Canlılarda Enerji Çeşitleri Ve Enerji Dönüşümleri

**Prof. Dr. Sinsi** · 10-28-2012

Bütün canlıların hayatsal faaliyetlerini yapabilmesi ve yaşamlarını sürdürülebilmesi, enerjiye bağlıdır

Bu nedenle canlılar; çevreleriyle sürekli madde ve enerji alış verişi yaparlar ve vücutlarında enerji dönüşümlerini gerçekleştirirler

Doğadaki tüm biyolojik enerjilerin kaynağı güneştir

Enerji, fiziksel anlamıyla bir sistemin iş yapabilme yeteneğidir

Enerji, maddenin halinin değişmesinde veya hareket etmesinde kullanılır

Enerji çeşitlerinin genel özelliği, birbirlerine dönüşebilmesi ve yok olmamasıdır

Organ, Dönüştürülen Oluşturulan

Hücre, enerji enerji

Organel çeşiti çeşiti

Beyin Kimyasal Elektriksel

İç kulak Ses Elektriksel

Göz retinası Işık Elektriksel

Kas Kimyasal Mekanik ve ısı

Dil ve burun Kimyasal Elektriksel

Ateş böceğinin ışık organı Kimyasal Işık

Kloroplâst Işık Kimyasal

Canlılar için gerekli olan enerji çeşitleri;

192">1- ısı,

2- ışık ve

3- kimyasal bağ enerjisidir

1-Isı enerjisi :

Canlı organizmalarda metabolizma sonucu üretilen(enerji dönüşümü sırsında) enerjinin bir kısmı, ısı enerjisi şeklinde vücut yüzeyi ya da solunumla çevre¬ye verilir

Bir sistemin ürettiği enerjinin ısı enerjisi olarak çevreye verilmesi sistem için bir kayıptır

Sistemin çevre¬ye verdiği ısı enerjisi, ne kadar az olursa sistemin verimi o kadar fazladır

Isı enerjisi, hücresel faaliyetlerde kullanılmamak¬la birlikte canlının en uygun sıcaklığının korunmasını sağlar

Ge¬lişmiş canlı varlıklarda ısı kaybı en düşük düzeydedir

Bazı bir hücrelilerde ve soğukkanlı canlılarda metabolizma yavaş olduğundan fazla ısı üretilmez

Bu canlıların düşük sıcaklıktaki ortamlarda hareketleri oldukça yavaştır

Bunlar soğukkanlı hayvanlardır

(kurbağalar sürüngenler gibi) Soğukkanlı hayvanlar güneş enerjisi gibi çevreden gelen enerjiye gereksinim duyar

Oysa metabolizma hızı yüksek olan hayvanlarda vücut sıcaklığı sabittir

Bu canlılar sıcakkanlı hayvanlardır

(Kuşlar ve memeliler)

2-Işık enerjisi :

Işık enerjisinin kaynağı güneştir

Güneş enerjisi ototrof canlılar tarafından fotosentez olayında doğrudan kullanılarak, hayatsal olaylarda yararlanabilecekleri kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür

Hayvanlar da besin zinciri ile güneş enerjisinden dolaylı olarak yararlanmış olurlar

Işık enerjisi, çeşitli maddeler tarafından emilebilir(absorbe), yansıtılabilir ve geçirilebilir

Bu üç olayın ikisi ya da üçü birlikte de olabilir

Bu arada maddenin soğurduğu enerji baş¬ka bir enerjiye dönüşür

Güneş enerjisi ışığın dalga boyuna göre, çeşitlere ayrılır

Işığın dalga boylarına göre sıralanmasına elektromanyetik spektrum denir

Gözümüz tarafından fark edilen ışığa, görülebilir ışık denir

(380-760 nm

)

Fotosentez sırasında görülebilir ışık kullanılır

Gama

ışınlan

X

ışınlan

Ultraviyole ışınlan

Kırmıızı ötesi

Mikro-dalgalar

Radyo dalgaları

400Nm 500Nm 600Nm 700Nm

Mor Mavi Yeşil Sarı Turuncu Kırmızı

Çalışma : Ototrof canlılarda ışık enerjisinin kullanılmasını sağlayan molekül nedir?

