anda değişebilir; kimi zaman da ilk günden başlayarak asidoz hızla ilerleyerek komaya doğru gider. Sıklıkla baş parmakta kangren görülebilir. İki tip şeker hastalığında sabit sınırlar yoktur, hastalığın birçok ara biçimi vardır.
Şeker hastalığıyla birlikte görülen hastalıkların ve komplikasyonların çok çeşitli olması karmaşık klinik tabloların ortaya çıkmasına yol açar. Örneğin; şeker hastalığının kendine özgü belirtilerine kalp-damar (yüksek tansiyon), böbrek, karaciğer, mide-bağırsak ya da sinir sistemi hastalıklarının belirtileri eklenebilir. Şeker hastalarında ortaya çıkan enfeksiyon hastalıkları da daha ağır gidişli olduğundan ve asidozun ortaya çıkmasını kolaylaştırdığından tehlikeli durumlar yaratabilir. Şeker hastalığının gidişi, uygulanan tedaviden ve hastanın beslenmesinden büyük ölçüde etkilenir.
• Özellikleri: Olguların % 60-90’ında hasta şişmandır. Kandaki insülin düzeyi düşük, normal ya da fazladır; daha çok 40 yaşından sonra başlar, genellikle insülin tedavisi gerektirmez, kalıtımla ilgisi vardır, buna çevresel etkenler de etkindir.
• 20 yaş üstündeki tüm diyabetlilerin %90-95 ini oluşturan Tip 2 diyabet insüline bağımlı olmayan diyabet veya adult diabetes mellitüs olarak adlandırılır. Tip 2 diyabette pankreas bir miktar insülin üretir ancak glikozun hücre içine alınması için yetersizdir. Genellikle uygun diyet ve egzersizle diyabet kontrol altına alınabilir. Ancak medikal tedavi ve insülin enjeksiyonu da gerekebilir.
• Gestasyonal diyabet: Gebelik esnasında gelişen ve gebelik diyabeti olarak adlandırılan hastalıktır. Genellikle hamilelikten sonra kaybolur. Hastaların yarısından çoğunda ise Tip 2 diyabet olarak devam eder.
• Şeker hastalığı ve diyabet: Şeker hastalığı çoğu zaman kısırlık, düşük ve ölü doğuma neden olur. Şeker hastalığının hafif biçimlerinde gebelik, hastalık üzerinde olumsuz bir etki göstermeden ilerleyebilir. Gebeliğin ikinci evresinde genellikle böbrek eşiğinde düşüş görüldüğü anımsanmalıdır; metabolizmadaki bozulduk ağırlaşmasa da idrardaki şeker miktarı artabilir. Bunun tersine, dölütün pankreasındaki insülin salgısının etkisiyle geçici bir düzelme de görülebilir. Ağır biçimlerde ise doğumdan sonra ve loğusalıkta kötüleşme görülebilir. Annenin bebeği emzirmesi için karbonhidratça zengin besinler alması gerekeceğinden emzirme önerilmez.
İNCELEMELER
Kandaki şeker düzeyinin saptanması şeker hastalığının olup olmadığının belirlenmesi açısından en hızlı ve güvenilir yöntemdir.
Poliüri (idrar miktarında artma), polidipsi (aşırı su içme), halsizlik ve kilo kaybıyla ortaya çıkan bir klinik tablo karşısında yalnızca kandaki şeker düzeyinin saptanması doktorun tanı koymasını sağlar.
Yakınmaların, belirti ve bulguların belirsiz olduğu hatta bulunmadığı olgularda ise, yalnızca kandaki şeker düzeyinin saptanması yeterli değildir ve başka incelemeler de gereklidir.
Günümüzde gerek şeker hastalığının tanısı, gerek insülinle ya da kan şekerini düşürücü ilaçlarla tedavi gören şeker hastalarında kan şeker dengesinin değerlendirilebilmesi için çeşitli incelemeler yapılabilir.
Bu incelemeler iki ana gruba ayrılabilir:
Statik Testler
Dinamik Testler
STATİK TESTLER
• Kan Şekeri: Kan şekerinin saptanması için toplardamardan; parmak ucu ya da kulak memesindeki kılcal damarlardan kan alınır. Kılcal damardan kan alma daha az miktarda kan kullanılmasını ve daha hızlı bir değerlendirme yapılmasını sağlar; kılcal damar kanındaki şeker düzeyi, toplar damar kanındakine oranla biraz yüksek (bazal koşullarda %3-4 mg, şeker yükleme testinde %30-40 mg), plazmada saptanan kan şekerinden biraz düşüktür.
Şeker hastalarında, sağlıklı bireylerden farklı olarak gün boyunca kan şekerinde dalgalanmalar olabilir; en uygun tedaviyi saptamak için kan şekeri düzeyinin dikkatle kontrol edilmesi gerekir.
• Glikozüri (idrarda şeker) : Normal olarak böbrekteki kılcal damar yumaklarında (glomerül) süzülen glikoz, borucuklardan hemen tümüyle geri emilir. 24 saatlik idrarda30-40 mg kadar şeker bulunabilir.
Kan şekeri %180 mg’ı aştığında idrarda şeker çıkar; bununla birlikte, bu değerin bireyden bireye değişebileceği göz önüne alınmalıdır. Bu nedenle, kan şekeri %180 mg’ın altında olduğunda da idrarda şeker bulunabilir ya da yaşlılarda olduğu gibi, kan şekerinin yüksek olmasına karşın idrarda şeker bulunmayabilir.
• Ketonüri (idrarda keton cisimciklerinin çıkması): Normal olarak keton cisimleri (asetasetik asit, betahidroksibitürik asit ve aseton) idrarda bulunmaz. Yağ yıkımının arttığı durumlarda (uzun süren açlık ya da insülin yetmezliği) idrarda görülür.
Piyasada, kan şekeri, glikozüri ve ketonürinin hızla saptanması için, evde kolayca kullanılabilen şeritler satılmaktadır.
• İnsülinemi (kan insülin düzeyi): Kimilerine göre, kandaki insülin düzeyinin saptanması, şeker hastalığının tanısı açısından bir önem taşımaz. Genç tipi şeker hastalığında kan insülin düzeyi çok düşük, oysa erişkin tipinde normal hatta yüksektir. Sağlıklı bireylerde de gerek bazal koşullarda, gerek şeker yüklemesinden sonra, insülin düzeyinde şeker hastalarındaki değişikliklere benzeyen dalgalanmalar saptanmıştır. Glikoz dayanıklılığı azalan kişiler şeker hastalığına daha fazla eğilim gösterir.
• Peptit-C: İnsülin vücutta proinsülin olarak yapılır; bu molekül daha sonra insülin ve peptit-C’ye ayrılır. her ikisi de miktarda salınır, yarı ömürleri benzerdir (insülininki biraz daha uzundur); buna karşılık, insülinin büyük bölümü karaciğerde tutulurken, peptit-C idrarda tümüyle atılır. Bu nedenle bu molekülün saptanmasıyla pankreasın beta hücrelerinin salgı gücü kesin olarak değerlendirilebilir. Yalnızca insülin miktarının belirlenmesi kanda insülin karşıtı antikorların bulunduğu durumlarda yanlış değerler vereceğinden peptit-C’nin de belirlenmesi daha önce insülin tedavisi görenler de çok önemlidir.
• Glikozlu hemoglobinler: Glikozlu hemoglobin terimi normal insan hemoglobininin glisit köklerine bağlanan fraksiyonlarını belirtir. Klinik açıdan bu fraksiyonların en önemlisi, sağlıklı bireylerde hemoglobinin yaklaşık %4’ünü oluşturan ve şeker hastalarında 3-4 kat artabilen HbAlc’dır. Glikozlu hemoglobin, kandaki şeker düzeyinin göstergesi olarak kabul edilir; özellikle son araştırmalar bu bileşiğin, testten önceki son 3-4 haftalık kan şekeri düzeyini yansıtabildiğini göstermektedir. Kandaki glikoz düzeyi ve glikozüriyle (idrarda şeker) birlikte HbAlc düzeyi, şeker hastalarının uzun süreli kontrolünde yararlıdır. Kan şeker düzeyi normale düşürülemeyen şeker hastalarında yüksek glikozlu hemoglobin değeri, kan şekerinin düşürücü tedaviden sonra azalmaktadır.
Şeker hastalığının erken tanısında ağızdan yapılan şeker yükleme testiyle birlikte glikozlu hemoglobinin de kullanılması önerilmiştir. Bazı çevrelere göre, bu yöntem yükleme testinin sahte pozitif çıktığı durumlarda ( örneğin hiperüresemi (kanda ürik asit miktarının artması) alkolizm, kurşun zehirlenmesi, aspirin kullananlar ve patolojik hemoglobinlerin varlığında) yararlıdır.
DİNAMİK TESTLER
• Ağızdan Şeker Yükleme: Ağızdan şeker yükleme testi kandaki şeker düzeyi normal olmayan, buna karşılık klinik belirti vermeyen ya da çok az verenlerde şeker hastalığı ya da glikoza dayanıksızlık tanısı koymak için çok kullanılır. Son zamanlarda, kısa zamanda yüksek miktarda şeker alımının normal beslenmeyi yansıtmadığı için bu testin fizyolojik bir uyarı sağlamadığı ileri sürülmüştür. Ağızdan verilen glikoz bağırsaklarda hızla emilir; kullanılmayan glikoz kandaki şeker düzeyinin arttırır ve buna bağlı olarak insülin salgısını uyarır.
Testin standart uygulama yöntemine göre erişkinlerde, 250-300 cc suda eritilmiş 75gr glikoz 5-10 dakikada verilir.
Çocuklarda doz vücut ağırlığının her kilogramı için 1,75mg’dır; gebelerde ile 100mg yükleme önerilir. Ağızdan şeker yükleme sağlıklı, dinlenmiş bireylerde en az 10 saatlik açlık döneminden sonra uygulanmalıdır; bu süre 16 saati geçmemelidir ve kişi bir gün önce en az 150 gr karbonhidrat almış olmalıdır. Değerlendirme için glikoz alımından hemen önce, hemen sonra ve ardından 2 saat içinde her yarım saatte bir toplar damardan kan alınır.
Testten önce ve test sırasında sigara içilmesi ve ilaç alınması sonuçları belirgin ölçüde değiştirebilir; glikoz dayanıklılığı azalır. Kandaki şeker düzeyi 50 yaşından sonra her 10 yılda yaklaşık 10mg artar.
Testin gebelik sırasında uygulanması önem taşır; şeker hastalarında düşük, ölü doğum, döllükte yapı bozukluğu gibi tehlikelerin sağlıklı kadınlara oranla daha yüksek olduğu bilinmektedir. İdrarında şeker çıkan ya da eski gebeliği sırasında kendiliğinden düşük yapmış ya da döllükte yapı bozuklukları saptanmış gebelerde test yapılmalıdır.
Ağızdan şeker yükleme testi sırasında sağlıklı bireylerde ve şeker hastası olmayan şişmanlarda insülin salgılanması hızla yükselir. Genç tipi şeker hastalığı olanlarda yanıt yoktur; oysa erişkin tipi şeker hastalığında insülin salgılanmasında gecikme olur.
• Toplar Damar Yoluyla Şeker Yükleme: Toplar damar yoluyla şeker yüklemeye, öncekine oranla daha ender başvurulur. Ağızdan şeker yükleme testinde bulantı ya da kusma görülebilecek kişilerde, midesi alınmış ya da mide bağırsak hastalığı olanlarda bu yöntem uygulanır.
Şeker damardan verildiğinde mide ve bağırsaklardaki emilimden mide bağırsak enzimlerinden ya da vagus siniriyle ilgili etkenlerden etkilenmez.
Hasta ağızdan yükleme testinde olduğu gibi hazırlanır. Test, 3 dakika içinde, toplar damara enjeksiyonla, %33’lük eriyikten kilo başına 0.5 gr verilmesine dayanır.
Sağlıklı bireyde bunun ardından kan şekeri hemen yükselir, hızla insülin salgılanır. Şeker enjeksiyonundan sonra 3, 10, 20, 30, 40, 50 ve 60. dakikalarda damardan kan alınarak incelenir.
• Tolbutamit Testi: Tolbutamit ilk keşfedilen sülfanilürelerdendir; pankreasın beta hücrelerindeki insülin salgılanmasını uyarır ve buna bağlı olarak kan şekerinin azalmasını sağlar. Bu test, pankreastaki insülin deposunu değerlendirmek amacıyla kullanılır. Testin uygulanması için damar içine yaklaşık 3 dakikada 1gr tolbutamit enjekte edilir. Kan şekeri ve insülinin saptanması için 3, 5, 20, 30 ve 60. dakikalarda kan alınır. Normal olarak kan şekeri 20. dakikada 30. dakikadaki kan şekerinden bağımsız olarak bazal değere oranla %80 azalır; bazal kan şekerine oranla 20. dakikada %80’den 30. dakikada %77’den fazla olursa şeker hastalığı tanısı konulabilir. Sağlıklı bireylerde, kandaki insülin düzeyi 3-5 dakikalar arasında en yüksek değerdedir; daha sonra 20 dakika içinde bazal değerlere kadar düşer.
TEDAVİ
Tedavi hastalığın tipine göre değişir; genç tipi şeker hastalığında başlıca ilaç insülindir. Pankreas insülin yapmadığından vücudun gereksinimi olan insülin dışardan ilaç olarak verilir. Burada önemli bir noktayı aydınlatmak gerekir. Sağlıklı bir insan da pankreastan salgılanan insülin, alınan şeker miktarı ile orantılıdır. Dolayısıyla az ya da çok şeker yemenin herhangi bir tehlikesi yoktur. Oysa şeker hastaları için durum böyle değildir. Şeker hastası her gün belirli miktarda insülin alır; bu da ancak kesin olarak belirli bir miktardaki şekeri metabolize eder. Bu nedenle alınan besin miktarı ile dışardan verilen insülin arasında kesin bir orantı olmalıdır.
Genellikle şeker hastaları çok yememeli, tatlılardan ve zararlı olabilecek yiyeceklerden uzak durmalıdır. Öte yandan gerekenden daha az yemeleri de sakıncalıdır. İnsülin alan kişi az miktarda şeker yerse insülin kandaki şeker düzeyini tehlikeli olacak şekilde düşürerek hipoglisemi (kan şekerinde düşme) krizlerinin ortaya çıkmasına neden olur; soğuk terleme, titreme ve bilinç bulanıklığıyla başlayan bu tablo hipoglisemi komasıyla sonlanabilir. Şeker hastaları sağlıklarını korumak için, insülin almanın yanı sıra beslenmelerine de dikkat etmek zorundadır.
Erişkin tipi şeker hastalığı genellikle insülinle tedavi edilmez ya da insülinin yanında başka ilaçlar da kullanılır. Erişkin tipi şeker hastalığının temelinde insülin eksikliği değil, insülinin etki mekanizmasının engellenmesi yatar. Bu tip hastalarda tedavi perhize dayanır. Genellikle yalnızca beslenmeyi düzenleyerek başka bir tedavi gerekmeden hastalık belirtilerinin ortadan kalkması sağlanabilir. Bu önlem yeterli olmazsa ağızdan alınan ve kan şekerinin düşürücü ilaçlar da kullanılır. Tedavinin genellikle yaşam boyu sürmesi gerektiğinden bu ilaçların ağızdan alınması önemli bir avantajdır. İnsülin ise bir protein olduğundan sindirim sırasında yapısı bozulur. Bu nedenle ağızdan alınmamalı iğne ile verilmelidir. Kan şekerini düşürücü ilaçlar başlıca iki grupta toplanabilir: Tolbutamit, Karbutamit, Klorpropamit, Glibenklamit gibi sülfamitler ve Biguanitler. Bu iki grubun etki mekanizmaları farklıdır. Sülfamitler, insülin salgılama gücü olan pankreası daha fazla salgı yapması için uyarır. Etkisi bir dereceye kadar engellenen insülinin miktarı artacağından yararlı bir düzeye ulaşır. Kan şekerini düşüren sülfamitlerle tedavinin ilk yıllarında, ilaçların pankreas üzerindeki uyarılarının pankreas dokusunun tükenmesine yol açacağından korkuluyordu; bilimsel araştırmalar böyle bir sonucun ortaya çıkmadığını gösterdi. Biguanitler ise pankreası değil doğrudan dokuları etkileyerek şeker kullanımını arttırır.
Erişkin tipi şeker hastalığında perhizin yanı sıra ilaçların kullanılması ve gerekirse insülin verilmesi her zaman hastada belirtilerin ortadan kalkmasını sağlar.

Nasıl verici olunabilir?
Organlarınızın birini veya bir kısmını hayat arkadaşınıza veya yakın bir arkadaşınıza vermeyi düşünüyorsanız birkaç konudan emin olmanız çok önemlidir:
* Organlarınızın alıcıya uygun olması gerekir.
* Kendi sağlığınız açısından alacağınız risk kabul edilebilir düzeyde olmalıdır.
* Verici olmanız için size maddi veya başka yollarla baskı yapılmamalıdır.
Bu son madde çok önemlidir. İnsanların özgürlüğünün kısıtlanmadığından emin olmak için kanun yakın akraba olmayan herkes arasında gerçekleşecek nakilleri gözden geçirmesini istemektedir.
Unutmayınız ki istediğiniz zaman fikrinizi değiştirmekte tamamen serbestsiniz.
Tıbbi kontroller
Verici olmak isteğinizi yakın ailenizle ve doktorunuzla konuştuktan sonra bir uzmanın uygunluğunuzu değerlendirmesi ve size işlemi açıklaması gerekecektir. Uygun olup olmadığınız bir dizi tıbbi test sonucunda belirlenecektir. İlk elde yapılacak olan testlerin sonucu organınızın alici için uygun olup olmadığının belirlenmesine yardımcı olacaktır. Uygun olmayan bir organla yapılan naklin basarisiz olma olasılığı yüksektir.
Organınız uygun olabilecek gibi görünüyorsa, kendi sağlığınızın da bu işlemden mümkün olduğunca az etkilenecek kadar iyi olması şarttır. Kan ve idrar tahlilleri, kalbiniz ve diğer organlarınızla ilgili testler yapılabilir. Ayrıca, örneğin, söz konusu organa giden kan damarlarının sağlıklı olduğunun kanıtlanması gibi başka özel testlere de gerek olabilir. Vericiye geçebilecek bir hastalığınızın olmaması da önemlidir.
Bağımsız değerlendirme
Alıcıdan sorumlu olmayan ve nakli yapacak ekibin bir üyesi olmayan bağımsız bir değerlendiriciyi görmeniz de istenecektir. Bu kişi olayı anladığınızdan emin olmak zorundadır ve size neden verici olmak istediğiniz gibi sorular sorarak verici olmak için herhangi bir baskı altında bulunmadığınızdan emin olmak isteyecektir. değerlendirici sizi herhangi bir baskıya karsı koruyacak olan bir rapor gönderecektir. değerlendirici, alıcıyla da konuşacaktır.
Riskler nelerdir?
Sizin için
Tüm test sonuçları tatminkâr çikarsa verici olmak için son kararınızı vermeden önce, aldığınız riskleri anlamanız gerekir. Genel olarak vericinin riski düşüktür, ancak verici olmak doktorunuzun açıklayacağı büyük bir ameliyatı gerektirecektir. Muhtemelen hastanede 8 – 10 gün kalmanız gerekecek ve sonra da tamamen iyileşmek için çoğu kez birkaç hafta veya aya ihtiyacınız olacaktır. Küçük veya büyük her ameliyatin az da olsa riski vardır.
Tek bir böbrekle veya daha az akciğer veya bağırsakla tamamen normal bir yasam sürebilirsiniz ve karaciğeriniz de kendisini tamir edecektir. Ancak uzun dönemde ameliyatin kendisiyle ilgili olarak veya örnegin tek kalan böbreginizde bir hastalik ortaya çikarsa sorunlar olusabilir.
Alici için
Tüm nakiller basarili degildir ve bazilarinin islevini yerine getirmeye baslamasi zaman alabilir. Alicinin ameliyatta veya ameliyat sonrası dönemde ölme riski az da olsa vardır. Bu sonuç siz ve alici için en kötü sonuçtur, ama göz önünde bulundurulması gerekir. Neyse ki çoğu canlı nakil basarilidir. Yine de hem alici hem de nakledilen organın iyileşmesi vakit alabilir ve ameliyattan sonra bir süre hastaya diyaliz veya yasam desteği gerekebilir.
Alici ilk dönemi atlattıktan sonra vücudunun yeni organı reddetmemesi için hayati boyunca özel ilaçlar almak zorunda kalacaktır. Bu ilaçların yan etkileri olabilir ve tüm bağışıklık sistemini etkilediklerinden alicinin enfeksiyon kapmasını kolaylaştırabilir, ama alıcıların büyük çoğunluğu tekrar normal yaşamlarına dönebilecektir.

SORULAR…
Organ bağışı benim tıbbi bakımımı etkiler mi?
– Hayır. Organ bağışlayan kişinin organlarının kullanılması ancak o kişiye tıbben yapılacak tüm tedaviler uygulandıktan sonra gündeme gelir.

Organ bağışı dini inançlara aykırı mıdır?
-Kesinlikle hayır. İslam dini de dahil olmak üzere tüm büyük dinlerde organ bağışına aykırı bir durum yoktur. Ayrıca tüm büyük dinler organ ticaretini lanetlemektedir.

Organlarımı bağışlamak için ne yapmalıyım?
-Bir organ bağış kartı alıp yanınızda taşımanız yeterlidir. Organ bağış kartlarını hastanelerden temin edebilirsiniz. Kart temini konusunda daha ayrıntılı bilgi için Organ Nakli Kuruluşları Koordinasyon Derneği ( 0 212 635 85 85 ) temasa geçebilirsiniz. Organlarını bağışlayan bir kişinin bu durumdan ailesini önceden haberdar etmesinde yarar vardır.

Ben sadece böbreklerimi bağışlamak, diğer organlarımı bağışlamamak istiyorum, ne yapmalıyım?
-Bağış kartında bunu belirtmeniz yeterlidir.

Organlarımı bağışlamıştım, vazgeçebilir miyim?
-Evet. Bu iş yanınızda taşıdığınız bağış kartını yırtıp atmanız yeterlidir.

Organ bağışı için yaş sınırı var mıdır?
-Hayır. Beyin ölümü gerçekleşmiş 18 yaşından küçüklerin organlarının kullanılması için ebeveynleri izin vermelidir.

Bağışladığım organlarım para ile bir başkasına satılabilir mi?
-Hayır. Türkiye’de bugüne kadar böyle bir olay olmamıştır ve olamaz. Medyaya yansıyan organ ticareti haberleri tek böbreklerini para ile satan insanları anlatmaktadır.

İŞTAHSIZILIK:İştahsızlık ,yemek yeme isteğinin azalması veya kaybolmasıdır. İştahsızlık birçok sindirim sistemi hastalıklarında gelişebileceği gibi,sindirim sistemi dış organları bozukluklarında ve psikiyatrik bozukluklarda da oluşabilecek olan bir belirtidir.Bu nedenle iştahsızlığı belli bir hastalığın belirtisi olarak el alıp ,burada teşhise varmak olanaksızdır.Beslenme isteği hipotalamustaki başlıca iki merkez tarafından kontrol edilmektedir.Bunlardan biri “Açlık merkezi” diğeri ise “Tokluk merkezidir”.Yeterli bir yemekten sonra doymuşluk merkezi,açlık merkezini baskı altına alarak yemek yeme isteğini bastırır.İştahsızlık birçok sindirim sistemi hastalıklarının ortak belirtisi olabilir.
YUTMA GÜÇLÜĞÜ(DİSFAJİ):Yutma güçlüğünde ,hasta yutma olayı sırasında sıvı yada katı maddenin belli bir noktada takıldığından şikayetçidir.Yutma sırasında ağrının gelişmesine “Odinofaji” denilmektedir.Etkenleri yerleştiği yere göre ikiye ayrılır:a-“Ağız –Yutak”b-Özafagus’tan kaynaklanan yutma güçlüğüdür.
Ağız-Yutak Bölgesinden kaynaklanan yutma güçlüklerinin etkenleri de şunlardır:Dilde gelişen iltihaplar,bademcik iltihapları,yutak iltihapları,dil ülserleri,kabakulak boyun lenf bezlerinin aşırı büyümesi ,tetanos,tiroit bezi iltihapları,kuduz,miyastenia gravis,Sjörgen sendromu.
Yemek borusundan kaynaklanan yutma güçlüklerini ise öyle sıralayabiliriz:Özafagus İltihapları,Özafagusta yabancı cisim,özafagus kanseri,hiatus hernisi,özafagus divertikülü, özafagusun nebde darlıkları,Sjögren sendromu,Hipertiroidizm,aorta anevrizması,kalpte sol atriumun büyümesi,akalazia ve Plummer-Vinson sendromu.
NEFES KOKMASI:Çeşitli etkenleri vardır fakat en sık görülenleri diş çürükleri ve ağız sağlığını iyi korunmamasıdır.Diğer etkenler:Diş etlerinde,burunda,sinüslerde gelişen iltihaplar,bademcik enfeksiyonları,akciğer iltihapları,üremi ile seyreden böbrek hastalıkları ve şeker hastalığı sırasında gelişen ketonemi sırasında da nefes kokabilir.
GEĞİRME VE REGÜRJİTASYON:Geğirme ,mide ya da özafagusdaki havanın karın kaslarının kasılmasıyla zorlu bir biçimde ağızdan çıkartılması olayıdır.Geğirme sıklıkla mide ülseri ,midenin kardia bölümü bozuklukları ya da safra yolları ve kesesi hastalıklarında rtya çıkan bir belirtidir.
Regürjitasyon ile kusma birbirleriyle karıştırılan iki belirtidir.Regürjitasyonda ,mide ya da ozafagusdaki besin maddelerinin karın kasları kasılmaksızın ,herhangi bir zorlama olmaksızın,adeta kendiliğinden ağız boşluğuna gelmeleri olayıdır.Midenin aşırı dolu olması ,özafagusda gelişen anormal darlıklar regürjitasyona neden olur.
HAZIMSIZLIK:Hazımsızlık ,yemek yedikten sonra mide bölgesinde hissedilen bir rahatsızlık hazımsızlık olarak tanımlanmaktadır.Nedenleri psikolojik olabildiği gibi bazı durumlarda tanımlanamamaktadır.Bazı hazımsızlıklar ise belli kesin maddelerinin yenilmesinden sonra ortaya çıkmaktadırlar.Bu gibi durumlarda yakınmaya yol açan maddeler yenilmemelidir.Mide ülserinde ,mide kanserinde gastritlerde,safra kesesi ve yolları hastalıklarında hazımsızlık gelişmektedir.
PİROZİS-YANMA HİSSİ:Pirosiz ,göğüs kemiği altında ya da epigastrium bölgesinde hissedilen bir yanma duygusudur.Bu duygu,özofagusun mideye yakın bölümünün mideden özofagusa geri gelen ve midenin asidiyle temas etmiş olan besinlerin özofagusun bu bölgesindeki mukozayı uyarmasına bağlıdır.Bu uyarı bölgedeki özofagus kaslarını şiddetli bir kasılmaya yönelterek,ağrıya neden olmaktadır.hamilelik sırasında oran % 42-48 oranlarına çıkmaktadır.Alkol ve aspirin gibi bazı maddelerde pirozise neden olmaktadır.
BULANTI-KUSMA:Bulantı ve kusma yalnızca sindirim sistemi hastalıklarını ilgilendiren bir belirti değildir.Vücutta gelişen çeşitli hastalık ve bozukluklar bu iki belirtiye yol açabilirler.Mide bulantısı karşı konulmaz bir kusma duygusudur.Kusma ise mide içindeki maddelerin karın kaslarının kasılmasıyla zorlu bir biçimde özofagus yoluyla ağıza yada ağızdan çıkartılmasıdır.Bulantı ya sıklıkla kusmaya öncülük eder ya da onunla birlikte gelişir. Bulantı ile birlikte terleme,solukluk,aşırı tükürük salgılama,kalbin yavaş atması(bradikardi), tansiyonun düşmesi (hipotansiyon) ve iştahsızlık gibi bozukluklar eklenebilir.
Kusma eğer uzun sürmüşse,dışarı atılan mide salgıları nedeniyle vücut aşırı “Su”, ”Asit” ve “Potasyum”kaybetmiş olur.Su kaybı,”Hipovolemi” denilen kan hacminin azalması-na ;hidroklorik asit (HCl) biçimindeki asit kaybı ,”Alkaloz”denilen vücut sıvılarının alkali tarafa kaymasına potasyum kaybı ise ,”Hipokalemi”denilen vücut sıvılarında potasyum azalmalarına yol açmaktadır.Bunların her biri ise tek başına insan organizmasının hassas dengesini olumsuz biçimde etkileyebilmektedir.Hatta ölüme bile yol açabilmektedir.Sürekli ve şiddetli kusmaları sırasında ,özofagusun son bölümü ile midenin kardia bölümü içeren yırtıklar gelişebilmektedir.Kusma sırasında yanlışlıkla nefes alındığında,solunum yollarına ve akciğerlere besin artıkları kaçabilir.Buna bağlı olarak da “Aspirasyon pnömonisi”denilen bir zatürree çeşidi gelişebilir.
Kusmaya neden olan çeşitli etkenler şunlardır:Sindirim sisteminin tahriş olması,sindirim kanalındaki iltihaplar,ülserler,darlıklar,tıkanmalar,pankreasta gelişen iltihaplar,safra kesesi ve yollarını ilgilendiren iltihap ve tıkanmalar,periton zarının iltihaplanması(apandisit),sindirim kanalındaki kanamlar ve buna benzer bir çok etken vardır.
HEMATEMEZ-MELENA ( KAN KUSMA-DIŞKIDA KAN ÇIKMASI )Hematamez , kan kusma durumuna verilen addır.Dışkının katran gibi siyah çıkması durumuna ise melena adı verilir.Bunun dışında dışkıda taze,kırmızı kan da saptanabileceği gibi yalnız kimyasal reaksiyonlarla ortaya konabilen kan da dışkıya karışmış olabilir.
Hematemezde kusulan kan,eğer kırmızıysa kanamanın çok yeni olduğu düşünülmelidir çünkü bir süre kalan kan midedeki HCl ‘nin etkisiyle kahve telvesi görünümü kazanır.Bunun sonucu da hematemezde çıkartılan kan kahve telvesine benzer.Hematemezi yaratan etken sindirim kanalından kaynaklanabileceği gibi üst solunum yollarındaki bir kanamadan kaynaklanan kanın yutulmasıyla oluşabilir.
Hematemez oluşturan etkenleri kaynaklarına göre şöyle özetleyebiliriz:
Yutulmuş kan:Burun kanaması,dişeti kanaması,hemoptizi kanının yutulması
Özofagus kaynaklı:Özofagus ülserlerinin kanması,özofagus tümörlerinin kanaması,özofagusun yabancı bir cisimle yaralanması ,Mallory-Weiss sendromu .
Mide kaynaklı:Kanayan mide ülserleri ,kanayan gastritler,hiatus hernisi,mide tümörleri.
Duodenum kaynaklı:Duodenum ülseri,duodenum tümörleri ,safra taşlarının duodenuma düşüp burayı zedelemeleri.
Diğer etkenler: Çiçek hastalığı,sifilis,sarı humma,sıtma,kolera,hemofili,skorbüt,K vitamini eksikliği,sindirim kanalı ameliyatları,sindirim sistemi etkileyen delici ya da küt yaralanmalar.
Melena ,dışkıda kan çıkması olayına denir.Hematemeze yol açan tüm etkenler melenaya yol açabilir.Bunun dışında tifo,incebağırsak tümörleri incebağırsakları besleyen bazı damarların tıkanması ,bağırsakların yaralanması da melenaya yol açabilir.Diğer etkenler kaynaklandıkları bölgeye göre şöyledir:
İncebağırsaklar:Ülserler,tifo,yaralanmalar,damar tıkanıklıkları.
Kolonlar:Kolon kanseri,dizanteri kolitis ülseroza,kolon tüberkülozu,polipler,damar tıkanıklıkları.
Rektum:Polipler,Rektum kanseri,sifilis ya da tüberküloz ülserleri,yaralanmalar,rektum iltihabı (proktis).
Diğer etkenler:Kolera ,sarı humma,skorbüt,K vitamini eksikliği
KABIZLIK:Kişinin 3-4 günde bir zorlanarak,az sayıda ,genellikle küçük yuvarlak kitleler halinde dışkılaması durumudur.Kabızlık oluştuğunda ,buna baş ağrısı ,iştahsızlık,dilde paslanma gibi ek belirtiler de eklenir.Kabız kimseler,dışkılama sırasında aşırı derecede ıkındıklarından,hemoroid riskiyle daha fazla karşı karşıyadır.Sıklıkla da kabızlıkla ve hemoroid bir arada görülür.
Kalınbağırsakların işlevleri büyük ölçüde otonom sinir sisteminin denetimi altındadır. Kalınbağırsaklarda ileriye doğru olan hareketler yeterli şiddette değil ise kabızlık gelişmemesi için hiçbir neden kalmamaktadır.Etkenleri:Bazı kötü alışkanlıklar,beslenme ve yaşam tarzı uygunsuzluklarıdır.Bedensel yönden hareketsiz bir yaşantıya sahip olan kimselerde, bitki kökenli besinlerden fakir bir beslenme rejimi uygulayan kimselerde kabızlık belirtisinin ortaya çıkmaması için hemen hemen hiçbir neden yok gibidir.Kabızlığı yok etmek için bu davranışlarda kaçınmamız gerekmektedir.
Kabızlıkların bir bölümü ise vücutta gelişen bazı hastalıkların bir ortak sonucu ,bir belirtisi olarak karşımıza çıkmaktadır.bu hastalıkların bazıları şunlardır:Ateşli hastalıklar,bazı infeksiyonlar,apandisit,Peritonit,pilor stenozu ,menenjit,bazı sirozlar,kolon kanseri,iritabl kolon (spastik kolon),megakolon,atonik kolon,kalsiyum azlığı,potasyum azlığı,B1 vitamini azlığı,hipotirodizm,hiperparatiroidizm,Parkinson sendromu,kurşun zehirlenmesi,morfinin zerki,bağırsak tıkanması gibi.
Rektumda gelişen nedbe darlıkları hemoroidler,anüs fisürleri,anüs fistülleri,anüs apseleri varlığında ,dışkılama sırasında şiddetli bir ağrı oluştuğunda hastalar dışkılamamaya çaba gösterirler,bu da kabızlığa yol açar.
İSHAL(DAİRE)İshal ,dışkının bağırsaklardan hızlı geçmesi ve çok sulu olarak çıkartılması durumuna verilen addır.Kalınbağırsaklardan geçen besin artıklarından fazlalık suyun geri emilmesi,özellikle çıkan ve yatay kolonlarda gerçekleştirilmektedir ve dışkı içinde günde 100 ml kadar suyun atılması normal sayılmaktadır.
İshaller,ani ve müzmin olmak üzere başlıca iki grupta incelenebilir:
A) Ani (akut) ishaller:1-Viral gastroentrit:Çeşitli virüslerin neden olduğu sindirim kanalı iltihaplarında halsizlik ,kas ağrısı ,iştahsızlık,bulantı ve kusmayla birlikte ishal de gelişir.Genellikle ateş ortaya çıkmaz.
2-Stafilokoklara bağlı ishaller:Stafilokok denilen bazı bakteriler ,besin maddelerine bulaştıklarında burada ürerler ve “Enterotoksin”denilen bir zehir maddesi üretirler.Stafilokokların besinlere bulaşması genellikle derideki ve özellikle ellerdeki yaralardan ya da kirli ellerden olmaktadır.Stafilokokların bulaşmış olduğu besin maddesini yemiş olan kişide ,1-6 saat sonra kanlı bir ishal gelişir.Hastada bulantı ,kusma,karında kramp tarzında ağrı da gelişir.Besinlerin temiz koşullarda hazırlanıp korunması gerekmektedir.
3-Koleraya bağlı ishal:Vibrio kolera ile bulaşmış besin maddelerini yiyen kimselerde1-3 gün sonra şiddetli ,kansız bir ishal gelişmektedir.Çıkartılan dışkı,yıkanmış pirinç suyu gibidir.Hasta aşırı miktarda su kaybeder.İshal sırasında karında kramp tarzında ağrılar da gelişir.
4-Dizanteri ishalleri:Dizanteri ishallerinde çıkartılan dışkı kanlı ve cerahatlidir.”Şigella dizantesi”;”Şigella fleksneri “,”Şigella solei”,”Salmonella paratifo”adlı bakteriler,”Giardia lamblia”,”Balantidium koli”,”Entemoeba histolitka “,”Trikomonas himinis” adlı protozoalar dizanteri etkenleridir.
B)Müzmin (kronik) ishaller:1-Aralıklı ortaya çıkan ishalleri şöyle sıralayabiliriz:İritabl koln (spastik koln),karsinoid tümörleri paratiroit hormon yetersizliği, böbreküstü bezi korteksi yetmezliği,hipertiroidizm pernisiyöz anemi,müzmin pankreas iltihabı,fibrokistik hastalık,nontropikal spru,Crohn hastalığı ,Kolitis ülseroza,bağırsak tüberkülozu.
2-Sürekli ishaller ise şöyle sıralanabilir:Whipple hastalığı ,bağırsak fistülleri ,bazı
safra kesesi ya da yolları hastalıkları.
İshallerde uygulanacak olan ilkyardım,hastaya bol miktarda su içermektedir.Böylece
Vücut ishalle kaybettiği suyu yerine koyabilecektir.Uygulanacak asıl tedavi ise,ishal
Oluşturan etkenin saptanıp ,ortadan kaldırılmasıdır.
GAZ:Sindirim kanalındaki gaz başlıca üç kaynaktan kaynaklanmaktadır.Bunlardan ilki yemek yerken yada su içerken bir miktar havanın da yutulmasıdır(aerofji).İkincisi bağırsaklarda normal olarak bulunan bazı bakterilerin karbondioksit,metan ve hidrojen gazı üretmeleridir.Üçüncüsü ise kandaki bazı gazların ve özellikle de azot gazının bağırsak boşluğuna geçmesidir.Bu gazların bir bölümü geğirme ile ,bir bölümü yeniden kana karışarak bir bölümü de anüsten geçerek ,bağırsak kanalından uzaklaştırılmaktadır.Hidrojen, karbondioksit ve metan gazlarının büyük bir bölümü bağırsak boşluğundan kan geçtikten sonra,bakterilerin bazı gazları özellikle ,hidrojen gazını kullanmalarını engellediklerinden,bağırsaklardaki hidrojen gazının artmasına neden olurlar.
Sinirli kimselerde,sürekli sakız çiğneyenlerde hava yutma daha fazla olmaktadır.Bu da gazdan yakınmaya yol açmaktadır.Burun tıkanıklığı ve bazı damak ve diş bozuklukları olan kimseler yemek yerken ya da su içerken normalden daha fazla hava yutarlar.Bu gibi bozuklukların tedavi edilmesi gaz oluşumunu engelleyebilir.Hızlı ve çok yemek yemek,yemekler içersinde fazla miktarda içki çimek aşırı hava yutulmasında rol oynamaktadır.
KARIN AĞRISI:Karın ağrılarının başlıca iki etken vardır:Bunlardan ilki periton içi nedenlerden kaynaklanan karın ağrıları ,ikincisi ise periton dışı etkenlerden kaynaklanan ağrılardır.Karın ağrılarının etkenleri şunlardır:
Periton içi nedenlere bağlı karın ağrıları:
•Periton:1-Bakteriyel peritonit a)Mide,safra kesesi ve bağırsak delinmeleri, b)Peritonun kan yolu ya da diğer bazı yollarla taşınan tüberküloz,streptokok,pnömokok ve diğer bazı mikroorganizmaların etkisiyle iltihaplanması.
2-Kimyasal ya da nonbakteriyel peritonit:Yumurtalık kistlerinin patlaması ,mide ülserinin delinmesi,safra kesesinin delinmesi.
•Karın içindeki içi dolu organlar:1-Karaciğer iltihabı (hepatit),2-Karaciğer apsesi, 3-Pankreas iltihabı(pankreatit),4-Dalak apsesi
•Karın içindeki içi boş organlar:1-Peptik ülserler,2-Apandisit ,3-Kolesistit,4-Kolon iltihabı(kolit),5-Crohn hastalığı (Regional enteritis),6-Kolitis ülseroza,7-Gastroentrit(mide ve bağırsakların iltihabı)
•Pelvis organları:1-Endometrit(endometrium iltihabı),2-Tuboovarien apseler, 3-Over(yumurtalık)apseleri,4-Pelvis iltihabı
•Mezenter:1-Mezenter lenf bezlerinin iltihaplanması
Damarsal kökenli ağrılar:
•İskemiler:1-Dalak infarktüsü,2-Karaciğer infarktüsü,3-Mezenter damarlarının tıkanması,4-Omentum damarlarının tıkanması,
•Periton içi kanamalar:1-Dalak yırtılması,2-Karaciğer yırtılması,3-Dış gebeliklerde damar yırtılmaları,4-Karın içi anevrizmalarının yırtılmaları,5-Mezenter damarlarının yırtılması
Mekanik tıkanma ya da gerilmelerden kaynaklanan ağrılar:
•Bağırsakların tıkanması ve gerilmesi:1-Tümör,2-Fıtık,3-Bağırsakların dönmesi,4-Bağırsaklarda yapışıklıklar
•Safra kesesi ve yolları:1-Taş,2-Tümör,3-Nedbe darlığı,4-Kist,
•Dalak ve karaciğer:1-Karaciğerin kalp yetmezliği ya da Budd-Chiari sendromuna bağlı olarak,bazen kan hastalıklarına ya da bazı kanserlere bağlı olarak büyümesi. 2-Dalağın genellikle bazı kan hastalıklarına ve kanserlere bağlı olarak büyümesi.
•Pelvis içi organları :1-Over ve tuba apseleri,2-Over kistleri,3-Dış gebelik

• Effective camouflage
• Low stimulus response time
• Efficient gas exchange
• Efficient respiration
• Eye sight / sense of smell / sense of hearing suitable for environment
• In top predators speed strength and stealth

Antibiotics

The enzyme penicillinase will negate the effects of penicillin and therefore increase the bacterium’s chances of survival in a host, even if penicillin is administered.

Bacteria only have a single loop of DNA so therefore the mutant gene is always expressed. The gene is neither dominant or recessive.

Penicillin is a bactericide that attaches to PBP’s to interfere with synthesis of the cell wall. During synthesis of the cell wall a nucleotide (UDP-N-acetylmuarnic acid-pentapeptide) is formed. Cross-linking of this strand with linear peptidoglcans is the final stage of cell wall synthesis. The cross linking is performed by an enzyme called transpeptidase. Penicillin acts as a competitive inhibitor to this enzyme. The shape of the bacteria is changed by the bound PBP’s and (the now unsuppressed) murein hydrolase’s cause cell lysis. Penicillinase is an enzyme that breaks the lactam ring in the penicillin molecule rendering it ineffective. Therefore, without the mutant gene, penicillin kills the bacteria.

Bacterial growth is exponential and therefore, with competition low as non-resistant bacteria are dead, a large population can develop very quickly.

When antibiotics are administered, the environment in which the bacteria live changes and becomes a lot more hostile. One of the driving forces behind evolution is to adapt to a changing environment in order to have the best chance of survival. By introducing the antibiotic we are increasing the selection pressure by having another factor that confers greater chances of survival and reproduction to the resistant strain.

Melanism

The selection pressure on dark moths in unpolluted areas is their colour and the colour of the trees on which they live. Dark moths living on white trees will be a selective disadvantage as they will be easily seen by predators whereas white moths will not.

It is likely that the allele for the dark colour had been present in the population for a long time but there was a strong selection pressure against it ie all the dark moths were eaten before they had chance to reproduce. When the environmental conditions changed and the selection pressure in some areas shifted against the white allele, the number of black moths maturing and reaching reproduction age increased.

The frequency of the allele did increase prior to the 1960’s in industrial areas.

The reduction of pollutants such as sulphur dioxide in the air means that lichen will have a chance to grow in industrial areas again. This means that the trees will turn white and the selection pressure will be once again against the black moth, decreasing its frequency to that just before the industrial revolution.

This is a good example of industrial melanism as the selection pressure caused by industry changed the colour of a species of moth.

Sickle Cell Anaemia

Two defective alleles causes sickle cell anaemia significantly decreasing an individuals chances of surviving and reproducing hence increasing the selection pressure against that individual.

With individuals who are homozygous for the normal gene the selection pressure against them is their susceptibility to malaria. People who are homozygous are much more likely to suffer from a severe form of malaria.

Heterozygotes have some sickle shaped red blood cells because the sickle cell gene is codominant. When heterozygous genes are present the individual is not fully anaemic but there blood does contain a few sickle cells. These individuals are at a selective advantage because the sickle cell trait that they carry can protect them from severe forms of malaria. Homozygotes for both dominant and recessive die of either malaria or anaemia whereas heterozygotes have the selective advantage – having a resistance to malaria yet not fully anaemic.

In areas where malaria was never present there is no selection against people with homozygous dominant and selection against homozygous recessive and heterozygous recessive has almost removed the recessive allele.

lipitler susuz olduklarından karbonhidratların aksine daha az yer işgal ederler.Ve bolca depolanırlar.
♣ lipitler suda çözünmez organik çözücülerde çözünürler.

LİPİTLERİN BAŞLICA FONKSİYONLARI
1- Hücre zarında yapıtaşı görevi yaparlar.
2- Önemli enerji kaynağıdırlar. 1 gr lipityandığında 9,3 kkal enerji verir.
3- Organizma için gerekli enerjinin depo şekli lipitlerdir.
4- İzolasyon görevleri vardır. Vucut ısısının kaybını önlerler.
5- Önemli biyolojik aktiviteleri vardır.
a) Yağda çözünen vitaminlerin absorbsyonunu sağlarlar.
b) Prostoglandinlerin ön maddeleridirler.
c) Bazı enzimlerin aktif hale geçmesini sağlarlar.
6- İmmünolojik olaylarda görev alırlar.

LİPİTLERİN SINIFLANDIRILMASI
1- YAĞ ASİTLERİ
Organik asitlerdir. Genellikle çift sayıda C atomu taşırlar. C sayıları 4-24 arasında değişir. R-COOH gibi basit olarak gösterilebilirler. Genel formulleri CH3-(CH2)- COOH dur. Doğada 100 ün üzerinde yağ asidi tanımlanmıştır.
Yağ asitleri zincir uzunluklarına ve çift bağ içerip içermemelerine göre sınıflandırılır.
a) Doymuş yağ asitleri : Yapılarında çift bağ içermezler. 8 C luya kadar olanlar oda ısısında sıvadır. 10 C ludan fazla olanlar katıdır.

R-COOH ADI C SAYISI FORMULÜ
Bütirik asit C 4 CH3-(CH2)2-COOH
Laurik asit C 12 CH3-(CH2)10-COOH
Miristik asit C 14 CH3-(CH2)12-COOH
Palmitik asit C 16 CH3-(CH2)14-COOH
Stearik asit C 18 CH3-(CH2)16-COOH
Araşidonik asit C 20 CH3-(CH2)18-COOH
Lignoserik asit C 24 CH3-(CH2)22-COOH

Önemli bazı yağ asitleri
Hayvansal velipitsel kaynaklı yağ asitleri olan palmitik asit ve stearik asit en önemli doymuş yağ asitleridir. Bunlardan sonra Bütirik asit , Miristik asit ve Araşidik asitler gelir. Palmitik asit özellikle bitkisel yağlarda ,steorik asit ise hayvansal yağlarda bulunur.

PALMİTİK ASİT AÇIK FORMULÜ

♣ COOH Grubunun bağlı olduğu karbona α, daha sonra sırasıyla β, γ diye gider.

b) Doymamış yağ asitleri : yapılarında çift bağ içerirler. Çift bağ sayısı 1 ve 1 den fazladır. Örnek 16 C lu Palmitoleik asit .
TEK ÇİFT BAĞ İÇEREN YAĞ ASİTLERİ C SAYISI FORMULÜ
Palmitoleik asit C 16 Δ9

Oleik asit C 18 Δ9

2 ÇİFT BAĞ İÇEREN DOYMAMIŞ YAĞ ASİTLERİ
Linoleik asit C 18 Δ 9,12

3 ÇİFT BAĞ İÇEREN DOYMAMIŞ YAĞ ASİTLERİ
Linolenik asit C 18 Δ 9,12,15

Çift bağın hangi karbonlar arasında yer aldığı küçük bir üçgen işaretinin üzerine çift bağın başladığı karbonun numarasının yazılmasıyla gösterilir.

4 ÇİFT BAĞ İÇEREN DOYMAMIŞ YAĞ ASİTLERİ C SAYISI FORMÜLÜ
Araşidonik Asit C 20 Δ5,8,11,14

ESANSİYEL YAĞ ASİTLERİ

Organizma bir tane çift bağ içeren yağ asitlerini sentezleyebilir.daha fazla çift bağ içeren yağ asitlerini sentezleyemez. Ancak bu yağ asitlerinin mutlaka diyetle almak zorundadır. Esansiyel yağ asitleri;linoleik,linolenik ve araşidonik asitlerdir. Esansiyel yağ asidi eksikliklerinde ciltte kuruma ve kanamalar olur. Büyümeye başlar. Oda ısısında çoğunlukla sıvı olan ve genellikle bitkisel kaynaklı olan esansiyel yağ asitleri organizmayı radyasyon gibi zararlı ışınlara karşı korurlar. Damar sertliğinin oluşumunu engellerler. Organizmada önemli ödevleri vardır. Bazı önemli bileşiklerin yapımında kullanılırlar. Örneğin araşidonik asitten türeyen bileşiklere prostoglandinler(P6)denir. Prostoglandinlerin çok düşük dozları bile önemli fizyolojik etki gösterir.

Prostoglandinler 20 karbon ihtiva eden doymamış yağ asidi türevidirler. Birçok hayvan dokusunda bulunmakta ve hormona benzer fizyolojik ve farmokolojik etkiler gösterirler. Yapılarında 5 köşeli bir halka içerirler. Bu halkaya yada kollara farrklı grupların gelmesiyle farklı prostoglandinler oluşur. Prostonik asit molekülüne oksi veya hidroksi grupların eklenmesiyle ve çift bağların oluşmasıyla A-F ye kadar değişen 6 farklı tip prostoglandin ve bunların izomerleri oluşur. İlk kez prostat bezinde bulunduğu için bu ad verilmiştir. Bugün artık birçok dokuda yaygın olarak bulundukları bilinmektedir. Prostoglandinler hormonlara benzer etki göstermelerine rağmen oluşturuldukları yerde lokal kullanılmaları bakımından hormonlardan ayrılırlar.
Yağ asitleri zincir uzunluklarına göre 3 grupta incelenirler.
1- kısa zincirli yağ asitleri : 4-6 C’lu yağ asitleri
2- orta zincirli yağ asitleri : 6-12 C’lu yağ asitleri
3- uzun zincirli yağ asitleri: 12 C’dan daha uzun olanlar

Besinlerimizde çoğunlukla uzun zincirli yağ asitleri bulunur.
YAĞ ASİTLERİNİN FİZİKSEL VE KİMYASAL ÖZELLİKLERİ
1- Çözünürlükleri : yağ asitleri suda çözünmezler. Kloroform eter, benzen gibi organik soluentlerde(çözücülerde) çözünürler. Sadece kısa zincirli yağ asitleri suda çözünebilir.
2- Optik attiviteleri : çift bağ içeren yağ asitleri geometrik izomerizm gösterirler ve çoğunlukla cis formundadırlar

3- Esterleşmeleri : yağ asitlerinin –COOH grupları alkollerle reaksiyona girerek esterleşirler. Reaksiyon sonucunda 1 mol ester oluşur.
4- Yağların bozulması : yağ asitleri ışık, sıcaklık, O2 gibi etlilerle oksidasyona uğrarlar. Buna etkileşme bozulma anlamına gelen ransidifikasyon denir.bozulmuş yağ asitlerinin sadece lezzet ve kokusu değişmekle kalmaz aynı zamanda peroksit gibi gruplarda oluşur.bu gruplar vitaminler üzerine tahrip edici etkiye sahiptir. Ancak E vitamini ve diğer yağda eriyen vitaminler antioksidant etki göstererek yağların oksidasyonuna engel olurlar.
5- Sabunlaşma : (saponifikasyon) Yağlar asit ve alkali ile hidroliz edildiklerinde yağ asitleri ve gliserole parçalanırlar. Yağ asitlerinin alkalilerle meydana getirdikleri bileşiklere sabunlar denir. Bu olaya sabunlaşma veya saponifikasyon adı verilir.

6- Margarin oluşumu : doymamış yağ asitleri katalizörlerin etkisiyle hidrojen ile doyrularak margarinler üretilir. Margarin üretimi ve tüketimi sonucunda organizma doymamış yağ asitlerini yeterince alamaz. Böylece eksiklik belirtileri görülür. Margarin üreticileri buna önlem olarak yarı doymuş margarin üretmektedirler.___________________

2- NÖTRAL YAĞLAR yağ asitlerinin gliserolle yapmış olduğu asterlerdir._________ trigliserid molekülünde yağ asitlerinin tümü aynı ise bu tip yağlara basit yağlar denir. Farklı ise mix(karışık) yağlar denir.

3- FOSFOLİDLER gliserol un fosforik asit esteridirler. Hava ile temasta renkleri koyulaşır. Özellikle membranların yapısında bulunur. Başlıca örnekleri şunlardır
a) fosforik asit :
fosforik asit molekülünde bulunan yağlardan biri doymuş, diğeri doymamış yağ asitidir.

b) fosfotidil kolin : (lesitin)
hücre zarında bol miktarda bulunur. Yapıtaşları 1 mol gliserol , 2 mol yağ asidi, 1 mol fosforik asit ve 1 mol de kolindir.

fosfotidil kolin mollekülündeki (lesitin) yağ asitlerinden biri oleik asit diğeri palmitik asittir. Yılan zehrinde fosfotidil kolini hidrolize edecek fosforilaz a denilen bir enzim vardır. Kişiyi yılan soktuğunda salyasındaki enzim hücre membranında yer alan fosfotidik kolini parçalayarak toxic bir bileşik olan lizolesitine dönüştürür. Yılan zehrinin alyuvarlar üzerinde hemoliz edici mekanizması bu şekilde gerçekleşir.
c) fosfotidil etanol amin ve fosfotidil serin : fosfotidil koline benzerler. Farklı olarak kolin yerine etanol amin veya serin taşırlar.

fosfotidil kolin, fosfotidil etanol amin, fosfotidil serinkan pıhtılaşmasında rol oynar. fosfotidil kolin ve fosfotidil etanol aminkan pıhtılaşmasını artıtrıcı , fosfotidil serin ise geciktirici rol oynar. Hemofili hastalaında serinin plazma konsantrasyonunun yüksek olduğu saptanmıştır.
d) fosfotidil gliserol : (kardiolipin) ilk kez kalp ekstresinden elde edildiği için bu isim verilmiştir. Antijenik etkisi bilinen tek fosfolipitdir. Bu özelliğinden dolayı serolojik testlerde kullanılır. 2 mol fosfotidik asitin 1 mol gliserolle bağlanması ile oluşur. Molekülün yapıtaşları şunlardır. 2 mol fosforik asit ,3 mol gliserol, 4 mol yağ asiti dir.
d) mumlar : yağ asitlerinin gliserolden başka alkollerle yaptıkları esterlerdir. Bu alkoller çoğunlukla büyük moleküllü alkollerdir. Bunlar bitkilerin meyve ve yapraklarının üzerinde koruyucu bir tabaka oluşturur.omurgalılarda deri bezlerinden salınan mumlar deriyi yağlı yumuşak ve su geçirmez halde tutarlar.saçlar hayvanların yünleri ve kürklü hayvanların kürkleri yine mumsu salgılarla kaplanmıştır. Kuşlar özellikle su kuşları tüy bezleri vasıyasıyla salgıladıkları mumlar sayesinde tüyleri su geçirmez hale getirilir.
İnsan plazmasında kolesterol palmitat kolesterolün palmitik asit esteridir. Kozmetikte kullanılan setik palmitat setil alkolün palmitik esteridir.bal mumunun yapısında mirisil alkolün palmitik asit esteridir. (mirisil palmitat)
e) sfingolipidler : gliserol içermezler. Bunun yerine bir amino alkol olan sfingozin içerirler. _______
sfingolipitlerin en önemli örneği sfingomyelindir. Beyin ve sinir dokusunda bol miktarda sfingolipid bulunur. Sfingolipid molekülünün yağ asidiyle yaptığı bileşiğe seramid denir. Sfingomyelinin yapı taşları 1 mol sfingozin , 1 mol yağ asidi, 1 mol kolin ve 1 mol fosforik asittir. _________________
f) glikosfingolipidler : yapıları sfingomyeline benzer. Ancak yapılarında daha fazla karbonhidrat bulunur.yapıtaşları şöyledir.
SERAMİD-HEGSOZ-HEKSOAMİN + SİYALİK ASİT (N-ASETİL NÖROMÜNİK ASİT)
Gangliozidler bayinde, sinir sisteminde hücre zarlarının dış yüzeyinde ve eritrositlerde bulunur. Eritrositlerde bulunan kan grubuyla ilgilidir. Doku ve hücrelerde hücre bağışıklığını sağlarlar. Kanser hücrelerinde miktarları artar. Sinir uçlarında bulunurlar. Bu nedenle nörotransmitter etki gösterirler.
g) izoprenlipitler : bu gruptaki lipitler kapalı formulleri C5 H8 olan izopren türevi lipitlerdir. Dallı formulü ___________
izopren molekülündeki iki çift bağ konjugedir. Bu nedenle diğer maddelerle kolaylıkla reaksiyon verir. Çoğunlukla renkli pigmentlerdir. Yapılarında izopren molekülüiçeren bileşiklere izoprenoidler denir. Ve 2 grupta incelenirler. 1 – asıl izoprenoidler 2 – izoprenoid lipitler
1- ASIL PRENOİDLER : bitkilerde yagındırlar. İnsan ve hayvanlarda biyokimyasal olaylarla ilgileri yoktur. Faydalı yönlerinden ilaç olarak yararlanılır. 2 izopren molekülü içerenlere terpenler adı verilir. 3 izopren molekülü içerenlere sesquiterpenler denir. Bunlar uçucu maddelerdir.su buharı distilasyonu yöntemiyle elde edilirler.örneğin limondan elde edilene limonen, naneden elde edilene menthol adı verilir. 4 izopren molekülü içerenlerediterpenler denir. Örneğin fitol (klorofil molekülünün ana yapısı) 6 izopren molekülü içerenlere triterpenler denir. Örneğin squalen (protein senteznde ana madde) cok sayıda izopren içerenlere politerpen denir. Örneğin kauçuk
Bitkilerde kendilerine has tatları ve kokuları terpenlerden ileri gelir.
2- İZOPRENOİD LİPİDLER : Bunlar esas olarak diğer izopren moleküllerine benzerler. Ancak C sayıları daha yüksektir. Kuruluş ve yapıca daha gelişmişlerdir. insan ve hayvan vucudunda önemli görevleri vardır. 2 grupta incelenirler.
A) karotenoidler : açık sarıdan kıırmızı menekşeye kadar değişen renklerdedirler. Bu durum yapılarındaki kojuge bağlardan ileri gelir. Bitki dünyasında yaygındırlar.
İlk kez havuçtan elde edildiğinden bu isim verilmiştir. Yapılarında izopren molekülleriş belirli sayılarda yer alır. Ancak yapının başında ve sonunda iyonon denen halkalar vardır. Çift bağın durumuna görede α yada β iyonon halkası olarak isimlendirilirler. _____
karotenoidler karotenler ve ksantofiller olmak üzre 2 ye ayrılır.
a) karotenler : bitki dünyasında yagındırlar. Hayvanlar bunları bitkilerden alırlar. 8 izopren birimi içerirler. 4 izopren birimi içeren 2 grup halinde simetrik olarak yerleşmişlerdir. Ve uçlarında birer iyonon halkası bulunur. Örnek α-karoten
1- α-karoten : hem α hemde β iyonon halkası içeren kısımdan A vitamini sentezlenir.
2- β-karoten : β-karoten iki tane β iyonon halkası içerir. En fazla havuçta bulunur. β karotenin organizmada parçalanmasıyla 2 mol A vitamini sentezlenir.
3- γ-karoten : yapısında 1 tane β iyonon halkası içerir.ve bunun parçalanmasıyla 1 mol vitamin A sentezlenir.
4- Likopen : domateste buluna bir karotendir. İyonon halkası içermez. γ izopren biriminden oluşan düz bir zincirdir.
b) ksantofiller : ksantofillerin hidroksilli veya ketolu formlarıdırlar. Genellikle 2 OH grubu vardır. Hidroksiller iyonon halkalarına bağlıdırlar. Örnekler zeaksanten (mısır bitkisinde bulunur) ksantofil (lutein=yeşil yapraklarda bulunur),bu yapraları yiyen insan ve hayvanlarada geçer. Hayvanların yumurtalarının sarısı ve yağları ksantofilin rengini alırlar. Kuşların tüyleri ve kadınlarda korpus luteum (sarı cisim) rengini ksantofillerden alır.
1- astoksanten : proteinlere bağlı olarak yengeç ve istakozlarda bulunur. Kirli yeşil renktedir. Sıcak suda haşlandığında protein denatüre olur. Ve kırmızı renkli astoksanten ortaya çıkar.
β-steroidler : bunları genel yapıları 3 tanesi 6 lı 1 tanesi 5 li halkadan oluşan bir istemdir. Buna steran halkası denir. Steran halkasının kimyasal adı perhidroksiklopentanofenantren dir.__________
steran halka sisteminde 17 C atomundan 3,10,11 ve 17.C lar önemlidir. Bu C lara farklı grup ve takıların gelmesiyle değişik steroid ve türevleri oluşur.

STEROİDLERİN SINIFLANDIRILMASI
Bu sınıfa giren maddeler 17.C larındaki takıya göre 2 grupta incelenirler.
A-) KARBONLU YAN KOLU OLANLAR : 3.C da 1 hidroksil grubu 10 ve 13.C da 1 er metil grubu içeren dimetil oksisteran sitemine 2 den 10 a kadar C lu yan zincirler taşırlar._____
17.C daki zincir yan kolu oluşturur ve C sayısına göre değişik steroidler oluşur.
A-1) STEROLLER : 8,9,10 C lu çatallı bir yan kol içerirler. Örneğin kolesterol
Bu madde insan safrasından elde edilmiştir ve buna safra sterolu anlamına gelen kolesterol adı verilmiştir. Safrada fazla miktarda bulunur. 8 C lu bir yan kol içerir.
Kolesterolün 3.C undaki OH grubu yağ asitleriyle esterleşerek ester kolesterolü oluşturur. ___________
İnsan plazmasındaki kolesterolün ¾ u ester kolesterolüdür. Geriye kalanı serbest kolesteroldür.
Kolesterol organizmada yaygın olarak bulunur. En fazla beyinde sinir sisteminde ve salgı yapan dokularda (örneğin safrada )bulunur. Çizgili kaslarda az miktarda bulunur. Plazmada lipoproteinlere bağlı olarak bulunur. Bileşiminde protein bulunmayan BOS gibi sıvılarda kolesterol bulunmaz. Kolesterol yağların bileşiminde çözünmüş olarak bulunduğundan onların daha çok su çekmesine neden olur. Örneğin lanolin kremlerin bileşimine katılan su çekici maddedir.
Kolesterol zayıf bir elektrik geçiricisidir. Sinir sisteminde ve beyin dokusunda çok bulunması uyarı yaratma ve taşıma görevinde bu özelliğinden yararlanılır. Kolesterolün yapısındaki çift bağın bağırsak bakterileri tarafından parçalanmasıyla kaprosterol oluşur. Bu dışkı sterol steroludür ve bu şekilde dışarı atılır.
Örnekler
1-) 7 dehidro kolesterol : β halkasında 2 tane çift bağ içerir kolesterolle birlikte dokularda bulunur. D3 vitaminin ön maddesidir ve provitamin D3 olarak bilinir. Hayvansal kaynaklıdır.
2-) ergasterol : bitkisel kaynaklıdır. 9 C lu bir yan kol içerir. Çavdar mahmuzu adı verilen mantar türünden elde edilmiştir. Yan kolunda bir çift bağ içerir. Β halkasında 2 tane çift bağ içerir. Provitamin D2 olarak bilinir.
3-) fitosterol : bitkilerde yaygındır. 10 C lu yan kol içerir.
A-2 ) SAFRA ASİTLERİ
Kolenik asitlerin OH türevleridir. Kolenik asit steran halkasına bağlı 5 C lu bir yan kol ve COOH grubu içerir.___________
Kolenik asitin 3,7,12. C larına 1 er OH grubunun gelmesiyle çeşitli safra asitleri oluşur. Başlıca safra asitleri şunlardır.
Kimyasal adı Yaygın adı
3 mono oksi kolonik asit Litokolik asit Sekonder safra asidi
3,12 dioksi Kolenik asit Deoksi Kolik asit Sekonder safra asidi
3,7 dioksi Kolenik asit Kenodeoksi kolik asit Primer safra asidi
3,7,12 trioksi Kolenik asit Kolik asit Primer safra asidi

___________
kolesterol yıkıldığında safra asitlerine dönüşür. Yıkım yan koldaki 3.C atomunun oksidasyonu ile olur. Kolesterolden Kenodeoksi kolik asit ve Kolik asit denen Primer safra asitleri oluşur. Primer safra asitleri bağırsaklarda bakterilerin etkisiyle değişikliğe uğrar ve Sekonder safra asitleri oluşur. _____________-
safrada en çok bulunan safra asitleri Kenodeoksi kolik asit ve Kolik asittir. Düğerleri daha az bulunur. Safra asitleri serbest olarak bulunmaz. Glisin veya taurin ile birleşirler. Glisinin safra asidine glikokolik asit taurinin safra asidine taurokolik asit denir. gluko kolik asit / taurokolik asit oranı =3/1 dir. Safra asitlerinin tuzlarına kolatlar denir.
A-3) BÜYÜK KALP İLAÇLARI : dimetil steran halkasına 4 C lu bir yan kolun galmasiyle oluşur. Bitkisel steroiddir. Digitalis bitkisinin yapraklarından elde edilir. Örneğin digitoksin kalp ritmini yavaşlatır. Kalp vuruşlarını ayarlar.
A-4) PREGNANLAR : (ADRENAL STEROİDLER) dimetil steran halkasının 17.C una etil grubunun gelmesiyel oluşur. Örmeğin progesteron aldosteron, kortizon, kortikosterol gibi steroidler.
B ) yan kol yerine oksi veya hidroksi takımlarını içerenler : steran halkasına farklı takımların gelmesiyle oluşur. Bu grubu östrojenler ve androjenler oluşturur. Örneğin testesteron östron östrodiol gibi cinsiyet hormonları.

i. DNA Primaz: Replikasyon sırasında, DNA polimerazın DNA zinciri sentezini başlatabilmesi için kullandığı RNA primerleri, DNA primaz adı verilen özel RNA polimerazlar tarafından sentezlenir (bkz. kısım 4.3). Bu enzim çoğunlukla DNA’ya bağlanır, fakat kalıp olmaksızın da primer sentezini başlatabilir. İn vitro substrat olarak, NTP veya dNTP’ları kullanabilir ve DNA kalıbının tamamlayıcısı olan 10-15 nükleotid uzunluğundaki primerleri sentezler.

ii. DNA ligaz: DNA ligaz veya kısaca ligaz adı ile bilinen bu enzimler, bütün hücrelerde bulunmaktadır ve replikasyonda kritik bir role sahiptirler. DNA ligazlar, nükleik asitlerin onarım ve rekombinasyonlarında önemli bir rol oynarlar. Bilinen bütün DNA ligazlar, DNA’da bulunan bir kırıktaki komşu deoksiribonükleotidlerin 5′ P ve 3′ OH grupları arasında fosfodiester bağının oluşumunu katalizlerler. Bütün ligazların gereksinimi, ligasyon için yan yana gelen iki DNA molekülünün uçlarında en az bir fosfat kalıntısına gereksinim duymasıdır. Bu enzimler, serbest durumdaki tek zincirli iki DNA parçacığını birbirine bağlayamazlar, bu DNA zincirlerinin çift sarmal yapıdaki bir DNA molekülünün parçaları olması gerekir (ligazlar hakkında daha detaylı bilgi için bkz. kısım 13.1.2).

iii. DNA Helikaz: Replikasyon çatalına yakın yerden DNA molekülüne bağlanarak repilasyonu yapılacak olan DNA zincirlerini birbirinden ayırır.

iv. Deoksiribonükleazlar (DNaz’lar): DNA zincirlerinde nükleotidler arsındaki fosfodiester bağlarını kırarak DNA’nın hidrolizine yol açarlar. Endonükleaz ve eksonüklez aktivitesi gösteren DNaz’lar ise daha detaylı olarak sırasıyla kısım 13.1.1. ve 13.1.7’de daha detaylı olarak ele alınmıştır.

v. DNA giraz (topoizomeraz II): Lineer DNA moleküllerinde ikili sarmalın çözülmesi, molekülün kendi ekseni etrafında dönmesiyle teşvik edilir ve kolaylaşır. Fakat kapalı, dairesel DNA moleküllerinin çözülmesi esnasında moleküldeki negatif dönümler azalırken, pozitif süper dönümlerin de sayıları artmaya başlar. Pozitif süper dönümlerin artması ise replikasyon çatalının ilerlemesine engel teşkil eder. Bu sorunun giderilmesi, yani pozitif süper dönümlerin yok edilmesi ise DNA giraz tarafından sağlanır (bkz. kısım 2.3.1.2.1.). DNA giraz, DNA omurgasındaki fosfodiester bağlarını önce kesip sonra kapatarak pozitif süper dönümleri yok eder ve reaksiyon sırasında ATP’ye gereksinim göstermez. DNA giraz bu aktivitesine ek olarak, ATP’nin hidrolizi yardımı ile kapalı halka şeklindeki DNA’da negatif süper dönümler de meydana getirebilir. Bu dönümler ise ana molekülün replikasyon çatalındaki çözülmesini teşvik eder.

DNA replikasyonu esnasında görev alan enzim ve proteinlerin adları ve fonksiyonları ise Tablo 4.2’de özetlenmiş olarak verilmektedir.

Tablo 4.2: DNA replikasyonu esnasında görev alan enzim ve proteinlerin adları ve fonksiyonları.
Enzim-protein Aktivite Hücredeki fonksiyon

Restriksiyon endonukleaz

DNA ligaz

DNA polimeraz I

DNA polimeraz III

DNA giraz
(topoizomeraz II)

DNA helikaz

DNaz

DNA metilaz

Primaz
(RNA polimeraz)

Topoizomeraz I

DnaA

DnaB (rep protein)

DnaC

SSBP
DNA’yı spesifik baz sekanslarından keser.

DNA moleküllerini ekler.

Büyümekte olan DNA nükleotidlerine bağlanır, primer RNA’yı uzaklaştırır.

Büyümekte olan DNA nükleotidlerine bağlanır, her eklenen nukleotidin doğruluğunu kontrol eder.

DNA katlanmasını artırır, süper katlanmayı sağlar.

Replikasyon çatalına yakın yerden DNA’ya bağlanır.

DNA’yı nükleotidlerine parçalar.

DNA bazlarını metiller, böylece endonukleaz aktivitesini inhibe eder.

DNA kalıbını kullanarak kısa RNA zincirlerini sentezler.

Katlanmış olan DNA’yı açar.

DNA’da tekrarlanan dizilere bağlanarak açık kompleks oluşturur.

Helikaz aktivitesi gösterir

DnaB ile kompleks oluşturur

Tek zincirli yapıyı sabitleştirir.
Yabancı DNA’yı parçalar.

Replikasyonu tamamlar.

DNA tamiri esnasında DNA’daki boşlukları doldurur, primerleri uzaklaştırır.

DNA’yı replike eder.

DNA’nın kompakt yapısını korur.

DNA zincirlerini ayırır.

DNA’yı parçalar.

Hücresel DNA’yı metilleyerek hücrenin kendi nukleazlarından korur.

DNA polimerazların gereksinimi olan RNA primerlerini oluşturur.

DNA katlanmasının doğru olarak korunmasına yardım eder.

Replikasyonun başlamasında görev alır.

Replikasyon çatalının oluşumunu sağlar.

Replikasyonun başlamasında görev alır.

DNA zincirinin açılan bölgelerinin stabilizasyonunu sağlar

4.3. Prokaryotik DNA Replikasyonunun Temel İlkeleri
DNA molekülünün replikasyonu ile ilgili problemlerin en basit ifadesi: DNA ikili sarmalının her bir zincirinde yan yana yer alan baz sekanslarının doğru olarak duplikasyonu sonucunda yeni DNA moleküllerinin oluşumu sağlanmalıdır. Hücre, çok kompleks görünen bu problemi çözmek için mükemmel bir sistem olan komplementer baz eşleşmesi sistemini geliştirmişitr. Daha önceki kısımlarda da ele alındığı gibi, adenin bazı spesifik olarak timin ile, sitozin ise guanin ile komplementer oluşturmaktadır (bkz. kısım 1.4.1.1). Şayet, DNA ikili sarmalı açılırsa, her bir diziye komplementer olan yeni dizi sentezlenecektir. Kısım 1.7.1.1’de incelendiği gibi replikasyon, senikonservatif replikasyon mekanizması ile gerçekleştirilmektedir. 1956’lı yıllardan günümüze kadar yapılan replikasyon çalışmalarının moleküler seviyede nasıl gerçekleştiği ve olaya katılan moleküller hakkındaki bilgilerin hemen hemen tamamı prokaryotlardaki araştırmaların sonuçlarına dayanmaktadır. Bu nedenle, günümüzde konuya ilişkin bilgilerin çoğu prokaryotik DNA replikasyonuna aittir. Bundan dolayı, çift sarmallı DNA molekülünün replikasyonunun anlaşılabilmesi için en kolay yol ise gerçek bir örneğin seçilmesi olacaktır. E. coli ile yapılan replikasyon çalışmaları, replikasyonun temel ilkelerinin aşağıdaki gibi olduğunu ortaya koymuştur:

i. DNA replikasyonu, kromozom üzerinde belirli ve spesifik nükleotid dizilerinin bulunduğu orijin noktalarından başlar ve yine belirli bitiş-tamamlama noktalarında tamamlanır. Bakteri ve virüs kromozomlarında, genellikle bir orijin (başlama) bir tane de bitiş noktası bulunmaktadır. E. coli’nin dairesel olan kromozomunun replikasyon orijininde ise yaklaşık olarak 300 baz çifti bulunmaktadır ve bu orijin noktası, replikasyonu başlatan proteinler tarafından spesifik olarak tanınmaktadır. Son yıllardaki araştırma sonuçlarına göre, E. coli’de oriE olarak adlandırılan başlangıç bölgesinde, replikasyonun başlatılabilmesi için en az 6 proteinden oluşan bir kompleksin görev aldığı anlaşılmıştır. Tek bir ökaryotik kromozomda ise, çok sayıda orijin noktası vardır ve bunlar birbirlerine 30-40 kbp uzaklıktadırlar. Ökaryotik kromozomlarda çok sayıda orijin noktalarının bulunmasının tek nedeni ise sadece ökaryotik DNA moleküllerinin prokaryotlarınkine oranla çok daha uzun olması değildir. Bunun nedenlerinden birisi, belki de ökaryotik DNA polimerazlarının prokaryotlardaki DNA polimerazlar kadar hızlı sentez yapamamalarıdır.

Orijin bölgelerindeki çözülmeler ise temelde, bu bölgeya bağlanan protein kompleksi içerisinde yer alan DNA helikaz enzimleri tarafından sağlanır. Bu proteinler, DNA molekülünün çözülmesi için gerekli olan enerjiyi ATP’nin hidrolizinden sağlarlar. Çözülmenin oluşumunda ilk aşama, DnaA proteininin orijin noktasındaki yaklaşık 300 bp’lik bir bölgede yer alan AT’ce zengin ve tekrarlanma gösteren iki ayrı diziye bağlanmasıdır. Bu bağlanma sonucunda DNA, bu noktalarda açık bir kompleks oluşturur. Daha sonra ise DnaB ve DnaC proteinleri, bu açık kompleks ile etkileşime girerek DnaB’nin helikaz aktivitesi ile DNA molekülünün tam olarak çözülmesi sağlanır. DnaB, büyük bir olasılıkla potansiyel replikasyon çatalının tek zincirli yapısını tanıyarak DnaA’nın yerini almakta ve DNA molekülünün esas çözülmesini gerçekleştirmektedir.

ii. Replikasyonun bir yönü vardır. Replikasyon, kromozom üzerinde belirli bir yerden (orijin) başlar ve her iki yönde birbirine zıt olarak ilerler (Şekil 4.5 ve 4.6). Dairesel DNA moleküllerinde iki yölü devam eden replikasyon ise teta yapısı olarak adlandırılan karakteristik yapının oluşmasına yol açar (Şekil 4.5). İç kısımda bir ilmeği kapsayan bu yapı, bakterilerdeki DNA molekülünün replikasyon sırasında dairesel yapısını koruduğunu göstermektedir. Aynı zamanda, yeni DNA zincirleri sentezinin ana moleküldeki bölgesel çözülmelerle sıkı ilişki gösterdiğini de kanıtlamaktadır. Replikasyonun bizzat devam ettiği bölgelerde, atasal DNA zincirleri birbirlerinden ayrılıp, yeni zincirlerin sentezi için kalıplık ederler. Replikasyon çatalı (Şekil 4.7) adını alan bu bölgelerin sayısı ve başlama noktasına olan uzaklıkları, replike edilen DNA’nın uzunluğuna göre değişir. Replikasyon çatalında DNA ikili sarmalı helikaz adı verilen özel bir enzim ile açılarak DNA molekülünün kısa, tek zincirli bölgeler oluşturması sağlanır. Helikaz, ATP’ye bağlı bir enzim olup, ATP moleküllerini hidroliz ederek replikasyon çatalının ilerlemesini sağlamaktadır. Kapalı halka şeklindeki DNA moleküllerinin çözülmesi esnasında, negatif dönümlerin azalarak pozitif süper dönümlerin sayısının giderek artmasıyla ortaya çıkan ve çatalın ilerlemesini engelleyen topolojik sorun ise DNA giraz (topoizomeraz II) tarafından giderilir. DNA giraz ise çatalın ilerlemesi esnasında ortaya çıkan pozitif süper dönümleri giderir (bkz. kısım 4.2.3). Replikasyon çatalında açılmış olan tek zincirli DNA bölgeleri ise tek zincir bağlama proteinleri (SSBP = Single Strand Binding Protein) ile kaplanarak, molekül içi H bağlarının oluşması önlenmektedir. Bu proteinlerin, DNA zincirinin şeker-fosfat omurgasına bağlandığı ve tutunma noktalarındaki bazların çeşidiyle ilişkili olmadığı düşünülmektedir.

Şekil 4.5: Dairesel DNA moleküllerinin orijin noktalarından başlayarak iki yönlü ilerleyen replikasyonu Yunan alfabesindeki teta () harfine benzer bir ara ürün oluşturduğu için bu ara ürün teta formu olarak adlandırılmaktadır (Madigan ve ark.’dan).

Şekil 4.6: Orijin noktasından itibaren DNA replikasyonunun iki yönlü olarak ilerlemesi (Alberts ve ark.’dan modifiye edilerek çizilmiştir).

Şekil 4.7: E. coli’de replikasyon çatalının şeması (Alberts ve ark.’dan).

iii. DNA molekülünün sentezini, yani nukleotidlerin birbirine eklenmesini katalizleyen enzimler DNA polimerazlar olarak adlandırılırlar. Bütün DNA polimeraz enzimleri, yeni DNA molekülünün sentezini 5′ 3′ yönünde gerçekleştirmektedirler. E. coli’de üç tip DNA polimeraz enzimi bulunmakta olup bunlar, DNA polimeraz I, II ve III olarak adlandırılırlar (bkz. kısım 4.2.1). Replikasyon çatallarında kalıp DNA zincirlerine komplementer olarak sentezlenecek yeni DNA zincirinin sentezi, primer RNA’lar ile başlatılır. Bilinen hiçbir DNA polimeraz enzimi, kalıp DNA zincirlerinin karşısında yeni bir DNA zincirinin sentezini başlatamamaktadır. Çünkü, tüm DNA polimeraz enzimleri, bir kalıp DNA’dan başka serbest 3′ OH grubu taşıyan bir primer (başlatıcı) moleküle de gereksinim duyarlar. Halbuki, RNA polimeraz enzimleri bir başlatıcı moleküle ve serbest 3′ OH grubuna gerek duymadan RNA sentezini başlatabilmektedirler (bkz. kısım 5.1). Onun için, orijin noktalarında DNA zincirleri birbirlerinden ayrılır (Şekil 4.5 ve 4.6) ve ayrılan her bir DNA zincirinin karşısında, RNA polimeraz (primaz) enzimi küçük bir RNA ipliğinin (yaklaşık 10-15 nükleotid uzunluğunda) sentezini başlatır. Primer sentezini katalizleyen primaz, tek zincirli DNA’daki özel dizileri tanıyan bir RNA polimerazdır. Primazın fonksiyonunu etkin bir şekilde yapabilmesi için 6-7 kadar proteinle bir kompleks oluşturması gerekmektedir. Primer sentezi için gerekli reaksiyonlara katılan bu protein kompleksine primozom adı verilir. Primozom, DNA boyunca hareket ederek tek zincir bağlama proteinlerinin yerini alır ve bu şekilde primaz için uygun başlangıç noktası tanınır. Primaz, kalıp DNA’yı kullanarak yaklaşık 10-15 bazlık kısa bir RNA primeri sentezlemeye başlar. RNA primerinin sentezi sırasında, hangi ribonükleotidlerin hangi sırada yer alacakları, kalıp DNA’da Okazaki başlangıç noktalarında bulunan nükleotidler tarafından belirlenir. Ribonükleotidlerin sayısı 10-15 nükleotide ulaşınca, primer RNA’nın 5′ 3′ yönündeki sentezi de tamamlanmış olur (Şekil 4.6 ve 4.7). Daha sonra, bu primer RNA’nın 3′ OH ucuna, DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde deoksiribonükleotid monomerleri eklenmeye başlar ve bu sentez replikasyon çatalının sonundaki bitiş noktasına kadar devam eder.

iv. DNA nükleotidleri, büyüyen yeni DNA zincirinin 3′ OH ucuna DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde tek tek eklenerek zincirin yapısına katılırlar. Böylece, DNA sentezi 5′ 3′ yönünde devam eder. DNA sarmalında iki zincirin birbirine zıt yönde parelel olması nedeni ile (3’5′ veya 5’3′) bu zincirleri kalıp olarak kullanan bir replikasyon kompleksi, yeni zincirlerin sentezini de birbirlerine zıt yönde yürütmek zorundadır. Teorik olarak, 3′ 5′ yönündeki kalıp DNA zincirinin üzerinden yeni DNA zincirinin sentezi, RNA primerleri yardımı ile başlatılıp 5′3′ yönünde ve kesintisiz bir şekilde devam ettirilebilir. Fakat, DNA’nın 5′ 3′ yönlü öteki zinciri kalıp olarak kullanılırken, yeni sentezlenecek zincirin yönü 5′  3′ yönünde, buna karşılık genel büyüme 3′ 5′ yönünde gerçekleştirilmek zorundadır. Acaba bu nasıl başarılmaktadır?

Bu sorunun cevabı, bakteri ve faj kromozomları üzerine yaptığı otoradyografik çalışmalar sonucu, Okazaki ve arkadaşları (1968) tarafından verilmiştir. Okazaki’ye göre, yeni sentezlenen DNA, 1000-2000 (7-11S) baz uzunluğundaki kısa iplikçikler (Okazaki parçacıkları) halinde sentezlenmektedir ve bu DNA parçacıkları daha sonra birbirlerine eklenerek uzun zincirleri meydana getirmektedir. Okazaki parçacıkları, replikasyon çatalı bölgesinde çok kısa bir süre bulunurlar. Replikasyon devam ettikçe, DNA ligaz tarafından kovalent olarak birbirine bağlanan Okazaki parçacıkları yavru zincirlerden birisini oluştururlar. Diğer zincir ise kesintisiz olarak sentezlenir. Böylece, 5′ 3′ yönlü kalıp DNA zinciri üzerinden yine 5′3′ yönlü yeni DNA sentezi sağlanmaktadır (Şekil 4.6 ve 4.7).

Kesik kesik yapılan bu DNA sentezi işlemi için de, yine 3′ OH uçlu primer RNA’lara gereksinme vardır. Gerçekten de Okazaki kendi adı ile anılan bu parçacıkların 5′ uçlarında 10-15 nükleotid uzunluğunda RNA primerlerinin varlığını göstermiştir. Bu primer RNA’nın 3′ OH ucuna, DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde deoksiribonükleotid monomerleri eklenmeye başlar. DNA polimeraz III, daha önce sentezlenen Okazaki parçasının başlangıç kısmına yaklaşınca yerini DNA polimeraz I enzimine bırakır. DNA polimeraz I enzimi, bir taraftan önündeki primer RNA iplikçiğini monomerlerine parçalarken (3′  5′ eksonukleaz aktivitesi göstererek) bir taraftan da boşalan yerlere deoksiribonükleotidlerin bağlanmasını kataliz eder. RNA primerinin yok edilmesi ile DNA parçaları arasında meydana gelen boşluklar yine DNA polimeraz I tarafından onun zincir uzatma ve nick translation* aktivitesi ile doldurur. Buna göre DNA polimeraz I, nükleotidleri DNA parçalarının 3′ ucuna eklerken aynı anda da RNA primerini 5′ 3′ eksonukleaz aktivitesiyle parçalar. DNA polimeraz I, en son primer RNA nükleotidini de kırdıktan sonra yerini DNA ligaz enzimine bırakır. Böylece, parça parça sentezlenmiş olan yeni DNA parçalarının 3′ ve 5′ uçlarının birbirlerine fosfodiester bağları ile bağlanması, DNA ligaz enzimi tarafından katalizlenir. Bu ekleme, kalıplık eden DNA zincirindeki baz sırasının komplementeri olacak şekilde, aradaki boşluklara yeni deoksiribonükleotidlerin doldurulması ile yapılmaktadır. Buradan da anlaşılmaktadır ki, DNA yapısından çıkarılan RNA primerlerinin replikasyondaki görevi, DNA sentezini başlatmaktan ileri gitmemektedir.

v. Tek ve dairesel bir kromozoma sahip olan bakterilerde replikasyon, aynı anda zıt yönde ve yaklaşık olarak aynı hızda devam eder. Zıt yönde ilerleyen replikasyon çatalları bir yerde karşılaşırlar. Örneğin, E. coli’de bu karşılaşma yeri trp geni (E. coli genom haritasının 25. dakikasında) yakınında olmaktadır. Bu nokta ise replikasyon başlangıç yerinin (oriE) hemen hemen tam karşısına gelmektedir. Buna göre, replikasyonun sona ermesi için özel tamamlanma işaretleri gerekli olmayabilir. Bununla beraber, yeni sentezlenmiş olan DNA moleküllerinin ayrılması kendiliğnden gerçekleşmez. Çünkü, bu moleküller birbirlerine yaklaşık olarak 20-30 kadar dönümle bağlı kalırlar. Bu iç içe geçmiş olan halkaların birbirinden ayrılması, topoizomeraz II benzeri enzimlerin (bkz. kısım) çift zincir kırıkları oluşturması ve sonra da çift sarmalları birbirinin içinden geçirip kırıkları kapatmalarıyla mümkün olmaktadır. Bunun dışında, replikasyonun başlama ve uzama reaksiyonları için gerekli proteinler oldukça iyi bilindiği halde, tamamlamayla ilişkili proteinler ve şayet varsa, terminus bölgedeki dizi spesifikliği hakkında henüz hiç bir bilgi bulunmamaktadır.

Sürekli ve kesikli sentez özellikleri, zincirlerin ilerleme hızlarını bir ölçüde etkileyeceği için, 5′  3′ yönünde ve kesintisiz olarak sentezlenen zincire önde giden zincir, Okazaki parçacıklarından oluşan 3′ 5′ yönündeki zincire ise arkadan gelen zincir denmektedir.

Semikonservatif replikasyon mekanizması, replikasyon sırasında DNA zincirlerinin birbirlerinden ayrılıp, her birisinin sentezlenecek yeni zincirler için kalıplık ettiğini açıklamakta, fakat DNA sentezinin gerek fiziksel olarak ve gerekse moleküler düzeyde nasıl yürütüldüğü konusunda pek bir açıklık getirmemektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalar, bu olayın yalnızca karmaşık olduğunu göstermekle kalmayıp, aynı zamanda mutasyon ve DNA onarımı gibi önemli hücresel olaylarla olan ilişkisini de ortaya koymaktadır (bkz. mutasyonlar ve DNA onarımı).

Replikasyon çatalında açılan atasal DNA zincirlerinin kalıp olarak kullanılmasıyla, biri sürekli olarak (3′5′ zincirine komplementer olanı) diğeri parça parça, (5′3′ zincirine komplementer olanı) iki yeni DNA zinciri sentezlenir. Sentezlenen biri yeni ve biri eski DNA zincirinde A ile T ve G ile C karşı karşıya gelerek aralarında hidrojen bağları kurulur (bkz. kısım 1.4.1.1). Böylece, çift sarmallı bir atasal DNA molekülünden yine çift sarmallı iki DNA molekülü sentezlenmiş olur. Tüm bu olaylar Şekil 4.5; 4.6 ve 4.7’de görülmektedir.

E. coli polimeraz II enziminin DNA replikasyonuna katılmadığı bilinmektedir. Buna rağmen, bu enzim Arkebakteriler ve Ökaryotlardaki temel kromozomal DNA polimeraz enzimine oldukça benzemektedir. Replikasyon çatallarında DNA sentezi gerçekleştirilirken DNA molekülünün heliks yapısı da değişmekte ve kıvrım açıcı ve topoizomeraz enzimleri aracılığı ile DNA molekülü modifiye edilmektedir (bkz. kısım 1.4.1.2).

DNA, replikasyonla kendisinin kopyasını meydana getirebildiği gibi transkripsiyon ile de taşıdığı bilgiyi m-RNA’ya aktarabilir. m-RNA daki bilgi ise translasyon ile protein sentezine dönüştürülür. DNA’nın tüm bu işlevlerine ise sentral dogma denir (bkz. Şekil 1.2).

4.4. Lineer Genetik Elementlerin Replikasyonu
DNA replikasyonunun aşamaları incelenirken, dairesel DNA molekülleri ele alınmış bulunmaktadır. Prokaryotik organizmalar arasında dairesel DNA molekülleri oldukça yaygın olup, plazmidlerin çoğu ve bazı viral genomlar da dairesel olarak bulunmaktadır. Kromozomal DNA’lar ister dairesel ister lineer olsun, neredeyse bütün replikasyon basamakları birbirinin aynıdır. Buna rağmen, lineer kromozomların replikasyonunda dairesel kromozomların replikasyonunda rastlanmayan bir problem bulunmaktadır. Bu problem ise, her DNA molekülünün iki ucunda yer alan 5′ uçlarıdır. Problemin daha iyi anlaşılabilmesi için Şekil 4.9’a bakmak yararlı olacaktır. Şekil 4.9’daki diyagramın sol ucunun lineer bir DNA molekülünün gerçekten bir ucu olduğunu düşünelim. Bu uçta yer alan 5′ ucu ile başlayan dizinin komplementer zincirinin sentezini başlatan primer RNA molekülü, çok kısa dahi olsa ve bu primeri uzaklaştıran spesifik enzimler bulunsa dahi bütün DNA polimeraz enzimlerinin aktivite gösterebilmesi için serbest 3′ OH ucuna, yani bir primere gereksinim duyması nedeni ile hiçbir DNA polimeraz enzimi bu primer RNA molekülünü buradan uzaklaştırarak bunun yerine deoksiribonükleotidleri ekleyemeyecektir. Bu nedenle, bu primer RNA’nın yeni sentezlenen DNA zincirinden uzaklaştırılması için hiçbir şey yapılmayacak olursa, DNA molekülü her replikasyon sonunda bir miktar kısalacaktır. Oysa ki lineer olan genetik elementler bu problemi çok net bir şekilde çözmüşlerdir.

Şekil 4.8: DNA sentezinin başlangıcı esnasında oluşan RNA-DNA kombinasyonu (Madigan ve ark.’dan).

Gerçekte bu problemin çözümü çok farklı şekillerde gerçekleştirilmektedir. Lineer kromozoma sahip olan bazı virüsler, kromozom uçlarında yer alan yapışkan uçlar aracılığı ile kromozomlarını replikasyondan önce dairesel duruma getirebilmektedirler (bkz. Şekil 1.13). Bazı virüsler ise kromozomlarının uçlarında tekrarlamalı dizilere sahiptirler. Bu virüslerde, farklı DNA moleküllerinin uçlarında yer alan tekrarlamalı dizilerin birbirine eklenmesini sağlayan bir rekombinasyon prosesi gerçekleştirilmektedir. Böylece, uç uca eklenen ve çok uzun olan bu bileşik DNA molekülünden kopyalanan DNA’lar endonukleazlar tarafından kesilerek yeni genomik DNA’lar oluşturulmaktadır. Lineer DNA molekülüne sahip olan birkaç virüs ile çok sayıdaki plazmid ise replikasyon problemini RNA primerleri yerine protein primerler kullanarak çözmüşlerdir. Bütün DNA polimeraz enzimleri, nükleotidleri sadece serbest 3′ OH ucuna ekleyebildikleri halde bazı DNA polimerazlar ilk nukleotidi lineer kromozomların uçlarında bağlı bulunan spesifik proteinlerin uçlarında yer alan –OH gruplarına ekleyebilmektedirler (Şekil 4.10). Lineer kromozomların uçlarına bağlanan proteinler ise virüsler veya plazmidler tarafından kodlanmaktadırlar ve bu proteinler, kromozomların uçlarına bağlanma fonksiyonuna sahiptirler. Lineer kromozomların uçlarında yer alan bu primer proteinler ise primer RNA’larda olduğu gibi uzaklaştırılmazlar. Bu nedenle, lineer kromozom taşıyan bu virüs ve plazmidlerin DNA molekülleri, 5′ uçlarında kovalent olarak bağlanmış olan bu spesifik proteinleri sürekli olarak taşımaktadırlar. Bu olay Streptomyces lividans gibi bazı bakterilerde de kromozomal DNA’nın replikasyonu sırasında kullanılmaktadır.

Lineer DNA replikasyonunda kullanılan bu metotların hiç birisi, ökaryotik kromozomların uçlarında yer alan baz dizilerini (telomerler) tamamlamak için kullanılmamaktadır. Ökaryotik kromozomların telomerleri ise tekrarlamalı DNA dizileri içermektedir. Bu diziler ise genellikle 6 bp’den meydana gelen kısa diziler olup, birbiri arkasına 20 ila birkaç yüz defa tekrarlar oluşturacak şekilde yer almaktadırlar (Şekil 4.11, a). Farklı ökaryotların telomerlerinde yer alan sekanslar ise birbirine oldukça benzemekte olup, DNA molekülünün zincirlerinde birisi her zaman birkaç guanin taşımaktadır. Guanin bakınından zengin olan bu sekanslar ise telomeraz enzimi aracılığı ile DNA molekülünün 3′ OH ucuna eklenebilmektedirler (Şekil 4.11). Telomerazlar lineer DNA molekülünün 3′ uçlarına ekleme yapan enzimler olup, ko-faktör olarak küçük bir RNA kalıbına sahip oldukları için DNA kalıbına gerek duymazlar. Bu enzimler, daha uzun uzantıların oluşturulması için tekrar tekrar çalışabilirler. Uzantılar yeterli uzunluğa eriştiğinde, diğer diziye ise normal replikasyonda olduğu gibi bir RNA primeri eklenebilir. Telomerlerde yer alan tekrarlamalı dizilerin uzunlukları için tam bir sınır bulunmamaktadır. DNA replikasyonu esnasında genetik bilginin eksilmesine neden olmayacak kadar uzunluktaki bir tekrarlamalı dizi genellikle yeterli olmaktadır.

Şekil 4.9: Protein primerleri kullanılarak DNA replikasyonunun gerçekleştirilmesi. Yeni sentezlenecek olan DNA dizisi kalıp zincirin 5′ ucuna kovalnet olarak bağlana proteini primer olarak kullanır (Madigan ve ark.’dan).

Şekil 4.10: Telomeraz enziminin, ökaryotik kromozomların bir ucundaki aktivitesini gösteren model. (a) Bir DNA telomerinde 4 G bakımından zengin olan tekrarlamalı sekans ve kısa bir RNA kalıbı içeren telomeraz enzimi. (b) G bakımından zengin olan dizinin telomeraz enzimi tarafından uzatılması (Madigan ve ark.’dan).

4.5. Ökaryotlarda DNA Replikasyonu
Ökaryotlarda DNA moleküllerinin replikasyonu, prokaryotik hücre DNA’sının replikasyonundan daha kompleks bir olay olmakla beraber, büyük ölçüde ona benzer şekilde cereyan eder. En azından ökaryotik organizmaların DNA’larının da semikonservatif replikasyon mekanizmasına göre replike olduğu yapılan deneysel çalışmalar ile gösterilmiştir. Ökaryotlarda DNA replikasyonu, hücrenin hayat döngüsünün S (sentez) fazında gerçekleşir ve bu evre, gelişmiş yapılı bir ökaryotik hücrede genellikle en az birkaç saat sürer. S fazının sonunda hücre tetraploid (4C*) durumundadır ve bu şekilde G2 fazına başlar. Daha sonra da mitoz bölünmeyle (M fazı) kromozomlar, dolayısı ile genetik materyal yavru hücrelere diploid sayıyı (2C) koruyacak şekilde paylaştırılır.

Ayrıca, ökaryotik hücreler prokaryotlara oranla çok fazla miktarda DNA içerirler. Bu nedenle, ökaryotik hücrelerin DNA molekülleri, E. coli’deki gibi tek bir orijin (oriE) noktasından başlayarak replikasyonlarını gerçekleştirseler idi, S fazının oldukça uzun sürmesi gerekirdi. Oysa ki, ökaryotik hücreler bu sorunu her bir DNA molekülü üzerinde çok sayıda replikasyon başlangıç noktasına sahip olarak çözmüşlerdir. Bu nedenle, ökaryotik hücrelerin DNA molekülleri üzerinde prokaryotların DNA’larında olduğu gibi bir tane değil de çok sayıda replikasyon orijini bulunmaktadır. İlk kez 1968 yılında Huberman ve Riggs, ökaryotik DNA moleküllerinin arkası arkasına dizilmiş çok sayıda replikasyon çatallarına sahip olduğunu göstermişlerdir.

Gerek elektron mikroskobu ve gerekse otoradyografik araştırmalar örneğin, Drosophila’nın yumurta hücrelerindeki DNA replikasyonunun prokaryotlarda olduğu gibi iki yönlü ve birbirine zıt olarak gerçekleştiğini göstermektedir. Bu nedenle, ökaryotik DNA moleküllerindeki her bir replikasyon çatalında gerçekleşen DNA sentezi, yarı kesikli biçimde yürütülmektedir. Bu kesikli sentez mekanizmasında oluşan Okazaki parçacıklarının uzunlukları ise prokaryotlardakilerine oranla daha kısa olup, 100-200 nükleotid uzunluğundadırlar. Replikasyonun tamamlanma noktalarında ise komşu replikasyon çatalları birleşir. Buna göre, tamamlanma noktaları (terminus) büyük bir olasılıkla sabit değildir. Ayrıca, ökaryotik DNA moleküllerindeki replikasyon orijinleri arasındaki mesafe, oldukça kısa olup replikasyon hızları da prokaryotlarınkinden tamamen farklıdır (Tablo 4.2 Temizkan 6.4). Prokaryotik DNA moleküllerinde bir tane replikasyon orijini bulunurken, ökaryotik kromozomların her birinde organizmanın genom yapısına bağlı olarak değişen ve yaklaşık olarak birkaç bin kadar olan replikasyon başlangıç noktaları bulunmaktadır.

Ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyon hızı ise prokaryotlardaki DNA moleküllerinin replikasyon hızına oranla çok daha yavaştır. Örneğin, bakterilerde 50 000 bp dak-1 olan replikasyon hızı memelilerde 1000-3000 bp dak-1’ya düşmektedir. Bitkilerdeki replikasyon hızı ise hem prokaryotlardaki hem de memelilerdeki replikasyon hızına oranla çok daha düşüktür. Ökaryotlardaki replikasyon hızının prokaryotlara oranla çok daha yavaş olmasına rağmen, ökaryotik DNA molekülleri üzerinde çok sayıda replikasyon orijinlerinin bulunması ve bu orijinlerin hepsinde de replikasyonun aynı anda devam etmesi nedeni ile ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyonu da uygun bir sürede tamamlanabilmektedir. Ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyonu ile ilgili olarak bu özelliklerinden de anlaşıldığına göre, kromozomlardaki DNA replikasyonunun süresi, replikasyon başlangıç noktalarının sayı ve replikasyon çatallarının kapladığı alan tarafından kontrol edilmektedir.

Ayrıca, ökaryotik hücrelerdeki DNA moleküllerinin kromatin yapısında oluşu, çözülme ve replikasyonun başlaması için gereksinimleri daha da karmaşıklaştırmaktadır. Bu durumda, kromatindeki yoğun histon-DNA komplekslerinin ortadan kaldırılması, daha sonra ise replikasyon devam ederken oluşan yeni DNA moleküllerinin ise eş zamanlı olarak kromatin yapısını kazanmaları gerekmektedir (Şekil 4.8). Bütün bu sorunlara ilave olarak, ökaryotik DNA moleküllerinin lineer yapıda olması, replikasyonun tamamlanmasına ilişkin bazı sorunları da ortaya çıkarmaktadır. Oysa ki lineer yapıda olan prokaryotik DNA moleküllerinin replikasyonunda ortaya çıkabiliecek olan bu sorunlar çeşitli mekanizmalar ile çözülmüş bulunmaktadır (bkz. kısım 4.7). Ökaryotların lineer olan DNA moleküllerinin replikasyonunda ortaya çıkan sonlandırma problemi ise kromozom uçlarında (telomerlerde) replikasyonun tamamlanabilmesi için bazı özel mekanizmaların geliştirilmesinin zorunluluğunu ortaya çıkarmaktadır. Son zamanlarda elde edilen bulgulara göre, ökaryotik kromozomların uçları farklı bir mekanizma ile replike edilmektedir. Mayalar, omurgasızlar, omurgalılar ve bitkilerde kromozoların uçlarında biribirne benzeyen ve değişik özellikte bir yapının bulunduğu anlaşılmıştır. Bu bulguların ilki ise bir protozoon olan Tetrahymena ile yapılan çalışmalardan elde edilmiş olup, bu protozoonun kromozomlarının telomerlerinde DNA çift sarmalının 3′ ve 5′ uçlarını bir arada tutan saç tokası biçiminde bir ilmeğin ve çok sayıda (30-70 defa) arkası arkasına tekrarlanan kısa bir dizinin (5′-TTGGGG-3′) varlığı tesbit edilmiştir. DNA zincirlerinden birinde, saç tokası ilmeğinin yakınındaki tekrarlanan dizi kümesi içinde, çok sayıda zincir kırılmaları da vardır (bkz. kısım 2.3.1.3). Telomerlerde, replikasyonun tamamlanmasına ve sonuçta bu yapısal özelliklerin meydana gelmesine ise bir terminal deoksinükleotidil transferaz olan (bkz. kısım 4.7) telomeraz enziminin yol açtığı anlaşılmıştır. Buna göre, ribonükleoprotein yapıdaki telomeraz, replikasyondan sonra 3′ ucu kullanarak ve bu uca tekrarlanan 5′-TTGGGG-3′ dizileri ekleyerek zinciri uzatır. Daha sonra, primaz ve DNA polimeraz bu kalıptan yararlanarak yeni 5′-CCCCAA-3′ dizileri sentezler. Ligasyonun tamamlanmaması, C bakımından zengin olan zincirde kırıklara yola açar. Ayrıca, 5′-TTGGGG-3′ dizili zincirin 3′ ucundaki ilmek, G-C eşleşmesiyle oluşur. Tek hücreli ökaryotlarda açıklanan ve doğrulanan bu mekanizmanın büyük olasılıkla tüm ökaryotlar için geçerli olduğu düşünülmektedir.

