Konu 'Kimya 9. Sınıf' bölümünde JeLLyPuFF tarafından paylaşıldı.
Solunum ve oksijen taşınması konularını anlatıcam
Bu konuyla ilgili yardımlarınızı bekliyorum
Canlılar yaşamlarını devam ettirebilmek için sürekli enerji elde etmek zorundadır. Enerjiyi de ancak besin maddelerini yıkarak yani daha küçük moleküllere parçalayarak elde eder. Canlıların besin maddelerini yıkarak onlardan enerji elde etmelerine solunum denir.
Bazı canlılar hücrelerinde bulunan yapılar sayesinde ortamda da oksijen varsa besinleri CO2 ve H2O'ya kadar yıkabilirler. Oksijen kullanmayan canlılar ise glikoz molekülünü ancak pürivata kadar yıkabilir. Pürivak molekülü henüz tam olarak yıkılmadığından bağları arasında hala enerji vardır. Bu yüzden pürivata kadar yıkabilen canlılar yani oksijen kullanamayan canlılar 1 mol glikozdan daha az enerji elde edebilirler. Buradan çıkan sonuç şudur. Bazı canlılar besinlerin yıkılmasında okasijen kullanırlar; yani oksijenli solunum yaparlar.
Bazıları ise oksijen kullanamaz yada yeterli oksijen bulamaz; yani oksijensiz solunum yaparlar. oksijenli ve oksijensiz solunumları incelemeden önce bilinmesi gereken bir şey vardır ve bu hiç unutulmamalıdır. Canlılar ister oksijenli ister oksijensiz solunum yapsın başlangıç reaksiyonları hücrenin stoplazmasında gerçekleşir ve hep aynıdır.
Aşağıdaki şekilde de görülen bu reaksiyon dizisi glikozun pürivata kadar parçalandığı süreçtir ve GLİKOLİZ olarak adlandırılır.
GLİKOLİZ: Her iki tip solunumunda başlangıç reaksiyonlarının aynı olduğunu ve hücrenin stoplazmasında gerçekleştiğini belirtmiştik. Şimdi bu glikoliz reaksiyonlarının nasıl oluştuğunu inceleyelim.
Bu reaksiyon dizini enzimlerin yardımıyla ve ortamda yeterli enerji var ise başlayabilir. Bu enerji aktivasyon enerjisi olarak kullanılan enerjidir. yukarıdaki şekilden de takip ederek açıklamaya devam e****m. Glikozun parçalanmaya başlaması için yani glikoliz reaksiyonlarının (dolayısı ile de solunum reaksiyonlarının ) başlaması için stoplazmada bulunan 2 ATP'nin harcanması gerekir.
Glikoz molekülüyle tepkimeye giren ATP molekülleri son fosfatlarını glikoza vererek tepkimeden ADP olarak ayrılır. Bu arada Glikoz da Fruktoz'a dönüşür. Şu an aktifleşmiş durumdaki molekülümüz Fruktoz di fosfattır.
İkiye ayrılan 6 C'lu 2 P'lı molekülümüzden iki tane PGAL (Fosfo Gliser Aldehit) oluşur. Bundan sonra reaksiyon iki PGAL üzerinden yani iki koldan devam eder. Biz sadece birini anlatıp diğerinde de aynı şeylerin olduğunu söyleyelim.
PGAL ortamda bulunan NAD (Nikotin Amid Dinukleotid) ile reaksiyona girerek bir çift hidrojenini NAD ye verir. NADH2 oluşur. Bu arada PGAL nin bağlarında bir boşluk oluşur. Bu boşluk ortamda bulunan fosfat ile doldurulur.
Şimdi 3 C'lu 2 P'li bir molekülümüz oluşmuştur. Bu molekül ortamda bulunan ADP'ler ile reaksiyona girerek sırasıyla 2 ATP oluşur. Geriye kalan molekül ise PÜRİVAT olarak adlandırılır.
Diğer PGAL'de de aynı şeyler olacağı için toplam 4 ATP sentezlenmiş olur. Bundan sonra ortamda oksijen yoksa yada kullanılamıyor ise oksijensiz solunum gerçekleşir.
