* Hücre Zarından Madde Geçişi
** Nükleik Asitler
*** Protein Sentezi
**** Enzimler Metabolizma ATP
***** Hücresel Solunumu
1. DİFÜZYON
Çok yoğun ortamdan az yoğun ortama doğru madde geçişi olayına difüzyon denir. Difüzyon için maddelerin hareketli olması gerekir. iki ortam arasındaki yoğunluk farkı eşitleninceye kadar difüzyon devam eder. Ancak, bu andan sonra durmaz‚ iki ortam arasında dengeli olarak devam eder. Canlı ve cansız ortamlarda gerçekleşebilir. Enerji harcanmaz ve enzim kullanılmaz. Şekerin suda erimesi, kolonyanın odada dağılması difüzyonla sağlanır.
Madde geçiş üstünlüğü:
1 Küçük moleküller büyük moleküllere göre daha kolay geçer. (Galaktoz, Glikoz, Früktoz)
2 Yağı çözenler çözemeyenlere göre daha kolay geçer. (alkol, eter ve kloroform gibi)
3 Yağda çözünenler çözünmeyenlere göre daha kolay geçer. ( A. D, E, K vitaminleri)
4 Nötr moleküller iyonlara göre, negatif iyonlarda pozitif iyonlara göre daha kolay geçer. (He0, CI, Na+)
5 Yoğunluk farkı çok olan maddeler, az olanlara göre daha hızlı geçer.
6 Sıcaklık, por sayısı, konsantrasyon farkı, arttıkça difüzyon hızı artar.
Kolaylaştırılmış difüzyon: Hücre zarında bulunan taşıyıcı proteinlerin sayesinde maddelerin hızlı difüzyonuna kolaylaştırılmış difüzyon denir. Enerji kullanılmaz‚ taşıyıcı protein kullanılır.
NOT: En hızlı gazların, sonra sıvıların ve en sonra da çözülebilen katıların difüzyonu gerçekleşir. Su, CO2, O2, glikoz, amino asit, tuz gibi maddelerin zardan geçiş üstünlüğünü hızlıdan yavaşa doğru sıralayalım; O2 , CO2 , su , tuz , glikoz , amino asit
2. OSMOZ
Yarı geçirgen bir zardan suyun difüzyonudur. Osmoz olayında enerji harcanmaz ve enzim kullanılmaz. Canlı ve cansız ortamlarda gerçekleşebilir.
Suyun çok olduğu yerden az olduğu yere doğru geçişidir. Diğer bir ifade ile az yoğun ortamdan çok yoğun ortama doğru su moleküllerinin geçişidir.
NOT: Su ile ortam yoğunluğu ters orantılıdır. Çözeltinin yoğunluğu denince sudaki çözünmüş madde miktarı ifade edilir.
Osmotik Kuvvetler ve Olaylar
a Osmotik basınç: Hücre içindeki çözünmüş madde miktarına bağlı olarak suyun hücre zarına dışarıdan yaptığı basınçtır. Diğer bir ifade ile hücrenin su alma isteğidir. Çözünmüş madde miktarı arttıkça osmotik basınç artar.
b Turgor basıncı: Hücre içindeki suyun hücre zarı ve çeperine içeriden yaptığı basınca turgor basıncı denir. Hücre su aldıkça hücredeki turgor basıncı artar.
c Emme kuvveti: Osmotik basınçtan dolayı hücrenin su alma isteğidir. Bu yüzden osmotik basınçla doğru, turgor basıncıyla ters orantılıdır.
E.K = O.B. – T.B.
OB > TB ise hücre su alır. (Ortam hipoteniktir)
OB < TB ise hücre su verir. (Ortam hipertoniktir)
OB = TB ise osmotik dengededir. (Ortam izotoniktir)
a) Hipertonik Ortam: Hücrenin kendisinden daha yoğun bir ortama bırakıldığında su kaybederek büzülür. Bu olaya plazmoliz denir. Denizde ellerimizdeki derinin büzüşmesi, sebzelerin tuzlanınca buruşması gibi.
b) Hipotonik Ortam: Plazmoliz olmuş hücrenin veya normal bir hücre kendisinden daha az yoğun bir ortama bırakıldığında su alarak şişer. Bu olaya deplazmoliz denir. Tohumların su alarak çimlenmesi gibi.
NOT: Bitki hücresi saf suya bırakıldığında gereğinden fazla su alarak şişer, çeperden dolayı parçalanmaz, bitkilerdeki bu olaya turgor denir. Hayvansal bir hücre saf suya bırakıldığında su alarak şişer ve patlar bu olaya hemoliz denir. Bitki hücresinde turgor basıncı ile ;
– Otsu bitkilerin dik durması,
– Bitkilerdeki ırganım hareketlerinin düzenlenmesi,
– Stomaların açılıp kapanması sağlanır.
c) izotonik Ortam: Hücrenin yoğunluğu ile ortamın yoğunluğu eşit ise dengeli su ve madde alış verişi olur. Hücrelerde büzülme ve şişme oluşmaz. Hücreleri en iyi, böyle ortamlarda inceleriz. Bu tip sıvılara fizyolojik eriyik adı verilmektedir.
3. AKTİF TAŞIMA
Hücre ihtiyaç duyduğu hücre zarından geçebilen maddeleri difüzyonla alamıyorsa, aktif taşıma ile alabilir. Konsantrasyonun az olduğu yerden çok olduğu yere doğru madde geçişidir. izotonik ortamda madde geçişi de bir aktif taşıma ile yapılır. Enzim kullanılır. Enerji harcanır. Sadece canlı hücrelerde görülür. Difüzyonun tersi bir olaydır. Hücrelerde iç ve dış ortamda madde miktarının farklı oranda tutulması, yine aktif taşıma ile sağlanır.
4. ENDOSİTOZ (Fagositoz Pinositoz)
Hücre zarındaki porlardan geçemeyen büyük moleküllü maddelerin cep veya yalancı ayakla hücre içine alınmasına denir. Alınan maddeler katı ise fagositoz, sıvı ise pinositoz olayı denir. Enerji ve enzim kullanılır. Endositoz sonucu sitoplâzmada oluşan yapıya besin kofulu denir. Besin kofulu ile lizozomun birleşmesiyle sindirim kofulu oluşur. Sindirilen maddenin yapıtaşları hücre içine difüzyonla dağılır. Artık maddeler ise daha sonra boşaltım kofulu ile dışarı atılır. Canlı hücrelerde gerçekleşir.
Bitki hücrelerinde görülmez. Çünkü çeper cep ve yalancı ayak oluşumunu engeller. Daha çok, hayvansal hücrelerde, tek hücrelilerde ve akyuvarlarda görülür.