BİTKİLERDE İSKELET:
Otsu bitkilerde bitkinin dik durmasını sağlayan ve bitkiye destek olan yani iskelet görevini gören yapı turgor basıncıdır. Çok yıllık odunsu gövdeli bitkilerde ise bu görevi bir sürekli doku olan sert doku üstlenmiştir.

HAYVANLARDA İSKELET:
Hayvanlarda iç ve dış iskelet olmak üzere iki çeşit iskelet vardır.

1.Dış İskelet: Vücudun dış kısmında organik ve inorganik maddelerden oluşur. Epitel hücreleri tarafından yapılmıştır. Su ve ısı kaybını engeller. Büyümeyi sınırladığı için zaman zaman yenilenir. Dış iskeletin üzerinde hiçbir vücut örtüsü bulunmaz. Genellikle omurgasızlarda görülür. Bazı bir hücrelilerde sitoplazma tarafından salgılanan dış örtüler bir dış iskelet oluşturur. Dış iskelette kaslar iskeletin iç yüzüne bağlanmıştır.
Eklem bacaklıların vücudunu örten kitukula protein, karbonhidrat, yağ ve tuzlardan oluşmuş bir dış iskelettir. Büyüme sırasında zaman zaman esnek bir yapıya sahip olmadığı için değiştirilir.Örneğin, diyatomelerde SiO2, salyangoz ve midyelerde CaCO3 birikimi ile oluşur. İstakoz ve çekirgede kitinden kabuk şeklinde görülür.

2.İç İskelet: Embiryonun mezoderm tabakasından oluşur. Kıkırdak dokunun, kemik dokuya dönüşmesi ile meydana gelir. Boyca büyümeyi sınırlayıcı değildir. Hayvan ile beraber büyür. Dış iskeletten farklı olarak kaslarla örtülüdür. En basit iç iskelet amphioxusta görülür. Sırt tarafında notakord denilen sırt ipi şeklindedir.
Süngerlerde küçük iğneler şeklinde (CaCo3, silis, spongis gibi); derisidikenli ve deniz yıldızı gibi canlılarda kollu iç iskelet şeklinde; omurgalılarda ise eklemlerle bağlı esnek bir iç iskelet vardır.
Balıklarda eklemli iç iskelet şeklindedir. Köpekbalıklarında bütün yaşantıları boyunca kıkırdaktan yapılmış bir iç iskelet vardır.İç iskeletin yapısı kemik dokudan oluşmuştur.

1.Süngerimsi Kemik: Kırmızı kemik iliği ile dolu olup düzensiz boşlukları vardır. Kemik hücreleri lakün adı verilen boşluklar içinde bulunur.
2.Sıkı Kemik: Hücreler arası boşluklar yoktur. Sarı kemik iliği bu boşlukları doldurur. Ancak kılcal damarları taşıyan ince mikroskobik kanalları vardır. Kemiğin uzun eksenine uzanan paralel kanallara havers kanalları denir. Havers kanallarını birbirine bağlayan yan kanallara volkman kanalları denir.

Kemiğin Yapısı: Kemiğin %30 u protein yapısındaki osein adlı kemik ara maddesinden, %45 i CaPO4, MgPO4, CaCo3 gibi inorganik maddelerden %25 ise sudan oluşur. Kalsiyum ve karbonat tuzları ile fosfat kemiğe sertlik ve dayanıklık verir. Açlık halinde kemik kapsadığı iyonların 1/3 nü kana verir. İyon kaybına uğrayan kemik yumuşar ve kolayca kırılabilir. Gebelikte be mineraller bebeğin iskeletinin oluşumunda kullanılır. Olgun kemik hücrelerine osteosit denir. Yassı, oval hücreler olup, sitoplazmik uzantıları vardır. Yapı olarak kemik iki kısma ayrılır:
Kemik Oluşumu:Vücutta kemiğin bir kısmı bağ dokudan (kafatasının yassı kemikleri, yüz kemikleri, köprücük kemiğinin bir kısmı, bıngıldak kemiği, diş, balıkların pulu); bir kısmı da kıkırdak dokudan (üye kemikleri, leğen kemiği) gelişir.
Ömür boyu bir taraftan kemik yapımı devam ederken, diğer taraftan da yapılan kemikler yıkılır. Büyüme çağında yapım yıkımdan fazla olduğunda kemikler kalınlaşır ve uzar. Orta yaşlarda yapım-yıkım denge halindedir. Yaşlılarda ise yıkım daha fazladır. Bu nedenle kemik daha kolay kırılabilir.
Kan ve kemiklerin kalsiyum ve fosfat miktarlarını tiroid, paratiroid bezleri ve deriden salgılanan hormonlar, beslenme ile alınan mineraller, vitaminler ve genetik faktörler düzenler. Derinin kemik büyümesini düzenleyen hormonu yapabilmesi için kandan yeteri kadar kalsiyum alması gerekir. Bu da güneşin mor ötesi ışınları ile sağlanabilir.
1.Uzun Kemikler: Kol ve bacaklarda bulunur. İki ucu şişkin silindirik kemiklerdir. Kemiğin boyuna uzamasını baş kısmı ile gövdesi arasında bulunan kıkırdak doku sağlar. Bir süre sonra kemikleşir. Bundan sonra kemiğin uzaması eklem kıkırdağı tarafından devam ettirilir. En dışta enine büyümeyi ve onarılmayı sağlayan kemik zarı (periost) vardır. Baş kısmında dışta ince tabaka halinde sıkı kemik dokusu ortada süngerimsi kemik doku bulunur. Gövde kısmı tamamen sıkı kemik dokudan yapılmıştır. Ortadaki boşluğu sarı kemik iliği doldurur. Süngerimsi kemik dokuda ise kırmızı kemik iliği bulunur.
Kandaki Ca++ Konsantrasyonu
• Kanda kalsiyum az ise  Paratiroid bezi(Parathormon Salgısı)  Kemiklerden kana kalsiyum geçişi
• Kanda kalsiyum fazla  Tiroid bezi(Kalsitonin Salgısı)  Kandan kemiklere kalsiyum geçişi
Kemik gelişiminde ve büyümesinde hipofizin ön lobundan salgılanan büyüme hormonu STH da etkilidir (somatropik hormon). Bu hormon etkisini doğrudan değil karaciğerdeki protein ve karbonhidrat metabolizmasını hızlandırarak gerçekleştirir. Ayrıca A, C, D vitaminleri kemik gelişimini sağlar. D vitamini eksikliğinde raşitizm denilen hastalık görülür. D vitamini güneş ışığından provitamin olarak alınır. Deri hücrelerinde D vitamini haline getirilir. Sindirim kanalından K ve Ca‘un geri emilmesini sağlayarak kemikleri sertleştirir.
İSKELET DOKULARI
Bütün kemikler periost veya kemik zarı denilen bağdokudan fibröz bir dış zarla sarılmış lamelli bir kemik dokusundan meydana gelir. Bu doku kan damarlarıyla beslenir ve sinir uçları içerir.
Kıkırdaklar: Erişkin bir insanın iskeletinde hiyalin, lifli ve elastik olmak üzere üç tip kıkırdak bulunur. Kıkırdak hücrelerine kondrosit adı verilir. Hiyalin kıkırdağı oluşturan kondrositler büyük hücrelerdir; sitoplazmaları glikojen ve lipit cisimcikleriyle doludur. Vücuttaki eklemlerin çoğunda ve üst solunum yollarında(soluk borusu ve ana bronşlar) hiyalin kıkırdak bulunur.
Lifli kıkırdağın yapısı da hiyalin kıkırdağınkine benzer, ama bunun kollajen liflerden oluşmuş ağ yapısı daha fazla önem taşır. Omurlar arası disklerde, burunda, çatı birleşiğinde ve aşil kirişinin yapışma yerinde lifli kıkırdak bulunur. Üçüncü tüp kıkırdak dokusunun en önemli özelliği bol elastik (esnek) lif içermesidir. Elastik kıkırdak dokusu yüzde(kulak kepçesi), östaki borusunda, gırtlak dilinde ve gırtlakta yer alır. Kıkırdak dokusunda lenf ve kan damarı bulunmaz. Besleyici maddeler, kıkırdağı saran bağ dokusu(perikondrium) damarlarından difüzyon yoluyla sağlanır.
İlk kıkırdaklar embriyo gelişiminin beşinci haftasında oluşmaya başlar. Bu dönemde mezanşim hücreleri(ilkel bağ dokusu hücreleri) büyük oranda çoğalır ve zamanla kondroblastlara(çok çekirdekli dev hücreler) dönüşür.

Fizyoloji: İskeletin beş temel işlevi vardır: Vücut şeklinin korunması, vücudun hareket etmesi, kalsiyumun depolanması ve uzun kemiklerin içinde bulunan ilikte kan hücrelerinin yapımı. Bütün diğer omurgalılarda olduğu gibi insanda da, sağlam bir iskelet olmadan vücudun karmaşık şekiller alabilmesi mümkün değildir. Özellikle hava ortamında, belirli bir vücut hacminin üzerindeki canlıların çökmeden dik durabilmeleri için, bir iskelet çatısına ihtiyaç vardır. Göğüs kafesi ve kafa tası, sert bir engel oluşturarak dıştan gelen darbelerin etkisini hafifletir ve organların doğrudan hasar görme olasılığını azaltır. Vücudun hareketi ise kol ve bacaklar ile karmaşık eklem yapıları sayesinde gerçekleştirebilir. Hareketlerin hızı ve etkin bir şekilde gerçekleştirilmesi için, kemikler kasların destek noktalarını oluşturmaktadır. Kalsiyum tuzlarının yapısı kemiklerin mekanik dayanıklılığında rol oynar. Bunu yanında kalsiyum pek çok kimyasal tepkimede de önemli bir yere sahiptir.(kas kasılması, hücresel hareketler ve sinir akışının iletimi gibi)

Büyüme mekanizması: Bazı durumlarda kemik dokusunun sadece iki yıl içinde tamamiyle yenilenebildiği tahmin edilmektedir. Bu yenilenme yeteneği kemik hücrelerinin yoğun etkinlikleri hakkında bir fikir vermeye yeterlidir. Kemik dokusunun bu yeteneği aynı zamanda meydana gelen iç içe iki olgunun yani yapım ve yıkım süreçlerinin ürünüdür.
Yapım süreci yeni kemik dokusunun meydana gelmesini sağlarken, osteoklastlar aracılığıyla gerçekleşen yıkım süreci, mineral tuzların salınmasıyla metabolizmada rol oynar.
Kemiklerin büyümesi hem boyuna hem enine artışla sağlanır.kalınlaşmayı kemik zarı, boyuna büyümeyi kıkırdak sağlar. Hem kemik zarı, hem de büyüme kıkırdağından osteoblastlara dönüşme yeteneğine sahip ilkel bağ dokusu hücreleri bulunur. Kıkırdak dokusu ise iki şekilde büyür; kıkırdak dokusuna en yakın perikondrium hücrelerinin kondrositlere(kıkırdak hücrelerine) dönüşmesi veya daha basit olarak, mevcut kondrositlerin mitoz bölünmeyle çoğalması.

İNSANDA İSKELET YAPISI
İnsanda iç iskelet kemikten yapılmıştır. İskelet oluşturan kemikle yapısal olarak üç kısımda incelenir.
1.Uzun Kemikler: Kol ve bacaklarda bulunur. İki ucu şişkin silindirik kemiklerdir. Kemiğin boyuna uzamasını baş kısmı ile gövdesi arasında bulunan kıkırdak doku sağlar. Bir süre sonra kemikleşir. Bundan sonra kemiğin uzaması eklem kıkırdağı tarafından devam ettirilir. En dışta enine büyümeyi ve onarılmayı sağlayan kemik zarı (periost) vardır. Baş kısmında dışta ince tabaka halinde sıkı kemik dokusu ortada süngerimsi kemik doku bulunur. Gövde kısmı tamamen sıkı kemik dokudan yapılmıştır. Ortadaki boşluğu sarı kemik iliği doldurur. Süngerimsi kemik dokuda ise kırmızı kemik iliği bulunur
2.Yassı Kemikler: Kalınlığı eni ve boyundan az olan kemiklerdir. Göğüs, kafatası, kürek ve kaburga kemikleridir. Kemik zarı altında sıkı kemik dokusu ve bunun ortasında süngerimi kemik doku yer alır. Kırmızı kemik iliği ile doludur. Sarı kemik iliğinin yer aldığı bir kanal yoktur.
3.Kısa Kemikler: Eni, boyu ve kalınlığı eşit olan kemiklerdir. Omurga ile el ayak bileklerinde bulunur. Dıştaki kemik zarının altında sıkı kemik, ortasında ise süngerimsi kemik bulunur. Süngerimsi kemiğin içinde ise kırmızı kemik iliği vardır.

İNSAN İSKELETİNİN KISIMLARI:
207 kemikten oluşan insan iskeleti baş, gövde, üyeler olmak üzere üç kısımda incelenir
1.Baş İskeleti: Beyin, beyincik ve sinir merkezlerini içinde bulundurur. Kafatası ve yüz iskeleti olarak iki kısımda incelenir.
a)Kafatası İskeleti: Alın(1), yan kafa (2), ard kafa(1), şakak(2), temel(1) ve kalbur(1) kemiklerinden oluşur. Oynamaz eklemlerle birbirlerine bağlanırlar. Beyin ve beyinciği tamamen kapatarak korurlar. Yalnız omurilik ve sinirlerin giriş çıkışlarını sağlayan delikler vardır.
b)Yüz İskeleti: Tırnakçık(2), elmacık(2), burun(2), sapan(1), boynuzcuk(2), üst çene(2), damak(2), alt çene(1) kemiklerinden oluşur. Oynamaz eklemlerle birbirine bağlanmıştır. Sadece alt çene kemiği yarı oynar eklemlerle şakak kemiğine bağlıdır.

2.Gövde İskeleti: Sinir sistemi ve iç organları korur. Vücudu dik tutar. Gövdeyi oluşturan kemikler, omurga, kaburga, göğüs, omuz ve kalça kemiklerinden oluşmuştur. Omurga, boyundan kuyruk sokumuna kadar uzanan 33 omurun üst üste gelmesi ile oluşmuştur. Her omurda iki yan çıkıntı, bir dikensi çıkıntı, omur cismi, omur deliği, omur yayları ve eklem çıkıntıları vardır. Üst üste gelen omurlar kıkırdak disklerle birbirine bağlanarak omurgayı oluştururlar. Omurlar üst üste geldiğinde omur delikleri birleşerek omurga kanalını oluştururlar. Omurga kanalını omurilik doldurur. Omurga ortalama 75 cm uzunluğunda, dirençli ve bükülgen, uzun, ‘S’ şeklinde bir kemik dizisidir. Omurga bütünüyle ekle alındığında dört eğrilik göze çarpar: Öne doğru dışbükey boyun eğriliği; öne doğru içbükey sırt eğriliği(kifoz); öne doğru dışbükey bel eğriliği (lordoz); öne doğru içbükey sağrı eğriliği. Omurga beş bölgeye ayrılır.
1. Boyun (7)
2. Sırt (12)
3. Bel (5)
4. Sağrı (5)
5. Kuyruk sokumu (4)

Boyun bölgesinin birinci kemiğine atlas kemiği, ikinci kemiğine ise eksen kemiği denir.İç içe geçmişlerdir. Boyunun sağa sola dönmesini sağlarlar. Sırt bölgesi 12 omurdan oluşur. Kaburgalar bir uçları ile sırt omuruna bağlanırlar. Bel bölgesi 5 omurdan oluşur. Vücudun hiçbir kısmıyla bağlantılı olmadığı için kolaylıkla hareket edebilir. Sağrı bölgesi 5 omurdan oluşur. İnsanın dik durması ve yürümesinde etkili olan bölgedir.Kuyruk sokumu 4 omurdan oluşmuştur. Bu omurlar birleşerek tek omur halini almıştır.
Göğüs kemiği vücudun göğüs bölgesinde yer alan üst kısmı geniş, alta doğru sivrilen yassı bir kemiktir. Vücudun göğüs kısmında yer alan 15-20 cm boyundaki bu kemiğe göğüs kemiği denir. Sap, gövde ve hançerimsi çıkıntı olmak üzere üç kısımdan oluşmuştur.
Üzerinde enine ibikler ve kas-bağ bağlantı yerleri bulunur. On iki çift olan kaburgaların ilk yedi çifti göğüs kemiğine, sekiz, dokuz ve onuncu çiftler ise yedinci kaburgaya bağlıdır. Son iki kaburganın uçları serbesttir. Yüzücü kaburgalar denir.
Omuz kemerleri önde köprücük (2), arkada kürek (2) kemiğinden oluşur. Kalça kemeri kalça, oturga ve çatı kemiklerinden oluşur. Kalça kemikleri birbirleriyle ve sağrı bölgesi kemikleriyle birleşerek leğen denilen yapıyı oluşturur. Leğen gövdeye bağlanarak karın bölgesindeki iç organlara alttan desteklik sağlar.

3.Üye İskeleti: Kol ve bacak kemiklerinden meydana gelmiştir. Kas sistemi ile birlikte çalışırlar. Otuz bir kolda, otuz bir bacakta olmak üzere yüz yirmi kemikten oluşur.
a)Kol Kemikleri: Pazı(1), ön kol(1), dirsek(1), bilek(8), tarak(5), parmak(14)
b)Bacak Kemikleri: Uyluk(1), dizkapağı(1), kaval(1), baldır(1), bilek(7), tarak(5), parmak(14)

EKLEMLER
İki kemiğin birleştiği yerde bulunurlar. İçerdikleri eklem sıvısı miktarı hareket yeteneklerini belirler. Buna göre üç gruba ayrılırlar

1.Hareketli Eklemler: Kol ve bacaklarda bulunurlar. Ortak bir kapsülle çevrilmişlerdir. Kapsülle eklem arasındaki boşluk eklem boşluğudur. Kemikler arasındaki boşluklar kiriş bağları denilen doku ile doludur. Eklem bölgesinin iç yüzeyinde bağ doku ve epitel dokudan oluşan sinovial zar bulunur. Bu zar yumurta akı gibi bir salgı oluşturur. Bu salgı eklem uçlarını kaygan halde bulunmasını sağlar. Eklem yüzleri eklem kıkırdağı ile örtülüdür. Bu bağlar ekleme sağlamlık ve hareket kolaylığı sağlar. Ayrıca kemikler arasında bağ dokudan meydana gelen eklem bağları da bulunur. Bu tür eklemlerde eklem sıvısı çok fazladır.
2.Hareketsiz Eklemler: Kemikler testere dişi gibi girinti ve çıkıntılarla birbirine bağlanmıştır. Tamamen hareketsizdirler. Kafa tası kemiklerinde görülür. Kemikler arasında eklem sıvısı bulunmaz.
3.Az Hareketli Eklemler: Omurgada olduğu gibi kemiklerin kısıtlı hareket etmesini sağlayan kemiklerdir. Omurlar arasındaki kıkırdak dokunun esnekliğine bağlı olarak kısıtlı hareket ederler. Eklem sıvısı azdır.

ORGANİZMALARDA VÜCUT ÖRTÜLERİ
İç iskelete sahip organizmalarda vücudun yumuşak kısımlarını korunması ve kurumasının önlenmesi vücudu örten deri tabakası tarafından sağlanır. Vücut örtüleri bazı canlılarda epidermis denilen tek sıra halinde bir hücre tabakasından oluşmuştur. Epidermis hücrelerin salgıladığı mukus, keratin ve ayrıca bu hücrelerden oluşturulan kıl, tüy, tırnak gibi yapılar koruyucu maddelerdir. Bu maddeler zamanla kaybolur ve yenilenir.
Örneğin omurgasızlarda süngerlerde, solucanlarda, yumuşakçalarda tek sıra hücre tabakasından oluşan epidermiste nemlilik ve kayganlık sağlayan salgı hücreleri bulunur.
Omurgalılarda vücudu örten deri; üst deri (epidermis) ve alt deri (dermis) olarak iki tabakadan oluşmuştur. Epidermis, embriyonun ektoderm tabakasından meydana gelmiştir. Epidermis çok tabakalı yassı epitel hücrelerinden oluşmuştur. Kan damarları ve sinirleri yoktur. Epidermisin üst kısmında bulunan yassı hücreler ölüdür . Zamanla ölen bu kısımlar dökülür ve yerine alttaki epidermis hücrelerince yenileri oluşturulur. Ölü hücrelerin içinde kolay çözünmeyen lifli proteinler (keratin) birikmiştir. Alttaki hücreleri dış çevrenin fiziksel ve kimyasal etkilerinden korur. Epidermisin keratinli olan bu dış tabakasına korun tabakası (korneum) adı verilir. Vücuttaki kıl, tüy, tırnak ve deriye renk veren melanin bu tabakanın ürünleridir. Kıl, tırnak gibi yapıların kökeni epidermistir. Korun tabakası altında canlı epidermis hücrelerinden oluşan malpigi tabakası bulunur. Silindirik epitelden oluşmuş bu tabaka hem korun tabakasının yenilenmesini sağlar, hem de pigmentli hücreleriyle deriye renk verir.
Embiryonun mezoderm tabakasının farklılaşmasıyla oluşan dermis, esnek telli bağ dokudan oluşmuştur. Epidermisin altında kalın bir tabakadır. Kan ve lenf damarları, sinir uçları, ter, süt ve yağ bezleri, kıl folikülleri duyu reseptörleri dermiste yer alır. Hücreleri canlıdır.

İSKELET HASTALIK VE RAHATSIZLIKLARI
İskeletle ilgili hastalıklar kemikleri(kırıklar, iltihaplar, kanserler vb.) ve eklemleri etkiler (çıkıklar, artrozlar vb.) etkiler.
Kırıklar: Doğrudan doğruya kemik üzerine veya çevre dokulara etki eden darbeler ve çarpmalar sonucunda kemik dokusu bütünlüğünün bozulmasına kırık adı verilir. Dokuların zayıflamasına bağlı olarak kendiliğinden oluşan kırıklar da görülmekle birlikte, kırıkların büyük bir çoğunluğu travmalar nedeniyle meydana gelir. Darbenin şiddetine ve niteliğine göre kemiklerde çatlaklar ve iki veya çok parçalı kırıklar ortaya çıkabilir. Kemik parçaları yaradan dışarı çıkıyorsa açık kırıktan söz edilir. Klinik açıdan kırık tanısı radyografilerle konur ve değişik şiddette ağrılarla beraber işlev kaybının bulunmasıyla kendini gösterir.
Tedavinin temeli, zarar gören kemik parçalarının cerrahi yöntemlerle yerine yerleştirilmesinden sonra vücudun o bölümünün hareketsizleştirilmesine dayanır. Basit kırıkların tedavisi için dış ateller yeterli olur. Buna karşılık parçalı kırıkların tedavisinde cerrahi girişime baş vurulur ve vücutta yabancı cisim tepkimelerine yol açmayan metal çiviler, levhalar ve çubuklar kullanılır. Hareketsizleşme süreci içinde vücut kendi kendine yeni bir kemik dokusu üreterek kırık yerin kaynamasını sağlar. İlk dönemde kırık parçaları arasında kalan boşluk kan ve lenfle dolar; bu sırada bağ dokusu tomurcukları kan pıhtısının içine yerleşerek bir bağ dokusu nedbesi yaratır. Daha sonra kan damarları aracılığıyla komşu kemiklerdeki kalsiyum depolarından sağlanan kalsiyum, nedbenin mineralize olmasını sağlar. Damarca zengin kemik zarı bu dönemde önemli bir rol oynamaktadır. Kemik dokusunun eski halini kazanabilmesi daha uzun bir sürede gerçekleşebilir.
Kemik İltihapları: Kemik dokusunu etkileyen iltihabi hastalıklar mikrobik, paraziter(asalaklara bağlı) veya kimyasal kaynaklı olabilir. Genellikle alçı uygulanması ve antibiyotiklerin kullanılması hastalığın tedavisi için yeterli olur.
Büyüme ve Kireçleşme Bozuklukları: En önemli büyüme bozukluğu olan cücelik boyun yetersiz uzaması demektir. Cücelik hormon bozukluğuna bağlı olabileceği gibi metabolizma bozukluklarına da bağlı olabilir. Nadir görülen bir kalıtımsal hastalık olan akondroplazide ise kemik büyümesini sağlayan büyüme kıkırdakları çok erken yaşta kapanır.
Aşırı boy uzaması ve irileşme ile kendini gösteren jigantizm hastalığı bazı durumlarda hipofizin aşırı çalışması ve büyüme hormonunun fazla miktarı üretilmesi nedeniyle oluşur. Bu hastalığa yakalanan kişilerde iri cüsseye rağmen, kas gücü normalin altındadır ve hassas bir yapı bulunur.
Kemiklerde ilerleyici kireçsizleşmeye yol açan ve kemik erimesi olarak da bilinen osteoporoz özellikle menopoz dönemindeki kadınlarda ortaya çıkar. Hastalığın nedeni hormon düzeninin bozulmasıdır.
Ur Hastalıkları: Vücudun bütün diğer organları gibi kemiklerde de habis urlar ortaya çıkabilir. Ur kemik dokusundan kaynaklanabileceği gibi başka bir organdan kaynaklanan bir metastaza da bağlı olabilir. Kemik dokusundan çıkan osteosarkom daha çok çocuklarda ve gençlerde bacak kemiklerinde görülür. Daha sık rastlanan ikincil kanserler sıklıkla ileri yaşlarda ortaya çıkar; bunlarda şiddetli ağrılar ve kemik dokusunun ileri derecede hassas hale gelmesi gibi belirtiler bulunur.
Eklem Hastalıkları: Travmalardan ileri gelen eklem hastalıklarına örnek olarak burkulmalar ve çıkıklar sayılabilir. Ayrıca yeni doğanda doğuştan kalça çıkığı adı verilen bir durum görülebilir. Romatolojik hastalıklar sınıfında yer alan diğer iki önemli eklem hastalığıda artroz(eklem kıkırdağının tahrip olması) ve artrittir.(eklem boşluğunu kaplayan dokunun iltihabı)
KAS SİSTEMİ
Kaslar kasılabilen, dolayısıyla da hareketleri sağlama özelliği olan yapılardır. Vücuda desteklik eder, hareketi sağlar, vücut ısısını meydana getirir. Ayrıca iç organları bağlar ve onları askıda tutar. Çeşitli organizmalarda farklı kas tipleri vardır. Protistlerde çizgisiz kas telcikleri bulunur. Basit özellikte olmasına rağmen bir tek hücreli olan parmesyumda kontraktif kofullar kas işlevi görür. Omurgasızlarda ise çoğunlukla düz kaslardan oluşur. Yavaş ve ritmik kasılırlar. Solucanlarda, yumuşakçalarda düz kaslar bulunur. Eklembacaklılarda uçma ve sıçramayı sağlayan çizgili kaslar bulunur. Tüm omurgalılarda iskeleti hareket ettiren çizgili kaslar, yemek borusunda, midede, bağırsaklar, kan damarlarının duvarlarında, üreme organları ve diğer organ duvarlarında ise düz kaslar bulunur. Kaslar düz kas, çizgili kas ve kalp kası olmak üzere üç çeşittir.
1.Düz Kaslar: Hücreleri mekik şeklindedir. Büyüklükleri bulundukları yere göre değişir. Çekirdekleri hücrenin orta kısmında bulunur. Tek çekirdeklidirler. Sitoplazmasına sarkoplazma, hücre zarına ise sarkolemma denir. Sitoplazmada görülen, boyuna iplikçiklere ise miyofibril denir. Miyofibriller, aktin ve miyozin denilen kas proteinlerinden oluşmaktadır. Kasılmayı bunlar sağlar.
Düz kaslar istem dışı hareket eden kaslardır. Kasılmaları yavaş ve düzenlidir. Otonom sinir sistemi kontrolünde çalışırlar. Eklembacaklılar hariç tüm omurgasızlarla omurgalıların dolaşım, sindirim, solunum gibi sistemleri meydana getiren organların duvarlarında önemli ölçüde düz kaslar bulunur.
2.Çizgili Kaslar: İskelet sistemiyle bağlantılı olan kaslardır. Beyin kontrolünde isteğe bağlı olarak çalışırlar. Kasılma hareketleri merkezi sinir sistemine ait motor sinirlerle kontrol edilir. Düz kaslara oranla daha hızlı kasılabilirler.
Hücreleri uzun ve silindirik şeklinde olup hücre sınırları belirsiz olduğundan çok çekirdekli görülürler. Oval şekilli çekirdekler hücrenin kenar kısmında bulunurlar. Bir çizgili kasın yapısı tüm bir kastan yapı birimlerine doğru; kas demeti, kas teli, telcikler (miyofibril, aktin ve miyozin proteinleri) olarak sıralana bilinir. Sarkoplazma içinde miyofibriller arasında dağılmış zengin bir endoplazmik retikulum ağı (sarkoplazmik retikulum) vardır. Miyofibriller özel bir diziliş gösteririler. Bu diziliş açık ve koyu bantlar meydana getir.

Kas liflerinde açık renkli görülen I bandı, koyu renkli görülen A bandı olarak isimlendirilir. I bandını tam ortasında koyu renkli ince çizgi Z bandı olarak adlandırılır. A bandının ortasında görülen bölgeye ise H bandı adı verilir. Kas dokusunda ard arda gelen iki Z bandı arasındaki bölgeye sakromer denir ve kasılma birimi olarak kabul edilir. Miyofibriller çok daha ince ipliklerin düzenlenmesiyle meydana gelmişlerdir. Bunlardan kalın ve kısa olanlarına miyozin, ince ve uzun olanlarına ise aktin iplikleri denir. Bu ipliklerin temel yapıları proteindir.

Miyozin iplikleri komşu I bandına geçmezler. Aktin iplikleri ise I bantların meydana getiriler ve kısmen iki taraftan A bandının içine girerler. Böylece A bantlarının ucunda miyozin ve aktin iplikleri bulunurken orta kısımlarında sadece miyozin iplikleri yer alır. Sadece miyozin ipliklerinden oluşan bu kısım H bandını meydana getirir. Aktin iplikleri I bandının ortasında birleştikleri yere de Z çizgisi denir. Kasa çizgili görünüm bu şekilde kazandırılmıştır. I bandı yalnız aktin ipliklerinden, H bandı yalnız miyozin ipliklerinden, A bandı ise hem aktin hem de miyozin ipliklerinden oluşur.
Kas Proteinlerinin Sıralanışı: Kas telleri aktin ve miyozin proteinlerinden başka hemoglobine benzeyen miyoglobin proteinini içerirler. Miyoglobinin görevi kaslarda O2 azaldığı zaman kandan O2 almak ve oksidasyonu sağlamaktır. Miyofibrilin O2’e bağlanma kapasitesi hemoglobinden fazladır. Çizgili kasların kemiklere bağlandığı yerler sıkı bağ dokudan yapılmıştır. Bunlara kas kirişleri veya tendonlar denir. İskelet kasları bir taraftan hareketli bir kemiğe bağlanırken diğer taraftan mutlaka hareketli bir ekleme bağlanmışlardır. Kemiğe bağlandığı nokta başlangıç noktası, ekleme bağlandığı nokta sonlanış noktasıdır. Bu iki tutunma arasında kalan kısım karın kısmıdır. İskelet kasları çoğunlukla çiftler halinde çalışırlar.
3.Kalp Kası: Çizgili kas olmasına rağmen irademiz dışında kasılma faaliyeti gösteriri (Otonom sinir sistemine bağlıdır). Bu kas enine bantlaşma gösterir. Kas telleri kısa boylu olup tek çekirdeklidir. Birbirine bağlandıkları yerde ara diskler bulunur. Sürekli çalıştıkları için oksijen gereksinimleri çok fazladır.
KAYAN İPLİKLER HİPOTEZİ
Bu hipoteze göre kasılma aktin ve miyozin ipliklerinin hareketine bağlı olup ince aktin iplikçiklerinin kalın miyozin iplikçiklerinin üzerinden kaymasıyla gerçekleşir. Miyozin iplikçikleri hareket etmez, aktin iplikçiklerinin boyları kısalmaz ama iki elin parmakları gibi iç içe geçerek kayarlar. Kasılma sırasında A bandını boyu değişmezken I bandı kısalır, H aralığı yok olur. İki Z çizgisi birbirine yaklaşır. Böylece kas kasılması gerçekleşir..

Gevşeme anında ise tam tersi gerçekleşir. Kas eski özelliğine kavuşur. Bu mekanik olayda bazı kimyasal maddeler görev aldığı gibi çok miktarda da enerji harcanır. Kaslar enerjinin yoğun üretildiği ve harcandığı yerlerdir. Bu yüzden kas hücrelerinde ve özellikle kalp kasında mitakondrilerin sayısı oldukça fazladır. Antagonize Hareket: İskelet kasları genelde çiftler halinde çalıştığından her grup birbirinin tersine hareket eder. Biri kasılırken diğerinin gevşeyip uzaması şeklinde gerçekleşen bu harekete antagonist hareket denir. Kalpte kulakçık ve karıncıkların kasılıp gevşemesi ile kol ve bacakların bükülmesi buna örnektir. Bu tür kaslara antagonist kaslar denir. Eklem dik ve hareketsiz kalırsa her iki grup kas da aynı anda kasılıp gevşer. Bu tür kaslara ise sinerjist kaslar denir.

KAS SARSISI
Bir kasa kısa süreli bir uyarının etki ettiğinde kas önce kasılır, sonra gevşer ve eski halini alır, bu olaya kas sarsısı (kasıl sarsılma) denir. Kas sarsısını ölçen alete miyograf denir. Bu aracın çizdiği grafiğe de miyogram denir.
Bir kas sarsısı üç evrede tamamlanır.
I.Gizli Faz: Uyarmanın alınması ile kasın kasılmaya başlaması sırasında geçen faz.
II.Kasılma Fazı: Kasın giderek kalınlaşıp kısaldığı faz.
III.Gevşeme Fazı:Kasın kasıl durumundan ilk halini alıncaya kadarki faz. Dinlenme fazına geçmeden kasa üst üste verilen uyartılar, kasın normalden fazla kasılmasına neden olur. Bu olay birikim denir. Birikimde tek tek kas sarsılarının birbirine katılmasıyla uyum içinde kuvvetli kas hareketleri olur.

Fizyolojik Tetanos ve Tonus: Çizgili kasların uyarılarak kasılmasını beyin ve omurilikten gelen sinir impulsları sağlar. Kas hücrelerinin hepsi bir veya birkaç noktadan sinir hücreleriyle temas halindedir. Bir kas, kısa aralıklarla sıkı sık sinir impulsları ile uyarılırsa sürekli bir kasılma hali gösterir. Buna fizyolojik tetanos adı verilir. Fizyolojik tetanos halindeki kas gevşemez. Normal bir kas dinlenme halinde bile hafif kasılı durumdadır. Buna tonus denir. Felç ve baygınlık dışında kaslar tonus halindedir. Felç gibi nedenlerle hareket yeteneğimizin kaybolması kasların bozulmasından değil, kaslara uyartı taşıyan sinirlerin zedelenmesinden dolayıdır. Tonus uyartılara daha çabuk cevap vermemizi sağlar.

KASILMANIN KİMYASAL AÇIKLAMASI
Çizgili kaslar miyelinli sinir lifleri ile uyarılır. Sinir uçları kas hücreleri üzerinde bir çok kollara ayrılarak sonlanır. Bu noktalara motor plak denir. Sinir ve kas hücrelerinin bir araya geldiği bölgede sinir hücreleri tarafından bir tür sinir hormonu (nörotransmiter) olan asetilkolin salgılanır. Asetilkolin hormonunun görevi kas hücrelerinin endoplazmik retikulumlarında depo edilmiş bulunan Ca++ iyonlarını aktin ve miyozin proteinlerini arasına yaymak ve kasılma hareketini başlatmaktır. İşte kasılma olayı bu değişmelerle birlikte başlar. Kas telcikleri kasılır.
Kasın kasılması için gerekli uyarı şiddetine eşik şiddeti denir. Kasın bir kez kasılıp gevşemesine de kasıl sarsı denir. Bir sarsılmanın olabilmesi için uyarın belli bir şiddetten yukarı olması gerekir. Daha hafif şiddetteki uyarılara, kas cevap vermez, sarsıntı olmaz. Uyarının şiddeti arttıkça kasılmada belli bir dereceye kadar fazlalaşır. Ancak öyle bir an gelir ki, şiddet ne kadar artarsa artsın kasılmanın derecesi değişmez.
Kalp kasınsa ise durum farklıdır. Kalp kası her zaman daima verebileceği karşılığın en büyüğünü verir. Kalp kasının sarsı doğuran en küçük şiddetteki uyarana ve en büyük şiddetteki uyarana verdiği karşılık daima aynıdır. (Ya hep ya hiç kuralı)
Kasılma için gereken enerji ATP’den karşılanır. Ancak kasılma olayı çok fazla enerji harcanmasını gerektirir. Harcanan ATP’nin hemen sağlanması için yalnız kaslara özgü yedek enerji deposu mevcuttur. Bu yedek enerji deposuna kreatin fosfat (CP) denir. Kreatin fosfatın yüksek enerjili fosfatı kopar ve ADP ile birleşir. Böylece hemen ATP sentezi sağlanmış olur
• ATP (Ca++)ADP + P +Enerji
• Kasılma anında: Kreatin fosfat + ADP  ATP + Kreatin
• Dinlenme anında: Kreatin + ATP  Kreatin fosfat + ADP
Kreatin fosfatın buradaki görevi acil enerji ihtiyacını karşılamak için ADP’ye P vererek ATP üretmektir. Kasın çabuk ve sürekli hareketi bu şekilde sağlanır. ATP elde etmenin bir diğer yolu ise kastaki glikojenin glikoza, glikozu da glikoliz ile ATP’ye dönüştürmesidir. Glikoz olayı glikojen ile başlar ve pürivik asidin laktik aside dönüşmesi ile tamamlanır.
a) Zor ve uzun süreli hareketler sırasında, kas hücreleri kasa yeteri kadar oksijen taşıyamaz. Glikoliz laktik aside parçalanır.
Bir kas sarsısı üç evrede tamamlanır.
I.Gizli Faz: Uyarmanın alınması ile kasın kasılmaya başlaması sırasında geçen faz.
II.Kasılma Fazı: Kasın giderek kalınlaşıp kısaldığı faz.
III.Gevşeme Fazı:Kasın kasıl durumundan ilk halini alıncaya kadarki faz. Dinlenme fazına geçmeden kasa üst üste verilen uyartılar, kasın normalden fazla kasılmasına neden olur. Bu olay birikim denir. Birikimde tek tek kas sarsılarının birbirine katılmasıyla uyum içinde kuvvetli kas hareketleri olur.

Fizyolojik Tetanos ve Tonus: Çizgili kasların uyarılarak kasılmasını beyin ve omurilikten gelen sinir impulsları sağlar. Kas hücrelerinin hepsi bir veya birkaç noktadan sinir hücreleriyle temas halindedir. Bir kas, kısa aralıklarla sıkı sık sinir impulsları ile uyarılırsa sürekli bir kasılma hali gösterir. Buna fizyolojik tetanos adı verilir. Fizyolojik tetanos halindeki kas gevşemez. Normal bir kas dinlenme halinde bile hafif kasılı durumdadır. Buna tonus denir. Felç ve baygınlık dışında kaslar tonus halindedir. Felç gibi nedenlerle hareket yeteneğimizin kaybolması kasların bozulmasından değil, kaslara uyartı taşıyan sinirlerin zedelenmesinden dolayıdır. Tonus uyartılara daha çabuk cevap vermemizi sağlar.

KASILMANIN KİMYASAL AÇIKLAMASI
Çizgili kaslar miyelinli sinir lifleri ile uyarılır. Sinir uçları kas hücreleri üzerinde bir çok kollara ayrılarak sonlanır. Bu noktalara motor plak denir. Sinir ve kas hücrelerinin bir araya geldiği bölgede sinir hücreleri tarafından bir tür sinir hormonu (nörotransmiter) olan asetilkolin salgılanır. Asetilkolin hormonunun görevi kas hücrelerinin endoplazmik retikulumlarında depo edilmiş bulunan Ca++ iyonlarını aktin ve miyozin proteinlerini arasına yaymak ve kasılma hareketini başlatmaktır. İşte kasılma olayı bu değişmelerle birlikte başlar. Kas telcikleri kasılır.
Kasın kasılması için gerekli uyarı şiddetine eşik şiddeti denir. Kasın bir kez kasılıp gevşemesine de kasıl sarsı denir. Bir sarsılmanın olabilmesi için uyarın belli bir şiddetten yukarı olması gerekir. Daha hafif şiddetteki uyarılara, kas cevap vermez, sarsıntı olmaz. Uyarının şiddeti arttıkça kasılmada belli bir dereceye kadar fazlalaşır. Ancak öyle bir an gelir ki, şiddet ne kadar artarsa artsın kasılmanın derecesi değişmez.
Kalp kasınsa ise durum farklıdır. Kalp kası her zaman daima verebileceği karşılığın en büyüğünü verir. Kalp kasının sarsı doğuran en küçük şiddetteki uyarana ve en büyük şiddetteki uyarana verdiği karşılık daima aynıdır. (Ya hep ya hiç kuralı)
Kasılma için gereken enerji ATP’den karşılanır. Ancak kasılma olayı çok fazla enerji harcanmasını gerektirir. Harcanan ATP’nin hemen sağlanması için yalnız kaslara özgü yedek enerji deposu mevcuttur. Bu yedek enerji deposuna kreatin fosfat (CP) denir. Kreatin fosfatın yüksek enerjili fosfatı kopar ve ADP ile birleşir. Böylece hemen ATP sentezi sağlanmış olur
• ATP (Ca++)ADP + P +Enerji
• Kasılma anında: Kreatin fosfat + ADP  ATP + Kreatin
• Dinlenme anında: Kreatin + ATP  Kreatin fosfat + ADP
Kreatin fosfatın buradaki görevi acil enerji ihtiyacını karşılamak için ADP’ye P vererek ATP üretmektir. Kasın çabuk ve sürekli hareketi bu şekilde sağlanır. ATP elde etmenin bir diğer yolu ise kastaki glikojenin glikoza, glikozu da glikoliz ile ATP’ye dönüştürmesidir. Glikoz olayı glikojen ile başlar ve pürivik asidin laktik aside dönüşmesi ile tamamlanır.
a) Zor ve uzun süreli hareketler sırasında, kas hücreleri kasa yeteri kadar oksijen taşıyamaz. Glikoliz laktik aside parçalanır.
Kas glikojeni  Glikoz  Pürivik asit  Laktik asit + 2ATP
Laktik asit, sinir uçları ile kas tellerinin arasını kapayarak uyartının iletilmesini engeller. Buna kas yorgunluğu denir. Dinlenme anında kasa yeteri kadar oksijen gelir. Laktik asidin çoğu glikojene dönüşür, bir kısmı da mitakondrilerdeki krebs çemberine girebilmek için pürivik aside dönüşür. Açığa çıkan enerji kreatin fosfatta depolanır. Bu şekilde laktik asit oksidasyonu sağlanarak kas yorgunluğu giderilir.
b) Kasa yeteri kadar oksijen geldiğinde hücre solunumu yapılır.
Kas glikojeni  Glikoz  Pürivik asit  6CO2 + 6H2O +38ATP
Açığa çıkan enerji daima kreatin fosfatta depolanır. Hücreler çok miktarda mitakondri kapsamazlar. Kreatin fosfat kasılma için gerekli olan enerjiyi sağlayan ATP’yi isteği anda meydana getirir. Fakat hücreler çok miktarda kreatin fosfat kapsamaz. Enerji önce glikojenden sağlanır. Kasların kasılması için yaralanılan enerji kaynağı kas glikojenidir.
KAS HASTALIKLARI
Güçsüzlük, felçler ve bunun gibi işlevsel bozukluklarla kendini gösteren kas hastalıklarını nitelendirmek için miyopati terimi kullanılır. Fakat, kasların işlevi sinir sistemine bağlı olduğu için bu terim yetersiz kalmaktadır. Günümüzde daha çok sinir-kas hastalıkları veya motor ünite hastalıları terimleri kullanılır.
Kastaki Hastalıklar: Kas liflerinde ortaya çıkan bozuklukların çoğu, bir tek genin hasarına bağlı, monogenik bozukluklardır; distrofik görünüm, kasın hacminin azaldığı atrofiler ve miyopatiler bunlara örnek verilebilir. Bu bozukluklar sonucunda kas işlevleri ya çok zayıflar yada felçler ortaya çıkar.
Motonörondaki Hastalıklar: Motonöronların akson uzantılarında veya hücre gövdelerindeki bozukluklar bu nöronların bağlantılı olduğu kas hücrelerini atrofiye uğramasına yol açar; bunun nedeni, hiçbir emir alamayan hücrenin işlev görememesidir.
Motorplaktaki Hastalıklar: Sinirle kasın birleştiği motor plakta, kas zarı üzerinde yer alan asetil kolin alıcılarında görülen bozuklular, sinirsel uyarının kasa gerektiği gibi geçebilmesini engeller ve kas yeterli cevabı veremez.
Sarkoplazmadaki Hastalıklar: Sarkoplazmik retikulum borucuklarındaki anormallikler, kalsiyumun toplanması ve pompalanmasıyla ilgili işlevsel bozukluklara yol açar. Bunun sonucunda anormal bir ısı çıkaran denetimsiz kasılmalar ortaya çıkar.
Bütün bu hastalıklar erken çocuk çağından yaşlılığa kadar yaşamın her döneminde ortaya çıkabilir. Neden oldukları klinik belirtiler kişiden kişiye veya aynı kişinin farklı kas gruplarında değişiklik gösterir.

3. Üyeler İskeleti: Omuz kemeri ve kalça kemeri ile gövdeye bağlanır(Şekil 3.6). Omuz kemeri, önde köp¬rücük, arkada kürek kemiğinden oluşur. Bir ucuyla göğüs kemiğine, bir ucuyla kürek kemiğine bağlanır. Kal¬ça kemeri, kalça, oturga ve çatı kemiğinden oluşur. Bu kemikler önden birbirleriyle, arkadan sağrı omurlarıyla kaynaşarak leğen kemiğini oluşturur. Bu yapı gövdeye bağlanarak karın boşluğundaki organlara alttan desteklik verir ve korur.

Kollar, bir pazu kemiği, bir ön kol, bir dirsek, sekiz el bilek, beş el tarak, on dört el parmak olmak üzere her biri otuz kemikten oluşur. Ön kol kemiği, dirsek kemiği tarafına dönme yeteneğindedir. Böylece elin ve dışa dönüşü sağlanır (Şekil 3.12 ).
Bacak kemikleri, bir uyluk, bir diz kapağı, bir baldır, bir kaval, yedi ayak bilek, beş ayak tarak ve on dört ayak parmak kemiği olmak üzere otuz kemikten oluşur. Uyluk kemiği vücudun en uzun ve en sağlam kemiğidir. Üstte, yuvarlak ucuyla kalçadaki eklem çukuruna girer. Bacağın alt kısmında önde bulunan kemi¬ğe kaval, arkada bulunan kemiğe baldır kemiği denir. Kaval kemiği üstten, uyluk kemiğinin alt ucuyla diz eklemini oluşturur
Diz kapağı kemiği, diz eklemini korur. Ayak iskeletinde bilek kemiklerinin ikisi kaynaşarak topuk ke-miğini oluşturur. İnsanlar topuk ve parmaklarıyla yere basarlar.

2. Eklem Yapışı ve Çeşitleri
Kemikler, yan yana ve uç uca geldiklerinde görevlerine ve hareket durumlarına göre aralarında bağ¬lantılar yaparlar. Bu bağlantılara eklem denir. Eklemler hareket derecesine göre üç bölümde incelenir:
Oynamaz Eklemler: Kafatası gibi iskeletin hareket etmeyen kısımlarındaki kemiklerde görülür. Kemikler, çok sıkı şekilde birbirine testere dişi gibi girinti ve çıkıntılarla bağlıdır (Şekil 3.14).

Az Oynar Eklemler: Hareketleri sınırlı olan eklemlerdir. Omurların eklemleri bu tiptir. Omurlar birbiri üzerine doğrudan doğruya binmezler, aralarında fibröz kıkırdaktan yapılmış yastıklar (diskler) vardır. Aynı zamanda omurlar birbirleriyle ligamentler (kirişler) aracılığıyla bağlanmıştır. Kaburgaların göğüs kemiği ile yaptığı eklem de az oynar ekleme örnektir. Omurlarda disklerin kaymasıyla bel fıtığı denen omurga rahatsız¬lıkları oluşur.
Oynar Eklemler: Çoğunlukla vücudun hareket görevini üzerine almış kemikler arasında görülen tam hareketli eklemlerdir. Bu eklemlerde, iki kemikten birinin çıkıntısı ile diğerinin girintisi birbirine uyacak şekil¬dedir (Şekil 3.15). İki kemiğin arasında sinoviyal boşluk olduğundan kemiklerin serbest hareket etmesi sağ¬lanır.. Eklem kıkırdakları kemiklerin uçunu örterek hem onlara uçlarda düzgünlük verir; hem de kısmen es¬neklik kazandırır. Sinoviyal boşluğu içten saran sinoviyal zar vardır. “Sinoviyal zar”, kan ve lenf damarların-dan sinoviyal sıvıyı (eklem sıvısı) süzmeye yarar. Bu sıvı eklemlerin kaygan olmasını sağlar. İleri yaşlarda eklem katılaşmaları bu süzme görevinin bozukluğundan olur. Eklemleri oluşturan kemikler birbirlerine ligamentler ve kısmen kaslarla bağlanır. Eklemlerin üzerinde eklemi koruyan eklem kapsülü bulunur.

Bölünmeye başlayan bağ doku hücrelerinin çapı yaklaşık % 12 kadar artar. Buna karşın büyüklüğü sınırlandırılmış hücrelerde büyüme durur.

Bir hücreli canlılarda mitoz aynı zamanda üremeyi sağlar. Her canlıda ve aynı bireyin farklı dokularındaki hücrelerin mitozla bölünme hızı tamamen farklıdır. Örmeğin bağırsak mukozasındaki, epidermisteki, kan hücrelerini üreten dokulardaki hücrelerin sürekli bölünmesine karşılık, diğer dokuların hücreleri belirli zamanlarda, sinir ve retina hücreleri ise 20-25 yaşın üstünde (insanda çoğunluk ana karnında 4. aydan itibaren sonra) hiç bölünmez.