OKSİJENSİZ SOLUNUM
Bakteriler ve bazı mayalar oksijen kullanamazlar. Fakat onlarda doğal olarak enerjiye ihtiyaç duyarlar. Glikoz molekülünü glikoliz reaksiyonu ile parçaladıktan sonra elde ettikleri pürivattan bir molekül CO2 çıkararak ASETALDEHİToluştururlar. 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.
Çizgili kaslarımızda bulunan hücreler normalde oksijenli solunum yaparlar. Ancak ortamda yeteri kadar oksijen yoksa bu hücreler oksijensiz solunumuda gerçekleştirebilir ve enerji ihtiyaçlarını karşılamaya çalışır. Oksijene ihtiyaç duyulmadan gerçekleşen glikoliz reaksiyonlarından sonra oluşan pürivatlar mitokondriye geçemediğinden glikolizde NAD'ye verdiği hidrojenleri geri alarak Laktik asite dönüşür.
Çizgili kaslarda görülen bu oksijensiz solunum tipinede LAKTİK ASİT FERMANTASYONU denir.
OKSİJENLİ SOLUNUM
Canlı hücrelerde karbonhidrat, yağ ve proteinlerin oksijen kullanarak parçalanması ve ATP sentezlenmesi olayına oksijenli solunum denir.
Karbonhidratlar monosakkaritlere, yağlar yağ asitleri ve gliserole, proteinler amino asitlere dönüştürüldükten sonra solunum tepkimelerine katılırlar.
oksijenli ve oksijensiz solunum besinlerde depolanmış enerjiyi açığa çıkarır. Fakat oksijen kullanılınca enerjinin büyük bir bölümü açığa çıkar. Çünkü glikoz kendini meydana getiren bileşenlerine tam olarak parçalanır. oksijensiz solunumda ise az enerji açığa çıkar. Çünkü glikoz kendini meydana getiren bileşenlerine tam olarak parçalanmaz. Fermantasyonda son ürünlerin bazıları organik molekül olup, belli oranda enerji depo etmektedirler.
oksijenli solunumun genel denklemi:
Glikoz + 6O2 ----------> 6CO2 + 6H2O + 38ATP şeklindedir.
Oksijenli solunum üç kadenede gerçekleşir.
• Glikoliz evresi
• Kerbs devri
• Oksidatif fosforilasyon evresi (ETS)
a. Glikoliz Evresi
Tıpkı oksijensiz solunumda olduğu gibidir.
b. Krebs Devri
Glikoliz sonucu oluşan ürün pirüvattır. Ortamda oksijen bulunması durumunda pirüvatlar mitokondriye geçerler. Her bir pirüvat molekülünden 1 mol CO2 ve 2H ayrılır. 2C'lu 1 molekül aktif asetik asit oluşur. Bu olay mitokondri zarındaki enzimlerle gerçekleşir.
Krebs devrini başlatan ilk molekül aktif asetik asit olup, 4C'lu bir molekülle birleşerek 6C'lu sitrik asiti oluşturur. Bu reaksiyonun başlaması ortamda oksijen bulunmasına bağlıdır.
krebs devrinde gerçekleşen reaksiyonlar aşağıda özetlenmiştir.
• İki karbonlu aktif asetik asit, dört karbonlu bir molekülle birleşerek altı karbonlu sitrik asiti oluşturur.
• Sitrik asit beş karbonlu bir bileşiğe dönüşürken bir molekül karbondioksit açığa çıkar.
• Beş karbonlu bileşikten bir molekül daha karbondioksit ayrılır ve dört karbonlu bileşik oluşur.
• En son oluşan dört karbonlu molekül bir kaç defa ortama H+ verdikten sonra tekrar başlangıçtaki dört karbonlu bileşiğe dönüşür.
