ATP - benanbiology

Report
CANLILAR VE ENERJİ
Metabolizma
• Anabolizma: Yapım
Katabolizma: Yıkım
özümleme
yadımlama
Bazal Metabolik hız nasıl ölçülür?
• Yemekten 12 saat sonra tam dinlenme anında
vücudun sadece yaşamaya yetecek
fonksiyonlarını sürdürecek kadar ihtiyacı olan
enerji. Bazal Metabolizma Hızını, vücut yüzeyi,
cinsiyet, yaş, gebelik, kas dokusu, büyüme,
hormonlar.., uyku, ateş, çevre ısısı gibi etmenler
etkilemektedir.
• Bazal metabolizma kullanılan oksijen miktarı
belirlenerek ve oluşan kalori ölçülerek bulunabilir.
• CO2+H2O  C6H12O6 +O2
• C6H12O6 +O2  CO2 +H2O
Anabolizma
Katabolizma
•
Enerji Nedir?
•
Neden Canlıların enerjiye ihtiyaçları
vardır?
Vücudunuzda
enerji
harcadığınız 3 önemli faaliyet nedir?
• Hücrenin neden enerjiye ihtiyacı vardır?
Hücrede Enerji
gerektiren
faaliyetler
Nerede
gerçekleşir?
Niçin enerji
gerekir?
• Canlılar enerji
karşılarlar?
ihtiyaçlarını
nereden
• Hücre
enerji
karşılar?
ihtiyacını
nereden
Aşağıda verilen molekülleri inceleyerek enerji
miktarlarını azdan çoğa doğru sıralayınız.
Na
• KİMYASAL BAĞ ENERJİSİ : Atom
veya moleküllerin birbirlerine bağlanarak
oluşturdukları bağdaki enerjidir. Bu bağ
oluşurken enerji gerekir. Yıkıldığında da
enerji açığa çıkar.
I. Aminoasit+aminoasit →Dipeptid+ H20
II. CO2 +H2O → Glikoz+O2
III. Nişasta +(H2O)n-1 → (Glikoz)n
IV. 3Yağ asidi + Gliserol → Yağ+3Su
Yukarıdaki tepkimelerden hangileri anabolik
tepkimelerdir?
A. I ve IV B. II ve III
C. Yalnız III
D. Yalnız II E. I, II, IV
Bu tepkimelerden hangileri dehidrasyondur?
A. Yalnız III B.II ve III C.I ve II
D. I ve IV
E. I, II,III,IV
• Neden reaksiyona
girmiyor?
O2
Glikoz
• Enerji kaybolur mu?
yararlanılabilir mi?
Tüm
enerjiden
• Termodinamik kuralları:
• 1. Enerji kaybolmaz, farklı enerji
şekillerine dönüşür.
• 2.
Bu
dönüşüm
sırasında
enerji
kullanılamaz (ısı) şekline de dönüşebilir.
• Biyolojik dünyada üç ana tip enerji
dönüşümü vardır:
• 1. Güneşin ışık enerjisi fotosentez olayı
ile
organik
besinlerin
bağlarındaki
kimyasal enerjiye dönüşür.
• 2.Organik
besinlerin
kimyasal
bağ
enerjisi
hücresel
solunum
sırasında
biyolojik
olarak
kullanışlı
enerjiye
( ATP’nin fosfat bağları )
• 3. Fosfat bağlarının kimyasal enerjisi
kas kasılması , yeni moleküllerin sentezi
gibi işlerde kullanılır.
•
•
ISI ENERJİSİ : Enerji bir şekilden
diğerine çevrilirken bir kısmı ısı enerjisine
dönüşür. Ve çevreye yayılır
IŞIK
ENERJİSİ
:
Akkor
halindeki
maddelerin çevrelerine yaydıkları enerjidir.
Güneş en önemli ışık kaynağıdır ve tek yönlü
bir akış gösterir. Işık enerjisi, çeşitli
maddeler tarafından emilebilir, yansıtılabilir
ve geçirilebilir. Bu üç olayın ikisi ya da üçü
birlikte de olabilir.
• Hareket enerjisi:
• Kimyasal enerji:
HÜCRELERİN
KULLANABİLECEĞİ ENERJİ
( ATP )
Görevi:• Hücrelerde meydana gelen metabolizma
olayları için gerekli enerji ATP den
sağlanır. Bütün hücreler ihtiyaçları olan
ATP yi kendileri üretirler!
Yapısı: • ATP nin yapısında ; 1. Adenin bazı
2. Riboz şekeri
3. Üç tane fosfat (P)
bulunur
• ATP Biyolojik sistemlerde görev yapan ve
serbest enerjiyi kısa süreli depolayan acil
enerji kaynağıdır.
•Adenin
ile
Ribozun
birleşmesinden
nükleozit oluşur.Buna Adenozin adı verilir.
•Fosfat
gruplarının
arasında
yüksek
enerjili fosfat bağları bulunur.( ~ )
•Yapısal olarak RNAya benzer.
• ATP molekülünün yapısında aşağıdaki
bağ
çeşitlerinden
hangilerine
rastlanmaz?