5. EKZOSİTOZ
Hücreden salınması gereken salgıları veya artık maddeleri taşıyan küçük keseciklerin hücre zarı yardımıyla dışarıya verilmesidir. Bu maddeler hücre zarı porlarından geçemeyecek büyüklüktedir. Bitki ve hayvan hücrelerinde görülür. Enerji ve enzim kullanılır.
Salgı maddeleri: Hayvanlarda; süt, tükürük, enzim, gözyaşı, hormon, mukus gibi
Bitkilerde; reçine, tanen, eterik yağ, bal özü, bitkisel koku maddesi gibi.
Salgıların oluşturulup salınmasına kadar; ribozom, E.R., golgi, salgı kesecikleri ve hücre zarı gibi yapılar görev alır.
Endositoz Ekzositoz Ortak Özellikleri
– Pordan geçemeyecek büyüklükte maddeler taşınır.
– Enerji harcanır.
– Enzim kullanılır.
– Sadece canlılarda görülür.
Endositoz Ekzositoz Karşılaştırması
Endositoz Ekzositoz
– Hücre içine doğru madde alınır. – Hücre dışına doğru madde verilir.
– Hücre zarı yüzeyi kısmen küçülür. – Hücre zarı yüzeyi kısmen büyür.
– Çeperli hücrelerde görülmez. – Tüm hücrelerde görülebilir.
Nükleik asitler, canlının bütün temel olaylarını yöneten‚ kuşaktan kuşağa kalıtsal devamlılığı sağlayan moleküllerdir. Yaşayan her organizmada nükleik asit bulunur. Hatta virüslerde bile vardır. Nükleik asitler, ilk kez 1869 yılında İsveçli Biyokimyacı Friedrich Miesher tarafından kandaki akyuvar hücreleri ile sperm hücrelerinin çekirdeklerinde gözlenmiştir.
NÜKLEİK ASİTLERİN TEMEL YAPI TAŞLARI
Nükleik asitler DNA ve RNA olmak üzere iki çeşittir. DNA ve RNA makromoleküller olup‚ nükleotid adı verilen birimlerden meydana gelmiştir. Bir nükleotidin yapısında baz, şeker ve fosfat molekülleri bulunur.
1. BAZLAR: Bazlar karbon (C), hidrojen (H), oksijen (O) ve azot (N) atomlarından oluşmuştur. Nükleotidlerin yapısında pürin ve pirimidin olmak üzere iki çeşit baz bulunur.
– Pürinler: Adenin (A), Guanin (G) bazlarıdır. Çift halkalıdır.
– Pirimidinler: Sitozin (S), Timin (T), ve Urasil (U) bazlarıdır. Tek halkalıdır.
NOT: DNA ve RNA’da adenin, guanin ve sitozin ortak, timin ve urasil ayırt edici bazlardır.
2. ŞEKERLER: Nükleotidlerin yapısına 5C’lu şekerler (pentoz) katılır. Bunlar, riboz ve deoksiribozdur. Riboz’un deoksiribozdan farkı bir oksijenin fazla olmasıdır. RNA nükleotidleri riboz şekeri taşırken, DNA nükleotidleri deoksiriboz şekeri taşır.
3. FOSFAT GRUBU: Nükleotidlerin yapısına katılan üçüncü molekül fosforik asittir. (H3PO4). Bu molekül kompleks moleküllerin yapısında bulunduğu zaman fosfat adını alır.
Baz, şeker ve fosfatlar birleşip nükleotidler oluşurken su molekülleri açığa çıkar. Yani, nükleotid sentezi bir dehidrasyon reaksiyonudur.
Nükleotidler, yapılarındaki baza göre adlandırılır. Örneğin; adenin bazı var ise, adenin nükleotidi, guanin bazı var ise, guanin nükleotidi adını alır. DNA’nın yapısına katılacak bir adenin nükleotidi‚ adenin bazı, deoksiriboz şekeri ve fosfat grubundan oluşur. Serbest nükleotidler arasında fosfo diester bağı (şekerfosfat bağı) ile nükleik asit zinciri oluşturulur. Bu oluşum enzimlerin kontrolünde ve enerji harcanarak gerçekleşir.
Bu durumu şöyle özetleyebiliriz:
Baz + Şeker + Fosfat = Nükleotid (N)
N1 + N2 + ........... + Nn Nükleik Asit + (n–1) H2O
NÜKLEİK ASİT ÇEŞİTLERİ
Hücrede metabolik faaliyetlerin yürütülmesinde nükleik asit çeşitlerinin ikisi de görev alır.
1. DNA (DEOKSİRİBONÜKLEİK ASİT)
DNA, bir canlıya ait bütün bilgilerin A, G, C ve T nükleotidleriyle şifrelendiği bir nükleik asit çeşididir.
DNA’nın baz sırası‚ türler arasında farklılık gösterir. Bir canlının farklı dokularından alınan DNA örneklerinin baz sırası tamamen aynıdır. Canlıların DNA baz sıraları yaşa, beslenme durumuna ve çevre şartlarına bağlı değildir.
A. DNA’nın Moleküler Yapısı: DNA’nın yapısıyla ilgili ilk model 1953 yılında, Biyolog Watson ve Biyofizikçi Crick tarafından ortaya konmuştur. Watson ve Crick, DNA molekülünün çift zincirli sarmal bir yapıya sahip olduğunu gösterdi. DNA’nın her iki kenarında fosfat ve deoksiriboz, ortasının ise bazlardan oluştuğunu X ışını yardımıyla ile açıkladılar.
DNA molekülünü meydana getiren ve karşılıklı olarak birleşen iki zincir birbirlerine zayıf H bağı ile tutunur. Hidrojen bağlarının bu özelliği birleşme ve ayrılmayı kolaylaştırır.
Adeninle timin arasında 2, Guanin ile sitozin arasında 3 H bağı vardır. Bir zincirdeki nükleotid dizisi bilinirse, ikinci zincirdeki nükleotid dizisi de belirlenebilir.
DNA’nın sentezi sırasında (3n – 2) tane su molekülü açığa çıkar (n = nükleotid sayısı)
DNA az enzimiyle parçalanırlar.
DNA kendi kendini eşleyebilir.
Adenin karşısına timin, guanin karşısına sitozin geldiği için;
s(A) = s(T), s(G) = s(C)’dir.
DNA, ökaryot hücrenin, çekirdek, mitokondri ve kloroplastında, prokaryot hücrenin sitoplâzmasında bulunur.
DNA’yı oluşturan nükleotidlerde fosfat ve şeker çeşidi aynı, bazlar farklıdır. DNA moleküllerini birbirinden ayıran fark, bazların sayısı ve dizilişidir. DNA hücrede yönetimi ve kalıtımı sağlayan bir moleküldür.