Krebs devri reaksiyonları sonucunda iki molekül asetik asitten 8NADH2, 2FADH2, 4CO2 ve 2ATP üretilir. Yine mitokondriye geçiş esnasında ise 2NADH2 ve 2CO2üretilir.
c. Oksidatif Fosforilasyon (ETS Olayları)
Oksijenli solunumun Glikoliz ve Krebs devrinde hazırlanan NADH2, FADH2'deki H atomlarına ait elektronlar ETS'den (elektron taşıma sistemi) geçtikten sonra O2 ile birleşir. Bu sırada ATP üretilir ve sonuçta H2O molekülleri oluşur. Bu devreye hidrojen yolu reaksiyonları denir. En çok enerji (ATP) hidrojen yolunda üretilir.
Solunumda oluşan son ürünler: CO2, H2O ve ATP'dir. Ancak proteinler solunumda kullanılmışsa; NH3, üre, ürik asit, H2S gibi farklı ürünlerde oluşabilir.
Elektron Taşıma Sistemi (ETS)
Bir hidrojen atomu bir proton (H+) ve bir elektrondan meydana gelmektedir. Hidrojen taşınmasının bazı basamaklarında her hidrojen atomunun proton ve elektronu birlikte taşınır. Fakat bazı basamaklarda proton ve elektron birbirinden ayrılır. Protonlar çözelti içinde kalırken, elektronlar bir taşıyıcıdan başka bir taşıyıcıya aktarılır.
Enerjinin açığa çıkması bu elektronların aktarılması sırasında gerçekleşir. En son kademede elektron oksijen atomuna taşınır, orada protonlarla birleşerek hidrojen atomunu oluşturmakta sonuçta su meydana gelmektedir.
Elektronların oksijene taşınması sırasında solunum zincirini oluşturan enzimler görev yapar. Bu enzimlerin her birinin elektronu tutan bir bölgesi vardır. Bu aktif bölge protonla birlikte veya tek başına gelen elektronu bir önceki taşıyıcıdan alarak, bir sonraki taşıyıcının aktif bölgesine aktarır.
Bu aktarma sırasında elektronların ortama yaydığı (bıraktığı) enerjiyle ADP molekülüne ortamda bulunan fosfork asit (P) bağlanarak ATP üretlir.NADH2 üzerinden ETS'ye giren 2 elektronun oksijene taşınması sırasında 3 ATP üretilir. (Eğer 2 elekron FADH2 üzerinden ETS'ye katlırsa üretilen enerji miktarı 2ATP'dir.)
Burada ATP sentezi oksitlenme (yükseltgenme) ve redüklenme (indirgenme) reaksiyonlarıyla sağlandığı için bu devreye ve ATP üretim şekline oksidatif fosforilasyon denir.
Ancak elektronun her aktarılışında ATP oluşmaz. bunun için ortama verilen enerjinin belli bir değeri (7300 cal) aşması gerekir.
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 arasıdadır.
{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. Doğrusu bir önceki paragrafta açıklanmıştır }
Oksijenli Solunumda Enerjinin Hesaplanması:
• Glikoliz reaksiyonlarında 4 ATP (enzim-substrat düzeyinde)
• Krebs devrinde 2 ATP (enzim-subsrat düzeyinde)
• ETS de 34 ATP (oksidatif fosforilasyonla)
• Toplam: 40 ATP
• Glikolizde harcanan 2 ATP (aktifleşme enerjisi olarak)
• Net Kazanç: 38 ATP
Oksijenli Solunumun Fermantasyondan Farkları
• Glikoz + 6O2 ------------> 6CO2 + 6H2O + 38ATP
• O2 kullanılır
• İnorganik yapıda (CO2 ve H2O) son ürünler oluşur.
• 40 ATP üretilir (toplam)
• Mitokondri görev yapar.
• Canlıların çoğunda gerçekleşir.
• ETS enzimleri görev yapar.
• Krebs devri vardır.
Fermantasyonun Oksijenli Solunumdan Farkları
• Glikoz --------> 2CO2 + 2 Etil Alkol + 2ATP (veya Glikoz --------> 2 Laktik asit + 2ATP)
• O2 kullanılmaz
• Etil alkol, Laktik asit ve Asetik asit gibi organik ürünler oluşur.