I. Glikozit bağı
II. Ester bağı
III. Peptid bağı
IV. Yüksek enerjili bağ
A. Yalnız I B. Yalnız II
D. I ve II E. I, II, III
C. Yalnız III
ATP nin Önemi
• Canlılar ATP dışında başka bir
molekülü
enerji amacıyla doğrudan kullanamaz.
• ATP hücrelerde depolanamaz.
• ATP hücre zarından geçemez. Bu nedenle her
hücrede sentezlenir. Yani her hücre aralıksız
solunum
yaparak kendi ATP’sini sentezlemek
zorundadır. Sadece
virüsler
ATP
sentezleyemez.
• ATP’nin sentezi, dehidrasyondur. Su açığa
çıkar. Yıkımı, hidrolizdir. Su ile parçalanır.
• ATP,kimyasal
reaksiyonların
başlaması
gerekli olan, aktivasyon enerjisini sağlar.
A― P ~ P ~ P
ATP + Su
A― P ~ P + Pi + 7.3 kcal
ADP + Pi + Enerji (7.3kcal)
ADP ye bir fosfat bağlanarak ATP
sentezlenmesine Fosforilasyon denir. ATP
sentezi için enerji gereklidir.
ADP+ Pi + Enerji
ATP + Su
•Fosforilasyon: ADP ye P eklenerek ATP
sentezlenmesidir.Sitoplazmada, mitokondri
ve kloroplastta gerçekleşir.
•Defosforilasyon: ATP deki P bağının
koparılması ve ADP üretilmesidir. Hücrede
tüm anabolik reaksiyonlarda gerçekleşir.
FOSFORİLASYON
Oksijenli Solunum
DEFOSFORİLASYON
* Aktivasyon Enerjisi
( 38ATP)
* Aktif Taşıma
Oksijensiz solunum
(2ATP)
* Biyosentez R.
( protein, yağ,
karbonhidrat, DNA
sentezi)
Fotosentez AYDINLIK
EVRE
*Kas kasılması
(fotofosforilasyon)
* Sinirsel iletim
Kemofosforilasyon
Fotosentez (karanlık
evre)
EGZERGONİK reaksiyonlar
enerji verir.
ENDERGONİK
reaksiyonlar enerji alır
• Canlı sistemlerde enerjinin ATP nin
yapısına aktarılması dört farklı yolla
sağlanabilir:
1.
2.
3.
4.
Substrat Düzeyinde Fosforilasyon
Oksidatif Fosforilasyon
Fotofosforilasyon
Kemosentetik Fosforilasyon
1. Substrat Düzeyinde Fosforilasyon :
Nasıl gerçekleşir?
Nerede gerçekleşir?
1. Substrat Düzeyinde Fosforilasyon :
• Fosfat içeren bazı Organik bileşiklerin
yapısındaki
fosfatın
enzimatik
tepkimelerle ADP ye eklenerek ATP
sentezlenmesidir.
• Bütün canlı hücrelerde gerçekleşir
Glikolizevresi(sitoplazma) ve Krebs
(mitokondri) evresinde görülür.
Oksijen ve Elektron taşıma sistemi
enzimleri(E.T.S.) kullanılmaz.
• substrat düzeyinde fosforilasyon
2. Fotofosforilasyon :
Nasıl gerçekleşir?
Nerede gerçekleşir?
2. Fotofosforilasyon :
• Klorofil ve ETS ( Elektron Taşıma
Sistemi) elemanları sayesinde ışık
enerjisinden ATP sentezlenmesidir.
• Fotosentez
yapabilen
hücrelerde
aydınlık evre reaksiyonlarında meydana
gelir.
• Ökaryot hücrelerde kloroplastlarda ,
prokaryot hücrelerde klorofilli hücre
zarı kıvrımlarında veya sitoplazmada
meydana gelir.
3. Oksidatif Fosforilasyon:
Nasıl gerçekleşir?
Nerede gerçekleşir?
3. Oksidatif Fosforilasyon:
• Organik moleküllerin yıkımı sırasında
serbest kalan elektronların ETS den
geçerek oksijene aktarılması sırasında
ATP üretilmesidir.
• Oksijenli solunum yapabilen hücrelerde
ETS sırasında gerçekleşir
• Ökaryot hücrelerin mitokondrilerinde
prokaryotların
mezozomlarında
gerçekleşir.
• Sonuçta H2O meydana gelir.
B- oksidadif fosforilasyon
4. Kemofosforilasyon :
Nasıl gerçekleşir?
Nerede gerçekleşir?
4. Kemofosforilasyon :
• İnorganik
maddelerin
oksidasyonu
sonucu oluşan kimyasal enerjiden ATP
elde edilmesidir.
• Sadece bakteride sitoplazmada görülür.
2NH3 + 3O2
2HNO2+ 2H2O+Enerji
ATP
HÜCRE SOLUNUMU
• Hücrenin enerji elde ettiği metabolik
reaksiyonlardır.
• Oksijenli(aerobik) ve oksijensiz
(anaerobik) olmak üzere iki şekilde
gerçekleşir.
OKSİJENLİ SOLUNUM
• Glikozun içindeki C-H bağlar
kontrollü olarak yıkılırken
elektronlar bir dizi enzimatik
reaksiyonla oksijene
aktarılır.
• Bu sırada açığa çıkan enerji
ATP üretilmesi için kullanılır.
• Bu olaya Oksijenli solunum
denir.
© 2012 Pearson Education, Inc.
• Oksijenli solunum bir redox işlemidir.
fl10b
H kaybı
(yükseltgenme)
(ATP)
Glikoz
H alımı
(indirgenme)
Glikozun yapısındaki atomlar işaretlenmiş olarak aşağıda
gösterilmiştir.
C* Radyoaktif karbon atomu
H* Radyoaktif hidrojen atomu
O* Radyoaktif oksijen atomu
• Hücre solunumu denklemi H iyon
dağılımındaki değişikliği gösterir.
– Glikoz H iyonlarını kaybeder ve CO2 ye
dönüşür.
– Aynı anda, O2
H atomlarını alır ve H2O ya
dönüşür.
– Elektronların kaybına yükseltgenme- oksidasyon
– Elektron alımına indirgenme- redüksiyon denir.
Copyright © 2009 Pearson Education, Inc.
•
•
•
•
Suyun Oksijeninin kaynağı:....................
Havadaki C nun kaynağı:.....................
Suyun Hidrojeninin kaynağı:..................
Havadaki oksijenin kaynağı:..................
• Glikoz ve diğer besinlerin yükseltgenmeleri için
Enzimler gereklidir.
• NAD+ (Nicotinamide Adenine Dinucleotide)
– Glikozu yükseltgeyen önemli bir koenzimdir,
– Elektronları alır ve
– NADH ye indirgenir.
NAD+ + 2 H→NADH + H+ indirgenme
NADH + H++ 1⁄2 O2 → NAD++ H2O yükseltegnme
© 2012 Pearson Education, Inc.
Koenzim NAD
(Nicotinamide Adenine Dinucleotide)
NAD
kimyasal
olarak
yükseltgenmiş
(NAD+) ve indirgenmiş şekilde (NADH +
H+) yer alır.
NAD++ 2 H+ → NADH + H+
İndirgenme
NADH + H+ + 1⁄2 O2 → NAD+ + H2O
Yükseltgenme
Koenzim FAD
(Flavin Adenine Dinucleotide)
FAD (Flavin Adenine Dinucleotide), da
glikoz metabolizmasında(ETS) elektron
aktarımında görev yapar ( sadece
oksidatif fosforilasyonda )
FAD + 2H → FADH2
Oksijenli solunum
Hücre solunumunda 3 önemli adım bulunur:
1. Glikoliz
Eğer yeterli oksijen
varsa glikoliz ürünleri
Krebs döngüsüne girer
Eğer yeterli oksijen yoksa
Fermentasyon ( oksijensiz
solunum) başlar)
2. Krebs (Sitrik asit döngüsü)
3. Elektron taşıma sistemi(ETS)
Oksijenli Hücre solunumu
NADH
Elektron taşıyan NADH
Mitokondri
NADH
ve
GLİKOLİZ
Glikoz 6C
Piruvat
yükseltgenmesi 2C Krebs döngüsü
2 tane
Piruvat 3C
Sitoplazma
O2
FADH2
Oksidatif fosforilasyon
(Elektron taşıma
Ve Kemiozmoz)
Mitokondri
iç zarı
ATP
Substrat seviyesinde
fosforilasyon
CO2
ATP
CO2
Substrat seviyesinde
fosforilasyon
ATP
H2O
Oksidatif
fosforilasyon
1. GLİKOLİZ
Kim ? Tüm canlı hücrelerde görülür (ortak
enzim ve ortak ata)
Nerede ? Sitoplazmada
Ne ? Glikozu (6C) piruvata (3C) yıkar ve
bu yıkım sırasında glikoz kısmen yıkıldığı
için az miktarda ATP üretilir. ( 2 net)
Nasıl ? Enzimler aracılığı ile gerçekleşir.
SDF ile ATP üretilir.
2 molekül piruvat
• Net 2 ATP
(2
ATP
glikozun
aktifleştirilmesi
için
kullanılır ve 4 ATP
substrat
seviyesinde
üretilir)
• 2 mol piruvat (3C)
• 2 NADH2 elde edilir
Glikoz
2 ADP
2 NAD+
+
2 P
2 NADH
2
ATP
+
2 H+
2 Piruvat
CH3COCOOH
Glikoz
ATP
ADP
Glikoz monofosfat
Fruktoz monofosfat
ATP
ADP
Fruktoz difosfat
PGAL fosfogliser aldehit
NAD
NADH
NAD
NADH
DPGA Difosfogliserik asit
ATP
ATP
PGA Fosfogliserik asit
ATP
ATP
Piruvat
ENERGY INVESTMENT
PHASE
Glucose
ATP
Steps 1 – 3 A fuel molecule is energized,
using ATP.
Step
1
ADP
P
Glucose-6-phosphate
P
Fructose-6-phosphate
P
Fructose-1,6-bisphosphate
2
ATP
3
ADP
P
Step 4 A six-carbon intermediate splits
Into two three-carbon intermediates.
4
P
Step 5 A redox reaction
generates NADH.
