CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #1
ATP VE FOSFORİLASYON ÇEŞİTLERİ

ATP ve Fosforilasyon Çeşitleri;

ATP = Adenozin Tri Fosfat = ENERJİ

→ Tüm yaşamsal faaliyetlerde kullanılan enerji kaynağıdır.
→ Her hücre metabolizması için gerekli olan ATP’yi kendi üretir.
→ Depolanamaz.
→ Aynı hücrede hem üretilir hem tüketilir.
→ Transfer edilemez.
→ Sentezine FOSFORİLASYON
→ Hidrolizine DEFOSFORİLASYON denir.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Ekzergonik Tepkimeler
Enerji açığa çıkan tepkimelere ekzergonik tepkimeler denir. Ekzergonik tepkimelerde açığa çıkan enerji metabolizmada kullanılır.
Örnek: Yıkım tepkimeleri
O₂’li Solunum → Enerji
O₂’siz Solunum → Enerji
Fermantasyon → Enerji
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

—–
ATP + H₂O
ADP + P + Enerji
—–

Endergonik Tepkimeler
Gerçekleşmesi için enerjiye ihtiyaç duyulan tepkimelere endergonik tepkimeler denir.
Örnek: Yapım Tepkimeleri

→ Enerji → Biyosentez Tepkimeleri
→ Enerji → Aktif Taşıma
→ Enerji → Sinirsel İletim
→ Enerji → Fiziksel Hareket ve Kas Faaliyetleri
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

FOSFORİLASYON ÇEŞİTLERİ

1) Substrat Düzeyinde Fosforilasyon (SDF)
→ ADP’ye P eklenerek ATP sentezlenmesine denir.
→ O2’li solunum, O2’siz solunum ve fermantasyon yapan tüm canlılarda görülür. Yani tüm canlılarda ortak olarak gerçekleşir.
→ Glikoliz ve krebs evresinde gerçekleşir.

2) Oksidatif Fosforilasyon (OF)
→ Organik moleküllerden ayrılan yüksek enerjili elektronların ETS aracılığıyla O2’ye aktarılması sırasında kademeli olarak ATP sentezlenmesine denir.
→ Oksidatif fosforilasyon ökaryotların mitokondrileri ve bazı prokaryotların sitoplazmasında gerçekleşir.
→ Bazı prokaryot canlıların inorganik maddeleri okside ederek elde ettikleri enerji ile inorganik maddelerden organik madde sentezlemelerine KEMOSENTEZ denir. Kemosentetik canlılar da OF ile enerji üretirler.
→ Kemosentezde fotosentezden farklı olarak ışık enerjisi yerine kimyasal enerji kullanılır. Bu nedenle fotosentez ışık varlığında gerçekleşirken, kemosentez gece ve gündüz gerçekleşir.

3) Fotofosforilasyon
→ Klorofil pigmenti bulunduran ökaryot ve prokaryot hücrelerde ışık enerjisi yardımıyla oluşan yüksek enerjili elektronlardan ETS ile kademeli olarak yapılan ATP sentezine fotofosforilasyon denir. Sadece fotosentetik canlılar yapabilir.

Yeni ünite “Canlılarda Enerji Dönüşümlerine” başladık. İlk konumuz ATP ve Fosforilasyon Çeşitleri konusundan sonraki konu  Fotosentez dir.
Youtube deki ATP ve Fosforilasyon Çeşitleri videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #2
FOTOSENTEZ

Fotosentez;

Klorofil pigmenti taşıyan canlıların ışık enerjisini kullanarak inorganik maddeden organik madde sentezlemelerine fotosentez denir.

Fotosentez Yapan Canlılar

→ Fotosentetik bakteriler
⇒ (hidrojen bakterileri)
⇒ (hidrojen sülfür bakterileri)
⇒ (kükürt bakterileri)
→ Siyanobakteriler
→ Bazı arkeler
→ Öglena ve alg gibi protistalar
→ Bitkiler (tam parazitler hariç)

BİL
İnorganik maddeden organik madde sentezleyen canlıların OTOROF, organik madde sentezi sırasında ışık enerjisini kullanan ototroflara FOTOOTOTROF, organik besin sentezleyemeyen ve dışarıdan besinlerini hazır olarak alan canlılara HETEROTROF canlılar denir.

NOT
Ototrof canlılar kendi besinlerini üretmek için farklı enerji kaynağı kullanırlar.
Işık enerjisi → FOTOSENTEZ
Kimyasal enerji → KEMOSENTEZ

!!! 6CO₂ + 12 H₂O →ışık→klorofil→ C₆H₁₂O₆ + 6O₂ + 6H₂O !!!
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

→ Fotosentezde karbon kaynağı CO₂’dir. Ancak hidrojen kaynağı farklı olabilir.
→ Fotosentez sonucu açığa çıkan O₂’nin kaynağı H₂O’dur.
→ Giren sudaki H atomu; glikoz ve açığa çıkan H₂O’nun yapısına katılır.
→ CO₂’deki C atomu; glikozun yapısına katılırken
→ O atomu; hem glikozun hem de açığa çıkan H₂O’nun yapısına katılır.
→ Fotosentez sırasında 12 molekül H₂O tüketilirken, 6 molekül H₂O yeniden üretilir. Yani fotosentezde su hem tüketilir hem üretilir.

