CANLILARDA ENERJİ DÖNÜŞÜMLERİ

Enerji nedir? Neden canlıların enerjiye ihtiyacı vardır? Vücudumuzda enerji harcadığımız 3 önemli faaliyet nedir?

Canlılar enerji ihtiyaçlarını nereden karşılar? Enerjinin üretildiği reaksiyonlar nelerdir? Hücrede enerjinin üretildiği yerler nelerdir?

ATP, biyolojik enerji taşıyıcısıdır

İş yapan bir organizma sürekli olarak ATP kullanır ve ATP yenilenebilen bir kaynaktır ADP'ye bir fosfat grubu bağlanarak ATP sentezlenmesi olayına fosforilasyon, yıkımına ise defosforilasyon denir. Fosfat bağlarının her biri yüksek enerji depolar. (7300 cal) Bu bağlar parçalandığında açığa çıkan enerji, yaşamsal olaylarda kullanılır.  

Canlılar ATP dışında başka bir molekülü enerji amacıyla doğrudan kullanamaz. ATP hücrelerde depolanmaz. ATP hücre zarından geçemez. Bu nedenle her hücre aralıksız solunum yaparak kendi ATP’sini sentezlemek zorundadır.

ATP molekülün kullanıldığı olaylar:  →Kasların kasılması  →Aktif taşıma, endositoz ve ekzositoz olayları →Sinirsel iletim →Tüm sentez olayları →Hücre bölünmesi →Dehidrasyon sentezi →Aktivasyon enerjisi ÖNEMLİ NOT : Osmos, difüzyon ve sindirim (hidroliz) olayında ATP kullanılmaz.

Hücrede iş yapabilmek için kullanılabilen enerjiye serbest enerji denir. Hücrede gerçekleşen kimyasal tepkimeler serbest enerji değişimine göre iki gruba ayrılır. Organik bileşiklerin hücre solunumu ile yıkımı sonucu serbest enerji açığa çıkar. Bu tür tepkimelere ekzergonik tepkimeler denir.

Gerçekleşmesi için enerjiye ihtiyaç duyulan bu tür tepkimelere ise endergonik tepkimeler adı verilir. ATP yapımı endergonik, yıkımı ise ekzergonik bir olaydır. Çünkü ATP'nin yapımı için enerji gerekirken, ATP'nin yıkımı sonucunda enerji açığa çıkar.

Gerçekleşebilmesi için enerjiye ihtiyaç duyulan (endergonik) olaylar sırasında defosforilasyon görülür. Fosforilasyon için gereken enerji, hücreye enerji veren (ekzergonik) olaylardan sağlanır. Bu tür ekzergonik olaylara; oksijenli solunum, oksijensiz solunum, fotosentez ve kemosentez örnek olarak verilir

METABOLİZMA Hücrede gerçekleşen yapım ve yıkım reaksiyonlarının tamamına metabolizma adı verilir. YAPIM=ANABOLİZMA=ÖZÜMLEME YIKIM=KATABOLİZMA=YADIMLAMA

YAPIM=ANABOLİZMA=ÖZÜMLEME En basit anlamda anabolik reaksiyonlar metabolizmanın yapım reaksiyonlarıdır Küçük moleküllerin birleşip büyük molekülleri oluşturması örnek verilebilir dehidrasyon sentezi, polisakkaritlerin sentezi Protein sentezi DNA nın kendini eşlemesi (replikasyonu) , fotosentez ile glikoz sentezi vb çok örnek verilebilir. Özetle anabolik reaksiyonlarımız «yapım» ve «birleştirme» işleri yapar. ÖNEMLİ NOT: Sentez reaksiyonları sadece hücre içinde gerçekleşir.

YIKIM=KATABOLİZMA=YADIMLAMA Büyük moleküllerin ufak parçalara ayrılması olayıdır. Nişastanın glikoza parçalanması (hidrolizi) katabolik bir tepkimedir. (Hidroliz gibi reaksiyonlar hem hücre içi hem de hücre dışı gerçekleşebilir) Glikozun da solunum ile parçalanması katabolik bir başka tepkimedir.

Özümleme > Yadımlama      ise canlı büyüyor / gelişiyor Özümleme = Yadımalama   ise  canlı olgunluk dönemindedir Özümleme < Yadımlama     ise canlı yaşlılık dönemindedir.

FOTOSENTEZ Yeryüzündeki yaşam güneşten gelen enerjiye bağlıdır. Fotosentez ışık enerjisini kullanabilen tek biyolojik olaydır. Biyosferde en önemli enerji dönüşümü fotosentezle gerçekleştirilir.

Fotosentez klorofil pigmentine sahip şu canlılar tarafından yapılabilir: Bitkiler Algler Öglena Bazı bakteriler

İnorganik maddelerden ihtiyaç duydukları organik maddeleri sentezleyen canlılara ototrof (üretici) canlılar denir. Organik madde sentezi için ışık enerjisi kullanan ve klorofil pigmenti içeren ototroflara ise fotosentetik ototrof (fotoototrof) adı verilir. Organik madde sentezi kimyasal enerjisi kullanan ototroflara da kemosentetik ototrof (kemoototrof) adı verilir.

Fotosentezle organik maddelerin üretilmesinde minerallere ihtiyaç vardır. Bitkiler bu mineralleri kökleri ile topraktan alır. Azotça fakir topraklarda yaşayan böcekçil bitkiler, ihtiyaç duydukları azotu böceklerden ( yani organik halde) ; enerji ihtiyaçlarını ise fotosentezle ürettikleri besinlerden karşılar. Böcekçil bitkiler fotosentez yaptıkları için ototrof azot ihtiyacını dışarıdan karşıladıkları için de heterotroftur.

Az sayıda olsa da heterotrof bitkilere de rastlanır. Tam parazit bitkiler klorofilleri bulunmadığı için fotosentez yapamazlar. Bunlar üzerinde yaşadıkları konak bitkiler üzerinden beslenirler. Ör: cinsaçı, canavar otu

FOTOSENTEZİN BULUNUŞU 1772 yılında Joseph Priestley; bitkilerin havaya O2 verirken havadaki CO2'yi kullandığını, yani bitkilerin havayı temizlediğini gözlemlemiştir. 1883 yılında Theodor Wilhem Engelmann ışığın dalga boyunun fotosentezde etkili olduğunu; mor - mavi ve kırmızı ışıkta fotosentezin daha fazla yeşil ışıkta ise daha az gerçekleştiğini bulmuş ve bunu bir deney ile göstermiştir.

Van Niel; fotosentez sırasında açığa çıkan oksijenin kaynağının su olduğunu ileri sürmüştür. Van Niel, CO2 kullanarak kendi besinini oluşturan ancak atmosfere oksijen vermeyen bakteriler üzerinde çalışmalar yapmıştır. Bu çalışmalarının sonucunda bazı bakterilerin gerçekleştirdiği fotosentezde H2O yerine H2S kullanılabildiğini ve yan ürün olarak oksijen yerine kükürt gazı çıktığını saptamıştır