Mitoz bölünmenin amacı ana hücredeki kalıtım materyalinin eşit şekilde yavru hücrelere verilmesidir. Bir hücrelilerdeki amitoz bölünmede, hem iğ iplikleri işe karışmaz hem de kalıtım materyali yavrulara büyük bir olasılıkla eşit verilmez. Mitoz bölünme sürekli bir olay olmasına karşılık, izlemede ve anlamada kolaylık olsun diye evrelere ayrılarak incelenir. Dinlenme sırasında, kromozomlar boyanmaz. DNA miktarı 2n’dir (G1-Evresi). Daha sonra DNA kendini eşler. DNA miktarı 4n’dir. İnce kromatid iplikler şeklinde boyanırlar (S-Evresi). Üçüncü evre koyu boyanan kromozomlara sahip, 4n’li evredir (G2-Evresi). Son evre ise mitoz bölünmeni gerçekleştiği ve kromozom sayısının 2n’e indiği evredir (M-Evresi). Hücredeki tüm yapıların birleşerek, daha sonra iki yavru hücreye verilmesini sağlayan bu döngüye hücre döngüsü denir.

Bitki ve hayvanlarda hücre döngüsünün tamamlanması yaklaşık 20 saat kadar sürer. Bu sürenin yaklaşık bir saati mitoz bölünmeye ayrılmıştır. Geri kalan süre interfazdaki büyüme için kullanılır. en uygun beslenme ve sıcaklık koşullarında dahi, herhangi bir hücre çeşidinin bölünme süresi sabittir. Uygun olmayan koşularda bu süre uzayabilir. Fakat her hücrenin optimumdan daha hızlı büyümesini hem de optimumdan daha hızlı döngüsünü sağlamak olanaksızdır. bundan şu sonuca varabiliriz; her hücrenin döngü süresi kusursuz bir zamanlamayla gelişecek şekilde programlanmıştır. Bu program iki aşamada yürütülür. İlkinde kromozomlardaki kalıtsal materyal iki katına çıkarılır, ikincisinde ise hücrenin diğer organelleri çoğaltılır.
Döllenmiş yumurtalarda bölünme, alışılmışın tersine bir saatte ya da daha az bir süre içerisinde tamamlanır. Çünkü yumurta hücresine, yumurtanın olgunlaşması sırasında her çeşit molekülden bol miktarda verilmiştir. Böylece yumurta hücresi hızla bölünerek gittikçe daha küçük hücreleri yapar. Bunlardaki hücre döngüsünde büyüme evresi yoktur, yalnız bölünme için hazırlık yapılır. Bu nedenle yaklaşık bir saatte bir bölünebilir.

Alyuvar(Eritrosit);ortası çukur,kırmızı renkli kan hücresidir.Başlangıçta çekirdeklidirler ama kana karışırken çekirdeklerini kaybederler.Alyuvarlar akciğerden aldıkları oksijeni vücut hücrelerine,vücut hücrelerinden aldıkları karbondioksiti akciğere götüren hücrelerdir.
Oksijen ve karbondioksit taşınmasında yapısında bulunan demirli bir protein olan hemoglobin görev yapar.Bir alyuvar yaklaşık 280 milyon hemoglobin molekülüne sahiptir.
Alyuvarların ömrü yaklaşık olarak 120 gündür.Yaşlı alyuvarlar dalakta ve karaciğerde parçalanır.Kemik iliğinde yenisi üretilir.Birim zamanda dokulara ulaşan oksijen miktarının azalması vücutta alyuvar üretimini hızlandırır.
a.Kan kaybı
b.Deniz seviyesinden yükseklere çıkılması
c.Bazı solunum ve dolaşım sistemi hastalıkları gibi durumlarda alyuvar üretimi artar.
Yüksek yerlerde yaşayanlarda sahildeki insanlardan daha fazla alyuvar bulunur.Olgunlaşmış alyuvarlarda çekirdek,ribozom,e.retikulum ve mitokondri yoktur.
Akyuvarlar(Lökositler);çekirdekli,gerçek kan hücreleridir.Kan sıvısı içinde aktif hareket ederler.Hemoglobin taşımadıkları için renksizdirler.Kanda ortalama 7000-9000 kadardır.Bu sayı:

a.Mikrobik hastalıklar
b.Vücuda giren yabancı proteinler,bakteri ve kimyasal toksinler
c.Doku tahribi halinde sayısı artar.
Sitoplazması tanecikli olanlara granüllü akyuvar denir.Çekirdeği boğumludur.Bunlar nötrofil,eosinofil ve bazofil diye adlandırılır.Tanecikli olmayanlarada granülsüz akyuvar adı verilir.Çekirdeği fasulye tanesine benzeyen tiplerine monosit,yuvarlak iri çekirdekli olanlarına lenfosit denir.Monositler kemik iliğinde,lenfositler dalak,tümüs bezi ve lenf düğümlerinde üretilirler.
Akyuvarlar vücudu hastalıklara karşı korur.Monositler,mikropları fagositozla yutar ve parçalar.Çoğu zaman amipsi hareketlerle kan damarlarından çıkarak doku sıvısındaki mikropları yok eder.Ayrıca bazı lenfositler vücuda zarar veren maddelere karşı “antikor” üretirler.
Kan pulcukları(trombositler);kemik ilğindeki dev hücrelerin(megakaryosit) parçalanması sonucu sitoplazma parçalarıdır.Ömürleri birkaç gündür.Kanın pıhtılaşmasında etkili olan özel bir protein bulundururlar.Buna trombosit tromboplastini denir.
KIKIRDAK DOKU:Esnek,dayanıklı,hafif sert dokudur.Omurgalılarda kemik doku ile beraber iskeleti oluşturur.Köpekbalıkları hariç diğer omurgalılarda embriyo geliştikçe kıkırdak doku yerini kemik dokuya bırakır.
Bu doku,kıkırdak hücreleri “kondrosit” ile hücrelerin arasını dolduran ara madde “kondrinden” oluşur.Kondrosit bir kapsülle çevrilidir.
Kıkırdak dokuda kan damarı bulunmaz.Besin ve gerekli maddeler difüzyonla etrafını saran bağ dokunun kılcallarından alınır.Metabolizma ürünü artıklarıda yine difüzyonla atılır.
Kıkırdak doku,ara maddesine göre hiyalin,elastik ve lifli kıkırdak olmak üzere 3’e ayrılır.
a.Hiyelin kıkırdak;soluk borusu,kaburga uçları,uzun kemiklerin başı ve burunda yer alır.Bütün omurgalıların embriyoları ile kıkırdaklığı balıkların embriyo ve erginlerinde bulunur.
b.Elastik kıkırdak;dış kulak yolu,kulak kepçesinde bulunur.
c.Lifli kıkırdak;uzun kemiklerin eklem yerinde yer alır.Kollojen lifleri fazladır.Hücreler arası madde ve hücreleri azdır.
KEMİK DOKUSU:Omurgalıların iskeletini oluşturan kemikler,kemik dokusundan meydana gelir.Vücudun en sert dokusudur.Vücuda destek sağlar,iç organlara tutunma yüzeyi oluşturur.Kemik hücrelerine “osteosit” denir.Kemik hücreleri osein denilen proteinli madde ile madensel tuzlardan oluşan bir ara madde içinde bulunur.Madensel tuzların çoğunu magnezyum fosfat,kalsiyum karbonat ve kalsiyum florür oluşturur.Bu maddelerin miktarı canlının yaşına göre değişir.
Kemik doku sıkı ve süngersi olmak üzere 2’ye ayrılır.
Sıkı kemik doku,sert bir kitledir.Sert kemik dokuda denir.İskeleti oluşturan tüm kemiklerin dış yüzeyinde uzun kemiklerin gövdesinde bulunur.Kemik hücreleri sitoplazmik uzantılarla birbirine bağlanır.Hücreler iç içe geçmiş daireler üzerinde bulunur.Dairelerim merkezinde boydan boya uzanan boşluklara havers kanalı denir.Havers kanallarını birbirine bağlayan yan kanallarada volkmen kanalları adı verilir.Bu iki kanalında içinden kan damarları ve sinir uzantıları geçer.
Süngerimsi kemik doku,uzun kemikleri baş kısmını,kısa ve yassı kemikleri iç kısmını doldurur.Gözenekli bir yapısı vardır.Bu gözeneklerin içi kırmızı kemik iliğiyle doludur.
Bütün kemikler “periost” adı verilen bir zar ile örtülüdür.Bu zar kemiklerin beslenmesinde,onarımında ve kalınlaşmasında görev yapar.Uzun kemiklerin ortasındaki boşlukta sarı ilik,baş kısmında kırmızı ilik,kısa ve süngerimsi kemik dokusunun gözeneklerinde de kırmızı ilik bulunur.Kırmızı ilik alyuvar ve akyuvar yapımında etkilidir.Kırmızı ilik alyuvar ve akyuvar yapımında etkilidir.Kemik dokusu vücudun mineral deposudur.
KAS DOKUSU:Kasılıp gevşeme yeteneğinde olan bir dokudur.Bu özelliğinden dolayı canlının hareketini ayrıca kalp,mide ve solunum organlarının çalışmasını sağlar.Hücreler arası maddeleri yoktur.
Kas hücrelerinin zarına sarkolemma, sitoplazmasına sarkoplazma denir.Sarkoplazma kasılıp gevşeme özelliğindeki liflerden yapılmıştır.Bu liflere miyofibril adı verilir.Aktin ve miyozin denilen proteinden yapılmıştır.kasılma için gerekli enerji ATP’den sağlanır.
Kaslar yapı ve çalışmaları bakımından üç çeşittir.Bunlar; 1.Düz kas, 2.İskelet kası, 3.Kalp kası.
1.Düz kaslar;uzun ,iğ biçimli,sivri uçlu hücrelerden yapılmıştır.Hücrenin ortasında yassı ve uzun bir çekirdeği vardır.Bağırsak,mide,damarlar gibi iç organların yapısında bulunur.İsteğimiz dışında çalışır,çalışması otonom sinir sisteminin denetiminde gerçekleşir.Yavaş kasılır ancak kasılı kalabilme süreleri uzundur.Yani geç yorulurlar.

2.Çizgili kaslar;uzun,silindirik ve kalın uçlu hücrelerdir.Plazma zarları eridiği için çok çekirdekli bir görünümleri vardır.Çekirdekleri kenarda yer alır.
Çizgili kaslar iskeleti sara ve hareketi sağlar.İstediğimizle çalışır.Çalışması beyin tarafından düzenlenir.Kasılma hızı yüksektir.Kasılı kalma süresi kısadır.Yani çabuk yorulurlar.
3.Yürek(Kalp) kası,bir çeşit çizgili kastır.Kalbin kaslı yapısını oluşturur.Çok çekirdeklidir.Çekirdekleri ortadadır.Enine boyuna çizgilidir.Dallanmış ve birbiri ile kaynaşmış silindirik,uzun liflerden oluşur.Uyartı bir liften diğerine iletilir.İsteğimiz dışında çalışır.Çalışması otonom sinir sistemi ile düzenlenir.
SİNİR DOKUSU:Sinir dokusu sinir hücreleri(nöron) ile bunların arasında bulunan destek sağlayan rejenerasyon ve koruma görevi yapan nörogliyalardan oluşur.Bir nöronda iki kısım bulunur.
a.Sinir gövdesi:Sitoplazma ve çekirdeği kapsar.Hücreden uzanan sinir liflerine sahiptir.
b.Uzantılar:Uzun ve tek olan uzantıya akson denir.Beyin ve omirilikte bulunan aksonların etrafı miyelin kılıf ile örtülüdür.Bu kılıf Schwann hücrelerinin aksona dolanmasıyla oluşur.Miyelinli aksonlarda uyartılar hızlı iletilir.Otonom sinir sisteminin iç organlarda sonlanan aksonlarında miyelin bulunmaz.Kısa birden fazla olan uzantılara ise dendrit denir.
Nöronlar uç uça gelerek sinir tellerini oluştururlar.Bir nöronun dendritleri ile başka bir nöronun aksonunun karşılaştıkları ve uyartının aksondan dendrite geçtiği özel bağlantı yerine sinaps denir.Akson ile dendritin arasındaki boşluğa sinaptik aralık denir.Sinir hücrelerinde elektriksel olarak iletilen impulslar bu çeşit sinapslarda kimyasal olarak iletilir.İmpulslar dendritden hücre gövdesine daha sonra aksona taşınır.Nöronlar uzantılarıyla bez hücrelerine ve kaslara (efektör organlara) bağlanırlar.
-BİTKİSEL DOKULAR-
Bitkisel dokular “sürgen doku” ve “değişmez doku” olmak üzere iki kısımda incelenir.

Sürgen (Meristem) Doku:Bitkilerde uzamayı ve kalınlaşmayı sağlar.Hücreleri küçük,ince zarlı,bol
sitoplazmalı ve büyük çekirdeklidir.Kofulları çok az sayıda veya hiç yoktur.
Hücreleri küp veya prizma şeklinde olup,hızlı bölünme yeteneğindedir.Bitkinin hızlı büyüyen bölgelerinde bulunur.Farklılaşarak değişmez dokuları oluşturur.Yapı ve görevlerine göre iki çeşidi vardır.

1.Birincil meristem:Kök,gövde ve dalların uç kısımlarında bulunur.Bu dokunun bulunduğu bölgelere “büyüme noktası” denir.Büyüme noktası gövdede koruyucu yapraklarla,kökte ise kaliptra örtülür.Büyüme konisi iç içe üç tabakadan oluşur.Bu tabakalar dıştan içe doğru dermatojen,periblem ve plerom şeklinde sıralanır.Dermotejen epidermisi,periblem kabuk bölgesini,plerom merkezi silindir bölgesini oluşturur
Birincil meristem ömür boyu etkindir.Boyca uzamayı sağlar.
2.İkincil meristem:Değişmez doku hücrelerinin sonradan bölünme yeteneği kazanması ile oluşur.Buna “Kambiyum” denir.Kambiyum,iletim demetleri arasında oluşursa demetler kambiyumu,epidermis altında oluşursa mantar kambiyumu adını alır.Mantar kambiyumu epidermisin yerini alan mantar dokuyu oluşturur.Demetler kambiyumu ise her yıl yeni odun ve soymuk borularını oluşturur.Bir önceki yıl biri ilkbahar diğeri yaz sonunda oluşan odun ve soymuk boruları ezilerek üst üste yığılır ve yaş halkalarını oluştururlar.Demetler kambiyumu faaliyeti ile oluşur.
Değişmaz dokular:Sürgen dokunun oluşturduğu yeni hücrelerin farklılaşmasıyla oluşurlar.Değişmez dokuları meydana getiren hücreler bölünme özelliğini kaybeder.Hücreleri meristem doku hücrelerinden daha büyük,sitoplazmaları daha az ve kofulları fazladır.
Yapı ve görevlerine göre beş çeşit değişmez doku vardır.
A.Parankima dokusu(Temel doku)
Bitkilerde diğer doku ve organların arasını doldurur.Dokunu meydana getiren hücreler,ince çeperli,bol sitoplazmalıdır.Kofulları küçük ve azdır.Yaptıklarını işlere göre: Özümleme,havalandırma,iletim ve depolama parankiması olmak üzere dörde ayrılır.
a.Özümleme Parankiması:Fotosentez yapar.Bol kloroplast taşıyan hücrelerdir.Bitkinin yapraklarında,genç gövde ve dallarında yer alır.Yaprakların üst yüzeyinde yer alan kloroplastça zengin parankimaya palizat parankiması,yaprakların alt yüzeyinde yer alan hücre arası boşlukları fazla olan,kloroplastı daha az olanlarına ise sünger parankiması denir.
b.Havalandırma Parankiması:Bataklık ve su bitkilerinin kök ve gövdelerinde bulunur.Hücreler arasındaki boşluklar hava ile doludur.Bitkinin gaz alışverişine yardımcı olur.
c.İletim Parankiması:Özümleme parankiması ile iletim demetleri arasında su ve besin taşır.İnce çeperli olup kloroplastı az veya hiç bulunmayan hücrelerdir.
d.Depo Parankiması:Kök gövde,tohum ve meyvelerde bulunur.Yedek besin ve su depo eder.Örneğin patateste nişasta,kaktüste su depo eder.
B.Koruyucu doku
Bitkiyi dıştan sarar.Kalın çeperli hücrelerden meydana gelir.Bitkinin su kaybını önler,madde alışverişini sağlar,dış etkilere ve yaralanmalara karşı bitkinin iç dokularını korur.Koruyucu doku “epidermis” ve “perider” olmak üzere 2 çeşittir.
Epidermis,bitkinin genç bölgelerini ve yapraklarını örten tek tabakalı bazı bitkilerde çok tabakalı olan bir dokudur.Dermatojen hücrelerinin farklılaşmasından oluşur.hücreleri arasında boşluk yoktur.
Hücrelerin üzerinde kütin ve mumdan oluşan kutikula denilen bir tabaka vardır.Kutikula tabakası bitkilerde su kaybını azaltır.Epidermisin bazı hücreleri farklılaşarak epidermisin direncini artırır.Bu tabakanın kalın ve ince oluşu bitkinin yaşadığı ortama bağlıdır.Bazı bitkilerde epidermis çok katlı olabilir.Savunma,örtü,tırmanma ve emici tüylerin bazıları da gözenek hücrelerini oluşturur.
Stomalar (Gözenekler) epidermis hücrelerinin değişmesiyle meydana gelen;ihtiyaca göre gaz alışverişi ve terlemeyi düzenleyen açılıp kapanabilir yapılardır.Gözeneklerin açılıp kapanması turgor basıncı ile düzenlenir.Gözenek hücreleri kloroplastlı hücrelerdir.Gözenek hücrelerinin çevresindeki hücrelerine komşu hücreler denir.Gözenekler kara bitkilerinin yapraklarının her iki yüzünde de bulunur.Çoğu bitkilerde alt yüzde daha fazladır.Su içindeki yapraklarda,kökte,mantar doku ile örtülü gövde ve dallarda gözenek bulunmaz.
Çok yıllık bitkilerde kök ve gövdedeki epidermisin parçalanması sonucunda epidermisin yerini periderm alır.Peridermin üst sırasında mantar hücreleri bulunur.Mantar hücreleri mantar kambiyumu(fellojen) tarafından oluşturulur.Mantar
hücrelerinin çeperinde su geçirmeyen suberin birikir.
Bu hücreler zamanla ölür ve içleri hava ile dolar.Mantar dokusu üzerinde gaz alışverişini sağlayan açıklıklara kovucuk (lentisel) denir.Kovucuklar epidermisin parçalanması sırasında gözeneklerin bulunduğu yerde oluşur.
C.İletim dokusu
Plerom hücrelerinin değişmesiyle oluşur.Bitkinin kök,gövde,yaprak,çiçek gibi hemen her organında bulunur.Topraktan alınan su ve madensel tuzların ilgili organlara;fotosentez sonucu oluşan organik besinlerin harcanacakları ya da depo edilecekleri yere taşınmasını sağlar.İki bölümde incelenir:

1.Odun borusu(=ksilem):Üst üste gelen hücrelerin ara zarlarının erimesi,çekirdeklerinin kaybolması,yan çeperlerinin değişik biçimde lignin biriktirerek kalınlaşması sonucu oluşan boru biçimindeki cansız oluşumlardır.Topraktan alınan su ve madensel tuzların gövde,dal ve yapraklara taşınmasını sağlar.

2.Soymuk borusu(=floem):Üst üste sıralanmış canlı hücrelerin boyalarının uzaması, ara zarlarının kalbur gibi delinmesiyle oluşur.Hücreleri canlı,kofullu ve küçük çaplıdır.Soymuk borularının yanında bol sitoplazmalı, iri çekirdekli arkadaş hücreleri yer alır.
Soymuk boruları fotosentez sonucu oluşan organik bileşikleri bitkinin çeşitli bölgelerine taşır.
D.Destek doku
Bitkilerin yapılarını koruyabilmeleri,dış etkilere dayanaklı hale gelmeleri destek doku ile sağlanır.Otsu bitkilerde yayanıklılık hücrelerin turgor durumu ile sağlanır.
Destek doku hücrelerinin ortak özelliği çeperlerinin kalınlaşmış olmasıdır.Destek doku, “pek doku (kolenkima)” ve “sert doku (sklerankima)” olmak üzere 2 çeşittir.
Pek doku; büyümekte olan bitki kısımlarında (yapraklar,çiçekler,meyve sapı,bazı otsu bitkilerin gövdesinde) bulunur.Canlı bir dokudur.Hücreleri değişik şekillerde olabilir.Hücrelerinde sitoplazma,çekirdek ve bazılarında kloroplast bulunur.Köşeleri kalınlaşmış kollenkimaya köşe kollenkiması,karşılıklı çeperleri kalınlaşmış kollenkimaya levha kollenkiması denir.Hücre çeperi selüloz ve pektin maddelerinin birikmesiyle kalınlaşmıştır.Ballıbaba,kabak,begonya ve tütünde köşe kollenkiması;adaçayı ve mürver ağacında ise levha kollenkiması bulunur.
Sert doku; büyümesini tamamlamış bitki kısımlarında bulunur.Bitkiye sertlik ve direnç sağlar.Hücreleri ölüdür.Hücre şekilleri bakımından iki çeşittir.Hücreleri ağ şeklinde olanlara sklerankima lifleri denir.Keten ve kenevirdeki sklerankima lifleri dokuma sanayinde kullanılır.Yuvarlak ve çokgen olanlara taş hücreleri denir.Kabukta,bazı yapraklarda,ayva ve armutta,meyve çekirdeklerinde bulunabilir.
E.Salgı Doku
Epidermis,parankima ve diğer dokular arasında tek tek veya gruplar halindeki canlı hücrelerden oluşur.Hücreleri bol sitoplazmalı ve iri çekirdeklidir.
Bitkilerdeki salgılar,ya hücre içine ya da hücre dışına verilir.Salgı maddeleri hücre içinde depo ediliyorsa hücre içi salgısı denir.Hücreler parçalanarak bu salgı dışarı boşaltılır.Bazı bitkilerde ise salgı hücreleri birbiriyle birleşerek süt borularını oluşturur.Salgı maddeleri hücre çeperlerinden dışarı atılırsa bu tip salgılara hücre dışı salgılar denir.Bu salgılar ya ceplerde ya da kanal şeklindeki boşluklarda toplanır.
Salgı maddeleri metabolizma sonucu oluşan yeniden metabolizmaya girmeyen maddelerdir.Salgı maddeleri katı veya sıvı olabilir.Salgı maddeleri arasında su,enzim,alkoloit,glikozid,bal özü,müsilaj,süt,reçine,eterik yağ sayılabilir.
Tanen ve reçine gibi maddeler bitkinin çürümesini önler,bitkiyi zararlı organizmalardan korur,Bal özü ve bazı kokulu maddeler böcekleri çekerek tozlaşmaya yardımcı olur.Böcek yiyen bitkilerin saldığı sindirim enzimleri beslenmeyi sağlar.Yakıcı tüylerdeki salgılar ise bitkinin kendini savunmasına yardımcı olur.

Cansız varlıklar doğrudan atom ve moleküllerden oluşmuştur. Canlı varlıklar ise çok sayıda atom ve molekülün oluşturduğu hücre denilen yapılardan meydana gelmiştir. Canlılığın gizemi de hücrelerde saklıdır. Canlı ve cansız varlıkları ayıran en önemli fark budur. Hücre; Canlıların tüm özeliklerini taşıyan en küçük temel yapı birimidir.

Atom  Element  Molekül  Bileşik ( Organik – İnorganik)  Organeller  Hücre  Doku  Organlar  Sistemler  CANLI ORGANİZMA

Canlılar bir veya birden çok hücrenin bir araya gelmesi ile oluşmuştur.
• Bir hücreli canlılar ; Amip, terliksi hayvan, bakteri , çan hayvanı, öglena ( kamçılı hayvan ) ve bira mayası paramesyum ( terliksi hayvan )
• Çok hücreli canlılar ; İnsanlar, hayvanlar, ve bitkiler.
Hücre ilk kez İngiliz Bilim adamı Robert Hooke 1665 yılında yapmış olduğu basit bir mikroskopla şişe mantarında ince bir kesit alarak incelemiş ve birbirine benzeyen boş odacıklar gözlemlemiştir. Bu odacıkların her birine Hücre anlamına gelen Cellula ( Sellula) adını vermiştir.
Hücreler bulunduğu canlının türüne ve yer aldığı dokuya göre büyüklük ve şekil bakımında farklılık gösterir. Bu hücrelere alyuvar, sinir, kemik, yumurta ve sperm hücreleri örnek verilebilir. Kan hücreleri olan alyuvarlar yuvarlak, sinir hücreleri dallı, kas hücreleri silindirik yada iğ kemik hücreleri ise yıldız şeklinde, yumurta hücreleri yuvarlak ve hareketsiz, sperm hücresi ise oval kamçılı ve hareketlidir.
Bilinen en küçük hücre bakteridir. En büyük hücre deve kuşu yumurtasının sarısı, en uzun hücre ise yaklaşık 1m uzunluğunda sinir hücrelerini örnek verebiliriz.

Elektronmikroskopta Bitki ve Hayvan Hücresi görünümleri;

Bitki Hücresi Hayvan Hücresi

Genel olarak hayvan ve bitkiler aynı yapıda hücrelerde oluşur. Ancak bunların farklı yönleri de vardır. Bir hücre Işık Mikroskopunda incelendiğinde dıştan içe doğru üç bölümde oluşur.
1. Hücre Zarı ( Sitoplazmik Zar) 2. Sitoplazma 3. Hücre Çekirdeği ( Nukleus )
1. Hücre Zarı
Hücreyi dış ortamda ayırır ve bütünlüğünü korur. Hücreyi çepeçevre sararak hücreye şekil ve dayanıklılık verir. Hücre zarı hücre ile çevresi arasındaki ilişkiyi düzenler. Hücre için gerekli maddelerin alınması ve atık maddelerin hücre dışına çıkması gibi alış verişi sağlayan canlı bir yapıdır. Hücre zarı seçici ve geçirgen bir özeliğe sahiptir.
• Hücre zarı ; Yağ (lipit ) ve protein moleküllerinde oluşmuştur. Ayrıca karbonhidrat molekülleri bulunur. Zardaki yağ ve protein moleküllerinin dizilişi ile ilgili ortaya atılan model akıcı mozaik zar modelidir. Bu modelde bir çift yağ tabakası bulunur. Çift yağ tabakası içinde proteinlerin yüzdüğü hareketli ve akışkan bir tabakadır.
• Su, glikoz, aminoasit, yağ asidi ve yağda eriyen A D E K vitaminleri hücre zarında geçebilir
• Nişasta ,protein ve yağ molekülleri gibi büyük moleküller hücre zarında geçemez.
● Hücre Duvarı ( Hücre Çeperi) : Hayvan hücrelerinde bulunmayan bitki hücrelerinin dış kısmında bulunur.Dıştan gelebilecek etkilere karşı hücreyi korur. Cansız olan hücre çeperi selülozdan oluşmuş olup yarı geçirgen bir yapıya sahiptir. Dayanıklı ve sert yapıdadır.

2. Sitoplazma ve Organeller
Hücre zarı ile hücre çekirdeği arasını dolduran canlılık olaylarının gerçekleştiği yumurta akı kıvamında canlı bir sistemdir. Sitoplazmanın % 75 – 90 sudur. Organik maddeler; proteinler, nükleotidler, enzimler, karbonhidratlar, yağlar, hormonlar ve vitaminler İnorganik maddeler ise su madensel tuzlar vardır.
Sitoplazmada yaşamsal olayları (solunum, sindirim, boşaltım, fotosentez ve protein sentezi gibi ) gerçekleştiren organeller bulunur. Hücreler canlılıklarını bu organellerin faaliyeti ile devam ettirir.
Hücrede bulunan organeller ; Lizozom, Endoplazmik Retikulum, Golgi aygıtı, Ribozom, Mitokondri, Sentrozom, Plastidler ve Koful’dur.
• Lizozom ; Sitoplazma içine dağılmış etrafı zarla çevrili ,içleri sindirim enzimleri ile dolu keseciklerdir. Hücre içi sindirim merkezidir. ( Büyük moleküllü besinlerin parçalayıp küçük moleküller haline getirir. ) Lizozom üzerindeki zar her hangi bir nedenle parçalanırsa hücre sitoplazmasındaki organelleri sindirir ve hücreyi parçalar. Hücre kendi kendini yok eder. Bu olaya otoliz denir.
• Endoplazmik Retikulum ( E R ) ; Hücre içinde madde iletimini sağlar. Sitoplazma içinde yer alan kanallar sistemidir.Ayrıca bazı maddeleri depo eder.
• Golgi Aygıtı ( Golgi Cisimciği –Golgi Cihazı ); Hücre içinde oluşan maddelerin paketlenmesinde ve salgı üretiminde görevlidir. Tükürük,süt ve ter bezi gibi salgı maddelerinin üretildiği organlarda golgi aygıtı sayıca fazla olur.
HÜCRE
• Ribozom ; Tüm canlı organellerde bulunan en küçük organeldir. Hücre içinde protein sentezi yapar. Protein sentezi hücrenin büyüyüp gelişmesi için gereklidir. Endoplazmik retikulum üzerinde ve sitoplazmada bulunur. Karaciğer gibi protein sentezinin çokça yapıldığı hücrelerde ribozom sayısı normalden daha fazla olur.
• Mitokondri ; Hücrenin enerji üretim merkezidir. Yaşam için gerekli enerji besinlerin oksijenle yanmasıyla mitokondri de elede edilir. Çok enerji üreten hücrelerde mitokondri sayısı da fazladır. Örneğin kas, karaciğer ve sinir hücrelerinde fazla miktarda enerji kullanıldığından çok sayıda mitokondri içerir.
Besin + Oksijen → Karbondioksit + Su + ENERJİ
• Sentrozom ; Hayvan hücresinde çekirdeğe yakın bir yerde bulunur. Bitki hücrelerinde bulunmaz. Hücre bölünmesinde görev yapar.
• Plastidler ; Hayvansal hücrelerde olmayıp sadece bitkisel hücrelerde bulunan organeldir. Bulundurdukları pigment ( renk maddesi ) ve görevlerine göre birbirine dönüşebilen üç çeşit plastit vardır :
1. Kloroplastlar : Yeşil renkli plastitlerdir. Bitkilerin yapraklarında ham meyve ve sebzelerde genç dallarda bol miktarda bulunur.Yapılarında bol miktarda protein,yağ ve karbonhidrat da vardır. Fotosentez olayını gerçekleştiren organeldir.
Klorofil
Karbondioksit + Su + Işık Enerjisi ―→ Besin + Oksijen

Kloroplast fotosentezle ışık enerjisini kimyasal enerjiye dönüştürür. Işıksız ortamda kloroplast oluşturulmaz.
2. Kromoplast : Sarı,turuncu ve kırmızı renkli pigmentleri taşıyan plastitlerdir. Genellikle bitkilerin olgun meyve ve sebzelerinde bol miktarda bulunur. Vitamin üretip depolarlar,kloroplastların değişmesi sonucu oluşurlar.
3. Lökoplastlar : Renksiz plastitleredir.Bitkilerin ışık almayan kök toprakaltı gövdesi gibi kısımlarında bulunur. Fotosentez sonucu üretilen ürünleri depolar.Işık alınca kloroplastlara dönüşür.Bu yüzden ışıktan uzun süre duran patateslerin kabukları yeşillenmeye başlar.
• Koful ; İçi sıvı dolu baloncuklara benzer. Sindirim ve boşaltımda görev alır. Hayvan hücrelerinde küçüktür. Bitki hücrelerinde ise büyük ve sayıca azdır. Bitki hücresi yaşlandıkça kofulların büyüklüğü artar, sayısı azalır.
Bitki hücrelerindeki kofulların su ile dolu olması bitkilerin dal ve yapraklarının diri ve gergin kalmasını sağlar.Suyun zamanla kaybolması ise bitkinin solmasına neden olur.
3. Çekirdek ( Nukleus )
Genellikle hücrenin orta kısmına yakın bir yerde bulunur. Hücrenin büyüme, gelişme, bölünme, onarım, yönetim ve denetim merkezidir. Çekirdek aynı zamanda hücrenin kalıtım ( genetik ) bilgileri taşıyan bir kısımdır.Kalıtsal bilgiler hücre bölünmesi ile yeni hücrelere ( döllere ) aktarılır. Karaciğer ve kırmızı kas hücrelerinde birden fazla çekirdek bulunur.
Çekirdek ; çekirdek zarı, çekirdek plazması, çekirdekçik ve kromatin ipliği olmak üzere dört kısımda incelenir.
• Çekirdek zarı : Çekirdeği sitoplazmada ayıran çift katlı hücre zarına benzer bir yapıdadır. Çekirdek zarında sitoplazma ile çekirdek arasında madde alışverişini sağlayan por adı verilen gözenekler bulunur.
• Çekirdek plâzması ( Çekirdek Özsuyu ) : Çekirdeğin içini dolduran sıvıdır. Plâzma yapısında proteinler, enzimler, mineraller ve nükleik asitler (DNA ve RNA ) bulunur, yapı olarak sitoplazmaya benzer.
• Çekirdekçik : Çekirdek plâzması içinde bulunur. Çekirdek öz suyunun yoğunlaşmasından oluşur. Sayıları bir veya birden fazla olabilir. Yapısında ribozom ve RNA ( Ribonükleik asit ) bulunur.
• Kromatin İplik : Çekirdek öz suyu içine dağılmış ince uzun ipliklerin oluşturduğu yumak şeklinde ki yapılara kromatin iplik denir. Kromatin bir nükleik asit olan DNA ( Deoksiribonükleik asit ) ve proteinden oluşmuştur. DNA + Protein = Kromatin İpliği
DNA : Çok sayıda ve çeşitte atomun bir araya gelerek oluşturduğu çok atomlu büyük ( dev ) organik moleküldür. DNA kendini eşleyebilme ( kopyalama – benzerini yapabilme ) özeliğine sahiptir. Hücrede yönetici molekül olarak görev yapar. Kalıtsal özeliklerin dölden döle geçmesini sağlayan gen adı verilen kimyasal maddeler DNA yapısında yer alır.
Kromozom : Kromatin ipliklerinin hücrenin bölünmesi sırasında kısalıp kalınlaşarak dönüştükleri yapıya denir. Kalıtsal bilgilerin döllere aktarımını sağlayan kromozomlardır. Bir kromozom yapısında uzun iki
DNA Molekül parça vardır. Bu parçaların her birine kromatit denir. Aynı kromozomlardaki kromatitlere kardeş
Yapısı kromatit denir.
Kromatitleri gövdesinde bir arada tutan yapılara ise sentromer denir.Kromozomların şekli büyüklüğü ve
sayısı her canlı türü için sabittir. Örneğin ; İnsanda 23 çift ( 46 adet ) kromozom bulunur. Şekil ve yapı bakımında aynı olan iki kromozoma homolog kromozom denir. Homolog kromozomların biri anneden, diğeri babadan gelir

Bitki ve Hayvan Hücrelerinin Karşılaştırılması ve Aralarındaki Farklar

Bitki ve Hayvan hücreleri gelişmiş hücrelerdir. Bu iki hücre arasında benzerlikler olduğu gibi farklılıklarda vardır.

Bitki Hücresi Hayvan Hücresi Bitki ve Hayvan Hücrelerindeki Ortak
Yapılar
1 Hücre duvarı (çeperi ) bulunur Hücre duvarı bulunmaz Hücre Zarı
2 Kofullar büyüktür. Kofullar küçüktür. Ribozomlar
3 Sentrozom bulunmaz Sentrozom bulunur Mitokondriler
4 Plâstidler bulunur. Plâstidler bulunmaz Golgi aygıtı
5 Nişasta ve selüloz bulunur. Glikojen bulunur Endoplazmik Retikulum
6 Şekil olarak dikdörtgene benzer Şekil olarak oval veya yuvarlaktır Koful
7 Lizozomlar çoğunda yoktur Lizozomlar vardır. Çekirdek ve kısımları

Elektronmikroskopta Bitki ve Hayvan Hücresi görünümleri;

Bitki Hücresi Hayvan Hücresi

ÇOK HÜCRELİ CANLILARDA GÖRÜLEN GÖREVLERİ İLE UYUMLU YAPIDAKİ FARKLI HÜCRE GRUPLARI

DOKULAR
Bitki, insan ve hayvanların vücutları farklı görevler yapmak üzere özelleşmiş hücrelerden oluşmuştur. Bilindiği gibi ;

Atom  Element  Molekül  Bileşik ( Organik – İnorganik)  Organeller  Hücre  Doku  Organlar  Sistemler  CANLI ORGANİZMA’yı oluşturur.
Çok hücreli canlılarda vücudun bazı hücreleri besin maddelerini sindirme, bazıları iletim, bazıları solunum, bazıları da üreme işlemlerini yapmak üzere farklılaşmıştır. Bitki ve hayvanların vücutlarında farklı hücre grupları vardır.
Doku : Çok hücreli canlılarda görevleri ile uyumlu yapıdaki farklı hücre gruplarına doku denir. Dokuları inceleyen bilim dalına Histoloji denir. Dokular mikroskopla kolayca incelenip tanınabilir. Bazen doku tahribi o canlının ölümüne neden olabilir. Dokular iki ana grupta incelenir. Bitkisel Dokular ve Hayvansal Dokular Bitkisel ve hayvansal dokuların görevleri farklıdır. Örneğin ; Bitkilerde hareket sınırlıdır, hayvanlar ise serbestçe hareket ederler. Hayvanlarda hareketi sağlayan kas doku ve kemik doku bulunur. Bitkilerde bu dokulara gereksinim yoktur.

BİTKİ YAPISINDA FARKLI GÖREVLER YÜKLENMİŞ HÜCRE GRUPLARI

BİTKİSEL DOKULAR

Bitkilerde kök, gövde, yaprak, çiçek ve meyve gibi organlar dokulardan meydana gelir. Bitkisel dokuları şöyle sınıflandırabiliriz;

BİTKİSEL DOKULAR

Bölünür Doku – Sürgen Doku Bölünmez Dokular – Değişmez Dokular
( Meristem Doku )

Temel Doku Destek Doku Koruyucu Doku Salgı Doku İletim Doku
( Parankima Doku )

1. Bölünür Doku ( Sürgen –Meristem Doku) :

Bölünür doku, sürekli bölünme yeteneğine sahip hücrelerde oluşur. Bitkilerin uzama ve kalınlaşmasını sağlayan dokulardır. Bölünür doku hücreleri bitkinin kök, gövde ve yan sürgün uçlarında bulunur.
Bölünür doku hücreleri küçüktür ve sürekli bölünerek çoğalırlar. Hücrelerindeki çekirdekleri büyük, sitoplazmaları fazla ve kofulları küçüktür. Hücre duvarları ince ve hücre içi faaliyetleri hızlıdır.
Bitkinin boyca uzamasını sağlayan kök ve gövde ucundaki bölünür doku bölgesine büyüme noktası ( büyüme konisi )
Büyüme noktaları sayesinde bitkideki büyüme sınırsızdır. Büyüme noktaları, bitki organlarındaki diğer dokuların kökenini de oluşturur.
Kök ve gövdede bulunan, bitkinin enine büyümesini sağlayan dokuya kambiyum dokusu denir. Kambiyum dokusu sayesinde, çok
Bitkide Uç Büyüme Noktası yıllık bitkilerin yaşları da hesaplanabilir.
Özelikle ılıman bölgelerdeki odunsu bitkilerde, kambiyum dokusunda, sonbahar ve ilkbahar mevsimlerine göre farklı büyüklükte hücreler oluşur.Ard arda bir sonbahar ve bir ilkbahar mevsiminde oluşan hücrelerden meydana gelen halkalara yaş halkaları denir.

2. Bölünmez Dokular ( Değişmez Dokular ) :

Bölünmez dokular, bölünür doku hücrelerinin bölünme yeteneklerini kaybetmeleri sonucunda oluşur. Bölünmez doku hücrelerinin kofulları büyük hücre içi faaliyetleri yavaştır. Bölünmez dokular yapı ve görevlerine göre beş bölümde incelenir.
Bölünmez Dokular

Temel Doku Destek Doku Koruyucu Doku Salgı Doku İletim Doku
( Parankima Doku )

1. Temel Doku ( Parankima Dokusu ) :
Temel doku ; kök, gövde ve yapraktaki diğer dokuların etrafını doldurur ve dokuları birbirine bağlar. Bu dokunun hücreleri canlı, ince zarlı ve bol sitoplazmalıdır.
Temel doku hücreleri ;
3. Fotosentez yapımı,
4. Solunum,
5. Dokular arası madde iletimi,
6. Su hava besin depolama,
7. Gaz alış verişi gibi görevleri yerine getirir.

2. Destek Doku :

Bitkilere şekil ve dayanıklılık veren dokulara destek doku denir. Destek dokuyu oluşturan hücrelerin çeperlerinde selüloz ve odun özü birikmesi bitkilere destek olur,direnç kazandırır. Genç bitki gövdelerinde, yapraklarda , çiçeklerde ve meyve saplarında bulunur.
Bu doku hücrelerinin çeperlerinde kalınlaşma görülür. Keten, kenevir, sarımsak gibi bitkilerdeki lifler destek doku hücrelerinde oluşur. Badem, ceviz ve fındık kabuğun da destek dokuya örnek olarak verebiliriz.

3. Koruyucu Doku :

Bitkilerin kök, gövde, yaprak ve meyvelerin üzerini örten dokuya koruyucu doku denir. Bu doku hücreleri kalın çeperli ve klorofilsizdir.
Koruyucu doku, bitkinin iç bölgelerindeki ince çeperli hücrelerden oluşan dokuları dış etkilerden korur. Bu doku kara bitkilerinin su kaybını önler.
Koruyucu doku iki grupta incelenir. Epidermis doku ve mantar doku
• Epitel Doku (Epidermis Doku ) : Otsu ve odunsu bitkilerin kök, genç dal, meyve yaprakların üzerindeki koruyucu yapıya epidermis doku denir. Bu doku canlı hücrelerde oluşur.
• Mantar Doku (Periderm Doku ) : Çok yıllık bitkilerin kök ve gövdeleri üzerinde bulunan yapıya mantar doku denir. Mantar doku hücreleri ölüdür, canlı değildir. Mantar doku bitkiyi sıcak, soğuk gibi dış etkilerden korur. Ağaç gövdeleri kalınlaştıkça mantar doku çatlayıp pullar haline gelir.
4. Salgı Doku :

Bir çok bitki türü, tozlaşmaya yardımcı olmak, çürümeyi önlemek, bitkiyi dış etkilerden korumak gibi nedenlerle salgı maddesi üretir. Salgı maddesi üreten hücreler canlı ve bol sitoplazmalıdır. Çekirdekleri büyük ve kofulları küçüktür.
Salgı dokunun oluşturduğu salgıların görevleri şunlardır ;
• Bal özü böcekleri çekerek tozlaşmayı sağlar.
• Reçine çürümeye karşı korur.
• Böcekçil bitkilerin salgıladıkları sindirim enzimleri, yakalanan böcekleri sindirir.
• Sütleğen gibi bitkilerdeki zehirli salgı bitkinin hayvanlar tarafında yenmesini engeller.

5. İletim Doku :

Karada yaşayan bitkilerin kök, gövde ve yapraklar arasında su, mineral ve organik madde iletimi sağlayan dokulara iletim dokusu denir.
İletim doku, odun ve soymuk borular olmak üzere iki grupta incelenir.

• Odun Boruları :
Kökten gelen su ve suda çözünmüş maddeleri dal, meyve ve yapraklara taşıyan borulardır.
Odun boruları üst üste dizilmiş hücrelerin arasındaki zarların zamanla erimesiyle oluşur.
Taşıma kökten yukarı doğru tek yönlüdür.

• Soymuk Borular :

Yaprakta üretilen fotosentez ürünlerinin bitkinin kök ve diğer organlarına taşıyan borulardır. Soymuk boruları aynı zamanda bitkinin köklerinde üretilen yada depo edilen maddeleri yukarılara taşır. Bu yüzden soymuk borularında taşıma çift yönlüdür.
Soymuk borular, tek sıra halinde üst üste dizilmiş bitki hücrelerinin arsındaki zarların kısmen erimesiyle oluşmuş borulardır.
Soymuk burularının oluşturduğu hücreler canlıdır. Bu nedenle madde taşıma hızı odun borularına göre yavaştır.

BİTKİLERİN HÜCRE, DOKU VE ORGANLARINDAN OLUŞAN DÜZENLİ YAPISI

Kendi besinini kendisi üretebilen çok hücreli canlılara bitki denir. Bitkilerin fotosentez sonucu ürettiği besinler pek çok canlının besin kaynağını oluşturur. Bitkilerin yapmış oldukları fotosentez olayın şöyle ifade edebiliriz ;

Klorofil
Karbondioksit + Su Besin( Glikoz ) + Oksijen
G.Işığı

Aynı zamanda fotosentezle üretilen oksijen, canlıların solunum yapıp enerji üretmeleri için gereklidir. Solunum olayını ise şöyle ifade edebiliriz;

Besin ( Glikoz ) + Oksijen Karbondioksit + Su + Enerji

Bitkilerin karada ve suda yaşayan pek çok türleri vardır. Bitkilerin genel olarak özelikleri şunlardır ;

• Bitkiler çok hücreli yüksek yapılı ototrof ( Kendi besinini kendisi yapan ) canlılardır.
• Hücrelerinde fotosentezde kullandığı pigment ( renk maddesi ) olarak klorofil ve yardımcı pigmentler bulunur.
• Güneş’in ışık enerjisinde yararlanarak inorganik maddelerden organik bileşik sentezlerler ( fotosentez olayı )
• Bitki hücrelerinde hayvan hücrelerinden farklı olarak zarın dışında selülozdan yapılmış hücre duvarı bulunurken, hayvan hücrelerinde bulunan sentrozom yoktur.
• Çoğunlukla toprağa bağlı hareketsiz organizmalardır.
• Sinir sistemleri yoktur.
• Tohumsuz bitkilerde tohum, çiçek ve meyve görülmez ( karayosun ve eğrelti otu )
• Tohumlu bitkilerde kök, gövde ve yapraklar gelişmiş olarak bulunur.
• Bitki grubuna göre eşeyli ve eşeysiz üreme görülür .
• Bitkilerin büyüme ve gelişmeleri sınırsızdır.
• Tüm canlıların solunum için gerekli oksijenin kaynağıdır.

Bitkilerin sınıflandırılmasını şöyle yapabiliriz ;

BİTKİLER ÂLEMİ

Damarsız Bitkiler( Çiçeksiz Bitkiler) Damarlı Bitkiler

• Karayosun
• Ciğer otları
• Kibrit otları Sporlu Bitkiler Tohumlu Bitkiler( Çiçekli Bitkiler )
• At kuyrukları ( Eğrelti otu )

Açık Tohumlular Kapalı Tohumlular
(Çam, servi v.b.)

Tek Çenekliler Çift Çenekliler
( Buğday, mısır ) ( Fasulye ve nohut )

Üzerinde çiçek taşıyan bitkilere çiçekli bitkiler denir. Çiçek bitkilerin üreme organıdır. Çiçekten meyve ve tohum oluşur. Bitkiler âleminin en gelişmiş grubunu oluşturur.
Çiçekli bitkilerde görevleri birbirinden farklı dört temel kısımdan oluşmuştur.

Çiçekli Bitkiler

Kök Gövde Yaprak Çiçek

Bitkinin Toprakla İlişkisini Kuran
KÖK

Kök ; bitkiyi toprağa bağlayan bitkinin toprak altındaki kısmıdır. Görevi ; Topraktan su ve mineralleri emer ve gövdeye iletir. Bunlar daha sonra gövde içinden yapraklara taşınır. Kök aynı zamanda bitkinin dik olarak büyümesini sağlar.
Kökün yapısını incelersek ayrı bölümlerde oluştuğunu görürüz. Kök, ana kök, yan kök ve emici tüyler olmak üzere üç kısımda oluşur.
• Ana Kök : Toprağın derinliklerine doğru uzanarak bitkinin toprağa tutunmasını sağlayan kısımdır. Her bitkide bir tane olan ve tohumda ilk çıkan köktür. Üzerinde yan kökler çıkmaktadır.
• Yan Kök : Ana kökten çıkıp yanlara doğru uzanan köklerdir. Bir bitkide çok sayıda yan kök bulunur. Toprağın nemli kısmındaki yan kökler çok gelişir. Toprağın kuru kısmındaki yan kökler ise kısa kalır. Yan kök uçlarında emici tüyler çıkar.
• Emici Tüyler : Yan kökler üzerinde bulunan kıl gibi ince uzantılardır. Topraktan su ve suda çözünmüş olan madensel tuzları emer ve gövdeye iletir.Kökü kesilen bir bitki topraktan su alamaz ve bu nedenle kurur.

Bitkilerde kazık kök, saçak kök, ve depo kök olmak üzere üç türlü kök yapısı görülür.

• Kazık Kök : Ana kökü iyi gelişmiş olup kazık şeklinde toprağın içine uzanır. Yan kökler ana kökten ince olup ana kökün üzerinde çıkar. Ağaçlar gibi çok yıllık bitkilerle, lahana, fasulye, biber, bamya, sardunya, ve domates gibi bitkilerin kökü kazık köktür.

• Saçak Kök : Ana kök oldukça kısadır.Yan köklerde ana kökler kadar gelişmiştir.Aynı özelikte çok sayıda yan kök saçak şeklinde ana köke bağlıdır. Pırasa soğan, arpa, buğday, mısır, ay çiçeği gibi bitkilerde saçak kök vardır.

• Depo Kök : Ana kök besin depo edecek şekilde gelişip şişkinleşmesiyle oluşur. Etrafında yan kökler çıkar. Havuç, turp, şalgam, şeker pancarı ve kereviz bu tip gövdelere sahiptir.

Bazı bitkilerde değişik kök çeşitleri bulunur. Örneğin ; sarmaşığın bulunduğu ortama tutunmasını sağlayan gövde çıkan tutunucu kökler bunlardan biridir. Yine bataklık bitkilerinde hava almaya yarayan Solunum (hava kökleri )ve ökse otu cin saçı gibi bitkiler ise başka bitkiler üzerinde yaşarlar kökleriyle üzerinde yaşadığı bitkinin besinini emerler, böyle köklere sömürme( sömürücü ) kökler denir.

Bitkilerde Farklı Gövde Yapıları
GÖVDE

Gövde bitkinin genellikle toprak üstünde bulunan dal, yaprak ve çiçek gibi yapılarını taşıyan kısmıdır. Başlıca görevleri şunlardır ;
1. Bitkinin dik durmasını sağlar.
2. Bitkide dal, yaprak, çiçek ve meyveyi taşır.
3. İçindeki odun ve soymuk borular sayesinde toprakta kök ile alınan su ve madensel tuzları yapraklara iletir.
4. Yapraklarda fotosentez sonucu oluşan besin maddelerini gerektiğinde köke iletir.
5. Bir takım bitkilerde besin biriktirir.
6. Yaprakların güneşten en iyi biçimde yararlanmasını sağlar.

Bütün bitkilerin gövdeleri aynı değildir. Gövde, bitkilerin özeliğine ve yaşadığı ortam koşullarına göre değişik biçimlerde gelişir. Bitki gövdeleri yapı, şekil ve görevlerine göre farklılık gösterir.

Yapılarına göre gövde çeşitleri şunlardır :

• Otsu Gövdeler : Genellikle bir veya iki yıllık otsu bitkilerin gövdeleridir. Otsu gövdeler ince, zayıf ve yeşil renklidir. Kırlarda yetişen otlar, arpa, yulaf, buğday otsu gövdelere örnektir.

• Odunsu Gövdeler : Ağaçlar gibi çok yıllık bitkilerin gövdeleri sert ve sağlam yapılıdır.Bu tip gövdelere odunsu gövde denir. Fotosentez yapamazlar. Odunsu gövde enine kesildiğinde ortadan çevreye doğru yaş halkalarının genişlediği görülür. Bu halkalarla ağacın kaç yıllık olduğu ve hangi yılın kurak hangi yılın yağışlı geçtiği belli olur. Gül, elma, çınar, çam ağaçları, dut, ceviz, kavak ve söğüt gibi bitkileri örnek olara verebiliriz.

