Doğadaki En Zehirli Maddelerden Biri: Oksijen!

Oksijen. Atom numarası 8 olan ve periyodik tabloda “O” harfi ile ifade edilen bir element. İsmi Yunanca ὀξύς (oksis – asit) kökeninden gelmektedir, çünkü isimlendirildiği zamanlarda bütün asit yapılı maddelerde oksijen bulunduğu düşünülüyordu. Oksijen atomu, kütlesel olarak hidrojen ve helyumdan sonra en fazla bulunan 3. elementtir. Oksijen, Carl Wilhelm Scheele tarafından 1773 yılında ve bir süre sonra Joseph Priestley tarafından 1774 yılında Wiltshire’da keşfedilmiştir. Fakat öncelik genellikle Priestley’e verilir çünkü onun çalışması daha önce yayınlanmıştır (1).

Evrimsel süreçte gezegenimizin oksijen düzeyi sürekli olarak değişim göstermiştir. 2,5 milyar yıl öncesi (ilk fotosentetik bakteriler) ile 600 milyon yıl öncesi (Kambriyen patlaması) arasında oksijen düzeyleri sürekli olarak artmıştır. Kambriyen döneminde bu oran %13 civarlarındadır. Sonra çok hücreli bitkilerin karaları işgal etmesi ile birlikte dünyadaki oksijen oranı hızla artmaya başlamış ve %28’lere kadar çıkmıştır. Bu dönemde karadaki canlılar devasa boyutlara ulaşmıştır. Daha sonra oksijen oranı %15’lere tekrar düşüş yaşayınca bu büyük boyutlardaki canlılar yaşama imkanı bulamayarak soyları tükenmiştir. Günümüzde ise atmosferdeki oksijen oranı %21 civarlarındadır (2).

Kaynak: https://earthscience.stackexchange.com/questions/14187/causes-of-fluctuations-in-atmospheric-oxygen-in-past-300-mya

Görüldüğü üzere oksijen, canlılık için en önemli elementlerden biri (En azından henüz tam tanımlamasını yapamasak da bizim bildiğimiz canlılık için öyle). Hatta dünya dışı yaşam arayışlarımızın en önemli maddelerinden biri olan suyun (H2O) bile içerisinde bulunan bir element. Bu canlılık için konuşmak gerekirse, oksijensiz bir hayat düşünemiyoruz. Peki sizce oksijenli hayat kolay mı?

Oksijen İle Yaşamak Kolay Mı?

Bu soruyu cevaplamadan önce biraz kimya bilgimizi tazeleyelim. Merak etmeyin bu yazıda üst düzey kimya konuşmayacağız, sadece birkaç temel şeyi hatırlamamız gerekiyor:

Şimdi hatırlarsanız bir takım atom veya moleküllerin birbiri ile etkileşip başka atom veya moleküller oluşturmasına kimyasal tepkimeler diyorduk. Örneğin hepimizin bildiği tuz (NaCl), sodyum (Na) ve klor (Cl)’un kimyasal tepkimeye girmesi ile oluşur (Na + Cl -> NaCl).

Bu kimyasal tepkimelerin bir türü de oksidasyon tepkimeleridir. Yanma tepkimeleri olarak da bilinir ve çok büyük oranda oksijen ile girilen tepkimelerdir. Zaten adı da bundan dolayı oksidayson tepkimesi olmuştur. Örneğin, metanın oksijen ile tepkimeye girmesi (CH4 + 2O2 -> CO2 + 2H2O) bir oksidasyon tepkimesidir. Biz bunu gerçek hayatta metanın yanması olarak gözlemleriz.

Metan gazı, evlerimizde kullandığımız doğal gaz içerisinde fazlasıyla bulunur. Ve çok yanıcı bir maddedir.

Aynı şekilde demirin oksijen ile tepkimeye girmesi de (4Fe + 3O2 -> 2Fe2O3) bir oksidasyon tepkimesidir. Bu tepkimeyi de biz demirin paslanması olarak gözlemleriz.

