Solunum Reaksiyonları

SOLUNUM REAKSİYONLARI

Enerji DönüşümleriMetabolizma:hücrede gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonların tümüdür.
A-Anabolizmadış ortamdan alınan veya hücredeki reaksiyonlar sonucu oluşan
basit moleküllerden hücrenin ihtiyaç duyduğu kompleks veya diğer moleküllerin
sentezlenmesidir.Protein,RNA,Fotosentez,Kemosentez vb.
B-Katabolizmadış ortamdan alınan veya hücrede daha önce üretilip işlevlerini
kaybetmiş kompleks moleküllerin enerji üretimi veya yapıtaşı üretimi için daha basit moleküllere parçalanmasıdır.Hücre içi ve dışı sindirim,O2,li ve O2 siz solunum
ATP(Adenozintrifosfat)
Yapısı:
1-Adenin nucleotid 2-Riboz 3- 3(Üç) fosforik asit

Özellikleri:

• Yapısında iki yüksek enerjili fosfat bağları bulunur
• Canlının tüm yaşamsal olaylarında kullandığı enerji kaynağıdır
• Kolayca başka enerji formlarına dönüştürülebilir.(Elektrik,ısı,kimyasal bağ,osmotik,ışık vb.)
• Bütün reaksiyonlara katılabilir
• Her hücre kendi ATP sini kendi sentezler
• Hücrede sitoplazma,mitokondri ve kloroplastlarda sentezlenir
• Hücre yaşamsal olaylarında sitoplazmada veya mitokondride üretilen ATP kullanılır
• Kloroplastlarda sentezlenen ATP organik madde sentezi ve kloroplastlardaki diğer yaşamsal olaylarda kullanılır
• Yüksek enerjili son fosfat bağının kopması ile ortama 7300 cal enerji verilir.

Fosforilasyon: Hücrelerde ADP nin sistemden enerji alarak kendine bir fosforik asit bağlayıp
ATP haline gelmesine denir.

Enerji
ADP+P -------------- ATP
(Fosforilasyon)
Fosforilasyonda kullanılan enerji kaynağına göre 4 (Dört) tip fosforilasyon vardır.
1-Sübstrat düzeyde fosforilasyon:

• Bütün canlılarda görülür
• Sitoplazmik solunum enzimleri kullanılarak organik maddelerin yapısında bulunan bağ enerjisinin ATP enerjisi haline dönüşmesidir

2-Oksidatif-fosforilasyon:

• Oksijenli solunum enzimi bulunduran canlılarda gerçekleşir
• Organik maddeler oksijenli solunum enzimleri ile inorganik yapılara dönüştürülürken açığa çıkan H lerin O2 ye aktarılırken gerçekleşir
• e.t.s. görev alır

3-Foto-fosforilasyon

• Klorofil taşıyan canlılarda gerçekleşir.
• Klorofil ve e.t.s etkisi ile güneş ışık enerjisinin dönüşümü ile gerçekleşir
• Enzim görev almaz

4-Kemosentetik-fosforilasyon:

• Oksidasyon enzimi taşıyan bakterilerce gerçekleştirilir
• İnorganik maddelerin (H,Fe,N,NH3 vb.) oksidasyon enzimleri ile oksitlenmesi ile açığa çıkan kimyasal enerji ile gerçekleşir

Bütün canlılar güneşin ışık enerjisini kullanırlar.Işık enerjisinin canlıların kullanabileceği enerji formuna dönüşmesinde fotosentez ve solunum mekanizmaları rol alır.
Fotosentez Solunum
Işık -------ATP-------- Glikoz --------- ATP ------------- ( Biyolojik iş)
Biyolojik iş: Isı,elektrik,osmotik basınç,kimyasal bağ,ışık, mekanik,aktif taşıma vb.
OKSİJEN VE HAYAT
Not: Fotosentezden önce (ozon oluşmadan) organik madde sentezi için gerekli enerji u.v , şimşek , yıldırımlarla gerçekleşirken , fotosentezde madde sentezi için gerekli enerji güneşin görünür ışınları (450-760n.m) ile gerçekleşir.Ozon bu ışınların geçişine engel değildir.
Not: Bugün yaşayan bütün canlılar (Kemosentetik ler hariç) ihtiyaç duydukları organik besini ve oksijeni fotosentezden karşılarlar.
O2 nin önemi:
A-Ozon oluşumunu sağlar.
B-Oksidatiffosforilasyonla yüksek ATP üretimi sağlar.
Not:Oksijen aynı zamanda öldürücü olabilir. Obligat-anaerop bakteriler buna
örnektir. Atmosferde O2 oranının artması solunumu engeller. Canlılar O2 nin bu olumsuz etkilerinden sahip oldukları enzimlerle korunur.

Ozon oluşumu fotosentezle başlamıştır.

Enerji
O2--------- O+O (Stratosferde) Oluşan O daha yükseklere çıkarak O2 ile
birleşir ve ozon (200 n.m Küçük güneş ışınları)oluşur.
Enerji(200-300 n.m)
O+O2--------- O3 + Enerji -------------- Azotlu bileşikler.
(Ozon)
Ozonun önemi:
A-Zararlı U.V ışınları tutarak karasal yaşamın başlamasına nede olmuştur. Buda
canlıların sayı ve çeşitliliklerinde artmaya neden olmuştur.
B-İlkel atmosferde organik madde sentezi bitmiş ve canlılar için organik madde
sentez biçimi olarak fotosentez önem kazanmıştır.

Oksijenli solunum ve solunum kat sayısı:
O2 li solunumda organik moleküldeki (C6H12O6) C ve H ler koparılır. Karbon
molekülden CO2 olarak ayrılırken , H ler dışarıdan alınan O2 ile birleşerek H2O
olarak ayrılır. Bu nedenle glikoz yıkımında CO2 in ayrılımında izlediği yola
karbon yolu, su ve ATP oluşumum ile sonuçlanan H ayrılışınada H yolu denir.
Oksijenli solunumda e.t.s H yolunda görev alır.
Solunum tipleri
A-Oksijensiz solunum (Fermantasyon.) 

1-Gerçek fermantasyon: 
Enzim
C6H12O6 -------------2C2H5OH + CO2 + 2ATP
Glikoz Etil alkol
2-Oksidatif fermantasyon: 
Enzim
C2H5OH + O2 ---------------CH3COOH + H2O+ ATP
Etil alkol Asetik asit
B-Oksijenli solunum: 
Enzim + ets
C6H12O6 + 6O2 --------------------6CO2 + 6H2O + 38 ATP
Glikoz

O2 siz SOLUNUM

• Bazı bakteri ve mayalarda temel enerji üretim biçimi olmakla beraber, Bitki ve bazı hayvanlarında özel durumlarda başvurduğu enerji üretim biçimidir.
• Glikoliz ve fermantasyon olmak üzere iki evrede gerçekleşir.
• Glikolizde temel amaç enerji üretimidir. Fermantasyonda ise temel amaç glikoliz sonucu oluşan artık ürünlerin hücreye zarar vermesinin önlenmesidir.
• Glikoliz bütün canlılarda ortaktır.Fermantasyon ise canlının kullandığı enzime göre oluşum biçiminde ve son ürünlerde farklılıklar görülür.
• Fermantasyon son ürüne göre adlandırılır;Alkolik,Laktik asit,Asetik asit vb.
• Fermantasyonda O2 kullanılmaz ancak asetik asit fermantasyonunda O2 kullanılır.

Oksijensiz solunumun evreleri
A-Glikoliz (Oksijensiz ve oksijenli solunum)
Bütün solunum tipleri glikolizle başlar. Glikoliz bağımsız metabolizmaya sahip
bütün hücrelerde görülen bir reaksiyondur. Genel özellikleri:

1. Sitoplazmada gerçekleşir. (Mitokondri ye ihtiyaç yoktur.)
2. Enzimatik reaksiyonlar dizisidir.
3. Bir mol glikozun reaksiyona girmesi için ; İki mol ATP (Aktivasyon enerjisi
4. için) harcanır.
5. Bir mol glikozdan ;
   • İki mol piruvat
   • Dört mol ATP
   • İki mol NADH2 , açığa çıkar.
6. O2 li ve O2 siz solunumların ortak özellikleridir.
7. Temel amaç enerji üretimidir.

B-Fermantasyon

• Sitoplazmada gerçekleşir
• Enzimatik reaksiyonlardır
• Temel amaç glikolizde açığa çıkan son ürünlerin hücreye zarar vermesini

önlemektir

• Kullanılan enzime göre son ürünler değişir
• Son ürüne göre adlandırılması yapılır
• Bakteri ,mantar ve omurgalılarda çoğunlukla çizgili kaslarda görülür

Fermantasyon için gerekli koşullar:
1-Uygun ısı
2-Gerekli enzimler
3-Organik madde(Glikoz vb.)
4-Biyokimyasal ortam (Sitoplazma)
Fermantasyonda açığa çıkanlar:
1-Son ürün (Alkol,Aseton vb.) 2-ATP 3-CO2 4-Isı
Oksijenli solunum
Oksijenli solunum üç kademede gerçekleşir.
1-Glikoliz: (Sitoplazmada gerçekleşir)
Enzim
Glikoz ------------ 2Piruvat + 2ATP+ 2NADPH2
2-Kreps döngüsü: (Mitokondri matriksinde)
Enzim
Piruvat ------------ 3CO2 + 4NADH2 +1FADH2 + ATP (Bir pürivat için)

3-Oksidatiffosforilasyon: (Mitokondri krista zarlarında)
e.t.s
NADPH2 + 1/2 O2 ---------------- H2O + NAD+ 3 ÂTP
e.t.s
FADH2 +1/2 O2 ------------------ H2O + FAD + 2 ATP
Glikoliz
Oksijensiz solunumdaki glikolizle aynı temel özellikler gösterir.


Kreps döngüsü
Özellikleri

• Eukaryotlarda mitokondride , prokaryotlarda sitoplazmada mesezom denen zar kıvrımlarında gerçekleşir
• Pirüvatla başlar
• Mitokondriye geçen her piruvata karşılık
  1. 3 CO2 , (substrat düzeyde)
  2. 1 ATP,
  3. 1 FADH2 ve 4 NADH2 oluşur.
• Enzimatik reaksiyonlardır
• Isı,PH,aktivatör ve inhibitörlerden etkilenir.
• O2 varlığında gerçekleşen reaksiyonlardır.
• Diğer organik moleküllerin solunum reaksiyonuna katıldığı evredir.

Oksidatif fosforilasyon
özellikleri

• Mitokondri zarları (Bakterilerde mesezom denen zar kıvrımlarında gerçekleşir
• Kemiosmozla ATP sentezi gerçekleşir
• Piruvat tan ayrılan H lerin O2 ye aktarımıdır
• NAD,FAD,CoQ,Sitokromlar ve O2 görev alır
• NAD+ ile taşınan her 2H çiftine karşılık e.t.s de 3 ATP sentezlenir
• FAD+ ile taşınan her 2H çiftine karşılık e.t.s de 2 ATP sentezlenir
• 1 Glikozun yıkımından e.t.s üzerinden toplam 34 ATP sentezlenir
• 1 Glikoz için e.t.s de O2 ye aktarılan H lerden 24 H2O üretilir

Solunumda enerji üretim aşamaları

Solunum aşamaları ilişkileri

Değişik organik moleküllerde oksijen kullanımı ve enerji üretimi durumu
CO2
Solunum kat sayısı: R.Q=---------- Sonuç kullanılan maddeye göre değişir.
O2
CO2
Karbonhidratlarda RQ =---------- =1 olur.
O2
6CO2
Örnek: Glikoz (C6H12O6) için: RQ=------------ = 1
6O2
CO2
Yağlarda RQ = ----------- = X X > 1 çıkar,.buda daha fazla oksijen tüketmek
demektir O2