3-Kimyasal bağ enerjisi :

Bileşikteki atom ya da molekül¬leri birbirine bağlayan bağdaki enerjiye 220;kimyasal bağ enerjisi” (kbe) denir

Bir bileşik parçalandığı za-man bağlarında depoladığı enerjiyi serbest bırakır

Bir sistemin enerjisi; onun atomlarını birbirine bağlayan kimya-sal bağ enerjilerinin, toplamıdır

Çeşitli organik bileşikler arasındaki kimyasal bağlar, yanma olayları ya da hücredeki yadımlama (katabolizma) tepkimeleriyle yıkı-labilir

Hücrelerde en önemli, yüksek kimyasal bağ enerjisi ATP’ de bulunur

ATP (ADENOZİN TRİ FOSFAT)

ATP; bütün canlılarda, hayatsal faaliyetlerde kullanılan ve kimyasal reaksiyonların meydana gelmesini sağlayan en önemli kimyasal bağ enerjine sahip moleküldür

ATP’nin de ilk kaynağı güneştir

Çalışma :

Bir ATP molekülü, aşağıda verilen üç çeşit bileşenden oluşur:

* adenin denilen azotlu organik baz,

* riboz denilen 5 karbonlu şeker ,

* 3 fosfat grubu

Bu üç çeşit bileşenden ATP moleküllerinin sentezlenmesi, aşamalı olarak aşağıdaki gibi gerçeklesir

7300 cal 7300 cal

Adenin

Adenozin (nükleozit)

Adenozin mono fosfat = AMP

Adenozin di fosfat = ADP

Adenozin tri fosfat =ATP

Hücredeki bütün reaksiyonların enerji kaynağı olan ATP molekülünde “yüksek enerjili fosfat bağları” bulunur

Bu kimyasal bağlar eğri çizgi ile gösterilir

Yüksek enerjili fosfat bağları yıkıldıklarında, diğer kimyasal bağlara göre çok daha fazla enerji serbest kalır

(7300 kalori)

ATP’ nin sentezlenmesi olayına fosforilasyon denir

Hücredeki reaksiyonlarda ATP sürekli harcanırken, bir taraftan da sentezlenir

Hücre solunumunda organik moleküllerin basamak basamak yıkılması esnasında açığa çıkan kimyasal enerji ile ATP sentezlenir

Fotosentezde ise ışık enerjisinden ATP üretilir

ATP nerelerde sentezlenir?

Canlılarda ATP sentezinin yapıldığı 4 kimyasal reaksiyon vardır

1

Fotosentez (foto fosforilasyon)

2

Kemosentez (kemo fosforilasyon)

3

Oksijenli solunum ( oksidatif fosforilasyon)

4

Oksijensiz solunum (substrat düzeyinde fosforilasyon)

Çalışma :

ATP, ekzergonik tepkimelerle üretilir

(solunum)

Endergonik tepkimeler sırasında harcanır

Hücredeki metabolik reaksiyonlar ekzotermik veya en¬dotermik özellik gösterir

Ekzotermik(enerji üreten) : Enerji açığa çıkaran katabolik(yadımlama=disimilasyon) reaksiyon¬lardır

Örnek olarak oksijenli ve oksijensiz solunumla besinlerin yıkılarak enerji açığa çıkmasını ve ATP’nin parçalanma(hidroliz) reaksiyonlarını verebiliriz

Enzim

ATP + H2O

———> ADP + p+ enerji

Endotermik(enerfi alan): Enerji alan anabolik (sentez=dehidrasyon)) reaksiyonları içerir

Bu reaksiyonlara örnek olarak da protein, nişasta ve ATP sen¬tezini gösterebiliriz

ATP’nin hücrede enerji kaynağı olarak kullanıldığı yerler başlıca şöyle sıralanabilir

1

Biyosentez(=dehidrasyon) reaksiyonlarında (protein sentezi, yağ sen¬tezi, nükleik asit sentezi gibi)),

2

Kas kasılması, sinirsel iletim

3

Aktif taşıma, fagositoz, pinositoz,

4

Hücre bölünmeleri

Mitoz, mayoz

5

Aktivasyon enerjisi gerektiren olaylarda

Örnek: solunum

6

Fotosentez, solunum, üreme

ATP ile ilgili notlar :

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

ATP, hayatsal faaliyetlerde kullanılırken kademe kademe yıkılır

Bu da enerjinin ekonomik kullanılmasını ve birden bire açığa çıkacak fazla enerjinin ısıya dönüşerek hücreye zarar vermesini önler