B. DNA’nın Onarım Mekanizması:
DNA çift iplikli olduğu için tek iplikte meydana gelen kopmalar düzeltilebilir. Fakat karşılıklı koptuğu zaman düzeltilemez.
C. DNA’nın Eşlenmesi (Replikasyon = Duplikasyon)
Canlıların bütün kalıtsal özellikleri DNA molekülünde nükleotid dizileri halinde şifrelidir. Hücre bölünürken, bu kalıtsal özelliklerin hiçbir değişikliğe uğramadan yavru hücrelere geçmesi gerekir. Bu da DNA’nın eşlenmesi ile olur. DNA sentezi hücre bölünmesinin interfaz safhasında gerçekleşir. DNA’nın yarı korunumlu olarak eşlendiği Meselson – Stahl tarafından ispatlanmıştır.
Bu modele göre; DNA’nın eski zincirleri DNA polimeraz enzimi ile birbirinden ayrıldıktan sonra serbest nükleotidler bu zincirlerdeki nükleotidlerle bağ yaparak karşı zincirleri oluşturur. Bu şekilde, birbirinin aynısı olan iki DNA molekülü oluşur. Oluşan DNA moleküllerindeki iki zincirden biri eski, diğeri yeni olduğundan bu şekildeki eşlenmeye yarı korunumlu eşlenme denir.
D. DNA DENEYLERİ
1. DNA’nın Kalıtsallığı Deneyi
Pneumococcuslar, zatürre hastalığına neden olan bir bakteri cinsi olup, kapsüllü ve kapsülsüz olmak üzere iki türü vardır. Fareler ile yapılan bu deneyde;
a. Kapsülsüz bakteriler‚ farelere enjekte edildiğinde fareler hastalanmamıştır. Yani, kanlarındaki akyuvarlar kapsülsüz bakterileri fagositozla etkisiz hale getirmiştir.
b. Kapsüllü bakteriler farelere enjekte edildiğinde farelerin zatürre hastalığından öldüğü gözlenmiştir. Kapsül farelerde ölüme sebep olmuştur.
c. Kapsüllü bakterilerin bulunduğu ortamın ısıtılması ile oluşan özüt farelere enjekte edildiğinde farelerin hastalanmadığı gözlenmiştir.
d. Kapsüllü bakterilerin özütü ile kapsülsüz canlı bakteriler karıştırılarak farelere enjekte edildiğinde fareler zatürre hastalığına yakalanmıştır. Oysa, görünüşte fareler ölmemesi gerekiyordu. Fakat, özütteki kapsüllü bakterilerin DNA’sı, kapsülsüz canlı bakterilere kapsül sentezlettirmiştir.
Sonuç olarak, özütteki DNA’nın kapsül sentezletme özelliğinin olduğu anlaşılmıştır. Yani, DNA canlıların kalıtsal bilgilerini taşıyan bir moleküldür.
2. DNA’nın Yarı Konumlu Eşlenmesi Deneyi
Meselson ve Stahl, bakteriler üzerinde yaptıkları deneylerle DNA’nın yarı korunumlu olarak eşlendiğini göstermiştir. Bu deneyi kısaca şöyle özetleyebiliriz.
E.coli bakterisi‚ ağır azot (N15) içeren bir besi ortamında üretilirse, bakteri DNA’sının bütün nükleotid bazlarına N15 katılır. Böyle bir DNA bakteriden alınıp santrifüjlenirse, normal azot (N14) içeren DNA’dan daha hızlı çöker. Böylelikle DNA’ların birbirinden ayırt edilmesi sağlanmış olur.
Normal azot (N14) içeren DNA’ya sahip bakteriler, ağır azot (N15) lu besi ortamında iki nesil üretilip, oluşan bakterilerin DNA’ları santrifüjlendiğinde DNA’lar ağırlık dizilimine göre şöyle sıralanır.
Birinci üretim sonunda % 100 melez (N14N15) DNA’lar oluşur. Yani zincirlerinden birisi ağır (N15), diğeri normal (N14) azotlu nükleotidlerden meydana gelir. ikinci üretimde ise, DNA’ların %50si melez, % 50 si de ağır azot kapsayan nükleotidlerden oluşur.
2. RNA (RİBONÜKLEİK ASİT)
Tek zincirlidir. Nükleotid zincirinde fosfat ve baz kenarlarda‚ şekerleri ortadadır.
RNA sentezinde (3n–1) tane su molekülü açığa çıkar. (n = nükleotid sayısı)
RNA az enzimiyle parçalanırlar.
DNA tarafından sentezlenir.
s(A) = s(U), s(G) = s(C)’dir.
RNA, ökaryot hücrenin, çekirdek, mitokondri, kloroplast, ribozom ve serbest halde sitoplazmasında, prokaryot hücrenin ribozom ve serbest halde sitoplazmasında bulunur.
Protein sentezinde RNA’lar görev alır.
B. RNA Çeşitleri
Hücrede‚ görevlerine göre 2 çeşit RNA bulunur. Bunlar;
a. Mesajcı RNA (mRNA)
mRNA çekirdekte, DNA üzerinden RNA polimeraz enzimi ile sentezlenir. Sentezinde DNA’nın iki zincirinden sadece biri (anlamlı zincir) görev yapar. Sentezinde 3n–1 sayıda su oluşur. Kalıp olarak görev yapan DNA zincirindeki adenin nükleotidinin karşısına urasil, guanin nükleotidinin karşısına sitozin, timin nükleotidinin karşısına adenin, sitozin nükleotidinin karşısına da guanin nükleotidi gelir. Sentezlenen mRNA molekülü çekirdekten çıkarak sitoplazmaya geçer ve ribozomlara tutunur. Böylelikle DNA’dan aldığı genetik şifreyi ribozomlara taşımış olur. Ribozomlar, mRNA’daki şifrelere göre amino asitleri birleştirip protein sentezler. Her protein çeşidi için ayrı bir mRNA molekülü sentezlenir. Aynı çeşit protein sentezinde tekrar tekrar kullanılabilir. Gerekmiyor ise, protein sentezinden sonra nükleotidlerine parçalanır. mRNA’nın her üç nükleotidine kodon denir. Protein sentezinde bir kodon bir amino asiti şifreler.
b. Taşıyıcı RNA (tRNA)
Çekirdekte DNA üzerinden sentezlenen tRNA’lar‚ sitoplazmada serbest olarak bulunur. Çekirdekten tek zincir halinde sentezlendikten sonra sitoplazmada çeşitli katlanmalar yaparak yonca yaprağı şekline geçer. Katlanmaların olduğu bölgelerde uygun nükleotidler arasında hidrojen bağları oluşur. tRNA’nın bu yapısı, tRNA molekülünün görevi amino asitleri ribozomlara taşımaktır. tRNA’ların taşıyacağı amino asit çeşidi antikodon adı verilen üç nükleotidten oluşmuş bölge tarafından belirlenir. Protein sentezinde 20 çeşit amino asit kullanıldığı için hücrelerde en az 20 çeşit en fazla 61 çeşit tRNA görev yapar.
c. Ribozomal RNA (rRNA)
Çekirdeğin, çekirdekçik bölgesinde DNA üzerinden sentezlenen ribozomal RNA, çekirdekte proteinlerle birleşerek ribozomun alt birimlerini oluşturur. Oluşan alt birimler çekirdek zarındaki porlardan sitoplazmaya geçer ve protein sentezi esnasında birleşirler.
