BİYOLOJİ PORTALI

Bu yazıyı paylaşabilirsiniz

OKSİJENSİZ SOLUNUM (ANAEROBİK SOLUNUM)

HÜCRESEL SOLUNUM

-Canlıların solunum organlarıyla O2 alıp CO2 vermeleri olayına solunum denilir. Ancak bu durum solunum değil, soluk alıp vermedir.

-Gerçek anlamda solunum hücresel bir olaydır. Organik besinlerin hücre içerisinde yıkılarak enerji elde edilmesidir. Hücre içerisinde gerçekleştiği için hücresel solunum denir.

-Hücresel solunumun amacı enerji (ATP) üretmektir. Üretilen enerjinin bir kısmı ATP’nin yüksek enerjili bağlarında depo edilirken bir kısmı da ısı olarak ortama verilir. Ortama verilen bu ısı enerjisi vücut sıcaklığının düzenlenmesinde kullanılır.

-Hücresel solunum oksijenli ve oksijensiz solunum olmak üzere iki şekilde gerçekleşir.

Oksijensiz Solunum (Anaerobik solunum)

-Glikozun hücre sitoplazmasında oksijensiz olarak yıkılıp enerji elde edilmesidir.

-Fermantasyon olarak da tanımlanır. Ancak tam karşılığı değildir. Çünkü; Oksijensiz solunumun ETS’li ve ETS’siz olmak üzere iki şekli vardır. Fermantasyon ETS’siz olan oksijensiz solunumdur. NAD+ koenzimlerinin getirdiği elektron ve protonları tutan pirıvat ve asetaldehit gibi bir organik maddedir. ETS’li oksijensiz solunumda ise son elektron ve proton tutucu oksijen dışında bir başka inorganik moleküldür. (Örneğin Nitrat gibi)

-Toplam 4 ATP, net 2 ATP üretilir. Enerji verimi %2 dir.

-Genellikle prokaryot hücreli canlılarda gerçekleşmesine karşılık; ökaryotlarda bira mayası mantarı, bitki tohumları, olgun alyuvar hücreleri ve çizgili kaslarda da gerçekleşebilir.

-Tüm canlılarda hücresel solunum glikoliz olayı ile başlar.

Glikoliz: Glikozun hücrenin sitoplazmasında enzimlerle 2 molekül piruvata (pirüvik aside) yıkıldığı evredir.

-Glikozun aktifleşmesi ve reaksiyonun başlayabilmesi için aktivasyon enerjisi olarak 2 ATP harcanır.

-Toplam 4 ATP üretilir. Net kazanç 2 ATP’dir.

-2 NAD+ indirgenir. (NADH+H+ oluşur.)

-NAD (Nikodinamid adenin dinükleotit) elektron taşıyıcı bir koenzimdir. NAD+ iki elektron (2e-) ve bir proton (H+) bağlandığında indirgenerek NADH+H+ şekline dönüşür. Hücresel solunum reaksiyonları sırasında tüketilmez, tekrar tekrar kullanılabilir. 

-Sitoplazmada gerçekleşir.

-Oksijene gerek duyulmaz. CO2 kullanılmaz ve de oluşmaz.

-Glikoliz tüm canlılarda sitoplazmada aynı enzimlerle gerçekleşir. Bunun nedeni her aşamada görev alan enzimlerin tüm canlılarda bulunmasıdır.

-Glikoliz enzimlerinin tüm canlı hücrelerde ortak olması tüm canlı hücrelerde ortak ya da benzer genlerin bulunduğunu kanıtlar.

Şekil: Glikoliz evresi

-Fermantasyonun glikolizden sonraki aşamasına “son ürün oluşum evresi” diyebiliriz.

-Glikolizden sonra kullanılan enzimler canlılarda farklılık gösterdiğinden açığa çıkan ürünler de değişir.

-Canlılarda fermantasyon ile üretilebilen ürünler;

-Sütün yoğurt ya da peynir haline dönüşmesi,

-Hamurun mayalanması, boza, kefir yapımı

-Mevyve sularının alkollü içkiye dönüşmesi, etil alkol, asetik asit, laktik asit, sitrik sit, aseton ve bütanol gibi faklı maddeler bakterilerin fermantasyonu sonucu üretilir. Bu nedenle bakteri fermantasyonunun endüstride önemi büyüktür.

-Fermantasyonda farklı maddelerin oluşma sebebi son ürün oluşumu evresinde (glikolizden sonra) görev yapan enzimlerin farklı olmasıdır.

-Oluşan son ürün çeşidine göre fermeantasyon etil alkol ve laktik asit fermantasyonu olmak üzere iki çeşittir.

1. Etil alkol fermantasyonu: Glikolizin son ürünü olan piruvatlardan etil alkolün oluştuğu fermantasyondur.

-Başta bira mayası olmak üzere maya mantarlarında ve şarap bakterilerinde gerçekleşir. Hamurun kabarmasını, bira ve şampanyanın köpüklenmesini bu fermantasyonda çıkan CO2 sağlar.

*Etil alkol fermantasyonunda ilk önce piruvattan CO2 ayrılarak asetaldehit oluşur. Asetaldehit oluşması etil alkol fermantasyonu özgüdür. Sonrasında asetaldehit NADH+H+ın hidrojenlerini tutarak etil alkole dönüşür. Böylece NAD da yükseltgenerek serbest kalmış olur. Glikolizde tekrar kullanılır.

-Sonuçta 1 molekül glikozdan 2 Etil alkol, 2 molekül CO2 ve toplam 4 molekül ATP (NET, 2 ATP) oluşurken bir miktar da ısı açığa çıkar.

