Enerjinin Açığa Çıkışı
Canlılarda Enerji Dönüşümleri
Canlılarda Solunum: Enerjinin Açığa Çıkışı
Canlı hücrede gerçekleşen tüm metabolik olaylar enerji gerektirir. Hayvanlar enerjilerini yedikleri besinlerden alır.
Besinlerdeki bu enerji, fotosentez yoluyla güneşten alınan ışınım enerjisinin organik maddelerin kimyasal bağlarındaki potansiyel enerjiye çevirilmiş şeklidir.
Hücresel solunumda enzimler aracılığıyla besinler karbondioksit ve suya parçalanırken kimyasal bağ enerjisi açığa çıkarak, ATP molekülünde depolanır.
Hücreler ATP’nin yapısındaki yüksek enerji bağlarını yıkarak elde ettiği enerjiyi biyolojik işte kullanır.
Özetle;
Işık Enerjisi —Fotosentez—> Kimyasal Bağ Enerjisi —Solunum—> ATP —> Canlılık Olayları
A. Enerjinin Temel Molekülü ATP
Canlıların yaşamsal etkinliklerinde doğrudan kullanabildiği tek tek enerji molekülü ATP’dir. ATP yalnız hücre içinde sentezlenir. ATP depo edilmez. ATP hücreden hücreye transfer edilmez. ATP yapımı ve yıkımı birbirinin tersi olaylardır.
ATP’den fosfat ayrılması ya da ADP‘ye fosfat bağlanması enzimler kontrolünde gerçekleşir.
ATP üretim reaksiyonlarına fosforilasyon adı verilir. Yaşamsal faaliyetler için gerekli olan ATP üretimi canlılarda substrat seviyesinde fosforilasyon, oksidatif fosforilasyon ve fotofosforilasyon olmak üzere farklı şekillerde gerçekleşir.
Metabolik faaliyetlerde enerji açığa çıkaran tepkimelere ekzergonik (enerji veren ) , enerji ihtiyacı olan tepkimelere endergonik tepkime denir.
B. Canlılarda Enerji İhtiyacı
Canlı yapısını oluşturan hücrelerin molekülleri sürekli bir kimyasal değişim içindedir. Bu değişme biyokimyasal tepkimelerle gerçekleşir. Canlılardaki bu biyokimyasal olaylara metebolizma denir.
Metebolizma anabolizma (yapım) ve katabolizma (yıkım) olaylarının bütünüdür. Metebolizma faaliyetleri sırasında enerjiye ihtiyaç duyulur. Canlıların enerji gereksinimi fiziksel aktivitelere bağlı olarak değişir. Metabolizma hızı arttıkça ihtiyaç duyulan enerji miktarı da artar. İnsanlarda metabolizma yaş, cinsiyet hormonal etkiler ve vücut büyüklüğü gibi faktörlerden etkilenir.
C. Oksijenli Solunum
Enerji verici organik besinlerin oksijenli ortamda parçalanarak ATP üretilmesidir. Mezozomu olan prokaryotlarda solunum enzimleri yardımıyla, ökaryotlarda ise mitokondri yardımıyla gerçekleşir.
Glikozun oksijen ile tepkimeye girmesi sonucu H2IO ve CO2 gibi inorganik maddelere kadar parçalandı için enerji verimide yüksektir. Açığa çıkan enerjinin bir bölümü ATP enerjisi olarak depolanırken, bir kısmı ise ısı enerjisi olarak açığa çıkar.
Glikoz molekülünün yapısına katılan atomların radyoaktif izotopları kullanılarak solunum son ürünleri izlenmiştir.
İzotop atom izleme yöntemi ile;
- Havadan alınan oksijenin suyun yapısına ,
- Glikozun hidrojenlerinin suyun yapısına ,
- Glikozun karbon ve oksijenlerinin karbon dioksitin yapısına katıldığı tespit edilmiştir.
Mitokondri
Mitokondri çift zarla çevirili bir organeldir. Yapısal olarak dış zar düz ve esnektir. İçteki zar krista denilen kıvrımlardan oluşur. Kristada ETS elemanları bulunur. Mitokondirinin içini dolduran sıvıya matriks denir. Matrikste ve krista da solunum enzimleri bulunur. Görevi karbonlu moleküllerdeki enerjiyi ATP‘ye dönüştürmektir.
Oksijenli solunum reaksiyonları üç aşamada gerçekleşir;
1) Glikoz evresi
2) Krebs döngüsü
3) ETS (elektron taşıma sistemi) evresi
1. Glikoz
Glikozun üç karbonlu piruvata çevrilmesi sırasında bir miktar ATP’nin üretildiği tepkime dizisine glikoliz denir.
Oksijenli ve oksijensiz solunum tepkimelerinde glikoliz ortaktır. Bu da glikoliz olayını kontrol eden kalıtsal yapı ve enzimlerin tüm hücrelerde benzer olduğunu gösterir. Glikoliz bütün hücrelerde sitoplâzmada gerçekleşir.