Özel Ders

OKSİJENSİZ SOLUNUM

11. sınıflar ve Ygs biyoloji konusu. Oksijensiz (anaerobik) solunum, fermantasyon, glikoliz, etil alkol ve laktik asit fermantasyonları konu anlatımı.

OKSİJENSİZ SOLUNUM (Anaerobik Solunum)

Organik besinlerden oksijen kullanmadan ATP sentezlenmesi olayına oksijensiz solunum denir. Oksijensiz solunumda organik besinler enzimler yardımıyla daha küçük parçalara ayrılır ve enerji açığa çıkarılır. Açığa çıkan enerji ATP sentezinde kullanılır. Oksijensiz solunum genellikle fermantasyon olarak adlandırılır. Fermantasyon bazı bitki tohumlarında, bazı bakterilerde, maya mantarlarında, omurgalıların çizgili kas hücrelerinde gerçekleşir.

Oksijensiz solunum için özel bir organele ihtiyaç yoktur, stoplazmada bulunan enzimlerle gerçekleştirilir. Glikoliz olayları tüm canlı hücrelerinde aynı enzimlerle gerçekleştirilir.

Laktik asit, sirke, alkol elde edilmesi, yoğurt ve peynirin mayalanması bazı bakteri ve mantarların yaptığı fermantasyonlar ile gerçekleşmektedir.

Oksijensiz solunum, glikoliz ve son ürün reaksiyonu olmak üzere iki aşamada gerçekleşir.

1. Glikoliz

Hücresel solunumun oksijenli ve oksijensiz solunum yapan tüm canlılarda görülen, glikozun pirüvik asite yıkımına kadar olan evresine glikoliz denir.

Glikoliz evresinde her basamakta ayrı enzimler kullanılır. Bu enzimler her canlıda aynıdır. Glikoliz tüm canlılarda stoplazmada gerçekleşir.

Glikoliz de hazırlık evresi ve üretim evresi olmak üzere iki evre vardır. Hazırlık evresinde glikoz molekülü aktifleştirilir. Bunun için 2 ATP harcanır. Üretim evresinde substrat düzeyinde fosforilasyon ile 4 ATP, 2 pirüvik asit ve 2 NADH₂ oluşur. Net kazanç 2 ATP olur.

Glikoz + 2ATP → 2 Pirüvik asit + 2 NADH + 4 ATP + H⁺

Glikoliz olayında Elektron taşıma sistemi (ETS) kullanılmaz, oksijen harcanmaz. Glikozun yapısında bulunan enerjinin küçük bir bölümü açığa çıkar. Enerjinin büyük bölümü pirüvik asitin yapısında kalır. Pirüvik asitin yapısındaki enerjinin kullanılabilmesi için oksijen gereklidir.

Glikoliz Aşamaları

ATP’den bir fosfat koparılarak glikoza bağlanır. Böylece glikoz, glikoz monofosfata dönüşür. Glikoz monofosfat enzimler tarafından früktoz monofosfata dönüştürülür. Bundan sonra bir ATP daha harcanır. ATP’nin koparılan fosfat bağı fruktöz monofosfata aktarılır. Böylece fruktöz difosfat oluşur.

Fruktoz difosfat 2PGAL molekülüne parçalanır. PGAL moleküllerine birer fosfat eklenerek DPGA molekülüne dönüştürülürler.

2 DPGA molekülü birer fosfat kaybederek PGA molekülüne dönüşürler. Bu arada her birinden 1 ATP sentezi yapılır.

2 PGA molekülü de birer fosfatlarını kaybederek 2 adet pirüvik asite dönüşürler. Bu arada 2 ATP sentezi daha yapılır.

Sonuçta glikoliz olayında 2 ATP harcanıp 4 ATP sentezi yapılmış olur.

NAD( Nikotinamit adenin dinükleotit)

Elektron taşıyıcı bir koenzimdir. Normal halde NAD⁺ şeklinde yükseltgenmiş olarak bulunur. Bu koenzime 2 elektron ve bir proton(H⁺ iyonu) bağlanırsa indirgenmiş duruma geçer ve NADH oluşur. Bu durum enerji aktarımını sağlar.

2. Son Ürün Reaksiyonu

Son ürün reaksiyonları oluşan ürün çeşitlerine göre 2 çeşittir, etil alkol fermantasyonu ve laktik asit fermantasyonu.

A. Etil Alkol Fermantasyonu

Oksijensiz solunuma fermantasyon denir. Fermantasyon sonucu oluşan son ürün etil alkol ise bu fermantasyona etil alkol fermantasyonu adı verilir. Maya mantarlarında, bazı bakterilerde ve bazı bitki tohumlarında görülür.

Etil alkol fermantasyonu sonucunda ekmek hamuru, bira ve şarap oluşur.

Etil alkol fermantasyonunun 2 pirüvata kadar olan kısmı glikolizdir. Glikoliz evresi, oksijenli solunum, etil alkol fermantasyonu ve laktik asit fermantasyonunda ortaktır.

Glikoliz olayı sonucu oluşan pirüvatlar birer CO₂ vererek aset aldehitlere dönüşürler. Oluşan aset aldehitler NADH₂ nin hidrojenlerini alarak etil alkole dönüşür.

Etil alkol fermantasyon denklemi,

Glikoz + 2ATP → 2 Etil Alkol + 4ATP

B. Laktik Asit Fermantasyonu

Fermantasyon sonucu oluşan son ürün laktik asit ise bu fermantasyon, laktik asit fermantasyonu olarak adlandırılır.

Mantarlar, bazı bakteriler ve omurgalı hayvanların çizgili kas hücrelerinde görülür.

Glikoliz de oluşan pirüvat NADH₂ nin hidrojenlerini alarak laktik asit oluşturur. Laktik asit oluşumu bireyde uykusuzluk ve yorgunluk oluşturur. Laktik asit karaciğerde glikoza dönüştürülerek glikojen halinde depo edilir.

Laktik asitin bireylerde oluşturduğu yorgunluk laktik asitin karaciğerde glikoza çevrilip depolanması ile veya kaslara yeterli oksijen geldiğinde sona erer.

Laktik asit fermantasyonu glikozun 2 adet pirüvata parçalanmasından sonra ortamda yeterli oksijen yoksa veya hücre mitokondriye sahip değilse gerçekleşir.

Glikoliz olayında oluşan 2 adet pirüvat NADH lerin H lerini bağlayarak laktik asite dönüşürler.

1 molekül glikozdan 2 molekül pirüvat ve 2 molekül laktik asit oluşur. Bu olaylar sonucunda 2 ATP harcanır, 4 ATP üretimi yapılır. Net kazanç 2 ATP olur.

Bozulan yiyeceklerden koku çıkması olayı, proteinlerin yapı taşları olan aminoasitlerin bakteriler tarafından fermantasyonunun yapılması nedeniyledir.

Laktik asit denklemi,

C₆H₁₂O₆ + 2 ATP → 2 C₃H₆O₃ + 4 ATP