Glyceraldehyde-3-phosphate
(G3P)
P
NAD+
NAD+
5
P
NADH
5
NADH
+ H+
ENERGY PAYOFF PHASE
P
+ H+
P
P
ADP
P
P 1,3-Bisphosphoglycerate
ADP
6
6
ATP
ATP
P
P 3-Phosphoglycerate
7
Steps 6 – 9 ATP and pyruvate
are produced.
7
P
P
2-Phosphoglycerate
8
H2 O
P
P
ADP
Phosphoenolpyruvate
(PEP)
ADP
9
ATP
8
H2 O
9
ATP
Pyruvate
• Glikoliz Basamakları
• 6 C lu şeker 2 ATP ile fosfatlanarak
kararsız hale getirilir.
• Glikoz Glikoz monofosfat  fruktoz
difosfat
• Böylece daha kolay yıkılır ve 2 tane 3C lu
bileşik oluşur (PGAL -fosfogliseraldehit).
• Bu 3C lu bileşiğinden ayrılan elektron ve H+
protonlar NADa aktarılır. Bu sırada 3C lu
bileşikta H ayrıldığı yere inorganik fosfat
(H3PO4) tan P bağlanır.(DPGA-Difosfogliserik
asit)
• DPGA daki fosfatlar 4 ATP sentezi için
kullanılır(SDF). Ve 3 C lu pirüvik asit(piruvat)
oluşur.
• Memelilerdeki alyuvar hücresi gibi bazı doku ve
hücreler, oksijensiz solunum yapan bakteriler
veya mantarlar için tek metabolik enerji kaynağı
glikoliz tepkimeleridir .
• Patatesin yumrularında nişastadepolanması, su
teresi gibi su kenarında yaşayan bitkilerin
yaşamsal faaliyetlerinin sürdürülmesi gibi pek
çok olayda kullanılan enerjinin büyük kısmı
glikolizden sağlanır. Fl10 a
Glikoz
2 Piruvat
CH3COCOOH
C6H12O6
2 ATP
2 NADH+H+
1 molekül fruktoz monofosfat glikolizi
sonucunda;
a. Kaç molekül pirüvik asit oluşur?
b. Kaç molekül NADH+H+ oluşur.
c. Toplam ATP üretimi nedir?
d. Net ATP kazancı nedir?
• Aşağıdaki şekil hangi çeşit
fosforilasyondur?
Glikoliz sonrası gerçekleşen olaylar
MİTOKONDRİ YAPISI
Krebs Döngüsü Tepkimeleri
• Krebs döngüsü tepkimeleri, bilim insanı
Hans Krebs (Hans Krebs, 1937) tarafından
aydınlatılmıştır.
• Ortamda oksijen bulunduğunda pirüvat
parçalanmak üzere mitokondriye girerken
glikolizde oluşan 2 NADH+H+ molekülü de
mitokondriye alınır.
• Oksijenli ortamda pirüvat mitokondride asetil
koenzim A'ya yükseltgenir. Asetil koenzim A
(asetil Co A) ise Krebs döngüsüne girer.
Piruvatın yükseltgenmesi
1 molekül glikoz için (2 Piruvat ) :
-2 Asetil CoA
-2 CO2
-2 NADH+ H+ üretilir
NAD
NADH
H
2
CoA
Piruvat
Asetil koenzim A
1
CO2
3
Koenzim A
Piruvatın yükseltgenmesi
Piruvatın Asetata ve ardından da AsetilCoA ya dönüştürülmesi, glikoliz ve
oksijenli solunumu birbirine bağlayan
reaksiyonlardır.
• Piruvat mitokondrinin içine girer.
1. Burada 2C lu asetil grubuna
yükseltgenir ve 1 molekül CO2 serbest
kalır.
2.Yükseltgenme sırasında açığa
çıkan enerjinin bir kısmı NAD+
ın NADH + H+ ye indirgenmesi
için kullanılır.
3.Kalan enerjinin bir kısmı
asetil grubun CoA ile birleşmesi
ile depolanır.(2C)
Ürün: 1 glikoz (2 piruvat) için:
2 Tane Asetil coA
2 tane NADH2
Asetil coA nın KREBS DÖNGÜSÜne
girişi (Sitrik asit döngüsü)
• Oksijen varlığında Pirüvik asit, krebs
döngüsünü başlatacak temel madde
olan
Asetil-CoA
ya
mitokondri
matriksinde dönüşür.
• Krebs tepkimeleri sonucunda asetil co
A enzimlerle parçalanır.
Asetil coA
CoA
CoA
Asetil grubu
Okzaloasetat
1
Sitrat
NADH
H
NAD
5
NAD
NADH
2
Sitrik asit döngüsü
Krebs döngüsü
Malat
FADH2
4
ATP
CO2
Alpha-ketoglutarate
P
ADP
FAD
H
3
CO2
NAD
Suksinat
NADH
H
•Bu evredeki 8 basamak sonunda 2C lu
asetil grubu 2 tane CO2 ye tamamen
yükseltgenir.
•Bu sırada açığa çıkan enerji ADP ,ve
elektron yakalayan koenzimler NAD ve
FAD tarafından yakalanır.
