HÜCRESEL SOLUNUM Ömer YANIK Biyoloji Öğretmeni 2009 / BURSA Nefes alma Akciğerler Kas hücreleri Hücresel solunum Ömer YANIK Biyoloji Öğretmeni 2009 / BURSA Ders süresi :14 Ders saati

Hedefler Hücresel solunumun , hücre sitoplazması ve Mitokondri de gerçekleştiğini kavratmak. Hücresel solunum olayları sırasında ATP’nin nasıl oluştuğunu açıklamak. Oksijenli solunum ve Oksijensiz solunum arasındaki farklılıkları ve benzerlikleri açıklamak. Solunum ve Fotosentezin karşılaştırmasını yapmak. Solunumun kimyasını kavramak.

Bakteriler yoğurt ,peynir ,pizza üretimi gibi mayalanma olaylarını gerçekleştirirler. Kaslarınız çok çalışırsa , oksijen yokluğundan dolayı kasılamazlar.

Yediğiniz bütün besinlerdeki ana enerji kaynağı güneş enerjisidir. Karbonmonoksit ve siyanid oksijenli solunumu durdururlar.

Temel Kavram Yeryüzünde yaşayan bütün canlılar enerjilerini besin moleküllerinin parçalanmasıyla elde ederler. Bu olay hücresel solunum adını alır.

Kavramlar ATP Glikoliz Krebs ETS NADH FADH Piruvat Koenzim A Sitrat Asetil CoA Gliserol ATP Glikoliz Krebs ETS NADH FADH Piruvat

Ekosistemde ki enerji akışında bitkiler ve hayvanlardaki mitokondriler fotosentezin organik ürünlerini yakıt olarak kullanırlar. Solunum sonucu açığa çıkan enerji hücresel işler için kullanılır. Organik ve inorganik maddeler çevrime uğrarken , enerji çevrime uğramaz ekosisteme giren güneş enerjisi ısı olarak ekosistemi terk eder. ANİMASYON

A)Hidrojen ile oksijenin kontrolsüz ekzorgonik tepkimesi su oluşturur. Bu sırada ısı ve ışık şeklinde bir enerji açığa çıkar. B)Hücre solunumunda aynı tepkime aşamalı olarak meydana gelir.Elektron taşıma sistemi sayesinde elektronların taşınışı kademeli olarak meydana gelir.Böylece açığa kontrollü bir enerji salınımı olur ve bu enerj ATP yapımında kullanılır.

NAD bir elektron taşıyıcı olarak görev yapar NAD bir elektron taşıyıcı olarak görev yapar.Besinlerden koparılan elektronlar NAD’ye aktarılır.Dehidrogenaz adı verilen enzimler besinden(Glikoz) bir hidrojen çifti uzaklaştırır.Bir proton ve 2 elektron NAD tarafından tutularak NADH haline gelir diğer proton ise çözeltiye bırakılır. Hücre solunumu sırasında elektronlar , Besin  NADH  Elktron taşıma zinciri  Oksijen sırasında taşınır.

Ökaryotik hücrelerde glikoliz mitokondrinin dışında sitoplazmada gerçekleşir. Piruvat mitokondriye girerek krebs döngüsüne katılır.Bu döngü sırasında oluşan NADH ve FADH’lar ETS ye aktarılırlar.Bu koenzimlerin taşıdığı elektronlar oksijene kademeli olarak aktarılır ve ATP sentezlenir.Ayrıca sübstrat düzeyinde ATP sentezi de gerçekleşir.

Glikoliz hücre sitoplazmasında gerçekleşir.Glikoz iki molekül Piruvata dönüşür. Glikoliz sonunda net olarak 2ATP ve 2 NADH oluşur. Oksijen kullanılmaz ve CO oluşmaz. 2 ANİMASYON

Oksijenli ve oksijensiz solunumda glikolize kadar gerçekleşen olaylar tüm canlılarda ortakdır.

