Entropi Nedir ?

Entropi Nedir ?, OkuGit.Com - Tarih, Güncel, Kadın, Sağlık, Moda Bilgileri Genel Bloğu

Entropi Nedir ?

Entropi, bir sistemin düzensizliğinin ve rastgeleliğinin ölçüsü olarak tanımlanabilir. Odanızın dağınık halinin düzensizlik seviyesi, toplu halinden daha fazladır. Bir poşetin içindeki gaz moleküllerini hayal edin. Gaz moleküllerinin hareketini gözlerinizin önüne getirin; moleküller bir köşeye doğru hareket ederse düşük entropi durumu, poşette dağılmış bir şekilde hareket ediyorlarsa da yüksek entropi durumu söz konusu olacaktır.

Peki, Termodinamiğin İkinci Yasası ile ilgili olan bu kavramın, biyolojiyle ilgisi nedir?

Chargaff Kuralları: DNA Simetrisi ve Entropi
DNA’daki nükleotitlerin yapısında Adenin (A), Guanin (G), Sitozin (C) ve Timin (T) adı verilen organik bazlar bulunur. DNA molekülü, 19. yüzyılda keşfedildiğinden beri birçok bilim insanı tarafından incelenmişti. Bu molekül üzerinde çalışmalar yürüten bilim insanlarından biri olan Erwin Chargaff, 1949-1951 yılları arasında yapmış olduğu incelemeler sayesinde Chargaff Kuralları olarak bilinen bir yasalar bütünü tanımlamıştır.

ent 300x169 - Entropi Nedir ?

Birinci kurala göre, Guanin bazları sayısı, Sitozin bazlarının sayısına ve Timin bazlarının sayısı, Adenin sayısına eşit olmalıdır, yani: A = T ve G = C
İkinci kurala göre, pürinlerin (bu durumda Adenin ve Guanin) miktarı, pirimidinlerin (Timin ve Sitozin) miktarına eşit olmalıdır: A + G = T + C
Üçüncü kurala göre de, amino gruplu bazların (Adenin ve Sitozin) ve keto gruplu bazların (Guanin ve Timin) toplamı eşit olmalıdır: A + C = T + G
1968 yılında, Erwin Chargaff, çift sarmallı DNA molekülünün bir sarmalında Adenin sayısının Timin sayısıyla ve Guanin sayısının Sitozin sayısıyla neredeyse aynı olduğunu keşfetmişti. Böyle bir DNA simetrisinin nedeni yakın zamana kadar açıklanamamıştı. Bazı araştırmacılar, Chargaff’ın ikinci kuralını açıklayabilmek için bir matematiksel model tasarladılar.

ent2 300x209 - Entropi Nedir ?

Teorik fizikçiler, antropologlar ve biyologlar dahil olmak üzere birçok araştırmacı birlikte çalışarak, DNA’da meydana gelen bu simetrinin aslında çift sarmalların baskısı ve maksimum entropi ilkesinden kaynaklandığını keşfetti. Elde ettikleri sonuçlar, canlı organizmaların evrimi sırasında DNA molekülündeki çift sarmalın entropisini artıran süreçlerin avantajlı olduğunu gösteriyor.

Bilim insanları, entropi üzerinden DNA ile ilgili başka bir çalışma daha yürütmüştü. Topolojik ve genelleştirilmiş topolojik entropiyi kullanarak DNA dizilerinin karmaşıklığını hesapladılar. Ekzonların (DNA’da protein kodlayan bölüm) ve intronların (kodlanmayan DNA bölümü) dijitalleştirilmiş entropi değerlerini karşılaştırarak, birbirlerinden çok farklı olduklarını gördüler.

ent3 300x169 - Entropi Nedir ?

Entropinin Dokuların Oluşmasındaki Rolü
Dokuları, aynı görevi gören hücre topluluklarının oluşturduğunu biliyoruz. Yakın bir zamana kadar hücrelerin, böyle yapıları sadece hücreler arası doğrudan temasla ve biyokimyasal süreçlerin yardımıyla oluşturdukları düşünülüyordu. Bilim insanlarının sürdürdüğü bir araştırmada bunun aslında öyle olmadığı anlaşıldı.

Amerika’dan, İtalya’dan, İran’dan ve Hollanda’dan araştırmacılar, ‘’temas yönlendirmesi’’ olarak adlandırılan olayın aslında entropiye de bağlı olduğunu keşfetmişlerdi. Temas yönlendirmesi, hücrelerin anizotropik bir ortamda belirli bir yöne doğru hareket etmesi olayıdır. Bu olayın, doku gelişiminde ve homeostazında önemli bir rolü var.

ent4 300x87 - Entropi Nedir ?

Araştırmada, fibronektinden yapılmış mikropatern kanalları içeren substratlarda insan kas hücreleri, birbirlerine temas etmeyecek şekilde yerleştirilmişti. Hücreler yaklaşık 160 mikron çapındaydı ve 50, 160 ve 390 genişliğinde kanallarda teker teker gözlemlendiler. Gözlemlerinin sonucunda, daha dar kanallarda bulunan hücrelerde ‘’temas yönlendirmesinin’’ gerçekleştiğini fark ettiler; çünkü daha dar ortamlara uyum sağlamak için, hücreler şekil ve enerjilerini değiştirmek durumundalar.

Ancak daha geniş kanallarda da bu olayın gerçekleşmesinin nedeni, araştırmacılara göre, entropi artışıydı. Şöyle yazıyorlar:

Hizalı bir sistemin maksimum düzensiz olması size mantıksız gelebilir, ama bu durumda, en hizalı sistem, en düzensiz olanıdır.
Bunu bir örnekle açıkladılar: Bir kibrit kutusu düşünün. Kutuyu salladığınızda, kibritler kutunun kenarına dizilecektirler.

(Visited 32 times, 1 visits today)
Admin

Admin

Yorum Yazabilirsiniz

%d blogcu bunu beğendi: