ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

Metabolizma:hücrede gerçeklesen biyokimyasal reaksiyonlarin tümüdür.

A-Anabolizma:Dis ortamdan alinan veya hücredeki reaksiyonlar sonucu olusan basit moleküllerden hücrenin ihtiyaç duydugu kompleks veya diger moleküllerin sentezlenmesidir.Protein,RNA,Fotosentez,Kemosentez vb.

B-Katabolizma:Dis ortamdan alinan veya hücrede daha önce üretilip islevlerini kaybetmis kompleks moleküllerin enerji üretimi veya yapitasi

üretimi için daha basit moleküllere parçalanmasidir.Hücre içi ve disi sindirim,O2 li ve O2 siz solunum

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

Özellikleri:
1-Yapisinda iki yüksek enerjili fosfat baglari bulunur
2-Canlinin tüm yasamsal olaylarinda kullandigi enerji kaynagidir
3-Kolayca baska enerji formlarina dönüstürülebilir.(Elektrik,isi,kimyasal bag ,osmotik,isik vb.)
4-Bütün reaksiyonlara katilabilir
5-Her hücre kendi ATP sini kendi sentezler
6-Hücrede sitoplazma,mitokondri ve kloroplastlarda sentezlenir
7-Hücre yasamsal olaylarinda sitoplazmada veya mitokondride üretilen ATP kullanilir
8-Kloroplastlarda sentezlenen ATP organik madde sentezi ve kloroplastlardaki diger yasamsal olaylarda kullanilir
9-Yüksek enerjili son fosfat baginin kopmasi ile ortama 7300 cal enerji verilir.

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

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

Fosforilasyonda kullanilan enerji kaynagina göre 4 (Dört) tip fosforilasyon vardir.

1-Sübstrat düzeyde fosforilasyon:
a-Bütün canlilarda görülür
b-Sitoplazmik solunum enzimleri kullanilarak organik maddelerin yapisinda bulunan bag enerjisinin ATP enerjisi haline dönüsmesidir

2-Oksidatif-fosforilasyon:
a-Oksijenli solunum enzimi bulunduran canlilarda gerçeklesir
b-Organik maddeler oksijenli solunum enzimleri ile inorganik yapilara dönüstürülürken açiga çikan H lerin O2 ye aktarilirken gerçeklesir
c- e.t.s. görev alir

3-Foto-fosforilasyon
a-Klorofil tasiyan canlilarda gerçeklesir.
b-Klorofil ve e.t.s etkisi ile günes isik enerjisinin dönüsümü ile gerçeklesir
c-Enzim görev almaz

4-Kemosentetik-fosforilasyon:
a-Oksidasyon enzimi tasiyan bakterilerce gerçeklestirilir
b-Inorganik maddelerin (H,Fe,N,NH3 vb.) oksidasyon enzimleri ile oksitlenmesi ile açiga çikan kimyasal enerji ile gerçeklesir

Bütün canlilar günesin isik enerjisini kullanirlar.Isik enerjisinin canlilarin kullanabilecegi enerji formuna dönüsmesinde fotosentez ve solunum mekanizmalari rol alir.

Fotosentez Solunum
Isik -------ATP-------- Glikoz --------- ATP ------------- ( Biyolojik is)

Biyolojik is:
Isi,elektrik,osmotik basinç,kimyasal bag,isik, mekanik,aktif tasima vb.

OKSIJEN VE HAYAT

Not: Fotosentezden önce (ozon olusmadan) organik madde sentezi için gerekli enerji u.v , simsek , yildirimlarla gerçeklesirken , fotosentezde madde sentezi için gerekli enerji günesin görünür isinlari (450-760n.m) ile gerçeklesir .Ozon bu isinlarin geçisine engel degildir.

Not: Bugün yasayan bütün canlilar (Kemosentetik ler hariç) ihtiyaç duyduklari organik besini ve oksijeni fotosentezden karsilarlar.

