Genel Biyoloji Oksijenli ( Aerobik ) solunum Sunumu 1 Haz ı rlayan:E.ÖNAL OKSİJENLİ (AEROBİK) SOLUNUM SUNUMU Giri ş Önemi Tan ı m ı Fotosentez- Solunum ili ş kisi Evreleri Glikoliz Evresi Krebs Çemberi Sorular Su Olu ş umu ATP Üretimi ETS Sonucunda ETS Ş ema Krebsin Sonucu Haz ı rlayan ve Kaynaklar Fotosentez-O 2 ’ li Solunum Farklar ı Fotosentez-O 2 ’ li solunum benzerlikleri O 2 ’ siz ve O 2 ’ li Solunum Farklar ı O2 ’ siz-O2 ’ li Solunum Benzerlikleri Besinlerin Kullan ı lma Kademeleri CO 2 Olu ş umu ETS Elemanlar ı2 Haz ı rlayan:E.ÖNAL G İ R İ Ş : Enerji ihtiyac ı az olan canl ı lar ı n fermantasyon yaparak sa ğ lad ı klar ı enerji yeterli olur.Enerji ihtiyac ı fazla olan ve oksijenli ortamda ya ş ayan canl ı lar ise organik molekülleri, O 2 kullanarak y ı kar.Bu olay sonucu fazla miktarda enerji kazan ı l ı r. Hücreler, enerji kazanmak için karbonhidrat, ya ğ ya da proteinleri kullan ı r. Bu amaçla en çok ve öncelikle de karbonhidratlar ı n yap ı ta ş lar ı ndan olan GL İ KOZ kullan ı l ı r.Çünkü glikoz, hücredeki y ı k ı m ı en kolay olan maddedir. Ana Sayfa3 Haz ı rlayan:E.ÖNAL Oksijenin önemi Oksijenin önemi:O 2 , havada, suda, yer kabu ğ unda, ? oksitlerde ve canl ı lar ı n yap ı s ı na giren organik maddelerin yap ı s ı nda bulunur. Havada %21 oran ı nda bulunan O 2 , her nefes al ı ş ı m ı zda akci ğ erlerimizden kana geçerek vücudumuzun milyonlarca hücresine ula ş ı r.Hücreye giren besin maddeleri, oksijenle yanarak hücrenin kullanabilece ğ i ATP enerjisine dönü ş ür. Biyosferdeki fotosentez yapan bitkiler sürekli oksijen ? kayna ğı d ı r. Zararl ı ı ş ı nlar ı n biyosfere ula ş mas ı na engel olan ? ozon tabakas ı n ı n yap ı s ı nda da oksijen bulunur. Ana Sayfa4 Haz ı rlayan:E.ÖNAL Tan ı m Tan ı m:Organik maddelerin oksijen varl ığı nda CO 2 ve H 2 O ’ ya kadar ? parçalanmas ı ve ATP sentezlenmesi olay ı na O 2 ’ li (aerobik) solunum denir. C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + 38 ATP ? ENZ İ M Genel denklemi: ? Hücrelerinde mitokondrisi olan bütün canl ı lar, mavi-ye ş il ? algler ve baz ı bateriler oksijenli solunum tepkimelerini katalizleyen enzimleri oldu ğ undan oksijenli solunum yaparlar. Ana SayfaHaz rlayan:E. Ö NAL 5 FOTOSENTEZ-SOLUNUM İ L İ Ş K İ S İ FOTOSENTEZ SOLUNUM KARBONH İ DRAT O 2 CO 2 H 2 O GÜNE Ş I Ş I Ğ I NOT:Güne ş enerjisi, fotosentezle organik maddelerde kimyasal ba ğ enerjisine dönü ş türülür. Bu enerji solunum olay ı yla da ATP ve ı s ı enerjisine dönü ş türülür. ATP + ı s ı Ana Sayfa6 Haz ı rlayan:E.ÖNAL OKS İ JENL İ (AEROB İ K) SOLUNUM EVRELER İ Hücrenin sitoplazmas ı nda ba ş lay ı p ? mitokondrilerinde tamamlanan oksijenli solunum üç evrede tamamlan ı r; A. Glikoliz ? B. Krebs çemberi ? C. ETS(elektron ta ş ı ma sistemi ? Ana Sayfa7 Haz ı rlayan:E.