ATP yapımı ancak ölüm halinde durur

10-28-2012	#1
Prof. Dr. Sinsi	Canlılarda Enerji Çeşitleri Ve Enerji Dönüşümleri Bütün canlıların hayatsal faaliyetlerini yapabilmesi ve yaşamlarını sürdürülebilmesi, enerjiye bağlıdır Bu nedenle canlılar; çevreleriyle sürekli madde ve enerji alış verişi yaparlar ve vücutlarında enerji dönüşümlerini gerçekleştirirler Doğadaki tüm biyolojik enerjilerin kaynağı güneştir Enerji, fiziksel anlamıyla bir sistemin iş yapabilme yeteneğidir Enerji, maddenin halinin değişmesinde veya hareket etmesinde kullanılır Enerji çeşitlerinin genel özelliği, birbirlerine dönüşebilmesi ve yok olmamasıdır Organ, Dönüştürülen Oluşturulan Hücre, enerji enerji Organel çeşiti çeşiti Beyin Kimyasal Elektriksel İç kulak Ses Elektriksel Göz retinası Işık Elektriksel Kas Kimyasal Mekanik ve ısı Dil ve burun Kimyasal Elektriksel Ateş böceğinin ışık organı Kimyasal Işık Kloroplâst Işık Kimyasal Canlılar için gerekli olan enerji çeşitleri; 192">1- ısı, 2- ışık ve 3- kimyasal bağ enerjisidir 1-Isı enerjisi : Canlı organizmalarda metabolizma sonucu üretilen(enerji dönüşümü sırsında) enerjinin bir kısmı, ısı enerjisi şeklinde vücut yüzeyi ya da solunumla çevre¬ye verilir Bir sistemin ürettiği enerjinin ısı enerjisi olarak çevreye verilmesi sistem için bir kayıptır Sistemin çevre¬ye verdiği ısı enerjisi, ne kadar az olursa sistemin verimi o kadar fazladır Isı enerjisi, hücresel faaliyetlerde kullanılmamak¬la birlikte canlının en uygun sıcaklığının korunmasını sağlar Ge¬lişmiş canlı varlıklarda ısı kaybı en düşük düzeydedir Bazı bir hücrelilerde ve soğukkanlı canlılarda metabolizma yavaş olduğundan fazla ısı üretilmez Bu canlıların düşük sıcaklıktaki ortamlarda hareketleri oldukça yavaştır Bunlar soğukkanlı hayvanlardır (kurbağalar sürüngenler gibi) Soğukkanlı hayvanlar güneş enerjisi gibi çevreden gelen enerjiye gereksinim duyar Oysa metabolizma hızı yüksek olan hayvanlarda vücut sıcaklığı sabittir Bu canlılar sıcakkanlı hayvanlardır (Kuşlar ve memeliler) 2-Işık enerjisi : Işık enerjisinin kaynağı güneştir Güneş enerjisi ototrof canlılar tarafından fotosentez olayında doğrudan kullanılarak, hayatsal olaylarda yararlanabilecekleri kimyasal bağ enerjisine dönüştürülür Hayvanlar da besin zinciri ile güneş enerjisinden dolaylı olarak yararlanmış olurlar Işık enerjisi, çeşitli maddeler tarafından emilebilir(absorbe), yansıtılabilir ve geçirilebilir Bu üç olayın ikisi ya da üçü birlikte de olabilir Bu arada maddenin soğurduğu enerji baş¬ka bir enerjiye dönüşür Güneş enerjisi ışığın dalga boyuna göre, çeşitlere ayrılır Işığın dalga boylarına göre sıralanmasına elektromanyetik spektrum denir Gözümüz tarafından fark edilen ışığa, görülebilir ışık denir(380-760 nm) Fotosentez sırasında görülebilir ışık kullanılır Gama ışınlan X ışınlan Ultraviyole ışınlan Kırmıızı ötesi Mikro-dalgalar Radyo dalgaları 400Nm 500Nm 600Nm 700Nm Mor Mavi Yeşil Sarı Turuncu Kırmızı Çalışma : Ototrof canlılarda ışık enerjisinin kullanılmasını sağlayan molekül nedir? 