⇒ Fotosentezde karbon kaynağı değişmez (CO2) ancak hidrojen kaynağı farklılık gösterebilir.

→ 6CO₂ + 6H₂O -> Besin + 6O2 (Bitkilerde ve siyanobakterilerde)
→ 6CO₂ + 12H₂S -> Besin + 12S + 6H2O (Hidrojen sülfür bakterilerinde)
→ 6CO₂ + 12H₂ -> Besin + 6H2O (Hidrojen bakterileri)

FOTOSENTETİK CANLILARIN

ORTAK ÖZELLİKLERİ

→ CO₂ kullanma (özümleme)
→ Işık enerjisi kullanma
→ Klorofil pigmenti kullanma
→ İnorganik maddeden organik madde sentezleme

FARKLARI

→ H ve e^– kaynağı (H₂O, H₂S, H₂)
→ Atmosfere verilen gazın çeşidi (O₂, S₂)
→ Reaksiyonların gerçekleştiği yer (sitoplazma, kloroplast)

KLOROPLAST

⇒ Stroma
⇒ Granum
⇒ Tilakoid
⇒ DNA
⇒ Ribozom
⇒ Grana
⇒ Dış zar
⇒ İç zar
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

→ Fotosentez ökaryot canlılarda kloroplastta gerçekleşir. Bitkiye yeşil renk veren ve ışığı emen klorofil pigmentleri kloroplastın tilakoid zarlarında yer alır.
→ Kloroplast çift zarlı bir organeldir. İç kısmı stroma adı verilen sıvı ile doludur. Bu sıvıda; DNA, RNA, ribozom ve fotosentez için gerekli enzimler bulunur. Stroma içerisinde keseciklerden oluşan yapıya tilakoid zar denir.
→ Tilakoid zarlar üst üste gelerek granum adı verilen yapıyı oluşturur. Granumlar ara lamellerle birbirine tutunarak güneş ışığının daha fazla emilmesini sağlayan granaları oluşturur.
→ Fotosentez sırasında görünür ışığı emen ve renk veren maddelere pigment denir. Farklı pigmentler farklı dalga boylarındaki ışığı soğurur. Soğurulamayan ışıklar ise ya yansıtılır ya da geçirilir.

Kloroplastta bulunan pigmentler;
! En çok mor ve kırmızı dalga boylu ışığı soğurur. Yeşil dalga boylu ışığın çok az bir kısmını emer, diğer geri kalan kısmını yansıtır.

→ Bitkilerde klorofilden başka pigmentler de bulunur. Bu pigmentlere KAROTENOİDler denir.
→ Bunlar ksantofil (sarı), likopen (kırmızı), karoten (turuncu) renk pigmentleridir. Bunlar fazla ışığı emerek klorofilin zarar görmesini engeller.
→ Klorofilin soğurduğu ışıklar fotosentezde kullanılır.
→ Klorofilin yapısınfa C, H, O, N ve Mg bulunur. Fe ise klorofilin sentezinde görev alan enzimin yapısına katılır.

! NOT !
Engelmann yaptığı deney ile klorofilin en çok mor, mavi ve kırmızı dalga boylu ışığı soğurduğunu ve fotosentezin bu ışıkların düştüğü yerde daha hızlı gerçekleştiğini ispatlamıştır.

Fotosentez konusundan sonraki konu Fotosentez Tepkimeleri dir.
Youtube deki Fotosentez videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #3
FOTOSENTEZ TEPKİMELERİ

Fotosentez Tepkimeleri;

Işığa Bağımlı Tepkimeler (Işık olmadan gerçekleşmez.)
→ Devirsiz Fotofosforilasyon
→ Devirli Fotofosforilasyon

Işıktan Bağımsız Tepkimeler (Işık doğrudan kullanılmaz.)
→ Calvin Döngüsü

(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

IŞIĞA BAĞIMLI TEPKİMELER

→ Bu reaksiyonda ışık enerjisi hücrenin doğrudan kullanabildiği kimyasal enerjiye dönüştürülür. Bu dönüşüm için doğrudan ışık kullanıldığı için ışığa bağımlı tepkimeler denir.
⇒ Bu reaksiyon ökaryotlarda→ kloroplastın granasında
⇒ prokaryotlarda→ hücre zarı kıvrımlarında gerçekleşir.

! Işığa bağımlı reaksiyonlarda ATP sentezi için klorofilin ışığı soğurması ve uyarılmış elektronların klorofilden ayrılması gerekir. Elektronlardaki enerjiden ATP sentezi yapılabilmesi için elektronları tutacak ETS kullanılır.