O2 nin önemi:
A-Ozon olusumunu saglar.
B-Oksidatiffosforilasyonla yüksek ATP üretimi saglar.
Not:Oksijen ayni zamanda öldürücü olabilir. Obligat-anaerop bakteriler buna örnektir. Atmosferde O2 oraninin artmasi solunumu engeller. Canlilar O2 nin bu olumsuz etkilerinden sahip olduklari enzimlerle korunur.


Ozon olusumu fotosentezle baslamistir.

Enerji
O2--------- O+O (Stratosferde) Olusan O daha yükseklere çikarak O2 ile birlesir ve ozon (200 n.m Küçük günes isinlari)olusur.

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

Ozonun önemi:
A-Zararli U.V isinlari tutarak karasal yasamin baslamasina nede olmustur. Buda canlilarin sayi ve çesitliliklerinde artmaya neden olmustur.
B-Ilkel atmosferde organik madde sentezi bitmis ve canlilar için organik madde sentez biçimi olarak fotosentez önem kazanmistir.

Oksijenli solunum ve solunum kat sayisi:
O2 li solunumda organik moleküldeki (C6H12O6) C ve H ler koparilir. Karbon molekülden CO2 olarak ayrilirken , H ler disaridan alinan O2 ile birleserek H2O olarak ayrilir. Bu nedenle glikoz yikiminda CO2 in ayriliminda izledigi yola karbon yolu, su ve ATP olusumum ile sonuçlanan H ayrilisinada H yolu denir. Oksijenli solunumda e.t.s H yolunda görev alir.

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-Bazi bakteri ve mayalarda temel enerji üretim biçimi olmakla beraber, Bitki ve bazi hayvanlarinda özel durumlarda basvurdugu enerji üretim biçimidir.
2-Glikoliz ve fermantasyon olmak üzere iki evrede gerçeklesir.
3-Glikolizde temel amaç enerji üretimidir. Fermantasyonda ise temel amaç glikoliz sonucu olusan artik ürünlerin hücreye zarar vermesinin önlenmesidir.
4-Glikoliz bütün canlilarda ortaktir.Fermantasyon ise canlinin kullandigi enzime göre olusum biçiminde ve son ürünlerde farkliliklar görülür.
5-Fermantasyon son ürüne göre adlandirilir;Alkolik,Laktik asit,Asetik asit vb.
6-Fermantasyonda O2 kullanilmaz ancak asetik asit fermantasyonunda O2 kullanilir.

Oksijensiz solunumun evreleri:
A-Glikoliz (Oksijensiz ve oksijenli solunum)
Bütün solunum tipleri glikolizle baslar. Glikoliz bagimsiz metabolizmaya sahip bütün hücrelerde görülen bir reaksiyondur. Genel özellikleri:
1-Sitoplazmada gerçeklesir. (Mitokondri ye ihtiyaç yoktur.)
2-Enzimatik reaksiyonlar dizisidir.
3-Bir mol glikozun reaksiyona girmesi için ; Iki mol ATP (Aktivasyon enerjisi için) harcanir.
4-Bir mol glikozdan ;
a) Iki mol piruvat
b) Dört mol ATP
c) Iki mol NADH2 , açiga çikar.
5-O2 li ve O2 siz solunumlarin ortak özellikleridir.
6-Temel amaç enerji üretimidir.


B-Fermantasyon
1-Sitoplazmada gerçeklesir
2-Enzimatik reaksiyonlardir
3-Temel amaç glikolizde açiga çikan son ürünlerin hücreye zarar vermesini önlemektir
4-Kullanilan enzime göre son ürünler degisir
5-Son ürüne göre adlandirilmasi yapilir
6-Bakteri ,mantar ve omurgalilarda çogunlukla çizgili kaslarda görülür



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

Fermantasyonda açiga çikanlar:
1-Son ürün (Alkol,Aseton vb.) 2-ATP 3-CO2 4-Isi

Oksijenli solunum:

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

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

2-Kreps döngüsü: (Mitokondri matriksinde)

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

3-Oksidatiffosforilasyon: (Mitokondri krista zarlarinda)
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 ayni temel özellikler gösterir.