ÖNAL A. Glikoliz Glikozun sitoplazmada piruvik aside(piruvata)kadar ? parçaland ığı evredir.Hücrenin sitoplazmas ı nda gerçekle ş ir. Bu evrede 1 glikoz molekülü, 2 pirüvik aside parçalan ı rken ? 2 ATP harcan ı r, toplam 4 ATP ve 2 NADH 2 olu ş ur. NOT:Olu ş an 2 NADH 2 ’ ler, oksijenli solunumda ETS tepkimelerine kat ı larak ATP üretiminde kullan ı lacakt ı r. GL İ KOZ 2 P İ RÜVİ K AS İ T 2 ATP 2 NADH 2 Mitokondriye Ana Sayfa8 Haz ı rlayan:E.ÖNAL B.Krebs çemberi: Glikoliz sonucunda olu ş an iki piruvat ı n CO 2 ve ? H 2 O ya parçaland ığı reaksiyonlard ı r. Krebs çemberi ve daha sonraki olaylar hücrenin mitokondrisinde gerçekle ş ir. Glikolizin son ürünü olan 3 C ’ lu piruvat ortamda oksijen ? bulundu ğ u zaman mitokondriye girerek mitokondrinin iç zar ı nda ve s ı v ı k ı sm ı nda bulunan enzimlerle y ı k ı m devam eder. Mitokondride parçalanan piruvattan 1 mol CO 2 ve 2H atomu ? ç ı kar. Ayr ı lan hidrojenler NAD taraf ı ndan tutulur.2 C ’ lu bir bile ş ik (Asetil CoA) olu ş ur. Asetil Co-A kreps döngüsünü ba ş latacak temel maddedir. Ana Sayfa9 Haz ı rlayan:E.ÖNAL Krebs devrinin sonucu Krebs devrinin sonucunda 2 piruvattan; ? -6 CO 2 (2 ’ si krebse haz ı rl ı k evresinde) ? -2 ATP (subsrat düzeyinde fosforilasyon ile) ? -6 NADH 2 ? -2 FADH 2 olu ş ur. ? Pürivik asit O2 li ortamda asetil Co-A ya dönü ş ür. ? Asetil Co-A mitokondride krebs devrini ba ş latan ara ? üründür. Substrat Düzeyinde Fosforilasyon: Oksijenin yükseltgen özelli ğ ine ihtiyaç duymadan ( Oksijensiz ) sadece enzimle substrattan direk ATP sentezidir. Enzimler tüm canl ı larda var oldu ğ undan tüm canl ı larda görülür. Ana Sayfa10 Haz ı rlayan:E.ÖNAL Bu bölümde 1mol piruvat ı n izledi ğ i yol aç ı klanmaktad ı r. Sizler bunun di ğ er piruvat için de geçerli oldu ğ unu unutmay ı n. GL İ KOZ(6C) P İ RUVAT(3C) 2ATP 2ADP 4ADP 4ATP Asetil Co-A (2 C) 6C 5C 4C NAD FAD Co Q Sit.b Sit.c Sit.a Sit.a 3 O 2 H 2 O ADP ATP CO 2 ADP ATP ADP ATP ADP ATP 2H 2H 2H 2H 2H CO 2 CO 2 S T O P L A Z M A M İ T O K O N D R İ M A T R İ K S İ N D E M İ T O K O N D R İ K R İ S T A S I N D A E T S G L İ K O L İ Z K R E B S Haz ı rlayan:E.ÖNAL Protonlar mitokondri matriksine, Elektronlar ETS ’ ye H 2 O 4C 4C H 2 0 2H H 2 O Ana Sayfa11 Haz ı rlayan:E.ÖNAL C-ETS (Elektron Ta ş ı ma Sistemi): O 2 ’ li solunumda enerjinin en yo ğ un ? üretildi ğ i safhad ı r. Glikoliz ve krebs döngüsü tepkimeleri s ı ras ı nda aç ığ a ç ı kan hidrojen atomlar ı ve bunlar ı n elektronlar ı ETS ’ ye geçerler. Elektronlar, ETS ’ deki indirgenme (redüksiyon) ve yükseltgenme (oksidasyon) tepkimelerinin basamaklar ı ndan geçerken enerjilerini sisteme b ı rak ı rlar. Böylece ATP ve ı s ı enerjisi meydana gelir. Ana Sayfa12 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ETS elemanlar ı , Elektron çekme özelli ğ ine göre s ı ras ı yla; NAD ( Nikotinamit Adenin Dinükleotit) ? FAD ( Flavo Adenin Dinükleotit) ? Co-Q ( Koenzim-Q) ? Sitokromlar ? -sit.b -sit.c -sit.a -sit.a 3 Ana Sayfa13 Haz ı rlayan:E.ÖNAL H atomlar ı elektronlar ı iki ş er iki ş er ETS den ? aktar ı l ı r. Sonuçta bir çift H atomu ETS ’ ye ; ? - NAD arac ı l ığı ile girerse 3ATP, - FAD arac ı l ığı ile girerse 2 ATP sentezlenir. ETS de elektronlar ı n son al ı c ı s ı O 2 olup ? hidrojenleri tutarak H 2 O olu ş turur. NOT: ETS ’ de ATP üretimi oksidatif fosforilasyon ? ile olur. Oksidatif Fosforilasyon:  Mitokondride organik ? moleküllerin y ı k ı m ı yla olu ş an ürünlerin yüksek enerjili elektronlar ı E.T.S. arac ı l ığı yla kademe kademe oksijene iletirken elektronlar ı n enerjisinden ATP sentezidir. Prokaryot hücrelerde sitoplazmada, ökaryot hücrelerde ? mitokondri de gerçekle ş ir. Ana Sayfa14 Haz ı rlayan:E.ÖNAL 1. O 2 ’ li solunumda ATP üretimi - 38 ATP Net Kazanç - 2 ATP Glikolizde harcanan - 40 ATP Toplam Oksidatif fosforilasyonla 34 ATP ETS Substrat düzeyinde fosforilasyonla 2 ATP Krebs çemberi Substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP Glikoliz Üretim ş ekli ATP Miktarlar ı Olaylar Ana Sayfa15 Haz ı rlayan:E.ÖNAL 2. Suyun Olu ş umu O 2 ’ li solunumda, ETS ’ ye aktar ı lan bir çift ? hidrojen atomunun O 2 ’ le birle ş mesi sonucu 1 mol H 2 O olu ş ur. NAD ve FAD ’ lardaki H atomu say ı s ı 24 ’ dür. ? 24 hidrojen atomu O 2 ile birle ş ir ve 12 mol ? H 2 O olu ş ur. 6 mol H 2 O krebs çemberinde kullan ı l ı r, geri ? kalan 6 mol H 2 O ortama verilir. Ana Sayfa16 Haz ı rlayan:E.ÖNAL 3. CO 2 olu ş umu: a. Piruvat ı n, asetil CoA ’ ya dönü ş mü s ı ras ı nda 1 mol CO 2 ç ı k ı ş ı olur. b. 6 C ’ lu sitrik asitten 5 C ’ lu bile ş ik olu ş urken 1 mol CO 2 ç ı k ı ş ı olur. c. 5 C ’ lu bile ş ikten 4 C ’ lu bile ş ik olu ş urken 1 mol CO 2 ç ı k ı ş ı olur. K ı saca, 1 mol piruvattan toplam 3 mol CO 2 ç ı k ı ş ı olmu ş tur. O halde 2 mol piruvattan 2x3= 6 mol CO 2 aç ığ a ç ı kar. Asetil – Co A 2C Sitrik Asit 6C CO 2 5C CO 2 4C co 2 Piruvik Asit 3C Ana Sayfa17 Haz ı rlayan:E.ÖNAL BES İ NLER İ N O 2 ’ li SOLUNUMDA KULLANILMA KADEMELER İ BES İ N Ya ğ lar Karbonhidratlar Proteinler Ya ğ asitleri-Gliserol Glikoz Piruvat Asetil Co A (Aktif asetik asit) Co-A KREBS ÇEMBER İ 2CO 2 e ETS O 2 H 2 O ATP ADP+P Amino asitler NH 3 Ana Sayfa18 Haz ı rlayan:E.