→ Klorofilden ayrılan elektronlar yükseltgenme ve indirgenme kurallarına göre ETS’de bulunan bir molekülden diğerine aktarılır. Bu aktarım sırasında elektronlardaki enerjinin bir kısmı ile ATP sentezlenirken bir kısmı da ısı enerjisine dönüştürülür. Bu şekilde ışık enerjisi yardımıyla ATP sentezlenmesine FOTOFOSFORİLASYON denir.

→ Fotofosforilasyon olayının gerçekleşebilmesi için suyun FOTOLİZine ihtiyaç vardır (Fotoliz = H₂O’nun parçalanması). Fotoliz sonucu açığa çıkan H’ler NDP’nin yapısına katılarak NADPH₂ sentezlenir, açığa çıkan O₂ ise atmosfere verilir (NADP indirgendi).
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

→ Sonuçta ATP, NADPH₂ ve O₂ üretilir.

Işığa bağımlı tepkimeler
– Devirli – Devirsiz olmak üzere 2’ye ayrılır.
→ Her iki olayda da fotofosforilasyon ile ATP sentezlenir.
→ Devirli Reaksiyonlarda enerji üretilirken, Devirsiz Reaksiyonlarda NADPH₂ üretilir.
✩ Işığa Bağımlı Tepkimelerde üretilen NADPH ve ATP, ışıktan bağımsız evrelerde kullanılmak üzere oraya aktarılır. Bu nedenle fotofosforilasyonla üretilen ATP sadece fotosentezde organik madde sentezi için kullanılır.

Kemiozmatik Hipoteze Göre Fotofosforilasyon

→ Fotosentezin ışığa bağımlı reaksiyonlarındaki elektronlar ETS üzerinde ilerledikçe , stromadaki protonlar tilakoid boşluğa doğru ilerler.
→ Böylece tilakoid boşlukta H⁺ derişimi artar. Protonların çok olduğu yerden (tilakoid), az olduğu yere (stroma) geçişi ATP sentez enzimi ile sağlanır. Bu sırada ATP sentezlenir. Bu şekilde açıklanır.

IŞIKTAN BAĞIMSIZ TEPKİMELER (Calvin Döngüsü)

→ Işığa Bağımlı Tepkimelerin devamı niteliğindedir. Gerçekleşmesi için ışığa bağımlı reaksiyonlarda üretilen ATP ve NADPH’da ihtiyaç vardır.
⇒ Bu reaksiyon ökaryotlarda → stromada
⇒ prokaryotlarda→ sitoplazmada gerçekleşir.
→ Bu reaksiyonda ETS ve klorofil görev almaz. Bu reaksiyonda organik bileşik ve enzimler çok kullanıldığı için yüksek sıcaklıklar fotosentezi yavaşlatır.
→ Bu reaksiyon CO₂’nin, Ribuloz difosfat (RuDP) ile birleşmesiyle başlar.
→ Işıktan bağımsız reaksiyonlarda CO₂, ATP ve NADPH’ın hidrojenleri tüketilip, PGAL sentezlenir. PGAL diğer organik maddelerin sentezinde kullanılır.
→ Işıktan bağımsız reaksiyonlarda 1 molekül CO2’nin döngüye girebilmesi için ışığa bağımlı reaksiyondan gelen 3 ATP ve 2 NADPH’ın kullanılması gerekir. 1 molekül glikoz sentezlenebilmesi için 6 CO2’nin girmesi gerektiği düşünülürse 18 ATP, 12 NADPH’ın kullanılması gerekir.

Işıktan Bağımsız Tepkimeler (Calvin Döngüsü)
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

! NADP molekülü ışığa bağlı evrede indirgenir, ışıktan bağımsız evrede NADPH yükseltgenir.
! PGAL’den bitkinin ihtiyaç duyduğu tüm organik moleküller dönüşüm reaksiyonları ile üretilir.

Işığa Bağımlı Reaksiyonlar

→ Işık gereklidir.
→ Granada gerçekleşir.
→ Klorofil ve ETS görev alır.
→ Su ve ışık kullanılır.
→ Enzimler görev alır.
→ Sıcaklık değişimlerinden daha az etkilenirler.
→ Sonuçta ATP, NADPH2 ve O2 üretilir.

Işıktan Bağımsız Reaksiyonlar

→ Doğrudan ışık gerekli değildir.
→ Stromada gerçekleşir.
→ Klorofil ve ETS görev almaz.
→ CO2, ATP ve NADPH kullanılır.
→ Çok fazla enzim görev alır.
→ Sıcaklık değişimlerinden daha çok etkilenirler.
→ Sonuçta glikoz ve diğer organik moleküller üretilir.

