Organik kimyaya hızlı bir bakış

Jakob Magolan organik kimya ile ilgili düşüncelerinizi değiştirmeye geldi. Anlaşılır dili ve kullandığı çarpıcı grafiklerle bizlere en temel bilgileri öğretirken bir yandan da organik kimyanın korkunç bir ders olduğu algısını yıkıyor.

Kendinize sormanızı
istiyorum.

"Organik Kimya" lafını duyunca
ne hissediyorsunuz?

Aklınıza neler geliyor?

Neredeyse her üniversitede

organik kimya adında bir ders vardır.

Konuya ağır, işkence
gibi bir giriş yapılır.

Öğrenciler içeriğin
yoğunluğundan bunalır.

Eğer doktor, diş hekimi ya da
veteriner olmak istiyorsanız

bu dersi geçmek zorundasınız.

Bu yüzden pek çok öğrenci
bu bilimi önlerine konulan

bir engel olarak görür,

ondan korkar ve nefret eder.

Ona ayıklama dersi diyorlar.

Bir dersin gençlere yapabileceği
en kötü şey

onları ayıklamak.

Bu algı çok uzun zamandır
üniversite dışına yayılmış durumda.

Bu iki kelimeyle
ilgili evrensel bir korku var.

Bu bilimi hep sevdim

ve onu böyle bir
duruma getirmiş olmamızın

bir mazereti yok.

Ne bilim için ne de toplum için iyi

ve bence böyle olmamalı.

Bu ders daha kolay olmalı demiyorum.
Zaten olmamalı.

Fakat bu iki kelimeden anladığınız

hayatlarının çok sıkıntılı bir döneminde
olan tıp hazırlık sınıfı öğrencilerinin

deneyimleriyle eş değer olmamalı.

Bugün buradayım çünkü

temel organik kimya bilgisinin
değerli olduğuna inanıyorum.

Bence herkesin anlayabileceği
şekilde anlatılabilir.

Bugün size bunu kanıtlamak istiyorum.

Denememe izin verir misiniz?

Seyirciler: Evet!

Peki o zaman başlayalım.

(Gülüşmeler)

Elimde oldukça pahalı olan EpiPen var.

Bunun içinde epinefrin adı
verilen bir ilaç var.

Epinefrin kalp atışımı
yeniden başlatabilir

ya da öldürücü bir
alerjik reaksiyonu durdurabilir.

Şuraya bir enjeksiyon yeterli.

Vücudumun savaş ya da
kaç sistemini kontrol eden

bir kontak anahtarı gibi.

Kalp atışım, tansiyonum
yükselir ki kaslarıma kan gidebilsin.

Gözbebeklerim büyür.
Bana bir güç geldiğini hissederim.

Epinefrin pek çok insan için
yaşam umudu olmuştur.

Bu elinizde tutabileceğiniz
bir mucize gibi.

Bu epinefrinin kimyasal yapısı.

Organik kimya işte böyle bir şey.

Sadece çizgiler ve şekiller.

Pek çoğu için bir şey ifade etmiyor.

Size bu resme baktığımda ne
gördüğümü göstermek istiyorum.

Derinliği ve dönen parçaları olan

ve hareket eden fiziksel

bir obje görüyorum.

Buna bir bileşik ya da molekül diyoruz.

26 atom birbirine kimyasal
bağlar ile bağlı.

Atomların bu eşsiz dizilimi
epinefrinin kimliği.

Daha önce kimse bunlardan
bir tanesini görmedi

çünkü çok küçükler.

O yüzden buna soyut gösterim
diyeceğiz.

Size bunun ne kadar küçük
olduğunu anlatacağım.

Burada bir miligramın yarısı
kadarı suda çözünmüş hâlde.

Bir kum tanesinin ağırlığı kadar.

Burada bir kentilyon
epinefrin molekülü var.

18 tane 0 ediyor.

Hayal etmesi zor bir sayı.

Bu dünyada bizden 7 milyon tane var.

Galakside de 400 milyar yıldız
vardır herhalde.

Daha da büyük.

Eğer doğru bir tahmin
isterseniz,

dünyadaki tüm kumsallardaki,
tüm okyanusların ve göllerin

altındaki her bir kum tanesinin
buraya sığacak şekilde

küçüldüğünü düşünün.

Epinefrin o kadar küçük ki onu
asla göremeyiz,

hangi mikroskopla olursa olsun.

Ama nasıl göründüğünü biliyoruz

çünkü kendisini havalı isimleri olan
bazı karmaşık makinelerle

gösterebiliyor.

Nükleer manyetik
rezonans spektrometresi gibi.

Görünür olsun ya da olmasın
bu molekülü gayet iyi biliyoruz.

4 farklı atomdan
oluştuğunu biliyoruz, bunlar:

hidrojen, karbon, oksijen ve azot.