Kreps döngüsü:


Özellikleri
1-Eukaryotlarda mitokondride , prokaryotlarda sitoplazmada mesezom denen zar kivrimlarinda gerçeklesir
2-Pirüvatla baslar
3-Mitokondriye geçen her piruvata karsilik 3 CO2 , (substrat düzeyde) 1 ATP, 1 FADH2 ve 4 NADH2 olusur.
4-Enzimatik reaksiyonlardir
5-Isi,PH,aktivatör ve inhibitörlerden etkilenir.
6-O2 varliginda gerçeklesen reaksiyonlardir.
7-Diger organik moleküllerin solunum reaksiyonuna katildigi evredir.

Oksidatif fosforilasyon:

özellikleri
1-Mitokondri zarlari (Bakterilerde mesezom denen zar kivrimlarinda gerçeklesir
2-Piruvat tan ayrilan H lerin O2 ye aktarimidir
3-NAD,FAD,CoQ,Sitokromlar ve O2 görev alir
4-NAD+ ile tasinan her 2H çiftine karsilik e.t.s de 3 ATP sentezlenir
5-FAD+ ile tasinan her 2H çiftine karsilik e.t.s de 2 ATP sentezlenir
6-1 Glikozun yikimindan e.t.s üzerinden toplam 34 ATP sentezlenir
7-1 Glikoz için e.t.s de O2 ye aktarilan H lerden 24 H2O üretilir


Solunumda enerji üretim asamalari


Solunum asamalari iliskileri



Degisik organik moleküllerde oksijen kullanimi ve enerji üretimi durumu
CO2
Solunum kat sayisi: R.Q=---------- Sonuç kullanilan maddeye göre degisir.
O2

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

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

Yaglarda oksijen orani az oldugu için solunumda yaglarin yikimi için çok O2 kullanilir ve diger organik maddelere oranla daha fazla ATP üretilir.
36 CO2
Örnek: Oleik asit (2C18H34O2) + 51 O2 =-----------= 0,7
51 O2

CO2
Alkol vb maddelerde RQ=--------- = X X<1 çikar . Çünkü alkollerde oksijen orani fazladir.
O2

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

Solunum hizina etki eden faktörler:
1- Isi 2 - O2 yogunlugu 3- PH 4 -CO2 miktari 5-Ket vurucular (Zehirler) 6 - Uyaranlar.

Solunum hizi: Bitkilerde ; farkli organ ve dokularda solunum hizlari farklidir. Bitkisel organlarda solunum hizi su sekilde siralanir: Yaprak ? Kök ? Gövde. Doku olarak en hizli solunum kambiyumda görülür.

Bitkilerde solunum hizini artiran faktörler.
1-Köklenme
2-Yaralanma
3-Tohum islanmasi
4-Tomurcuklanma

Oksijenli ve oksijensiz solunumun ortak özellikleri:
1-Glikoliz evresi ile baslamalari
2-Glikozun aktivasyonu için ATP kullanilmasi
3-Reaksiyonlar sonunda ATP sentezlenmesi
4-Isinin açiga cikmasi
5-CO2 nin açiga çikmasi (Laktik asit fermantasyonu hariç)
6-Substrat düzeyde fosforilasyonun gerçeklesmesi
7-Enzim kullanilir

Oksijenli solunumu Oksijensiz solunumdan ayiran farklar:
1- O2 kullanilmasi
2- H2O nun açiga çikmasi
3- e.t.s nin görev almasi
4- Oksidatif fosforilasyonun gerçeklesmesi
5- Glikozun CO2 ve H2O ya kadar parçalanmasi
6-Yüksek ATP üretimi (Bir glikozdan 38 ATP)


Deney:1


Isikli ortamda bitkiler dis ortamdan aldiklari CO2 ve H2O ile besin sentezlerken dis ortama verdikleri O2 ile diger canlilarin yasamlarini devam ettirmelerini saglar.

