Deney ve grafik kampı

Bir öğrenci aynı patatesten eşit büyüklükte beş dilim keser, her birini tartar ve tuz oranı farklı beş bardak suya koyar. Bir saat sonra dilimleri yeniden tartar. Saf sudaki dilim ağırlaşmış, en tuzlu sudaki dilim hafiflemiş ve yumuşamıştır; aradaki bardaklardaki dilimler ise sırayla değişmiştir. Öğrenci sonuçları bir grafiğe döker: yatay eksende tuz oranı, düşey eksende kütle değişimi. Çizgi yukarıdan başlar, aşağı iner ve bir noktada sıfırı keser. O nokta, patates hücrelerinin içiyle dışarıdaki suyun yoğunluğunun eşit olduğu yerdir. Sınavda böyle bir deney, birkaç satırlık bir metin ve tek bir grafikle sorulur; öğrenciden de bu kesişme noktasının ne anlama geldiğini, deneyin neyi kanıtlayıp neyi kanıtlamadığını görmesi beklenir. Bu kampta önce bir deney metnini sistemli biçimde okumayı, ardından biyolojide en sık çıkan grafik türlerini ve bunlarda yapılan tipik hataları çalışıyoruz.

• Bir deneyde bağımsız, bağımlı ve sabit tutulan değişkenleri ve kontrol grubunu belirlersin.
• Deney sonucundan hangi yargıya varılabileceğini, hangisine varılamayacağını ayırt edersin.
• Enzim, osmoz, sınırlayıcı etken ve DNA miktarı grafiklerini okuyup yorumlarsın.
• Grafik sorularındaki eksen ve ölçek tuzaklarını fark edersin.

Deney metnini okumak için beş soru

Bir deney sorusu geldiğinde metni okurken şu beş soruyu sırayla sor:

• Ne değiştirildi? Araştırmacının bilerek farklı tuttuğu etken bağımsız değişkendir. Kancadaki deneyde bu, suyun tuz oranıdır.
• Ne ölçüldü? Bağımsız değişkene bağlı olarak değişip değişmediğine bakılan sonuç bağımlı değişkendir. Kancada bu, dilimlerin kütle değişimidir.
• Ne sabit tutuldu? Sonucu etkileyebilecek öteki etkenlerin hepsi aynı bırakılmalıdır: dilimlerin büyüklüğü, patatesin türü, sıcaklık, bekleme süresi. Bunlara sabit tutulan değişkenler denir. Bir deneyde aynı anda iki etken değiştirilirse, sonucun hangisinden kaynaklandığı anlaşılamaz.
• Kontrol nerede? Bağımsız değişkenin uygulanmadığı ya da olağan değerinde tutulduğu gruba kontrol grubu denir. Kancada saf su, öteki bardaklarla karşılaştırma yapılan kontroldür.
• Sonuç ne söylüyor, ne söylemiyor? Deney yalnız sınadığı etken hakkında, yalnız sınadığı koşullarda bilgi verir.

Deneyden önce araştırmacının sınamak istediği, doğrulanabilir ya da yanlışlanabilir bir öngörüsü vardır; buna hipotez denir. "Tuz oranı arttıkça patates dilimleri su kaybeder" bir hipotezdir. Deneyin sonucu hipotezi destekler ya da çürütür; ama tek bir deney bir hipotezi kesin olarak kanıtlamaz, yalnız onu güçlendirir.

Doğru yargı, aşırı yargı

Deney sorularında en sık yapılan hata, sonuçtan deneyin söyleyemeyeceği bir yargı çıkarmaktır. Bir bitkiyi ışıkta ve karanlıkta yetiştirip yalnız ışıktakinin yeşil kaldığını gören biri "ışık yeşil renk oluşumunu etkiler" diyebilir. Ama "sıcaklık da etkilemez" ya da "bütün bitkilerde böyledir" diyemez; bu deney sıcaklığı sınamamış, tek bir bitki türünü incelemiştir. Seçeneklerde "kesinlikle", "her zaman", "yalnız" gibi sözcüklerle kurulan genellemeler çoğunlukla deneyin sınırını aşar. Doğru seçenek genellikle deneyin gerçekten değiştirdiği etkenle ölçtüğü sonuç arasında kurulan ilişkidir.