• 4 ATP üretilir (toplam)
• Tamamı stoplazmada gerçekleşir.
• O2'siz solunum yapan az sayıda canlıda ve O2 bulunmadığı veya yetersiz olduğu durumlarda kas hücrelerinde görülür.
Fermantasyon ve Oksijenli Solunumun Ortak Yönleri
• CO2 oluşumu olabilir.
• ATP oluşur ve ATP harcanır.
• Glikoz kullanılır.
• Enzimler görev yapar.
• Glikoliz gerçekleşir.
işine yarar umarım
Tüm canlı hücreler yaşamlarını sürdürmek için oksijene ihtiyaç duyarlar. Solunum sistemi vücut hücrelerine gerekli olan oksijeni sağlar ve karbondioksit atığını uzaklaştırır. Tüm canlı hücreler yaşamlarını sürdürmek için oksijene ihtiyaç duyarlar. Solunum sistemi vücut hücrelerine gerekli olan oksijeni sağlar ve karbondioksit atığını uzaklaştırır. İnsan oksijensizliğe en fazla 3-6 dakika dayanır. Canlılar oksijene enerji ihtiyaçlarını karşılamak için gerek duyarlar.
Dakikada 16-18 defa soluk alıp veririz. Bebeklerde bu sayı 30-40’a kadar yükselir. Solunum hızı omurilik sağındaki solunum merkezi yönetir
Solunum sisteminin fonksiyonları
* Havanın akciğerlere ulaştırılması
* Akciğerlerde hava ile kan arasındaki alışverişi sağlamak (oksijen ve karbondioksit değişimi)
* Solunum yüzeyini sıcaklık değişimlerinden ve diğer çevresel faktörlerden korumak
* Solunum sistemini ve diğer dokuları patojenlerin girişine karşı korumak
* Sesin oluşumunu sağlamak
* Homeostazın korunmasına yardımcı olmak
* Kaslar ile idrar çıkarmada ve defekasyonda yardımcı olmak
Solunum Sistemi Organları
Solunum sistemi burun, ağız, farinks (yutak), larinks (gırtlak), trakea (soluk borusu), bronşlar, bronsioller, ve alveollerden oluşur. Trakeadan sonra ilk dallanan yapılara bronşlar, broşlardan sonraki daha dar çaplı yapılara da bronsioller denilmektedir.
Burun
Havanın akciğerlere giriş yeridir. Burun boşluğu nasal kemiklerle desteklenmiştir. Burun boşluğunun sırt, yani dış yan kısmı damarlı solunum mukozası ile kaplıdır. Bu mukozada mukus salgısı yapan özelleşmiş hücreler bulunmaktadır.
Burun yoluyla alınan hava içerisindeki toz ve partiküller öncelikle burun kılları tarafından tutulmaya çalışılır. Böylelikle akciğerlere mümkün olan en temiz hava ulaşmış olur. Ayrıca burundan alınan havayla akciğerlere giren hava ısıtılır.
Burun boşluğunun üst kısmında doku epiteli yer alır.
Burun boşluğunun tabanında sert damak (palatum durum) bulunur.
Yutak (farinks)
Solunum sistemi ile sindirim sistemini birbirinden ayıran bölümdür. Farinksin üst bölümü (nazofarinks) yumuşak damakla ağız boşluğu ve burun boşluğunu birbirinden ayırır. Alt bölümü (laringofarinks) ise trake ve özofagusla bağlantı yapar.
Gırtlak (larinks)
Soluk alma sırasında, hava ağız ya da burundan farenkse geçer. Farenks hem yiyecekler hem de hava için ortak bir geçiş yoludur. Farinks 2 tüpe ayrılır, birisi özafagustur ve buradan yiyecekler mideye geçer, diğeri ise larinksdir ve bu da havayolunun bir parçasıdır. Farenks sesin çıkartıldığı yerdir. Ses telleri larinkste bulunur, geçen havanın bu telleri titretmesi ile ses oluşur. Larinks trakea denilen uzun bir tüpe açılır.