Yağlarda oksijen oranı az olduğu için solunumda yağların yıkımı için çok O2
kullanılır ve diğer organik maddelere oranla daha fazla ATP üretilir.
36 CO2
Örnek: Oleik asit (2C18H34O2) + 51 O2 =-----------= 0,7
51 O2
CO2
Alkol vb maddelerde RQ=--------- = X X<1 çıkar . Çünkü alkollerde oksijen oranı fazladır. O2


4CO2 4
Örnek: C4H4O8 + O2 =--------------= --------= 4
O2 1


Solunum hızına etki eden faktörler:
1- Isı 2 - O2 yoğunluğu 3- PH
4 -CO2 miktarı 5-Ket vurucular (Zehirler) 6 - Uyaranlar.
Solunum hızı
Bitkilerde ; farklı organ ve dokularda solunum hızları farklıdır. Bitkisel
organlarda solunum hızı şu şekilde sıralanır: Yaprak – Kök – Gövde. Doku
olarak en hızlı solunum kambiyumda görülür.

Bitkilerde solunum hızını artıran faktörler.
1-Köklenme
2-Yaralanma
3-Tohum ıslanması
4-Tomurcuklanma
Oksijenli ve oksijensiz solunumun ortak özellikleri
1-Glikoliz evresi ile başlamaları
2-Glikozun aktivasyonu için ATP kullanılması
3-Reaksiyonlar sonunda ATP sentezlenmesi
4-Isının açığa cıkması
5-CO2 nin açığa çıkması (Laktik asit fermantasyonu hariç)
6-Substrat düzeyde fosforilasyonun gerçekleşmesi
7-Enzim kullanılır
Oksijenli solunumu Oksijensiz solunumdan ayıran farklar
1- O2 kullanılması
2- H2O nun açığa çıkması
3- e.t.s nin görev alması
4- Oksidatif fosforilasyonun gerçekleşmesi
5- Glikozun CO2 ve H2O ya kadar parçalanması
6-Yüksek ATP üretimi (Bir glikozdan 38 ATP)

Deneyler
Deney:1
Işıklı ortamda bitkiler dış ortamdan aldıkları CO2 ve H2O ile besin sentezlerken
dış ortama verdikleri O2 ile diğer canlıların yaşamlarını devam ettirmelerini
sağlar.

Deney:2
Fotosentez için CO2 gereklidir. BaOH sisteme giren havadaki CO32 nin
emilimini sağlayarak bitkiye CO2 ulaşımını engeller. Kurbağanın bulunduğu
ortamdaki KOH ise kurbağa solunumunda oluşan CO2 nin tutulmasını
sağlayarak Ortamdaki CO2 yok olmasına neden olur. Böylece bitkinin
fotosentez yapması önlenir.Bir süre sonra O2 oluşmadığı için hem bitki hemde
hayvan ölür

Deney:3
Canlılar solunum olayında CO2 açığa çıkarırlar. Ortamda bulunan CO2 akseptörü
olan KOH solunumla ortaya çıkan CO2 yi tutarak ortamda basınç azalmasına
neden olur. Böylece cıva sistem içine doğru hareket eder.

Deney:4 
Düzenekteki fenol kırmızısı b,ir süre sonra sarı renge dönüşmesinin nedeni
solunum olayı ile canlıların dış ortama CO2 vermeleridir. CO2 ayracı olan Fenol
kırmızısı CO2 ile karşılaştığında sarı renk alır.

Deney:5
Şekildeki düzenekte KOH dış ortamdan alınan havadaki CO2 yi tutarak sisteme
girişini engeller ve ışık olmasına rağmen sadece sistemdeki CO2 oranında
fotosentez yapılır. Sistemde basınç azaldığı için Civa ok yönünde hareket eder.


Deney:6
Çimlenen tohumlar solunum yaparlar.Sistemde BaOH dış ortamdan sisteme
giren CO2 yi tutar.Böylece tohumların bulunduğu kaba asla CO2 ulaşamaz.
Ancak CaOH ın bulanması tohumların solunum sonucu ürettikleri CO2 den
kaynaklanır.

Deney:7
Çimlenen tohumlar ortamdaki O2 yi azaltırlar ve ortamın basıncı azalır ve civa ok
yönünde harake eder.