Güvenilir bir sonuç için deneyin birden çok kez tekrarlanması ve her grupta yeterli sayıda örnek kullanılması gerekir. Tek bir patates dilimiyle yapılan ölçüm, şans eseri bir sapmayı gerçek bir etki sanmaya yol açabilir.

Enzim grafikleri

Enzim etkinliği ile sıcaklık arasındaki grafik önce yükselir, bir optimum noktada tepe yapar, sonra hızla düşer. Düşüş, yüksek sıcaklığın enzimin yapısını bozmasından kaynaklanır ve bu bozulma çoğunlukla geri dönmez. Düşük sıcaklıkta ise enzim yavaşlar ama bozulmaz; ısıtılınca yeniden çalışır. Grafikte iki yanın simetrik olmaması bu farkı gösterir.

pH grafiği de tepe biçimindedir, ama tepe noktası enzime göre değişir: midede çalışan bir enzimin optimumu asidik, ince bağırsakta çalışanınki hafif bazik bölgededir. Aynı grafikte iki ayrı tepe görüyorsan iki ayrı enzim söz konusudur.

Substrat derişimi arttıkça tepkime hızı önce artar, sonra bir değerde yataylaşır. Yataylaşma, bütün enzim moleküllerinin dolu çalıştığını, yani doygunluğu gösterir; bu noktada hızı artırmak için substrat değil, enzim eklemek gerekir.

Osmoz grafikleri

Kancadaki gibi grafiklerde kütle değişiminin sıfırı kestiği nokta, hücrenin iç yoğunluğuna eşit olan dış yoğunluğu gösterir. Bu noktanın solunda hücre su almış, sağında su kaybetmiştir. Eğrinin dikliği, yoğunluk farkı büyüdükçe su geçişinin hızlandığını gösterir.

Sınırlayıcı etken grafikleri

Bir etken arttıkça bir olayın hızı önce artıp sonra plato yapıyorsa, platoda artık o etken değil, başka bir etken hızı sınırlamaktadır. Örneğin bir bitkide ışık şiddeti arttıkça fotosentez hızı önce artar, sonra sabitlenir; sabitlendiği yerde hızı belirleyen karbon dioksit miktarı ya da sıcaklık olabilir. Grafikte aynı eğrinin daha yüksek bir platoya çıkan ikinci bir çizgisi varsa, o çizgi için sınırlayıcı etkenin artırıldığı anlaşılır.

DNA miktarı grafikleri

Hücre döngüsünde DNA miktarının zamana göre grafiği basamaklıdır: S evresinde yükselir, bölünmenin sonunda düşer. Grafikte kromozom sayısı değil, DNA miktarı gösterildiğine dikkat et; iki büyüklük farklı davranır. Mayozda iki ardışık düşüş, mitozda tek bir düşüş görülür.

Popülasyon büyüme grafikleri

Bir popülasyonun birey sayısının zamana göre grafiği de sık sorulur. Kaynakların sınırsız olduğu bir ortamda, örneğin besinli bir kaba konan az sayıda bakteride, birey sayısı giderek hızlanarak artar ve eğri J harfine benzer. Gerçek ortamlarda ise besin, yer ve öteki kaynaklar sınırlıdır; bir süre sonra artış yavaşlar ve eğri, ortamın besleyebileceği en yüksek birey sayısı olan taşıma kapasitesi düzeyinde yataylaşır. Bu eğri S harfine benzer. S eğrisinin yataylaştığı yerde doğumlar ile ölümler yaklaşık olarak dengelenmiştir.

Tablodan grafiğe

Bazı sorular veriyi tablo halinde verir ve doğru grafiği seçmeni ister. Önce bağımsız değişkeni yatay, bağımlı değişkeni düşey eksene yerleştir. Ardından tablodaki değerlerin artış mı, azalış mı, önce artış sonra düşüş mü gösterdiğine bak. Seçeneklerdeki grafiklerden bu genel biçime uymayanları ele; kalanlar arasında başlangıç değerini ve tepe noktasının yerini karşılaştır.