Deney:2

Fotosentez için CO2 gereklidir. BaOH sisteme giren havadaki CO32 nin emilimini saglayarak bitkiye CO2 ulasimini engeller. Kurbaganin bulundugu ortamdaki KOH ise kurbaga solunumunda olusan CO2 nin tutulmasini saglayarak Ortamdaki CO2 yok olmasina neden olur. Böylece bitkinin fotosentez yapmasi önlenir.Bir süre sonra O2 olusmadigi için hem bitki hemde hayvan ölür

Sekil:3


Canlilar solunum olayinda CO2 açiga çikarirlar. Ortamda bulunan CO2 akseptörü olan KOH solunumla ortaya çikan CO2 yi tutarak ortamda basinç azalmasina neden olur. Böylece civa sistem içine dogru hareket eder.

Deney:4


Düzenekteki fenol kirmizisi b,ir süre sonra sari renge dönüsmesinin nedeni solunum olayi ile canlilarin dis ortama CO2 vermeleridir. CO2 ayraci olan Fenol kirmizisi CO2 ile karsilastiginda sari renk alir.
Deney:5

Sekildeki düzenekte KOH dis ortamdan alinan havadaki CO2 yi tutarak sisteme girisini engeller ve isik olmasina ragmen sadece sistemdeki CO2 oraninda fotosentez yapilir. Sistemde basinç azaldigi için Civa ok yönünde hareket eder.

Deney:6

Çimlenen tohumlar solunum yaparlar.Sistemde BaOH dis ortamdan sisteme giren CO2 yi tutar.Böylece tohumlarin bulundugu kaba asla CO2 ulasamaz. Ancak CaOH in bulanmasi tohumlarin solunum sonucu ürettikleri CO2 den kaynaklanir.

Deney:7


Çimlenen tohumlar ortamdaki O2 yi azaltirlar ve ortamin basinci azalir ve civa ok yönünde harake eder.

Deney:8


Hazirlanan sistemde Civanin hareketi söyle gerçeklesir: Keten tohumunun oldugu kapta civa tüpe dogru ,Yoncadaki civa Disa dogru Bezelyedeki civa ise hareket etmez.Nedeni: Keten solunumda yag asitleri kullanir ve daha fazla O2 harcadigi için civa içe hareket eder. Yonca Amino asitleri kullandigi için cok az O2 harcar buna karsilik fazla CO2 üretir ve civa disa hareket eder. Bezelye Karbonhidrat kullandigi için harcanan O2 kadar sisteme CO2 verildigi için civa hareket etmez.


Deney::9


Hazirlanan fermantasyon (Oksijensiz solunum) düzeneginde BaOH bir süre sonra builanir .Bu durum Bira mayasinin fermentasyonla CO2 olusturdugunu kanitlar

Deney:10


Oksijensiz ortamda bulunan bira mayalarinin gerçeklestirdigi fermantasyon sonucu ortam isisi yükselir

Oksijenli solunumun karsilastirilmasi

A-Fotosenteze özgü özellikler
1-Klorofile ihtiyaç duyulmasi
2-Isikta gerçeklesmesi
3-Organik madde sentezlenmesi
4-CO2 ve H2O tüketilmesi
5-Agirlik artisi olmasi
6-Endotermik olmasi
7-Isik enerjisini ATP ve Kimyasal bag enerjisine çevirmesi

B-Oksijenli solunuma özgü özellikler
1- Oksijenli solunum enzimlerine (Mitokondri) ihtiyaç duymasi
2- Besin ve O2 nin tüketilmesi
3-CO2 ve H2O nun açiga çikmasi
4-Agirlik azalmasi olmasi
5-Ekzotermik olmasi
6-Kimyasal bag enerjisini ATP enerjisi haline çevirmesi

C-Fotosentez ve O2 li solunumun ortak özellikleri
1-Enzim kullanilmasi
2- e.t.s kullanilmasi
a-Solunumda: NAD-FAD-sitokrom
b-Fotosentezde:NADP-ferrodoksin-plastokinon-sitokrom
3-Isinin açiga çikmasi
4-ATP üretilmesi