Demirin oksijen ile reaksiyona girmesi ile demirde paslanma gerçekleşir. Buna demirin kimyasal olarak yanması da diyebiliriz.

Bu oksidasyon tepkimesinin biraz daha içine girersek, atomlar arasında bir elektron transferi olduğu gerçeğine rastlarız. Bu tepkimelerde oksidasyona uğrayan atom veya molekül, oksijen atomuna elektron verir ve kendi yükünü artırır (Elektron eksi yüklü olduğu için, söz konusu atom eksi yükten kurtulduğunda yükü artar.) Örneğin ilk örneğimizde karbon “C” atomu -4 yükten +4’e çıkarak yük kazanmış oldu, yani oksidasyona uğradı, yani yandı. Aynı şekilde demirin “Fe” yükü de 0’dan +3’e çıkmıştır.

Bu tepkimelerde oksijen atomu, tepkimeye girdiği atom veya molekülleri oksidasyona uğratarak onların yükünü artırıyor, kendi yükünü ise azaltıyor. Oksijen hemen hemen girdiği bütün reaksiyonlarda oksidan bir rol üstlenir. Yani girdiği atom veya molekülü oksitler. Doğadaki en oksidan maddelerden biridir.

Nedir Bu Oksidan ve Antioksidan Hikayesi?

“Oksidan” bu kelimeyi bir yerlerden duymuş olmalıyız değil mi? Neydi..?

Bir de antioksidanlar vardı değil mi? Domates, siyah üzüm, böğürtlen gibi koyu renkli meyve ve sebzeler için çok kullanılan bir kelime. Antioksidan kelimesini faydalı anlamında kullandığımıza göre, demek ki oksidan olan şeyler bizim için zararlı.

Gerçekten de öyle, oksidan olan atom ve moleküller vücudumuz için çok zararlıdırlar. Bunlara aynı zamanda serbest radikaller de denir. Bu serbest radikaller yüksek bir kararsızlığa sahiptirler ve ilk gördükleri atom veya molekülle tepkimeye girip daha kararlı bir duruma geçmeye çalışırlar. Özellikle yağ ve proteinler başta olmak üzere vücudumuzdaki bütün yapılarla tepkimeye girip onların özelliğini bozabilirler. Daha kötüsü, bir serbest radikal bir molekül ile tepkimeye girerek kendisini kararlı hale geçirirken bu sefer de tepkimeye girdiği molekülü kararsız hale getirir ve onu bir serbest radikal yapar. Ve bu şekilde bir kısır döngü sonucu vücudumuza büyük zararlar verebilir.

Konusu açılmışken oksidan maddelere örnek verecek olursak; ateşle direkt temas eden gıdalar (Evet mangal gayet oksidan), kızarması sonucu rengi değişen gıdalar (Kızartmalar, cipsler, ekmeğin dışı gibi) ve dolaylı olarak glukoz ve fruktoz gibi şekerleri (Bunlar vücutta AGE dediğimiz yüksek oksidan özellikler gösteren moleküllere dönüşür) söyleyebiliriz.

Oksidan maddelerin vücudumuza verdiği zararlardan kurtulmak için de antioksidan yiyeceklerden sık ve düzenli tüketmemiz gerekiyor.

Oksijen Dost mu Düşman mı?

Şimdi, yukarıda bahsettiğimiz kimyasal tepkimelere göre oksijen doğada bulunan en oksidan maddelerden birisi. Yani aslında oksijen bizim için çok ama çok tehlikeli bir madde gibi gözüküyor. Normal şartlar altında vücudumuza aldığımızda önüne çıkan her şeyle tepkimeye girerek bizim ölmemize neden olması gerekiyordu. Ancak bu olmuyor.

