12. SINIF ÜNİTE,
KONU, KAZANIM VE AÇIKLAMALARI
12.2. Canlılarda
Enerji Dönüşümleri
12.2.1. Canlılık
ve Enerji
Anahtar Kavramlar
ATP, enerji, enerji
dönüşümü, fosforilasyon, fotosentez, hücresel solunum, kemosentez,
Anahtar Kavramlar
12.2.1.1.
Canlılığın devamı için enerjinin gerekliliğini açıklar.
a. ATP molekülünün
yapısı açıklanır.
b. Fosforilasyon
çeşitleri kısaca belirtilir.
Canlılığın Devamı İçin Enerji
Gerekliliği
-Hücre, canlılığını devam ettirebilmek
için sürekli bir biçimde enerjiye ihtiyaç duyar. Büyüme, çoğalma, hareket,
gerekli maddelerin sentezlenmesi ve çevreyle madde alışverişi gibi hücrede
gerçekleşen bütün yaşamsal faaliyetlerde enerji kullanılır.
-Enerji, bir sistemin iş yapabilme yeteneğidir.
-Yeryüzündeki bütün canlıların en
önemli temel enerji kaynağı güneştir.
Canlılarda Enerji Dönüşümü
-Yeryüzünde yaşam, canlıların enerjiyi
bir biçimden diğerine dönüştürme yeteneği sayesinde devam eder. Enerji yeryüzüne
güneşten gelir.
-Canlılar dünyasında üç ana tip
enerji dönüşümü vardır.
I. tip enerji dönüşümü: Fotosentez olayı ile güneşin ışınım enerjisi organik
bileşiklerin bağlarındaki kimyasal enerjiye dönüşür. Kimyasal enerji fotosentezle üretilen organik
moleküllerdeki kimyasal bağlarda depolanır.
II. tip enerji dönüşümü: Organik bileşiklerdeki kimyasal bağ enerjisinin,
hücresel solunum sırasında hücre içinde kullanılabilen yüksek enerjili fosfat
bağlarına dönüşümü. Yani ATP sentezlenmesi (fosforilasyon) olayıdır.
III. tip enerji dönüşümü:
ATP nin yüksek enerjili fosfat bağlarının
hidroliz reaksiyonlarıyla kopartılması şeklinde başlayan dönüşümdür. Açığa
çıkan ATP enerjisi farklı enerji türlerine dönüştürülerek kullanılır. Örneğin bu
enerji hareket ederken kaslarınızda kinetik enerjiye, düşünürken sinir
hücrelerinizde elektrik enerjisine dönüştürülür. Bunun yanı sıra ateş böceği
gibi bazı canlılar kimyasal enerjiyi ışık enerjisine dönüştürebilen
sistemlere sahiptir.
Enerji bir
biçimden diğerine dönüşürken mutlaka bir bölümü ısı enerjisi hâlinde
çevreye yayılır.
|

I. tip
enerji dönüşümü
(FOTOSENTEZ)
|
II. tip enerji dönüşümü
(HÜCRERSEL SOLUNUM)
|
III. tip
enerji dönüşümü
|
-Hücrede gerçekleşen kimyasal tepkimeler serbest
enerji değişimine göre iki gruba ayrılır.
a. Ekzergonik tepkime: Enerji
açığa çıkaran tepkimelere (enerji veren) denir.
-Örnek: Defosforilasyon, oksijenli ve
oksijensiz solunum solunum…

b. Endergonik tepkime:
Gerçekleşmesi için enerjiye ihtiyaç
duyulan tepkimelerdir.
-Örnek: Fosforilasyon, fotosentez sırasında organik
moleküllerin sentezlendiği reaksiyonlar, bütün biyosentez reaksiyonları,
kasların kasılmasını, aktif taşıma, hücre bölünmesi ve sinirsel iletimi
sağlayan reaksiyonlar endergoniktir.