NOT: Normal bir hücrede %80 rRNA, %15 tRNA, %5 mRNA bulunur.
DNA RNA Karşılaştırılması
DNA RNA
– Şekeri Deoksiriboz – Şekeri Riboz
– Özel bazı Timin – Özel bazı Urasil
– Çift zincirli – Tek zincirli
– Kendisini eşler – DNA tarafından sentezlenir
– Yöneticidir – Emirleri yerine getiricidir
(Bazı virüslerde yönetici)
– DNA az enzimi ile parçalanır – RNA az enzimi ile parçalanır
– Sentezinde 3n–2 su oluşur. – Sentezinde 3n–1 su oluşur.
GENETİK ŞİFRE
DNA, yapısında 4 çeşit nükleotid (harf) bulunan, binlerce nükleotidin değişik şekilde sıralanmaları sonucu oluşmuş makro bir moleküldür.
Eğer bir nükleotid çeşidi bir amino asiti şifreleseydi, 20 çeşit amino asitten 4 çeşidi ancak şifrelenebilecekti. (41=4)
Eğer, iki nükleotid bir amino asiti şifreleseydi, en fazla 16 çeşit amino asite şifrelenebilirdi. (42=16)
20 çeşit amino asittin her birinin şifrelenebilmesi için en az üç nükleotidten meydana gelen şifreler gerekir. işte mRNA’daki her üç nükleotide kodon denir. Nükleotidler üçerli gruplandığı zaman 64 çeşit meydana gelir. (43=64)
Hücrelerde kullanılan amino asitlerin çeşitleri 20 dir. O halde, amino asitlerin bazıları için birden fazla şifre bulunmaktadır. Ayrıca bazı şifreler de sentezin bitmesini sağlar. Bunlara stop kodunu denir. Bunlar UAA, UAG ve UGA olup amino asit şifrelemezler.
PROTEİN SENTEZİ (Translasyon)
Bütün canlı hücrelerde meydana gelen en önemli özümleme olayı protein sentezidir. Ökaryot bir hücrenin sentezleyebileceği proteinlere ait bilgiler çekirdeğindeki DNA’da saklıdır.
1. mRNA’nın Sentezlenmesi (Transkripsiyon)
Protein sentezi için gerçekleşen ilk iş, DNA’dan ilgili proteinin şifresinin mRNA’ya aktarılmasıdır. DNA‚ nükleotid zincirlerinden sadece birisini ve onun da ilgili kısmını kullanır. Diğer kısımlar başka proteinlerin şifresinde kullanılabilir. Şifre veren DNA zincirine anlamlı zincir, diğerine ise tamamlayıcı zincir denir.
2. Bilginin Sitopzalmaya Aktarılması
Yapılacak proteinin şifresini alan mRNA çekirdek zarındaki porlardan sitoplazmaya geçer ve ribozomun küçük alt birimine yapışır.
3. Ribozomun Aktifleştirilmesi
Ribozomun iki birimi birleşerek, protein sentezine hazır hale getirilir (aktifleştirir). Protein sentezini bir tek ribozom yapabileceği gibi, birçok ribozom yan yana gelerek aynı mRNA şifresini beraber okuyabilirler. Bu durum daha hızlı protein sentezlemek için yapılır. Oluşan bir ribozom zincirine polizom denir.
4. tRNA’ların Amino Asitleri Bağlaması
mRNA bir ucuyla ribozoma yerleşince, sitoplazmada bulunan amino asitler tRNA’lara antikodonlara uygun olarak bağlanırlar.
5. Amino Asitlerin Ribozoma Taşınması
Kendini amino asitlerini bağlayan tRNA’lar mRNA şifre sırasına göre ribozoma gelirler. Amino asitleri tRNA’ya bağlayan bağlar yüksek enerji bağlarıdır.
6. mRNA – tRNA Eşleşmesi
ilk tRNA’nın amino asiti ile ikinci tRNA’nın amino asiti birleşir. ilk peptid bağı kurulmuş ve ilk su molekülü açığa çıkmıştır. işi biten tRNA, ribozomu terk eder. Yerine bir sonraki tRNA kayar. Bir ribozoma aynı anda iki tRNA yerleşir. Bu şekilde, mRNA üzerindeki bütün kodonlar sırayla tRNA’larla eşleşerek kendilerini okuttururlar, yani amino asitlerini zincire ilave ettirirler. Bütün kodonları okunan mRNA, başlangıç ucundan tekrar yeni bir protein molekülünün sentezi için ribozoma girer. Bu işlem ihtiyaç duyulan sayıda protein sentezleninceye kadar devam eder. Sonuçta oluşan amino asit zincirine polipeptid denir. Çünkü amino asitleri birbirine bağlayan bağlar peptid bağlarıdır.
mRNA üzerindeki ilk şifreye (kodon) başlatma kodonu denir. Bu kodon bütün protein sentezlerinde AUG olup metionin amino asidini ifade eder. 3 tanesi de stop kodonlarıdır. Bunlar polipeptid zincirine amino asit ilave ettirmeyip, protein sentezini durdururlar. Bu kodonlardan birisinin mRNA’da bulunması olayın durması için yeterlidir. Başlama kodonundan önce ve stop kodunundan sonra bulunan kodonlar anlamsız kodonlar olup protein sentezinde rolleri yoktur.
Bütün protein sentezleri metionin amino asitiyle başlamasına rağmen, görev yapan aktif proteinlerin çoğunun ilk amino asiti metionin değildir. Çünkü protein sentezi tamamlanınca metionin koparılarak, her protein kendi özgül yapısını kazanır.
Amino asitlerin birleşmesiyle oluşan protein sentezi bir dehidrasyon reaksiyonudur. Çünkü her amino asitin bağlanmasıyla bir molekül H2O açığa çıkar. iki amino asit reaksiyona girerken her zaman 1. amino asitin COOH grubu ile 2. amino asitin NH2 grubu arasında peptid bağı kurulur. Sentez tamamlandığında proteinin yapısındaki amino asit sayısından bir eksik sayıda su açığa çıkmış olur.
Bu reaksiyonlar esnasında katalizör olarak enzimler kullanılır. Aktive edici olarak da ATP görev yapar. Protein sentezine; ribozom, mRNA, tRNA ve amino asitler direk olarak katılmakta, ATP, DNA, enzimler bu olayda dolaylı olarak iş görmektedir.
Bütün canlıların proteinleri 20 çeşit amino asitten oluştuğu halde, her canlının proteinleri kendine özel bir yapıdadır. Buna,
1. Amino asit sayısı
2. Amino asit çeşidi
3. Amino asitlerin dizilişi
4. Amino asit çeşitlerinin tekrar sayısı neden olur.
B. PROTEİNLERİN GÖREVLERİ
Sentezlenen proteinler,
1. Enzimlerin yapısına
2. Hücredeki bütün zar sistemlerinin yapısına
3. Hormonların büyük çoğunluğunun yapısına
4. Hayvanlarda kasların yapısına
5. Gerektiğinde enerji teminine
6. Kromozom, ribozom, sentrozom gibi organellerinin yapısına
7. Antijen, antikor, hemoglobin, pıhtılaşmayı sağlayan fibrinojen protrombin gibi kan proteinlerinin yapısına katılır.
C. SANTRAL DOĞMA
1. Replikasyon (Duplikasyon): DNA’nın kendine benzer yeni bir DNA meydana getirmesidir. Bu olay hücreler bölüneceği zaman gerçekleştirilir.
Hücre bölünmeleri sırasında DNA replikasyonunun doğru biçimde gerçekleşmesi, kalıtsal bilgilerin gelecek nesillere hatasız aktarılmasını sağlar.
2. Transkripsiyon (Yazılma): DNA’nın anlamlı zincirinden mRNA ve diğer RNA’ların sentezlenmesidir. Her canlı hücrede olur.
3. Translasyon (Okunma): mRNA’daki bilgilerle protein sentezlenmesine denir. Ribozomlarda gerçekleşir.
DNA’nın çekirdekten hücre metabolizmasını ve bölünmeyi kontrol etmesine santral doğma denir.
Santral doğma olayında sentez reaksiyonları her zaman DNA’dan proteine doğru olur. Proteinden DNA sentezlenmesi olanaksızdır.
Santral doğma olaylarının bir kısmını protein sentezi oluşturur. Buna karşın, protein sentezinin gerçekleşmesinde DNA replikasyonuna ihtiyaç duyulmaz.
Eğer DNA replikasyonunda herhangi bir hata meydana gelirse, bu hata kalıtsal bilgilerde değişmelere yol açar. Buna mutasyon denir. DNA replikasyonunun haricinde (transkripsiyon veya translasyonda) meydana gelebilecek hatalar kalıtsal olmayıp düzetilmesi mümkündür.
Ancak, DNA zincirlerinden yalnız birinde olan kopmalar tamir edilebilmektedir. iki zincir karşılıklı olarak koparsa tamiri mümkün değildir.
Enzimler, canlılarda devam etmekte olan binlerce reaksiyonu hızlandıran biyokatalizörlerdir. Enzimler olmasaydı, vücut sıcaklığında bu reaksiyonların büyük çoğunluğu hemen hemen hiç meydana gelmezdi. O halde, enzimlerin varlığında reaksiyonlar daha düşük sıcaklıklarda meydana gelebilmektedir.
Glikoz bir karbonhidrat olup, O2 ile reaksiyona girerek H2O ve CO2 moleküllerine parçalanır. Bu reaksiyon hem deney tüpünde hem de canlı hücrelerde gerçekleşebilmektedir. Deney tüpünde şekeri yakabilmek için çok yüksek ısıya ihtiyaç vardır. Ayrıca, yanma olayı uzun sürede gerçekleşir. Aynı reaksiyon, canlı hücrelerde 30ŞC de veya daha düşük ısılarda, hem de saniyeden daha küçük zaman biriminde gerçekleşmektedir. işte, bunu sağlayan faktör enzimlerdir.
Eğer enzimler olmasaydı, glikozun yakılması için vücut ısımızın birkaç kat daha fazla olması gerekirdi.
A. ENZİMLERİN KATALİZÖR ETKİSİ
Katalizörler, kimyasal tepkimelerin hızını olumlu yönde etkileyen ve kendi yapılarında herhangi bir değişme göstermeksizin tepkimeyi hızlandıran organik bileşiklerdir.
Enzimlerin Aktivasyon Enerjisini Düşürerek Reaksiyonu Hızlandırması
Her kimyasal tepkimenin başlaması için bir enerji engeli vardır. Hatta, tepkime ekzotermik (enerji veren) bir tepkime olsa da başlangıçta belirli bir enerjinin verilmesi gerekir. Bu enerjiye aktivasyon enerjisi denir.
B. ENZİMLERİN KİMYASAL YAPISI
Enzimlerin genel yapılarında protein mutlaka bulunmaktadır. Birçok enzim, protein olmayan maddelere de sahiptir. Enzimler yapılarına göre iki gruba ayrılır;
1. Basit enzimler
Sadece protein yapısı mevcuttur. Ek grup taşımazlar. Bunlara amilaz, pepsin, tripsin gibi hidrolitik (parçalayıcı) enzimler örnek olarak verilebilir. Bunlara apoenzim de denir.
2. Bileşik enzimler
Protein yapısına, protein olmayan kofaktör veya koenzim denen yapıların bağlı olduğu enzimlerdir. Bunlara holoenzim de denir.
ikinci gruba giren enzimlerde protein özelliğinde olan taşıyıcı bir kısım (apoenzim) ve buna bağlı fakat protein özelliğinde olmayan bir yan grup vardır. Enzimlerin çoğu bu yapıdadır. Yan grup olmadan protein kısımları iş göremez. Yan grup organik ise koenzim, inorganik ise kofaktör adını alır.
Vitaminler: Organik bileşik olan bu yapılar apoenzime geçici olarak bağlanır. Koenzimlerin pek çoğunun yapısı vitamindir. Örneğin, B grubu vitaminleri koenzimlerin büyük bir kısmını oluşturur.
B5(NAD = Niasin), B3(Pantotenik Asit), B2(FAD = Flavin Adenin Dinükleotid) vb.
Mineraller: Bazı enzimlerin aktivasyonu için metal iyonlarına ihtiyaç vardır. Bunlara kofaktör denir. Örneğin, Demir (Fe) sitokromlarda kofaktör olarak görev alır.
C. ENZİMLERİN ÇALIŞMASI
Enzimler etki ettiği substrata, anahtar-kilit uygunluğu gösterecek biçimde bağlanır. Bağlanma geçici bir süre devam eder. Reaksiyon sonunda enzim aynen kalır, substrattan yeni ürünler oluşur. Bazı enzimatik reaksiyonlar geri dönüşümlü (tersinir) olabilir.
D. BİR GEN - BİR ENZİM HİPOTEZİ
Her enzimin sentezi özel bir gen tarafından kontrol edilir. Genlerle enzimler arasındaki bu ilişkiye bir gen – bir enzim hipotezi denir. Enzimler hücrede molekülleri birleştirir veya parçalar. Hücrede bir molekülün oluşabilmesi için bazen birçok enzime ihtiyaç duyulur. Yani, enzimler takım halinde çalışır. Bir ön maddeden arjinin amino asiti yapılmak isteniyor. Bunun için ön maddenin önce ornitine dönüşmesi gerekir. Dönüşüm işi özel bir enzimle olmaktadır. Bu enzimin sentezi bir gen üzerinden olur. Ornitinin sitrüline dönüşmesini özel bir enzim, yine sitrülinin arjinine dönüşme işini de başka bir enzim gerçekleştirir. Eğer bu enzimleri sentezleten genlerden bir tanesi mutasyona uğrarsa, reaksiyon, o gene ait reaksiyonun işe katıldığı yerde durur. Örneğin, gen II mutasyona uğramışsa, sentezletdiği enzim olmayacağından reaksiyon ornitin basamağında duracaktır. Yani, ornitin sitrüline çevrilmeyecektir. Şayet, bu ortama enzim-II ilave edilirse reaksiyon devam eder. Eğer, ortama en son sentezlenecek madde eklenirse (arjinin), reaksiyon gerçekleşmez. Çünkü, sentezi yapılacak maddeler ortama hazır olarak verilmiştir. (son ürün inhibisyonu = feedback) Vücudumuzda reaksiyonların zincirleme olması madde ve enerjinin ekonomik bir şekilde kullanılmasını ve daha az artık ürünün çıkmasını sağlar.
D. ENZİMLERİN GENEL ÖZELLİKLERİ
1.Enzimler aktivasyon enerjsini düşürürler. Bu sayede birçok reaksiyon canlıların vücut sıcaklığında gerçekleştirilebilmektedir.
2.Tepkime sonucu enzimlerin miktarları değişmez. Çünkü reaksiyonda tüketilmezler.
3.Reaksiyondan değişmeden çıktıkları için tekrar tekrar kullanılabilirler.
4.Enzimlerin bazıları tersinirdir. Yani, çift yönlü çalışabilir. Ör: Karbonik anhidraz
5.Her enzim belirli bir sıcaklıkta (optimum) en hızlı çalışır.
6.Bazı enzimler hücre dışında da çalışır. Bu sayede enzimler daha iyi incelenmiştir (sindirim enzimleri gibi).
7.Her anahtarın bir kilide özgü olması gibi, her reaksiyon için özel bir enzim vardır.
8.Bileşik enzimlerde, apoenzim bir çeşit kofaktör veya koenzimle çalışabilir. Ancak, kofaktör ve koenzimler farklı apoenzimlerle çalışabilir.
9. Her enzimin yapımı bir gen tarafından kontrol edilmektedir. Dolayısıyla, gen yapısının bozulması enzim yapımını engeller (mutasyon).
10.Her enzim belli bir pH derecesinde daha iyi çalışır.
11.Enzimler, en yaygın olarak etki ettikleri maddelerin (substrat) sonlarına (az) eki getirilerek isimlendirilir. Örnek: Selülozu parçalayan enzime selülaz denir.
12.Bazı durumlarda enzimlere verilen isimler enzimlerin yaptıkları işi gösterir. Örnek: H atomlarının taşınmasına yardımcı olan enzimlere dehidrogenaz enzimleri denir.
13.Bazı enzimlerin özel isimleri vardır. Pepsin, Tripsin gibi.
E. ENZİMATİK REAKSİYONLARA ETKİ EDEN FAKTÖRLER
Enzimatik reaksiyonlar, ortamdaki substrat miktarı, enzim miktarı, ortamın sıcaklığı, pH derecesi ve substrat yüzeyinin büyüklüğüne bağlı olarak gerçekleşir.
1. Enzim ve Substrat Miktarı
Ortamdaki madde (substrat) ve enzim miktarlarına bağlı olarak reaksiyonların gerçekleşme grafiği aşağıdaki gibidir.
Enzim ve substrat birbirlerine bağlı olarak reaksiyon hızını belirler. Enzim ve substrat miktarları birlikte artırılırsa, tepkime hızı doğru orantılı bir şekilde artar.
Enzim sabit tutulur, madde miktarı artırılırsa reaksiyon belli bir hızda sabit kalır. Substrat sabit tutulur, enzim miktarı artırılırsa reaksiyon belli bir hızda sabit kalır. Fakat substrat miktarı sınırlı ise belirli bir zamandan sonra reaksiyon durur.
2. Sıcaklık
0 ŞC’den düşük sıcaklıkta enzim aktivitesi görülmez. Fakat, 0 ŞC’deki sıcaklık enzim yapısını bozmaz. Sıcaklığın artmasıyla enzim aktivitesi de artar. 40 ŞC den sonra tepkime hızı yavaşlar.
55 – 60 ŞC’de aktivite durur. Çünkü, yüksek sıcaklığın etkisiyle enzimlerin protein yapısı bozulur. Ancak, bazı özel bakteriler 100 ŞC’deki sıcaklıkta bile hayatta kalabilmektedir.
3. pH Derecesi
Enzimler pH değişimlerine karşı çok duyarlıdır. Enzimler genellikle nötr ortamda iyi reaksiyon verir. Enzimler çok fazla asidik ve bazik ortamda etkisizdir. Ancak, enzimler yüksek etkinliği belli bir pH derecesinde gösterirler.
Örneğin, proteini parçalayan pepsin, pH = 2(asidik) ortamında maksimum çalışır. Buna zıt olarak pankreastan salgılanan ve proteinler üzerinde etkili olan tripsin, pH=8,5 (bazik) ortamında en iyi çalışır.
4. Substrat Yüzeyi
Enzimden etkilenen maddenin yüzeyindeki artış tepkimeyi hızlandırır. Çünkü, enzimler maddelere dış yüzeyden etki eder. Örneğin, kıyma et kuşbaşı ete oranla daha çabuk sindirilir.
5. Aktivatörler ve inhibitörler
Bazı maddelerin ortamda bulunması enzim çalışmasını hızlandırır. Böyle maddelere aktivatör denir. Bazı iyonlar ve su aktivatörlere örnek verilebilir.
Bazı kimyasal maddeler ise enzimleri etkisiz hale getirir. Bunlara da inhibitör maddeler denir. Örneğin; ağır metaller, (Pb++, Hg++, Cu++, As++) akreb ve yılan zehiri, düşük pH inhibitör özellik gösterir.
6. Su Miktarı
Yeterli miktarda su bulunmayan ortamlarda enzim aktivitesi görülmez.
Örnek: Reçel ve balın bozulmaması, tohumların çimlenmeden durması.
Canlı vücudunda meydana gelen bütün biyokimyasal reaksiyonlara metabolizma denir. Bu reaksiyonlarda enerji ve enzim kullanılır. Canlılardaki metabolizma ikiye ayrılır:
a) Anabolizma: (Özümleme‚ sentez, yapım, asimilasyon) Küçük moleküllerden büyük moleküllerin sentezlenmesine denir. Genelde dehidrasyondur. Gençlerde daha yüksektir. Enerji (ATP) gerektiren reaksiyonlardır.
Örnek;
– Fotosentez
– Protein sentezi
– Nişasta sentezi gibi olaylar.
b) Katabolizma: Yadımlama (= analiz = yıkım disimilasyon) reaksiyonlarıdır. Büyük moleküllerin küçük parçalara ayrılmasına denir. Yaşlılarda daha yüksektir. Örnek;
– Solunum
– Sindirim reaksiyonları
1 - 25 yaş arası Anabolizma > Katabolizma
25 - 45 yaş arası Anabolizma = Katabolizma
45 ve üzeri yaş Katabolizma < Katabolizma
Bazal Metabolizma: Canlılığın sürdürülebilmesi için gerekli minimum enerjinin kullanılmasına denir.
Yemekten 12 saat sonra ve tam dinlenme halinde, ısısı değişken olmayan bir ortamda ve uyanıkken ölçülür.
NOT: Bazal metabolizma dinlenme anında tüketilen oksijen miktarının ölçülmesi ile hesaplanır.
Örnek;
– Kış uykusuna yatan kurbağa ve sürüngenler
– Kışın yaprağını döken ağaçlar
– Bitkilerin tohumları bazal metabolizma yapar.
Bazal Metabolizmayı Etkileyen Faktörler:
– Bireyin yaşı.
– Bireyin cinsiyeti.
– Bireyin vücut büyüklüğü.
– Ortam sıcaklığı.
ATP (ADENOZİN TRİFOSFAT) MOLEKÜLÜ ve SENTEZİ
ATP, hücrelerdeki enerji molekülüdür. Metabolizmada kullanılan enerji‚ bu molekül ile taşınır. ATP, üç çeşit molekülden oluşmuştur. Bunlar;
1. Adenin (Azotlu organik baz)
2. Riboz (5 karbonlu şeker)
3. Fosforik asit (H3PO4)
Hücre bir yandan metabolizmasını sürdürebilmek için ATP üretmekte,bir yandan da ATP tüketmektedir.
Gerekli ATP ihtiyacı hücre solunumu ile karşılanmaktadır. Enerjiye ihtiyaç duyulduğunda ATP nin yapısındaki fosfatlar koparılarak serbest enerji açığa çıkarılır. Bu enerji ile başka bir metabolik olay yürütülmektedir.
ADP + P ....... ATP (Fosforilasyon)
1- Substrat düzeyinde fosforilasyon: Solunum reaksiyonlarında substrattan ayrılan enerjili fosfatlarla doğrudan ATP elde edilmesidir. Glikoliz ve krebs evrelerinde gerçekleşir.
2- Oksidatif fosforilasyon: Organik besinlerin yıkımı esnasında serbest kalan hidrojenlerin elektronları ETS üzerinden oksijene iletilirken açığa çıkan enerji ile ATP üretilmesidir.
3- Fotofosforilasyon: Işık enerjisi sayesinde klorofil molekülünden ayrılan elektronlardan ETS’de açığa çıkan enerji ile ATP üretilmesidir.
4- Kemosentetik fosforilasyon: Kemosentez reaksiyonlarında, inorganik maddelerin oksitlenme sırasında açığa çıkan enerji ile ATP sentezi yapılmasıdır. Sadece bazı bakterilerde görülür.
Not: ATP hücrede depo edilmez. ihtiyaç halinde sentezlenir ve harcanır. Bu yüzden hücre solunum gece gündüz her zaman devam eder.
Hücre Solunumu
Canlılar ihtiyaç duyduğu enerjiyi hücre solunumu ile karşılar. Bu enerjiyi; karbonhidrat, yağ ve proteinlerden elde ederler. Enerjinin elde edilmesi, besin monomerlerinin solunum reaksiyonlarına katılmasıyla gerçekleştirir.
Besin monomerleri enzim ve aktivasyon enerjisi yardımıyla parçalanır.
S Solunum reaksiyonlarında‚ oksijenin kullanılması veya kullanılmaması‚ üretilen ATP miktarını değiştirir.
Solunumun iki temel amacı vardır:
1- Enerji (ATP) elde edilmesi
2- Isı elde edilmesi
Bütün canlılarda solunum reaksiyonları belli bir kademeye kadar ortak gerçekleşir. Ortak olan bu reaksiyonlar zincirine glikoliz adı verilir.
GLiKOLiZ:
Oksijenli ve oksijensiz ortamda‚ glikozun pirüvik asite kadar yıkımına glikoliz denir. Glikolizde kullanılan enzimler bütün canlılarda aynıdır. Başlangıçta 2 ATP harcanır.
Eğer ortamda oksijen varsa, oluşan pürivik asit mitokondriye girerek oksijenli solunum tepkimelerine katılır. Ortamda oksijen yoksa, glikolizden sonra kullanılan enzim çeşidine göre, pirüvik asit ya laktik asite ya da etil alkole dönüştürülür. Bütün canlılarda glikoliz safhası vardır ve glikoliz sitoplazmada gerçekleşir.
NOT: Glikolizde açığa çıkan ve NAD’in tutup ETS’ye aktardığı H2’lerden oksijenli solunumda enerji elde edilirken, oksijensiz solunumda ise bu H2’ler son ürünün yapısına katılır.
Glikoliz bittikten sonra farklı canlılarda son ürün olarak, laktik asit (maya mantarlarında), etil alkol + CO2 (Alkolik fermantasyon yapan bakterilerde) ve H2O+CO2 gibi son ürünler (oksijenli solunum yapan canlılarda) meydana gelir.
A- OKSiJENSiZ SOLUNUM
(Anaerob Solunum = Fermantasyon)
Glikozun oksijen kullanılmadan parçalanıp enerji elde edilmesi olayına fermantasyon denir. Besin monomerleri ATP ve enzim yardımıyla aktifleşip glikoliz safhasını geçerek son ürünlere dönüşür.
Bu ürünler etil alkol, laktik asit gibi organik bileşiklerdir. Fermantasyonda glikoz molekülü sonuna kadar parçalanmadığı için az enerji (2ATP) elde edilir.
