Organik moleküllerin solunumla yikilarak enerji elde edilmesi

1. ORGANİK
MOLEKÜLLERİN
SOLUNUMLA YIKILARAK
ENERJİ ELDE
EDİLMESİ

2. SOLUNUM
Solunum, enerji elde etmek amacıyla organik
bileşiklerdeki bağların yıkılmasıdır. Solunum sonucunda
ototrof canlıların organik madde üretmesi için ham
madde sağlanır. (CO2 ve H2O)
1) Oksijensiz (Anaerob) Solunum: Glikozun oksijensiz
ortamda etil alkol, laktik asit ve diğer maddelere kadar
yıkılıp enerji elde edilmesidir. Fermantasyon da denir.
Glikoliz meydana gelir.
2) Oksijenli (Aerob) Solunum: Organik bileşiklerdeki
kimyasal bağların oksijenli ortamda yıkılarak enerji elde
edilmesidir. Son ürünler CO2 ve H2O’dur. Üç basamakta
gerçekleşir. Glikoliz, Krebs ve ETS.

3. ATP’nin Yapısı
Yapısındaki fosfat bağları hidrolizle koptuğu zaman yüksek enerji
veren organik maddedir. Yapısında adenin nükleotidi, 5 C’lu riboz ve
üç fosfat bulunur.
Adenin + 5C + P P P
Adenozin Yüksek enerji bağları
Adenozin Mono Fosfat (AMP)
Adenozin Di Fosfat (ADP)

4. GLİKOLİZ
Glikoz doğada çok yaygın bir monosakkariddir. Hücreler glikozu özel
bir yolla yıkar. Canlılar burada açığa çıkan enerjiyi, yaşamsal işlevlerini
devam ettirebilmek için kullanırlar. Oksijen kullanmaksızın
sitoplazmada gerçekleşen glikozun pirüvik asite(pirüvata) kadar
yıkımına “glikoliz” denir.
Şeker parçalanması glikoz molekülünün aktivasyonu ile başlar.
Glikoz ilk olarak “hekzokinaz” enziminin etkisi altında ATP ile
tepkimeye girerek kimyasal olarak aktif hale geçer. Daha sonra her
biri bir enzim tarafından katalizlenen tepkimeler olur.
Glikoliz sonucunda 1molekül glikozdan 2 pirüvik asit oluşurken; 4
molekül ADP, ATP’ye çevrilir. Başlangıçta 2 ATP, glikozu, glikoz-6-
fosfata ve fruktoz-6-fosfatı, fruktoz-1,6 difosfata çevirmek için
kullanıldığından net kazanç 2 ATP’ dir. Sonraki tepkimelerde
kullanıma hazır 2 molekül de NADH+H+ koenzimi oluşur.
C6H12O6+ 2ATP 2C3H4O3(pirüvik asit) + 4H + 2ADP + 2P

7. Pirüvik asit(pürivat), oksijen bulamazsa ya laktik asite dönüşerek
birikir ya da mayalarda olduğu gibi alkole dönüşür. Eğer oksijen bulursa
asetil koenzim A’ya dönüşerek krebs çemberine katılır veya
karaciğerde glikojene geri sentezlenir. Glikozun yeniden yapımına
“glikoneogenez” denir.
Bazı bakteriler ve mayalar oksijen kullanamazlar. Fakat onlarda doğal
olarak enerjiye ihtiyaç duyarlar. Glikoz molekülünü glikoliz reaksiyonu ile
parçaladıktan sonra elde ettikleri pürivattan bir molekül CO2 çıkararak
ASETALDEHİT oluştururlar. Daha sonra bu asetaldehit NADH2 ile
reaksiyona girerek onun hidrojenlerini alır. Son ürün Etil Alkol'dür.
Aşağıdaki reaksiyonda da görülen bu oksijensiz solunum tipine ETİL
ALKOL FERMANTASYONU denir.

8. Çizgili kaslarımızda bulunan hücreler normalde oksijenli solunum
yaparlar. Ancak ortamda yeteri kadar oksijen yoksa bu hücreler
oksijensiz solunumu da gerçekleştirebilir. Enerji ihtiyaçlarını bu şekilde
karşılamaya çalışırlar. Oksijene ihtiyaç duyulmadan gerçekleşen glikoliz
reaksiyonlarından sonra oluşan pürivatlar mitokondriye geçemediğinden
glikolizde NAD’a verdiği hidrojenleri geri alarak Laktik aside dönüşür.
Çizgili kaslarda görülen bu oksijensiz solunum tipine de LAKTİK ASİT
FERMANTASYONU denir.

9. Az miktarlarda laktik asit kasın daha iyi çalışmasını sağlar. (Spor
hareketlerine başlamadan önce ısınma hareketlerinin yapılmasının
nedeni de budur). Meydana gelen laktik asit, kana geçer ve beyin
hücrelerine etki ederek yorgunluk duygusu yaratır. Yoğurt yenildiğinde
de bu durum gözlenir. Yeteri kadar oksijen bulununca laktik asitten bir
hidrojen çıkarılarak pirüvik aside dönüştürülür. Laktik asidin bir kısmı
karaciğere taşınarak glikoza kadar geri sentezlenir. Kalp kası, laktik asit
fazlasını uzaklaştırmaz enerji olarak kullanır. Bazen de laktik asitin
fazlası “fizyolojik tetanos” yani “kramp”a neden olur.

10. KREBSkarbonhidratlar, yağlar ve proteinlerin solunumla
Krebs devri
ÇEMBERİ(SİTRİKASİT ÇEVRİMİ)
parçalanması olayında ortak karbon yoludur. Yağ asitleri ve
aminoasitler farklı sayıda karbon atomu taşıdıkları için farklı sayıda ATP
üretilmesine neden olurlar. Sonuçta oluşan su ve karbondioksit miktarı
da farklı olur. Örneğin yağ asitleri az O2, çok H2 taşırlar ve solunum
sonucunda az CO2 ve çok H2O oluşur. Bunu nedenle yağlar kurak
ortam hayvanlarında iyi bir su deposu kaynağıdır.

11. O2'li solunumun glikoliz ve krebs çemberi devrinde
doğrudan üretilen ATP miktarı çok azdır. Her iki devrede
özellikle krebs devrinde organik bileşeğin
parçalanmasıyla açığa çıkan H atomları yardımıyla NaDH2
ve FADH2 maddeleri üretilir. Bu maddelerdeki H
atomlarının elektronları ETS'den geçerek en son O2'ye
aktarılır ve elektronlar O2 ile birleşerek suyu oluşturur.
Eğer bir çift hidrojen atomu ETS’ye NAD tarafından
taşınırsa her bir hidrojen atomuna karşılık 3 ATP, FAD ile
taşınırsa 2 ATP sentezlenir. Krebs çemberi mitokondrinin
matriksinde, ETS ise solunum enzimlerini taşıyan kristada
gerçekleşir. ETS sisteminde iç zardaki enzimlere taşınan
elektronlar, sonunda oksijene verilir ve H2O meydana
getlir. Bu oksijenli solunum sonucunda toplam 40 ATP
sentezlenir. Glikolizde 2 ATP harcandığı için net kazanç
38 ATP’dir.

12. C6H12O6 + 6O2 6CO2 + H2O + ENERJİ(net 38 ATP)
ATP (net) FADH2 NADH2 Net Kazanç
Glikoliz 2 ATP __ 2x3 8 ATP
Pirüvik asit __ __ 2x3 6 ATP
Krebs 2 ATP 2x2 6x3 24 ATP
Çemberi
Toplam 4 ATP 4 ATP 30 ATP 38 ATP