Glukozun nişasta şeklinde
depo edilmesinin temel amacı, hücre içi osmotik basıncın ayarlanmasıdır.
Çünkü glukoz suda çözünür, osmotik basıncı arttırır. Nişasta suda yeteri kadar çözünmez.
|
ATP Molekülünün Yapısı
Enerji taşıma işini yapan, nükleotid
yapılı bir moleküldür.
-ATP: Enerji üreten tepkimelerden (ekzergonik) aldığı
enerjiyi, enerji isteyen tepkimelere (endergonik) taşıyan «enerji
taşıyıcı” bir moleküldür.
ATP’nin Yapısı
-Adenin bazı, Riboz şekeri (pentoz) ve
üç fosfat grubundan (fosforik asit) oluşur.
-Adenin bazına ribozun glikozit bağı
ile bağlanmasıyla adenozin nükleozit oluşur.
-Fosfat ile şeker arasında ester bağı
bulunur.
Fosfatlar arsındaki bağ
yüksek enerjili fosfat bağları olarak adlandırılır. Ancak bu terim
yanlıştır. ATP'deki fosfat bağları "yüksek-enerjili" güçlü bağlar
değildir. Hatta bir çok organik bağ ile karşılaştırıldığında bu bağlar
görece zayıftırlar. Hidroliz ürünleri olan ADP + Pİ, ATP’den
daha kararlıdır. ATP hidrolizi sırasında açığa çıkan enerji, fosfat
bağlarından değil, daha kararlı bir duruma doğru kimyasal değişimden gelir.
|

Şekil: ATP molekülünün yapısı
|

Şekil: AMP (Adenozin mono fosfat)
|

Şekil: ADP (Adenozin di fosfat)
|
ATP’nin Özellikleri
-Tüm canlılar
tarafından sentezlenir.
-ATP enerji depolar
ancak kendisi hücrede depo edilemez.
-ATP, hücreler arası
boşluklara çıkamaz. Hücre içinde sentezlenir ve hücre içinde harcanır.
-ATP ihtiyaç durumunda
hücreden hücreye transfer edilebilir. Örneğin; bitkilerde arkadaş hücrelerden
kalburlu hücrelere ATP geçişi olur.
-Sitoplazma, mitokondri ve
kloroplastlarda sentezlenir.
-ATP’nin asıl kaynağı
güneştir. Fotosentez yoluyla güneş enerjisi organik bileşiklerin kimyasal
bağlarında tutulur. Yıkım tepkimeleri olan solunum sırasında açığa çıkan
enerji ise ATP’de depolanır ve hücresel işlerde kullanılır.
|
-Yapısında iki tane yüksek enerjili
fosfat bağı bulunur. Bu fosfat bağlarının kopmasıyla açığa çıkan enerji
hücrelerdeki metabolik olaylarda kullanılır. -Organik
maddelere fosfat grubu eklenmesine fosforilasyon
denir. ADP molekülüne bir fosfat
grubu eklenerek ATP sentezlenmesi, fosforilasyona örnektir.
-Enerji harcanarak gerçekleştiği için endergonik tepkimedir.

Organik maddelerden fosfat grubu
koparılmasına ise defosforilasyon
denir. ATP’den bir fosfat grubu koparılarak ADP elde edilmesi defosforilasyona
örnektir.
-Enerji açığa çıktığı için ekzergonik tepkimedir. Laboratuvar
koşullarında bir mol ATP'nin hidrolizi ile 7 300 cal'lik enerji açığa çıkar.

-ADP’den bir fosfat daha ayrılırsa
Adenozin Mono Fosfat (AMP) oluşur.

Fosforilasyon ve
defosforilasyon olayları canlı hücrelerde ortak özelliktir. Çalışan bir kas
hücresinde saniyede 10 milyon ATP tüketilir ve yeniden oluşturulur.
|

Fosforilasyon çeşitleri
-Fosforilasyon için kullanıan enerjinin
şekli , kaynağı ve açığa ç›kartılma biçimi bakımından üç çeşit fosforilasyon
vardır :
01. Substrat düzeyinde fosforilasyon (SDF): Enzim aracılığı ile fosfat grubu içeren bir
substrattan fosfatın ADP’ye aktarılması ile yapılan ATP sentezidir. Tüm
canlılar tarafından ortak olarak gerçekleştirilir. Hücresel solunum
olaylarının glikoliz evresinde ve oksijenli solunumun krebs döngüsünde
gerçekleşir.

2. Oksidatif
fosforilasyon (O.F): Organik
moleküllerden ayrılan hidrojenlerin yüksek enerjili elektronlarının elektron
taşıma sistemine (ETS) akarken sisteme bırakılan enerji ile yapılan ATP
sentezidir.

Oksidatif fosforilasyon
(O.F), oksijenli ve oksijensiz solunumun ETS (Elektron Taşıma Evresi)
evresinde, ve kemosentez olayında gerçekleşir.
|
3. Fotofosforilasyon: Klorofil bulunduran hücrelerde ışık enerjisi
kullanılarak yapılan ATP sentezidir. Sadece fotosentez sırasında fotoototrof
canlılar tarafından gerçekleştirilir.

Kloroplastlarda fotosentezin
ışığa bağımlı reaksiyonlarda fotofosforilasyon ile üretilen ATP’ler ışıktan
bağımsız reaksiyonlarda harcanır. Başka bir metabolik olay için harcanmaz. Yani
ATP kloroplastlardan dışarı çıkmaz. Hücre metabolizması için gerekli olan
ATP, hücresel solunumlarda üretilen ATP’den karşılanır.
|
ZORUNLU AÇIKLAMA
Kemofosforilasyon diye
bir fosforilasyon çeşidi yoktur. Aslında kemosentez olayındaki ATP sentez
çeşidi de oksidatif fosforilasyondur.
|
|
SORU 1. ATP molekülünün yapı ve
özellikleri ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A) Yapısında fosfoester ve glikozit
bağı bulunur.
B) ATP’nin kullanıldığı bütün tepkimelerde
enzimler de kullanılır.
C) Enzimlerin kullanıldığı tüm
tepkimelerde ATP de kullanılır.
D) Yapısında adenin bazı, riboz şekeri
ve fosfatlar bulunur.
E) ATP’den fosfatların ayrılması
hidroliz ile gerçekleşir.
SORU 2. “Hücrelerde ATP tüketilen tepkimelerin hızının artmasına
bağlı olarak ATP üretilen tepkimelerin hızı da artar.”
Buna göre, aşağıdakilerden hangisi
ATP üretilen tepkimelerin hızının artmasına neden olmaz?
A) Dehidrasyon tepkimelerinin
hızlanması
B) Fotosentezin hızlanması
C) Oksijenin yoğun olarak kandan hücrelere
geçmesi
D) Na+ iyonlarının azdan
çoğa taşıma hızının artması
E) Bakteri enfeksiyonu sonucu
akyuvarların etkinliğinin artması
SORU 3. Hücrede, ADP’den ATP
üretilmesi sürecinde
I. Enerji II. Fosfat III. Su
gibi verilenlerden hangileri azalır?
A) Yalnız I B) Yalnız II C)
Yalnız III
D) I ve II E) II ve III
SORU 4. Bir bitkinin
fotofosforilasyon ile ürettiği ATP;
I. Nişastanın hidrolizi
II. Yağ sentezi
III. Hücre bölünmesi
IV. Aktif taşıma
V. Karbon dioksitten şeker üretilmesi
gibi olayların hangisinde kullanılmaz?
A) Yalnız I B) Yalnız IV C) Yalnız V
D) II, III, IV ve V E) I, II,
III ve IV
SORU 5. ATP molekülünün yapısında,
I. adenin bazı,
II. deoksiriboz şekeri,
III. fosforik asit,
IV. riboz şekeri
moleküllerinden hangileri bulunur?
A) I ve III B) II ve IV C)
III ve IV
D) I, II ve III E) I, III ve IV
SORU 6. Aşağıda ATP’nin yapısı ve bulundurduğu bağlar A, Y ve
T şeklinde gösterilmiştir.

Buna göre, bu bağlardan hangileri
hem nükleik asitlerde hem de yağlarda ortak olarak bulunur?
A) Yalnız A B) Yalnız Y C) Yalnız
T
D) A ve Y E) Y ve T
SORU 7. Aşağıdaki şemada enerji dönüşümü gösterilmiştir.