Genel denklemi:                              

Şekil: Etil alkol fermantasyonu

2. Laktik ait fermantasyonu : Glikolizin son ürünü olan piruvattan laktik asit oluşmasıdır.

-Yoğurt bakterilerinde, yeterli O2 gelmediği durumlarda omurgalıların çizgili kas hücrelerinde, memeli hayvanların olgun alyuvar hücrelerinde, sürekli bölünen kanser hücrelerinde gerçekleşir.

-Turşu ve salamura zeytin üretiminde yararlanılır.

-Bazı sucuk ve salamlar da laktik asit fermantasyonu ile olgunlaştırılır.

 

Kefir, boza gibi geleneksel içeceklerin üretiminde yararlanılır. Boza yapımında hem etil alkol hem de laktik asit fermantasyonundan yararlanılır.

- Laktik asit, gıda içerisinde zararlı mikroorganizmaların gelişimini önleyerek gıdaların korunmasına da yardımcı olur. Bu nedenle gıda endüstrisinde koruyucu madde olarak kullanılmaktadır.

-Laktik asit fermantasyonu sonucunda 1 molekül glikozdan 2 molekül laktik asit oluşur. Toplam 4 ATP (NET, 2 ATP) sentezlenirken bir miktar ısı açığa çıkar.

- Genel denklemi:

Şekil: Laktik asit fermantasyonu

-Laktik asit birikimi yorgunluğa neden olur. Yoğurt yediğimizde uykumuzun gelmesi laktik asitten dolayıdır.

-Yoğun egzersizlerde çizgili kaslarımızda laktik asit birikir. Bu da yorgunluğa neden olur.

-Laktik asit az miktarda olursa uyarıcı etkisi vardır. Onun için maçlardan önce ısınma hareketleri yapılır.

-Dinlenme ile kaslarımıza yeterli oksijen geldiğinde laktik asit piruvata dönüştürülür. O2’li solunumda kullanılır. Yorgunluk hissi de ortadan kalkar.

-Laktik asit fermantasyonu sonucu oluşan laktik asitler iki yolla ortadan kaldırılır.

I. Yol: Çizgili kaslardaki laktik asitin uzaklaştırılması: Dinlenme halinde oksijen yeterli düzeyde olacağından oluşan laktik asitler, piruvata dönüştürülerek oksijenli solunumda kullanılır. Böylece kaslarda biriken laktik asit ortamdan kaldırılır.

II. Yol: Kana karışan laktik asitin uzaklaştırılması:

Karaciğerde önce piruvata daha sonra da glikoza dönüştürülür. Kan için gerekli ise glikozlar kana verilir, gerekeli değilse glikojene dönüştürülerek depo edilir. Böylece kandaki laktik asitler de uzaklaştırılmış olur.

 

ÖNEMLİ NOT:

1. Gerek etil alkol gerekse laktik asit fermantasyonlarında glikolizden sonraki aşama olan son ürün oluşumlarında ATP üretimi olmamasına rağmen bu evrenin gerçekleşmesi, piruvat birikiminin önlenmesini, NADH+H+’ların serbest kalarak tekrar kullanılmasını ve glikoliz olayının dolayısı ile ATP üretiminin sürekliliğini sağlar.

2. Oksijenli ve oksijensiz solunumda glikoz kullanılmasına rağmen oksijensiz solumda az enerji elde edilmesinin sebebi; oluşan son ürünlerin organik olup, enerjinin büyük bir kısmının bu organik son ürünlerin (etil alkol, laktik asit gibi) yapısında kalmasından dolayıdır.

ETİL ALKOL ve LAKTİK ASİT FERMANTASYONLARININ KARŞILAŞTIRILMASI

ETİL ALKOL FERMANTASYONU

LAKTİK ASİT FERMANTASYONU

Maya mantarlarında, bazı bakterilerde, bitki tohumlarında görülür.

Yoğurt bakterisinde, yeterli O2 gelmediğinde çizgili kas hücrelerinde, insanda olgun alyuvarlarda görülür.

Son ürün etil alkoldür.

Son ürün laktik asittir.

Son ürün 2C’ludur.

Son ürün 3C’ludur.

Son ürünleri organik (etil alkol) VE inorganiktir.(CO2)

Son ürünleri organiktir.

CO2 oluşur.

CO2 oluşmaz.

Kapalı ortamın gaz basıncını arttırır.

Kapalı ortamın gaz basıncını değiştirmez.

Asetaldehit oluşur.

Asetaldehit oluşmaz.

Son elektron (H+) alıcı asetaldehittir.

Son elektron (H+) alıcı piruvattır.

ETİL ALKOL ve LAKTİK ASİT FERMANTASYONLARININ ORTAK ÖZELLİKLERİ

1. Ökaryot ve prokaryot hücrelerin sitoplazmalarında gerçekleşir.

2. Substrat düzeyinde fosforilasyon (SDF) ile toplam 4 ATP, net 2 ATP üretilir.

3. NAD+ koenzimi görev yapar.

4. Isı çıkışı olur. Ekzergonik reaksiyonlardır.

5. Hücrenin pH’ını düşürür. 

6. Enzimatik reaksiyonlardır.

7. Glikoliz evresinden sonraki “son ürün oluşumu” evresinde ATP üretimi ve tüketimi olmaz.

8. NAD+ önce indirgenir sonra yükseltgenir.

9. Organik yapıda son ürünler oluşur. (Etil alkol-Laktik asit)

 

 


Yorum Bırak



DİĞER BAŞLIKLAR

KONU BAŞLIKLARI

POPÜLER KONULAR