Bir takım bitkilerin gövdeleri ortamın koşullarına veya bitkini özeliğine göre değişik biçimlerde olabilir.

Görev ve şekillerine göre gövde çeşitleri şunlardır ;

• Yumru Gövde : Bitkilerin yer altında gelişip besin depo eden gövdelere yumru gövde denir. Patates, yer elması bitkilerin gövdeleri hem toprak altında hem de toprak üstünde bulunur.
• Yassı Gövde ( Soğan tipi gövde ) : Soğan sarımsak, pırasa , lâle gibi bitkilerde gövde kısa ve yassılasmıştır. Bu tip gövdelere yassı gövde denir.
• Depo Gövde : Kaktüs gibi sıcak ve kurak iklimlere yaşayan ve su depo eden gövdeye su depolayıcı gövde – etli gövdede denir.
• Sarılıcı Gövde :Bazı bitkilerin gövdeleri diğer bitkilerin gövdelerine, dallarına yada duvar gibi yerlere sarılarak yükselir. Böyle gövdelere sarılıcı gövde denir. Örneğin; fasulye, asma, gündüz sefası, yabani çilek ve sarmaşık
• Sürünücü Gövde : Kavun, karpuz, kabak, salatalık, çilek gibi bitkilerin gövdeleri toprak üzerinde sürünerek gelişir. Bu tip gövde çeşidine sürünücü gövde denir.
• Yer altı gövdeleri : Bu tip gövdeler toprak altında bulunur. Bunlara rizom adı verilir. Patates ve yer elması gibi

Bir bitki gövdesinde iki farklı iletim borusu bulunur. Bunlar odun ve soymuk borulardır. Topraktan köklerle alınan su ve sudan çözünmüş madensel tuzların yaprağa kadar ileten borulara odun borular denir. Yaprakta fotosentez sonucu sentezlenen besin bitkinin her tarafına taşıyan borulara da soymuk borular denir.

Doğanın Enerji Dönüşümü ve Besin Kaynağı Harikası
YAPRAK

Yapraklar, bitkilerin yassılaşmış yeşil organlarıdır. Yapraklar bitkinin gövdesi ve dalları üzerinde bulunur. Bitkiler fotosentez ( özümleme ) olayını yapraklarıyla yapar. Yapraklar güneş enerjisinden daha fazla yararlanmak için yassılaşarak bitkinin yüzeyini genişletir. Gövde üzerinde birbirinin güneşlenmesini engellemeyecek biçimde dizilir.
Yaprağın yapısında çok miktarda klorofil ve gözenek ( stoma ) bulunur. Gözenekler kara bitkilerinde yaprağın alt yüzeyinde, su bitkilerinde ise yaprağın üst yüzeyinde bulunur.
Bitkilerde gaz alış ( oksijen ve karbondioksit ) verişi stoma denilen gözeneklerle yapılır. Gözenekler hem solunum hemde fotosentez için gereklidir.
Yaprağın dış görünüşü incelendiğinde ayrı görevleri olan değişik bölümler bulunur. Bunlar ;
• Yaprak Sapı : Yaprak ayasını gövdeye bağlayan bölümdür. Sapın içinde su ve besin taşıyan borular bulunur. Yaprak sapı, bitkinin türüne göre değişik boyda olabilir.
• Yaprak Kını : Yaprağın gövdeye bağlandığı şişkinleşmiş bölümüdür.
• Tomurcuk : Yaprak kını ile gövde arasındaki bölümüdür.
• Yaprak Ayası : Yaprağın genişleşmiş yassı bölümüdür. Yaprak ayasında iletimi sağlayan damarlar vardır.

Yaprak Çeşitleri

Yapraklar ; yaprak ayasına, damarlarına ve kenarlarına göre sınıflandırılır.

Gözlem :Yaprak çeşitleri üzerinde inceleme ve gözlem yapmak.
• Ayasına Göre : Yaprak ayasına göre yapraklar iki kısımda incelenir.

1. Basit Yaprak : Bir sap üzerinde tek olan, yani yaprak sapı dallanmamış olan yapraklara basit yaprak denir. Örnek ;Erik, elma , armut, buğday, mısır, söğüt, kavak yaprakları basit yapraktır.
2. Bileşik Yaprak : Yaprak sapının parçalanıp dallara ayrılması ile oluşan yapraklara da bileşik yaprak denir. Örnek : Akasya, yonca, gül, at kestanesi, kuşburnu v.b. yapraklar bileşik yapraktır.

• Damarlarına Göre : Yapraklar damarlarına göre üç kısımda incelenir.
1. Tüysü damarlı yapraklar : Erik ve kiraz gibi bitkilerin yaprakları damarlı yapraklardır.
2. El Ayası şeklinde damarlı yapraklar : Asma ve çınar yaprakları el ayası şeklinde yapraklardır.
3. Paralel damarlı yapraklar : Mısır ve buğday yaprakları paralel damarlı yapraklardır.

• Kenarlarına Göre : Yapraklar kenarlarına göre beş kısımda incelenir.
1. Düz kenarlı yapraklar : Ayva ve portakal yaprakları gibi yapraklar düz kenarlı yapraklardır.
2. Parçalı Yapraklar : Asma ve çınar gibi bitkilerin yaprakları parçalıdır.
3. Dişli kenarlı yapraklar : Isırgan otu yaprakları dişli kenarlı yapraklardır.
4. Bölmeli yapraklar : Meşe ağacı yaprakları kenarları bölmeli yapraklardır.
5. İğneli yapraklar : Çam ağacının yaprakları iğneli yapraklardır.
Yaprağın Görevleri

Yaprağın dört temel görevi vardır. Bunlar solunum, terleme fotosentez, ve boşaltım yapmaktır.
Deney 1 : Yaprak hücrelerinin incelenmesi Deney 2 : Yaprağın görevi ( terleme ve fotosentez )
• Solunum :
Yaprak bitkinin solunum organıdır. Bitkiler fotosentezi gündüz gerçekleştirir ve havanın karbondioksitni alarak havaya oksijen verir. Solunum olayı gece gündüz sürekli devam eder. Bitkiler karanlıkta solunum için gerekli oksijeni atmosferden alır.
• Terleme :
Bitkiler , çevrelerindeki sıcaklık artışlarına karşı kendilerini korur. Örneğin ; topraktan aldıkları suyun fazlasını yapraklarındaki gözenekler yoluyla buhar halinde dışarıya ( havaya ) verirler. Bu olaya terleme adı verilir.
Terlemeye bağlı olarak; 1. Topraktan emici tüyler vasıtasıyla besin alma işlemi devam eder.2. Bitkinin sıcaklığı ayarlanır. 3. Bir kısım atık maddeler dışarı atılır.
• Fotosentez :
Canlıların büyüyüp gelişmesi için çeşitli besin maddelerine ihtiyaç duyarlar. İnsanlar ve hayvanlar kendi besinlerini yapamazlar, hazır besinle beslenirler. Hazır besinle beslenen canlılara tüketici ( heterotrof ) denir. Yeşil bitkiler kendi besinlerini kendileri yapar. Kendi besini yapan canlılara üretici (ototrof ) denir.
Yeşil bitkiler kökleri ile topraktan su ve sudan çözünmüş madensel maddeler , yaprakları ile de havadan karbon dioksiti alır. Aldıkları bu maddeleri yeşil yapraklarındaki klorofil yardımı ile güneş ışığı altında besin maddelerine dönüştürür. Bu olaya fotosentez ( karbon özümlemesi ) denir. Foto = Işık enerjisi Sentez = Birleştirme anlamını içerir.
Fotosentez olayını şöyle yazabiliriz ;

Klorofil
6 CO2 + 6 H2 O + C6 H12 O6 + 6 O2
Karbondioksit + Su + G.Işığı Besin ( Glikoz ) + Oksijen

Fotosentez en yoğun olarak bitkilerin yapraklarında oluşur. Bitkilerin yeşil renkli kısımlarındaki hücrelerde kloroplast denilen organel bulunur. Kloroplastların içinde klorofil denilen tanecikler vardır.
Fotosentez olayı yaşamın devamı için önemlidir. Fotosentez olayı olmasaydı yaşam da olmazdı.

• Boşaltım :
Yapraklar boşaltım organı olarak da görev yaparlar. Bitkide artık maddeler kristaller biçiminde yaprakta birikir. Bitki yaprağını döktüğünde artık maddeler bitkiden atılmış olur.Terleme yoluyla da atık maddelerin bir kısmı dışarıya atılır.

Doğaya Güzellik Katan
ÇİÇEK

Bitkilerin üremesini sağlayan organa çiçek denir.Bitkininde diğer organlarında olduğu gibi çiçek de farklı görevleri olan değişik bölümlerde oluşur. Çiçeğin yapısında dıştan içe doğru çanak yapraklar, taç yapraklar, erkek organlar ve dişi organ adı verilen bölümlerde oluşur.Tam çiçekte çiçek sapı ve çiçek tablası, çanak yapraklar, taç yapraklar, erkek organlar ve dişi organ adı verilen bölümler bulunur.
• Çanak Yaprak :Yeşildir,tomurcuk durumunda çiçeğin diğer kısımlarını korur.
• Taç yaprak :Yeşilden başka her renkte olur. Canlıların ilgisini çeker.Tozlaşmaya yardımcı olur.Koku ve bal özü salgılar.
• Dişi Organ :Yaprağın değişikliğe uğramasıyla oluşur, çiçeğin tam ortasında olup tektir.Dişi organ tepecik, dişicik borusu ve yumurtalıktan oluşur. Dişi üreme hücreleri yumurtalıkta gelişir. Yumurtalıkta yumurta hücrelerinin geliştiği bir ya da daha fazla tohum taslağı bulunur.
• Erkek Organ : Dişi organın çevresine yerleşmiştir, çok sayıda dır. Erkek organ, sapçık ve bunun ucundaki başçıktan oluşur.Başçıktan dört tane kese vardır. Bu keselerin içinde polen ( çiçek tozu ) bulunur.
Çiçeklerde erkek çiçek ve dişi çiçek aynı bitki üzerinde ise bir evcikli bitki denir ( kestane ve fındık gibi bitkiler ) erkek çiçek ve dişi çiçek ayrı bitkiler üzerinde ise iki evcikli bitkiler denir. ( söğüt ve kavak iki evciklidir.)

Bitkilerde Tozlaşma Ve Döllenme
Çiçek tozlarının ( polen ) çeşitli yollarla erkek organın başçığından dişi organın tepesine taşınması olayına tozlaşma denir.Tozlaşma şu yollarla olur ;
• Canlılar ( böcek ve hayvanlar ) yoluyla,
• Rüzgar yoluyla
• Su yoluyla
• Yapay yolla ( İnsan eliyle yapılan tozlaşma)
Tozlaşma ile dişicik tepesine yapışan polen gelişerek çekirdek ( sperm ) oluşturur.Sperm ( erkek üreme hücresi ) yumurtalıkta yumurta ( dişi üreme hücresi ) ile birleşir. Bu olaya döllenme denir. Döllenmiş yumurtaya zigot denir.
Tozlaşma aynı çiçeğin dişi ve erkek organları arasında gerçekleşe bileceği gibi farklı çiçeklerin dişi ve erkek organları arasında da gerçekleşir.

BAKTERİLER
GENEL ÖZELLİKLERİ
Monera alemini oluşturan prokaryot canlıların en yaygın ve en çok bilinen grubu bakterilerdir. O kadar yaygındır ki bugün dünyamızda bakterinin bulunmadığı yer yoktur diyebiliriz. En çok organik atıkların bol bulunduğu yerlerde ve sularda yaşarlar. Bununla beraber, -90 0C buzullar içinde ve +80 0C kaplıcalarda yaşayabilen bakteri türleri de vardır. Hava ile ve su damlacıkları ile çok uzak mesafelere taşınabilirler. Deneysel olarak ilk defa 17. yüzyılda bakterileri gözleyebilen ve onların şekillerini açıklayan Antoni Van Lövenhuk olmuştur. Bakteriler bütün hayatsal olayların gerçekleştiği en basit canlılardır. Hepsi mikroskobik ve tek hücrelidirler. Büyüklükleri normal ökaryotik hücrelerin mitokondrileri kadardır.
HÜCRE YAPISI
Prokaryot olduklarındanzarla çevrili çekirdek, mitokondri, kloroplast, endoplazmik retikulum, golgi gibi organelleri yoktur. Ribozom bütün bakterilerin temel organelidir. DNA, RNA, canlı hücre zarı ve stoplazmayine bütün bakterilerintemel yapısını oluşturur. Bunlara ek olarak bütün bakterilerde hücre, cansız bir çeperle (murein) sarılıdır. Çeperin yapısı, bitki hücrelerinin çeperinden farklıdır. Selüloz ihtiva etmez.
Bazı bakterilerde hücre çeperinin dışında kapsül bulunur. Kapsül bakterinin dirençliliğini ve hastalık yapabilme (patojen olma) özelliğini artırır.

GENEL BİR BAKTERİ ŞEKLİ

Bazı bakteriler kamçılarıyla aktif hareket edebilirken, bazıları kamçıları olmadığı için ancak bulundukları oetamla beraber pasif hareket edebilirler.
buna göre bakteriler, kamçısız, tek kamçılı, bir demet kamçılı, iki demet kamçılı ve çok kamçılı olarak gruplandırılır. Bazı bakteriler “mezozom” denilen zar kıvrımları bulundurur. Burada oksijenli solunum enzimleri (ETS enzimleri) vardır. Oksijenli solunum yapan, ancak mezozomu bulunmayan bakterilerde ise solunum zinciri enzimleri hücre zarına tutunmuş olarak bulunur. bakterilerde genel yapının % 90′ı sudur. suda çözünmüş maddeler hücre zarından giriş-çıkış yaparlar. DNA’lar stoplazmaya serbest olarak dağılmıştır. Bakteriler ökaryot hücrelere göre daha çok ve daha küçük ribozom içerirler. bu sayede protein sentezleri çok hızlıdır.
Bakteriler çeşitli özellikleri bakımından gruplandırılırlar. Bu özelliklerin başlıcaları; şekilleri, kamçı durumları, beslenmeleri ve boyanmaları olarak sayılabilir.
ŞEKİLLERİ ve BOYANMALARI
Bakteriler ışık mikroskobunda bakıldığında başlıca şu şekillerde görülürler.
a. Çubuk şeklinde olanlar (Bacillus):Tek tek veya birbirlerine yapışmışlardır. Tifo, tüberküloz ve şarbon hastalığı bakterileri bu şekildedir.
b. Yuvarlak olanlar (Coccus): Genellikle kamçısızdırlar. Zatürre ve bel soğukluğu bakterileri bunlara örnektir.
c. Spiral olanlar (Spirullum): Kıvrımlı bakterilerdir. Frengi bakterileri ve dişlerde yerleşen Spiroketler bunlara örnektir.
d. Virgül şeklinde olanlar (Vibrio): Virgül biçiminde tek kıvrımlıdırlar. Kolera bakterisi gibi.

Bakterilerin boyanmaları: Danimarkalı Bakteriyolog Gram tarafından geliştirilen boyalarla boyanan bakterilere Gram (+), boyanmayanlara ise Gram (-) bakteriler denir.
BAKTERİLERİN BESLENMELERİ
Bazı bakteriler ototrof olup, fotosentez veya kemosentez yaparlar. Çoğunluğu ise heterotrof olup, saprofit veya parazit yaşarlar.
a. Saprofit Bakteriler: Bakterilerin çoğunluğunu oluşturur. Besinlerini bulundukları ortamlardan hazır sıvılar olarak alırlar. Nemli, ıslak ve çürükler üzerinde yaşarlar. en çok amino asit, glikoz ve vitamin gibi besinleri ortamdan alırlar. Bu tür bakteriler dış ortama salgıladıkları enzimlerle bitki ve hayvan ölülerini daha basit organik maddelere parçalayarak onların çürümesini sağlarlar. Böylece hem toprağın humusunu artırırlar, hem de kendilerine besin sağlarlar. çürütme sonucu çeşitli kokular meydana gelir. Bu yüzden bu olaya kokuşmadenir. Bazı saprofit bakteriler, sütün yoğurt ve peynir olarak mayalanmasını sağlarlar.
Saprofitler, dünyada madde devrinin tamamlanmasında önemli rol oynadıklarından hayat için mutlaka gereklidir.
b. Parazit Bakteriler: Besinlerini cansız ortamdan değil de üzerinde yaşadıkları canlılardan temin ederler. Çünkü sindirim enzimleri yoktur. Bunların bazıları konak canlıya fazla zarar vermeden yaşayabilirler. Sadece onun besinlerine ortak olurlar. Kalın bağırsağımızdaki Escherichia coli bunun en iyi örneğidir. Bazı parazit bakteriler ise konak canlının ölümüne bile sebep olabilen hastalıklara yol açarlar. Bunlara Patojen Bakteriler denir. Patojenler ya toksin çıkararak ya da konak canlının enzim ve besinlerini kullanarak zarar verirler. toksinler ya dışarı atılır (Ekzotoksin), ya da Bakterinin içinde kalır (Endotoksin). İçinde kalan toksinler bakteriler ölünce zararlı hale geçerler. Canlıların patojen bakterilere ve toksinlerine karşı oluşturdukları savunmaya “Bağışıklık” denir. Parazit bakterilerinin üremeleri oldukça hızlıdır.

c. Fotosentetik Bakateriler: Stoplazmalarında serbest klorofil taşırlar. Fotosentezlerinde elektron kaynağı olarak H2O yerine H2S ve H2 kullanırlar.
CO2 + H2O ——> Besin + O2 (Mavi-yeşil algler) CO2 + H2S ——> Besin + S + H2O (Kükürt bakterileri) CO2 + H2 ——> Besin + H2O (Hidrojen Bakterileri)
d. Kemosentetik Bakteriler
Bu bakteriler de madde devrinde çok önemlidirler. Bazı inorganik maddeleri oksitleyerek onları zararsız hale getirirler. oluşan maddeler ise bitkilerce mineral tuzlar olarak lullanılır. bu oksitlem sonucunda açığa kimyasal enerji çıkar. Bu enerjiyle de CO2 indirgemesi yaparakbesinlerini sentezlerler. ışık ve klorofil gerekli değildir. Oksijen kullanılır. Kemosentetik bakteriler en çok azotlu, kükürtlü, demirli maddeleri oksitlerler.
NH3 + O2 ———> HNO2 + H2O + Kalori (Nitrosomanas)
HNO2 + O2 ———> HNO3 + Kalori (Nitrobacter)
H2S + O2 ———> H2O + S + Kalori (Kükürt Bakterileri
FeCO3 + O2 + H2O ———> Fe(OH)3 + CO2 + Kalori (Demir Bakterileri)
N2 + O2 ———> NO2 + Kalori (Azot bakterileri)
Kemosentez sonucu:
Bazı zararlı maddeler ortadan kaldırılmış, Bitkilerin alabileceği tuzlar oluşturulmuş, Kimyasal enerji kazanılmış Organik besin sentezlenmiş olmaktadır.
BAKTERİLERİN SOLUNUMLARI
a. Anaerob Bakteriler
Bakteriler organik besinleriparçalayarak enerjilerini elde ederken genellikle oksijen kullanmazlar. Bunlar havasız yerlerde de yaşayarak çoğalırlar. ( Konservelerde olduğu gibi) Bunlardan bazıları oksijenin olduğu yerde hiç gelişemezler. Örnek: Clastrodium tetani (Tetanoz bakterisi)
b. Aerob Bakteriler
Bazı bakteri grupları (Escherichia coi, Zatürre ve Yoğurt Bakterisi gibi) ancak oksijenli ortamda yaşayabilir. Bunlarda mitokondri olmadığı için solunum hücre zarının iç kısmındaki kıvrımlarda (mezozom) gerçekleştirilir. Örnek: Azot Bakterileri.
c. Geçici Aerob veya Geçici Anaerob Olanlar
Asıl solunumları oksijensiz olduğu halde kısa süre için aerob olanlara “Geçici Aerob” denir. Normal solunum şkli aerob olanlar ise havasız kalınca fermentasyona başvururlar. Bunlara “Geçici Anaerob” denir.
BAKTERİLERİN ÜREMELERİ
a. Bölünerek Çoğalma
Bütün bakteri türlerinin esas üreme şekli bölünmedir. bölünme eşeysiz üreme biçimidir. Su, besin maddesi ve sıcaklığın uygun olduğu ortamlarda çok hızlı bölünürler. bu bölünmeler her 20 dakikada bir gerçekleşir. Böylece geometrik olarak artmaya başlarlar. ancak bu artış sürekli değildir. Çünkü zamanla ortam sıcaklığı artar, asitler ve CO2 birikir, besin maddeleri tükenir. Bunlar bakteriler için öldürücü doza ulaşınca geometrik artış bozulur. belli değerden sonra artış yerine azalma görülür. Böylece bakteri populasyonları da dengelenmiş olur.

bölünmekte olan bakteriler

Bakterilerin bölünmeleri mitoza benzer. ancak çekirdek zarı ve belli bir kromozom sayısı olmadığı için tam bir mitoz değildir. Buna Amitoz Bölünme denir.
b. Sporlanma
Bazı bakteri türleri yaşadıkları ortam şartları bozulunca endospor oluşturarak kötü şartları geçirirler. Endosporlar, kalıtım materyalinin çok az bir stoplazmayla beraber çevrilmiş halidir. ortam şartları normale dönünce çeper çatlar, endospor gelişerek normal bakteriyi meydana getirir.
Endosorlarda metabolik faliyetler minumum seviyededir. bu şekilde uzun yıllar yaşayabilirler. olumsuz şartlar olan yüksek ısıdan, kuraklıktan, donmadan ve besinsizlikten etkilenmezler. 60 yıl canlı kalan bakteri sporları tespit edilmiştir. Normal bakteri hücrelerinin tamamı 100OC’de ölürken endosporlar ancak 120OC’de 15-20 dakika kalırsa ölürler. Soğuk ortamlarda da aynı oranda dayanıklıdırlar. Bazı türlerde bir bakteriden birden çok endospor meydana gelebilir.

spor oluşturmuş bir bakteri

c. Eşeyli Üreme (Kojugasyon)
bakteriler bölünerek çok hızlı üremelerine, olumsuz şartlarıda endospor oluşturarak geçirmelerine rağmen, düzensiz de olsa eşeyli üremeyi gerçekleştirirler. Çünkü bu sayede kalıtsal çeşitliliklerini artarak değişen ortamlarauyum yapma imkanı bulurlar. Bu çeşitliliğe ise Kalıtsal Varyasyon denir.

bakterilerde konjugasyonla üreme

Konjugasyon (kavuşma) esnasında DNA yapısı farklı iki bakteri yan yana gelerek aralarında geçici bir zardan köprü olştururlar. bu köprü aracılığı ile DNA parçalarını değiştirirler. Sonra ayrılarak bölünmelerine devam ederler. Dikkat edilirse çok hücreli canlılarda görülen eşeyli üremeden çok farklı bir eşeyli üreme oluşmaktadır. Bunlarda gamet olşumu ve döllenme yoktur.

Bakteriler diğer canlılara göre daha kolay mutasyona uğrarlar. Mutasyon genellikle zararlı ve öldürücü olmakla beraber, bakterilerde bazen olumlu sonuçlar veren faydalı mutasyonlar oluşabilmektedir. Bugün bakteriler besin (kültür) ortamlarında yetiştirilerek incelenmektedir. En iyi geliştikleri kültür ortamı et suyudur.

Vitamin E
Vitamin E was discovered in the 1920s when rats fed a vitamin E- deficient diet became unable to reproduce; but it was not officially considered essential for humans until 1966. It is the name given to a group of fat soluble compounds which are also called tocopherols and tocotrienols. The term “tocopherol” comes from the Greek words meaning “to bear offspring”. The most abundant and active form of vitamin E is alpha tocopherol.
What it does in the body
Antioxidant properties
Unlike the other vitamins which take part in metabolic reactions or function as hormones, the main role of vitamin E appears to be to act as an antioxidant. Vitamin E is incorporated into the lipid portion of cell membranes and carrier molecules and protects these structures from toxic compounds, heavy metals, drugs, radiation and free radicals. Vitamin E also protects cholesterol from oxidative damage. Because of its antioxidant effects, a diet high in vitamin E appears to be protective against common health conditions such as heart disease, cancer and strokes (See page 417 for more information.)
Immune system
Vitamin E is essential for the maintenance of a healthy immune system as it protects the thymus gland and circulating white blood cells from damage. Vitamin E is particularly important in protecting the immune system from damage during times of oxidative stress and chronic viral illness.
Eyes
Vitamin E is vital for healthy eyes. It is essential for the development of the retina and protects the eyes against free radical damage associated with cataract formation and macular degeneration. It also protects vitamin A in the eyes from damage.
Aging
As an antioxidant, vitamin E may protect against the effects of aging by destroying free radicals which cause degeneration in tissues such as the skin and blood vessels. Studies in mice have shown that high doses of vitamin E may help prevent aging-related damage to proteins involved in immune and central nervous system function. Vitamin E may also protect against the mental effects of aging, such as memory loss.
Absorption and metabolism
Vitamin E requires the presence of fats and bile in the gut to be absorbed. Approximately 20 to 60 per cent of dietary vitamin E is absorbed and it is stored in the liver, heart, fatty tissues, heart, muscles, testes, uterus, blood, adrenal and pituitary glands. Absorption and transport are likely to be reduced in elderly people.
Deficiency
The symptoms of vitamin E deficiency in infants are irritability, fluid retention, hemolytic anemia (the breaking down of red blood cells) and eye disorders. In adults, vitamin E deficiency can lead to nerve damage and symptoms of lethargy, apathy, inability to concentrate, staggering gait, low thyroid hormone levels, decreased immune response, loss of balance and anemia.
Severe vitamin E deficiency is very rare. Those at risk include people with chronic liver disease and fat malabsorption syndromes, such as celiac disease and cystic fibrosis. Hemodialysis patients, those with inherited red blood cell disorders, premature and low birthweight infants, and elderly people may also be at risk of vitamin E deficiency and are often given supplements.
As vitamin E is stored in the body, it can take some time before deficiency symptoms become apparent in someone consuming a diet low in vitamin E. Marginal vitamin E deficiency may be relatively common and several studies have shown an increased risk of heart disease, cancer and other disorders in those with low vitamin E levels.
Cardiovascular disease
Low dietary intake of vitamin E seems to increase the risk of heart disease. This is illustrated by results from the Iowa Women’s Health Study published in 1996 in the New England Journal of Medicine. Researchers studied 34 486 postmenopausal women with no cardiovascular disease who in early 1986 completed a questionnaire that assessed, among other factors, their intake of vitamins A, E, and C from food sources and supplements. During seven years of follow-up, 242 women died of coronary heart disease. The results showed that high vitamin E consumption reduced the risk of death from coronary heart disease. This association was particularly striking in the subgroup of 21 809 women who did not consume vitamin supplements.1
Similar results have been seen in men. Harvard School of Public Health researchers have assessed the links between diet and heart disease in 39 910 US male health professionals aged between 40 to 75 years of age. Participants responded to a questionnaire in 1986 and were then followed up for four years, during which time there were 667 cases of coronary disease. The results showed a lower risk of disease among men with higher intakes of vitamin E. Men consuming more than 40 mg (60 IU) per day had a 36 per cent lower risk than those consuming less than 5 mg (7.5 IU) per day. Men who took at least 67 mg (100 IU) per day for at least two years had a 37 per cent lower risk than those who did not take supplements.2
The results of a 1996 study done in Japan suggest that low vitamin E levels increase the risk of a type of angina caused by coronary artery spasm.3 Animal studies suggest that brain damage after stroke may be greater in those who are vitamin E-deficient
Cancer
There is some evidence that vitamin E can protect against cancer, although studies have shown conflicting results. Some population studies suggest that low vitamin E levels increase the risk of certain cancers, particularly those of the gastrointestinal tract, cervix and lungs.
Cancers of the gastrointestinal tract
Results from the Iowa Women’s Health Study suggest that high intakes of vitamin E reduce the risk of colon cancer. Researchers analyzed the links between vitamin E and colon cancer in 35 215 Iowa women aged 55 to 69 years without a history of cancer. During the follow-up period, there were 212 cases of colon cancer. The results showed that low vitamin E intake increased the risk of colon cancer and those in the high intake group had 30 per cent of the risk of those in the low intake group. The protective factor was stronger in the younger women.4
Other results from the Iowa Women’s Health Study show that higher intakes of antioxidants, including vitamin E, are linked to lower risks of both oral, pharyngeal, esophageal and gastric cancers.5
Breast cancer
Researchers at the University of Southern California investigated the relationship between blood levels of various nutrients, including vitamin E, and the risks of breast cancer and proliferative benign breast disease (BBD) in postmenopausal women in the Boston area. Women whose intake of vitamin E from food sources only was high had around 60 per cent less risk of breast cancer compared to those in the low intake group.6 However, not all studies have shown protective effects.7
Cervical cancer
Utah University researchers investigating the relationship between cervical cancer and dietary intake of antioxidant vitamins and selenium in 266 women with cervical cancer and 408 women without the disorder found that women with high vitamin E intakes had a 40 per cent lower risk of cervical cancer.8 Blood levels of vitamin E have also been found to be low in women with cervical cancer.9
Lung cancer
Several epidemiological studies suggest that low vitamin E intakes increase the risk of lung cancer. In 1974 and 1975, researchers at Johns Hopkins School of Hygiene and Public Health, Baltimore, collected blood samples from 25 802 volunteers. They assessed vitamin E levels in samples from 436 cancer cases and 765 matched control subjects. The results showed that high vitamin E levels protected against lung cancer.10
Cataracts
Low vitamin E levels may increase the risk of cataract formation. A 1996 Finnish study of over 400 men found an increased risk of cataracts in those with low vitamin E levels. The researchers evaluated the link between vitamin E levels and progression of eye lens opacities in 410 men with high cholesterol. The results showed that those with low vitamin E levels had almost four times the risk of lens opacities when compared with those in the highest intake group.11
Parkinson’s disease
The results of several studies suggest that high levels of vitamin E can protect against Parkinson’s disease. In a 1997 study, researchers at Erasmus University Medical School in Holland examined the relationship between dietary intake of antioxidants and Parkinson’s Disease and found a reduction in risk associated with high vitamin E intake. The study involved over 5300 men and women living independently and without dementia. It included 31 people with Parkinson’s Disease.12
Other symptoms
Low levels of vitamin E are common in those who are HIV-positive and high levels seem to be linked to slower disease progression. Vitamin E deficiency may also be involved in the development of pre-eclampsia.
Sources
The best natural sources of vitamin E are wheatgerm oil, hazelnut oil, sunflower oil, almond oil, wheatgerm, whole grain cereals and eggs. Peaches, avocados, broccoli and leafy greens are also good sources. Different foods have varying amounts of the different forms of vitamin E. For example, soybean oil is composed of about 10 per cent alpha tocopherol with the rest made up of other tocopherols. The specific benefits of the different forms of vitamin E remain to be discovered.
The results of a 1997 study suggest that the mixed forms of vitamin E found in food may be more beneficial than the alpha tocopherol form which is the main ingredient in supplements. Scientists at the University of California compared the abilities of alpha tocopherol and gamma tocopherol to protect against lipid peroxidation by compounds known as peroxynitrites which are formed in response to cigarette smoke, pollution and inflammation. Results showed that the gamma tocopherol form may be better at inhibiting these damaging reactions. About 75 per cent of the vitamin E found in food is the gamma tocopherol form while supplements may not contain any gamma tocopherol and it is possible that taking very high doses of alpha tocopherol may displace gamma tocopherol.13
Cooking and processing reduces the vitamin E content of foods such as flours and oils. Cold-pressed oils therefore have a higher vitamin E content than refined vegetable oils. Exposure to light and oxygen also destroys vitamin E.
Wheatgerm oil 1 tbsp 26.2 mg alpha TE
Wheatgerm cereal 1 cup 19.5 mg alpha TE
Sunflower seeds ¼ cup 17.2 mg alpha TE
Hazelnuts ½ cup, whole 15.4 mg alpha TE
Peanuts ½ cup, whole 6.32 mg alpha TE
Soy beans, cooked 1 cup 3.19 mg alpha TE
Safflower oil 1tbsp 4.69 mg alpha TE
Canola oil 1 tbsp 2.93 mg alpha TE
Corn oil 1 tbsp 2.87 mg alpha TE
Avocado 1 avocado 2.69 mg alpha TE
Soybean oil 1 tbsp 2.50 mg alpha TE
Spinach, cooked 1 cup 1.63 mg alpha TE
Tomato sauce, canned ½ cup 1.63 mg alpha TE
Olive oil 1 tbsp 1.68 mg alpha TE
Broccoli ½ cup, chopped 1.25 mg alpha TE
Grapes 1 cup 1.06 mg alpha TE
Blackberries 1 cup 0.97 mg alpha TE
Parsnip, cooked ½ cup, slices 0.74 mg alpha TE
Peaches 1 medium 0.69 mg alpha TE
Brussels sprouts, cooked ½ cup 0.63 mg alpha TE
Margarine 1tsp 0.60 mg alpha TE
Eggs 1 large 0.53 mg alpha TE
Tomatoes 1 medium 0.47 mg alpha TE
Beet greens, cooked 1 cup 0.41 mg alpha TE
Recommended dietary allowances
The amount of vitamin E required depends on the amount of polyunsaturated fats in the diet. The greater the amount of these fats in the diet, the greater the risk that they will be damaged by free radicals and exert harmful effects. As vitamin E prevents this damage, recommended intake is roughly proportional to the amount of polyunsaturated fats in the diet. The US RDA is based on an intake of 0.4 mg per g of polyunsaturated fats. Vitamin E is measured in International Units (IU) and more commonly nowadays, mg alpha TE. 1 IU equals 0.67 mg alpha TE.
USA
Men 10 mg alpha TE (15 IU)
Women 8 mg alpha TE (12 IU)
Pregnancy 10 mg alpha TE (15 IU)
Lactation 12 mg alpha TE (18 IU)
Australia
Men 10 mg alpha TE (15 IU)
Women 7 mg alpha TE (10.4)
Pregnancy 7 mg alpha TE (10.4)
Lactation 9.5 mg alpha TE (14 IU)
No RNI has been given in the UK. A 1991 Department of Health report concluded that a fixed amount is impossible to recommend as required vitamin E needs depend on the intake of polyunsaturated fats, which varies considerably from person to person.
Supplements
Vitamin E supplements are available in natural and synthetic forms. Natural forms of vitamin E are derived from soybean or wheatgerm oil and are indicated by a ‘d’ prefix. These include d-alpha-tocopherol, d-alpha-tocopheryl acetate and d-alpha-tocopheryl succinate. The synthetic forms are manufactured from purified petroleum oil and are indicated by a ‘dl’ prefix. These include dl-alpha-tocopherol, dl-alpha-tocopheryl acetate and dl-alpha-tocopheryl succinate. Natural vitamin E supplements containing mixed tocopherols appear to offer the most beneficial effects. Water soluble vitamin E supplements are also available and, although more expensive, may not necessarily be more beneficial. As they require fat for absorption, vitamin E supplements should be taken with food.
In studies where benefits of vitamin E supplementation have been shown, the doses used have usually well exceeded the RDAs. In many studies, daily doses of up to 536 mg (800 IU) or even 804 mg (1200 IU) have been used. It is not possible to get such large amounts of vitamin E from food without consuming a high fat diet. Therefore many experts believe that supplements are necessary.
Toxic effects of excess intake
Vitamin E is considered safe even in large doses. Doses over 536 mg (800 IU) may lead to an increased risk of bleeding, diarrhea, abdominal pain, fatigue, reduced resistance to bacterial infection and transiently raised blood pressure.
Some research suggests that vitamin E may actually be pro-oxidant at high doses; that is, may actually increase free radical damage. The results of a 1997 study done in Scotland showed that red cells of nonsmokers receiving 1050 mg of vitamin E had an increased susceptibility to peroxidation. Also, prolonged supplementation with vitamin E led to a decline in vitamin C concentrations in the blood.14
Therapeutic uses of supplements
Vitamin E supplements are used to treat deficiency and to prevent it in those at risk. Supplements are also used in a wide range of disorders where there is an increased need for immune support and protection against free radical damage.
A study published in 1996 by researchers from the National Institute on Aging examined the effects of vitamin E and vitamin C supplement on mortality risk in 11 178 persons aged from 67 to 105 who were taking part in the Established Populations for Epidemiologic Studies of the Elderly Study. From 1984 through 1993 there were 3490 deaths. The results showed that those using the vitamin E supplements had a 34 per cent lower risk of death when compared to those not using vitamin E supplements, and around half the risk of death from coronary disease.15
Cardiovascular disease
Several studies have shown that high vitamin E intake can reduce the risk of developing heart disease and improve the symptoms in those who do have the disease. Results from the Nurses Health Study provide evidence for the protective effects of vitamin E. Results published in 1993 assessed the links between vitamin E and heart disease in 87 245 female nurses aged from 34 to 59 who were free of diagnosed cardiovascular disease and cancer in 1980. During the follow-up period of eight years, there were 552 cases of major coronary disease (437 nonfatal heart attacks and 115 deaths due to coronary disease). The results showed that women with the highest vitamin E intakes had 34 per cent less risk of major coronary disease compared to those with the lowest intakes. Most of the reduction in risk was attributable to vitamin E consumed as supplements, a finding which conflicts with some other studies which only show benefit from high dietary intakes. Women who took vitamin E supplements for short periods had little apparent benefit, but those who took them for more than two years had an even lower risk of disease.16
Results from a British study known as the Cambridge Heart Antioxidant Study (CHAOS) which were published in The Lancet in 1996 provide further evidence of a link between vitamin E supplements and reduction in heart disease risk. In this double-blind, placebo-controlled study, 2002 patients with coronary atherosclerosis were enrolled and followed up for 510 days. 546 patients were given 536 mg (800 IU) daily; 589 were given 268 mg (400 IU) per day and 967 received identical placebo capsules. The results showed that those who received vitamin E supplements had a 75 per cent reduction in the risk of fatal heart attacks. However, when nonfatal events were included there did not appear to be any benefit from the vitamin E supplements.17
As part of the Finnish Alpha-Tocopherol, Beta carotene Cancer (ATBC) Prevention Study, researchers studied the preventive effect of vitamin E and beta carotene supplements on major coronary events. A total of 27 271 Finnish male smokers aged 50 to 69 years with no history of heart attack were randomly assigned to receive 50 mg (75 IU) and a 20 mg dose of beta carotene, both supplements, or placebo daily for five to eight years. During this period there were 1204 nonfatal heart attacks and 907 fatal ones. The results showed that major coronary events decreased 4 per cent among those taking vitamin E. Supplementation with vitamin E also decreased the incidence of fatal coronary heart disease by 8 per cent although did not appear to affect the incidence of nonfatal heart attacks. The dose of vitamin E used in this study is smaller than that commonly used.18
Vitamin E may help prevent heart disease in a number of ways. It lowers total blood cholesterol levels, and as it is easily incorporated into the harmful LDL cholesterol molecule, it can protect it from oxidation by free radicals. Oxidized LDL cholesterol is more likely to block arteries and contribute to the atherosclerotic process than unoxidised LDL cholesterol. Vitamin E may be able to prevent the free radical damage that occurs when blood is cut off then re-supplied, for example during surgery or in the case of a blood vessel spasm. Vitamin E also has important direct effects on vascular endothelial and smooth muscle cells and also inhibits the clumping together of platelets which helps to reduce atherosclerotic plaque formation.19 It also seems to inhibit the attachment of white blood cells to artery linings which is caused by LDL cholesterol.20
A study published in 1996 suggests that the minimum dose of supplementary vitamin E which will significantly reduce the susceptibility of LDL to oxidation is 335 mg (500 IU) per day.21
Angina
Vitamin E appears to play a part in decreasing the risk of angina. Results of the Finnish ATBC Prevention Study found a slightly reduced risk in those taking vitamin E supplements.22
Cancer
Vitamin E supplements, especially when combined with selenium, have shown beneficial effects in the prevention of certain types of cancer, including breast cancer. Results from the US National Institute on Aging study mentioned above showed a 22 per cent decrease in the risk of death from cancer in those taking vitamin E supplements.
Vitamin E may protect against cell membrane and chromosome damage that would otherwise lead to cancerous changes in cells. Vitamin E also inhibits the growth of abnormal cells and plays a role in their conversion back to normal cells. Vitamin E can also prevent the formation of certain carcinogens by combining with substances in the intestine. For example, the formation of cancer-causing nitrosamines from dietary nitrites in the stomach may be inhibited by vitamin E.
Prostate cancer
According to more results from the ATBC study published in 1998 in the Journal of the National Cancer Institute, vitamin E reduces the risk of prostate cancer among smokers. Researchers studied the effects of 50 mg (75 IU) in Finnish men and the results showed a 32 per cent decrease in the incidence of prostate cancer and a 41 per cent decrease in prostate cancer deaths among the men taking vitamin E, compared with those who took no vitamin E.23
Immunity
High doses of vitamin E boost the immune system in elderly people. In a 1997 study of 88 healthy people, aged 65 or older, those who took 200 mg (300 IU) each day for about four months showed an improvement in immune response. Researchers assessed the effects of either 60 mg (90 IU), 200 mg (300 IU) or 800 mg (1333) on a measure of immune system strength known as delayed hypersensitivity skin response. The results showed that those who took 200 mg a day had a 65 per cent increase in immune function. Those taking 60 mg or 800 mg of vitamin E also showed some improvements in immune function but the ideal response was seen in those taking 200 mg. In other tests, those who took the supplements produced six times more antibodies to hepatitis B after being given the vaccine than those who took placebo. They also produced more antibodies against tetanus infection. The study, which was reported in the Journal of the American Medical Association provides more support for vitamin E supplementation in older people.24
HIV/AIDS
Vitamin E may also help to slow disease progression in HIV-positive people. The results of a nine year study involving 311 HIV-positive men showed that those patients with the highest vitamin E intakes had a 35 per cent decrease in risk of progression to AIDS when compared to those in the lowest intake group.25
Diabetes
Vitamin E may improve insulin action in some diabetics. Those with the disorder are particularly susceptible to oxidative damage and vitamin E may play a role in preventing the long-term complications of diabetes. Studies show that vitamin E can protect diabetics against LDL cholesterol oxidation and other adverse effects of the disease.
In a study published in 1996, Louisiana researchers examined whether 67 mg (100 IU) per day had any effect on blood lipid oxidation products and blood lipid profiles of 35 diabetic patients over a three month period. The results showed that vitamin E supplementation significantly lowered lipid peroxidation products and lipid levels in diabetic patients.26
Type I diabetes
The results of a 1997 study done in Italy show that vitamin E can protect against damage to beta cells which produce insulin in Type I diabetes patients. The one year study involved 84 patients between 5 and 35 years of age. One group was treated with vitamin E supplements and the other group received nicotinic acid which has been shown to protect pancreatic beta cell function (See page 80 for more information.) All patients were under intensive insulin therapy with three to four injections a day. The results showed that vitamin E was as effective as nicotinic acid in protecting the beta cells.27
Cataract
Vitamin E supplements may help to prevent cataract progression, according to a 1998 study published in the journal Ophthalmology. Researchers found that among a group of around 750 elderly people, those who took vitamin E supplements had half the risk that their cataracts would progress over a four-and-a-half-year period. Taking a multivitamin pill lowered the risk by one-third.28
Fertility
Animal studies suggest that moderate doses of vitamin E may enhance the ability of sperm to fertilize eggs. Recent studies suggest that vitamin E supplements may be useful in treating male infertility by improving sperm function.29
Arthritis
Vitamin E has anti-inflammatory and analgesic activity which may be useful in rheumatoid arthritis patients. In a study published in 1997, UK researchers treated 42 patients with 600 mg (895 IU) twice a day or with placebo for 12 weeks. The patients were already receiving anti-rheumatic drug treatment. Laboratory and clinical measures of inflammation were not influenced by the treatment. However, the pain measures; including pain in the morning, pain in the evening, and pain after chosen activity; were significantly decreased after vitamin E treatment when compared with placebo.30
Asthma
Antioxidants may help asthmatics. According to researchers at the University of Washington, antioxidant vitamin supplements may help relieve the symptoms of asthma. The researchers measured the amount of breath expelled by the lungs in 17 asthma sufferers. The subjects took peak flow lung function tests while running on a treadmill and breathing in high levels of polluted air. In those asthmatics whose diets were supplemented with daily doses of 268 mg (400 IU) and 500 mg of vitamin C, an 18 per cent increase in peak flow capacity was seen.
Alzheimer’s disease
Vitamin E may slow the progression of Alzheimer’s disease. Researchers at Columbia University have found that treatment with vitamin E slows the progression of Alzheimer’s disease symptoms. In a study reported in 1997 in the New England Journal of Medicine, patients were treated with 1340 mg (2000 IU) daily, 10 mg of selegiline daily, a combination of the two, or a placebo for two years. The patients were monitored every three months by the researchers who looked for signs such as the loss of ability to perform basic activities, institutionalization or severe dementia. Researchers found that all the treatment groups had delayed rate of loss of function when compared with the placebo group.31
Liver disorders
Vitamin E levels have been found to be low in patients with liver damage and supplements have been shown to protect against liver damage induced by oxidative stress in animal experiments. In a 1997 German study, researchers treated 23 hepatitis C patients with two 268 mg (400 IU) doses per day for 12 weeks. In 11 of 23 patients, the measurements in clinical tests to assess liver damage showed improvement during vitamin E treatment.32
Hot flashes
In a study published in 1998, researchers at the Mayo Clinic in Minnesota looked at the effect of vitamin E on hot flashes in 104 women who had survived breast cancer. The women were experiencing at least two hot flashes per day. The study took nine weeks. In weeks two to five, the women took either vitamin E or a placebo and in weeks six to nine, they took the alternative pill. The results showed that in general, women taking vitamin E experienced approximately one less hot flash per day than women taking the placebo.33
Skin protection
Vitamins E may help to protect against sunburn. In a study reported in 1998, dermatologists at Ludwig Maximilians University in Germany found that people who take the antioxidant vitamins C and E have a higher threshold for sunburn reaction. The researchers tested ultraviolet sensitivity in two groups of ten Caucasian people by exposing a section of skin to UV light. Subjects in one of the groups then took 2 g of vitamin C and 670 mg (1000 IU) for 8 days. The UV test was then re-done. Those taking the vitamins showed increased tolerance, particularly at higher UV doses. The researchers speculate that combined intake of both vitamins is necessary for protection. However, the researchers stress that in comparison with the protection afforded by topical sunscreens, this level of protection is small.34
Exercise
A growing amount of evidence indicates that free radicals play an important role in causing skeletal muscle damage and inflammation after strenuous exercise. The generation of oxygen-free radicals may be increased during exercise as a result of increases in oxygen metabolism in the energy producing organelles of the cell – the mitochondria. These changes may lead to damage to cholesterol and DNA. Increased antioxidant activity can help to prevent this damage and some research suggests that antioxidant vitamin supplementation can be protective in people who regularly exercise heavily.
In a study published in 1998, Pennsylvania State University researchers investigated the effects of high intensity resistance exercise on free radical production and also whether vitamin E supplementation could affect free radical formation or muscle membrane disruption. They divided 12 weight-trained males into two groups. The supplement group received 804 mg (1200 IU) once a day for a period of two weeks and the other group received a placebo. The results showed that high intensity resistance exercise increased free radical production and that vitamin E supplementation decreased muscle membrane disruption.35
Other uses
Vitamin E has been used to bring relief from the fibrocystic breast changes which are usually part of the premenstrual syndrome and are considered a risk factor for breast cancer. Some evidence suggests that vitamin E may also help prevent scarring and decrease wound-healing time. Vitamin E has also been used to treat inflammatory bowel disease, periodontal disease and gout due to its antioxidant and anti-inflammatory properties.
Long-term antipsychotic drug use causes nervous system side effects such as involuntary movements of the face and mouth. Vitamin E has been successfully used to treat these side effects.36
Pre-treatment with vitamin E may help to stop the adverse effects of surgery on skeletal muscles. When blood is reperfused into muscle after a period of stoppage, oxidative damage tends to occur; and as an antioxidant, vitamin E is effective in reducing this damage.37
Interactions with other nutrients
Vitamin E exerts antioxidant effects in combination with other antioxidants including beta carotene, vitamin C and selenium. Vitamin C can restore oxidized vitamin E to its natural antioxidant form. Megadoses of vitamin C may increase vitamin E requirements. Vitamin E can also protect against some of the effects of excessive vitamin A and regulates levels of that vitamin. Vitamin E is necessary for the action of vitamin A and high intake of vitamin A may decrease vitamin E absorption
Vitamin E may be necessary for the conversion of vitamin B12 to its active form and may reduce some of the symptoms of zinc deficiency. Large doses of vitamin E may interfere with the anticoagulant action of vitamin K and may reduce intestinal absorption of vitamin K. Inorganic iron destroys vitamin E, so the two supplements should not be taken together.
Interactions with drugs
Cholestyramine, mineral oil and alcohol may reduce the absorption of vitamin E from the intestine. Vitamin E can enhance the action of anticoagulant drugs on blood clotting and should not be taken in large doses. However, the results of a 1996 study in which 21 people taking chronic warfarin therapy received either vitamin E or placebo suggest that vitamin E can safely be given to patients who require chronic warfarin therapy.38
Anticonvulsants such as phenobarbital, phenytoin and carbamazepine may lower plasma vitamin E levels by altering absorption, distribution and metabolism. Isoniazid also decreases vitamin E absorption. Neomycin impairs utilization of vitamin E.
Cautions
Vitamin E should be used cautiously by anyone with an overactive thyroid or rheumatic heart disease. Vitamin E in large doses may aggravate iron deficiency anemia. Vitamin E supplements can cause a transient rise in blood pressure and should be used with caution by anyone suffering from hypertension.