ÖNAL O 2 ’ siz ve O 2 ’ li Solunumun Benzerlikleri Amaç, ATP üretmektir. 1. En çok kullan ı lan madde genellikle 2. glikozdur. Ba ş lang ı çda 1 mol glikoz için 2 ATP 3. tüketilir. Laktik asit fermantasyonu hariç yan ürün 4. CO 2 aç ığ a ç ı kar. Is ı aç ığ a ç ı kar. 5. Glikozun piruvata kadar y ı k ı m tepkimeleri 6. (GL İ KOL İ Z) ayn ı ş ekilde olur. Ana Sayfa19 Haz ı rlayan:E.ÖNAL O 2 ’ siz ve O 2 ’ li Solunumun Farklar ı ETS görev yapar ETS görev yapmaz ETS ’ nin i ş levi Substrat düzeyinde ve Oksidadif fosforilasyon Substrat düzeyinde fosforilasyon ATP üretimi Besindeki enerjinin %40 ’ ı , yani 1mol glikozdan toplam 40 ATP, net 38 ATP Besindeki enerjinin %2 ’ si, yani 1 mol glikozdan toplam 4 ATP, net 2 ATP Enerji verimi CO 2 ve H 2 O Etil alkol ve CO 2 yada Laktik asit. Ürünleri Genellikle glikoz ve O 2 Genellikle glikoz Hammaddeler Piruvata kadar y ı k ı m sitoplaz- mada, sonras ı mitokonride. Sitoplazmada Hücredeki yeri Baz ı bakteriler, bir hücrelilerin ço ğ u ve çok hücreliler Baz ı bakteri çe ş itleri ve hayvanlar ı n çizgili kaslar ı Yapan canl ı O 2 ’ li solunum O 2 ‘siz solunum Özelli ğ i Ana Sayfa20 Haz ı rlayan:E.ÖNAL Fotosentez ile O 2 ’ li solunumun benzerlikleri Enzimatik tepkimelerle gerçekle ş ir. 1. ETS görev yapar. 2. Kloroplast çift zarl ı d ı r ve stroma denilen 3. ara maddesi ta ş ı r. Mitokondriler çift zarl ı d ı r ve matrix 4. denilen dolgu maddesi ta ş ı r. Ana Sayfa21 Haz ı rlayan:E.ÖNAL Fotosentez ile O 2 ’ li Solunumun Farklar ı I ş ı k gerekmez I ş ı k gereklidir I ş ığ a göre Ekzotermik Endotermik Tepkime çe ş idi Kimyasal enerji ATP ’ deki enerjiye I ş ı k enerjisi kimyasal enerjiye Enerji dönü ş ümü Baz ı bakteri ve bir hücrelilerle çok hücreliler Ye ş il bitkiler, algler vb. Yapan canl ı Mitokondri Kloroplast Yap ı ld ığı organel CO 2 ve H 2 O Organik besinler ve O 2 Ürünler Organik besinler ve O 2 CO 2 , H 2 O ve mineraller Ham maddeler C 6 H 12 O 6 +6O 2 6CO 2 +6H 2 O 6CO 2 +6H 2 O C 6 H 12 O 6 +6O 2 Denklem O 2 ’ li Solunum Fotosentez Farkl ı l ığı Ana Sayfa22 Haz ı rlayan:E.ÖNAL SORULAR O 2 ’ li solunum olay ı nda 2 mol maltoz kullan ı l ı yorsa, sadece 1. oksidadif fosforilasyon ile kaç ATP elde edilir ? (ÇÖZÜM) Bir insan ko ş arak bir yere giderken bacak kaslar ı nda 10 mol 2. glikoz kullanarak enerji üretiyor. Bu insan ko ş arken yapt ığı O 2 ’ li solunumda; A. Dı ş ar ı dan kaç mol O 2 al ı p kullanm ı ş t ı r ? (ÇÖZÜM) B. Bu s ı rada d ı ş ar ı ya kaç mol CO 2 vermi ş tir ? (ÇÖZÜM) C. Kulland ığı glikozlar ı n 8 mol ’ ünü O 2 ’ li solunumda, 2 mol ’ ünü Laktik asit fermantasyonunda kullanm ı ş olsayd ı net ATP kazanc ı ne olurdu ? (ÇÖZÜM) 1 molekül maltozun O 2 ’ li solunumunda, 