Canlılarda enerji dönüşümü 10. sınıf

Metabolizma:hücrede gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonların tümüdür.

A-Anabolizma Dış ortamdan alınan veya hücredeki reaksiyonlar sonucu
oluşan basit moleküllerden hücrenin ihtiyaç duyduğu kompleks veya diğer
moleküllerin sentezlenmesidir.ProteinRNAFotosentezKemosentez vb.

B-Katabolizma: Dış ortamdan alınan veya hücrede daha önce üretilip
işlevlerini kaybetmiş kompleks moleküllerin enerji üretimi veya
yapıtaşı

üretimi için daha basit moleküllere parçalanmasıdır.Hücre içi ve dışı sindirimO2 li ve O2 siz solunum

ATP(Adenozintrifosfat):
Yapısı:
1-Adenin nucleotid 2-Riboz 3- 3(Üç) fosforik asit

Özellikleri:
1-Yapısında iki yüksek enerjili fosfat bağları bulunur
2-Canlının tüm yaşamsal olaylarında kullandığı enerji kaynağıdır
3-Kolayca başka enerji formlarına dönüştürülebilir.(Elektrikısıkimyasal bağ osmotikışık vb.)
4-Bütün reaksiyonlara katılabilir
5-Her hücre kendi ATP sini kendi sentezler
6-Hücrede sitoplazmamitokondri ve kloroplastlarda sentezlenir
7-Hücre yaşamsal olaylarında sitoplazmada veya mitokondride üretilen ATP kullanılır
8-Kloroplastlarda sentezlenen ATP organik madde sentezi ve kloroplastlardaki diğer yaşamsal olaylarda kullanılır
9-Yüksek enerjili son fosfat bağının kopması ile ortama 7300 cal enerji verilir.

Hücrelerde ADP nin sistemden enerji alarak kendine bir fosforik asit bağlayıp ATP haline gelmesine fosforilasyon denir.

Enerji
ADP+P -------------- ATP
(Fosforilasyon)

Fosforilasyonda kullanılan enerji kaynağına göre 4 (Dört) tip fosforilasyon vardır.

1-Sübstrat düzeyde fosforilasyon:
a-Bütün canlılarda görülür
b-Sitoplazmik solunum enzimleri kullanılarak organik maddelerin
yapısında bulunan bağ enerjisinin ATP enerjisi haline dönüşmesidir

2-Oksidatif-fosforilasyon:
a-Oksijenli solunum enzimi bulunduran canlılarda gerçekleşir
b-Organik maddeler oksijenli solunum enzimleri ile inorganik yapılara
dönüştürülürken açığa çıkan H lerin O2 ye aktarılırken gerçekleşir
c- e.t.s. görev alır

3-Foto-fosforilasyon
a-Klorofil taşıyan canlılarda gerçekleşir.
b-Klorofil ve e.t.s etkisi ile güneş ışık enerjisinin dönüşümü ile gerçekleşir
c-Enzim görev almaz

4-Kemosentetik-fosforilasyon:
a-Oksidasyon enzimi taşıyan bakterilerce gerçekleştirilir
b-İnorganik maddelerin (HFeNNH3 vb.) oksidasyon enzimleri ile oksitlenmesi ile açığa çıkan kimyasal enerji ile gerçekleşir

Bütün canlılar güneşin ışık enerjisini kullanırlar.Işık enerjisinin
canlıların kullanabileceği enerji formuna dönüşmesinde fotosentez ve
solunum mekanizmaları rol alır.

Fotosentez Solunum
Işık -------ATP-------- Glikoz --------- ATP ------------- ( Biyolojik iş)

Biyolojik iş:
Isıelektrikosmotik basınçkimyasal bağışık mekanikaktif taşıma vb.

OKSİJEN VE HAYAT

Not: Fotosentezden önce (ozon oluşmadan) organik madde sentezi için gerekli enerji u.v şimşek yıldırımlarla gerçekleşirken
fotosentezde madde sentezi için gerekli enerji güneşin görünür ışınları
(450-760n.m) ile gerçekleşir .Ozon bu ışınların geçişine engel
değildir.

Not: Bugün yaşayan bütün canlılar (Kemosentetik ler hariç) ihtiyaç
duydukları organik besini ve oksijeni fotosentezden karşılarlar.

O2 nin önemi:
A-Ozon oluşumunu sağlar.
B-Oksidatiffosforilasyonla yüksek ATP üretimi sağlar.
Not:Oksijen aynı zamanda öldürücü olabilir. Obligat-anaerop bakteriler
buna örnektir. Atmosferde O2 oranının artması solunumu engeller.
Canlılar O2 nin bu olumsuz etkilerinden sahip oldukları enzimlerle
korunur.


Ozon oluşumu fotosentezle başlamıştır.

Enerji
O2--------- O+O (Stratosferde) Oluşan O daha yükseklere çıkarak O2 ile birleşir ve ozon (200 n.m Küçük güneş ışınları)oluşur.

Enerji(200-300 n.m)
O+O2--------- O3 + Enerji -------------- Azotlu bileşikler.
(Ozon)

Ozonun önemi:
A-Zararlı U.V ışınları tutarak karasal yaşamın başlamasına nede
olmuştur. Buda canlıların sayı ve çeşitliliklerinde artmaya neden
olmuştur.
B-İlkel atmosferde organik madde sentezi bitmiş ve canlılar için
organik madde sentez biçimi olarak fotosentez önem kazanmıştır.

Oksijenli solunum ve solunum kat sayısı:
O2 li solunumda organik moleküldeki (C6H12O6) C ve H ler koparılır. Karbon molekülden CO2 olarak ayrılırken
H ler dışarıdan alınan O2 ile birleşerek H2O olarak ayrılır. Bu nedenle
glikoz yıkımında CO2 in ayrılımında izlediği yola karbon yolu su ve ATP oluşumum ile sonuçlanan H ayrılışınada H yolu denir. Oksijenli solunumda e.t.s H yolunda görev alır.

Solunum tipleri:
A-Oksijensiz solunum (Fermantasyon.)

1-Gerçek fermantasyon:
Enzim
C6H12O6 -------------2C2H5OH + CO2 + 2ATP
Glikoz Etil alkol

2-Oksidatif fermantasyon:
Enzim
C2H5OH + O2 ---------------CH3COOH + H2O+ ATP
Etil alkol Asetik asit

B-Oksijenli solunum:
Enzim + ets
C6H12O6 + 6O2 --------------------6CO2 + 6H2O + 38 ATP
Glikoz


O2 siz SOLUNUM:

1-Bazı bakteri ve mayalarda temel enerji üretim biçimi olmakla beraber Bitki ve bazı hayvanlarında özel durumlarda başvurduğu enerji üretim biçimidir.
2-Glikoliz ve fermantasyon olmak üzere iki evrede gerçekleşir.
3-Glikolizde temel amaç enerji üretimidir. Fermantasyonda ise temel
amaç glikoliz sonucu oluşan artık ürünlerin hücreye zarar vermesinin
önlenmesidir.
4-Glikoliz bütün canlılarda ortaktır.Fermantasyon ise canlının
kullandığı enzime göre oluşum biçiminde ve son ürünlerde farklılıklar
görülür.
5-Fermantasyon son ürüne göre adlandırılır;AlkolikLaktik asitAsetik asit vb.
6-Fermantasyonda O2 kullanılmaz ancak asetik asit fermantasyonunda O2 kullanılır.

Oksijensiz solunumun evreleri:
A-Glikoliz (Oksijensiz ve oksijenli solunum)
Bütün solunum tipleri glikolizle başlar. Glikoliz bağımsız
metabolizmaya sahip bütün hücrelerde görülen bir reaksiyondur. Genel
özellikleri:
1-Sitoplazmada gerçekleşir. (Mitokondri ye ihtiyaç yoktur.)
2-Enzimatik reaksiyonlar dizisidir.
3-Bir mol glikozun reaksiyona girmesi için ; İki mol ATP (Aktivasyon enerjisi için) harcanır.
4-Bir mol glikozdan ;
a) İki mol piruvat
b) Dört mol ATP
c) İki mol NADH2 açığa çıkar.
5-O2 li ve O2 siz solunumların ortak özellikleridir.
6-Temel amaç enerji üretimidir.


B-Fermantasyon
1-Sitoplazmada gerçekleşir
2-Enzimatik reaksiyonlardır
3-Temel amaç glikolizde açığa çıkan son ürünlerin hücreye zarar vermesini önlemektir
4-Kullanılan enzime göre son ürünler değişir
5-Son ürüne göre adlandırılması yapılır
6-Bakteri mantar ve omurgalılarda çoğunlukla çizgili kaslarda görülür



Fermantasyon için gerekli koşullar:
1-Uygun ısı
2-Gerekli enzimler
3-Organik madde(Glikoz vb.)
4-Biyokimyasal ortam (Sitoplazma)

Fermantasyonda açığa çıkanlar:
1-Son ürün (AlkolAseton vb.) 2-ATP 3-CO2 4-Isı

Oksijenli solunum:

Oksijenli solunum üç kademede gerçekleşir.
1-Glikoliz: (Sitoplazmada gerçekleşir)

Enzim
Glikoz ------------ 2Piruvat + 2ATP+ 2NADPH2

2-Kreps döngüsü: (Mitokondri matriksinde)

Enzim
Piruvat ------------ 3CO2 + 4NADH2 +1FADH2 + ATP (Bir pürivat için)

3-Oksidatiffosforilasyon: (Mitokondri krista zarlarında)
e.t.s
NADPH2 + 1/2 O2 ---------------- H2O + NAD+ 3 ÂTP
e.t.s
FADH2 +1/2 O2 ------------------ H2O + FAD + 2 ATP




Glikoliz:
Oksijensiz solunumdaki glikolizle aynı temel özellikler gösterir.


