CANLILAR VE ENERJİ İLİŞKİLERİ

ÜNİTE 6: CANLILAR VE ENERJİ İLİŞKİLERİ  
KONU: BESİN ZİNCİRİ - FOTOSENTEZ- ATP MOLEKÜLÜ
Canlıların büyüyüp gelişmesi, sindirim, solunum, kasılma, vücut ısısını ayarlanması, sinir uyarıların iletilmesi gibi hayatsal faaliyetler ancak enerjiyle gerçekleşir. Hücre faaliyetleri sırasında meydana gelen yıkım ve yapım olayları da enerjiyle ilgilidir.Canlı vücudundaki  bu olayların tümüne metabolizma denir. Bütün bu faaliyetlerin ortak ihtiyacı enerjidir. Yeryüzündeki bütün canlıların temel enerji kaynağı Güneş'tir. Bitkiler,mavi-yeşil algler, bazı bakteriler ve öglena tarafından gerçekleştirilen fotosentez sonucu, güneş enerjisi kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür. Canlılar güneş enerjisinden doğrudan yararlanamaz.Hayvanlar, insanlar, mantarlar vb. canlılar enerji ihtiyacını dolaylı yoldan, yani diğer canlılardan sağlar. 
Besin Zinciri

Yeşil bitkilerden başlayarak besinin canlıdan canlıya aktarılmasına besin zinciri denir.

                                                       

Canlılar yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu enerji bir canlıdan diğerine  besin yoluyla aktarılır. Göl, deniz, orman, akarsu gibi ekosistemler enerji bakımından zengindir. Canlıların sahip olduğu enerji miktarları enerji piramidi üzerinde şematik olarak gösterilir. Üreticiler grubuna giren, tüm yeşil bitkiler, klorofilli mikroskobik canlılar, enerji piramidinin en alt basamağında yer alır.                              

                            

Üreticiler, fotosentezle besin üretirken, diğer canlılar içinde (tüketici ve ayrıştırıcılar) gerekli olan enerjiyi vücutlarında depo etmiş olurlar. Bitkilerde depo edilen enerji, besin zinciri ile diğer canlılara aktarılır.  
Her basamakta besindeki enerjinin bir kısmı canlı tarafından tüketildiği için, bir üst basamağa daha az enerji aktarılır. Bu sebeple üst basamaktaki canlı sayısı bir alt basamaktakinden daha azdır.

                        

Besin zincirinde, bitkilerle beslenen inek, deve, at, koyun, keçi, tavşan, çekirge, fil gibi hayvanlarbirincil tüketicileri oluşturur.Bunlar otçul hayvanlardır.
Otçul hayvanlarla beslenen aslan, kaplan, tilki, ayı, çakal, kedi, köpek gibi etçil hayvanlar ikinciltüketicilerdir.
Etçillerle beslenen şahin, kartal, jaguar, gibi hayvanlar üçüncül tüketiciler grubunu oluşturur. Bir beslenme zincirinde halkalar ne kadar az olursa, alt basamaktan üst basamağa enerji aktarımı o kadar fazla olur.
İnsanlar genelde sebze, tahıl yiyen hayvanları değil de doğrudan bu ürünleri yedikleri için beslenme zincirinin bir halkasını azaltmış olurlar. Böylece üreticilerden tüketicilere daha fazla enerji aktarılmış olur.

                                     

Hayvanlar, insanlar, mantarlar, protistalar ve bazı bakteriler heterotrof canlılardır. Bu canlılar güneş ışığını kullanarak glikoz üretemediğinden ihtiyaç duyduğu besini ototrof canlılardan karşılar.Besin zinciriyle bir canlıdan diğerine aktarılan maddeler, hem canlının yapı taşlarını meydana getirir hem de enerji ihtiyacını karşılar. Bitkiler ihtiyaç duydukları  karbonhidrat, yağ, vitamin ve proteinleri kendileri sentezler. Heterotrof canlılar başka canlıların organik yapılarını kaynak olarak kullanır. Bu besinler canlılar tarafından önce sindirilir daha sonra kendi yapısına uygun organik moleküllere dönüştürülür.Fotosentezsonucunda oluşan glikoz molekülündeki kimyasal bağ enerjisi, hücrede bütün canlılarınkullanabildiği ortak enerji molekülü ATP’ye (Adenozintrifosfat)  dönüştürülür.ATP molekülünde depolanan enerji, canlılar tarafından parçalama ve özümleme (yapım, üretim) reaksiyonlarında, hareket etme, vücut ısısını ayarlama,dolaşım,  boşaltım, uyarı iletimi gibi metabolik olaylarda kullanılır. 
Güneş Enerjisini Canlılar Nasıl Kullanır?

Bitki yapraklarının yeşil görünmesinin nedeni, yaprağın sadece yeşil rengi yansıtıp diğer renkleri soğurmasıdır.Bu nedenle bitki yapraklarının yeşil ışıkta altındaki fotosentez hızı düşüktür. Mor vekırmızı ışıkta fotosentez hızı en fazladır. Ayrıca ortam sıcaklığı artarsa fotosentez hızı da artar. ( yaklaşık 35°C’ye kadar). 
Bitkiler Güneş Enerjisini Dönüştürüp Hücrelerinde Tutabilen Canlılardır

Bazı canlılar besinleri kendisi üretirken bazıları besinleri dışardan alır. 

Güneş enerjisini kullanarak kendi besinini üretebilen canlılara üretici (ototrof)

canlılar denir. 

Besinlerini üretemeyip hazır alan canlılara ise tüketici (heteretrof) canlılar denir.

                  

Fotosentez

Yeşil bitkilerin güneş enerjisi kullanarak, havadan karbon dioksit ve topraktan su alarak,besin ve oksijene üretmesine fotosentez denir.      
                                                                                    

Fotosentezin gerçekleşmesi için güneş ışığının soğurulması gerekir. Bitkilerde güneş ışığı, yeşil renkli klorofil pigmenti tarafından soğurulur. Fotosentez sonunda güneş enerjisi glikoz molekülündeki kimyasal bağlarda depo edilir. Besinlerde depo edilmiş kimyasal bağ enerjisi ATP’nin sentezlenmesinde kullanılır. ATP (adenozin trifosfat) adenin bazı, riboz şekeri veüç fosfattan oluşan büyük bir moleküldür. ATP molekülünde depo edilen enerjinin büyük kısmı fosfat (P) atomları arasındaki bağlarda bulunur. Güneş enerjisi klorofillerde ATP molekülünün yüksek enerjili kimyasal bağlar yapmasında kullanılır. 
Bitkiler Işıkta Glikoz Sentezler 
Bitkilerin otsu gövdelerinde ve yapraklarında klorofil molekülleri bulunur. Klorofilli canlılardagüneş enerjisi kullanılarak su, karbon dioksit gibi inorganik maddeler, organik maddelere dönüştürülür. Bu organik madde glikozdur.                               
                                                            

Klorofil pigmenti bitki ve öglenada kloroplâst içinde bulunur. Klorofil pigmenti mavi-yeşil algde ve fotosentetik bakteride sitoplâzma içindedir. Bitkiler fotosentez için ihtiyaç duydukları suyu kökleriyle topraktan, karbon dioksiti ise stomalarıyla havadan alır. Stomalar karbon dioksitin alınmasının yanı sıra terleme ve fotosentez sonucu oluşan oksijenin dışarı verilmesi içinde kullanılır.     
                                          

Fotosentez hızına CO2, H2O miktarı ve ışık şiddeti etki eder. Ayrıca stoma sayısı, yaprak ayasının genişliği, klorofil miktarındaki artma veya azalma fotosentez hızını etkiler.    

                                                                                                                      

Canlılar hücrelerinde kullanabileceği enerjiyi (ATP) nereden sağlar? 
Besin maddesinin hücre içerisinde parçalanmasıyla yapısında bulunan kimyasal bağ enerjisiaçığa çıkar. Bu sırada açığa çıkan yüksek enerjinin canlıya zarar vermemesi için reaksiyon kontrollü bir şekilde gerçekleşir.Solunum denilen bu parçalanma olayından sonra açığa çıkan enerji, bir başka organik molekülün yapısında depolanır.Canlıların hareket, büyüme, aktif taşıma, ısı ayarlaması gibi bütün faaliyetlerinde kullandığı ortak enerji molekülü ATP’dir.Glikozun yakılmasıyla açığa çıkan kimyasal bağ enerjisi, hücrede ATP molekülünde kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür.      

ATP molekülü 

Riboz şekeri, adenin organik bazı ve üç fosfattan oluşur.

                             

ATP molekülündeki fosfat bağlarının kopmasıyla 7300 kalorilik enerji açığa çıkar.ATP molekülünün kullanılmasıyla fosfatın biri kopar ADP ve fosfat oluşur. Daha sonra solunum sonucu açığa çıkan enerjiyle fosfat tekrar ADP’ye bağlanır ve ATP sentezlenir.Hücrede kullanılan enerji ATP enerjisidir.ATP’nin asıl enerji kaynağı güneştir. ATP fotosentez sırasında da kullanılarak kendi enerjisinin kaynağı olan besinin de oluşumunda rol oynar.