CANLILAR İÇİN MADDE ve ENERJİ

CANLILAR İÇİN MADDE ve ENERJİ

A. CANLI ve ENERJİ İLİŞKİSİ

Hücrelerin canlılık olaylarında kullandığı biyolojik enerjiye ATP denir. ATP enerji gerektiren büyüme, hareket, sentez, dönüşüm gibi canlılık olaylarında kullanılır. Canlı vücudunda gerçekleşen bütün olaylara metabolizma denir. Metabolizmanın gerçekleşmesi enerjiyle bağlantılıdır. Canlı vücudunda iki çeşit metabolizma gerçekleşmektedir.

a. Özümleme olayları : Küçük yapılı maddelerin kimyasal bağlarla birleştirilerek büyük yapılı bileşik ve moleküllerin sentezlenmesidir. Bu metabolizmaya fotosentez, protein sentezi, nişasta sentezi, ATP sentezi örnek verilebilir.

b. Yadımlama olayları : Büyük yapılı maddelerin enzimlerle parçalanarak daha küçük moleküllü maddelerin oluşturulmasına denir. Özümlemenin tersi şeklinde gerçekleşir.

Bu metabolizmaya hücre içi ve dışında gerçekleşen sindirim olayları ile solunum reaksiyonları örnek verilebilir.

Özümleme ve yardımlama şeklindeki metabolizmalar bireyin yaşına, beslenmesine, sağlığına, cinsiyetine ve çevre şartlarına göre farklı değerlerde gerçekleşebilir.

Canlı hücrelerde gerçekleşen en önemli özümleme olayı fotosentez ve en önemli yadımlama olayı da solunumdur. Çünkü, bu metabolik olaylar enerji dönüşümüyle ilgili olup diğer bütün hayatsal olayların yapılmasında doğrudan etkili olmaktadır.

*

B. FOTOSENTEZ OLAYI

Canlıların yaşamında kullanılan enerjilerin temel kaynağı güneş enerjisidir.

Güneş enerjisini hiç bir canlı doğrudan kullanamaz. Bu nedenle güneş enerjisinin besinlerin yapısındaki kimyasal enerjiye dönüştürülmesini fotosentez olayı sağlamaktadır. Karbondioksit ve suyun klorofiller üzerinde ışık etkisiyle birleştirilip besin ve oksijen üretilmesine fotosentez adı verilir.



Fotosentezi gerçekleştiren klorofilli canlılara üreticiler denir. Üreticiler bu olay yardımıyla şeker, yağ, protein ve vitamin ihtiyaçlarını kendileri karşılarlar.

Fotosentez yapamayan tüketici canlılar ise bu besinler yönüyle doğrudan ya da dolaylı olarak üretici canlılara bağımlıdır. Yeşil bitkiler, klorofilli bakteriler, mavi yeşil algler ve öglena fotosentezle besin üretebilir. Fotosentez reaksiyonlarının yapılmasında ışık kullanıldığı için, sadece gündüzleri gerçekleşir.

Fotosentezi en fazla ve etkili şekilde yeşil bitkiler gerçekleştirir. Yeşil bitkiler, fotosentez sonucu ürettiği besini çoğunlukla nişastaya çevirerek kök, gövde, yaprak, meyve ve tohumlarda depo ederler. Nişasta renksiz ve büyük yapılı bir şeker olup iyot çözeltisiyle etkileşebilir. Ayraç olan iyot çözeltisi nişastayla etkileştiklerinde mavi renk oluşturur.

Bu durum bitki yapraklarının fotosentez yapıp yapmadığının belirlenmesinde kullanılır.

Nişasta + İyot çözeltisi ® Mavi renk oluşumu

*

Fotosentez Hızını Etkileyen Faktörler

Fotosentez olayının yapılmasında kullanılan ve etkili olan bütün faktörler reaksiyonun hızını da etkiler. Bu faktörlere karbondioksit, su, klorofil, ışık ve sıcaklık örnek verilebilir.

· Karbondioksit miktarı : Fotosentezde hammadde olarak kullanıldığı için miktarı arttıkça olayın hızını belli bir değere kadar artırır.



· Su miktarı : Olayda kullanıldığı için fotosentezin hızını belli bir değere kadar değişmesini sağlar.