•Tüm krebs reaksiyonları mitokondri
matriksinde gerçekleşir. (prokaryotlarda
ise sitoplazmada)
Krebs döngüsünün girdileri:
•Asetat (asetil grup CoA dan ayrılır ),
•su, ve
•yükseltgenmiş elektron alıcılarıdır (NAD+ ve
FAD).
Krebs döngüsünün çıktıları:
•Karbon dioksit, (Her asetil grubu için-2C karbondioksit
olarak çıkar)
•indirgenmiş elektron taşıyıcıları (NADH+H+ ve
FADH2), (4 çift H atomu elektron taşıyıcılarını indirger)
•az miktarda ATP (SDF)dir.
1. Asetil CoA dan Co-A ayrılır. 2Clu asetil
grubu krebs döngüsünde 4Clu okzaloasetik
asit ile birleşerek 6Clu sitrik asiti
oluşturur. Bu nedenle ilk oluşan bileşiğin
adı ile anılır.
2. 6Clu bileşikten önce 1 CO2 ayrılır. 5C
lu bileşik oluşur. NAD indirgenir.
3. 5Clu bileşikten 1 CO2 ayrılır ve 4Clu
bileşik oluşur. NAD indirgenir 4. FAD
indirgenir. bu sırada substrat seviyesinde
ATP sentezlenir
5. NAD
indirgenir ve tekrar 4C lu
okzaloasetik asit oluşur
Piruvatın yükseltgenmesi sırasında:
• 1 piruvattan
2 piruvattan
• 1 CO2
2 CO2
• 1 NADH + H+
2 NADH+ H+
• 1 asetil coA
2 asetil coA oluşur.
Krebs döngüsünde 2 molekül Asetil-CoA
dan:
• 4 CO2
• 2 ATP (Substrat düzeyinde fosf)
• 6 NADH + H+
• 2 FADH2
1 molekül maltozun glikolizi sonucunda;
a. Kaç molekül pirüvik asit oluşur?
b. Kaç molekül NADH+H+ oluşur.
c. Toplam ATP üretimi nedir?
d. Net ATP kazancı nedir?
ELEKTRON TAŞIMA SİSTEMİ
• Glikoliz, piruvat oksidasyonu ve sitrik
asit döngüsü aşamalarında net 4 ATP
üretilmiştir ancak enerjinin büyük bir
kısmı elektron taşıyıcıları olan
NADH+H+ ve FADH2 te saklı kalmıştır.
•ETS işte bu enerinin açığa çıkarıldığı
yani en fazla enerjinin üretildiği (ATP)
ve suyun oluşturulduğu aşamadır.
•NADH2 ve FADH2 yi yükseltgemek!!
• Bu olay (iç zar) ökaryotlarda krista’daki,
prokaryotlarda ise mezozomdaki enzimler
ile gerçekleşir.
• 1948 yılında Eugene Kennedy (Öjin Kenedi)
ve Albert Lehninger (Albırt Lehninger)
tarafından ökaryotlarda oksidatif
fosforilasyonun yerinin mitokondri olduğu
keşfedildi
Kemiozmotik
hipotez adı
verilen teoriye
göre matriks ile
zarlararası
boşluk arasında,
proton (H+)
derişimi farkına
dayanarak ATP
sentezlenir.
ETS Basamakları
1. Elektronlar( NADH+H+ ve FADH2 dan)
zarda bulunan bir dizi elektron taşıyıcı
enzim sisteminden geçerler.(solunum
enzimleri en yüksek enerjiden en
düşüğe doğru sıralanmıştır)
NADH-Q redüktaz ubikinonsit. redüktazsitokrom c sit.oksidazoksijen
H
Zarlararası
boşluk
H
H
NADH-Q
redüktaz
H
H
sitokrom
redüktaz
Ubikinon
H
sitokrom c
III
H ATP
sitokrom
oksidaz
sentaz
II
FADH2
Elektron
NAD
NADH
Matriks
H
IV
I
İç zar-Krista
H
FAD
2 H
1
2 O2
H2O
H
ADP
P
ATP
H
Elektron taşıma sistemi
Oksidatif fosforilasyon
Kemiozmoz
2. Elektronların ETS boyunca taşınması
sırasında açığa çıkan enerji,NADH ve
FADH ten ayrılan protonların matriks
dışına atılmasına sebep olur böylece
matriks ve dışı arasında bir proton
farkı oluşur.
3. Protonlar tekrar matrikse gelirken ATP
sentaz
enzimi
aracılığı
ile
ATP
sentezlenir. En son elektron alıcısı
OKSİJEN dir ve protonlarla da
birleşerek su oluşturulur.
• Oksijenli solunumda ETS aracılığıyla
ATP
sentezlenmesine
“Oksidatif
Fosforilasyon” denir.
• Bir çift Hidrojen atomu ETS ye NAD
aracılığıyla girerse 3 ATP , FAD
aracılığıyla girerse 2 ATP sentezlenir.
• ETS NADH ve FADH2 yi yükseltger.
ATP ÜRETİMİ
• Oksijenli solunumda hem substrat
düzeyinde
hem
de
oksidatif
fosforilasyonla ATP üretilir.