Eksen tuzakları

• Ölçek: Düşey eksen sıfırdan başlamıyorsa küçük farklar büyük görünür.
• Birim: "Toplam" ile "birim zamandaki" değerler farklı eğriler çizer.
• İki eksen: Aynı grafikte iki ayrı düşey eksen varsa her eğrinin hangi eksene ait olduğunu kontrol et.
• Ara değerler: Grafiğin ölçülen noktaların dışındaki kısmı için kesin yargıya varılamaz.

Sıradaki kamp, kalıtım sorularını tek bir çözüm düzeniyle hızlı ve hatasız çözmeyi ele alıyor.

Örnek 1 — Değişkenler

Soru: Bir öğrenci aynı türden fasulye fidelerini farklı renkte ışık altında yetiştirip iki hafta sonra boylarını ölçüyor. Bu deneyde bağımsız değişken hangisidir?

• A) Fidelerin boyu
• B) Fidelerin türü
• C) Işığın rengi
• D) Bekleme süresi
• E) Saksı büyüklüğü

Çözüm: Araştırmacının bilerek farklı tuttuğu etken ışığın rengidir; boy ölçülen sonuçtur. Cevap: C.

Örnek 2 — Aşırı yargı

Soru: 20 °C ve 30 °C'de yapılan bir deneyde bir enzimin 30 °C'de daha hızlı çalıştığı görülüyor. Hangi yargıya varılabilir?

• A) Enzimin optimum sıcaklığı kesinlikle 30 °C'dir.
• B) Enzim 40 °C'de daha da hızlı çalışır.
• C) Bütün enzimler 30 °C'de en hızlıdır.
• D) Sınanan iki sıcaklıktan 30 °C'de enzim daha etkindir.
• E) Sıcaklık enzimi hiç etkilemez.

Çözüm: Deney yalnız iki sıcaklığı karşılaştırmıştır; optimum ya da öteki sıcaklıklar hakkında kesin bir şey söylenemez. Cevap: D.

Örnek 3 — Doygunluk

Soru: Substrat derişimi-tepkime hızı grafiği bir değerden sonra yataylaşıyor. Hızı artırmak için ne yapılmalıdır?

• A) Enzim miktarı artırılmalıdır.
• B) Substrat miktarı artırılmalıdır.
• C) Sıcaklık çok yükseltilmelidir.
• D) pH sıfıra indirilmelidir.
• E) Hiçbir şey hızı değiştiremez.

Çözüm: Yataylaşmada bütün enzimler doludur; daha çok enzim eklemek gerekir. Cevap: A.

Örnek 4 — Osmoz grafiği

Soru: Patates dilimlerinin kütle değişimi-tuz oranı grafiğinde eğrinin sıfırı kestiği nokta neyi gösterir?

• A) Hücrelerin en çok su aldığı oranı
• B) Hücrelerin öldüğü oranı
• C) Hücre içi ile dış ortamın yoğunluğunun eşit olduğu oranı
• D) Deneyin hatalı olduğunu
• E) Tuzun hücreye girmediği oranı

Çözüm: Kütle değişmediğine göre net su geçişi yoktur; iç ve dış yoğunluk eşittir. Cevap: C.

• Aynı anda iki etkeni değiştiren deneyden sonuç çıkarmak. Sonucun hangi etkenden geldiği anlaşılamaz.
• Deneyin sınamadığı bir etken hakkında yargıya varmak. Sonuç yalnız değiştirilen etken için geçerlidir.
• Grafiğin ölçülmeyen kısmını kesin bilmek. Ölçülen aralığın dışı tahmindir.
• Enzim sıcaklık grafiğini simetrik sanmak. Yüksek sıcaklıktaki düşüş daha keskin ve çoğunlukla kalıcıdır.
• DNA miktarı ile kromozom sayısı grafiklerini karıştırmak. İkisi farklı noktalarda değişir.