Soluk borusu ( trakea)
Trakea yaklaşık 2-5 cm genişliğinde ve 10 cm kadar uzunlukta olan boru şeklinde bir yapıdır. Trakea sağ ve sol 2 tane ana bronşa ayrılır. Bir bronş sağ akciğere bir bronş da sol akciğere girer. Ana bronşlar akciğere girdikten sonra dallanması devam eder, ve her bir dallanma daha dar, daha kısa, ve daha çok sayıda tüp oluşması ve ağaç gibi bir yapı oluşturması ile sonuçlanır. Bu küçük dallanmalar bronşiyol olarak adlandırılır. Bronşiyoller bronşlara göre daha fazla düz kas içerirler.
Akciğerler
Göğüs boşluğu içerisinde en fazla hacmi kaplayan akciğerler 2 tane olup, süngerimsi yapıda, rengi açık pembe olan organlardır. Akciğerler dıştan göğüs kafesi ve alttan da göğüs ve karın boşluğunu ayıran diyaframla çevrilmişlerdir.
Sağ akciğer 3, sol akciğer 2 bölümden yapılmıştır. Bu bölümlere lob denir. Sol akciğerin 3. lobunun yerlni kalp almıştır.Sağ akciğer lobu, sol akciğere göre % 10 daha büyüktür.
Akciğerlerin çok önemli olan ıki görevi vardır. Dışarıdaki havayı alıp (soluk alma), hava içindeki oksijenin alveollerin etrafındaki kılcal kan damarlarına geçmesini ve organlardan kirli kanla gelen karbondioksidi alveollere alıp dışarı atılmasını (soluk verme) sağlar.
Akciğeri örten çift katlı zara (membran) plevra adı verilir. Bu membranın akciğerin dış yüzeyini saran saran tabakasına visseral plevra, göğüs kafesinin iç yüzündeki tabakasına ise parietal plevra denir.
Bu zar, akciğerleri sarma ve koruma fonksiyonunun yanında, içerdiği sıvı sayesinde akciğerlerin rahatça daralıp, gevşemesini sağlar.
Akciğerlere iki grup atardamardan kan gelir. Akciğeri besleyen kan, bronkial arterden gelir. Kirli kanın temizlenmek üzere geldiği damar ise pulmoner arterdir.
Bronşlar akciğerlerin içinde bronşcuklarla devam eder. Bronşcukların ucunda üzüm salkımına benzeyen alveol denilen hava keseleri bulunur.
Akciğerlerin fonksiyonel birimleri olan alveoller, küçük ve içi hava dolu keseciklerdir. Her bir akciğerde 300 milyondan fazla alveol bulunur. Alveoller kılcal kan damarları ile çevrilidir Görünüşü üzüm salkımına benzer.
Gaz değişiminin (karbondioksit-oksijen) gerçekleştiği yer olan alveoller yaklaşık 25 mikrometre çapındadır.
Alveole giren havadaki oksijen kılcal kan damarlarına geçer. Kirli kandaki karbondioksit de yine alveollerde tutularak dışarı verilir. Buna hücre dışı solunum denir.
Alveoller fagositik alveolar makrofajlara sahiptirler. Bu makrofajlar (savunma hücreleri) alveole giren mikroorganizma veya toz partikülleri gibi yabancı maddeleri yok ederler.
Solunum olayı
Alveollerin yalnız epitel dokudan yapılmış incecik duvarları vardır. Alveol duvarlarının dış yüzeyleri atar ve toplardamar kılcallarıyla bir ağ gibi sarılmıştır. Akciğer atardamarı aracılığıyla alveollerin dış yüzeylerine sürekli olarak karbon dioksit yüklü kan gelir. Buna karşın, alveollerin içine de hava borularıyla oksijen yönünden zengin hava girer ve ince duvarları aracılığıyla, içlerinde havayla kan arasında bir gaz alışverişi olur. Sayısı yaklaşık dört yüz milyon civarında olan alveollerin akciğerlerde oluşturdukları gaz alışveriş yüzeyi oldukça büyüktür. Derin bir soluk alma sırasında alveollerin yüzeyi, yani solunum yüzeyi toplamı yüz metrekareye yükselir. Bu yüzey, bir insanın vücut yüzeyinin yaklaşık elli katı demektir.
