Solunum
Hücre içerisinde enzimlerin etkisiyle besin monomerlerinin parçalanarak enerji elde edilmesi olayına hücresel solunum adı
verilir.
Canlının hücresel solunum yapmaktaki amacı metabolik faaliyetler için gerekli enerjiyi elde etmektir.
Hücresel solunumda glikoz molekülü yıkılarak enerji açığa çıkar. Bu katabolik bir tepkimedir.
Hücrede glikozun yıkılmasıyla elektron ve protonlar ayrılır. Elektronların sahip olduğu potansiyel enerji hücre tarafından ATP’ye
dönüştürülerek kullanılabilir hale getirilir.
Elektronların glikozdan ayrılması bir oksidasyon olayıdır. Glikozdan ayrılan elektron ve protonlar(H+) NAD ve FAD tarafından
taşınır.
NAD ( Nikotinamin Adenin Dinukleotit ) ve FAD ( Flavin Adenin Dinükleotit ) birer koenzimdir.
Glikozun parçalanması sırasında bazı canlılar oksijen kullanırken bazı canlılar oksijen kullanmaz.
Canlılar arasında ;
-ETS kullanılan oksijensiz solunum
-Fermantasyon
-Oksijenli solunum
gibi solunum çeşitleri vardır.
***3 solunum çeşidinde de GLİKOLİZ olayı ortaktır.
GLİKOLİZ
Hücresel solunumun ilk aşamasıdır.
Tüm canlılarda ortaktır.
Tepkimelerin başlayabilmesi için glikoz molekülünün aktifleşmesi gerekir. Aktifleşme için 1 glikoz molekülü için 2 ATP molekülü harcanmak zorundadır.
Hücre sitoplazmasında glikoz molekülünün kademeli olarak parçalanıp pirüvik asitlere dönüşmesi olayıdır.
Glikoliz olayı hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir.
Glikoliz tepkimelerinde gerekenler;
1 molekül glikoz (6 C’lu)
2 molekül ATP
2 molekül NAD
Enzimler
Glikoliz tepkimelerinde üretilenler;
2 molekül pirüvik asit (iyonize haline pirüvat denir)
4 molekül ATP
2 molekül NADH+H+ (elektron ve protonlar taşınır)
***Glikolizde net 2 ATP kazanç elde edilir. Glikolizde substrattan alınan fosfat ADP’ye aktarıldığı için substrat düzeyinde fosforilasyon gerçekleşerek ATP üretilir.
Bu evrede sırasıyla;
-Glikoz ATP harcanarak glikoz mono fosfata dönüşür.
-Glikoz mono fosfat enzimlerle fruktoz monofosfata(kararsız bileşik) dönüştürülür.
-Fruktoz mono fosfat ATP harcanarak fruktoz di fosfata dönüşür.
-Fruktoz di fosfat enzimlerle 2 tane fosfogliseraldehite (PGAL) dönüşür.
Buraya kadar 2 ATP harcandı.
-Her iki PGAL molekülünden H+ ve elektronlar ayrılırken H+ ler yerine sitoplazmadan bir fosfat(Pi )eklenir.H+ ler NAD molekülüne aktarılır.
-PGAL moleküllerine inorganik fosfat eklenmesiyle DPGA (di fosfo gliserik asit) oluşur.
-DPGA bir fosfatını ADP molekülüne aktararak PGA molekülüne dönüşürken ATP sentezlenmiş olur.
-PGA bir fosfatını ADP molekülüne aktararak pirüvik asite dönüşürken ATP sentezlenmiş olur.
Buraya kadar 2 NADH+H, 2 Pirüvik asit ve 4 ATP sentezlenmiş olur. 2ATP harcandığından net ATP kazancı 2 ATP olur.
ETS'Lİ OKSİJENSİZ SOLUNUM
Bazı prokaryot canlılar ETS sonunda oksijen haricinde bir başka inorganik bileşik kullanarak elektronları tutarlar.Bu bileşikler oksijene göre daha az elektronegatiftirler. Elektron tutucu olarak sülfat,nitrat,kükürt, demir ve karbondioksit kullanırlar.
ETS'li oksijensiz solunumda 1 glikoz molekülünden elde edilen enerji fermantasyondan fazla oksijenli solunumdan azdır.
FERMANTASYON (MAYALANMA)
Besinlerin oksijen ve ETS kullanılmadan parçalanıp enerji elde edilmesi olayıdır.
*Bazı bakteri ve arkeler, maya mantarları, bazı bitki tohumları ve omurgalı canlıların çizgili kas hücrelerinde (zorunluluk halinde) görülür.
2 evreden oluşur.
1.GLİKOLİZ
Tüm canlılarda ortaktır.
2.SON ÜRÜN EVRESİ
Pirüvik asitler sitoplazmadaki enzimlerle son ürün adı verilen ürünlere dönüştürülür.
Son ürünler farklılık gösterir.Farklı enzimler görev yaptığından farklı son ürünler ( Laktik asit, etil alkol, sitrik asit, bütanol vb.) oluşur.