• Sustrat düzeyinde fosforilasyonla :
• Glikoz safhasında 4 ATP sentezlenir.2
ATP
aktivasyon
enerjisinde
harcandığından net kazanç 2 ATP dir.
• Krebs çemberinde 2 ATP sentezlenir.
• Oksidatif Fosforilasyonla ATP üretimi :
• Glikoliz safhasında 2 NADH+2H+ oluşur.
2H atomu NAD tarafından ETS ye
girdiğinde 3 ATP sentezlendiğine göre,
2NADH+2H+ daki 4H atomu 2x3=6 ATP
sağlar
• Pirüvik asidin Asetil-CoA ya dönüşmesi
sırasında oluşan 2NADH+2H+ daki 4H ile
ETS de 6 ATP sentezlenir.
• Krebs döngüsünde 6NADH+6H+ daki 12H
atomu 18 ATP , 2FADH2 deki 4H atomu
ise 2x2 = 4 ATP sağlar.
Substrat
düzeyinde
fosfatlama
ETS (Oksidatif fosforilasyon)
ATP
FADH2
Glikoliz
2
Pirüvik asitAsetil coA
-
Krebs
döngüsü
Toplam
NADH+H+
Net kazanç
2x3
8
-
2x3
6
2
2x2
6x3
24
4ATP
4ATP
30ATP
38ATP
2NADH+H x 3
6 ATP
Glikoliz
2NADH+H x 3
6 ATP
Mitokondri
6NADH+H x 3
18 ATP
Krebs
2FADH+H x 2
4 ATP
Krebs
34 ATP
Suyun Oluşumu
• Oksijenli solunumda ETS ye aktarılan
bir çift H atomunun oksijen ile
birleşmesi sonucu 1 molekül su oluşur.
• NAD ve FAD’ın tuttuğu hidrojen atomu
sayısı 24 tür. Bu 24 Hidrojen
atomunun oksijen ile birleşmesi sonucu
12 molekül H2O meydana gelir. 6
molekül
H2O
krebs
döngüsünde
kullanılır. Geri kalan 6 molekül H2O
ortama verilir.
CO2 oluşumu
( Tamamı mitokondride )
• Piruvat yükseltgenmesi sırasında bir
molekül glikozdan 2 CO2 açığa çıkar.
• Her bir Krebs döngüsünde ise 6C lu
sitrik asitten 5C lu bileşiğin oluşumunda
ve 5C lu bileşikten 4C lu bileşiğin
oluşumunda birer molekül CO2 oluşur.
• Buna göre 1 molekül glikozdan 6CO2
çıkışı olur.
Oksijenli solunumda bir organik
molekülün yıkımıyla toplam 32 NAD ve
8 FAD molekülü görev yapmıştır. Buna
göre oksidatif fosforilasyonla kaç ATP
üretilmiştir ?
• 6 DPGA nın oksijenli solunumla yıkılması
sonucu kaç mol ATP oluşur?
Organik Besinlerin
Oksijenli Solunumda İzlediği Yol
• Krebs döngüsü besinlerin ortak yıkım
yoludur.
• Yağlar öne hidrolize uğrayarak gliserol
ve yağ asidine dönüşür. Daha sonra
gliserol PGAL’e dönüştürülerek glikolize
sokulur. PGAL den pirüvik asit oluşur.
• Yağ
asitleri
ise
Asetil-CoA
ya
dönüştürülerek solunum tepkimelerine
katılır.
Yağlar
Yağ asidi
Gliserol
PGAL
Pirüvik asit
Asetil-CoA
Krebs Döngüsü
• Proteinlerin parçalanması sonucu oluşan
aminoasitler bir dizi yolla parçalanırlar.
Yıkım sırasında önce amino grubu
amonyak halinde ayrılır.
• Oluşan amonyaktan karaciğerde üre
sentezlenir.
• Amino gubunu kaybeden amino asitler
karbon
sayılarına
göre
pirüvik
aside,Asetil-CoA
ya
veya
krebs
döngüsü bileşiklerine dönüştürülür.
Proteinler
Aminoasitler
Deaminasyon
Amonyak
Karaciğer
(Üre Sentezi)
Pirüvik asit
Asetil-CoA
Krebs Döngüsü
•
Oksijenli solunum sırasında 5 molekül
fruktoz-6-fosfat kullanan bir
hücrenin net ATP kazancını hesaplayınız
•
•
Oksijenli solunumda 12 çift H atomu
NAD+ ile, 4 çift H atomu ise FAD ile
ETS ye iletilirse toplam kaç ATP
sentezlenir ?
• Hidrolizi için 179 molekül su kullanılan
bir polisakkarit molekülünün tamamı
oksijenli solunumda yıkılırsa oksdiatif
fosforilasyonla kaç ATP sentezlenir ?
•
Oksijenli solunum tepkimelerinde
substrat düzeyinde fosforilasyonla
toplam 42 ATP üretilmiştir. Buna
göre yıkılan glikoz ve oluşan pirüvik
asit sayısı kaçtır ?