Bunlar onları göstermekte
sıklıkla kullandığımız renkler.

Evrendeki her şey
atom dediğimiz

küçük kürelerden oluşur.

Bu temel bileşenlerden
yaklaşık yüz tane var

ve her biri şu üç küçük parçacıktan
oluşuyor:

proton, nötron, elektron.

Atomları bu bildiğiniz tabloda
sıralıyoruz.

Her birine bir isim ve bir sayı veriyoruz.

Fakat hayat ve canlılık için
hepsi gerekli değil.

Sadece küçük bir kısmı, sadece bunlar.

Özellikle bu dört atom yaşamın
yapı taşları olarak

diğerlerinden ayrılıyor.

Bunlar epinefrinde bulunan atomlar:

hidrojen, karbon, azot ve oksijen.

Şimdi size en önemli
kısmı söyleyeceğim.

Bu atomlar bir dizi kurallar
çevresinde

birleşip molekül oluştururlar.

Hidrojen bir bağ yapar,

oksijen her zaman iki bağ yapar,

azot üç bağ yapar

ve karbon dört bağ yapar.

Bu kadar.

HOAC bir, iki, üç, dört.

Eğer 4'e kadar sayabiliyorsan
ve baş harfleri hatırlayabilirsen

bunu hayatının sonuna kadar
unutmazsın.

(Gülüşmeler)

Burada bu bileşenlerin
olduğu dört kâse var.

Bunları kullanarak
bir molekül oluşturabiliriz.

Epinefrinle başlayalım.

Atomların arasındaki bu bağlar
elektronlar sayesinde oluşur.

Atomlar elektronları kol gibi kullanarak
uzanıp komşularını tutarlar.

Her bağdaki iki elektron
el sıkışmaya benzer

ve el sıkışma gibi kalıcı değildirler.

Bir atomu bırakıp diğerini tutabilirler.

Kimyasal Reaksiyon dediğimiz şey budur.

Atomlar partner değiştirdiğinde
yeni moleküller oluşur.

Epinefrinin omurgası
çoğunlukla karbondan oluşur,

Bu olağandır.

Karbon yaşamın en sevdiği
yapı malzemesidir

çünkü pek çok atomla
tam ayarında bir güçle

el sıkışır.

Bu yüzden organik kimyanın tanımı
karbon moleküllerini inceleyen bilimdir.

Kurallarımıza uyan, düşünebildiğimiz
en küçük molekülleri oluşturalım.

Kurallarımızı tam olarak gösteriyorlar
ve tanıdık isimleri var:

su, amonyum ve metan,
H20, NH3 ve CH4.

Hidrojen, oksijen ve
azot kelimelerini

aynı atomdan iki tane bulunduran

bu üç molekül içinde kullanıyoruz.

Hâlâ kurallara uyuyorlar

çünkü aralarında sırasıyla bir,
iki ve üç bağ var.

Bu yüzden oksijene O2 deniyor.

Size yanmanın nasıl olduğunu
gösterebilirim.

Bu karbondioksit, CO2.

Onun üstüne de suyu, oksijeni yanına
da bazı çabuk tutan yakıtları koyalım.

Bu yakıtlar sadece hidrojen
ve karbondan oluşur.

O yüzden bunlara hidrokarbonlar deniyor.
Çok yaratıcıyız.

(Gülüşmeler)

Bunlar oksijen molekülleriyle
çarpıştıklarında

ki bunu motorda,
mangalda yapıyorlar

bir enerji açığa çıkar ve
yeni bir düzen oluştururlar.

Her bir karbon atomu bir CO2'nin
merkezi olur

ve iki oksijen tutar.

Tüm hidrojenler su moleküllerinin
bir parçası olur.

Her biri kurallara uymuş olur.

Kurallar duruma
göre,

bu üç molekül gibi
daha büyük moleküller için bile

olsa değişmezler.

En sevdiğimiz vitamin

en sevdiğimiz uyarıcının yanında.

(Gülüşmeler)

Morfin tıp tarihinin en önemli
hikâyelerinden birini oluşturur.

Morfin, tıbbın fiziksel acı üzerindeki
ilk zaferidir.

Her molekülün bir hikâyesi vardır.

Hepsi de yayınlanmıştır.

Bunları araştırmacılar yazar
ve diğer araştırmacılar da okur.

Bunu kâğıt üzerinde yapmak için
kullanışlı gösterimler vardır.

Size nasıl yapacağınızı anlatmalıyım.

Bir kâğıda epinefrin çizeriz

ve her bir küreyi harflerle değiştiririz.

Kâğıt üzerindeki bağlar da

düz çizgilere dönüşür.

Öne ya da arkaya doğru olan
bağlar, bazen içi

dolu bazen de derinliği
vermek

için kesik çizgiyle gösterilir.