NOT: Fermantasyonda; glikolizden sonra son ürün oluşuncaya kadar enerji elde edilmez.
FERMANTASYON ÇEŞİTLERİ
Canlılarda solunum ürünlerinin farklı oluşu, glikolizden sonraki enzimlerin farklılığından kaynaklanmaktadır.
1- Alkolik Fermantasyon: Bira mayası, şarap bakterileri ve bazı maya mantarlarında görülür. Bir molekül glikozun iki etil alkole kadar parçalanması sırasında 2 ATP elde edilir. Örnek: Üzüm suyundan şarap elde edilmesi
2- Laktik Asit Fermantasyonu: Yoğurt bakterilerinde ve oksijensiz kalan kas hücrelerinde‚ bir molekül glikozun iki laktik asite kadar yıkılması sırasında net 2 ATP’nin elde edilmesidir.
İki reaksiyonda da glikolizde açığa çıkan H2’ler son ürüne katılır.
idmansız spor yapan bir kişinin hücrelerine yeteri kadar oksijen taşınamazsa enerji ihtiyacı fermantasyonla karşılanır. Fermantasyon sonucu oluşan laktik asit kaslarda birikir ve kasların kasılıp gevşemesini zorlaştırır. Bu olay, yorgunluk hissi oluşturur. Laktik asit oluşumu, kasların Pirüvik asit tarafından zarar görmesini önleyen bir sigortadır.
Kaslar yeteri kadar oksijene tekrar sahip olursa, oluşan laktik asit pirüvik asite dönüşür ve oksijenli solunuma katılır.
insanlar, çeşitli canlılar tarafından gerçekleşen fermantasyon olaylarından; turşu, yoğurt, hamur eldesi gibi çeşitli şekillerde faydalanmaktadır.
Anaerobik bazı bakteriler aminoasitleride fermantasyonu uğratırlar ve çok kötü kokular açığa çıkar. Bu olaya pütrifikasyon (kokuşma) denir.
B- OKSİJENLİ SOLUNUM (Aerob Solunum)
Besin monomerleri‚ ATP ve enzim yardımıyla önce pirüvik asitlere kadar, sonra da son ürünlere kadar yıkılır. Böylece, açığa çıkan enerjinin bir kısmı ATP şeklinde depolanabilmektedir.
Son ürünlerin oluşması oksijen yardımıyla olmaktadır. Enerji verici besinlerin yıkımında son ürün olarak H2O ve CO2 oluşur. Amino asitlerin yıkımında NH3 de oluşur.
Glikoz molekülü reaksiyonlar sonunda tamamen parçalandığı için bünyesindeki bütün enerji açığa çıkar. Ancak bir glikozdan toplam 40 ATP elde edilir. Bu da glikozdaki enerjinin % 40 dır. Enerjinin % 60 ı ise ısı enerjisi olarak iş görmektedir.
C6H12O6 + 6O2 + 2ATP......6CO2 + 6H2O + 40ATP + ISI
Bu reaksiyonlardan da anlaşılıyor ki, solunumun amacı enerji ve ısı eldesidir.
Oksijenli solunum sitoplazmada başlayıp mitokondri içinde devam eder.
Oksijenli Solunum Üç Aşamada Gerçekleşir:
1- Glikoliz: Sitoplazmada meydana gelir.
2- Krebs çemberi : Mitokondri matriksinde olur
3- Son oksidasyon safhası (ETS): Mitokondri iç zarında olur. ETS, özellikle kristalarda daha yoğundur.
NOT: Oksijenli solunum yapan bakterilerde mitokondri yerine mesozomlar bulunur. Mesozom hücre zarının sitoplazmaya doğru kıvırılmasıyla oluşur.
1- Glikoliz: Oksijensiz solunumdaki glikoliz ile aynıdır.
2- Krebs çemberi reaksiyonları:
– Mitokondrinin matriksinde gerçekleşir.
– Oksalo asetik asit ve asetil CoA nın birleşmesiyle başlar.
– Asetil CoA mitokondride oluşur.
– Oksijen varlığında gerçekleşir.
– Bir krebs çemberinden doğrudan 1 ATP elde edilir
– Bir krebs çemberinden ETS dahil 12 ATP elde edilir.
– Krebs çemberine girerken ETS sayesinde 3 ATP daha elde edilir.
– Bir pürivik asitten ETS dahil 15 ATP üretilir.
– Bir krebs çemberinde 3NADH2, 1FADH2, 2CO2 ve 1 ATP elde edilir.
– Krebs döngüsü sadece karbonhidrat yıkımında değil, yağ ve proteinlerde de olmaktadır.
3- ETS ( Elektron Taşıma Sistemi):
Mitokondrinin içi zarına yerleşmiştır. Parçalanan besinden ayrılan H2’ler koenzimler tarafından ETS’ye aktarılır. Bu H2’lerin elektronlarından yükselgenme ve indirgenme reaksiyonlarında açığa çıkan enerji ile ATP elde edilir. Oksijenli solunumda ETS sayesinde ATP sentezlenmesine "oksidatif fosforilasyon" denir.
ETS elemanları mitokondrinin iç zarında elektron ilgilerine göre dizilmişdir. Bu sıra şöyledir.
Glikoliz ve krebs çemberi reaksiyonları devam ederken oksidatif fosforilasyon da gerçekleşmektedir. Yani, besindeki enerji basamak basamak ATP şekline çevrilebilmektedir.
Not : Oksijenli solunumda oksijenin kullanıldığı ve suyun oluştuğu yer ETS nin sonudur.
En son elektron alıcısı oksijendir. iki elektron alarak indirgenen oksijen atomu, iki hidrojen atomu ile birleşerek su oluşturur. NAD ve FAD ın görevi ETS’ye hidrojen aktarmaktır.
Vücutta açığa çıkan enerjinin büyük bir kısmı ATP şeklinde depolanamaz. Açığa çıkan enerjinin bu kısmı ısı enerjisi olarak kullanılmaktadır.
Besinlerin Solunum Reaksiyonlarına Katılma Yerleri:
Karbonhidratlardan başka, yağ ve proteinlerden de enerji elde edilir. Katıldıkları yere göre, verdikleri enerji miktarı farklıdır.
Fermantasyon ile Oksijenli Solunumun Farkları:
Fermantasyon Oksijenli Solunum
– O2 siz gerçekleşir. – O2 gerekir.
– Sitoplazma gerçekleşir. – Sitoplazma ve mitokondride gerçekleşir.
– 1 molekül glikozdan net – Net 38 ATP’lik enerji kazanılır.
2 ATP kazanılır.
– 4 ATP sentezlenir. – 40 ATP sentezlenir.
– ETS görev yapmaz. – ETS görev yapar.
– Organik besin tamamen – Organik besin tamamen olarak
parçalanmaz. parçalanır.