13. !
ÖNEMLİ NOT: Bazı araştırılmadan ve düşünülmeden yazılmış
kaynaklarda (haftalık ÖSS hazırlık dergileri ve dersane kitapları) glikoz
molekülünde bulunan enerjinin %40'ı ATP sentezinde kullanılırken %60'ı
ısı olarak yayılır denilmektedir. Böyle bir şeyin olması mümkün değildir.
O kadar enerjinin ısıya dönüşmesi canlının kömürleşmesine neden olur.
Bir glikoz molekülünün bağları arasındaki enerjinin ancak yaklaşık %
40'ı ATP sentezinde kullanılır. Geriye kalan enerjinin çok az bir kısmı ısı
olarak yayılırken, henüz %60'ı oksijenli solunumumun son ürünleri olan
su ve karbondioksit moleküllerinin bağları arasında kalır.

14. YAĞ YIKIMI
Besinlerin sindirimi sonucu elde edilen yağlar, bağırsaktan
geçerek lenf sistemine ulaşır ve bu sistem aracılığıyla kana
karışır. Kan, yağın bir kısmını karaciğere, bir kısmını da
dokulara taşır; yağın fazlası, “trigliserit” şeklinde yağ
dokularında depo edilir. İnsanların şişmanlamasının nedeni de
budur. Fakat aksine, kaslar fazla çalıştığı zaman kas
hücrelerindeki mitokondriler ATP üretmek için ortamda
bulunan yağ asitlerini, depo edilmesine fırsat bırakmadan
kullanarak enerji ihtiyaçlarını karşılarlar. Şişman bir kimse
elinden geldiğince spor yapıp hareket ederse, yağ
dokularındaki trigliserit molekülleri enerji ihtiyacı olduğu için
yağ asitlerine kadar parçalanacak ve mitokondrilere
ulaşacaktır. Karaciğerde de fazla miktarlarda alınmış
karbonhidrattan yağ sentezlenerek depo edilir. Gereksinim
halinde, depo edilmiş yağ, enerji elde etmede kullanılır.
3 Yağ asidi + Gliserin(Gliserol) Yağ(trigliserit) + 3 Su

15. Nötral yağların katabolizması iki ana döneme ayrılılır;
1) Yağ yıkımı : Yağ moleküllerinin hidrolize uğrayarak gliserin ve
yağ asidine ayrılmasıdır. Bunun için lipaz ve esteraz enzimleri
gereklidir.
Yağ + Lipaz + Öd sıvısı + Su Yağ asitleri + Gliserol
2) Yağ asitlerinin ve gliserolün yıkımı : Gliserol özel bir enzim ve
ATP harcanarak gliserolfosfata dönüştürülür ve glikolizde kullanılır.
Çoğunlukla palmitik veya stearik asit gibi (16 ve 18 karbon atomlu)
uzun karbon zincirli yağ asitleri çok basamaklı bir yıkım olayına girer.
Buna “beta-oksidasyon “ denir.
Yağ asidi yıkımı ATP kullanılarak, molekülün aktivasyonu ile başlar.
Yağ asidi bu reaksiyonda koenzim A’ya bağlanır. İlk yıkım basamağı
dehidrasyondur. Yağ asidi yıkımı mitokondride olur. Her yağ asidi iki
karbonlu asetil koenzim A’ya parçalanır. Bu asetil koenzim A, sitrik
asit çevrimine girer ve enerji elde edilir.

16. Yağ Asidi Yıkmında Enerji Kazancı
18 karbonlu yağ asidi olan stearik asidi 9 asetil koenzim A’ya ayrılır.
Bunun için yağ asidi yıkım çevrimi 9 defa tekrarlanır. Bu parçalanmada
38 mol ATP doğrudan doğruya elde edilen enerji kazancıdır. 9 mol
asetil koenzim A, sitrik asit yıkılarak 9 mol ATP, 9 mol FADH2=(18 mol
ATP), 27 mol NADH2=(81 mol ATP) elde edilir. Sonuç olarak bir mol
stearik asit yıkımı 146 mol ATP’ lik bir enerji kazancı sağlar. Bunun 2
ATP’ si başlangıçta aktivasyon enerjisi için kullanıldığından net kazanç
144 ATP’ dir.