Bunun ilk nedeni oksijenin doğada atom çifti olarak kararlı bir halde bulunması. İkinci nedeni ise evrimsel süreç içerisinde oksijenden olabildiğince çok faydalanırken, zararlarını da hücresel antioksidan mekanizmalar ile engellemiş olmamızdır.

Normalde her nefes alış verişimizde içimize potansiyel bir zehir soluyoruz. Bu potansiyel zehri enerji üretebilmek için kullanıyoruz ve buna da oksidatif fosforilasyon adını vermişiz. Yani yine lise biyoloji derslerimizi hatırlayacak olursak, glukoz ve oksijen kullanarak (Bir nevi glukozu yakarak, çünkü oksijen ile tepkimeye girdi) su, karbondioksit ve enerji üretiyoruz. Bununla birlikte normalde doğada kararlı halde bulunan oksijeni kararsız bir hale getirip onu süperoksit anyonuna çeviriyoruz. İşte asıl oksijenin oksidan olan formu bu form. Yani oksijeni kullanıp hayatta kalmak için enerji üretirken aynı zamanda bizi öldürecek olan bir zehir de üretmiş oluyoruz. Bu süperoksit anyonlarını etkisiz hale getirmek için de hücrelerimizde süperoksit dismutaz (SOD), glutatyon peroksidaz (GPX), katalaz gibi antioksidan mekanizmalarımız vardır. Bu antioksidan mekanizmalar ile bizi normalde öldürebilecek olan oksidan maddeler vücuttan uzaklaştırılır.

Yaşlanmanın Serbest Radikal Teorisi

Serbest radikaller bizim yaşlanmamızın nedenlerinden birisidir.

Bu antioksidan mekanizmaların çalışmasının azalması ile bir çok hastalık oluşabilir. Hepimizin en iyi bildiği ve kimsenin şu güne kadar kurtulmayı başaramadığı “yaşlılık” isimli hastalık da tam olarak bu şekilde gerçekleşiyor. Denham Harman’ın 1952’de yapmış olduğu “Yaşlanmanın Serbest Radikal Teorisi” tam olarak bu durumu anlatmaktadır (3). Antioksidan mekanizmalarımızın yavaş yavaş işlevini kaybetmesi ve oksidan maddelerin yavaş yavaş bize zarar vermesi bizim yaşlanmamızın en büyük etkenidir. Oksidan maddelerden ne kadar uzak durabilirsek ve antioksidan yiyecekleri ne kadar çok tüketebilirsek, yaşlanmayı o kadar yavaşlatabiliyoruz.

Sonuç olarak, aslında oksijensiz bir hayat düşünemiyorken aslında oksijenli bir hayat da çok düşünülesi değildir. Ancak vücudumuz bunu çok güzel bir şekilde ayarladığı için ve oksijenin verebileceği potansiyel zararı en aza indirebildiği için bizler şu an bu hayatı sürdürebilmekteyiz. Ve yine her ne kadar eksikleri olsa da bu teorinin bize gösterdiğine göre yaşlanıp ölmemizin bir nedeni de yine bu oksijen gibi gözüküyor.

Kaynaklar ve İleri Okuma

  1. https://tr.wikipedia.org/wiki/Oksijen
  2. https://evrimagaci.org/evrimsel-surec-11-tek-hucrelilikten-cok-hucreliligin-evrimi-ve-kambriyen-patlamasi-baslangici-900-635-milyon-yil-once-205
  3. https://www.wikipedia.com/en/Free-radical_theory_of_aging

Orijinal Metin: Konuşulacak Şeyler

Osman Karakuş

Osman Karakuş

Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Farmakoloji AD -Benim hayat amacım bir gökkuşağı çizmek. Bunu yapabilmek için kırmızı, turuncu, sarı, yeşil, mavi, lacivert ve mor kalemlere ihtiyaç var. Ama benim elimde sadece siyah kalem var. Bu yüzden ben de "Gökkuşağı nasıl çizilir"i yazmaya başladım.

Bunları da sevebilirsiniz

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir