YAŞAMIN ADRESİ

İçeriğe git

Ana Menü

Oksijenli Solunum

LİSE-2

Organik moleküllerin hücre içinde enzimlerim etkinliği ile yıkılması sonucunda enerji (ATP) elde edilmesine hücresel solunum denir.
1. OKSİJENLİ (AEROBİK) SOLUNUM
Organik besinlerin oksijen varlığında enzimlerin etkisi ile H2O (Su) ve CO2 (Karbondioksit) gibi inorganik yapılı son ürünlerine parçalandığı ve bu olayda açığa çıkan enerjinin ATP molekülleri arasına kısmi depolandığı olaya oksijenli solunum denir.
Sadece oksijenli solunum yapan canlılarda gerçekleşir.
Gerçekleştiği yer bakımından canlılar 2' ye ayrılır.
Mezozom (Prokaryot)
Mitokondri (Ökaryot)

Oksijenli solunum 3 evrede gerçekleşir.

  • Glikoliz

  • Krebs

  • ETS (Elektron taşıma sistemi)

Enerji dönüşüm olaylarından ise;

  • SDF (Sübstrat düzeyinde fosforilasyon),

  • Oksidatif (aerob) fosforilasyon evrelerini kapsar.

Substrat düzeyinde fosforilasyon;
Ara basamaklardaki sustrat molekülüne bağlı olan fosfatların ADP ye aktarılması sonucu ATP sentezlenmesi olayıdır.
Oksidatif fosforilasyon;
Ara basamaklarda sustratın yıkılması sonucu açığa çıkan H atomlarının ve bu molekülleri taşıyan NAD (Nikotinamidadenindinükleotit) ve FAD (Flavinadenindinükleotit) molekülleri O2 yardımıyla ATP sentezinin gerçekleştirilmesidir.  


Şekil-2. Mitokondri organelinin yapısı.
Glikoz molekülü sitoplazmada pirüvat (pirüvik asit) molekülüne parçalandıktan sonra, pirüvat mitokondri matrixine girerek organik bağları enzimlerin etkisi ile parçalanmaya devam eder.
Glikoliz ve Krebs te açığa çıkan H leri NAD ve FAD koenzimleri yakalayarak mitokondrinin krista olarak adlandırılan kıvrımlı zarlarında  bulunan elektron taşıma sistemi moleküllerine  (ETS) gönderilir ve ATP sentezi elde edilir.
1. GLİKOLİZ;
Glikoz molekülünün enzimlerin etkisi ile Pirüvat (Pirüvik asit) molekülüne kadar parçalanması olayına denir.

  • Sitoplazmada gerçekleşir.

  • Oksijenli ve oksijensiz solunumun ortak evresidir.

  • Bütün canlılar tarafından ortak olarak gerçekleştirilir (Bu olayı gerçekleştiren enzimlerde ortak olarak köken almıştır).

  • Glikozun tepkimeye girmesi için 2 adet aktifleştirme enerjisi (ATP) harcanır. Tepkime sonunda 4 ATP üretilir. Net kazanç 2 ATP olur.

  • Ara substrattan (PGAL=fosfogliseraldehit) kopan H protonları NAD (Koenzim “ Yapısına B vitamini katılır”,,) koenzimi tarafından tutulur.

NOT!!! NAD; substratlardan kopan H leri yakalayarak ETS (elektron taşıma sistemi)' ye aktarmaktır=(indirgenme,, “Ortamda O2=Oksijen varsa “)..
Tepkimenin sonunda 2NADH2 ve 4 ATP üretilmiş olur.


GLİKOLİZ EVRESİ



(1) Organik molekül olan glikozu enzimlerin parçalayabilmesi için enerji harcanarak aktifleştirilmesi gerekir. 6C' lu (heksoz) bir şeker olan glikoz 1 ATP (aktivasyon enerjisi) harcanarak 6C' lu ve 1 fosfat bağlı bir substrata dönüşür (glikozmonofosfat).
Glikozmonofosfat (6C~P) molekülü enzimlerin etkisi ile yine 6C'lu bir bileşik olan früktozmonofosfat (6C~P) molekülüne dönüşür.
(2) Substratın tepkimeye girebilmesi için yeterli aktifleştirme enerjisi sağlanamadığından 1 ATP (aktivasyon enerjisi) daha harcanarak molekül früktozdifosfat (P~6C~P)= “früktoz1,6difosfat” molekülüne dönüşüm sağlanır.
NOT
!!!  früktoz1,6difosfat ifadesi früktozdifosfat ifadesi ile aynı anlamı taşır. Bu ifade früktozun 1. ve 6. C atomlarında yüksek enerjili fosfat bağlarının bulunduğunu belirtir.
(3)  Früktoz difosfat molekülü enerji yüklendiğinden kararsız bir bileşiktir ve enzimlerin etkisi ile 3C'lu ve 1 fosfatlı 2 parçaya ayrılır PGAL=”Fosfogliseraldehit”(3C~P).

(4) PGAL molekülünden kopan H atomları NAD koenzimleri tarafından yakalanır. Bu   arada PGAL adı verilen substrata sitoplazmadan her iki kolda gerçekleşen tepkime için 1 er adet inorganik fosfat katılarak diPGA=”difosfogliserikasit”(P~3C~P) molekülüne dönüşür.

Bu kademeye kadar sadece aktifleştirme enerjisi olarak 2 adet ATP enerjisi harcandı. Bu kademeden sonra enerji üretimi gerçekleşecektir.
diPGA (difosfogliserikasit) molekülünde bulunan enerjili fosfat molekülleri ADP moleküllerine aktarılarak 2 adet ATP molekülü sentezlenmiş olur. Oluşan molekül PGA=”fosfogliserikasit”(3C~P) adını alır.
(5) PGA=”fosfogliserikasit”(3C~P) molekülünün yapısında bulunan 1 er fosfat molekülü sitoplazmadan gelen ADP lere aktarılarak ATP sentezi yapılmış olur. Böylece 2 adet PİRÜVAT=”pirüvikasit”(C3H4O3) molekülü sentezlenmiş olur.
Tüketilenler; 1 mol glikoz, 2ATP, 4ADP, 2NAD

Üretilenler; 2 Pirüvat, 2ADP, 4 ATP, 2NADH2
NET Enerji KAZANCI: 2 ATP


KREBS EVRESİ


Ortamda oksijen molekülünün varlığı 2 molekül Pirüvatın (3C) mitokondri matrixine girmesine neden olur.
2Pirüvat molekülünden 1 molekül 2CO2 ve 4H atomu ayrılır. H atomları NAD molekülü tarafından yakalanarak indirgenmiş olur(2NADH2). Daha sonra 2C' lu bir substrat olan 2Asetil CoA (Aktifasetikasit) molekülüne dönüşür.
2AsetilCoA=(2C)”aktifasetikasit” molekülü oksijenli solunumun gerçekleştiğinin bir göstergesidir ve krebs döngüsünü başlatan moleküldür.
2AsetilCoA (2C) molekülü, 4C'lu Oksaloasetikasit molekülü ile tepkimeye girerek 6C'lu Sitrikasit molekülünü meydana getirir.
6C'lu sitrikasit molekülünün yapısından 2CO2 açığa çıkar ve 5C' lu moleküle dönüşür. Bu esnada sitrikasit molekülünden 4H koparak NAD koenzimleri tarafından yakalanır(2NADH2).
5C'lu bileşikten 1molekül ve son kez 2CO2 çıkarak 4C'lu moleküle dönüşür ve yine NAD koenzimleri 4H yakalar(2NADH2).
Oluşan 4C'lu molekül farklı enzimlerin görev almasıyla farklı tepkimeler gerçekleşir ve başlangıç molekülü olan 4C'lu Oksaloasetikasiti meydana getirir.

NOT!!!
4C'lu olan (SüksinilCoA) molekül tekrar başlangıç molekülünü =(Oksaloasetikasit(4C'lu) meydana getirirken;
2NAD molekülü 4H=(2NADH2) ve 2FAD molekülü 4H=(2FADH2) yakalar.
Ayrıca bu döngüde 2 adet (2pirüvat için) ATP sentezlenir=(SDF).

ELEKTRON TAŞIMA SİSTEMİ (ETS)  

KEMİOZMOTİK HİPOTEZ;

Peter Michell tarafından ortaya atılan bir hipotezdir.  Bu hipotez enerjinin (ATP) nasıl elde edildiğini açıklar.
Elektron taşıma sistemi; Bir dizi elektron taşıyıcı molekülden oluşur ve bu  moleküller mitokondrinin iç zarında (krista) bulunur. ETS; glikolizde ve krebste açığa çıkan hidrojenlerin ETS'den geçerek yine ETS elemanı olan oksijen ile birleşerek suyun oluştuğu evredir.