Normalde bu karbonları
çizmiyoruz.

Onları saklayarak
zaman kazanıyoruz.

Bağlar arasındaki köşeler
karbonları temsil ediyor.

Aynı zamanda karbona bağlı
hidrojen atomlarını da gizliyoruz.

Karbon bize 4'ten az bağ

gösterdiğinde kalan bağları
hidrojenle yaptığını biliyoruz.

En son sıra OH ve NH arasındaki
bağlara geldi.

Onların arasındaki çizgileri
de siliyoruz

ve sonunda bu meydana çıkıyor.

Moleküller teknik olarak
böyle çizilir.

Wikipedia sayfalarında
gördükleriniz de böyledir.

Biraz çalışma gerektiriyor ama
bence buradaki herkes yapabilir.

Bu epinefrin,

aynı zamanda da adrenalin.
Aynı şeyler.

Böbrek üstü bezlerinden salgılanır.

Şu anda bu molekül vücudunuzda
dolaşıyor.

Doğal bir molekül.

Bu EpiPen bir kentilyon kadarını
daha size verebilir.

(Gülüşmeler)

Epinefrini koyun ya da sığırdan

elde edebiliyoruz.

Fakat bunu onlardan
elde etmedik.

Bu epinefrini fabrikada
ham petrolden elde ettiğimiz

daha küçük molekülleri
birbirine bağlayarak yaptık.

Yüzde yüz yapay.

Yapay kelimesi bazılarımızı
rahatsız ediyor.

Sanki doğal kelimesi bizi
hep iyi hissettiriyormuş gibi.

Bu iki molekül birbirinden
ayırt edilemez.

Burada aynı montaj hattında üretilen
iki arabadan bahsetmiyoruz.

Arabanın üzerinde bir çizik olabilir

ama atomu çizemezsin.

Bu ikisi soyut, neredeyse
matematiksel olarak özdeşler.

Atom ölçeğinde matematik
neredeyse gerçekliğe dokunur.

Bir epinefrin molekülü

nereden geldiğini hatırlamaz.

Sadece oluşmuştur

ve onu elde ettiğinde

artık doğal ve yapay gibi
kelimelerin bir anlamı olmaz.

Doğa da bizim sentezlediğimiz
gibi sentezliyor

fakat o bu işte bizden daha iyi.

Yeryüzünde yaşamdan önce

tüm moleküller küçüktüler, basittiler:

karbondioksit, su, azot

sadece basit şeyler.

Yaşamın ortaya çıkışı bunu
değiştirdi.

Yaşam, güneşle çalışan biyosentez
fabrikalarını getirdi.

Bu fabrikaların içinde küçük
moleküller birbirie çarparak daha büyük

molekülleri oluşturdu: karbonhidratlar,
proteinler, nükleik asitler,

yığınla olağanüstü oluşum.

Gerçek organik kimyacı
doğa aslında

ve onun yapıtları gökyüzümüzü
soluduğumuz oksijen gazıyla dolduruyor,

bu yüksek enerjili oksijen ile.

Bütün bu moleküller
güneşin enerjisiyle bir araya geldiler.

Enerjiyi bir pil gibi depoluyorlar.

Doğa, kimyasallardan oluşmuştur.

Belki bu kelimeyi geri kazanmamda
bana yardım edersiniz

çünkü bu kelime bizden çalındı.

Zehirli, zararlı,

yapay ya da doğal
olmayan anlamına gelmiyor.

Sadece madde demek, anlaşıldı mı?

(Gülüşmeler)

Kimyasallardan arınmış
bir kömür parçası olamaz

Bu çok saçma.

(Gülüşmeler)

Başka bir kelimeden
daha bahsetmek isterim.

Doğal demek güvenli
demek değildir.

Bunu hepiniz biliyorsunuz.

Doğadaki pek kimyasal
oldukça zehirlidir.

Bazıları da lezzetlidir.

Bazıları da zehirli ve lezzetlidir.

(Gülüşmeler)

Zehirli ve lezzetli.

Bir şeyin zararlı olup olmadığını
bilebilmenin tek yolu

onu test etmektir.

Sizden bahsetmiyorum.

Profesyonel toksikologlar
yapar bu işi.

İyi eğitimlidirler.

Onlara güveniyorum
siz de güvenmelisiniz.

Doğanın molekülleri her yerde.

Petrol dediğimiz, ayrışıp siyah

karışımlara dönüşen
moleküller de buna dâhil.

Bu molekülleri arıtıyoruz.

Gayet doğallar.

Onları saflaştırıyoruz.

Enerjiyi sürekli bunlardan üretmemiz

oradaki karbonlardan her birinin
CO2'ye dönüşmesi demek.