3-Kimyasal bağ enerjisi : Bileşikteki atom ya da molekül¬leri birbirine bağlayan bağdaki enerjiye 220;kimyasal bağ enerjisi” (kbe) denir Bir bileşik parçalandığı za-man bağlarında depoladığı enerjiyi serbest bırakır Bir sistemin enerjisi; onun atomlarını birbirine bağlayan kimya-sal bağ enerjilerinin, toplamıdır Çeşitli organik bileşikler arasındaki kimyasal bağlar, yanma olayları ya da hücredeki yadımlama (katabolizma) tepkimeleriyle yıkı-labilir Hücrelerde en önemli, yüksek kimyasal bağ enerjisi ATP’ de bulunur ATP (ADENOZİN TRİ FOSFAT) ATP; bütün canlılarda, hayatsal faaliyetlerde kullanılan ve kimyasal reaksiyonların meydana gelmesini sağlayan en önemli kimyasal bağ enerjine sahip moleküldür ATP’nin de ilk kaynağı güneştir Çalışma : Bir ATP molekülü, aşağıda verilen üç çeşit bileşenden oluşur: * adenin denilen azotlu organik baz, * riboz denilen 5 karbonlu şeker , * 3 fosfat grubu Bu üç çeşit bileşenden ATP moleküllerinin sentezlenmesi, aşamalı olarak aşağıdaki gibi gerçeklesir 7300 cal 7300 cal Adenin Adenozin (nükleozit) Adenozin mono fosfat = AMP Adenozin di fosfat = ADP Adenozin tri fosfat =ATP Hücredeki bütün reaksiyonların enerji kaynağı olan ATP molekülünde “yüksek enerjili fosfat bağları” bulunur Bu kimyasal bağlar eğri çizgi ile gösterilir Yüksek enerjili fosfat bağları yıkıldıklarında, diğer kimyasal bağlara göre çok daha fazla enerji serbest kalır (7300 kalori) ATP’ nin sentezlenmesi olayına fosforilasyon denir Hücredeki reaksiyonlarda ATP sürekli harcanırken, bir taraftan da sentezlenir Hücre solunumunda organik moleküllerin basamak basamak yıkılması esnasında açığa çıkan kimyasal enerji ile ATP sentezlenir Fotosentezde ise ışık enerjisinden ATP üretilir ATP nerelerde sentezlenir? Canlılarda ATP sentezinin yapıldığı 4 kimyasal reaksiyon vardır 1 Fotosentez (foto fosforilasyon) 2 Kemosentez (kemo fosforilasyon) 3 Oksijenli solunum ( oksidatif fosforilasyon) 4 Oksijensiz solunum (substrat düzeyinde fosforilasyon) Çalışma : ATP, ekzergonik tepkimelerle üretilir (solunum) Endergonik tepkimeler sırasında harcanır Hücredeki metabolik reaksiyonlar ekzotermik veya en¬dotermik özellik gösterir Ekzotermik(enerji üreten) : Enerji açığa çıkaran katabolik(yadımlama=disimilasyon) reaksiyon¬lardır Örnek olarak oksijenli ve oksijensiz solunumla besinlerin yıkılarak enerji açığa çıkmasını ve ATP’nin parçalanma(hidroliz) reaksiyonlarını verebiliriz Enzim ATP + H2O ———> ADP + p+ enerji Endotermik(enerfi alan): Enerji alan anabolik (sentez=dehidrasyon)) reaksiyonları içerir Bu reaksiyonlara örnek olarak da protein, nişasta ve ATP sen¬tezini gösterebiliriz ATP’nin hücrede enerji kaynağı olarak kullanıldığı yerler başlıca şöyle sıralanabilir 1 Biyosentez(=dehidrasyon) reaksiyonlarında (protein sentezi, yağ sen¬tezi, nükleik asit sentezi gibi)), 2 Kas kasılması, sinirsel iletim 3 Aktif taşıma, fagositoz, pinositoz, 4 Hücre bölünmeleri Mitoz, mayoz 5 Aktivasyon enerjisi gerektiren olaylarda Örnek: solunum 6 Fotosentez, solunum, üreme ATP ile ilgili notlar : 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 ATP, hayatsal faaliyetlerde kullanılırken kademe kademe yıkılır Bu da enerjinin ekonomik kullanılmasını ve birden bire açığa çıkacak fazla enerjinin ısıya dönüşerek hücreye zarar vermesini önler ATP yapımı ancak ölüm halinde durur