ORGANİK MOLEKÜL SENTEZİ

PGAL → Aminoasit → Protein
→ Vitamin
→ Azotlu organik baz
→ Glikoz → Disakkarit
→ Polisakkarit
→ Hormon
→ Yağ Asidi ve Gliserol → Trigliserit
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

✩ Dönüşüm reaksiyonlarının birçoğu kloroplastta gerçekleşir. Fotosentez sonucu oluşan PGAL’den üretilenler;
⇒ aminoasit → protein
⇒ yağ asidi ve gliserol → yağ
⇒ glikoz → disakkarit ve polisakkarit
⇒ hormon
⇒ azotlu organik baz
⇒ vitamin

Fotosentez Tepkimeleri konusundan sonraki konu Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler dir.
Youtube deki Fotosentez Tepkimeleri videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #4
FOTOSENTEZ HIZINI ETKİLEYEN FAKTÖRLER

Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler;

Çevresel Faktörler

→ Işık Şiddeti
→ Işığın Dalga Boyu
→ CO₂ miktarı
→ Sıcaklık
→ Su Miktarı
→ Ortam pH’ı
→ Mineral

Kalıtsal Faktörler

→ Kloroplast Sayısı
→ Yaprak Genişliği
→ Yaprak Sayısı ve Yaprağın Dizilişi
→ Stomaların Sayısı ve Yapısı
→ Kutikula Kalınlığı
→ Enzim Miktarı

✩✩✩ Fotosentez hızına etki eden faktörlerden miktarı en az olan fotosentez hızını belirler (Minimum Yasası). Fotosentez sırasında birim zamanda kullanılan CO₂ ya da üretilen O₂ miktarı fotosentez hızını gösterir.

Çevresel Faktörler

Işık Şiddeti

→ Fotosentez ışık olmadan gerçekleşmez. Işık şiddeti arttıkça fotosentez hızı belli bir seviyeye kadar artar, sonra sabit kalır.
→ Klorofil miktarı
→ Stoma sayısı ve
→ Enzim miktarının sınırlı olması sabit kalmasını sağlar.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Işığın Dalga Boyu

→ Klorofil molekülü en fazla mor ve kırmızı ışığı soğururken, yeşil ışığın büyük bir kısmını yansıtır.
→ Bu nedenle mor ve kırmızı ışıkta fotosentez hızı en yüksek, yeşil ışıkta ise en düşüktür.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

CO₂ Miktarı

→ CO₂ miktarı arttıkça fotosentez önce hızlanır sonra sabitlenir.
→ ✩ CO₂ ve ışık miktarının fotosentez hızına birlikte etkisini düşünürsek, hızı miktarı az olan belirler (minimum yasası). Örneğin; CO2 miktarının düşük olduğu durumlarda ışık şiddeti yüksek olsa bile fotosentez hızı düşük olur.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Sıcaklık

→ Sıcaklık artışı fotosentez hızını belli bir değere kadar artırır. Enzimlerin yapısı belli bir değerden sonra bozulacağından fotosentez hızı önce azalır sonra durur.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Su Miktarı

→ Ortamdaki su miktarı %15’in altına düştüğünde enzimler çalışamaz. %15’in üzerinde su miktarının artışı fotosentez hızını belli bir seviyeye kadar artırır sonra sabit kalır.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

CO₂ + H₂O

Ortam pH’ı

→ Fotosentez reaksiyonlarında enzimler görev aldığından pH’da olan değişimler fotosentez hızını da etkiler.

Mineral Miktarı

→ Birçok mineral fotosentez için önemlidir. Örneğin;
→ Fe → ETS elemanlarının yapısına
→ Mg → Klorofilin yapısına
→ P → ATP ve NADP’nin yapısına katılır.

KALITSAL FAKTÖRLER

Yaprak Genişliği ve Sayısı

→ Arttıkça fotosentez hızı artar.

Enzim Miktarı

→ Arttıkça fotosentez hızı artar.

Stoma Sayısı

→ Arttıkça fotosentez hızı artar.

Klorofil Sayısı

→ Arttıkça fotosentez hızı artar.

Kutikula Kalınlığı

→ Bitkilerde su kaybı kutikula kalınlığına bağlı olarak engellenir. Bu da fotosentez hızını etkiler. Kutikula kalınlığı arttıkça fotosentez hızı artar.

KAP GEÇ
O halde tüm Fotoototroflar;
⇒ Işık Enerjisi ve klorofili kullanır.
⇒ Karbon kaynağı olarak CO₂’yi kullanır.
⇒ Tamamı inorganik maddeden organik madde üretir.

! Ancak hepsi;
⇒ H₂O kullanmaz!
⇒ O₂ üretmez!

Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler konusundan sonraki konu Kemosentez dir.
Youtube deki Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #5
KEMOSENTEZ

Kemosentez;

→ İnorganik maddelerin oksidasyonu sonucu açığa çıkan kimyasal enerjiyi kullanarak organik madde sentezlenmesine kemosentez denir. Besinlerini kemosentezle üreten canlılara kemoototrof canlılar denir.
→ Azot, hidrojen, kükürt, demir bakterileri ve arkelerin çoğu kemosentez yapar.
→ Kemosentetik organizmalar; doğadaki dengenin korunmasında, ortamdaki atık maddelerin parçalanarak çevre kirliliğinin önlenmesinde görev alır.
→ Kemosentezde klorofil görev almadığı için besin üretmek için ışık KULLANILMAZ. Bu nedenle kemosentez hem gündüz hem de gece gerçekleşir.
→ Kemosentez sadece prokaryot canlılarda gerçekleşir.
→ Kemosentezde H₂S, H₂, NH₃, NO₂, Fe ve S gibi inorganik maddeler oksitlenir.
→ Oksitlenme sonucu elde edilen enerji ile ATP sentezlenir.
→ Sentezlenen ATPler CO₂ ve H₂ O’yu birleştirmek için kullanılır. Böylece besin ve O₂ üretilir.
→ Üretilen O₂ atmosfere VERİLMEZ. Yine başka inorganik maddeleri oksitlemek için kullanılır.

Oksidasyon

İnorganik madde + O₂ → Yeni inorganik madde → + → (Enerji) → CO₂ + H₂O → (Enerji) → Besin + O₂
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Örnek:
2H₂S + O₂ -> 2H2O + 2S + Enerji
CO₂ + H₂O -> Besin + O₂

KAP GEÇ
⇒ Kemosentez sadece prokaryotlarda görülür.
⇒ Klorofil taşımazlar.
⇒ CO₂ özümlemesi yapılır.
⇒ O₂ üretilir ancak atmosfere verilmez.
⇒ ETS kullanılır.
⇒ Işıklı ya da ışıksız ortamda gerçekleşebilir.
⇒ Kemosentetik canlılar madde döngülerinde kullanılırlar.

Kemosentez konusundan sonraki konu Fotosentez ve Kemosentez Karşılaştırma dır.
Youtube deki Kemosentez videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #6
FOTOSENTEZ ve KEMOSENTEZ KARŞILAŞTIRMA

Fotosentez ve Kemosentez Karşılaştırma;

FARKLAR

FOTOSENTEZ

→ Organik besin sentezi için gerekli enerji ışıktan elde edilir. (CO₂ + H₂O -> Besin + O₂)
→ Klorofil taşırlar.
→ Bazı bakterilerde, bazı protistlerde ve bitkilerde görülür.
→ Yalnızca ışık varlığında gerçekleşir.
→ Hidrojen kaynağı olarak H₂O, H₂S ve H₂ kullanılabilir. CO₂
→ İnorganik madde oksitlenmez.
→ Sonuçta üretilen O2 atmosfere verilir.

KEMOSENTEZ

→ Organik besin sentezi için gerekli enerji inorganik madde oksitlenmesinden elde edilir.
→ Klorofil taşımazlar. (i.m + O₂ -> y.i.m + Enerji CO₂ + H₂O -> Besin + O₂)
→ Bazı bakteriler ve arkebakteriler gibi sadece prokaryot canlılarda görülür.
→ Işıklı ya da ışıksız ortamda gerçekleşebilir.
→ Hidrojen kaynağı olarak H₂O kullanılır.
→ H₂S, H₂, NH₄, CH₄ gibi maddeler oksitlenmede kullanılarak besin sentezi için gerekli enerji elde edilir.
→ Sonuçta oluşan O₂ atmosfere verilmez.

ORTAK ÖZELLİKLERİ

FOTOSENTEZ ve KEMOSENTEZ

→ CO₂ kullanılır. CO₂ özümlemesi
→ ATP sentezlenir ve harcanır.
→ İnorganik maddeden organik madde üretilir.
→ Enzimatik reaksiyonlardır.
→ ETS kullanılır.

Fotosentez ve Kemosentez Karşılaştırma konusundan sonraki konu Hücresel Solunum dur.
Youtube deki Fotosentez ve Kemosentez Karşılaştırma videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #7
HÜCRESEL SOLUNUM

Hücresel Solunum;

→ Hücrelerde; glikoz, yağ asidi, gliserol, aminoasit gibi moleküllerin yapısındaki kimyasal bağ enerjisi ile ATP sentezlenmesine HÜCRESEL SOLUNUM denir.
→ Metabolik faaliyetlerin büyük bir bölümünde enerji harcanır. Bu enerji hücresel solunumdan karşılanır.
→ ATP de dış ortamdan ya da başka bir hücreden alınamayacağı için canlının yaşamını sürdürebilmesi için hücresel solunum yapması şarttır!

HÜCRESEL SOLUNUM

→ Oksijenli Solunum
→ Oksijensiz Solunum
→ Fermantasyon
olmak üzere üç şekilde gerçekleşir.