Birçok canlı oksijen yokluğunda sübstrat seviyesinde ATP üretmek için fermentasyon yapar. Bira mayası mantarı Glikoliz ile elde ettiği piruvatı önce Asetaldehite sonrada Etil alkole dönüştürür.Bu sırada Glikoliz ile elde edilen NADH lar kullanılır.

Laktik asit fermentasyonu insanın kas hücrelerinde oksijen yokluğunda gerçekleşir.Biriken laktat yorgunluğa neden olur ve dinlenme sırasında karaciğer tarafından metabolize edilir.

Glikolizin önemi Dünya üzerinde meydana gelen ilk canlılar ATP elde etmek için bu yolu kullanıyorlardı. İlk yerkürede oksijen olmaması bu hipotezi desteklemektedir. Glikolizin sitoplazmada gerçekleşmesi tüm canlılarda ortak bir olaydır. Glikoliz , fermentasyonda ve oksijenli solunumda ilk aşama olarak işlev görmesi , ilk hücrelerden kalan bir mirastır.

Mitokondriye giren Piruvat ilk önce Asetil koenzimA (Asetil CoA) adlı bileşiğe dönüştürülür.Bu dönüşüm reaksiyonları sırasında CO oluşur. Ayrıca NADH meydana gelir. 2

Hans Adolf Krebs Alman kökenli İngiliz biyokimyacı(1900-1981) Üre devrini ve kendi adıyla da anılan Krebs (Sitrik asit ) devrini keşfetti. 1953 Yılında Tıp ve Fizyoloji dalında nobel ödülünü aldı.

İki karbonlu Asetil CoA dört karbonlu okzaloasetat ile birleşerek altı karbonlu sitratı oluşturur. Bu döngü CO açığa çıkarır. Sübstrat seviyesinde 1 ATP sentezi gerçekleşir. Ayrıca NADH ve FADH sentezi yapılır. Krebs döngüsü reaksiyonları mitokondri matriksinde oluşur. ANİMASYON

Elektron taşıması sırasındaki serbest enerji değişimi belli bir sırada bileşenlerin dizilimini sağlar. Hücre besin moleküllerinde depolanmış enerjiyi redoks tepkimeleri ile açığa çıkarır.Bir bileşiğin elektronları bir başka bileşiğe kayar.Elektron kazanan bileşik indirgenir , elektron kaybeden bileşik oksitlenir. Elektronlar oksijene aktarılırken potansiyel enerjilerini kaybederler. Açığa çıkan enerji oksidatif fosforilasyon aracılığıyla ATP yapımında kullanılır. ANİMASYON

ANİMASYON Zincirdeki her kompleks elektron alıp verdikçe hidrojen iyonları matriksden zarlar arası bölgeye pompalanır.Bu bölgede artan H iyonları ATP sentaz proteininden geçerek matrikse geri döner bu sırada ATP yapımı gerçekleşir.

ATP sentaz protein kompleksi hidrojen iyonlarının akışıyla güç sağlayan bir değirmen gibi çalışır. Bu kompleks ökaryotların mitokondri ve kloroplast zarları , prokaryotların ise plazma zarında yer alır. ATP sentazın dört parçasının her biri çok sayıda polipeptid alt biriminden oluşur.

Glikozun oksijenli solunumla parçalanması en fazla net 38 ATP üretir.

Glikoliz ve Krebs döngüsü çok sayıda başka metabolik yollarla bağlantılıdır. Çeşitli katabolitik yollar besinlerden gelen elektronları hücre solunumuna yönlendirmek üzere işbirliği yaparlar. Yapım reaksiyonları için gereken karbon iskeletler ya sindirimden ya da glikoliz ve krebs döngüsü ara ürünlerinden sağlanır.

Değerlendirme Hücre sitoplazmasında gerçekleşen solunum reaksiyonlarını açıklayınız. Hidrojen taşıyan koenzimler nelerdir. ETS de neden daha fazla ATP yapımı gerçekleşir. Organik moleküllerin solunum reaksiyonlarını katılma biçimleri nasıl gerçekleşir. Mitokondrinin hangi bölümlerinde hangi reaksiyonlar gerçekleşir. Fermantasyon ürünleri nelerdir.