*Bu evrede ATP sentezi ve tüketimi de olmaz.
Etil alkol Fermantasyonu
Maya mantarlarıi bazı bakteriler ve bazı bitki tohumlarında görülür.
Sirke oluşumu, meyveden alkol üretilmesi, hamurun mayalanması bu fermantasyona örnektir.
1 glikoz kullanılır, 2 etil alkol üretilirken 2 CO2 açığa çıkar.
Glikoz etil alkole dönüşmeden önce aselaldehit oluşur.Aset aldehitler NADH+H'den gelen H'leri alarak etil alkole dönüşür.
Bu olaylar gerçekleşirken ısı açığa çıkar.
***Son elektron tutucusu aset aldehittir.
Laktik asit Fermantasyonu
Bazı bakterilerde ve omurgalı canlıların çizgili kas hücrelerinde görülür.
Yoğurt yapımı bu fermantasyona örnektir.
1 glikoz kullanılır, 2 laktik asit üretilirken CO2 açığa çıkmaz.
Yoğun kas faaliyetleri sonucu oluşan laktik asit kana geçerek yorgunluk hissine neden olur.(hipotalamus)
Yeterli oksijen alındığında laktik asitler pirüvata dönüştürülür ve oksijenli solunumda kullanılır.
OKSİJENLİ SOLUNUM
Organik moleküllerin oksijen kullanılarak CO2 ve H2O'ya kadar parçalanıp ATP elde edilmesi olayıdır.
*Hem prokaryot hem de ökaryot canlılarda gerçekleşir.Prokaryot canlılarda mezozom, ökaryot canlılarda mitokondri solunumun gerçekleştiği
yerdir.
Solunum olayı nefes alıp vermek değildir.!!!
Oksijenli solunum ökaryot canlılarda sitoplazmada başlar, mitokondride tamamlanır.
Oksijenli solunumda enerji verimi oksijensiz solunuma göre çok fazladır.Organik besinlerdeki depo enerjinin tamamı ATP içinde depolanmaz bir kısmı ısı olarak açığa çıkar.
C6H12O6 + 6O2 ------>6CO2+6H2O+32 ATP
Son ürün olarak CO2 , H2O ve ATP oluşur.
Oksijenli solunum 3 aşamadan oluşur;
1.Glikoliz--------> sitoplazmada
2.Krebs Döngüsü ------->matriks sıvısında
3.ETS -------------> krista zarında
1.GLİKOLİZ
Oksijensiz solunumdaki gibi gerçekleşir.
HAZIRLIK
Ortamda oksijen olduğunda glikoliz sonucu oluşan pirüvik asit (2) ve NADH+H (2) mitokondriye geçer.
Mitokondri içinde enzimlerin etkisiyle pirüvik asit asetil Co-A'ya dönüştürülür.Dönüşüm sırasında 2 molekül CO2 ve 2 molekül NADH+H oluşur.
2.KREBS DÖNGÜSÜ
Asetil Co-A krebs döngüsüne girer.
Asetil co-A (2 karbonlu) ile okzaloasetik asit (4 karbonlu) birleşerek sitrik asit (6 karbonlu) oluşur.
6karbonlu molekül önce 5 karbonlu moleküle dönüşür.Dönüşüm sırasında 1 CO2 ve NADH+H oluşur.
Sonra 5 karbonlu molekül 4 karbonlu moleküle dönüşür.Dönüşüm sırasında 1 CO2 ve NADH+H oluşur.
Oluşan 4 karbonlu molekül okzaloasetik asite dönüşene kadar 1ATP, 1 FADH2 ve 1NADH+H oluşur.
*Krebs döngüsü 2 asetil Co-A için 2 defa döndüğünden sonuç olarak;
4 CO2, 6 NADH+H, 2 FADH2 VE 2 ATP oluşur.
*CO2 ler solunum organlarıyla dışarı atılır.
*Krebste oluşan enerji NADH+H, FADH2 ve ATP içinde depolanır.
*NADH+H ve FADH2 içindeki enerji ETS'de ATP içinde depolanır.
3.ELEKTRON TAŞIMA SİSTEMİ
En fazla enerji elde edilen aşamadır.
NADH+H ve FADH2 taşıdığı H'leri burada bırakarak yükseltgenir.
ETS elemanları mitokondri iç zarında yer alır. Ubikinon hariç diğerleri protein yapılıdır.
ETS elemanları NADH+H ve FADH2'den aldıkları elektronları oksijene taşır.
*Oksijen son elektron alıcısıdır.
Elektronlar proteinlere aktarılırken H'ler önce matrikse oradan da mitokondri zarlar arası boşluğa geçer.İç zarıın iki tarafında proton farklılığından dolayı potansiyel enerji oluşur.
Protonlar matrikse dönme eğilimi gösterir.Protonlar zardan geçemeyeceği için ATP sentaz enzimi bir kanal oluşturur.Protonlar zardan geçerken ADP'den ATP sentezi gerçekleşir.(kemiozmozis hipotezi)