O₂’li Solunum (Oksijenli Solunum)

→ O₂ ve enzimler yardımıyla enerji verici organik moleküllerin H₂O ve CO₂’ye kadar parçalanması sırasında açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenmesine denir.
→ ETS VAR

O₂’siz Solunum (Oksijensiz Solunum)

→ Glikozun hücre sitoplazmasında oksijensiz olarak yıkılıp, enerji elde edilmesine denir.
→ Bu reaksiyonda ETS’nin görev almasının nedeni O2 dışında inorganik başka bir molekülün (nitrit, nitrat, sülfat) indirgeniyor olmasıdır.

Fermantasyon

→ Besinlerin yapı taşlarının oksijen kullanılmadan yıkılıp ATP elde edilmesi olayıdır.
→ Bu reaksiyonda ETS’nin görev almamasının nedeni indirgenen molekülün organik olmasıdır.
→ ETS yok

Hücresel Solunum konusundan sonraki konu Oksijenli Solunum dur.
Youtube deki Hücresel Solunum videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #8
OKSİJENLİ SOLUNUM (Aerobik Solunum)

Oksijenli Solunum;

→ Bazı prokaryot ve ökartyotlarda gerçekleşir.
→ Prokaryotlarda; sitoplazmada başlayıp hücre zarı kıvrımlarında tamamlanır.
→ Ökaryotlarda; sitoplazmada başlayıp mitokondride devam eder.
→ Besinlerin yapıtaşları ENZİM ve OKSİJEN ile CO₂ ve H₂O gibi inorganik maddelere parçalanır.
→ Bu sırada kademeli olarak ATP sentezlenir. Bu sırada fermantasyona göre daha fazla ATP üretilir.
→ Bu nedenle O₂’li Solunum yapan canlıların metabolizmaları çok hızlıdır.
→ Mitokondrinin görevi O₂’li Solunum yaparak ATP üretmektir. Üretilen ATP kloroplast dışındaki diğer organellerle paylaşılır.

O₂’li Solunum

→ Görevli organel → MİTOKONDRİdir.
→ Çift zarlıdır.
⇒ Dış zar → Matriks (Düzdür.)
⇒ İç zar → Krista (Kıvrımlıdır.)
→ İkisinde de O₂’li solunumda görev alan enzimler bulunur.
→ Kristanın kıvrım sayısının fazla olması, solunum yüzeyinin artırılmasını ve daha fazla enerji üretilmesini sağlar.

4 Evrede Gerçekleşir

⇒ Glikoliz
⇒ Pürivattan Asetil coA Oluşumu
⇒ Krebs Döngüsü
⇒ ETS

→ Matrikste mitokondriye özgü DNA, RNA ve Ribozom bulunduğu için mitokondriler çoğalabilir ve kendine has protein sentezleyebilir.

Mitokondrilerin sayısı, hücrenin yapısı ve enerji ihtiyacına göre farklılık gösterebilir.

Örneğin;
– Çizgili kas
– Sinir
– Kalp
– Karaciğer
hücrelerinde mitokondri sayısı çok iken

– Yağ
– Doku
hücrelerinde azdır.

GENEL BAKIŞ

→ O₂’li solunum sırasında monomer organik besinler kademeli olarak yıkılır ve ATP sentezlenir.
→ Bazı reaksiyonlarda SDF düzeyinde ATP sentezi olur.
→ Bazı reaksiyonlarda ise monomer besinlerin yıkılması ile H⁺ atomları açığa çıkar.
→ H atomları NAD ve FAD molekülleri ile taşınırken ETS aracılığıyla ATP sentezlenir. Bu şekilde gerçekleşen ATP sentezine oksidatif fosforilasyon denir.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

GLİKOLİZ

→ Glikozun enzimler yardımıyla 3C’lu iki tane pirüvik asite kadar parçalanmasına GLİKOLİZ denir.
→ Bu reaksiyonda ATP hem üretilir hem de tüketilir.
→ Başlangıçta harcanan ATP glikozu aktifleştirmek için kullanılır.
→ Tüm canlılarda sitoplazmada gerçekleşir.
→ Reaksiyonlar ve kullanılan enzimler her hücrede ortaktır.

GLİKOLİZDE;
→ 1 molekül glikoz parçalanır.
→ 2 molekül ATP harcanır.
→ 2 molekül NAD indirgenir.
→ 4 molekül ATP üretilir (SDF).
→ 2 molekül pirüvat oluşur.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Pirüvik Asitten – Asetil coA Oluşumu

→ Krebs döngüsü başlamadan önce mitokondri matriksinde gerçekleşir.
→ Bu reaksiyonda mitokondri matriksine geçen 3C’lu pirüvatlar, CO₂ çıkışı ve NADH oluşumu ile 2C’lu asetil coA molekülüne dönüşür.
→ Bu olay oksijen varlığında gerçekleşir.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

! Ortamda yeterince O2 bulunmadığında pirüvik asit, asetil coA’ya dönüşemeyeceği için mitokondriye geçemez. Etil alkol ya da laktik asit fermantasyonuna katılır. Bu anlamda Asetil coA’nın oluşumu hücre içinde yeterli O2 bulunduğunun kanıtıdır. !