NADH ve FAD koenzimleri hidrojenleri (protonları) matrixe bırakır ve elektronları ise elektron taşıyıcı moleküllere aktarılır. Kristada elektronlar sırasıyla ,ETS elemanları olan, NADH-Q redüktaz =(NADH dehidrogenaz), Ubikinon redüktaz =(eski adıyla Co-Q), Sitokrom redüktaz =(Sitb-c1 ), Sitokrom C, Sitokrom oksidaz ve son olarak oksijene doğru ilerlerken, açığa çıkardıkları enerjilerin önemli bir kısmı matrixteki protonların mitakondrinin iç ve dış zarı arasındaki boşluğa pompalanmasında kullanılır (mitakondrinin iç zarı protonlara geçirgen değildir). Bu durum zarlar arası boşlukta pH' ın düşmesine ve matrix ile bu ortamın arasında potansiyel enerji farkına neden olur. Yani protonlar (H ) matrixten mitokondrinin iç ve dış zarı arasındaki boşluğa ETS molekülleri (NADH, Sitokrom redüktaz ve sitokrom oksidaz) tarafından pompalanır. Kalan enerjinin bir kısmı da ortama ısı olarak verilir. (ETS elemanları elektron alma isteklerine göre dizilmişlerdir. En düşük elektron alma isteği NADH-Q redüktaz olurken, Oksijen en çok elektron alma isteğine sahiptir. ETS elemanlarından sadece Ubikinon redüktaz (Eski adıyla Co-Q) yağ yapılı bir koenzimdir, diğerleri ise protein yapılıdırlar. Mitakondrinin 2 zarı arasındaki boşlukta protonların fazla olmasıyla elektrik yük farkı ortaya çıkar. Bu durumda ATP sentaz enzimi protonların iç zarından geçmesini sağlayarak her iki ortamın iyon derişimini eşitlemede görev alır. Böylece zarlar arası boşlukta bulunan protonlar ATP Sentaz enziminden geçerken açığa çıkardıkları enerji ile ATP sentezi gerçekleşmiş olur. Daha sonra protonlar, ETS'deki son ETS elemanı oksijene gelmiş olan elektronlarla birleşir ve H2O oluşur. NADH2'nin elektronları ETS'den geçerken 2 hidrojen için 3 ATP, FADH2'nin elektronları ETS'den geçerken 2 hidrojen için 2 ATP üretilir.

NOTLAR!!!
(1) Substrat olarak kullanılan glikoz molekülünün açık formulü (C6H12O6)' dır.
Bu maddeden yola çıkarak organik molekül (glikoz) enzimlerin etkisi ile parçalanarak yapısındaki H' ler NAD ve FAD tarafından yakalanır.
Ancak NAD' ların yakaladığı H sayısına bakacak olursak;

Glikoliz – 2NADH2
Krebse hazırlık – 2NADH2
Krebs – 6NADH2

toplamda 20 H, 10 NAD molekülü tarafından yakalanmış oluyor.
Yine sadece krebs evresinde görev alan birbaşka koenzim FAD molekülü vardır.
FAD moleküllerinin yakaladığı H sayısına bakacak olursak;
Krebs döngüsü; 4 H, 2FAD molekülü tarafından yakalanmış olur.
Şimdi Glikoliz ve Krebs evrelerinde görev alan NAD ve FAD tarafından yakalanan toplam H sayısına bakalım;
10NADH2 – 20 H
2FADH2 – 4 H  olduğuna göre toplamda 24H yakalanmıştır.
DİKKAT........................................
Bizim glikoz molekülünün yapısındaki H sayısı 12 ise NAD ve FAD tarafından tutulan ve ETS' ye aktarılacak olan H sayısı 24 olduğuna göre kalan 12 H açığı nereden karşılanmaktadır???
CEVAP; Krebs evresinde 6 H2O harcanmaktadır ve bu H açığı H2O' dan karşılanmaktadır.
(2) Krebs evresinde 6 CO2 çıkışı görülmektedir.
Bu yoldan hareket edecek olursak;
Glikoz molekülünün yapısında 6 ½O2 vardır.  Bu oksijen oranı açığa çıkan CO2 molekülünün yapısındaki oksijen oranı ile eşittir.
DİKKAT........................................
..
Ancak; 24 H son alıcı olan O2 ile birleşeceği için 12H2O açığa çıkmaktadır. 6 adet ½O2 molekülü glikozdan geldiğine göre ETS de açığa çıkan 12H2O' un yapısındaki 6 adet ½O2 molekülü nereden gelmektedir???
CEVAP; Krebs evresinde harcanan 6 H2O molekülünün yapısındaki 6 ½O2 molekülü bu oksijen eksikliği ihtiyacını karşılamaktadır.
ENERJİ HESAPLAMA TABLOSU:
KALIP BİLGİ;
1 NADH2 molekülünden 3 ATP,
1 FADH2 molekülünden 2 ATP
sentezlenir.
(1) SDF (Sübstrat Düzeyinde Fosforilasyon)=”Glikoliz ve Krebs” ;
Glikoliz...........................................................................4 ATP
Krebs..............................................................................2 ATP
(2) Oksidatif Fosforilasyon (ETS);
Glikoliz.........................................2NADH2..................6 ATP
Krebse Hazırlık.........................2NADH2..................6 ATP
Krebs...........................................6NADH2.................18 ATP
Krebs..........................................2FADH2.....................4 ATP
TOPLAM......................................................................40 ATP
                                (Aktivasyon Enerjisi)   -2 ATP
............................................................................NET 38 ATP

İçeriğe Geri Dön | Ana Menüye Geri Dön