FERMENTASYON
(OKSİJENSİZ SOLUNUM)
• Organik maddelerin oksijensiz ortamda
parçalanarak
enerji
elde
edilmesi
olayına fermentasyon denir. Oksijen
yokluğunda
ya
da
yetersizliğinde
oksidatif fosforilasyon gerçekleşemez.
• Bu koşullardaki hücrede sadece glikoliz
evresinde
substrat
düzeyinde
fosforilasyonla ATP sentezlenir. Çünkü
glikoliz evresindeki reaksiyonlar oksijen
gerektirmez
• Eğer
ETS
nin
son
basamağında
elektronları
alacak
oksijen
bulunmuyorsa
NADH2
ve
FADH2
elektronlarının
elektron
taşıyıcılara
aktaramaz ve ve indirgenmiş olarak
kalırlar. Dolayısıyla yeni elektronlar
yakalanamaz ve reaksiyonlar durur bu
yüzden de enerji üretimi aksar ve
hücre ölür.
• NADH2
• FADH2
O2 yoksa
Yükseltgenemez
• Hücreyi bu zor durumdan kurtarmak
için Oksijensiz durumlarda çoğu hücre
(sinir hücresi hariç - alyuvar hücresi
daima, kas az da olsa ) ATP
sentezleyebilmek için fermentasyon
yaparlar.
• Bu sayede NADH2 tekrar yükseltgenir
ve yeni elektronları yakalayabilecek
hale gelir.
FERMENTASYON
(OKSİJENSİZ SOLUNUM)
• Fermentasyonun ana amacı NADH2 yi
yükseltgemektir.
• Bu reaksiyonlar sitoplazmada olur. ANCAK
fermentasyon tepkimelerinde asla ATP
üretilmez sadece NADH2 yükseltgenir.
• Oksijen olmadığı için NADH2 den son
elektron
alıcı
ya
asetaldehit
yada
piruvattır.
• Oksijenli
solunumda
glikoz
başına net 38 ATP elde
edilmesine
karşılık
fermentasyonda 2 ATP elde
edilir.
Bu
da
glikolizde
oluşandır.
• Fermentasyonun canlı hücrelere özgü
bir olay değildir.
• Maya hücrelerinin parçalanması sonucu
elde edilen özsu da fermentasyon
yaparlar.
• Glikoliz evresinde oluşan pirüvik asit
ortamda oksijen olmadığında AsetilCoA ya dönüşemediğinden;
• etil alkol, laktik asit, bütanol,aseton,
bütirik asit gibi ürünlere dönüşebilir.
Son ürün farklılığı enzim farklılığına
dayanır.
• Fermentasyon
sonucu oluşan ara
ürünler tam olarak
parçalanamadığı için
hala daha kimyasal
enerji içerirler. Bu
yüzden üretilen ATP
miktarı oksijenli
solunuma göre daha
azdır.
Etil Alkol Fermentasyonu
• Başta bira mayası olmak üzere birçok
maya mantarı ve bazı bakteriler
oksijensiz
koşullarda
etil
alkol
fermentasyonu yapar. Bira ve şarap
da bu şekilde oluşur.
Figure 6.13B
Glucose
2 NAD
Glycolysis
2 ADP
2 P
2 ATP
2 NADH
2 Pyruvate
2 NADH
2 CO2
2 NAD
2 Ethanol
• Önce Piruvattan(3C), CO2 ayrılır ve
asetaldehit (2C) oluşturulur
• Daha sonra , asetaldehitlere
glikoliz
evresinde
oluşan
NADH+H+ lardaki
Hidrojenlerin katılmasıyla NAD+ ve etil
alkol (2C) ( C2H5OH ) oluşur. Böylece
NAD+ tekrar kullanılmak üzere serbest
kalır.
Pirüvat (3C)
CO2
Asetaldehit (2C)
NADH2
NAD+
Etil Alkol (2C)
C6H1206 +2ATP
2C2H5OH +2CO2 + 4ATP
•
Bir bira mayası hücresinde etil alkol
fermentasyonu sonucu 10 molekül CO2
oluşuyor.Bu maya hücresinin kullandığı
glikozlarıon aktive edilmesi için harcaması
gereken ATP sayısı kaçtır ?
C6H1206 +2ATP
2C2H5OH +2CO2 + 4ATP
Laktik Asit Fermentasyonu
• Glikoliz sonucu oluşan pirüvik asitlerin
herbirine NADH+H+ lardaki hidrojenler
katılır. Böylece 2 mol laktik asit
(C3H6O3) oluşur.
Figure 6.13A
2 ADP
2 P
2 ATP
Glycolysis
Glucose
2 NAD
2 NADH
2 Pyruvate
2 NADH
2 NAD
2 Lactate
• Etil alkol fermentasyonundan farklı
olarak CO2 açığa çıkmaz
• Laktik asit glikoliz son ürünlerinin
oluşumunu önler. ( pirüvik asit ve
NADH+H+
lardaki
hidrojenlerin
ortamdan uzaklaştırılmasını sağlar.)
Pirüvik asit + NADH  NAD+ + Laktik Asit
• Oksijen miktarı
arttığında Laktik asit
kaslardan kanla
karaciğere gelir. Burada
tekrar piruvata çevrilir.