Bu da iklimi değiştiren
sera gazlarından bir tanesi.

Belki kimya bilmek bazı insanların
bu gerçeği kabullenmesini kolaylaştırır.

Bilemiyorum.

Fakat bu moleküller sadece
fosil yakıt değiller.

Aynı zamanda sentez dediğimiz
şeyi yapabilmemiz için

bulunabilen en ucuz ham madde.

Bunları LEGO parçaları gibi kullanıyoruz.

Bunları kontrol altında birleştirmeyi
ve birbirinden ayırmayı öğrendik.

Bunu kendim pek çok sefer yaptım

ama bunun mümkün oluşu bile
beni hâlâ şaşırtıyor.

Yaptığımız şey kutularca
LEGO parçasını alıp

çamaşır makinesinin içine boşaltmaktan
başka bir şey değil,

ama işe yarıyor.

Epinefrin gibi doğadakinin aynısı
olan moleküller yapabiliyoruz

ya da bu ikisi gibi sıfırdan yeni
moleküller yaratabiliyoruz.

Bunlardan bir tanesi çoklu sklerozun
semptomlarını azaltıyor.

Diğeri de T-tipi hücreli lenfoma denilen
bir çeşit kan kanserini iyileştiriyor.

Doğru boyut ve şekildeki bir molekül
kilide sokulan anahtar gibidir

ve kilide uyduğunda, bir hastalığın
kimyasına müdahale edebilir.

İlaçlar böyle etki eder.

Doğal ya da yapay olsun,

hepsi yalnızca önemli bir yere
rahatlıkla uyan moleküllerdir.

Fakat doğa onları
bizden daha iyi yapıyor.

Bu nedenle onunkiler daha etkileyici,

bunun gibi.

Bunun adı vankomisin.

Doğa bu heybetli canavara
bir çift küpe gibi taksın diye

iki klor atomu vermiş.

Vankomisini 1953'te Borneo'da ormanda bir
çamurlu su birikintisinin içinde bulduk.

Bir bakteri tarafından üretiliyor.

Bunu laboratuvar ortamında çok pahalıya
patlayacağından sentezleyemiyoruz.

Bizim yapamayacağımız kadar karmaşık
ama doğal kaynağından elde edebiliriz.

Ediyoruz da çünkü en güçlü
antibiyotikler arasında yer alıyor.

Ve her gün literatüre yeni yeni
moleküller rapor ediliyor.

Onları ya sentezliyoruz ya da
dünyanın her bir köşesinde buluyoruz.

İşte ilaçlar böyle bulunuyor

ve bu sayede doktorlarınız
muazzam güçlere sahip.

(Gülüşmeler)

Ölümcül enfeksiyonları iyileştirmek
ve daha niceleri.

Bugün bir hekim olmak beyaz atlı prens
olmaya benzer.

Onlar cesaret ve dinginlikle
savaş verirler

ve aynı zamanda da iyi teçhizatla.

Bu bağlamda nalbantların
da rolünü unutmayalım,

çünkü nalbant olmasa
işler çok daha farklı olurdu...

(Gülüşmeler)

Fakat bu bilim dalı
ilaçtan çok daha fazlası.

Bu yağları, çözücüleri, aromaları,
kumaşları, tüm plastikleri,

üstünde oturduğunuz minderi...

Hepsi üretilmiş
ve neredeyse hepsi karbondan.

Bu da hepsini organik kimyanın
birer parçası yapar.

Bu zengin bir bilim dalı.

Bugün birçok şeyi dâhil etmedim:

Fosforu, sülfürü ve diğer atomları

ve neden belirli şekillerde
bağ kurduklarını

ve simetriyi

ve bağ yapmayan elektronları

ve elektrik yüklü iyonları

ve reaksiyonları ve çalışma
mekanizmalarını... vesaire vesaire.

Ve sentezi öğrenmesi oldukça zaman alıyor.

Fakat buraya size organik
kimya öğretmeye gelmedim.

Size sadece onu göstermek istedim

ve bunu yaparken Weston Durland adlı
bir genç adamdan epey yardım aldım

ve siz onu çoktan gördünüz.

Kendisi kimya alanında
bir lisans öğrencisi

ve bilgisayar grafikleriyle
de arası oldukça iyi.

(Gülüşmeler)

Weston, bugün gördüğünüz

tüm hareketli molekülleri tasarladı.

O ve ben bu grafikler aracılığı ile
bu karmaşık bilim hakkında konuşmanın

nasıl daha kolay olabileceğini
göstermeye çalıştık.

Fakat temel hedefimiz size

organik kimyanın korkulacak
bir şey olmadığını göstermekti.

O, temelinde,
içinden doğal dünyanın

güzelliklerinin çok daha
zengin görüldüğü bir penceredir.

Teşekkürler.

(Alkışlar)