Vitamin A
For thousands of years, liver has been used as a cure for night blindness but it was only in the early part of the 20th century that researchers discovered that it is a rich source of vitamin A, which is essential for healthy eyes. The first vitamin to be discovered, vitamin A was identified in 1913 when two American scientists showed that butter and egg yolk contained a substance which was necessary for healthy growth in rats. They called this substance ‘fat soluble A’.
In 1930 the structure of vitamin A was determined, and five years later it was found to be necessary for normal vision. In the years that followed, researchers started to study the vital role vitamin A plays in growth, development and reproduction.
Vitamin A is the name given to a group of compounds which have certain actions in the body. One of these compounds is called retinol and it is used as a standard against which the activity of other compounds can be measured.
While the vitamin A we obtain from food comes in many different forms, these can be divided into two main types – pre-formed vitamin A and provitamin A. Pre-formed vitamin A which is often in the form of retinol or retinal, is found in foods of animal origin such as liver and butter. Provitamin A is the name given to around 50 compounds in a group of plant pigments known as carotenes (or carotenoids), with beta carotene being the best known of these. This is because these compounds can be turned into vitamin A in the body. Both pre-formed vitamin A and provitamin A are fat soluble.
What it does in the body
Vitamin A is essential, either directly or indirectly, for the function of all the organs in your body and is particularly important for growth and development. Despite the fact that vitamin A was the first vitamin to be discovered, its actions in the cells of our bodies are not well understood at a chemical level.
Maintenance of normal vision
Our eyes need vitamin A to function effectively as vitamin A is involved in the production of a chemical called visual purple, which helps us to see in dim light.
Growth, repair and cell differentiation
Vitamin A is necessary for the growth and repair of many body cells including those of bones, teeth, collagen and cartilage. It is also essential for a process known as cell differentiation in which unspecialized cells are modified so that they can perform specific functions. Thus vitamin A plays a central role in tissue development and maintenance.
Health of epithelial cells
Vitamin A is vital for the formation of healthy epithelial cells. These cells cover the internal and external surfaces of the body and are found in the skin, lungs, developing teeth, inner ear, cornea of the eye, sex organs, glands and their ducts, gums, nose, cervix and other areas. Many epithelial cells produce mucus which is necessary to lubricate body surfaces and protect against invading micro-organisms. For example, the good health of the digestive tract lining is important in protecting against ulcers, and maintenance of the lining of the vagina and uterus is important in fertility.
Pregnancy and fetal development
Because of its vital role in cell development and differentiation, adequate vitamin A helps to ensure that the changes which occur in the cells and tissues during fetal development take place normally. It may be involved in cell to cell communication.
Protection against infection
Known as ‘the anti-infective vitamin’, vitamin A plays an essential role in protecting your body from infection. It keeps body surfaces healthy so they can act as barriers to invading micro-organisms. Vitamin A stimulates and enhances many immune functions including antibody response and the activity of various white blood cells such as T helper cells and phagocytes. This immune-enhancing function promotes healing of infected tissues and increases resistance to infection.
Other actions
Laboratory experiments have shown vitamin A to have antiviral activity. Vitamin A also has antioxidant activity and has a role in protecting against free radical damage which contributes to many common diseases. (See page 417 for more information.) Vitamin A is involved in iron metabolism and storage.
Absorption and metabolism
The presence of fat and bile in the intestines is necessary for vitamin A absorption. Around 80 to 90 per cent of vitamin A in the diet is absorbed, although this is reduced in older people and those who have trouble absorbing fat, such as pancreatitis, celiac disease and cystic fibrosis sufferers, who may run the risk of vitamin A deficiency.
Vitamin A is joined to fatty acids in the intestinal lining, combined with other substances and transported to the liver, which stores 90 per cent of the body’s vitamin A.
Deficiency
The World Health Organization estimates that as many as 250 million children worldwide are threatened by vitamin A deficiency. However, it is relatively rare in developed countries and is usually limited to those who have absorption difficulties, liver disease or who drink a lot of alcohol. Vitamin A deficiency is common in alcoholics and contributes to some of the disorders of alcoholism such as night blindness, skin problems, cirrhosis of the liver and susceptibility to infections.
Eyes
One of the first symptoms of deficiency is night blindness due to lack of visual purple. Prolonged deficiency leads to xerophthalmia, a condition in which eyes become dry, ulcers appear on the cornea, the eyelids become swollen and sticky, and which eventually leads to blindness. Vitamin A deficiency is the leading preventable cause of blindness in developing countries.
Skin
Prolonged deficiency leads to thickened dry skin which is prone to infections. Small hardened bumps of a protein known as keratin may develop around the hair follicles.
Growth
Deficiency causes growth retardation; weight loss; diarrhea, thickening of bone shafts; congenital malformations; impaired hearing, taste and smell; wasting of testicles; and reduced sperm count. Inadequate vitamin A intake can lead to improper tooth formation in children and to gum disease.
Immune system
Epithelial surfaces are adversely affected by vitamin A deficiency, causing increased susceptibility to skin and respiratory infections. Immune cells and antibody functions are also affected which may lead to an increase in pre-cancerous cells in the epithelial tissues of the mouth, throat and lungs.
Many studies have shown that vitamin A deficiency is associated with increased risk of infection in developing countries. This may also be the case in developed countries. A 1992 study involving 20 children with measles in Long Beach, California found that half of them were vitamin A deficient.1
Vitamin A deficiency is often seen in HIV-positive people and this may be due to metabolic changes associated with HIV infection. A 1995 study done on HIV-infected drug users in the US found that there was a higher risk of death in those with vitamin A deficiency. Vitamin A deficiency is often seen in HIV-positive pregnant women and severe deficiency increases infant mortality and the risk of mother-to-child transmission of HIV.
Thyroid gland
A deficiency of vitamin A can contribute to lower levels of active thyroid hormone with symptoms of low body temperature, depression, difficulty with weight loss, headaches and lethargy.
Cancer
Several population studies suggest links between low vitamin A intakes and various types of cancer, particularly those of the lungs, head and neck. Vitamin A deficiency may also increase the risk of breast cancer. In a study published in 1997, researchers at Harvard School of Public Health compared the concentrations of various forms of vitamin A in the breast fat tissue from 46 cancer patients and 63 women with benign breast lumps. They found an increased risk of disease in those with low levels of vitamin A.2
Other disorders
Low blood levels of vitamin A may be associated with the development of heart disease. Researchers involved in a 1997 study done in Madrid, Spain looked at vitamin A levels in 62 heart attack patients and compared these with levels in 62 people free of heart disease. The results showed that vitamin A levels in heart attack patients were almost 25 per cent lower.3 Vitamin A levels have also been found to be low in rheumatoid arthritis and systemic lupus erythematosus sufferers. Vitamin A metabolism may be altered in diabetics.
Sources
Pre-formed vitamin A occurs in foods of animal origin such as cod liver oil, beef liver, some seafood, butter, whole milk and egg yolks. It is sometimes added to milk.
Liver, fried 100g 10729 mcg RE
Cod liver oil 1 tbsp 4080 mcg RE
Liverwurst 28g 2353 mcg RE
Carrot, raw, peeled ½ cup, slices 1715 mcg RE
Squash 1 cup 1435 mcg RE
Kale, boiled 1 cup 962 mcg RE
Mangoes, raw, peeled 1 fruit 805 mcg RE
Vegetable soup, canned 1 cup 588 mcg RE
Cantaloupe melon, raw, peeled 1 cup, diced 502 mcg RE
Apricots, canned in syrup 1 cup 412 mcg RE
Mixed vegetables, frozen, boiled ½ cup 389 mcg RE
Canned vegetable juice 1 cup 283 mcg RE
Sardines 1 can 259 mcg RE
Tomato sauce, canned 1 cup 240 mcg RE
All Bran ½ cup 225 mcg RE
Apricot juice drink, canned 1 cup 145 mcg RE
Milk, vitamin A-fortified 1 cup 139 mcg RE
Pumpkin, peeled, boiled ½ cup, mashed 132 mcg RE
Paté 1 tbsp 130 mcg RE
Kidney, lamb, simmered 85g 116 mcg RE
Margarine 1 tbsp 112 mcg RE
Broccoli ½ cup 108 mcg RE
Butter 1 tbsp 107 mcg RE
Sweet potatoes, peeled, boiled ½ cup, mashed 96 mcg RE
Green peppers, raw 1 cup 93 mcg RE
Apricots 1 fruit 91 mcg RE
Egg, boiled 1 large 84 mcg RE
Cheeseburger 1 serve 79 mcg RE
Milk 1 cup 75 mcg RE
Cream cheese 1 tbsp 55 mcg RE
Recommended dietary allowances
Vitamin A is the name for a group of compounds which have the biological activity of retinol. Vitamin A is measured in retinol equivalents (RE) which allows the different forms of vitamin A to be compared. One retinol equivalent equals 1 mcg of retinol or 6 mcg of beta carotene. Vitamin A is also measured in international units (IU) with 1 mcg RE equivalent to 3.33 IU.
USA
Men 1000 mcg RE (3333 IU)
Women 800 mcg RE (2666 IU)
Pregnancy 800 mcg RE (2666 IU)
Lactation +500 mcg RE (+1666 IU)
UK
700 mcg RE (3166 IU)
Women 600 mcg RE (2333 IU)
Pregnancy 700 mcg RE (1999 IU)
Lactation 950 mcg RE (2333 IU)
Australia
Men 750 mcg RE (2499 IU)
Women 750 mcg RE (2499 IU)
Pregnancy 750 mcg RE (2499 IU)
Lactation +450 mcg RE (+1499 IU)
The RDA for vitamin A is based on the amount needed to prevent the eye disease xerophthalmia with an added margin of safety.
Supplements
Cod liver oil is a rich source of vitamin A and is sometimes used to make supplements. Vitamin A palmitate and vitamin A acetate are synthetic forms of vitamin A found in supplements and fortified foods. Vitamin A palmitate can be absorbed in the absence of dietary fat.
Low dose supplementary vitamin A may be beneficial in the elderly and in those who cannot absorb fats. Vitamin A needs may be increased in cases of trauma, anxiety, stress, alcohol use and smoking.
Toxic effects of excess intake
As vitamin A is fat soluble and can be stored in the liver for long periods of time, it has a high potential for toxicity. The first sign of vitamin A overdose is usually headache, followed by chapped lips, dry skin, fatigue, emotional instability and bone and joint pain. There may also be hair loss, vertigo, vision problems, poor appetite, loss of weight, vomiting, liver damage and amenorrhea (cessation of menstrual periods). Individual tolerance to vitamin A varies widely and these effects can occur at doses over 7500 mcg RE (25 000 IU) although in most adults signs of toxicity occur with single doses over 75 000 mcg RE (250 000 IU) or smaller doses of 15 000 mcg RE (50 000 IU) taken for long periods. It is recommended that regular daily intake of vitamin A does not exceed 7500 mcg RE (25 000 IU) for adults and 3000 mcg RE (10 000 IU) in children.
Pregnant women who take above 3000 mcg RE (10 000 IU) per day have a greater chance of giving birth to malformed babies. Vitamin A acne cream has been known to cause birth deformities and is now available only on prescription.
In a study published in 1995, researchers at Boston University School of Medicine assessed the links between vitamin A from food and supplements in 22,748 women who were pregnant between October 1984 and June 1987. Women who consumed more than 4500 mcg RE (15,000 IU) of pre-formed vitamin A per day from food and supplements were over three times more likely to have a baby with a birth defect than women who consumed 1500 mcg RE (5000 IU) or less per day. For vitamin A from supplements alone, women who consumed more than 3000 mcg RE (10 000 IU) per day had almost five times the risk of birth defects than women who consumed less than 1500 mcg RE (5000 IU) per day. The increased frequency of defects was concentrated among the babies born to women who had consumed high levels of vitamin A before the seventh week of pregnancy. The researchers estimated that among the babies born to women who took more than 3000 mcg RE (10,000 IU) of pre-formed vitamin A per day in the form of supplements, about one infant in 57 had a malformation attributable to the supplement.4
However, a 1997 study conducted by researchers at the National Institute of Child Health and Human Development did not find a link between vitamin A consumption and birth defects. Their results showed that the proportion of women consuming doses of vitamin A between 2400 mcg RE (8000 IU) and 7500 mcg RE (25,000 IU) was no higher in those with birth defects than in the normal control group.5
Overdose is reasonably common with as many as 5 per cent of people taking vitamin A suffering from the toxicity symptoms. Stopping the large doses usually reverses the symptoms with no lasting damage, although in children damage can be permanent.
Therapeutic uses of supplements
The main use of vitamin A supplements the prevention and treatment of deficiency. They are often used in developing countries to protect against or treat measles and other viral infections.
Immunity
Adequate vitamin A intake, either from diet or supplements, is very important in boosting immunity and preventing sickness and death in children. Many studies have found that vitamin A supplementation reduces the risk of infectious diseases in areas where vitamin A deficiency is widespread. A recent research review analyzing the results of several studies found that adequate vitamin A intake in children resulted in a 30 per cent decrease in deaths from all causes. Children in developing countries are often at high risk of vitamin A deficiency. In developed countries, ensuring adequate vitamin A intake is particularly important in those with life threatening infections such as measles and in those at risk of relative deficiency, such as premature infants.6
In a 1995 double-blind, randomized trial done in South Africa, vitamin A supplements were shown to reduce sickness rates in children born to HIV-infected women. The patients in this study were not in a population at high risk for vitamin A deficiency and the effect was particularly noticeable in those children who were HIV-positive.7
Cancer
Many studies suggest that high blood levels of vitamin A can help prevent certain forms of cancer, particularly cancers of epithelial tissue. This may be due to the importance of vitamin A in maintaining healthy epithelial cells, strengthening the immune system and stimulating the response to abnormal cells.
A 1993 Italian study tested the effects of vitamin A on cancer recurrence in smokers who had undergone surgery for lung cancer. The 307 patients took daily doses of 90 000 mcg RE (300 000 IU) for one year. After a follow-up period of 46 months, the number of patients with either recurrence or new tumors was 56 (37 per cent) in the vitamin A group and 75 (48 per cent) in the control group. Eighteen patients in the treated group developed a second primary tumor, and 29 patients in the control group developed 33 second primary tumors.8
Results from the recent large scale Beta Carotene and Retinol Efficacy Trial (CARET) involving a total of 18 314 smokers, former smokers, and workers exposed to asbestos failed to show any benefit of vitamin A supplementation on lung cancer. This may be due to the adverse effects of cigarette smoke on beta carotene. (See page 54 for more information.)
In a 1998 study done in Western Australia, 1024 blue asbestos workers known to be at high risk of diseases such as mesothelioma and lung cancer, were enrolled in a cancer prevention program using vitamin A. Half the subjects were given 30 mg per day of beta carotene and the other half 7500 mcg (25,000 IU) of retinol. The workers were followed up from the start of the study in June 1990 until May 1995. Four cases of lung cancer and three cases of mesothelioma were observed in those in the vitamin A group, and six cases of lung cancer and 12 cases of mesothelioma in the beta carotene group. In the retinol group, there was also a significantly lower rate of death from all causes.9 When the researchers compared these results with those workers who had not taken part in the study they found that those taking part in the study had significantly lower death rates than non-participants.10
Vitamin A has also been shown to exert protective effects against leukoplakia, a pre-cancerous change in mucous membranes. It often occurs in the mouth and throat and is related to smoking. In a study done in 1997 researchers tested the effects of the retinyl palmitate form of vitamin A on leukoplakia of the larynx. The treatment period was five weeks and the doses used ranged from 90 000 mcg RE per day (300 000 IU) to 270 000 mcg (1 500 000 IU) per day. Complete remission was observed in 15 out of 20 patients and partial response was seen in the remaining five patients.11
Results of a US study reported in the Journal of the National Cancer Institute in 1997 suggest that the development of lung cancer may be due to a decreased ability of cells to respond to vitamin A-related compounds known as retinoids. When researchers at the University of Texas looked at the lung tissue from 79 patients with lung cancer and 17 without lung cancer they found that all the healthy cells carried receptors that bound retinoids. However, only 42 to 76 per cent of the cancerous cells had this ability. Of the six different types of retinoid receptors, three were found at lower levels in cancer cells.12 Retinoids play an important role in the growth and differentiation of cells. This study raises the possibility that increasing dietary intake of vitamin A or taking supplements can be used to reduce the risk of lung cancer.
Lung function
Vitamin A supplements may be useful in treating chronic obstructive pulmonary disease. Researchers involved in a Brazilian study published in 1996 examined vitamin A levels in healthy non-smokers, healthy smokers, those with mild chronic obstructive pulmonary disease, and those with more severe symptoms. Patients in the last group had low vitamin A levels. Supplements of 1000 mcg RE (3330 IU) per day improved lung function.13
In a study reported in Nature Medicine in 1997, researchers at Georgetown University in Washington investigating the treatment of emphysema in rats found that the retinoic acid form of vitamin A reversed the lung abnormalities seen in the disease. The researchers induced emphysema in the rats and then gave them injections of retinoic acid for 12 days. The condition of the lungs improved almost to pre-disease levels.14
Skin disorders
Because of its important role in the formation of healthy skin, vitamin A is used to treat skin disorders including rashes, ulcers and wounds.
Acne
Vitamin A may have some benefit in the treatment of acne although most of the studies that support the effectiveness of vitamin A have involved the use of very large doses. Synthetic vitamin A derivative drugs known as retinoids are used to treat cases of severe acne which have not responded to other treatment or which have only shown partial response to antibiotic therapy. These drugs, including tretinoin, isotretinoin and etretinate are prescription medications which are used under the supervision of a doctor. Side effects are relatively common and are similar to the symptoms of vitamin A toxicity. These drugs can cause birth defects if taken during pregnancy and should also be avoided by breastfeeding women. A 1995 study by National Cancer Institute researchers suggests that long-term therapy with etretinate may increase the risk of osteoporosis.15
Psoriasis
Vitamin A derivative drugs are also used to treat psoriasis, particularly pustular psoriasis. These drugs help to normalize skin development by reducing the increased growth, turnover and keratinization of skin which occurs in the disorder. Similar cautions apply to the use of these drugs in the treatment of psoriasis.
Skin aging
According to a 1997 report in the New England Journal of Medicine, creams that contain the vitamin A derivative tretinoin, may help to combat premature skin aging. Researchers studied the activity of enzymes known as metalloproteinases which break down collagen and found that exposure to ultraviolet light increased the activity of these enzymes. Even a small amount of ultraviolet light, although not sufficient to cause redness, was enough to increase enzyme activity. This suggests that exposure to a few minutes of sunlight periodically over several years may lead to premature skin aging.
This increase in enzyme activity was blocked by treatment with tretinoin before radiation. The researchers conclude that tretinoin may be useful in treating patients with signs of premature skin aging but note that careful monitoring of tretinoin use is essential as over-treatment can cause irritation and reddening of skin. The results of this study may lead to the development of new sunscreens and anti-aging creams containing vitamin A derivatives.16
Other uses
Vitamin A eye drops have been used to treat eye problems including blurred vision, cataracts, glaucoma, conjunctivitis and dry eyes. Other disorders for which vitamin A has been tried include asthma, sebaceous cysts, fibrocystic breast disease and premenstrual syndrome.
Vitamin A may also be useful in the prevention of ulcers. In a study involving almost 48 000 men reported in 1997 in the American Journal of Epidemiology researchers found a lower risk of ulcer in those with high intakes of vitamin A, either from food or supplements.17
Interactions with other nutrients
Vitamin E plays a role in the absorption, storage and utilization of vitamin A and protects it from oxidation. Vitamin E may protect against some of the effects of excess vitamin A.
Vitamin A is necessary for calcium metabolism and is also necessary for the absorption, metabolism and storage of iron. Vitamin A deficiency lowers blood levels of hemoglobin. When iron supplements are given it is important to ensure that vitamin A levels are high enough to protect against the exacerbation of bacterial activity that iron may cause.18 With zinc deficiency, levels of vitamin A in the liver rise and blood levels fall.
Interactions with drugs
Vitamin A absorption is reduced by mineral oil laxatives. Antacids; the anti-gout drug, colchicine; and the cholesterol-reducing drug, cholestyramine also inhibit vitamin A absorption. Broad spectrum antibiotics should not be taken with high doses of vitamin A.
Alcohol irritates the digestive tract and inhibits the absorption of vitamin A. It also depletes the body’s tissue stores.
Cautions
Vitamin A supplements in doses of more than 3000 mcg RE (10 000 IU) should not be taken by women who may become pregnant.
Vitamin A supplements should not be taken with vitamin A derivative drugs or by anyone with impaired liver or kidney function. If vitamin A supplements are taken with large amounts of alcohol, liver damage may occur.

Carotenes
Carotenes are a group of highly colored plant compounds, some of which can be converted into vitamin A in the intestinal wall and liver, as the body requires. They are also referred to as carotenoids. Beta carotene is the best known of the carotenes as it has high pro-vitamin A activity and is abundant in many foods. Other carotenoids include lutein, zeaxanthin, beta cryptoxanthin, lycopene and alpha carotene. Carotenoids interact with each other during intestinal absorption, metabolism, and clearance from the body.
What they do in the body
Antioxidant action
The beneficial effects of some carotenoids are partly due to their conversion to vitamin A. They also have potent activity of their own due to their ability to act as antioxidants and protect against free radical damage. This type of damage may lead to several medical problems, such as inflammatory damage and tissue injury after trauma; and chronic conditions, such as cardiovascular disease, eye disorders, autoimmune diseases and cancer. Carotenoids also affect cell growth regulation and gene expression.

Protection against cancer
High levels of dietary carotenoids have been linked to decreases in the risks of several types of cancer.
Colon cancer
In a small study of cancer patients done in 1997, Italian researchers assessed carotenoid levels in four healthy patients, seven patients with pre-cancerous lesions and seven patients with colon cancer. They found significantly lower carotenoid levels in the cancer patients.1
Breast cancer
In a study published in the Journal of the National Cancer Institute in 1996, researchers examined the links between dietary intake of carotenoids (including nonfood supplements) and premenopausal breast cancer risk. The study involved 297 premenopausal women 40 years of age or older who were diagnosed with breast cancer from November 1986 to April 1991.These were compared with 311 women without cancer. The results showed a reduction in risk associated with high intake of several nutrients including beta carotene, lutein and zeaxanthin. 2
In a study published in 1998, researchers in Missouri examined blood levels of various nutrients in women who developed breast cancer after donating blood to a bank over a ten-year period. They then compared these levels to women who were free of cancer. They found lower levels of the carotenoids beta cryptoxanthin, lycopene, lutein and zeaxanthin in patients who developed breast cancer.3
In a 1997 study reported in the American Journal of Clinical Nutrition, researchers at Harvard School of Public Health compared carotenoid concentrations in the breast fat tissue from 46 cancer patients and 63 women with benign breast lumps. They found an increased risk in those with low levels of beta carotene, lycopene, lutein and zeaxanthin.4
Lung cancer
Several population studies have shown lower levels of carotenoids in lung cancer cases. In a study published in 1998, researchers at Johns Hopkins University measured nutrient levels in blood samples from 258 patients with lung cancer and compared these with those in samples from 515 people free of cancer. Blood concentrations of cryptoxanthin, beta carotene, lutein and zeaxanthin were significantly lower among the cancer patients. Small differences were noticed for alpha carotene and lycopene.5
Protection against cardiovascular disease
Population studies have shown that diets high in carotenoids can protect against cardiovascular diseases. They may do this by preventing the oxidation of LDL cholesterol and reducing free radical damage at sites of atherosclerotic plaque formation.
Researchers involved in the Massachusetts Health Care Panel Study examined the links between consumption of carotene-containing fruits and vegetables and death from cardiovascular disease among 1299 elderly people. The results of the study, which were published in the Annals of Epidemiology in 1995 showed that during the follow-up period of almost five years, there were 161 deaths from cardiovascular disease. The risk of death in the group who ate the most carotene-containing foods was almost half that of those people whose carotene consumption was low.6
In a 1996 study UK researchers compared blood levels of antioxidant vitamins in Belfast, Northern Ireland with those of people in Toulouse, France where the incidence of coronary heart disease is much lower. The results showed that levels of carotenoids such as lutein, cryptoxanthin and alpha carotene were much higher in people from Toulouse.7
Protection against eye disorders
Oxidative damage is also implicated in the development of eye disorders such as cataracts and macular degeneration.
Researchers at Harvard Medical School examined the link between cataract development and intake of various foods and antioxidant vitamins in over 50 000 women. The results of their studies showed that those with high beta carotene and vitamin A intakes were less likely to develop cataracts. Those whose diets contained spinach also seemed to have a lower risk. The researchers concluded that dietary carotenoids, although not necessarily beta carotene, can decrease the risk of cataracts severe enough to require extraction.8
Absorption and metabolism
Carotenoids need bile acids for absorption and unless they are converted to vitamin A in the wall of the small intestine, they are absorbed unchanged. Conversion appears to depend on several factors including protein, thyroid hormone action, zinc and vitamin C. Around 40 to 60 per cent of dietary beta carotene is absorbed, although this appears to be reduced in the presence of low stomach acid. Beta carotene can be stored in the lung, liver, kidneys, skin and fat.
Sources
Good sources of beta carotene include carrots, sweet potatoes, pumpkin and other orange winter squashes, cantaloupe, pink grapefruit, spinach, apricots, broccoli, and most dark green leafy vegetables. The more intense the green, yellow or orange color the more beta carotene the vegetable or fruit contains. These foods are also good sources of alpha carotene. Beta carotene is not destroyed by cooking which, in fact, may make it easier to absorb.
Good sources of lycopene include tomatoes, carrots, green peppers and apricots. Spinach, paprika, corn and fruits are high in zeaxanthin; and green plants, corn, potatoes, spinach, carrots and tomatoes are high in lutein.
Beta carotene
As an antioxidant, beta carotene has beneficial effects in protecting against oxidative damage including that caused by ultraviolet light.9 Beta carotene has been shown to stimulate and enhance many immune system processes. It increases the numbers of immune cells such as B and T lymphocytes and natural killer cells. T cells play a very important role in determining immune status and are produced by the thymus gland, which is particularly sensitive to free radical and oxidative damage. Beta carotene protect macrophages, white blood cells which engulf and destroy foreign substances. It also facilitates communication between immune cells and makes the stimulatory action of interferon on the immune system more powerful.
Protection against cancer
As with other carotenoids, research suggests that low levels of beta carotene increase the risk of certain types of cancer, including those of the lung, stomach, breast, prostate, colon, ovary and cervix. Several population studies have shown that cancer victims have lower dietary and/or blood beta carotene levels than healthy people. The evidence from these studies is strongest for lung cancer.
In a study done in Wellington, New Zealand researchers investigated the links between beta carotene and cancer. They compared levels in 389 people with cancer to those in 391 hospital patients without cancer. They also assessed the family members of the study participants to compensate for the fact that changes in beta carotene levels may have occurred after the cancer developed. Low levels of beta carotene were found in people with a number of cancers, including those of the lung, stomach, esophagus, small intestine, cervix, and uterus. Low levels were also found in the relatives of these cancer patients and the links were strongest in those with lung cancer. In this study patients with cancers of the breast, colon, prostate, and skin did not have lower levels of beta carotene and neither did their families. These results suggest that the cancer sites associated with beta carotene levels are, in general, sites for which smoking is a strong risk factor.10
Lung cancer
Researchers at Yale University School of Medicine compared diets in 413 nonsmokers suffering from lung cancer and compared these with 413 people without cancer. The results of the study, which were published in 1994, showed that high dietary intake of fruit and vegetables and beta carotene was linked to a decreased risk of lung cancer in both men and women.11
Breast cancer
In a study published in 1996, Italian researchers investigated the relationship between selected nutrients and breast cancer risk in 2569 women with the disease and 2588 women with no history of cancer. The results showed significantly less risk in women with high beta carotene intakes.12
In another recent study published in the British Journal of Cancer, West Australian researchers investigated the effect of increased intake of beta carotene on survival in breast cancer patients. Over a six-year period only one death occurred in the group with the highest consumption of beta carotene, while there were eight and 12 deaths in the intermediate and lowest groups of consumption respectively.13
Prostate cancer
Results from the Chicago Western Electric Study published in 1996, suggest that surviving prostate cancer is more likely in men with higher beta carotene intakes. The study involved 1899 middle-aged men who were followed for a total of 30 years. During that time 132 men developed prostate cancer and survival was found to be less likely in those with low beta carotene intakes.14
Cervical cancer
Research suggests that women with low beta carotene levels in their cervical tissues may be at increased risk of cervical cancer. Laboratory studies show that beta carotene can slow the growth of cervical cancer cells.15 Increasing intake of beta carotene may help to overcome this tissue-specific deficiency.16
Protection against heart disease and stroke
Several studies suggest high dietary beta carotene intake can protect against cardiovascular disease. As an antioxidant, beta carotene has been shown to inhibit oxidative damage to cholesterol and protect against atherosclerotic plaque formation.
The relationship between intake of dietary antioxidants and risk of stroke was investigated as part of the Chicago Western Electric Study. The researchers found a moderately reduced risk in those with high beta carotene intakes.17
In a 1997 study, researchers in Italy investigated the relationship between non-fatal heart attacks and dietary intake of beta carotene. The study involved 433 heart attack patients and 869 women without cardiovascular disease. The results showed that women with high beta carotene intakes had around half the risk of heart attack of those with low intakes.18
Autoimmune diseases
Free radical damage may also contribute to the development of autoimmune diseases such as arthritis. Increasing dietary levels of antioxidants may help to prevent this damage. Researchers at Johns Hopkins University examined the links between dietary intake of beta carotene and rheumatoid arthritis and systemic lupus erythematosus. The study involved people with the disorders that developed two to 15 years after donating blood for a serum bank in 1974. The results showed that disease sufferers had significantly lower blood concentrations of beta carotene than those without the disorders.19
Wound-healing
Oxidative stress is linked to inflammation and may contribute to secondary tissue damage and impaired immune function after burns and other kinds of injuries. As beta carotene has antioxidant and anti-inflammatory properties it may help to promote wound-healing.
Eyes
Free radical damage is implicated in the formation of cataracts and as an antioxidant, beta carotene may exert protective effects by reducing this damage. It may also act as a filter and protect against light-induced damage to the fiber portion of the eye lens. Beta carotene may also protect against macular degeneration, a disease of the retina to which older people are particularly susceptible.
Finnish researchers recently compared the differences between beta carotene levels in patients admitted to eye wards for senile cataract with those without eye disorders. The results showed that those with low concentrations of beta carotene were 1.7 times as likely to suffer from cataract.20
Mental function
In a study reported in 1996, Dutch researchers looking at the effect of foods rich in beta carotene on memory impairment and mental function found that these had protective effects. The researchers studied 5182 people aged 55 to 95 from 1990 to 1993. They found that those with intakes of less than 0.9 milligrams of beta carotene per day were almost twice as likely to have impaired memory, disorientation and problem solving difficulty as those with intakes of 2.1 milligrams of beta carotene.21
Researchers involved in a 1997 Swiss study found similar results. The study which was reported in the Journal of the American Geriatrics Society, involved 442 men and women, aged from 65 to 94 in 1993. Antioxidant levels were originally tested in 1971 and then again in 1993, when the participants were also given memory related tests. Higher vitamin C and beta carotene levels were associated with higher scores on free recall, recognition and vocabulary tests.22
Candidiasis
Lower levels of beta carotene have been seen in the cells of women with vaginal candidiasis (thrush). In an American study done in 1994, researchers compared beta carotene levels in vaginal cells from women with candidiasis to those in women without the infection. They found significantly lower levels in women with candidiasis. Women are more susceptible to candida infection when the immune response is suppressed and as beta carotene has been shown to boost immune response the high levels may protect against the overgrowth of candida.23
Recommended dietary allowances
There is no RDA for beta carotene. An intake of 6 mg beta carotene is needed in order to meet the vitamin A RDA of 1000 mcg RE. 1 RE is equivalent to 6 mcg beta carotene. Some experts recommend a daily intake of 10 to 30 mg.
The RDA for vitamin A for women who are breastfeeding increases from 800 mcg RE to 1300 mcg RE. This can be met by increasing the intake of beta carotene-rich foods.
Supplements
Beta carotene supplements are available in various forms, including synthetic forms and those extracted from algae and palm oil. Some studies suggest that those extracted from palm oil are absorbed more efficiently. Natural beta carotene may have greater beneficial effects than synthetic forms.24
Toxic effects of excess intake
Unlike vitamin A, beta carotene is not toxic in large amounts although it may cause the skin of the hands, feet and face to become yellow. This disappears when large intakes are stopped and does not appear to have any ill effects. Research in animals suggests the possibility of menstrual problems with long-term excessive intake.
Therapeutic uses of supplements
Beta carotene supplements have been used in cancer and cardiovascular disease prevention trials, including the Finnish Alpha Tocopherol Beta Carotene Cancer (ATBC) Prevention Study, the US Carotene and Retinol Efficacy Trial (CARET) and the US Physicians Health Study. In 1996, these studies reported results which received wide publicity.
ATBC study
The ATBC Prevention group studied 29 000 men who smoked and drank alcohol. The results showed an 18 per cent increase in lung cancer deaths and an 11 per cent increase in ischemic heart disease deaths in men who took daily supplements of 20 mg beta carotene.25
CARET study
The CARET study was stopped 21 months early. This study was examining the effect of beta carotene (30 mg daily) and retinol (7500 mcg RE daily) supplementation on the prevention of cancer and heart disease in over 18 000 smokers and people who had been exposed to asbestos. The trial was stopped when the results showed a 28 per cent increased risk of lung cancer, a 26 per cent increase in the risk of death from cardiovascular disease, and a 17 per cent increase in overall deaths in the group receiving the supplements.26
Physicians Health Study
This study examined the effect on over 22 000 male doctors of 50 mg beta carotene taken every other day for 12 years. The results suggest that beta carotene has no effect, either positive or negative, on the risk of cardiovascular disease or cancer. Analysis of a subgroup of 333 men in the study with a prior history of heart disease suggested that beta carotene supplements reduced the risk of heart attacks and death by a small amount.27
There are a number of possible explanations for the adverse effects of beta carotene supplements found in these studies and for the failure of supplements to show the protective effects suggested by epidemiological studies.
Beta carotene is susceptible to oxidative damage from alcohol and the gases in cigarette smoke which may lead to the formation of harmful by-products.28 Beta carotene may be dependent on other antioxidants, such as vitamins C and E to exert protective effects. An individual’s total dietary intake of antioxidants may therefore need to be considered when assessing protection by beta carotene.
Further analyses of results from the ATBC trial support the suggestion that smoking and alcohol consumption may contribute to the adverse effects of beta carotene. The adverse effects appeared stronger in men who drank alcohol and in those who smoked 20 cigarettes a day than in those who smoked less. This is confirmed by the CARET results which showed greater risk in current smokers than former smokers and also in those who drank alcohol.
Another aspect to be considered is the fact that beta carotene exists in many possible forms and some research suggests that the specific form chosen for use in these clinical trials was not the most active. A mixture of various forms of beta carotene, similar to that which occurs naturally, may have the most beneficial effect. It is also possible that the large dose of the particular form of beta carotene used in the trials competed with other, possibly more beneficial forms at vital sites in the body.
The results of these trials point to the importance of considering total diet and a balanced mixture of nutrients when studying protection against cancer risk. High blood levels of carotene seem to predict lower risk and these high blood levels of beta carotene may be accompanied by high levels of other carotenoids, and even other nutrients, which may also play a vital part in cancer protection. Both the ATBC and CARET studies found that those with higher blood beta carotene levels on entering the trials had a lower risk of lung cancer.
Laboratory research suggests that vitamin C protects against the harmful effects of beta carotene in smokers. Smokers tend to have low levels of vitamin C and this may allow a build-up of a harmful form of beta carotene called the carotene free radical which is formed when beta carotene acts to regenerate vitamin E. These results suggest that in smokers, dietary vitamin C supplementation should accompany beta carotene supplementation.29
Double-blind placebo-controlled studies may be more useful for evaluating a specific drug for one condition in one population group and less suitable for investigating multifactorial agents in complex, mixed population studies. These studies do not invalidate hundreds of other studies showing that diets high in fruits and vegetables protect against a variety of diseases.
Immune system support
In a 1997 double-blind, placebo-controlled study done in the UK, researchers tested the effects of daily doses of 15 mg of beta carotene in 25 healthy, adult male nonsmokers. Their findings showed improvement in function in various parts of the immune system, including white blood cells known as monocytes which are involved in surveillance of tumors.30
Large doses of beta carotene may boost immune function in AIDS patients. In a Yale University study done in 1995, researchers found that daily supplements of 60 mg beta carotene given to seven AIDS patients for a period of four weeks increased CD4+ lymphocyte cell counts.31
Other uses
In addition to exerting protective effects against a wide range of diseases, beta carotene may slow the rate of aging in the skin and other organs by protecting against free radical damage caused by smoking, pollution, ultraviolet light and other chemicals. Beta carotene is also used to treat oral leukoplakia, a pre-cancerous condition of mucous membranes.
Beta carotene may also be beneficial in pre-eclampsia.32 Other results from the CARET study suggest that beta carotene supplements can help to improve lung function in men that have been exposed to asbestos.33
Beta carotene is used to decrease light sensitivity reactions in sufferers of the disease, erythropoietic protoporphyria. Beta carotene supplements have been shown to have beneficial effects in cystic fibrosis by decreasing harmful lipid peroxidation. Fibrocystic breast disease, a painful cystic swelling of the breast which affects 20 to 40 per cent of premenopausal women, may be helped by vitamin A and beta carotene.
Interactions with other nutrients
The conversion of beta carotene to vitamin A depends on vitamin C, zinc and thyroid hormones. The function of beta carotene is enhanced by the levels of the other antioxidants, vitamin C, vitamin E and selenium. Large doses of beta carotene may increase the requirements for vitamin E. Beta carotene improves iron absorption.34
Interactions with drugs
Oral contraceptive use may decrease beta carotene levels.35 Drinking large amounts of alcohol and smoking lowers blood levels of carotenoids.36
Cautions
People with hypothyroidism or liver disease have trouble converting beta carotene to vitamin A and should not rely solely on beta carotene to meet their vitamin A requirements. Diabetics may also have trouble converting beta carotene to vitamin A, although recent research suggests that this may not be the case.37
Large doses of beta carotene may increase the risk of cancer in those who drink alcohol and smoke heavily. Vitamin C supplements may be useful in protecting against the damaging effects of large doses of beta carotene.
Lycopene
Lycopene is the carotenoid which gives tomatoes their red color and is one of the major carotenoids in the diet of North Americans and Europeans. It is found in high concentration in testes, adrenal gland and prostate. Levels of lycopene seem to decrease with age. Several studies suggest that lycopene may help to prevent cardiovascular disease and cancers of the prostate, pancreas and gastrointestinal tract.38 According to the results of a 1997 study done in Germany, lycopene from tomato paste is more bio-available than lycopene from fresh tomatoes.39
Prostate cancer
Tomato-based foods, which are rich in lycopene, seem to be linked with a lower risk of prostate cancer. In a study published in 1995, researchers at Harvard Medical School assessed the links between diet during a one-year period and prostate cancer in almost 48 000 men taking part in the Health Professionals Follow-up Study. They found that men who ate more foods such as tomatoes, pizza and tomato sauce which are high in lycopene, were less likely to be at risk of prostate cancer.40
Heart attack
Researchers involved in the EURAMIC study assessed the links between antioxidants and heart attacks. They studied people from ten European countries and analyzed for levels of carotenoids in those who had suffered heart attacks and those who had not. They found protective effects of alpha carotene, beta carotene, and lycopene. Lycopene was particularly protective with those in the highest intake group, having around half the risk of heart attack of those in the lowest intake group.41
Lutein
Like the other carotenoids, lutein has been shown to have antioxidant effects. Lutein and zeaxanthin are constituents of the pigment of the eye. A low density of this pigment in the macula of the eye may increase the risk of the disorder macular degeneration, possibly because it permits greater blue light damage.
In a study published in 1997, researchers at Florida International University in Miami tested the effects of 30 mg of lutein on eye pigment in two people for a period of 140 days.The results showed that 20 to 40 days after the people started taking the lutein supplement, the density of the pigment in their eyes started to increase. This amount of blue light reaching the vulnerable eye tissues that are damaged in macular degeneration was reduced by around 30 to 40 per cent.42
Oxidative damage to the lens of the eye is also implicated in the development of cataract, in which the eye lens becomes clouded. (See page 603 for more information.) In a 1997 study, researchers at Arizona State University assessed the relationship between carotenoid pigments in the retina of the eye and the density of clouding in the lens. The study involved younger people (ages 24 to 36 years) and older people (aged 48 to 82 years). The results showed that lens density increased with age, and that the increase was related to lower macular pigment carotenoids. These findings open up the possibility that lutein and zeaxanthin may be used to slow down age-related increases in lens density.43

Thiamin
Thiamin, which is also known as vitamin B1, was the first B vitamin to be discovered. Scientists in the late 19th century noticed that animals fed a diet of polished rice developed the thiamin deficiency disease, beriberi, and that this could be cured by adding rice husks to the feed. In 1926, two Dutch scientists isolated pure thiamin, the active anti-beriberi agent in the rice. In the human body, thiamin is found in high concentrations in the muscles, heart, liver, kidneys and brain.
What it does in the body
Metabolism
Thiamin is part of an enzyme system known as thiamin pyrophosphate which is essential for nearly every cellular reaction in the body. It is involved in energy production and carbohydrate and fatty acid metabolism. It is vital for normal development, growth, reproduction, healthy skin and hair, blood production and immune function. Thiamin is also necessary for the metabolism of alcohol.
Brain and nerve function
Thiamin is particularly important for the normal functioning of nerves. It is necessary for the synthesis of acetylcholine, a neurotransmitter which affects several brain functions including memory, and also maintains muscle tone of the stomach, intestines and heart.
Absorption and metabolism
Digestive diseases such as colitis, diverticulosis, celiac disease and chronic diarrhea reduce thiamin absorption as do protein and folate deficiencies. Some thiamin is stored in the heart, liver and kidneys but these stores do not last long and a continuous intake is necessary to prevent deficiency.
Raw freshwater fish and shellfish contain an enzyme which breaks down thiamin. This can happen during food storage and preparation or as food passes through the gut. Thus large intakes of raw fish and shellfish can increase the risk of thiamin deficiency. Drinking large quantities of tea and coffee may reduce thiamin absorption.
Deficiency
Thiamin deficiency is rare in developed countries as refined flours and cereals are often fortified with this vitamin. However, deficiency symptoms are still seen in parts of the world where white rice makes up a major part of the daily diet.
Those at greatest risk of deficiency include some young children and teenagers, stressed adults, those who exercise very heavily, alcoholics, pregnant women, those on fad diets and people suffering from malabsorption diseases. Marginal deficiencies without clinical symptoms may be quite common among these groups. Elderly people are also at risk of thiamin deficiency and this may lead to reduced mental functioning, depression, weakness, suppressed immunity and gastrointestinal problems. Early thiamin deficiency may be easily overlooked as the symptoms are generalized and can include fatigue, depression and stress- induced headaches. There is some evidence to suggest that recurring mouth ulcers are due to thiamin deficiency.1
Thiamin deficiency affects every cell in the body. Deficiency symptoms may be due to the interference of nerve functions dependent on thiamin and the build-up of toxic compounds as carbohydrates are incompletely metabolized. Factors which increase the demand for the conversion of carbohydrate to energy; for example, exercise, alcohol and sugary foods; may aggravate thiamin deficiency. Severe thiamin deficiency causes beriberi. Beriberi can affect the cardiovascular system (wet beriberi) and the nervous system (dry beriberi).
Brain and nervous system
One of the earliest signs of thiamin deficiency is reduced stamina. Depression, irritability and reduced ability to concentrate are later followed by fatigue, muscle cramps and various pains. Dry beriberi symptoms include numbness and tingling in the toes and feet, stiffness of the ankles, cramping pains in the legs, difficulty walking, and finally, paralysis of the legs with wasting of the muscles. Permanent damage to the nervous system can occur if the deficiency is not corrected in time. Thiamin deficiency may also be associated with reduced tolerance to pain.
Gastrointestinal system
Thiamin deficiency can also lead to nausea, lack of appetite, weight loss and constipation. Carbohydrate digestion and the metabolism of glucose are diminished.
Cardiovascular system
In the advanced stages of thiamin deficiency, the symptoms of wet beriberi include heart enlargement. Symptoms of cardiac failure such as breathlessness, ankle swelling and fatigue may follow. Marginal thiamin deficiency may contribute to heart disease.
Alcoholics
Alcoholics and binge drinkers are especially prone to thiamin deficiency as alcohol reduces absorption, alters metabolism and depletes body stores. Alcoholics also tend to have poor diets. Thiamin deficiency is associated with some of the symptoms of alcoholism such as mental confusion, visual disturbances and staggering gait. If thiamin deficiency is not corrected, permanent brain damage may result. This condition is known as Wernicke Korsakoff syndrome and is usually seen in people who have been addicted to alcohol for many years.
Sources
Good natural sources of thiamin include brewer’s yeast, organ meats, wheatgerm, oatmeal, whole grains, pork, fish, poultry, nuts, dried beans and peas, avocado, vegetables such as spinach and cauliflower, and thiamin-enriched flours and cereals.
Thiamin is found in the germ and bran of wheat and in the outer covering of rice grains, so refining grains removes much of the thiamin. The vitamin is easily destroyed by cooking heat and is lost in the water used to cook food. It is also destroyed when food becomes alkaline, thus adding bicarbonate of soda to thiamin-rich foods causes losses. Sulfite food additives also destroy thiamin.
Pork 1 chop 1.23 mg
Oats 1 cup 1.19 mg
Wheatgerm 1 cup 1.08 mg
Pecans 1 cup 0.91 mg
Past, fresh 100g 0.71 mg
Pistachios ½ cup 0.53 mg
Special K 1 cup 0.52 mg
All Bran ½ cup 0.39 mg
Green peas 1 cup 0.39 mg
Kidney beans 100g 0.36 mg
Brazil nuts 6-8 nuts 0.28 mg
Ham 1 slice 0.25 mg
Liver, fried 100g 0.21 mg
Scallops, fried 6 pieces 0.20 mg
Chickpeas, cooked 1 cup 0.19 mg
Cod 1 fillet 0.16 mg
Cashews ½ cup 0.14 mg
Kidney, simmered 100g 0.13 mg
Pearl barley, boiled 1 cup 0.13 mg
Whole grain bread 1 slice 0.11 mg
Bulgur, boiled 1 cup 0.10 mg
Beef steak 100g 0.09 mg
Recommended daily intakes
The RDAs for thiamin in the USA were revised in 1998.
USA
Men 1.2 mg
Women 1.1 mg
Pregnancy 1.4 mg
Lactation 1.5 mg
UK
Men 1.0 mg
Women 0.8 mg
Pregnancy 0.9 mg
Lactation 1.0 mg
Australia
Men 1.1 mg
Women 0.8 mg
Pregnancy 1.0 mg
Lactation 1.2 mg
Women who are carrying or breastfeeding more than one baby would have a greater thiamin requirement.
Supplements
Thiamin supplements may be useful during times of stress, fever, diarrhea and during and after surgery. Many experts recommend 100 mg of thiamin per day for those who drink alcohol.
Toxic effects of excess intake
Toxicity is very rare as excess thiamin is excreted in the urine. Long-term excessive use can produce symptoms of hyperthyroidism: headache, irritability, trembling, rapid pulse and insomnia. With injected thiamin, reactions of itching, weakness, gastrointestinal bleeding, low blood pressure, pain, sweating, nausea, tingling and faintness can sometimes occur. The lowest daily dose known to cause side effects is 5 mg, but many people can tolerate much larger doses.
Therapeutic uses of supplements
Thiamin supplements are used to prevent and correct the heart and nerve problems caused by thiamin deficiency. Thiamin also has a mild diuretic effect and may be beneficial to heart function. Restoring normal thiamin levels in diabetics who are deficient leads to improvements in blood sugar metabolism.
Elderly people
The results of a trial reported in the American Journal of Clinical Nutrition in 1997 suggest that thiamin supplements may help to improve quality of life in many elderly people. Researchers from hospitals in Christchurch, New Zealand measured red blood cell concentrations of thiamin pyrophosphate (TPP) in 222 people aged over 65 years. This measurement was done twice in three months. Thirty-five people had low levels at both measurement times. These people were divided into two groups and were given either a thiamin supplement of 10 mg per day or a placebo for three months. The researchers then assessed blood pressure, body weight, height, body mass index, hand grip strength and cognitive function in the subjects. The results showed that the supplements decreased blood pressure and weight and improved quality of life. There was a trend towards improved sleep and energy.2
Fatigue
Like the other B vitamins, thiamin is used to treat fatigue. High-dose thiamin supplementation may be helpful in preventing or accelerating recovery from exercise-induced fatigue. In a small Japanese study done in 1996, the effects of 100 mg per day of thiamin was assessed in 16 male athletes. The athletes exercised on bicycles and changes in blood, heart and lung functioning were measured. In the thiamin supplement group, changes in blood glucose were suppressed and the athletes felt less fatigued.3
Mental function
Thiamin supplements have been shown to improve mood and mental function, possibly via effects on the neurotransmitter, acetylcholine. Thiamin supplements also appear to improve mental function in epileptics treated with the anticonvulsant drug, phenytoin.
In a study done in Wales in 1997, researchers gave 120 young adult women either a placebo or 50 mg thiamin, each day for two months. The women were not thiamin-deficient. Before and after taking the tablets, mood, memory and reaction times were assessed. The women taking the thiamin reported that they felt more clearheaded, composed and energetic. Tests showed no influence on memory but reaction times were faster following supplementation.4
Alcohol and drugs
Thiamin has been used to treat some of the symptoms of alcohol abuse, such as the reduction in brain chemicals associated with memory and thought processes.
In a study done in the US in 1997, thiamin supplements improved memory in cocaine-dependent patients. The patients were not taking cocaine during the study and were given 5 g of thiamin or a placebo. They were then asked to perform memory scanning tasks. The results showed that the patients taking the thiamin supplements performed significantly better than those taking the placebo.5
Alzheimer’s disease
Thiamin metabolism appears to be altered in Alzheimer’s with lower levels of thiamin and enzymes which metabolize thiamin found in the brains of Alzheimer’s disease patients. Clinical data suggest that high dose thiamin may have a mild beneficial effect in some patients with Alzheimer’s disease but it does not appear to halt the progress of the disease.6
Other uses
Thiamin supplements have been used to treat other problems that affect the nerves, including multiple sclerosis. Bell’s palsy, neuritis and diabetic neuropathy. Thiamin may stimulate digestion by improving hydrochloric acid production and intestinal muscle tone. As with the other B vitamins, thiamin is used to relieve stress and muscle tension and to speed healing after surgery. Some people use thiamin supplements in doses of up to 100 mg to help repel mosquitoes and other biting insects, and it may take several weeks of supplement use before beneficial effects appear.
Interactions with other nutrients
Magnesium is necessary for the conversion of thiamin to its active form. Vitamin C helps improve thiamin absorption.
Interactions with drugs
Alcohol reduces thiamin absorption and conversion to the biologically active form. Digoxin, indomethacin, anticonvulsants, antacids and some diuretics may lead to the risk of deficiency. Smoking, caffeine, sulfa drugs and estrogen may also raise thiamin requirements.