3. A. Substrat düzeyinde fosforilasyon ile kaç ATP sentezlenir? (ÇÖZÜM) B.Kaç krebs çemberi gerçekle ş ir ? (ÇÖZÜM) 6 çift hidrojen atomu ETS ’ ye NAD ile, 4 çift hidrojen atomu ise 4. FAD ile ETS ’ ye girerse toplam kaç ATP sentezi olur ? (ÇÖZÜM) O 2 ’ li solunumda, bir glikoz kullan ı ld ığı nda, mitokondride kaç ATP 5. sentezlenir ? (ÇÖZÜM) Ana Sayfa23 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-1 2 mol maltoz : 4 mol glikoz molekülüdür. 1 mol glikozdan oksidatif fosforilasyon ile 34 ATP üretilirse, 4 mol glikozdan X ATP üretilir. X = 34 . 4 = 136 ATP Soruya dön24 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-2.A 1 mol glikoz için 6 mol O 2 kullan ı l ı rsa, 10 mol glikoz için X mol O 2 kullan ı l ı r. X = 10 . 6 = 60 mol O 2 Soruya dön25 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-2.B 1 mol glikozdan 6 mol CO 2 verilirse, 10 mol glikozdan X mol CO 2 verilir. X = 10 . 6 = 60 mol CO 2 Soruya dön26 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-2.C O 2 ’ li sonumla; 1 mol glikozdan net 38 ATP kazan ı l ı rsa, 8 mol glikozdan net X ATP kazan ı l ı r. X =38 . 8 = 304 ATP Fermantasyonla; 1 mol glikozdan net 2 ATP kazan ı l ı rsa, 2 mol glikozdan net X ATP kazan ı l ı r. X = 2 . 2 = 4 ATP Toplam : 304 + 4 = 308 ATP Soruya dön27 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-3. A 1 molekül maltoz : 2 molekül glikozdur. 1 molekül glikozdan substrat düzeyinde fosforilasyon ile 6 ATP üretilirse, 2 molekül glikozdan X ATP üretilir. X = 6 . 2 = 12 ATP Soruya dön28 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-3.B 1 molekül glikozda krebs 2 kez gerçekle ş ir. ( 2 Piruvat için birer tane) O halde 2 molekül glikoz (1 maltoz) için; 2 . 2 = 4 kez gerçekle ş ir. Soruya dön29 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-4 -1 çift H atomu ETS ’ ye NAD ile girerse, 3 ATP sentezlenir. 6 çift H atomu ETS ’ ye NAD ile girerse: 6 . 3 = 18 ATP sentezlenir. -1 çift H atomu ETS ’ ye FAD ile girerse, 2 ATP sentezlenir. 4 çift H atomu ETS ’ ye FAD ile girerse: 4 . 2 = 8 ATP sentezlenir. Toplam : 18 + 8 = 26 ATP Soruya dön30 Haz ı rlayan:E.ÖNAL ÇÖZÜM-5 Mitokondride 1 mol glikozdan; -Substrat düzeyinde fosforilasyon ile 2 ATP, -Oksidatif fosforilasyon ile 34 ATP sentezlenir. O halde 34 + 2 = 36 ATP sentezlenmi ş olur. Soruya dön Kaynaklar: 1. Biyoloji-3 Milli E ğ itim 2. Biyoloji-3 Mega yay ı nlar ı 3. ÖSS Biyoloji Güvender Haz rlayan: Ergün ÖNAL Biyoloji Öğretmeni Seyyid Burhaneddin EML M. Gazi / KAYSERİ B ü t ü n ö ğ renciler ç i ç ektir. Sevgi ile a ç ar. Y ü re ğ inizde sevgi eksik olmas n. Ba şar lar diler, te şekk ü r ederim. OKSİJENLİ (AEROBİK) SOLUNUM Ana Sayfa