Canlılar yaşamak için ihtiyaç duydukları enerjiyi besinlerden karşılar. Işık enerjisinin fotosentezle kimyasal enerjiye dönüştürülerek besinlerin yapısında depolandığını öğrenmiştiniz. Peki, canlılar besinlerde depolanmış olan enerjiyi nasıl kullanılabilir hâle getirirler? Besin molekülleri hücre içerisinde enzimlerin ve oksijenin etkisiyle parçalanarak ATP şeklinde enerji elde edilir. Bu olaya hücresel solunum adı verilir. Ekosistemde organik madde üretimi ve solunum birbirine bağımlı olaylardır.
Bir insan haftalarca aç ve günlerce de susuz yaşayabilir. Ancak oksijensiz kalan bir kişi birkaç dakika içerisinde ölür. Görüldüğü gibi oksijen insan yaşamı için vazgeçilmezdir. Oksijen vücudumuza nefes yoluyla girer. Vücudumuz oksijeni depo edemediği için sürekli bir biçimde soluk alıp veririz. Örneğin yetişkin bir insan dakikada ortalama 17 kez soluk alıp verir. Peki, oksijene neden ihtiyaç duyarız?
Spor ve ya yoğun egzersiz yaptığımızda kalp atışlarımızla birlikte soluk alıp vermemiz hızlanır. Bu da harcanan enerji ile ihtiyaç duyulan oksijen miktarının birbiriyle ilişkili olduğunu göstermektedir. Gerçekten de oksijen hücrede enerji elde edilen kimyasal reaksiyonlarda kullanılır. Besinlerde depolanmış olan enerji hücrede oksijen kullanılarak açığa çıkarılır. Bu olay oksijenli solunum olarak adlandırılır. Hücresel solunum, glikozun enerji açığa çıkarmak için yıkılmasıdır. Hücresel solunumda elde edilen enerji, glikoz molekülündeki kimyasal bağları oluşturan elektronların potansiyel enerjisidir. Hücre, elektronların sahip olduğu potansiyel enerjiyi ATP şekline dönüştürerek kullanılabilir hâle getirir. Hücresel solunum glikozun oksidasyonu ile gerçekleşir. Bir atom ya da molekülün elektron kaybetmesinin oksidasyon (yükseltgenme), elektron almasının ise redüksiyon (indirgenme) olduğunu kemosentez konusunda öğrenmiştiniz. Glikozun oksidasyonu sırasında protonlar (H+) da elektronlarla birlikte (hidrojen atomu şeklinde) molekülden ayrılırlar.
Hücresel solunumda glikoz molekülünden ayrılan elektron ve protonlar nikotinamid adenin dinükleotit (NAD+) ve flavin adenin dinukleotit (NAD +) ve flavin adenin dinukleotit(FAD) adlı keonzimler tarafından taşınırlar.
Glikoz, oksijenli solunumda CO2 ve H2 O’ya kadar parçalanır. Bu sırada glikoz elektron kaybederek okside olurken oksijen de elektron alarak indirgenir. Nefes aldığımızda akciğerlerimizden kana geçen oksijen, kalbin kanı pompalamasıyla hücrelere taşınır. Oksijen, glikozun yapısında depolanmış olan kimyasal enerjinin açığa çıkmasını sağlar. Hücresel solunumun atık ürünü olan CO2 hücreden yine kan yoluyla akciğerlere taşınarak vücuttan atılır.
Hücresel solunumda glikozun oksidasyonu her zaman oksijen varlığında gerçekleşmez. Glikoz molekülünden ayrılan hidrojen atomları oksijen yerine başka bir moleküle aktarılabilir. Ancak bu durumda glikoz CO2 ve H2 O’ya kadar parçalanamaz, yani tamamen okside olmaz. Besin moleküllerinin hücrede oksijen kullanılmadan daha küçük birimlere parçalanarak enerji elde edilmesine oksijensiz solunum denir. Oksijensiz solunumla elde edilen enerji miktarı oksijenli solunuma göre daha azdır.
Görüldüğü gibi soluk alıp vermek ile “hücresel solunum” birbirinden farklı olaylardır. Soluk alıp verdiğimizde havadan oksijen alır, havaya CO2 veririz ve bu olay akciğerlerde gerçekleşir. Hücresel solunum ise glikozun enzimler tarafından katalizlenen bir dizi kimyasal reaksiyonla hücrede parçalanarak enerji elde edilmesidir. Bu sırada oksijen kullanılıp CO2 açığa çıktığı için bu olaya hücresel solunum adı verilir. Hücresel solunumda açığa çıkarılan enerji ATP’nin yapısında depolanır.
Makaleyi okumayı bitirdiğine göre hemen bir yere gitme, bir önceki yazımız olan Windows 10 PRO RTM Full Türkçe MSDN ISO başlıklı makalemizde Windows 10 hakkında bilgiler verilmektedir.