Riboflavin
Also known as vitamin B2, riboflavin was the second B complex vitamin to be discovered. In pure form it is a yellow-orange, water soluble compound.
What it does in the body
Metabolism
Riboflavin is part of two coenzymes known as flavin adenine dinucleotide (FAD) and flavin mononucleotide (FMN) which are essential for tissue respiration and the generation of energy from the metabolism of carbohydrates, amino acids and fats. Riboflavin is vital for normal reproduction, growth, repair and development of body tissues including the skin, hair, nails, connective tissue and immune system. Riboflavin is mainly converted into FAD and FMN in the small intestine, liver, heart and kidney.
Brain and nerve function
Nerve development and the metabolism of brain neurotransmitters require riboflavin.
Blood cells
Blood cells require riboflavin for their development and for iron metabolism.
Hormones and glands
Riboflavin is involved in adrenal gland function and in the production and regulation of certain hormones.
Absorption and metabolism
Riboflavin is easily absorbed from food. A small amount is stored in the liver and kidneys, but amounts above about 25 mg are excreted in the urine so a regular dietary intake of is it necessary. Excess riboflavin excreted in the urine causes it to become bright yellow in color, which many people notice when they take B vitamin supplements.
Deficiency
Severe riboflavin deficiency is rare and often occurs with other B vitamin deficiencies. Symptoms include red, swollen, cracked lips, mouth and tongue; aversion to bright light; loss of appetite; weakness; fatigue; depression; anemia; loss of vision; burning and itching of the eyes; and dermatitis. Decreased sensitivity to touch, temperature, vibration and position may occur in the hands and feet. Riboflavin deficiency may be associated with an increase in throat and esophageal cancers. Cancer, cardiac disease and diabetes may lead to or exacerbate riboflavin deficiency.
People who are lactose intolerant and who cannot drink milk (which is a good source of riboflavin) may be at risk of deficiency. Those with malabsorption disorders, diarrhea and irritable bowel syndrome may also be at risk. Mild riboflavin deficiency may be quite common in elderly people whose diets are low in red meat and dairy products. Systemic infections, even without gastrointestinal tract involvement, may increase riboflavin requirements.
Cataract
Riboflavin deficiency may be associated with the development of cataracts. Researchers involved in the New York State Lens Opacities Case-Control Study assessed the risk factors for various types of cataract among 1380 participants aged 40 to 79 years. They found an increased risk with low levels of several nutrient including riboflavin.1 Riboflavin is necessary for the activity of an enzyme which exerts protective effects on the eye.
Rheumatoid arthritis
In a 1996 study UK researchers assessed the links between riboflavin status and rheumatoid arthritis in patients and in those without the disease. The results showed that biochemical riboflavin deficiency was more frequent in patients with active disease. Riboflavin is necessary for the action of an enzyme which has anti-inflammatory activity and deficiency could reduce the activity and beneficial effect of that enzyme.2
Sources
The richest sources of riboflavin include organ meats such as liver, kidney and heart. Milk, yeast, cheese, oily fish, eggs and dark green leafy vegetables are also rich sources. Flour and cereals are enriched with riboflavin.
Riboflavin is stable when heated but will leach into cooking water. It is easily destroyed by light, and foods stored in clear containers will lose their riboflavin content in a short period of time. Alkalis, such as baking soda, also destroy riboflavin.
Lambs liver, fried 100g 4.03 mg
Almonds, blanched ½ cup 0.98 mg
Scallops, fried 6 pieces 0.85 mg
Pink salmon, canned 1 can 0.84 mg
Malted milk powder 4-5 tsp 0.75 mg
All Bran ½ cup 0.42 mg
Spinach, cooked 1 cup 0.42 mg
Milk, whole and skim 1 cup 0.40 mg
Mackerel, cooked 1 fillet 0.36 mg
Veal, cooked 100g 0.35 mg
Wheatgerm ½ cup 0.29 mg
Lamb, cooked 100g 0.27 mg
Pork sausages, grilled 100g 0.25 mg
Eggs, boiled 1 medium 0.25 mg
Milk chocolate 100g 0.24 mg
Fruit yoghurt 1 tub 0.23 mg
Feta cheese 1 cup 0.23 mg
Oats 1 cup 0.21 mg
Beef steak, grilled 100g 0.21 mg
Green peas 1 cup 0.19 mg
Soy milk 1 cup 0.17 mg
Pork, cooked 100g 0.11 mg
Cheddar cheese 1 slice 0.11 mg
Brazil nuts ¼ cup 0.17 mg
Recommended dietary allowances
The RDAs for riboflavin in the USA were revised in 1998.
USA
Men 1.3 mg
Women 1.1 mg
Pregnancy 1.4 mg
Lactation 1.6 mg
UK
Men 1.0 mg
Women 0.8 mg
Pregnancy 1.0 mg
Lactation 0.9 mg
Australia
Men 1.7 mg
Women1.2 mg
Pregnancy1.5 mg
Lactation 1.7 mg
The Australian recommended daily intake is based on a requirement of 0.15 mg for every 1000 kJ of food taken in. Women pregnant with or breastfeeding more than one baby have higher riboflavin requirements.
Supplements
Supplements may be of benefit for those at risk of deficiency, particularly for elderly people, alcoholics or those with absorption difficulties. Stress and heavy exercise may increase riboflavin needs.
Toxic effects of excess intake
High doses of riboflavin are not well absorbed so the risk of toxicity is very low. Possible reactions to excess intakes include itching, numbness, sensations of burning or pricking, and sensitivity to sunlight.
Therapeutic uses of supplements
Riboflavin supplements are used to treat or prevent riboflavin deficiency.
Anemia
Riboflavin supplements may be of benefit in the treatment of sickle cell anemia and may also enhance the effectiveness of iron supplements when these are used to treat anemia.
Migraine
High doses of riboflavin may be effective in the treatment of migraine. In a 1998 study done in Belgium, researchers tested the effects of either 400 mg of riboflavin or a placebo on 55 patients with migraine in a randomized trial lasting three months. The results showed reductions in attack frequency and headache days. Fifty nine per cent of patients in the riboflavin group improved compared to 15 per cent in the placebo group. No serious side effects occurred. The researchers felt that because of its effectiveness, excellent tolerability, and low cost, riboflavin is a valuable option for migraine prevention.3
Carpal tunnel syndrome
Riboflavin may help to relieve the symptoms of carpal tunnel syndrome, a neurological disorder of the wrists and hands which causes pain and stiffness.Riboflavin is usually combined with vitamin B6 to treat this disorder and treatment with both vitamins may be more effective than treatment with B6 alone.4,5 This is possibly due to the fact that riboflavin is involved in the conversion of vitamin B6 to its active form.
Other uses
Skin problems such as acne, dermatitis, eczema and ulcers; eye problems such as cataracts; and muscle cramps, may be improved by treatment with riboflavin supplements. Like the other B vitamins, riboflavin can be used to treat stress.
Interactions with other nutrients
Riboflavin is necessary for the activation of vitamin B6 and is also necessary for the conversion of tryptophan to niacin.
Interactions with drugs
Sulfa drugs, anti-malarial drugs, estrogen, cathartic agents and alcohol may interfere with riboflavin metabolism. High doses of riboflavin can reduce the effectiveness of the anticancer drug methotrexate. Some antibiotics and phenothiazine drugs may increase riboflavin excretion.
Riboflavin must be activated in the liver. This activation may be inhibited by major tranquilizers, and some antidepressants. Long-term use of barbiturates may adversely affect riboflavin status.
Cautions
High doses of riboflavin can produce urine discoloration which can affect urine analysis results.

Niacin
Niacin, which is also known as vitamin B3, is the common name for both nicotinic acid and nicotinamide (or niacinamide). The niacin deficiency disease, pellagra, was first recognized in the early 18th century but it was not until the 1930s that niacin was found to cure the disease. Niacin is a water soluble white powder and is more resistant to destruction than other B complex vitamins. The body can convert the amino acid tryptophan into niacin.
What it does in the body
Metabolism
Like other B vitamins, niacin is essential for the manufacture of enzymes that provide cells with energy through tissue respiration and carbohydrate, protein and fat metabolism. These enzymes are nicotinamide adenine dinucleotide (NAD) and nicotinamide adenine dinucleotide phosphate (NADP). Niacin is involved in over 200 enzyme reactions and is essential for healthy skin, tongue and digestive tract tissues and the formation of red blood cells.
Hormones
Niacin is essential for the synthesis of various hormones including sex hormones, cortisone, thyroxin and insulin. Nicotinic acid is part of the glucose tolerance factor, a compound which enhances the body’s response to insulin (the hormone responsible for transporting glucose into cells and storing it in the liver and muscles).
Protection of genetic material
The repair of the genetic damage that occurs when cells are exposed to viruses, drugs or other toxic substances requires niacin-dependent coenzymes.
Nervous system
Niacin is essential for the normal functioning of the brain and nervous system.
Absorption and metabolism
Niacin is absorbed in the small intestine, mostly in the form of NAD or NADP. These compounds are then broken down to form nicotinamide which can be converted by bacteria to nicotinic acid. As niacin is water soluble, excess is excreted in the urine, although small amounts may be stored in the liver.
The amino acid, tryptophan, is converted to niacin in the body if sufficient iron, riboflavin and vitamin B6 are present. More than half the RDA for niacin can be obtained through the conversion of tryptophan.
Deficiency
Severe niacin deficiency causes the disease known as pellagra. Symptoms include the ‘three Ds’: diarrhea, dementia and dermatitis. The most characteristic sign is a reddish skin rash on the face, hands and feet which becomes rough and dark when exposed to sunlight. Other symptoms include weakness, loss of appetite, lethargy, a sore mouth and tongue, inflamed membranes in the intestinal tract and diarrhea. Nervous system effects include dementia, tremors, irritability, anxiety, confusion and depression. Pellagra may actually be a complex disorder involving thiamin, riboflavin and other nutrients. Niacin deficiency was originally observed in cultures whose diets relied heavily on corn prepared in a way which left the niacin unavailable for absorption.
Large amounts of tryptophan can overcome a niacin-poor diet and deficiency is usually seen in those whose diets are low in both niacin and protein. People at risk of deficiency include those with absorption difficulties, alcoholics, the elderly who neglect their diet, some infants and pregnant women.
Sources
Most niacin in food is in the form of NAD or NADP. The richest sources of niacin and tryptophan are chicken, fish, cooked dried beans and peas, brewer’s yeast, wheat bran, peanuts, beef, and whole grain wheat products. Niacin in grain foods is bound to other compounds and only around 30 per cent is available for absorption. Fruits, vegetables and dairy products all contain some niacin as do dates, figs and prunes. Milk and eggs are good sources of tryptophan. Processing of grains removes most of their niacin content so flour is enriched with the vitamin. Niacin is relatively stable to heat and light, and little is lost during cooking. Treating corn with lime water, a procedure which is common in Central America and Mexico, increases the availability of niacin.
Under normal conditions, tryptophan obtained in the diet is first used for the maintenance of protein levels and then for the manufacture of niacin. Although it appears to vary widely, an average conversion rate is 60 mg tryptophan to 1 mg niacin.
Tuna, canned 1 can 41.8
Salmon, canned ½ cup 29.7
Special K 1 cup 22.6
All Bran ½ cup 16.7
Lamb liver, fried 100g 12.2
Swordfish 100g 11.8
Veal, cooked 100g 10.5
Peanuts, salted ½ cup 8.8
Trout 1 fillet 8.3
Chicken, roast 100g 7.9
Lamb, cooked 100g 6.6
Lamb kidney, simmered 100g 6.0
Mackerel 1 fillet 6.0
Beef, cooked, lean and fat 100g 3.9
Wheatgerm ½ cup 3.9
Plain hamburger 1 serve 3.7
Pork, cooked, lean and fat 100g 2.5
Pork sausage 100g 4.5
Kidney beans 1 cup 3.0
Corn 1 cup 2.6
Spaghetti, cooked 1 cup 2.3
Recommended dietary allowances
The RDAs for niacin in the USA were revised in 1998.
USA
Men 16 mg
Women 14 mg
Pregnancy 18 mg
Lactation 17 mg
UK
Men 17 mg
Women 13 mg
Pregnancy 13 mg
Lactation 15 mg
Australia
Men 19 mg
Women 13 mg
Pregnancy 15 mg
Lactation 18 mg
As for the other B vitamins, niacin requirements are greater in women pregnant with or breastfeeding more than one child.
Supplements
Niacin supplements are available in nicotinic acid and niacinamide forms, both separately and combined. These have different applications. Sustained release niacin supplements are available and although these may reduce the skin flushing reaction caused by large doses of niacin, they may be more toxic to the liver.
A newer form of niacin known as inositol bound niacin or inositol hexanicotinate is now available, and may be safer than other forms as it does not cause liver damage or flushing.
Toxic effects of excess intake
Doses in excess of 1000 mg of nicotinic acid can produce flushing of the skin, intense itching, headaches, tingling and burning, severe heartburn, nausea, vomiting, abnormalities of glucose metabolism, and eye problems such as blurred vision. The flushing is caused by the action of hormone-like compounds called prostaglandins which dilate blood vessels. Doses in the thousands of milligrams can cause liver damage and jaundice (a yellowing of the skin and eyes). The flushing can be minimized by taking nicotinic acid with meals or by taking an aspirin 30 minutes before each dose. The nicotinamide form of niacin does not cause flushing.
Therapeutic uses of supplements
Cardiovascular disease
Niacin has been used for many years to treat high blood lipid levels. It reduces total cholesterol, harmful LDL cholesterol and triglycerides, and increases beneficial HDL cholesterol levels. It has been shown to reduce the incidence of heart attacks and deaths from heart disease. Niacin also favorably influences other lipid levels including lipoprotein (a). (See page 559 for more information.) Doses used range from 1500 to 2500 mg. Sustained-release niacin may be associated with more dramatic changes in LDL cholesterol and triglyceride, whereas the short-acting preparation may cause greater increases in HDL cholesterol. The increase of HDL cholesterol seems to occur at a lower dose (1500 mg per day) than the reduction of LDL cholesterol. In general it is usual to start taking lower doses (around 50 to 100 mg) and then gradually increase to the higher doses over a period of two to three weeks.
Researchers involved in a 1997 study done in Minneapolis compared blood lipid levels in 244 patients treated with niacin and 160 treated with lovastatin, a widely used cholesterol-lowering drug. The results showed that both lovastatin and niacin effectively reduced LDL cholesterol levels with a greater drop seen in those taking lovastatin. Niacin use was associated with a 16.3 per cent improvement in HDL cholesterol, while HDL cholesterol levels in the lovastatin group improved 1.5 per cent. The improvement in triglyceride levels was also much greater in the niacin group.1
Nicotinic acid can also enhance the effects of other cholesterol-lowering medications. This may mean that the doses of these drugs can be reduced, thus lessening the possibility of undesirable side effects. In a recent US study, researchers found that combination therapy with niacin and low dose lovastatin was as effective as high dose lovastatin.2
In a 1997 US study, researchers assessed the effect of 1.5 mg of niacin per day in 23 diabetic patients who were unable to achieve desirable blood lipid levels with low-dose pravastatin treatment. The results showed significant reductions in LDL cholesterol with niacin treatment.3 Taking vitamins A and E with nicotinic acid may reduce the dose of niacin necessary to produce beneficial effects.
Nicotinic acid has also been shown to have favorable effects on the blood clotting system which can reduce the build-up of atherosclerotic plaque.4 It has also been used to treat peripheral vascular disease and circulatory disorders such as Raynaud’s disease as it dilates blood vessels, thereby increasing blood flow to certain areas of the body.
Type I diabetes
Nicotinamide has been shown to prevent the development of Type I (insulin dependent) diabetes in animals, possibly by helping insulin to act more efficiently and by preventing the immune system from attacking the pancreatic beta cells which produce insulin. Because it has a protective effect on beta cells it needs to be given early in the course of the disease while there are beta cells still remaining. Several small scale studies in humans suggest that nicotinamide may have a role to play in preventing the onset of Type I diabetes.
Researchers in New Zealand carried out a controlled trial of oral nicotinamide in the prevention of the onset of diabetes mellitus in a group of high risk children. All eight of the untreated children developed diabetes during the follow-up period of the study whereas only one of 14 treated children did.5 In 1996, the same researchers published the findings of a population-based diabetes prevention trial involving nicotinamide treatment of 173 children aged 5 to 8 at risk for Type I diabetes. The results showed a 50 per cent reduction in the development of diabetes in a five-year period and suggest a protective effect of nicotinamide.6
Mental disorders
Both tryptophan and niacin have been used to treat depression, anxiety and insomnia. The psychiatric symptoms of niacin deficiency disease resemble the symptoms of schizophrenia and large doses of niacin have been used to treat this disorder. In some cases, the results of such studies have been promising, while in others niacin has failed to show any beneficial effect.
Other uses
Niacin has been used to stimulate tooth eruption, to treat fatigue, irritability, digestive disorders, headaches, migraines, arthritis, cramps and nerve problems such as Bell’s Palsy and trigeminal neuralgia.
Interactions with other nutrients
Vitamin B6, riboflavin and iron are necessary for the conversion of tryptophan to niacin. Niacin works with other B vitamins to perform its functions in the body. The amino acid, leucine, competes with tryptophan for absorption and diets low in niacin and high in leucine may lead to niacin deficiency disease. Niacin may also enhance the utilization of zinc and iron.7
Interactions with drugs
Niacin may reduce the toxic side effects on heart tissue of the anticancer drug adriamycin without reducing its effectiveness in the treatment of cancer. It may also enhance the effectiveness of anticonvulsant drugs such as phenobarbital. Antibiotics may cause niacin flushes to become more severe. The drug, isoniazid, may cause niacin deficiency disease as it reduces the conversion of tryptophan to niacin. Oral contraceptives appear to increase the conversion efficiency of tryptophan to niacin.
Alcohol may increase niacin needs and nicotinamide has been shown to protect against the damage to liver cells caused by drinking a large quantity of alcohol.8
Cautions
High doses of nicotinic acid should be avoided in those with impaired liver function, gall bladder disease, gout, asthma, cardiac arrhythmias, inflammatory bowel disease, migraine, or an active peptic ulcer. Nicotinic acid in high doses can reduce blood pressure and should be avoided by those taking drugs to control high blood pressure. Niacin in high doses can affect glucose metabolism and should be used cautiously by diabetics.

Vitamin B6
Vitamin B6 is a family of chemically-related compounds including pyridoxamine and pyridoxal which are found in animal products, and pyridoxine which is found in plants. The form most commonly used in fortified foods and supplements is pyridoxine.
What it does in the body
Metabolism
Like the other B complex vitamins, vitamin B6 is involved in the functioning of enzymes involved in the release of energy from food. The coenzyme forms of vitamin B6 are pyridoxal 5′ phosphate and pyridoxamine 5′ phosphate, and these are necessary for nearly 100 enzymatic reactions. These include the synthesis and breakdown of amino acids, the conversion of amino acids to carbohydrate or fat, and the conversion of one type of fat to another. Thus, it is involved in the manufacture of most protein-related compounds and plays a role in almost all bodily processes.
Cardiovascular system
Vitamin B6 is essential for the manufacture of fat-derived substances known as prostaglandins which are involved in processes such as blood pressure regulation and heart function. Vitamin B6 is also necessary for red blood cell formation.
Immune system
Vitamin B6 plays a vital role in maintaining a healthy immune system by affecting functions such as cell multiplication and antibody production.
Nervous system and brain
Adequate vitamin B6 is vital to the healthy development and function of the nervous system. It is involved in the manufacture of several neurotransmitters including serotonin, GABA, dopamine and noradrenaline, and plays an important role in regulating mental processes and mood. Concentrations of vitamin B6 are up to 25 to 50 times higher in the brain than in the blood.
Skin and hair
Vitamin B6 is important in maintaining healthy hair and skin.
Hormones
Vitamin B6 plays a role in modulating the effects of hormones, including male and female sex hormones and adrenal hormones.
Other functions
Vitamin B6 is also involved in the manufacture of the genetic material of the cell, sodium-potassium balance, histamine metabolism, the conversion of tryptophan to niacin, absorption of vitamin B12 and the production of hydrochloric acid.
Absorption and metabolism
Vitamin B6 is readily absorbed in the small intestine. Excess vitamin B6 is excreted in the urine so adequate daily intake is essential. The forms of vitamin B6 found in food are converted to active forms in the liver. Zinc and riboflavin are necessary for this process.
Deficiency
Adolescents, the elderly, people with heart disease, those on restricted diets and alcoholics are at risk of vitamin B6 deficiency. Others at risk include women on oral contraceptives, those under stress, those whose diets are high in sugar and fat and those taking certain medications. (See page 95) People who exercise heavily and athletes often have low vitamin B6 levels. Exercise causes vitamin B6 blood levels to increase during an exercise session possibly because of the release of vitamin B6-dependent enzymes from muscle storage or the transfer of the vitamin from the liver to the muscles. As vitamin B6 is involved in a wide range of body functions, the symptoms of deficiency are widespread.
Elderly people
Low vitamin B6 levels are common among elderly people and may lead to increased risk of several disorders including heart disease. In a study published in 1996 Dutch researchers studied the vitamin B6 intake and blood levels in 546 elderly Europeans, aged from 74 to 76, with no known vitamin B6 supplement use. They also examined links with other dietary and lifestyle factors, including indicators of physical health. The results showed that 27 per cent of the men and 42 per cent of the women had dietary vitamin B6 intakes below the mean minimum requirements. Twenty-two per cent of both men and women had low blood levels.8
In a French study published in 1997, researchers assessed vitamin B6 levels in elderly patients with infections during hospitalization. During infection, vitamin B6 levels were much lower than in healthy patients.9
Brain and nervous system
Vitamin B6 deficiency can cause the mental symptoms of irritability, weakness, drowsiness, depression and poor appetite. Even a marginal deficiency can affect enzymes involved in the metabolism of several brain neurotransmitters. Vitamin B6 deficiency causes convulsions in young children.
In a study published in 1996, US Department of Agriculture researchers investigated the effects of blood levels of the amino acid, homocysteine and vitamins B12 and B6 and folate, on performance in cognitive tests of 70 men, aged 54 to 81 years. The results showed that higher concentrations of vitamin B6 were related to better performance on memory tests.1
Pregnancy
Low levels of vitamin B6 in pregnant women can affect the development of a baby’s nervous system. Deficiency may also contribute to water retention, morning sickness, pre-eclampsia and birthing difficulties. It may also lead to diabetic and blood sugar problems in pregnancy.
Skin
Vitamin B6 deficiency can lead to greasy inflammation of the skin around the nose, eyebrows and hairline, and cracking of the lips and tongue.
Immune system
Immune response is adversely affected by vitamin B6 deficiency. Many different aspects of the immune system are affected, including the quality and quantity of antibodies and the number of infection-fighting white blood cells. Some immunosuppressive drugs affect the activity of a vitamin B6-dependent enzyme and vitamin B6 supplements may help to counter some of the side-effects of these drugs.
HIV/AIDS
Vitamin B6 deficiency is common in HIV-infected people. In a 1991 study, University of Miami researchers examined the relationship between deficiency and immune dysfunction. The results showed that while CD4+ and CD8+ cell numbers were not affected, other measures of immune system function were.2
Kidney
Vitamin B6 deficiency may also play a role in the development of some kinds of kidney stones.
Cardiovascular disease
Vitamin B6 deficiency can raise the risk of developing cardiovascular disease. One theory of the development of atherosclerosis links high levels of a compound known as homocysteine to damage of the cells lining the arteries. A deficiency of vitamin B6 leads to an accumulation of homocysteine and may also lead to defects in artery wall formation. Several studies, including the Framingham Heart Study, have confirmed the link between low pyridoxine levels and high homocysteine levels Researchers analyzed blood samples from the study participants to assess levels of homocysteine and the relationship between B vitamins and carotid artery narrowing, which increases the risk of heart attack. The results showed that low intakes of folate and vitamin B6 were associated with high homocysteine levels. Those with the highest homocysteine levels were twice as likely to have carotid artery narrowing when compared with those in the lowest homocysteine group.3
Another study, published in 1998 in the American Heart Association journal Circulation provides further evidence of the importance of vitamin B6 in preventing heart disease. Researchers involved in a study done in several centers in Europe compared 750 patients with vascular disease and 800 control subjects of the same ages and sex. They measured blood levels of homocysteine, folate, vitamin B12, and vitamin B6. The results showed that those with high blood homocysteine concentrations had a high risk of vascular disease. In addition, low concentrations of folate and vitamin B6 were also associated with increased risk. In this study, the relationship between vitamin B6 and atherosclerosis did not appear to be solely due to increased homocysteine levels, suggesting that vitamin B6 may have other important roles in heart disease prevention.4
Intake of folate and vitamin B6 above the current recommended dietary allowance seems to be important in the prevention of coronary heart disease among women. Researchers from the Harvard School of Public Health investigated the links between intakes of folate and vitamin B6 and the incidence of heart attacks in 80 082 women taking part in the Nurses’ Health Study. The women had no previous history of cardiovascular disease, cancer, high cholesterol levels or diabetes when they entered the study. During the 14 years of follow-up, there were 658 nonfatal heart attacks and 281 fatal ones. The results showed that those with the highest intakes of vitamin B6 had just over 30 per cent less risk of heart attack than those in the low intake group. Women in the group with the highest intakes of both folate and vitamin has just less than half the risk of women in the lowest intake group. Risk of coronary heart disease was reduced among women who regularly used multiple vitamins, the major source of folate and vitamin B6.5
Low vitamin B6 levels are linked to an increased risk of heart attack. In a study published in 1996, researchers studied the links between homocysteine, vitamins B12, B6 and folate levels, and the risk of heart attack. The cases were 130 hospitalized heart attack patients and 118 healthy people. The results showed that average homocysteine levels were 11 per cent higher in cases compared with health people. Dietary and blood levels of vitamin B6 and folate were lower in cases than in controls.6
Carpal tunnel syndrome
Several small studies have found low vitamin B6 levels in sufferers of the carpal tunnel syndrome, a neurological disorder of the wrists and hands which causes pain and stiffness.7
Other symptoms
Vitamin B6 deficiency also leads to anemia and may play a part in the accelerated joint degeneration seen in osteoarthritis. It may also be linked to an increased risk of osteoporosis, arthritis, recurrent yeast infections, the worsening of some types of seizure disorders, the development of diabetes associated cataracts, and certain forms of cancer including cervical cancer.
Sources
The richest sources of vitamin B6 are chicken, fish, liver, kidney, pork, eggs, milk, wheatgerm and brewer’s yeast. Other good sources include brown rice, soybeans, oats, whole wheat products, peanuts and walnuts.
Long-term storage, canning, roasting or stewing of meat and food processing techniques can destroy vitamin B6. Cooking reduces the vitamin B6 content of food because of losses into the water.
Wheatgerm 1 cup 1.42 mg
Beef liver, fried 85g 1.22 mg
Wheat bran 1 cup 0.72 mg
Bananas 1 medium 0.68 mg
Chicken, roast 1 cup, chopped 0.63 mg
Avocado 1 medium 0.56 mg
Ham, cooked 1 cup 0.51 mg
Tuna, canned in water 1 cup 0.51 mg
Spinach, cooked 1 cup 0.42 mg
Kidneys, cooked 85g 0.44 mg
Soybeans, cooked 1 cup 0.38 mg
Mackerel, cooked 1 cup 0.38 mg
Raisins 1 cup 0.34 mg
Beef, sirloin, grilled 85g 0.35 mg
Green peas, cooked 1 cup 0.33 mg
Pork chop, grilled 85g 0.32 mg
Pink salmon, cooked ½ fillet 0.29 mg
Brown rice, cooked 1 cup 0.27 mg
Peanuts ½ cup 0.25 mg
Pearl barley, cooked 1 cup 0.17 mg
Potatoes, flesh, baked ½ cup 0.17 mg
White rice, cooked 1 cup 0.14 mg
Brussels sprouts, cooked ½ cup 0.13 mg
Lamb, sirloin, roasted 85g 0.12 mg
Recommended dietary allowances
The RDAs for vitamin B6 have recently been revised.
USA
Men 1.3 mg
(over 50) 1.7 mg
Women 1.3 mg
(over 50) 1.5 mg
Pregnancy 1.9 mg
Lactation 2.0 mg
UK
Men 1.4mg
Women 1.6 mg
Australia
Men 1.3-1.9 mg
Women 0.9-1.4 mg
Pregnancy +0.1 mg
Lactation +0.7-0.8 mg
The tolerable upper intake limit has been set at 100 mg per day.
The RDA for vitamin B6 is based on protein intake. Those with high protein intakes may need higher levels of vitamin B6. A 1998 study published in the American Journal of Clinical Nutrition suggests that the US RDA for women is not adequate. The researchers found that the amount of vitamin B6 necessary to normalize body levels of vitamin B6 metabolites after depletion was 1.94 mg.10
Supplements
Vitamin B6 is available as pyridoxine hydrochloride and pyridoxal-5′-phosphate. The latter is the more active form and may be best for those with liver disease who cannot convert pyridoxine to pyridoxal-5-phosphate. Anyone at risk of deficiency or who is suffering from a condition possibly linked to vitamin B6 deficiency is likely to benefit from supplements.
Toxic effects of excess intake
Large doses of vitamin B6 (over 2000 mg) can cause nerve damage. Symptoms include tingling in the hands and feet, a stumbling gait and lack of muscle coordination. Daily doses of 300 mg taken for many months or years may also lead to damage which can be permanent even when high doses are discontinued. Night restlessness, vivid dreams, sun sensitivity and an acne-like rash may also occur with high doses.
Therapeutic uses of supplements
Vitamin B6 supplements are used to treat deficiency symptoms. They have also been widely used in the treatment of a number of other health conditions.
Asthma
Limited research suggests that some children with asthma have a partial defect in tryptophan metabolism. An increased intake of vitamin B6 may reduce the symptoms of asthma in these patients. A study done in the 1970s looked at the effect of five months of pyridoxine therapy (200 mg daily) in asthmatic children and found significant improvement in symptoms and decreased need for anti-asthma medications.11 Researchers involved in a 1985 study found a dramatic decrease in frequency and severity of wheezing or asthmatic attacks in those taking vitamin B6 supplements.12 However, not all studies have found beneficial effects.13
Long-term therapy with theophylline, a drug often given to asthmatic patients, lowers vitamin B6 levels. Vitamin B6 supplements may be useful in preventing the side effects of the drug which include headaches, nausea, sleep disorders and convulsions.14
Cardiovascular disease
Low vitamin B6 levels increase the risk of cardiovascular disease and there is some evidence that supplements may be beneficial in preventing this. The results of the 1998 Harvard Study mentioned on page 87 showed that risk of coronary heart disease was reduced among women who regularly used multiple vitamins, the major source of folate and vitamin B6.
In a study done in 1993, South African researchers measured vitamin B6, vitamin B12, and folic acid levels in a group of healthy men with moderately high homocysteine levels. They found these levels to be low. In a placebo-controlled follow-up study, they found that a daily vitamin supplement containing 10 mg vitamin B6, 1.0 mg folic acid and 0.4 mg of vitamin B12 normalized elevated plasma homocysteine concentrations within six weeks.15
In a study published in 1998 Irish researchers screened a group of clinically healthy working men aged 30 to 49 years and selected 132 with mildly raised homocysteine concentrations. They then assessed the effects of eight weeks of supplementation with B group vitamins and antioxidant vitamins on homocysteine concentrations. The men were randomly assigned to one of four groups: supplementation with B group vitamins alone (1 mg folic acid, 7.2 mg pyridoxine, and 0.02 mg vitamin B12), antioxidant vitamins alone, B-group vitamins with antioxidant vitamins, or placebo. The results showed significant decreases in both groups receiving B group vitamins either with or without antioxidants. The effect of the B group vitamins alone was a reduction in homocysteine concentrations of almost 30 per cent.16
Vitamin B6 may also exert beneficial effects on the cardiovascular system by protecting against the aggregation of blood platelets. This prolongs clotting time and helps to reduce atherosclerotic plaque build-up.17 Vitamin B6 has also been shown to lower blood pressure and blood cholesterol levels. In a Swedish study published in 1990, researchers assessed the effect of 120 mg a day of vitamin B6 on seventeen 88 year old men with low vitamin B6 levels. After supplementation for eight weeks, the average plasma total cholesterol and LDL cholesterol concentrations were decreased by 10 per cent and 17 per cent respectively.18
Mood disorders
Vitamin B6 deficiency is often found in depressed people and some studies have shown that supplements can improve mood. Vitamin B6 is involved in the metabolism of serotonin, a neurotransmitter which is involved in the regulation of mood. Vitamin B6 is also used to treat stress conditions.
In a randomized placebo-controlled study published in 1992, researchers at Harvard Medical School assessed the effects of 10 mg each of vitamins B1, B2, and B6 in 14 geriatric inpatients with depression who were taking antidepressant drugs. The results showed that those patients taking the vitamins showed greater improvement in scores on ratings of depression and cognitive function when compared with placebo-treated patients.19
Premenstrual syndrome and estrogen therapy
Vitamin B6 has also been used in the treatment of premenstrual syndrome symptoms including water retention, acne and mood changes. Many experts recommend doses of 50 mg to 150 mg per day started on day ten of the menstrual cycle and continued until day three of the next cycle.
Researchers in Oxford, UK conducted a double-blind trial to study the effects of 50 mg of vitamin B6 per day on premenstrual syndrome symptoms. The trial involved 63 women aged 18 to 49 years old who had noticed moderate to severe premenstrual symptoms during the previous year. Thirty-two women completed the full seven months of the study and the results showed a significant beneficial effect of vitamin B6 on emotional-type symptoms such as depression, irritability and tiredness.20
As estrogen may suppress vitamin B6 metabolism, supplements may be beneficial for pregnant women, those on the contraceptive pill or hormone replacement therapy (HRT) who suffer from mood swings and depression. Vitamin B6 is sometimes known as the women’s vitamin.
Nausea of pregnancy
Vitamin B6 has been shown to provide relief from nausea and vomiting during pregnancy. Researchers at the University of Iowa studied the effects of vitamin B6 in doses of 25 mg every eight hours in a randomized, double-blind placebo-controlled study. Thirty-one patients received vitamin B6 for 72 hours, and 28 patients received placebo. At the completion of therapy, only eight of 31 patients in the vitamin B6 group had any vomiting, compared with 15 of 28 patients in the placebo group.21
Carpal tunnel syndrome
Vitamin B6 has been used to treat nerve compression including that seen in carpal tunnel syndrome. Some research suggests that treatment with supplements in doses of around 50 mg to 200 mg can improve symptoms.22 However not all studies have reported positive results. In a 1996 study of 125 randomly selected industrial plant workers, researchers did not find a link between vitamin B6 and carpal tunnel syndrome.23 Vitamin B6 has been shown to change pain thresholds in clinical and laboratory studies which may explain studies which have shown significant improvements in pain scores when nerve conduction test results showed only mild improvements. A 1998 study suggests that a high ratio of vitamin C to vitamin B6 may worsen the symptoms of the disorder.24
Vitamin B6 supplements may be useful in the treatment of carpal tunnel syndrome but intake should not exceed 100 mg per day as large doses can cause nerve damage. Higher doses should only be used under supervision. Some experts believe that a therapeutic effect may take at least three months to become apparent.
Convulsions
Some babies are born with a metabolic defect which means that they are unable to metabolize pyridoxine efficiently. This results in convulsions which must be treated with large doses of pyridoxine in order to avoid mental retardation.
Immune system
Vitamin B6 supplementation may boost the immune system in older people, thus reducing the risk of infection and possibly even cancer. Recent research from Johns Hopkins University suggests that vitamin B supplements may help HIV-positive people live longer. In an eight-year study of 281 HIV-positive, people vitamin B6 supplementation at twice the RDA was shown to be particularly effective in prolonging survival time.25
Other uses
Vitamin B6 has been used to treat kidney stones; muscle pain; skin problems such as eczema, dermatitis and psoriasis; migraines; fatigue; prostatitis; headaches; nerve disorders such as diabetic neuropathy; and low blood sugar. Vitamin B6 is also reputed to stimulate dream activity.
Interactions with other nutrients
Vitamin B6 requires riboflavin, zinc and magnesium for its normal function in the body. Vitamin B6 deficiency may result in low blood levels of vitamin C, increased excretion of calcium, zinc and magnesium, and reduced copper absorption.
Interactions with drugs
Alcohol increases breakdown of the biologically active form of vitamin B6 and long-term use may cause liver damage which interferes with the conversion of vitamin B6 to the active form. Amphetamines, levodopa, some antidepressants, isoniazid, penicillamine and hydralazine may alter vitamin B6 requirements. Oral contraceptives may also affect vitamin B6 metabolism and increase needs.26 Large doses of vitamin B6 may interfere with the action of anticonvulsant drugs.
Cautions
Vitamin B6 supplements should not be taken by those taking anticonvulsants or levodopa for Parkinson’s disease as they may alter the effectiveness of these medications. Vitamin B6 may lower blood sugar and should be used with caution by diabetics.

Folate (Folic acid)
Folate is the name used for any compound which has vitamin-like activity similar to that of folic acid, the form of this vitamin most commonly used in supplements and fortified foods. Folic acid takes its name from the Latin word for foliage as it was originally isolated from leafy green vegetables. The terms folic acid and folate are generally used to refer to the same substance.
What it does in the body
Genetic material
Folic acid is essential for the synthesis of DNA and RNA, the genetic material of cells. It plays a vital role in the growth and reproduction of all body cells, maintaining the genetic code, regulating cell division and transferring inherited characteristics from one cell to another.
Metabolism
Folic acid is essential for protein metabolism. As part of its role in protein metabolism, folate converts the amino acid known as homocysteine to methionine. High levels of homocysteine have been linked to an increased risk of cardiovascular disease.
Blood
The formation of healthy red and white blood cells requires folic acid.
Brain and nervous system
Folic acid is involved in the production of neurotransmitters such as serotonin and dopamine, which regulate brain functions including mood, sleep and appetite. Folic acid is essential for the development of the brain, spinal cord and skeleton in the fetus.
Absorption and metabolism
Folic acid is absorbed from the small intestine. The amount of folic acid absorbed from food depends on the source but the average is around 50 per cent. Research shows that synthetic forms of folic acid are absorbed better than natural food forms with around 85 per cent of supplemental folic acid being absorbed if it is taken with a small amount of food.1
Around 50 per cent of body stores are in the liver. The amount stored may last for about four months before symptoms of deficiency develop.
Deficiency
Folate deficiency is the most common nutritional deficiency in the world. Diets low in vegetables, frequent alcohol and prescription drug use and the sensitivity of folate to light and heat contribute to this widespread deficiency. The elderly, alcoholics, psychiatric patients, people taking certain medications and women taking the contraceptive pill may be at greatest risk of folate deficiency. Prolonged stress, viral infections and chronic liver disease are also risk factors.
When folate intake is inadequate, levels in serum fall, levels in red blood cells also fall, homocysteine concentration rises and finally, changes in the blood cell-producing bone marrow and other rapidly dividing cells occur. Ultimately, folate acid deficiency affects the growth and repair of all the cells and tissues of the body.
Because red blood cells have a lifespan of 120 days, folate levels in the blood can be lowered for many weeks before symptoms of anemia become apparent. Tests which rely on anemia to diagnose folate deficiency may therefore not be appropriate.
As many as 5 to 15 per cent of people may have a particular type of genetic mutation in the DNA which codes for an enzyme involved in homocysteine metabolism. This leads to higher homocysteine concentrations and therefore an increased risk of heart disease; and in women, of having babies with neural tube defects. Such people have higher folate requirements than those who do not have this type of genetic mutation, and may need supplements.2
Elderly people
Many elderly people are at risk of folate deficiency. In a study published in 1996, Canadian researchers investigated folate and vitamin B12 intakes and body levels in 28 men and 30 women aged over 65 years. The results showed that 57 per cent of men and 67 per cent of women were at risk of deficiency.3
Folate deficiency may cause or worsen the mental difficulties which older people often experience. In a 1996 study, Spanish researchers analyzed the relationship between mental and functional capacities and folate status in a group of 177 elderly people. In this study, almost 50 per cent of the people had folate intakes below recommended values. Those with poor test results had significantly lower folate levels.4
Blood
Folic acid deficiency causes macrocytic anemia in which the red blood cells are fewer in number, larger in size and contain less oxygen-carrying hemoglobin than normal cells. The symptoms of anemia are lethargy, apathy, breathlessness, poor body temperature regulation, pallor, forgetfulness, irritability and stomach disorders.
Cardiovascular disease
Many studies have shown that low folic acid levels are linked to an increased risk of atherosclerosis and heart disease. Folic acid may exert its protective effects on the cardiovascular system by reducing the levels of homocysteine in the blood. Homocysteine is a product of protein breakdown which can damage the cells which line the arteries and promote the clumping together of platelets which increases clot formation. Homocysteine levels are influenced by dietary intakes of folate, vitamin B6 and vitamin B12. They also vary according to race, gender, age and certain disease conditions.
Evidence from the Framingham Heart Study, an ongoing analysis of the risk factors for heart disease which began almost 50 years ago and involves over 1000 men and women, supports the links between folate, homocysteine and heart disease. During the study, researchers examined the relationship between intake of folate from foods and supplements with blood plasma folate and homocysteine concentrations among 885 elderly people. The results showed that plasma folate was significantly greater and homocysteine lower in women than in men. Users of supplements, breakfast cereals, or green leafy vegetables had significantly greater plasma folate and lower homocysteine levels than non-users. Plasma folate concentration was also greater in those who drank orange juice.5
In a study published in 1998, researchers at the Cleveland Clinic conducted a study to investigate the relationships between homocysteine, B vitamins, and vascular diseases. The study involved 750 patients with documented vascular disease and 800 control patients matched for age and sex. The results showed that those in the top 20 per cent for homocysteine concentrations had a greater risk of vascular disease. Those in the lowest 10 per cent of folate intakes also had an increased risk of disease.6
A 1996 Canadian study of the relationship between fatal coronary heart disease and folic acid levels in 5000 men and women found that the risk of coronary heart disease increased as folic acid levels decreased. Those in the lowest intake group were 69 per cent more likely to die of heart disease than those with the highest intakes.7
Low blood folic acid levels also seem to increase heart attack risk in young women. In a 1997 study, researchers at the University of Washington measured the homocysteine, folic acid and vitamin B12 levels in 79 heart attack survivors under 45 and compared these with levels in 386 healthy control subjects. Those with the highest homocysteine levels had 2.3 times the risk of heart attack compared to those with the lowest levels. Those with the highest levels of folic acid had around half the risk of heart attack compared with those with the lowest levels.8
Results from the US Physicians Health Study published in 1996 found a small link between low folate levels and risk of heart attack, but this was not statistically significant.9
Nervous system
Folic acid deficiency causes mood disorders with symptoms of irritability, forgetfulness and hostility. Low levels may play a role in depression, possibly due to a reduction in neurotransmitter levels.
In a study published in 1996, USDA researchers investigated the relationships between plasma concentrations of homocysteine and vitamins B12 and B6 and folate, and cognitive test scores in 70 men, aged 54 to 81 years old. Lower concentrations of vitamin B12 and folate and higher concentrations of homocysteine were associated with poorer results on the tests.10
Folate deficiency may also be linked to depression. Borderline low or deficient folate levels have been detected in as many as 38 per cent of adults diagnosed with depressive disorders.11 Low folate levels have also been linked to poorer response to the antidepressant drug Prozac. In a study published in 1997, researchers examined the relationships between levels of folate, vitamin B12, and homocysteine in 213 depressed patients taking Prozac. The results showed that people with low folate levels were more likely to have melancholic depression and were significantly less likely to respond to the drug.12
Gastrointestinal system
Symptoms of folic acid deficiency also include loss of appetite, inflamed tongue, gastrointestinal problems and diarrhea. Folic acid deficiency can damage the lining of the gut and reduce absorption of other nutrients which can lead to malnutrition.
Neural tube defects
Folic acid deficiency may affect up to a third of all pregnant women and is associated with birth defects. Pregnant women who are folic acid-deficient risk having babies with neural tube defects, such as anencephaly (failure of the brain to develop) and spina bifida (failure of the spinal column to close). The risk of neural tube defects in the US is around one per 1000 pregnancies. The high risk period for folate deficiency-related birth defects is around one month before conception until around one month after. Many women are unaware that they are pregnant during this time so maintaining adequate folic acid levels is vital for any woman who might become pregnant. (See page 104)
Cancer
Folate deficiency may play a role in cancer development, particularly cancers of the cervix, lung and colon. It may be that folate deficiency itself is not carcinogenic but may contribute to an increased risk of cancer as deficiency may affect the repair of DNA and increase chromosome fragility. It may also diminish the ability of the immune system to fight cancer cells and viruses. Deficiency has been shown to affect a gene involved in suppressing tumor formation.13
Colorectal cancer
In a study published in 1996, researchers examined the relationship between folate status and colorectal cancer in male smokers aged 50 to 69 involved in the Alpha-Tocopherol Beta carotene (ATBC) Study. The researchers measured folate levels in 144 cases of colorectal cancer and 276 healthy people. Those with higher dietary folate intakes had a reduced risk of colon cancer. Men with a high-alcohol, low-folate, low-protein diet were at higher risk for colon cancer than men who consumed a low-alcohol, high-folate, high-protein diet.14
Cervical dysplasia
Low blood levels of folic acid may increase the risk of cervical dysplasia (precancerous changes in the cells lining the cervix), possibly by enhancing the effect of other risk factors. Researchers from the University of Alabama in Birmingham investigated the links between folate deficiency and cervical dysplasia in 294 young women with the disorder and 170 healthy women. They also assessed the impact of factors such as smoking, oral contraceptive use, human papillomavirus (HPV) infection, and number of sexual partners. The results showed that at low folate levels the risk of dysplasia caused by HPV infection was increased.15
Other symptoms
Low folic acid may also contribute to rheumatoid arthritis and osteoporosis, constipation, cataracts, headaches and infertility.
Sources
The best sources of folate are liver, brewer’s yeast and dark green leafy vegetables such as spinach and kale. Dried beans, green vegetables, oranges, avocados and whole wheat products are also good sources.
Food processing such as boiling and heating can destroy folic acid. It can also be destroyed by being stored unprotected at room temperature for long periods.
Food fortification with folic acid
Since January, 1998, commercial grain products in the USA have been enriched with 140 mcg of folic acid per 100 g of grain product. It is estimated that this will deliver an average increase in intake of 100 mcg per day. Breakfast cereals may contain up to a daily dose of folic acid.
There has been concern that fortifying foods with folic acid would increase the risk of permanent damage from vitamin B12 deficiency due to the fact that high folic acid intakes can mask this deficiency. However, a study published in the Journal of the American Medical Association in 1996 suggests that the benefits of folic acid fortification, which include reduced risk of stroke and heart disease, outweigh the risk of masked vitamin B12 deficiency. Researchers at Tufts University, Boston, looked at the food intakes and blood folate and homocysteine concentrations of almost 750 people aged 67 to 96 years. From these results they predicted the value of adding folic acid to grain products and the effect on cardiovascular disease and vitamin B12-related disorders. Their results suggest that fortification at a level of 140 mcg per 100 g of grain product would reduce the risk of coronary artery disease by 5 per cent.16
A 1998 study reported in the New England Journal of Medicine provides further support for the possibility of reducing homocysteine levels by fortifying foods with folic acid. Researchers assessed the effects of breakfast cereals fortified with three levels of folic acid in a randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover trial in 75 men and women with coronary artery disease. The results showed that folic acid increased and plasma homocysteine decreased in proportion to the folic acid content of the cereal. Cereal providing 127 mcg of folic acid daily, (which is about the amount that would result from the FDA’s enrichment policy) decreased plasma homocysteine by only 3.7 per cent. However, cereals providing 499 and 665 mcg of folic acid daily decreased plasma homocysteine by 11 per cent and 14 per cent respectively. These results suggest that folic acid fortification at levels higher than that recommended by the FDA may be necessary to effectively reduce homocysteine levels and reduce the risk of cardiovascular disease.17
Chicken liver, cooked ½ cup, chopped 512
Lentils, cooked 1 cup 340
Black-eyed peas, cooked 1 cup 200
Beef liver, fried 85g 187
Spinach, cooked 1 cup 249
Navy beans, cooked 1 cup 242
Kidney beans 1 cup 218
Peanuts ½ cup 166
Turnip greens, cooked 1 cup 162
Lima beans, cooked 1 cup 148
Fortified oats, ready to eat 1 cup 142
Avocado 1 fruit 124
Peas, cooked 1 cup 96.0
Asparagus, cooked 4 spears 87.6
Yellow corn 1 cup 72.3
Orange juice 1 cup 71.3
Papaya 1 cup, cubes 50.4
Brussels sprouts ½ cup 44.7
Wheat bran 1 cup 43.5
Almonds ½ cup, whole 39.6
Cos lettuce ½ cup, shredded 38.0
Oranges 1 medium 39.7
Walnuts ½ cup, chopped 37.6
Broccoli ½ cup, chopped 37.0
Recommended dietary allowances
In 1989, the government lowered the RDAs from 400 mcg to 200 mcg for men and 180 mcg for women. Increasing awareness of the importance of folic acid in preventing birth defects and cardiovascular disease led in 1998 to the raising of RDAs to 400 mcg. The tolerable upper intake level has been set at 1000 mcg per day.
USA
Men 400 mcg
Women 400 mcg
Pregnancy 600 mcg
Lactation 500 mcg
UK
Men 200 mcg
Women 200 mcg
Pregnancy 300 mcg
Lactation 260 mcg
Australia
Men 200 mcg
Women 200 mcg
Pregnancy 400 mcg
Lactation 350 mcg
The RDA for pregnant women doubles due to the role of folic acid in cell growth in the baby and for increased blood volume and expanding tissues in the mother. Folic acid is the vitamin most closely related to pregnancy outcome.
Supplements
Folic acid is the type of folate usually found in supplements and fortified foods, as it is the most stable. Some supplements contain folinic acid, the most active form of folate.
Pregnant women, the elderly, and those with absorption difficulties are likely to benefit from supplements. Any condition that increases metabolic rate, such as infection and hyperthyroidism; and any condition that increases cell turnover, such as rapid tissue growth or hemolytic anemia, increases folate requirements. Anyone taking medications that increase folate requirements may also benefit from supplements.
Surveys show that for the last 25 years, around a quarter of Americans have regularly taken a multivitamin containing 400 mcg of folic acid. It is becoming clear that those who do so have a reduced risk of disease, particularly cardiovascular disease. A woman who takes a folate supplement reduces the risk that her child will be born with a birth defect. However, research shows that only one third of women of childbearing age consume a supplement containing the recommended amount of folic acid daily.18
According to a 1996 study of prescription multivitamins reported in the Journal of The American Pharmaceutical Association, US researchers found that several brands did not deliver the expected amount of folic acid because the tablets did not dissolve quickly enough. The researchers examined nine multivitamin products to see if they released 75 per cent of the folic acid within one hour, as required by the United States Pharmacopoeia Convention’s dissolution standard. Only three of the products did so and most of the products missed the standard by a wide margin. Folic acid is best absorbed in the area of the intestine that lies just beyond the stomach. If the multivitamins do not dissolve within about an hour, the folic acid may pass this area and the amount available for optimal absorption is not adequate.19
Toxic effects of excess intake
Toxicity is considered rare. Symptoms are gastrointestinal disturbances, sleep problems and possible allergic skin reactions. These effects can occur at doses above 15 mg.
Therapeutic effects of supplements
Pregnancy
In 1992, the US Public Health Service issued a recommendation that all women capable of becoming pregnant should consume 400 mcg of folic acid daily in order to avoid the risk of neural tube defects in their babies. Around 50 per cent of neural tube defects may be preventable by increasing folate intakes. Eating foods naturally high in folic acid, eating fortified foods and taking supplements are good ways of increasing folic acid intake to recommended levels. Adequate consumption of folic acid should begin before and continue during at least the first four weeks after conception when the fetal neural tube is being formed.
Research suggests that in women who have previously had a child with a neural tube defect, folic acid in doses of up to 4 mg daily can reduce the risk of recurrence by about 70 per cent. This is something to be discussed with a doctor as such large amounts of folic acid are only available on prescription.
Studies suggest that the levels of folate necessary to prevent neural tube defects are more easily derived from fortified foods or supplements than from natural food sources alone. In an editorial in the New England Journal of Medicine, Godfrey Oakley MD of the Centers for Disease Control in Atlanta commented that “anyone who chooses to counsel a woman to consume 400 mcg of food-derived folate rather than 400 mcg of supplemental folic acid will be recommending a strategy that has not been proved to prevent birth defects and that leads to lower blood folate concentrations.” Many experts recommend folic acid supplements and a diet rich in folates for women who are hoping to become pregnant.
In a study published in The Lancet in 1996, Irish researchers tested the effectiveness of different ways of raising folic acid levels. Participants in the three month trial included 62 women randomly assigned to one of the following five groups: folic acid supplement (400 mcg per day); folic-acid-fortified foods (an additional 400 mcg per day); dietary folate (an additional 400 mcg per day); dietary advice, and control. The results showed that red blood cell folate concentrations increased significantly in the groups taking folic acid supplements or food fortified with folic acid. The researchers concluded that advice to women to consume folate-rich foods as the only way to boost folate levels is misleading.20
In another study also published in The Lancet, researchers studied blood folic acid levels in 95 women in order to determine the minimum effective dose of folic acid for food fortification necessary to prevent neural tube defects. The women in the study were divided into four groups. One group received no folic acid while the other groups got doses of 100, 200 and 400 mcg daily. After six months, the researchers found that women taking 100 mcg daily had blood folic acid levels sufficient to prevent 22 per cent of neural tube defects. Those taking 200 mcg had a 41 prevention level and 400 mcg gave a 47 per cent prevention level. The researchers felt that as between 50 and 70 per cent of neural tube defects are thought to be preventable by folic acid, the reduction achieved by an additional 100 mcg per day would be substantial.21
A trial of the effects of vitamin supplements containing folate supplements on the incidence of neural tube defects involving over 4700 women was carried out in Hungary. In the women who did not receive folic acid there were six babies born with neural tube defects. In the group receiving the supplements, there were none.22
Cardiovascular disease
Folic acid supplements may reduce the risk of coronary heart disease by reducing homocysteine levels. In a paper published in the British Medical Journal in 1998, researchers analyzed the results of randomized controlled trials that assessed the effects of folic acid-based supplements on blood homocysteine concentrations. The data included that from 1114 people in 12 trials. They found that 0.5 to 5 mg folic acid daily reduced blood homocysteine concentrations by 25 per cent.23
In 1998, researchers at the Harvard School of Public Health published data from the Nurses Health Study which showed that intake of folate and vitamin B6 above the current recommended dietary allowance is important in the prevention of coronary heart disease among women. The study involved
80 082 women with no cardiovascular disease, cancer, high cholesterol or diabetes on entry to the study. During a 14 year period there were 658 cases of non-fatal heart attack and 281 cases of fatal coronary heart disease. Women in the highest folate intake group had around a 30 per cent reduced risk of disease. The risk of coronary heart disease was reduced by about 25 per cent in women who regularly used multiple vitamins.24
Those with the highest homocysteine levels may respond best to increases in folic acid intake, and above a certain level of intake, increasing folic acid may not affect homocysteine levels. In a 1997 Irish study, researchers assessed the effects of various doses of supplements on homocysteine levels. Of the three folic acid doses, 200 mcg appeared to be as effective as 400 mcg, while 100 did not lower levels sufficiently.25
Cancer
Several studies suggest that folic acid supplements can help to reduce the risk of cancerous changes in several areas such as the cervix, lung and gastrointestinal tract.
Colorectal cancer
In a study published in 1997, researchers at the Cleveland Clinic investigated the links between folate and cancerous changes in 98 patients with ulcerative colitis. Patients taking folic acid supplements had a 30 per cent lower risk of developing cancerous changes in the bowel. The lower the folate levels, the more advanced the degree of cancerous changes in the cells.26 In a 1997 Italian study, researchers also studied the effects of folate supplements on pre-cancerous cell changes in ulcerative colitis. The results showed that folate reduced these changes.27 Folic acid may also help to prevent the pre-cancerous changes in lung tissue caused by smoking.28
Cervical dysplasia
Folic acid supplementation may protect abnormal cells from becoming cancerous and may reverse cervical dysplasia in some cases. A 1996 study done at the University of Alabama at Birmingham suggests that supplements may be useful in preventing the initial changes but do not appear to affect the progress of established disease.29 Some researchers have found a higher risk of abnormalities in cervical tissue in women using oral contraceptives and suggest that folic acid supplements are beneficial in preventing cervical dysplasia in these women.30
Anemia
Folic acid is used to treat folic acid deficiency anemia and for supplementation in those suffering from sickle cell disease.
Mental function
Many psychiatric patients show folic acid deficiency, especially those suffering from depression. Supplements may be particularly beneficial in elderly people suffering from impaired mental function. This may be due to effects on neurotransmitters such as serotonin and dopamine.
Other uses
Folic acid supplements are given to those taking the drug, methotrexate, to prevent toxic side effects.31 Folic acid may be of value in the treatment of gout and may also shorten the recovery time from hepatitis. Supplements may be useful in the treatment of osteoporosis as increased homocysteine levels may lead to defective bone formation. Folic acid may also be useful in improving skin condition in vitiligo.32 Folic acid mouthwash may be useful in the treatment of periodontal disease and gum inflammation.
Interactions with other nutrients
Folic acid requires vitamin B12, niacin and vitamin C to be converted to its biologically active form. Vitamin C helps to reduce folic acid excretion. High folic acid intakes may reduce zinc absorption, although the effect is likely to be a subtle one.
Interactions with drugs
NSAIDs such as aspirin, ibuprofen and acetaminophen can increase folate requirements if taken for long periods. Anticonvulsant drugs such as phenytoin and phenobarbital also raise folate requirements which may be of particular concern as these drugs are often taken for long periods. Methotrexate increases requirements and it is recommended that people taking this drug for long periods also take folic acid supplements. Cholestyramine, chloramphenicol, estrogen, colchicine, antacids, antituberculosis drugs, trimethoprim, sulfasalazine, corticosteroid drugs and tobacco can raise folic acid requirements. Chronic alcohol use leads to folic acid deficiency.
Cautions
Large amounts of folic acid can mask anemia caused by vitamin B12 deficiency. Although this is rare, in some cases it may lead to permanent nerve damage. Amounts greater than 400 mcg per day should not be taken by anyone with anemia unless a diagnosis of pernicious anemia is ruled out.
Folic acid can interfere with the effectiveness of anticonvulsant drugs such as phenytoin and can result in an increase in seizure activity if large doses are taken.