KREBS DÖNGÜSÜ

→ Bu döngü 2C’lu asetil coA molekülünün 4C’lu organik molekülle enzim kontrolünde bir araya gelmesiyle 6C’lu sitrik asit molekülünü oluşturmasıyla başlar. Daha sonra art arda gerçekleşen reaksiyonlarla 4C’lu organik molekül tekrar sentezlenir ve krebs döngüsü tamamlanır.
→ O₂’li solunumla bir glikoz molekülünün parçalanması sırasında gerçekleşene 2 krebs döngüsü ile;
⇒ SDF ile 2 ATP  ⇒ 2 FADH2
⇒ 4 CO2  ⇒ 6 NADH molekülleri oluşur.
→ Bu reaksiyon mitokondri matriksinde gerçekleşir.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

! NAD ve FAD molekülleri ETS’ye aktarılır.

ETS (Elektron Taşıma Sistemi)

→ ETS elemanları ökaryotlarda kristada, prokaryotlarda ise hücre zarı kıvrımlarında bulunur.
→ Önceki reaksiyonlarda oluşan NADH ve FADH2 molekülleri ile gelen yüksek enerjili elektronlar ile burada OF ile ATP üretilir.
→ e^– lar indirgenme ve yükseltgenme tepkimeleri ile son e- alıcısı O2’ye kadar taşınır. Bu taşınma sırasında ATP sentezlenir.
→ Son e^– alıcısı O2 ile bir çift proton birleşerek suyu oluşturur.

H₂ → NAD → NADQ Redüktaz → Ubikinon → Sitokrom kompleksi → O₂
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

H₂ → FAD → Süksinat Dehidrogenez → Ubikinon → Sitokrom kompleksi → O₂
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Sonuç Olarak

Oksijenli Solunum Reaksiyonları ile;
→ CO₂ ve H₂O ile metabolik faaliyetler için gerekli olan ATP üretilir.

Oksijenli solunumda tüketilen 1 glikoz molekülünden;
→ 30 – 32 ATP sentezi gerçekleşir. ATP sayısının farklılığı sitoplazmadaki NADH moleküllerinin değişik dokularda ETS’ye katılmasından kaynaklanır. Örneğin iskelet ve beyin hücrelerinde 30, karaciğer, böbrek ve kalp hücrelerinde 32 ATP üretilir.
→ O₂’li solunum enzim kontrolünde gerçekleştiği için sıcaklık değişimlerinden etkilenir.
→ O₂’li solunumda monomer besinler inorganik maddelere kadar parçalandığı için diğer hücresel solunum çeşitlerine göre daha fazla ATP üretilir.

Oksijenli Solunum Net Denklemi → C₆H₁₂O₆ + 6 O₂ -> 6 CO₂ + 6 H₂O + ATP

Oksijenli Solunum konusundan sonraki konu Oksijensiz Solunum dur.
Youtube deki Oksijenli Solunum videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #9
OKSİJENSİZ SOLUNUM

Oksijensiz Solunum;

→ Glikozun O₂ kullanılmadan yıkılması sırasında ETS yardımıyla ATP üretilmesine Oksijensiz solunum denir.
→ O₂’siz Solunumda son e- alıcısı O₂ değildir.
→ O₂’siz Solunumda Kullanılan İnorganik Moleküller; Sülfat (SO₄), Kükürt (S), Nitrat (NO₂), CO₂ ve Fe (Demir)’dir. O₂’li > O₂’siz > Ferm
→ Toprakta ve suda bulunan NO₃ (nitrat) O2’siz solunum yapan bakteriler tarafından N2 (azot)’ye dönüştürülür.
→ Bu bakteriler ETS’de son e- alıcısı olarak NO₃’ü kullanır. Bu olaya DENİTRİFİKASYON denir. Denitrifikasyon ile biyosferdeki azot döngüsünün korunması sağlanır.
→ Oksijensiz Solunumda ETS’deki son e^– alıcısı olan inorganik maddelerin çekim gücü O₂’ye göre zayıf olduğu için üretilen ATP miktarı da azdır.
→ Derin deniz diplerinde, bataklıklarda oksijensiz solunum yapılır. Ayrıca atık su arıtımında da oksijensiz solunum yapan bakterilerden yararlanılır.

Oksijensiz Solunum konusundan sonraki konu Fermantasyon dur.
Youtube deki Oksijensiz Solunum videoma buradan gidebilirsiniz.

CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ #10
FERMANTASYON

Fermantasyon;

→ Oksijen kullanılmadan sadece glikoliz yoluyla ATP sentezlenmesine fermantasyon denir.
→ Solunumun ilk evresi olan glikolizde kullanılan enzim çeşitleri tüm canlılarda ortak olduğu için tüm canlılarda glikozdan pirüvat üretilir (glikoliz). Ancak glikolizden sonra kullanılan enzimler canlının türüne göre farklılaştığından etil alkol veya laktik asit gibi farklı organik maddeler oluşabilir.
→ Oksijensiz ortamda glikoliz yolu ile pirüvat, etil alkol ya da laktik asit gibi organik son ürünler oluşur.
→ Fermantasyonda ETS göre almadığı için bu reaksiyonda sadece SDF ile ATP üretilir.

Glikoz (6C) → 2 Pirüvat (3C) → 2 Laktik Asit (3C) → 2 Etil Alkol (2C) + 2 CO₂
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

→ Günlük hayatımızda tükettiğimiz; ekmek, yoğurt, sirke, boza, şalgam, kefir gibi maddelerin yapımında fermantasyondan yararlanılır.

ETİL ALKOL FERMANTASYONU

→ CO₂ çıkışı olduğu için ortam pH’ı düşer.
→ Hayvanlarda GÖRÜLMEZ.
→ Birçok bakteri, mayalar ve bazı bitki tohumları etil alkol fermantasyonu yapar.
→ Reaksiyon başında üretilen NADH molekülü son ürün evresindeki reaksiyona katılarak etil alkol üretilmesini sağlar.
→ Glikozu aktifleştirmek için 2 ATP harcandığı için net kazanç 2 ATP’dir.
→ Son indirgenen ürün Asetaldehittir.
→ Son ürün açığa çıkarken kullanılan enzim Alkol dehidrogenezdir.
→ Sitoplazmada gerçekleşir.
→ Açığa çıkan son ürün Etil Alkol’dür.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

LAKTİK ASİT FERMANTASYONU

→ Yoğurt bakterilerinde, oksijen yetersizliğinde çizgili kaslarda ve olgun alyuvarlarda görülür.
→ Bitkilerde GÖRÜLMEZ.
→ Glikozu aktifleştirmek için 2 ATP harcandığı için net kazanç 2 ATP’dir.
→ Açığa laktik asit çıktığı için ortam pH’ı düşer.
→ Son indirgenen ürün Pirüvattır.
→ Tüm evreleri sitoplazmada olur.
→ Son ürün açığa çıkarken kullanılan enzim Laktat dehidrogenezdir.
(ayrıntılar ve çizimler videoda, betulbiyoloji.com)

Laktik Asit Fermantasyonu 3C

→ Etil Alkol fermantasyonundan farklı olarak CO₂ çıkışı yoktur.
→ Kas aktivitesinin artması sonucu kaslarda laktik asit birikir. Hücrelerde biriken laktik asit, kan damarları ile beyne taşınır.
→ Laktik asit; beyindeki ağrı, uyku ve yorgunluk merkezini uyarır.
→ Bu durum çok yorulduğumuzda uykumuzun neden geldiğini ve vücudumuzda neden ağrılar oluştuğunu açıklar.
→ Vücut dinlendiğinde yeterli O₂ sağlandığında laktik asit karaciğere taşınır. Karaciğerdeki tepkimelerle pirüvata ve glikoza dönüştürülür. Buna cori döngüsü denir.
→ Dönüşüm ile oluşan pirüvat O₂’li solunumda tüketilirken, glikozun fazlası karaciğerde depo edilir.
→ Kaslarda oluşan laktik asit kas yorgunluğuna ve sertliğe neden olur. Ölüm katılığı bu şekilde olur.

KARŞILAŞTIRMA

ETİL ALKOL FERMANTASYONU

→ Bakteri, mantar ve bazı bitki tohumlarında gerçekleşir.
→ Hayvanlarda görülmez.
→ Son indirgenen ürün asetaldehittir.
→ Ara ürün olarak asetaldehit ve CO2 oluşur.
→ Son ürün 2C’ludur.
→ Organik ve inorganik son ürünler oluşur.

LAKTİK ASİT FERMANTASYONU

→ Yoğurt bakterilerinde, O2 yetersizliğinde çizgili kaslarda ve olgun alyuvarlarda gerçekleşir.
→ Bitkilerde görülmez.
→ Son indirgenen ürün pirüvattır.
→ Ara ürün oluşmaz.
→ Son ürün 3C’ludur.
→ Organik son ürünler oluşur.

! Her iki fermantasyonda da glikoliz evresi ortak olmasına karşın son üründe kullanılan enzimler farklı olduğu için farklı son ürünler oluşur.

Fermantasyon konusuyla birlikte “Canlılarda Enerji Dönüşümleri” ünitesini bitirdik. Yeni ünitemiz AYT Biyoloji 12. sınıf 3. ünite konusu Bitki Biyolojisi dir.
Youtube deki Fermantasyon videoma buradan gidebilirsiniz.