Laktik asit
Beyin
Karaciğer
Oksijen
Piruvat
Oksijenli solunum
Glikoz
Glikojen
• Pirüvik asidin Laktik asit veya Etil alkole
dönüşmesi ATP üretilmesine yol açmaz!!!.
Fermantasyon
NAD’ın
tekrar
yükseltgenmesini ve böylece glikolizin
devam etmesini sağlar.
• Oksijenli solunumda NAD+ ve FAD’a
aktarılan H ler ETS de Oksijene kadar
taşınır ve su oluşur. Ancak oksijensiz
solunumda H’ler fermentasyon ürünlerinin
oluşumunu sağladığı için su meydana
gelmez.
OKSİJENSİZ
OKSİJENLİ
Sitoplazma
Sitoplazma ve Mitokondri
Glikoz tam parçalanmaz
(Son ürün organik)
ETS yok
Glikoz CO2 ve suya parçalanır
(Son ürün inorganik)
ETS kullanılır ( Asıl ATP
üretimi oksidatif f. İle)
Net 2 ATP
Net 38 ATP
NAD kullanılır
NAD ve FAD kullanılır
Son e alıcısı pirüvat ya da
asetaldehittir
Son e alıcısı oksijendir,
Etil alkol fermentasyonunda Su oluşur
CO2 oluşur su oluşmaz
Substrat düzeyinde f.
Substrat düzeyinde f.
Oksidatif f.
Aşağıdaki şekilde fermentasyon ve
oksijenli
solunumda
ortak
gerçekleşen
Glikoliz
olayı
gösterilmiştir.Numaralı kısımların
hangilerinde oluşan moleküllere
fosfat bağlanması gerçekleşir?
Hangi numaralarla gösterilen
tepkimeler için kesinlikle oksijen
gereklidir?
a. Yalnız I
b.Yalnız II c. Yalnız III
d. I ve II
e. II ve III
a.1 ve 2
b. 1,2,3
d. 1,2,5
e. 3,4,5
c.1,2,4
İnsanda çizgili kaslara yeterli
oksijen gitmezse pirüvik asitin bir
kısmı laktik asite çevrilir. Bu
dönüşüm sırasında:
I. NADH2 hidrojen vererek
yükseltgenir.
II. Laktik asit hücreler arası sıvıya
geçer.
III. Glikolizin son ürünleri olan
piruvat ve NADH2 reaksiyona girer.
IV Glikolizin devamına imkan
sağlanır.
Olaylarını sıraya diziniz.
a.I-II-III-IV
B. II-I-III-IV
C.I-II-IV-III D. IV-I-II-III
E. III-I-IV-II
Bütün oksijensiz solunum
çeşitlerinde:
I. Organik artık oluşumu
II. CO2 açığa çıkması
III. ATP harcanması
Olaylarından hangileri
ortaktır?
a. yalnız I
c. Yalnız III
b. Yalnız II
d. I ve II
e. I ve III
• Laktik asit fermentasyonu bakteri ve
omurgalıların çizgili kas hücrelerinde
oksijen yetersizliğinde görülür.
• Hücrelerde biriken laktik asit kan
dolaşımı yolu ile beyne gider uyku
merkezini etkiler ve yorgunluğa neden
olur.
• Kasta oluşan laktik asidin bir kısmı
burda kalırken çoğu kan yoluyla
karaciğere taşınır.Aşırı aktivite sona
erdikten
sonra
hızlı
soluk
alıp
vermelerle
karaciğer
ve
kas
hücrelerine yeterli O2 ulaşır. Bunun
sonucunda tepkimeler tersine döner ve
laktik asit pirüvata dönüşür. Pirüvik
asit
oksijenli
solunuma
katılır.
Karaciğer hücreleri laktik asidin bir
kısmını pirüvik aside dönüştürürken
geri kalanını glikoza çevirir ve bundan
da glikojen sentezlenir.
• Kaslarda görev yapan bir diğer enerji
molekülü de kreatin fosfattır. Kasların
yoğun çalıştığı durumda kaslarda ATP
den 20 kat daha fazla bulunan kreatin
fosfata başvurulur. Dinlenme sırasında
kreatin ATP den bir fosfat alarak
kreatin fosfatı oluşturur.
Kreatin + ATP
Kreatin fosfat+ ADP
• Kreatin fosfat doğrudan kullanılamaz.
Kasılma sırasında ATP enerjisi kullanılıp
bitince, kreatin fosfat hidroliz olarak
fosfatını ADP ye aktarır.
• Çizgili kas hücrelerinde harcanan ATP
lerin
yeniden
üretilebilmesi
için
kullanılan moleküller sırasıyla;
• Kreatin fosfat
• Glikoz
• Glikojendir
Kas kasılması sırasında miktarı azalanlar:
• Glikojen
• Glikoz
• Oksijen
• ATP
• Kreatin fosfat
Kas kasılması sırasında miktarı artanlar:
• CO2
- Fosfat
• Kreatin
- Laktik asit
• ADP
- Isı
•
Oksijensiz solunum sırasında 10 molekül
Fruktoz-1,6-difosfat kullanan bir hücrenin
net ATP kazancı ne olur ?

similar documents