Vitamin B12
Vitamin B12, which is also known as cobalamin, was the last B vitamin to be identified. It is water soluble, bright red in color and has an atom of cobalt at its center. The average adult body contains 2 to 5 mg of vitamin B12, with 80 per cent of this stored in the liver.
What it does in the body
Metabolism
Vitamin B12 is essential for metabolism of fats and carbohydrates and the synthesis of proteins. Vitamin B12 is also essential for the transport and storage of folate in cells and for conversion to its active form. Rapidly dividing cells, such as those in the epithelium and bone marrow, have the greatest need for vitamin B12.
Brain and nervous system
Vitamin B12 is involved in the manufacture of the myelin sheath, a fatty layer which insulates nerves. It is also essential in the formation of neurotransmitters.
Blood cells
The manufacture and normal functioning of blood cells requires vitamin B12.
Genetic material
Vitamin B12 is necessary for the production of nucleic acids, which make up DNA, the genetic material of the cell.
Absorption and metabolism
A compound known as intrinsic factor which is secreted by the cells lining the stomach is necessary for absorption of vitamin B12 from the small intestine. Those with malabsorption problems; such as celiac disease, low stomach acid, or who have had stomach or intestinal surgery; may have problems absorbing vitamin B12. Calcium and iron assist with vitamin B12 absorption.
Vitamin B12 is bound to proteins known as transcobalamins in the blood. It is excreted in the bile and re-absorbed. Those on diets which are low in vitamin B12 may obtain more from re-absorption than from food. Because of this re-absorption, vitamin B12 deficiency can take many years to become apparent.
The Schilling test, which uses a small dose of radioactive vitamin B12 and then a larger dose of normal B12 to flush this out, is used to measure the ability of a person to absorb vitamin B12.
Deficiency
As the body stores vitamin B12, symptoms of deficiency can take up to four to five years of poor dietary intake or lack of intrinsic factor production to appear. Deficiency is more commonly linked to the inability to absorb the vitamin due to lack of intrinsic factor than to insufficient dietary intake.
Elderly people
Vitamin B12 deficiency is more common in the elderly than in younger people, with around 15 per cent of elderly men and women affected. This is usually because of decreased absorption due to reduced production of intrinsic factor or to a stomach disorder known as atrophic gastritis. Supplementation can prevent irreversible neurological damage if started early. Elderly people with vitamin B12 deficiency may show psychiatric or metabolic deficiency symptoms even before anemia is diagnosed. Screening for low vitamin B12 levels is necessary in elderly people with mental impairment, although it has also been found that deficiency states can still exist even when blood levels are higher than the traditional lower reference limit for vitamin B12. Patients who are most at risk of vitamin B12 deficiency include those with gastrointestinal disorders, autoimmune disorders, Type I diabetes mellitus and thyroid disorders, and those receiving long-term therapy with gastric acid inhibitors.1
Blood
Vitamin B12 deficiency causes pernicious anemia with symptoms of tiredness, pallor, lightheadedness, breathlessness, headache and irritability. Red blood cells become abnormally enlarged and reduced blood platelet formation causes poor clotting and bruising. A high intake of folic acid can prevent the red blood cell changes caused by vitamin B12 deficiency. It does not, however, prevent the nerve damage which may only become apparent in later stages and which may not be reversible. Strict vegetarians, whose folic acid intakes are high while their vitamin B12 intakes are low, may be at particular risk of nerve damage.
Immune system
Vitamin B12 deficiency leads to reduced numbers of white blood cells which causes increased susceptibility to infection. Recent research has shown that elderly patients with low vitamin B12 levels have impaired antibody response to bacterial vaccine, even when there are no clinical signs of deficiency.2
Brain and nervous system
Vitamin B12 deficiency eventually leads to a deterioration in mental functioning, to neurological damage and to a number of psychological disturbances including memory loss, disorientation, dementia, moodiness, confusion and delusions. Alzheimer’s disease sufferers are often found to have low vitamin B12 levels, although it is unclear whether these are a contributing factor or a result of the disease.
Vitamin B12 deficiency leads to a loss of nerve-insulating myelin which begins at the peripheral nerves and eventually moves up to the spine causing decreased reflexes, abnormal gait, weakness, fatigue, poor vision and impaired touch or pain sensation. Other signs include tingling or loss of sensation and weakness in hands and feet, and diminished sensitivity to vibration and position sense.
Gastrointestinal system
Vitamin B12 deficiency causes poor cell formation in the digestive tract and leads to nausea, vomiting, loss of appetite, poor absorption of food, soreness of the mouth and tongue, and diarrhea.
Heart disease
Vitamin B12 deficiency may lead to increased levels of an amino acid called homocysteine, which has been linked to an increased risk of heart disease.3
Other symptoms
Vitamin B12 is involved in production of the genetic material of the cell and deficiency may cause defective production which could lead to cancer. A 1997 Australian study found that low levels of vitamin B12 could contribute to chromosome damage in white blood cells.4 Low levels of Vitamin B12 may also contribute to diabetic neuropathy, poor vision, recurrent yeast infections and infertility. Vitamin B12 affects bone cells, and deficiency may be risk factor for osteoporosis.5
Sources
Good sources of vitamin B12 include liver and organ meats, muscle meats, fish, eggs, shellfish, milk and most dairy products. Sea vegetables and fermented soybean products such as miso also contain forms of vitamin B12, although some research suggests that the human body may not be able to absorb these forms and they may even block true vitamin B12 absorption. Many vegetarian and vegan products are fortified with vitamin B12, including yeast extract, vegetable stock and soya milk. Cooking has little effect on vitamin B12 although some may be lost when food is cooked to temperatures above 212 degrees F.
Beef liver, cooked 85g 95.0 mg
Beef kidney, cooked 85g 43.6 mg
Trout, cooked 1 fillet 4.64 mg
Tuna, canned, 1 cup 4.38 mg
Pink salmon, cooked ½ fillet 4.29 mg
Beef steak, grilled 100g 2.11 mg
Haddock, cooked 1 fillet 2.08 mg
Tempeh 1 cup 1.58 mg
Cottage cheese 1 cup 1.36 mg
Clams ¾ cup 1.05 mg
Oysters 6 oysters 1.02 mg
Cheeseburger 1 serve 0.97 mg
Skim milk 1 cup 0.88 mg
Whole milk plain yoghurt 1 cup 0.86 mg
Whole milk 1 cup 0.83 mg
Feta cheese 1 wedge 0.64 mg
Miso 1 cup 0.54 mg
Eggs, hard boiled 1 large 0.56 mg
Eggs, scrambled 1 large 0.47 mg
Chicken, roast 1 cup, chopped 0.44 mg
Eggs, omelette 1 large 0.43 mg
Breaded fried chicken 6 pieces 0.31 mg
Cheddar cheese 1 slice 0.23 mg
Ham 1 slice 0.23 mg
Recommended dietary allowances
The RDAs for vitamin B12 have recently been raised in the US.
USA
Men 2.4 mcg
Women 2.4 mcg
Pregnancy 2.6 mcg
Lactation 2.8 mcg
UK
Men 1.5 mcg
Women 1.5 mcg
Pregnancy 2.0 mcg
Lactation
Australia
Men 2.0 mcg
Women 2.0 mcg
Pregnancy 3.0 mcg
Lactation 2.5 mcg
Supplements
Vitamin B12 is available in several supplemental forms, both oral and injectable. Cyanocobalamin is the main synthetic form and has a cyanide molecule attached. Methylcobalamin is one of two active forms of vitamin B12 and may be a more effective supplement.
Vegans are at particular risk of vitamin B12 deficiency and may need supplements. Vitamin B12 tablets should be taken one hour before food for optimal absorption.
Toxic effects of excess intake
There have been no reports of toxic effects even at high doses.
Therapeutic uses of supplements
Pernicious anemia
Both oral and injectable vitamin B12 supplements are used to treat pernicious anemia. In those who lack sufficient intrinsic factor and cannot absorb vitamin B12, it is usually given by injection, although there is evidence that oral administration in high enough doses is effective.6 An intranasal gel is also available.
HIV/AIDS
Lower than normal serum vitamin B12 levels are common in those infected with HIV and may help predict those patients in whom the disease will progress most rapidly.7 AIDS patients often show signs of nerve damage including numbness and tingling in the hands and toes, and vitamin B12 may be useful in treating these symptoms. Recent studies have found that deficiency of vitamin B12 is associated with lower measures of immune system effectiveness in HIV-positive people and that increasing vitamin B12 levels increases these counts.8,9
Sleep
Some research suggests that vitamin B12 might affect sleep quality and performance. In a 1996 study, researchers explored the effects of 3 mg of vitamin B12 on the quality of sleep and work performance of ten healthy, male staff members of an Austrian industrial plant. The results showed better sleep quality and shorter total sleep time in those taking supplements.10
Other uses
Vitamin B12 therapy has also been used to treat Alzheimer’s disease, childhood asthma in those sensitive to sulfites, insomnia, diabetic neuropathy, some psychiatric disorders including depression, and some forms of dermatitis.
Vitamin B12 injections are used by some people as a general tonic and many people report feelings of increased energy and improved health after these injections. Between 70 and 90 per cent of any dose over 1 mg is excreted into the urine.
Interactions with other nutrients
Vitamin B12 works closely with folic acid and vitamin B6 in a number of body functions. Vitamin B6 deficiency reduces vitamin B12 absorption.
Interactions with drugs
Acids and alkalis, water, sunlight, alcohol, estrogen and sleeping pills can destroy vitamin B12. Antacids, anti-epileptic drugs, cholestyramine and colchicine may decrease vitamin B12 absorption. Chloramphenicol and other bone marrow suppressant drugs may interfere with the red blood cell functions of vitamin B12. Smoking affects vitamin B12 metabolism.
Cautions
The clinically available cyanocobalamin form of vitamin B12 should not be used in patients with hereditary optic nerve atrophy or suspected cobalt hypersensitivity. Large doses of vitamin B12 should be used with caution in those with low blood levels of potassium (due to diuretic drugs or other causes).

Biotin
Biotin is a water soluble vitamin which was first isolated in 1936. As well as being obtained from dietary sources, biotin is also produced by gut bacteria.
What it does in the body
Biotin functions as an essential cofactor for several enzymes.
Metabolism
Biotin is essential for carbohydrate metabolism and in the synthesis of fatty acids. It also helps incorporate amino acids into protein.
Genetic material
Biotin is essential for cell growth and replication through its role in the manufacture of DNA and RNA, which make up the genetic material of the cell.
Hair
Healthy hair and nails require biotin.
Absorption and metabolism
Biotin is absorbed in the small intestine and any excess is excreted in the urine. Normally, the amount of biotin excreted in the urine and feces is up to six times greater than the amount eaten in food. This is due to the large quantities produced by gut bacteria.
Deficiency
Biotin deficiency is rare due to bacterial synthesis in the gut. Those at risk include infants with inherited deficiency disorders, babies fed biotin-deficient formula diets, those who eat large amounts of raw egg whites which inactivate biotin, and those who are fed intravenously.
Symptoms include hair loss, a scaly red rash around the nose, mouth and other body openings, conjunctivitis, anemia, high cholesterol, loss of appetite, nausea, lethargy, muscle pain, and tingling and numbness in the hands and feet. Mental symptoms include intense depression, sleeplessness and hallucinations. In infants, symptoms include seborrheic dermatitis (cradle cap), developmental delay and a lack of muscle tone. Biotin deficiency also affects the functioning of the immune system. A recent animal study showed a decrease in white blood cell function with biotin deficiency.1
Sources
Liver, kidney, brewer’s yeast, egg yolks, whole grains, breads, fish, nuts, beans, meat and dairy products are all good sources of biotin. Food processing techniques can destroy biotin.
Beef liver 100g 100 mcg
Peanuts, roasted 100g 39 mcg
Chocolate 100g 32 mcg
Eggs 100g 25 mcg
Peas, dried 100g 18 mcg
Cauliflower 100g 17 mcg
Mushrooms 100g 16 mcg
Hazelnuts 100g 14 mcg
Lima beans, dried 100g 10 mcg
Molasses 100g 9 mcg
Oysters 100g 9 mcg
Halibut 100g 8 mcg
Bacon 100g 7 mcg
Corn 100g 6 mcg
Chicken 100g 5-10 mcg
Milk 100g 5 mcg
Whole wheat 100g 5 mcg
Salmon 100g 5 mcg
Bananas 100g 4 mcg
Beef 100g 4 mcg
Onions, dry 100g 4 mcg
Grapefruit 100g 3 mcg
Carrots 100g 2 mcg
Cheese 100g 2 mcg
Recommended dietary allowances
The adequate intake for biotin has been set at around 30 mcg per day. This increases to 35 mcg per day during breastfeeding. Average daily biotin intake in the American diet is estimated to be around 28 to 42 mcg.
Supplements
Biotin is available commercially as isolated biotin or as a complex in brewer’s yeast.
Toxic effects of excess intake
There have been no reported toxic effects even at large doses.
Therapeutic uses of supplements
Large doses of biotin are used to treat infants with a potentially fatal genetic abnormality which leads to an inability to use biotin in the body.
Skin disorders
Biotin supplements are used to treat some skin disorders such as seborrheic dermatitis, which in infants appears to be caused by a biotin deficiency. Supplements are given either directly to the infant or to the mother if she is breastfeeding.
Diabetes
Biotin supplements may help to improve blood glucose control in diabetics by enhancing insulin sensitivity and increasing the activity of enzymes involved in glucose metabolism.2 Biotin in high doses may also be useful in the treatment of diabetic neuropathy. 3
Other uses
Biotin can be used to treat frail, splitting or thin fingernails and to improve hair condition.4 It is also used to treat gray hair, although this is only likely to be useful in cases where there is deficiency. Biotin may improve hair health through its action on the metabolism of scalp oils. Biotin has also been used to treat metabolic abnormalities in sufferers of Duchenne muscular dystrophy 5, to normalize fat metabolism in weight loss programs, and to treat intestinal candidiasis.
Interactions with other nutrients
Biotin works closely with folic acid, pantothenic acid and vitamin B12. It can lessen the symptoms of pantothenic acid and zinc deficiencies. Raw egg white contains a protein called avidin that prevents biotin absorption.
Interactions with drugs
Sulfa drugs, estrogen, and alcohol may raise biotin requirements. Prolonged use of anticonvulsant drugs may lead to biotin deficiency. Long-term use of antibiotics can affect the balance of the digestive system and reduce or stop the manufacture of biotin by bacteria.

Pantothenic acid
Pantothenic acid, which is also known as vitamin B5, takes its name from the Greek word “panto” meaning “everywhere” as it is found in a wide range of foods. It is also synthesized by intestinal bacteria.
What it does in the body
Metabolism
Pantothenic acid is essential for the release of energy from food. It is used in the manufacture of a compound called coenzyme A which plays a vital role in the breakdown of fats and carbohydrates. It is also necessary for building cell membranes.
Brain and nervous system
Pantothenic acid is necessary for the production of some neurotransmitters, such as acetylcholine, and is essential for normal nervous system function.
Immune system
Antibody synthesis requires pantothenic acid and it is also involved in wound-healing.
Hormones and glands
Normal adrenal gland function requires pantothenic acid as it is essential for production of adrenal hormones, such as cortisone, which play an essential part in the body’s reaction to stress. Pantothenic acid is also necessary for the production of other steroid hormones and cholesterol, as well as vitamin A, vitamin D and vitamin B12.
Red blood cells
The formation of healthy red blood cells requires pantothenic acid as it is involved in the production of compounds needed to make hemoglobin.
Absorption and metabolism
Pantothenic acid is absorbed from the intestine and excesses are excreted in the urine. The body has a limited ability to store pantothenic acid.
Deficiency
A deficiency of pantothenic acid has not been found naturally in human beings but has been induced under experimental conditions. It causes the adrenal glands to shrink and leads to symptoms of fatigue, headache, depression, sleep disturbances, personality changes, nausea and abdominal distress. Other symptoms of deficiency include numbness and tingling of the hands and feet, muscle cramps, impaired coordination, immune problems, dermatitis and itching.
Sources
Good sources of pantothenic acid include yeast, liver, eggs, wheatgerm, bran, peanuts, peas, meat, milk, poultry, whole grains, broccoli, mushrooms and sweet potatoes. Most vegetables and fruits contain small amounts. Heat, food processing techniques and canning destroy pantothenic acid.
Beef liver, cooked 85g 5.03 mg
Avocado 1 avocado 1.95 mg
Chicken, roast 1 cup, chopped 1.47 mg
Mushrooms, raw 1 cup, pieces 1.46 mg
Beef kidney, cooked 85g 1.44 mg
Trout, cooked 1 fillet 1.39 mg
Wheatgerm ½ cup 1.24 mg
Peanuts ½ cup 1.23 mg
Wheat bran 1 cup 1.21 mg
Lentils, cooked 1 cup 1.20 mg
Pink salmon, cooked ½ fillet 1.07 mg
Oysters 6 oysters 1.06 mg
Baked potatoes, flesh 1 medium 0.87 mg
Milk, skim 1 cup 0.77 mg
Lima beans, cooked 1 cup 0.76 mg
Whole milk 1 cup 0.73 mg
Tomato sauce, canned 1 cup 0.72 mg
Eggs, hard boiled 1 large 0.70 mg
Bulgur 1 cup 0.60 mg
Brown rice, cooked 1 cup 0.53 mg
Cottage cheese 1 cup 0.47 mg
Broccoli ½ cup, chopped 0.38 mg
Oranges 1 medium 0.33 mg
Almonds ½ cup 0.33 mg
Recommended dietary allowances
The adequate intake for pantothenic acid is set at 5 mg per day. The pantothenic acid content of the average American diet is 4 to 10 mg per day.
Supplements
Pantothenic acid is usually present in oral supplements as calcium pantothenate. Pantetheine is the most stable active form of pantothenic acid.
Toxic effects of excess intake
The risk of toxicity is very low. At high doses the side effects are mild diarrhea, fluid retention, memory loss, drowsiness, depression and nausea.
Therapeutic effects of supplements
High blood lipids
The pantetheine form of pantothenic acid lowers harmful LDL cholesterol and triglyceride levels and raises beneficial HDL cholesterol levels. Pantetheine may act by inhibiting cholesterol synthesis and accelerating the use of fats as an energy source. Diabetics have been shown to benefit from pantetheine supplements.
In a 1990 Italian study, researchers gave 900 mg per day of pantetheine to 24 women aged from 45 to 55 years who had cholesterol levels. After 16 weeks of treatment, significant reductions of total cholesterol, LDL cholesterol and LDL/HDL cholesterol ratio were seen. The treatment was about 80 per cent effective and none of the patients complained of adverse reactions.1
Other uses
Pantothenic acid supplements have been used in the support of adrenal function; to alleviate the symptoms of rheumatoid arthritis; in weight loss programs; to boost immunity during viral infections;2 and to speed up wound-healing. Supplements have also been reported to enhance athletic performance by improving endurance and aerobic capacity. Not all studies have shown beneficial effects.
Interactions with other nutrients
Pantothenic acid interacts with carnitine and coenzyme Q10 in body functions.
Interactions with drugs
Sulfa drugs, sleeping pills, estrogen and alcohol may raise pantothenic acid requirements.

Vitamin D
Vitamin D is both a hormone and a vitamin. It was identified in the 1920s after a long search for the cause and cure of rickets, which had been a significant health problem since the industrialization of northern Europe. Vitamin D is obtained from food sources and is also manufactured in the skin through the action of sunlight. There are three forms of vitamin D: vitamin D1 (calciferol), vitamin D2 (ergocalciferol) and vitamin D3 (cholecalciferol). Vitamin D2 is the form most commonly added to foods and nutritional supplements. These forms of vitamin D are converted in the liver and kidneys to the hormone, calcitriol, which is the physiologically active form of vitamin D.
What it does in the body
Bones and teeth
The most important role of vitamin D is to maintain blood calcium levels within an acceptable range. It stimulates intestinal calcium absorption and re-absorption in the kidneys, and regulates the metabolism of calcium and phosphorus, which are vital for many body functions including the normal growth and development of bones and teeth. It enables bones and teeth to harden by increasing the deposition of calcium into these structures and may also assist in the movement of calcium across body cell membranes.
Cell growth
Vitamin D is involved in normal cell growth and maturation and may play a part in cancer prevention. In test tube experiments, calcitriol seems to have anticancer properties, inhibiting the growth of human leukemia, colon cancer, skin cancer and breast cancer cells.
Immune system
Vitamin D is involved in the regulation of the immune system. It has several functions including effects on white blood cells known as monocytes and lymphocytes and seems to suppress function of several parts of the immune system.
Hormones
Vitamin D plays a role in the secretion of insulin by the pancreas, thus aiding in the regulation of blood sugar. Vitamin D suppresses both the action of the parathyroid gland and the action of a hormone from this gland and may play a role in the treatment of an overactive parathyroid.
Nervous system
Careful regulation of calcium levels is vital for normal nerve impulse transmission and muscle contraction. Vitamin D plays a role in the functioning of healthy nerves and muscles by regulating the level of calcium in the blood.
Absorption and metabolism
As with other fat soluble vitamins, fat in the intestine is necessary for vitamin D absorption. Vitamin D from food and supplements is absorbed through the intestinal walls and can be stored in the fat cells of the liver, skin, brain and bones in amounts sufficient for many months’ consumption. Exposure to sunlight in spring, summer and autumn usually makes up for any shortfall in dietary vitamin D and even brief exposure to sunlight during these times is adequate. There may, however, be problems in winter months in some climates. The production of vitamin D in the body is blocked by anything which blocks ultraviolet light including skin pigment, smog, fog, sunscreen, windows and hats.
Deficiency
Vitamin D deficiency leads to increased production of parathyroid hormone and the removal of calcium from the bones. In children, this results in rickets, a disorder in which the bones are so soft that they become curved from supporting the weight of the body. The equivalent in adults is osteomalacia which involves a softening of bones and causes bone pain and tenderness and muscle weakness. Other signs of deficiency include severe tooth decay and hearing loss, which is due to a softening of the bones in the inner ear.
Studies show that elderly people, particularly those who are housebound or in institutions, may be at high risk of vitamin D deficiency. A study published in 1998 in the New England Journal of Medicine found vitamin D deficiency in 57 per cent of a group of 290 patients who were admitted to hospital. In a subgroup of the patients who had no known risk factors for vitamin D deficiency, the researchers found that 42 per cent were deficient. They concluded that vitamin D deficiency was probably a substantial problem.1
There is some concern that the increasing use of sunscreens as skin cancer preventives may increase the risk of vitamin D deficiency. This is unlikely to be a problem in children and young people who do not usually wear sunscreen every time they go outside. However, older people who may be more concerned about sun damage to skin and who may go outside less often are more likely to be at risk.
Vitamin D deficiency is more common in winter in cold climates. This decline may lead to an increased risk of bone loss in elderly men and women according to a 1997 study by researchers at Tufts University in Boston. They examined vitamin D levels in 182 men and 209 women aged over 65. Levels were found to be lower in women. In wintertime levels were lower than in summertime. Travel, vitamin D intake and time spent outdoors increased the vitamin D concentrations.2
Other groups at risk of deficiency include alcoholics, those with gastrointestinal malabsorption disorders such as celiac disease, those taking anticonvulsant drugs, those who don’t drink milk or get much sunlight, those with absorption problems and darker skinned people living in colder climates. As vitamin D is converted in the liver and kidneys to calcitriol, its active form, sufferers of kidney and liver diseases may also be at risk of vitamin D deficiency.
Osteoporosis
Vitamin D regulates bone mineral density and a deficiency may lead to osteoporosis, a disease in which bones become lighter, less dense and more prone to fractures. (See page 653 for more information.) People with a certain type of vitamin D receptor may be more susceptible to osteoporosis. As the structure of the vitamin D receptor is genetically determined, this may eventually lead to a test to identify women at risk of the disease. Research suggests that women with different types of vitamin D receptor respond differently to vitamin D supplements given to build bone.3
Arthritis
Osteoarthrtitis
New research suggests that people with osteoarthritis who have low vitamin D intakes suffer more severe symptoms than those whose intakes are high. In a study done in 1996 researchers at Boston University studied more than 500 elderly people with osteoarthritis of the knee. They found that those with the lowest intakes and blood levels of vitamin D were three times more likely to see their disease progress than people with high intakes and blood levels. Vitamin D may help reduce the cartilage damage seen in osteoarthritis.4
Rheumatoid arthritis
Severe rheumatoid arthritis is associated with bone loss. In a 1998 study, German researchers investigated the links between disease activity and serum levels of vitamin D in 96 patients. They found that high disease activity was associated with alterations in vitamin D metabolism and increased bone breakdown. Low levels of vitamin D may also increase the proliferation of white blood cells and may accelerate the arthritic process in rheumatoid arthritis.5 Vitamin D supplements are likely to be useful in retarding these adverse effects of alterations in metabolism.
Cancer
Low levels of vitamin D have been linked to several cancers including those of the colon, prostate and breast. Laboratory experiments show that vitamin D can inhibit the growth of human prostate cancer6 and breast cancer cells7. Lung cancer and pancreatic cancer8 cells may also be susceptible to the effects of vitamin D. Sunlight also seems to be protective against several types of cancer, including ovarian9 and breast cancers, and this effect may be mediated by vitamin D levels.
Colorectal cancer
Several studies have suggested a link between low dietary vitamin D intake and colorectal cancer risk. In a 1996 study, researchers conducted a population-based case-control study to examine this relationship among 352 people with colon cancer, 217 people with rectal cancer, and 512 healthy people in Stockholm, Sweden. The researchers used questionnaires to assess the vitamin D intake for the preceding five years. The results showed that those with the highest vitamin D intakes were around half as likely to get cancers of the colon or rectum than those with the lowest intakes.10
Results from the Harvard Nurses Health Study published in 1996 suggest a link between vitamin D and colorectal cancer. The study involved 89 448 female nurses and covered the time period from 1980 to 1992 during which 501 cases of colorectal cancer were documented. The results showed a link between intake of total vitamin D and risk of colorectal cancer.11
Prostate cancer
Low vitamin D levels are linked to an increased risk of prostate cancer. In a study published in 1996, researchers at Brigham and Women’s Hospital in Boston collected blood plasma samples from 14 916 participants in the Physicians’ Health Study and measured vitamin D levels. Their analysis included 232 cases diagnosed up to 1992 and 414 age-matched control participants. The results showed a slightly reduced risk of prostate cancer in those with high vitamin D levels.12
The way a man’s body utilizes vitamin D could affect his risk of prostate cancer. A 1996 National Institute of Environmental Health Sciences study has found that men with a particular type of vitamin D receptor gene are less likely than others to develop the type of prostate cancer that requires surgery. Researchers looked at the receptor genes in 108 cancer patients and 170 men without cancer. The results showed that 22 per cent of cancer patients had two copies of a particular gene, while only 8 per cent of the cancer-free men did. These findings support the theory that vitamin D plays an important role in prostate cancer.13
Multiple sclerosis
There is some suggestion that abnormalities in vitamin D metabolism may be linked to multiple sclerosis. The hormonal form of vitamin D can prevent a disease similar to multiple sclerosis in mice. Multiple sclerosis is more prevalent in areas where there is less exposure to sunlight and some researchers believe that vitamin D protects against the disease.14
Diabetes
Vitamin D deficiency impairs glucose metabolism by reducing insulin secretion. This is likely to increase the risk of diabetes mellitus. Vitamin D supplements are likely to be useful in preventing diabetes in areas where vitamin D deficiency is common.15
In a 1997 study looking at the links between environmental factors and Type II diabetes, vitamin D levels were assessed in 142 Dutch men aged from 70 to 88 years of age. Thirty-nine per cent were found to have low vitamin D levels and tests showed that low vitamin D levels increased the risk of glucose intolerance.16
Heart disease
Low vitamin D levels may also increase the risk of atherosclerosis. Research published in 1997 in the American Heart Association journal Circulation suggests that a low level of vitamin D increases the risk of calcium build-up in atherosclerotic plaques and that higher levels reduce the risk of build-up. Researchers at UCLA School of Medicine measured the vitamin D levels in the blood of 173 men and women at risk of heart disease and also measured the build-up of calcium in coronary arteries (a common finding in coronary artery disease). The results suggest that calcium may regulate calcium deposition in the arteries as well as in the bone.17
Other effects
Vitamin D deficiency may also play a role in inflammatory bowel disease, tuberculosis, stroke and high blood pressure.
Sources
Fish liver oils, sardines, herring, salmon, tuna, liver, eggs and some dairy products are good dietary sources of vitamin D. Milk is often fortified with vitamin D and is a good source, but dairy products other than milk are not usually fortified with vitamin D.
Medicinal cod liver oil 1 tbsp 2271 IU
Pink salmon, canned 100g 624 IU
Tuna, canned in oil 1 can 404 IU
Whole milk, dried 1 cup 380 IU
Oysters 6 oysters 269 IU
Mackerel, canned in oil 100g 252 IU
Shiitake mushrooms, dried 4 mushrooms 249 IU
Sardines, canned in tomato sauce 1 sardine 182 IU
Fortified milk, evaporated ½ cup 97.9 IU
Whole milk, fortified 1 cup 92.7 IU
Skim milk, fortified 1 cup 92.7 IU
Chocolate milk, fortified 1 cup 92.7 IU
Beef salami 1 slice (23g) 80.3 IU
Low fat milk, dried ¼ cup 79.0 IU
Sardines, canned in oil 2 sardines 65.3 IU
Herring, smoked 1 fillet 48.0 IU
Natural raisin bran 30g 45.6 IU
Shrimp 4 large 42.6 IU
All Bran 30g 42.0 IU
Bran flakes 30g 42.0 IU
Corn flakes 30g 42.0 IU
Special K 30g 42.0 IU
Egg yolk 1 large 24.6 IU
Pork sausages 1 sausage, 10cm long 14.6 IU
Recommended dietary allowances
USA
Men 200 IU
(over 50) 400 IU
(over 70) 600 IU
Women 200 IU
(over 50) 400 IU
(over 70) 600 IU
Pregnancy 200 IU
Lactation 200 IU
UK
Men 400 IU
Women 400 IU
Australia
Men 200 IU
Women 200 IU
Pregnancy 400 IU
Lactation 400 IU
The tolerable upper intake limit has been set at 2000 IU per day.
Supplements
Vitamin D supplements are often available in the form of cod liver oil. Anyone on long-term anticonvulsant drug therapy, older people, and those who follow a strict vegan diet may benefit from supplements.
Toxic effects of excess intake
High daily doses of dietary vitamin D over an extended period of time can produce excessive calcium levels in the blood with symptoms of unusual thirst, metallic taste, bone pain, fatigue, sore eyes, itching skin, vomiting, diarrhea, urinary urgency, abnormal calcium deposits in blood vessel walls, liver, lungs, kidney and stomach. High doses also cause the build-up of calcium in the muscles which impairs their function. Doses of less than 1000 IU daily are unlikely to cause any adverse effects and prolonged exposure to sunlight does not cause toxic effects.
Large doses of vitamin D can irritate the urinary tract. There may be a link between excessive vitamin D intake and heart attacks, atherosclerosis and kidney stones in people who are susceptible.
Very high doses of vitamin D supplements may actually increase the risk of osteoporosis. In an article published in 1997, researchers at the Cedars Sinai Medical Center in Los Angeles reported four cases of osteoporosis linked to excessive use of vitamin D supplements. Each of the four patients had high levels of calcium and vitamin D metabolites in their urine and were taking dietary supplements which contained unidentified amounts of vitamin D. When the patients stopped taking the supplements, bone mineral density increased. Excessive vitamin D supplementation for six months or longer upsets calcium balance and affects bone mineral density.18
Therapeutic uses of supplements
Supplements are used to treat vitamin D deficiency and its symptoms.
Osteoporosis
Vitamin D is recommended in the treatment of osteoporosis in postmenopausal women. Several research studies suggest that vitamin D supplements reduce the occurrence of fractures in elderly people.
In a study published in 1997, researchers at Tufts University in Boston assessed the effects of calcium (500 mg per day) and vitamin D (700 IU per day) in 176 men and 213 women aged 65 years or older. When bone density was measured after a three-year period, those taking the supplements had higher bone density at all body sites measured. The fracture rate was also reduced by 50 per cent in those taking the supplements.19
Vitamin D supplements may also be useful in preventing bone loss in patients taking corticosteroid drugs. In a study published in 1996, researchers at the University of Virginia found that calcium and vitamin D supplements helped prevent the loss of bone mineral density in those taking the drugs for arthritis, asthma and other chronic diseases.20
However, other studies have not shown any reduction in fracture rates in those taking vitamin D supplements. A 1996 study which was carried out in Amsterdam looked at the effects of either vitamin D or a placebo on 2500 healthy men and women over the age of 70 who were living independently. The participants received a placebo or a daily dose of 400 IU of vitamin D for a three-and-a-half-year period. Dietary calcium intake was the same in both groups. Forty-eight fractures were observed in the placebo group and 58 in the vitamin D group.21
Other uses
Synthetic vitamin D analogs are used to treat the skin disorder, psoriasis, and are also being investigated for their ability to prevent and treat cancer.
Because of its effects on the immune system, many researchers are investigating the possibility of using vitamin D and related compounds to treat autoimmune disorders and to suppress rejection of transplanted organs.
Interactions with other nutrients
Vitamin D is necessary for calcium and phosphorus absorption and metabolism. Pantothenic acid is necessary for the synthesis of vitamin D.
Interactions with drugs
The cholesterol-lowering drug, cholestyramine, and mineral oil laxatives interfere with the absorption of vitamin D. Alcohol interferes with the conversion of vitamin D to its biologically active form.
People taking certain anticonvulsant drugs, such as phenytoin, may decrease the activity of vitamin D by increasing its metabolism. People taking this drug are likely to be at increased risk of osteoporosis and have high vitamin D requirements
Cautions
Vitamin D supplements should not be given to those with high calcium levels or high phosphorus levels, and should be given with caution to those suffering from cardiac or kidney diseases.

Vitamin K
Vitamin K was discovered in 1929. It is a group of three fat soluble vitamins: vitamin K1 (phylloquinone) which is made by plants, vitamin K2 (menaquinone) which is made by animals, birds and by bacteria in the intestines, and vitamin K3 (menaphthone or menadione), which is synthetic.
What it does in the body
Blood clotting
Vitamin K is used to make prothrombin and other proteins which are important in blood clotting. Vitamin K also plays a role in the conversion of prothrombin to thrombin, another protein important in blood clot formation.
Bone metabolism
A bone protein known as osteocalcin regulates the function of calcium in bone turnover and mineralization. Vitamin K is necessary for the conversion of osteocalcin to its active form. It is also necessary for the function of a protein known as MGP which is present in bones, teeth and cartilage.
Kidney function
Vitamin K is necessary for the production of a urinary protein involved in kidney function which inhibits the formation of calcium oxalate kidney stones. This may account for the fact that vegetarians, whose diets are often high in vitamin K, have a low incidence of kidney stones.
Absorption and metabolism
Vitamin K requires the presence of fats and bile in the gut in order to be absorbed. It is absorbed from the upper small intestine and transported to the liver.
Deficiency
Vitamin K deficiency is rare and usually only occurs in people who have prolonged diarrhea, obstructive jaundice, liver disease or malabsorption problems such as celiac disease. It can also occur in the elderly and in newborn and premature babies. Signs of deficiency are prolonged clotting time, easy bleeding and bruising, frequent nosebleeds, blood-stained urine and bleeding from the gut.
Osteoporosis
Vitamin K deficiency may contribute to osteoporosis as low levels have been found in sufferers of the disease. In a Japanese study published in 1997, researchers investigated the relationship between bone mineral density, vitamin K levels and other biological parameters of bone metabolism in 71 post-menopausal women and 24 women with menopausal symptoms receiving hormone replacement therapy. The results showed that women with reduced bone mineral density had lower levels of vitamin K1 and K2 than those with normal bone mineral density.1 Low levels have also been seen in osteoporotic men.2
Sources
Vitamin K is present in a wide variety of foods. Good sources of dietary vitamin K include dark leafy greens – spinach, broccoli, brussels sprouts – and olive, canola and soybean oils. Cabbage, carrots, avocados, cucumbers, leeks, tomatoes and dairy products such as yogurt are reasonable sources, and meats and cereals also contain some vitamin K. Freezing foods may destroy vitamin K but it remains stable when heated.
Broccoli, cooked ½ cup, chopped 200 mcg
Spinach, raw ½ cup, chopped 106 mcg
Avocado 1 avocado 80.4 mcg
Turnip greens, raw ½ cup, chopped 66.8 mcg
Lettuce ½ cup, shredded 55.9 mcg
Cabbage, raw ½ cup, shredded 48.3 mcg
Pistachio nuts, dried ½ cup 42.6 mcg
Watercress, raw ½ chopped 40.4 mcg
Soybean oil 1 tbsp 26.2 mcg
Snap beans, raw ½ cup 24.6 mcg
Plums ½ cup, slices 18.8 mcg
Canola oil 1 tbsp 19.7 mcg
Kiwi fruit 1 medium 19.0 mcg
Green peas, cooked ½ cup 17.5 mcg
Miso, dry ½ cup 14.4 mcg
Carrots, cooked ½ cup, slices 13.3 mcg
Sweet peppers ½ cup, chopped 8.08 mcg
Potatoes with skin 1 medium 8.10 mcg
Tomatoes 1 medium 7.38 mcg
Celery, raw ½ cup 6.84 mcg
Peanut butter 2 tbsp 7.20 mcg
Olive oil 1 tbsp 6.62 mcg
Cauliflower, boiled ½ cup 5.89 mcg
Cucumbers, raw 1 medium 5.72 mcg
Recommended dietary allowances
The RDA for vitamin K is 1 mcg per kg of body weight. It is assumed that half the necessary daily intake comes from intestinal bacteria.
USA
Men 80 mcg
Women 65 mcg
Pregnancy 65 mcg
Lactation 65 mcg
There are no established recommended nutrient intakes for vitamin K in the UK as it is assumed that manufacture by intestinal bacteria provides enough. In
Australia there is no RDI but a daily intake of approximately 75 to 150 mcg is considered adequate for adults.
Supplements
Vitamin K is available in some multivitamin supplements. Alfalfa tablets are high in vitamin K.
Toxic effects of excess intake
Reports of toxic effects from natural vitamin K are rare. Large doses of the synthetic form of vitamin K, menadione may cause hemolytic anemia and liver damage and should not be used therapeutically. Side effects of intravenous vitamin K injection include flushing, sweats, chest pain and constricted breathing. Intramuscular injection may cause pain, swelling and eczema. Some research suggests a link between neonatal vitamin K injections and childhood cancer (See below).
Therapeutic uses of supplements
Prevention of hemorrhage
Vitamin K injections may be given to patients before or after surgery to prevent hemorrhage. The injections may be also be used to reduce the risk of excessive bleeding in those with liver disease, jaundice, malabsorption problems or who are taking aspirin or antibiotics.
Hemorrhagic disease of the newborn
Newborn babies are often given a vitamin K injection soon after birth. Vitamin K is not readily transferred from mother to baby, and as newborn babies do not have the intestinal bacteria necessary to produce vitamin K, they are at increased risk of hemorrhage. Premature babies run an especially high risk of brain hemorrhage during delivery because their blood vessels may be too fragile to withstand the surges in blood pressure that can occur. Vitamin K supplements are often given to women who have a high risk of delivering premature babies.
Mothers who are taking anti-epileptic drugs are also given supplements of vitamin K as their babies are at particular risk of vitamin K deficiency. Vitamin K supplements should only be taken on the recommendation of a doctor.
Childhood cancers
In the early 1990s, researchers reported a possible increase in the risk of childhood cancers in children who were given vitamin K injections after birth. These injections are commonly used to reduce the risk of internal bleeding. However, the results of studies are inconclusive. This link was examined in four studies published in the British Medical Journal in 1998. The results of two of the four studies suggest that there is no association between vitamin K injections and cancer, one could not exclude the possibility, and the fourth suggested a possible increase in the risk of leukemia.
In the first study, researchers assessed the risk in over 1000 Scottish children up to 14 years of age.3 They looked at the links between several types of cancer, including leukemia, and did not find an association. In another study, researchers in Oxford, UK compared the incidence of cancer in groups of children from 94 maternity units with different vitamin K policies.4 Their results showed that a raised risk was occasionally associated with vitamin K, but the overall results were not significant. The researchers are quoted as saying that “it is unlikely that there is a greatly increased risk of childhood cancer attributable to intramuscular vitamin K given to newborns, if indeed there is any.” However, in another study the same researchers drew the conclusion that “the risk….. cannot be large, but the possibility that there is some risk cannot be excluded.”5
The results of the fourth study by researchers in the north of England indicate that there may be some risk.6 This study involved 685 children who developed cancer before age 15 and 3442 controls. The results showed a two-fold increase in risk of a type of cancer called acute lymphoblastic leukemia in 1 to 6 year olds who had been given vitamin K injections.
Some research suggests that oral supplements in three doses of 1 to 2 mg, the first given at the first feeding, the second at two to four weeks and the third at eight weeks may be an acceptable alternative to injections.7
In general, infants taking formula have a lower risk of hemorrhagic disease than those who are breastfed, as vitamin K levels are higher in formula. Maternal vitamin K supplements can reduce the risk of deficiency in breastfeeding newborn babies. In a study published in 1997, University of Wisconsin researchers showed that maternal vitamin K supplements of 5 mg per day increased the vitamin K content of breast milk to levels comparable with that in infant formula. Plasma vitamin K levels of babies increased compared to the placebo group.8
Osteoporosis
Vitamin K supplements may improve bone mineralization in postmenopausal women by boosting blood levels of osteocalcin and also possibly by decreasing calcium excretion through the urine. Research evidence suggests that vitamin K intakes much higher than the current recommendations improve biochemical markers of bone formation as well as bone density. Large supplemental doses of vitamin K have been used to treat osteoporosis.
Other uses
Vitamin K may be useful in the treatment of heavy menstrual bleeding. It has also been used with vitamin C to treat morning sickness.
Interactions with other nutrients
High intake of vitamin E (above 400 mg alpha TE (600 IU)) and vitamin A may antagonize vitamin K action and lead to an increased risk of hemorrhage.
Interactions with drugs
X rays and radiation, aspirin, cholestyramine, the anticonvulsant phenytoin and mineral oil laxatives can raise vitamin K requirements. Some snake venoms act by destroying vitamin K, thus causing uncontrolled bleeding. Vitamin K may be injected to stop the bleeding. Long-term use of antibiotics may produce vitamin K deficiency as these drugs can kill not only harmful bacteria but also the beneficial bacteria which produce vitamin K.
Cautions
Vitamin K supplements can interfere with the action of anticoagulant drugs such as warfarin.

A)   Günlük Ritim

            İnsanların tüm fizyolojik fonksiyonları, günün 24 saati boyunca ritmik değişiklikler gösterirler. Günlük ritim (Circadian Rythm) olarak bilinen fonksiyonel aktivite değişikliklerine göre, sabah saat 04:00 civarında; vücut ısısı, merkezi sinir sisteminin uyanıklığı, hormon salgıları ve benzeri beden fonksiyonları en düşük düzeylerine inerler. Bu saatlerden itibaren, bütün fonksiyonel aktivitelerdeki artış akşam saatlerine kadar devam eder. Akşam 20:00 civarında en yüksek düzeyine erişen bu fonksiyonlarda bir düşüş başlar ve fonksiyonlar yeniden en düşük düzeylerine erişirler. Akşam saatlerinde, günlük ritim düşüşü başlığında giderek artan bir uyku gereksinimi ortaya çıkar ve gece saatlerinde insan bedeni iyi bir uyku ile dinlendirilmelidir. Günlük ritmi en iyi temsil eden değişiklik metabolizmada ve buna bağlı olarak beden iç ısında görülür. Nitekim, beden iç ısısı en düşük düzeyinden başlayarak 2,5 ⁰C kadar yükselir.

1. Gece Çalışmalarının Etkisi

            Gece vardiyası olarak bilinen, gece çalışmalarında insan bedeninin biyolojik ritmi zorlanır ve zorunlu olarak birtakım değişiklikler geçirir. Bu değişiklikler, her insanda farklı sürelerde gerçekleşir. Gündüz vardiyasından geceye yada gece vardiyasından gündüze geçen işgörenlerde, yeterli bir günlük ritim uyumu yaklaşık 4-5  günde oluşur. Bazı işgörenlerde bu değişiklik daha uzun sürer ve ağır bir uyum stresi içinde kalırlar. Genelde, gece vardiyasından gündüze geçiş daha kolaydır. Uyumsuzluk gösteren işgörenlerin en önemli sorunu uyku saatlerindeki değişmedir. Gece uyumayan bu insanlar, gündüzleri de eski alışkanlıkları ile uyanık kalırlar yada düzensiz bir şekilde uyuyarak, gerektiği kadar dinlenemezler. Bu nedenle de iş verimleri de düşüktür. Verim düşüklülüğü bir vardiyadan diğerine geçiş ve uyum süreleri içinde daha da belirgindir. Ayrıca, yedi günü aşan gece vardiyalarından gündüze geçişte de önemli uyum zorlukları ortaya çıktığı saptanmıştır. Bu nedenle, gece vardiyalarının gerek mesai saatleri ve gerekse gün sayısı açısından kısa tutulması önerilir.

            İnsanların günlük ritmi konusunda yapılan çalışmalarda, aşağıdaki bulgular ilgi çekmiştir.

• Devamlı gece vardiyalarında, ilk dört hafta içinde verim gündüz vardiyasındaki verimin çok altındadır.
• Bir gece vardiyasını izleyen gündüz vardiyalarında, işgörenlerin göreve gelmedikleri gün sayısı oldukça yüksektir.
• İki haftalık gece vardiyalarında, işe gelmeme olayları, ikinci hafta giderek artmaktadır.
• Gece vardiyası uygulamalarının süresi arttıkça, işe gelmeme olaylarında bir azalma görülmeye başlar. Örneğin dört haftalık gece vardiyalarında devamsızlık, iki haftalık vardiyalardan daha düşük orandadır.
• Günlük ritim uyumu aktif iş şekillerinde daha çabuk oluşmaktadır.
• Bir hafta süreli gece vardiyalarında sabah saat 04:00 saatlerindeki işlem hataları, gündüz vardiyalarına nazaran yüzde 100 daha fazla bulunmuştur.

1. Vardiya Seçenekleri

            Vardiya çalışmalarına gereksinim duyulan işletmelerde, ne tip bir vardiya sisteminin seçileceğine karar verirken; biyolojik, teknik ve sosyal kriterler kullanılmaktadır. Bu konuda yapılan gözlemlerin sonuçları vardiya seçiminde yol gösterici olabilmektedir.

• Biyolojik kriterlere göre vardiyalar, iki yada üç gün gibi kısa süreli yada en az dört hafta gibi uzun süreli olarak planlanmalıdır.
• Teknolojik yaklaşımlarda, her işletmenin kendi gereksinimleri ve zorunlulukları dikkate alınmalıdır.
• Sosyal gereksinimler kriterine göre vardiyalar, işgörenlerin sosyal yaşantısını tedirgin etmeyecek şekilde, kısa süreli yada kişinin içinde bulunduğu toplumun yerleşik kurallarına en uygun bir zamanlama olarak düşünülmelidir.
• Kısa yada uzun vardiyalarda, biyolojik ritim etkisi hafta sonlarında bozulur. Uzun süreli vardiya sistemlerinde bu etki daha az bahsedilir.

            Endüstrilerin çoğunda önerilen vardiya sistemleri genellikle, değişen ekiplerin çeşitli vardiyalarda çalışma günlerini en aza indirmeyi amaçlar. İler endüstrilerde geliştirilen vardiya sistemleri Tablo-1 de gösterilmektedir.

Tablo-1 Devamlı Değişen Vardiyalarda