Buna göre, I, II ve III ile
gösterilen yerlere aşağıdakilerden hangisi gelmelidir?
|
I
|
II
|
III
|
A)
|
Fotosentez
|
CO2
|
Yağ
sentezi
|
B)
|
Kemosentez
|
O2
|
Hidroliz
|
C)
|
Kemosentez
|
CO2
|
Nişasta
sentezi
|
D)
|
Fotosentez
|
H2O
|
Difüzyon
|
E)
|
Fotosentez
|
H2O
|
Protein
sentezi
|
SORU 8. Aşağıdaki şemada bir bitki hücresinde gerçekleşen
bazı olaylar numaralandırılmıştır.

Şemada numaralandırılmış olaylardan
hangileri hayvan hücresinde gerçekleşmez.
A) Yalnız I B) Yalnız II C)
Yalnız III
D) I ve II E) II ve III
SORU 9. Aşağıda canlılarda
gerçekleşen fosforilasyon çeşitleri verilmiştir.
I. Substrat düzeyinde fosforilasyon
(SDF)
II. Oksidatif fosforilasyon (O.F)
III. Fotofosforilasyon
Bunlardan hangileri herhangi bir
canlı hücresinde birlikte gerçekleşebilir.
A) Yalnız I B) Yalnız II C)
Yalnız III
D) I ve III E) I, II ve III
SORU 10. Aşağıda bazı enerji
dönüşümleri gösterilmiştir.

Numaralarla gösterilenlerden
hangileri ekzergoniktir?
A) Yalnız IV B) I ve II C)
III ve IV
D) I, II ve III E) I, III ve
IV
CEVAPLAR ve
ÇÖZÜMLERİ
1. Hücrelerde ATP’nin kullanıldığı bütün reaksiyonlarda
enzim kullanılır. Ancak enzimlerin kullanıldığı reaksiyonlarda ATP
kullanılmayabilir. Örneğin Nişasta hidrolizinde enzim kullanılır ancak ATP
kullanılmaz. Nişasta sentezinde hem ATP hem de enzim kullanılır.
Cevap: C
2. Soruda ATP tüketilmeyen olayı bulmamız istenmiştir.
A, B,D ve E seçeneklerinde verilen olaylarda ATP tüketilir. Dolayısı ile bu
olaylarının hızının artması ATP üretim hızını da artırır. Ancak oksijenin yer
değiştirmesi pasif taşımadır. ATP harcanmaz. Üretim hızını da artırmaz.
Cevap: C
3. ADP + Pİ
+ Enerji → ATP + H2O
olayı sorulmuş. Fosfat
enerji harcandığı için azalır. Su oluştuğu için artar.
Cevap: D
4. Fotofosforilayon ile üretilen ATP, karbon dioksitten
şeker üretilmesi için kullanılır. Zaten nişastanın hidolizinde ATP
kullanılmaz. Diğer olaylar için gerekli ATP hücresel solunumda üretilen
ATP’dir.
Cevap: E
5. Adenin bazı, fosforik asit ve riboz şekeri ATP’nin
yapısını oluşturur. Deoksiriboz şekeri ATP’nin yapısında bulunmaz.
Cevap: E
6. A: Glikozit bağıdır. Nükleik asitlerde bulunur.
Yağlarda bulunmaz. Y: Ester bağıdır hem nükleik asitlerde hem de yağlarda
bulunur. T: Yüksek enerjili fosfat bağlarıdır. ATP’ye özgüdür.
Cevap: B
7. Enerji dönüşümü olaylarında I. Fotosentez, II. H2O
veya O2 III. Solunumda üretilen ATP’nin harcandığı bir olay
olmalıdır.
Cevap: E
8. I. Fotosentezdir. Hayvan hücresinde gerçekleşmez. II.
Hücresel solunumdur. III. Defosforilasyondur. İkisi de gerçekleşir.
Cevap: A
9. Palizat
parankiması gibi fotosentez yapan bir bitki hücresinde hepsi birlikte
gerçekleşebilir.
Cevap: E
10. I: ATP → ADP + P + Enerji (Ekzergonik)
II. ADP → AMP + P
+ Enerji (Ekzergonik)
III. AMP + P +
Enerji → ADP (Endergonik)
IV. ADP + P + Enerji
→ ATP (Endergonik)
Cevap: B
|