Kreps döngüsü:

Özellikleri
1-Eukaryotlarda mitokondride prokaryotlarda sitoplazmada mesezom denen zar kıvrımlarında gerçekleşir
2-Pirüvatla başlar
3-Mitokondriye geçen her piruvata karşılık 3 CO2 (substrat düzeyde) 1 ATP 1 FADH2 ve 4 NADH2 oluşur.
4-Enzimatik reaksiyonlardır
5-IsıPHaktivatör ve inhibitörlerden etkilenir.
6-O2 varlığında gerçekleşen reaksiyonlardır.
7-Diğer organik moleküllerin solunum reaksiyonuna katıldığı evredir.


Oksidatif fosforilasyon:
Oksidatif fosforilasyon özellikleri
1-Mitokondri zarları (Bakterilerde mesezom denen zar kıvrımlarında gerçekleşir
2-Piruvat tan ayrılan H lerin O2 ye aktarımıdır
3-NADFADCoQSitokromlar ve O2 görev alır
4-NAD+ ile taşınan her 2H çiftine karşılık e.t.s de 3 ATP sentezlenir
5-FAD+ ile taşınan her 2H çiftine karşılık e.t.s de 2 ATP sentezlenir
6-1 Glikozun yıkımından e.t.s üzerinden toplam 34 ATP sentezlenir
7-1 Glikoz için e.t.s de O2 ye aktarılan H lerden 24 H2O üretilir:


Solunumda enerji üretim aşamaları



Solunum aşamaları ilişkileri



Değişik organik moleküllerde oksijen kullanımı ve enerji üretimi durumu
CO2
Solunum kat sayısı: R.Q=---------- Sonuç kullanılan maddeye göre değişir.
O2

CO2
Karbonhidratlarda RQ =---------- =1 olur.
O2

6CO2
Örnek: Glikoz (C6H12O6) için: RQ=------------ = 1
6O2
CO2
Yağlarda RQ = ----------- = X X > 1 çıkar.buda daha fazla oksijen tüketmek demektir
O2

Yağlarda oksijen oranı az olduğu için solunumda yağların yıkımı için
çok O2 kullanılır ve diğer organik maddelere oranla daha fazla ATP
üretilir.
36 CO2
Örnek: Oleik asit (2C18H34O2) + 51 O2 =-----------= 07
51 O2

CO2
Alkol vb maddelerde RQ=--------- = X X<1 çıkar . Çünkü alkollerde oksijen oranı fazladır.
O2

4CO2 4
Örnek: C4H4O8 + O2 =--------------= --------= 4
O2 1

Solunum hızına etki eden faktörler:
1- Isı 2 - O2 yoğunluğu 3- PH 4 -CO2 miktarı 5-Ket vurucular (Zehirler) 6 - Uyaranlar.

Solunum hızı: Bitkilerde ; farklı organ ve dokularda solunum hızları
farklıdır. Bitkisel organlarda solunum hızı şu şekilde sıralanır:
Yaprak – Kök – Gövde. Doku olarak en hızlı solunum kambiyumda görülür.

Bitkilerde solunum hızını artıran faktörler.
1-Köklenme
2-Yaralanma
3-Tohum ıslanması
4-Tomurcuklanma

Oksijenli ve oksijensiz solunumun ortak özellikleri:
1-Glikoliz evresi ile başlamaları
2-Glikozun aktivasyonu için ATP kullanılması
3-Reaksiyonlar sonunda ATP sentezlenmesi
4-Isının açığa cıkması
5-CO2 nin açığa çıkması (Laktik asit fermantasyonu hariç)
6-Substrat düzeyde fosforilasyonun gerçekleşmesi
7-Enzim kullanılır

Oksijenli solunumu Oksijensiz solunumdan ayıran farklar:
1- O2 kullanılması
2- H2O nun açığa çıkması
3- e.t.s nin görev alması
4- Oksidatif fosforilasyonun gerçekleşmesi
5- Glikozun CO2 ve H2O ya kadar parçalanması
6-Yüksek ATP üretimi (Bir glikozdan 38 ATP)


Oksijenli solunumun karşılaştırılması

A-Fotosenteze özgü özellikler
1-Klorofile ihtiyaç duyulması
2-Işıkta gerçekleşmesi
3-Organik madde sentezlenmesi
4-CO2 ve H2O tüketilmesi
5-Ağırlık artışı olması
6-Endotermik olması
7-Işık enerjisini ATP ve Kimyasal bağ enerjisine çevirmesi

B-Oksijenli solunuma özgü özellikler
1- Oksijenli solunum enzimlerine (Mitokondri) ihtiyaç duyması
2- Besin ve O2 nin tüketilmesi
3-CO2 ve H2O nun açığa çıkması
4-Ağırlık azalması olması
5-Ekzotermik olması
6-Kimyasal bağ enerjisini ATP enerjisi haline çevirmesi

C-Fotosentez ve O2 li solunumun ortak özellikleri
1-Enzim kullanılması
2- e.t.s kullanılması
a-Solunumda: NAD-FAD-sitokrom
b-Fotosentezde:NADP-ferrodoksin-plastokinon-sitokrom
3-Isının açığa çıkması
4-ATP üretilmesi