Alveollerin ince duvarlarının dış yüzeylerine gelmiş olan kandaki karbon dioksit miktarı, alveoller içindeki havaya oranla çok fazladır. Oksijen miktarı ise bunun tam tersidir. Aradaki bu gaz yoğunluğu farkı nedeniyle bir geçişme olayı olur. Kanın plazması ve alyuvarlarla getirilmiş olan karbon dioksit alveol duvarından alveollerin içine geçer. Bu sırada alveollerin içindeki oksijen de kana geçer ve kanın alyuvarlarındaki hemoglobin tarafından kimyasal olarak bağlanır. İçinde demir bulunan hemoglobin, oksihemoglobin haline dönüşür. Alveollerin yüzeyinde oksijence zenginleşen kan, toplardamar kılcalları ağıyla toplanarak akciğer toplardamarı yoluyla kalbin. Sol kulakçığına getirilir. Kalbin pompalaması sonucu, oksijence zengin olan kan, sol karıncığa, sol karıncıktan aort ve kolları aracılığıyla tüm vücut hücrelerine yayılır. Hücrelere yanaşan alyuvarlar, akciğerlerden beri taşıdıkları oksijeni hücrelere verirler ve hücrelerdeki biyolojik yanma kalıntısı olan karbon dioksiti ve diğer artık maddeleri alırlar.
Diyafram kası
Göğüs boşluğunun alt kısmını kaplayan yassı bir kastır. Aşağı-yukarı kasılıp gevşeyerek göğüs boşluğunun hacmini değiştirir. Bu nedenle akciğerlere hava girişi ve çıkışı kolaylaşır. Ayrıca göğüs kasları kasılıp gevşeyerek kaburgaların açılıp kapanmasını ve akciğerlere havanın girip çıkmasını sağlarlar.
Diyafram aşağıya doğru çekilip, göğüs kasları kasıldığında kaburgalarımız yukarı kalkacağından, göğüs boşluğunun hacmi genişler. Akciğerlere hava dolar, soluk alırız. Diyafram yukarı doğru şişkin; kaburgalarımızı hareket ettiren kaslar gevşek iken göğsümü-zün hacmi küçülür. Bu durumda dışarıya hava verilir.
Soluk almada ilk olarak kaburgalar arasındaki kaslar, diyafram kası kasılır. Göğüs boşluğu ve genişler akciğerler genişler. Akciğerlerdeki hava basıncı düşer ve oksijen alveollere kadar gelir.
Soluk vermede ise kaburgalar arası kaslar ve diyafram kası gevşer. Göğüs boşluğu ve akciğerler daralır. Son olarak da alveollerdeki karbondioksit dışarı atılır.
OKSIJEN TAŞINMASI
Soluk alma esnasında oksijen ağız, burun ve soluk borusundan alveollere girer. Daha önce belirttiğimiz gibi alveollerin etrafı kılcal damarlarla sarılıdır. Oksijence fakir kan, kalpten akciğer kılcallarına, akciğer atardamarıyla taşınır. Oksijen, difüzyonla alveollerden kılcal damarlara geçerek alyuvarlara girer. Alyuvarlarda hemoglobinle birleşerek “oksihemoglobin” oluşur Oksihemoglobin, alyuvar içerisinde potasyuma bağlı olarak bulunur. Oksijenin %98′i alyuvarlarla, 962’si de plazma ile taşınır.Oksihemoglobin parlak kırmızı renge sahiptir. Atar*damarlara özgü olan bu renk oksihemoglobinden ileri gelir. Oksihemoglobin akciğer toplardamarı ile kalbe getirilir. Kalbin kasılması ile de aort atardamanyla dokulara taşınır. Oksihemoglobin dokulara geldiğinde dokulardaki oksijen azlığından dolayı oksijen hemo*globinden ayrılır; kandan doku sıvısına ve oradan da difüzyonla hücreye girer.
İsimleri virgülle ayırın.