*

· Işık şiddeti : Işık, fotosentezde enerji kaynağı olduğu için belli bir değere kadar olayın hızını değiştirir.



*

· Klorofil sayısı : Işığı emen pigment olup sayısının artması fotosentez hızını olumlu yönde etkiler.



*

· Sıcaklık derecesi : Ortamdaki ısı miktarı olup enzimlerin çalışmasını doğrudan etkiler, ortam sıcaklığının düşük veya yüksek olması fotosentez hızını olumsuz yönde değiştirir.



*

· Işığın rengi : Güneş ışığı 7 farklı rengin birleşmesiyle oluşur. Bu renkler farklı özellikte olup farklı miktarlarda enerji taşır. Yeşil bitkiler fotosentezde en az yeşili kullanırken en fazla da kırmızı ve mor ışığı kullanır.



*

C. SOLUNUM OLAYI

Hücrelerdeki canlılık olaylarında kullanılan ATP’ler besinlerin yapısındaki kimyasal enerjilerden üretilir. Besinlerin parçalanarak ATP üretilmesine hücre solunumu denir.

ATP ler yapılarında enerji depolayan birimlerdir. Üretildikten sonra hücrenin her yerine taşınabilir. Hücredeki metabolizma olaylarının gerçekleşmesinde ATP lerdeki enerji kullanılır.

Hücre solunumunda glikoz, amino asit ve yağ asiti gibi organik besin parçaları kullanılır. Hücre solunumu hayat boyunca gece ve gündüz sürekli olarak gerçekleştirilir. Besinlerin parçalanması sırasında, oksijen moleküllerinin kullanılıp kullanılmamasına göre iki çeşit solunum bulunur.

*

a. Oksijenli solunum : Besinlerin oksijenle yakılarak enerji üretilmesidir. Oksijen besinlerin yakılarak tam olarak parçalanmasını sağlar. Bu olay mitokondrilerde gerçekleşir.



Oksijenli solunum reaksiyonları insan, hayvan, bitki, mantar ve amip, öglena, paramesyum gibi canlılarda görülür. Ayrıca bazı bakteriler sitoplazmalarındaki enzimlerle oksijenli solunumu yapabilirler. Bu çeşit solunumla besinler tam olarak parçalandığı için besinlerdeki enerjinin tamamı açığa çıkartılabilir. Oksijenli solunum sonucu 1 glikoz şekerinden 38 ATP’lik bir enerji sentezlenir.

Oksijenli solunum sonucu bol miktarda karbondioksit gazı oluşturulur. Bu gazın ayracı kireç suyu olup solunumla ilgili deneylerde karbondioksit kireç suyunun saydamlığını bozarak bulanmasına neden olur. Böylece ortamda solunum yapılıp yapılmadığı belirlenir.



b. Oksijensiz solunum (Fermantasyon) : Besinlerin oksijen kullanılmadan doğrudan parçalanarak enerji üretilmesidir.



Olayın gerçekleşmesinde kullanılan enzimler hücrenin sitoplazmasında bulunur. Besin maddeleri çok az miktarda parçalandığı için organik yapılı olan asit ya da alkol gibi maddeler oluşur. Çok az miktarda 2 ATP’lik bir enerji üretilir.

Bu çeşit solunumu, daha çok ilkel yapılı canlılar (bazı bakteriler, bazı mantarlar) gerçekleştirir.Ancak oksijenin olmadığı ya da yetersiz kaldığı durumlarda bitki ve hayvanlar bir miktar fermantasyon yapabilir. Canlılar dünyasında iki çeşit fermantasyon yaygındır.

· Etil alkol fermantasyonu : Şekerlerin parçalanmasıyla iki karbonlu etil alkol oluşturulur. Oluşan alkol ortamın mayalanmasını sağlar. Bira, şarap, ispirto, kolonya üretilmesi gibi.



Bazı bakteriler ve maya mantarları tarafından yapılabilir.

· Laktik asit fermantasyonu : Şekerlerin parçalanmasıyla üç karbonlu laktik asit oluşturulur. Sütün yoğurda dönüşmesi ile insanlarda yorgunluğun oluşmasında etkili olur. İnsanda iskelet kaslarında gerçekleştirilir.