Fermantayon

FERMANTASYON

(OKSİJENSİZ SOLUNUM = ANAEROBİK SOLUNUM)

Organik moleküllerden oksijen kullanılmadan enerji üretilmesine denir
Fermentasyon reaksiyonlarını bakterilerin önemli bir bölümü, maya mantarları ve omurgalıların çizgili kas hücreleri gerçekleştirebilir
Fermentasyon reaksiyonları hücrelerin sitoplazmasında enzimler aracılığı ile iki kademede gerçekleşir
Birinci kademe glikoliz, ikinci kademe ise son ürün reaksiyonlarıdır

611 Glikoliz

Fermentasyon reaksiyonun birinci kademesidir Glikoliz reaksiyonları ile glikoz molekülü piruvik asite kadar parçalanır Oksijensiz ve oksijenli solunumun başlangıcını oluşturması ve reaksiyonların tamamen sitoplazmada gerçekleşmesi glikolizin en önemli iki özelliğidir

Şekil : 61 Glikoliz Reaksiyonları

A) Glikoliz Basamakları

a) Glikoliz reaksiyonuna 6C'lu glikoz girer
b) Glikoz ATP'den bir fosfat alarak aktif hale gelir Aktifleşen glikoz fruktoz fosfat adını alır
c) Fruktoz fosfat ATP'den bir fosfat daha alarak, fruktozdi-fosfata döner

Not :

Buraya kadar olan kısımda 2 ATP harcanır

d) Fruktoz-di-fosfat parçalanır ve iki tane fosfogliser alde hit (PGAL) oluşur
e) Parçalanmadan sonra oluşan fosfogliser aldehitlere birer tane inorganik fosfat bağlanır Bu bağlanma ile fosfat sayısı ikiye çıkacağından molekül difosfoglisealdehit adını alır
f) Difosfogliser aldehitler 2 şer tane H'ni NAD'ye verir ve difosfogliserik asite dönüşürler
g) Difosfogliserik asitler fosfatlarını ADP moleküllerine vererek 4 tane ATP oluştururlar
h) Fosfatların difosfogliserik asitten ayrılması ile iki molekül piruvik asit oluşur

B Glikoliz Özeti

a) Bir molekül glikoz kullanılır
b) Dört molekül ATP, 2 molekül piruvik asit ve iki molekül NADH oluşur
c) İki molekül ATP aktivasyon enerjisi için kullanılır
d) Net olarak 2 ATP kazanılır
e) Bütün reaksiyonlar sitoplazmada gerçekleşir
f) Reaksiyon fruktoz-fosfattan başlarsa 4 ATP yapılır,kazanç 3 ATP dir
g) Reaksiyon fruktoz di fosfattan başlarsa 4 ATP sentezlenir, kazanç ise 4 ATP dir

612 Son Ürün Reaksiyonları

Fermentasyon reaksiyonun ikinci kademesidir Bu kademede piruvik asitler artık maddeye dönüştürülür Bu dönüşüm esnasında glikoliz ile oluşan NADH ler kullanılır Son ürün reaksiyonları gerçekleşirken ATP harcanmaz ve oluşturulmaz

Fermentasyon reaksiyonları oluşturdukları son ürünlere göre iki isimle adlandırılır

A) ALKOLİK FERMANTASYON

Glikolizle oluşan piruvik asitin etil alkole dönüşmesidir

Şekil : 62 Alkolik Fermentasyon Reaksiyonları

Piruvik asit önce bir molekül CO bırakır, sonra iki NADH den iki tane hidrojen alır ve etil alkole dönüşür Alkol fermentasyonunu bira mayası ve şarap bakterileri gerçekleştirebilir

B) LAKTİK ASİT FERMENTASYONU

Glikolizle oluşan piruvik asitin laktik asite dönüşmesidir

Şekil 53 Laktik Asit Fermentasyonu

Piruvik asitin, glikoliz esnasında oluşan NADH2 lerden hidrojen almasıdır Yoğurt bakterilerinde ve çizgili kaslarda görülür Piruvik asit laktik asite çevrilerek vücut için zararlı olan NADH2 lerle birlikte dışarı atılır Bu yolla vücutta piruvik asit ve NADH2 nin birikmesi engellenir Çizgili kaslarda oluşan laktik asit insana yorgunluk hissi verir Laktik asit karaciğerde H2O ve CO2'e çevirilir, bir kısmı ile de glikoz yapılır

62 OKSİJENLİ SOLUNUM

(AEROBİK SOLUNUM)

Besin maddelerinin oksijen varlığında birbirini takip eden kimyasal reaksiyonlarla CO2 ve H2O 'ya kadar parçalanmasına oksijenli solunum denir
Canlıların kullandıkları besin maddeleri karbonhidratlar, yağlar ve proteinlerdir Bunların hepsi gerektiği zaman enerji kaynağı olarak kullanılabilecek organik bileşiklerdir Örneğin karbonhidratlar önce altı karbonlu tek şekerlere (monosakkarit), daha sonra da üç karbonlu piruvat'a ve iki karbonlu asetil - koenzim - A'ya dönüşürler
- Proteinler önce aminoasitlere, daha sonra da Asetil koenzim - A' ya dönüşür
- Yağlar ise önce yağ asitleri ve gliserole parçalanır Yağ asitleri doğrudan asetil koenzim A'ya dönüşür Gliserol ise önce piruvata sonra Asetil koenzim A ya çevrilir
Kısaca karbonhidrat, protein ve yağ moleküllerinin oksijenli solunumda kullanılabilmeleri için piruvata ya da doğrudan Asetil - koenzim - A'ya dönüşmesi gerekir Bütün bu değişimleri şöyle şematize edebiliriz

Şekil 64 Yağlar, Karbonhidratlar ve Proteinlerin Oksijenli Solunuma Katılması

Oksijenli solunumda geçen olaylar glikoz molekülünün hücredeki metabolizması takip edilerek açıklanır
Oksijenli solunum üç önemli safhada gerçekleşir Bunlar glikoliz, krebs çemberi ve oksidatif fosforilasyon safhalarıdır

621 Glikoliz

Hücre sitoplazmasında gerçekleşir Fermentasyon reaksiyonlarında da anlatıldığı gibi, glikozun iki molekül piruvik asite kadar parçalanması ve 4 ATP'nin sentezlenmesidir

622 Krebs Çemberi

Krebs çemberi ve ETS'de elektron taşınması, ökaryotik hücrelerin mitokondrileri içinde gerçekleşir Çünkü bu iki kademede iş gören bütün enzimler mitokondri matriksi ve iç zar üzerinde bulunur Bu enzimler aracılığı ile yoğun bir şekilde enerji üretilir
Krebs safhası, glikolizle meydana gelen piruvatın oksijen varlığında CO2 ve asetil koenzim A'ya dönüşmesinden sonra başlar Bu esnada NAD de reaksiyona girerek NADH2
Krebs safhasındaki reaksiyonlarda ilk olarak asetil koenzim A dört karbonlu bir bileşik olan oksalo asetik asitle birleşerek altı karbonlu sitrik asiti oluşturur Sitrik asitten sonra bir molekül CO2 nin ayrılması ile 5C'lu bir bileşik meydana gelirken, NAD2 aynı molekülden 2H+ alarak NADH ye dönüşür
Daha sonra bu beş karbonlu bileşikten bir CO2 ve iki H atomunun ayrılması ile 4C'lu yeni bir bileşik oluşur Bundan sonrada substrat düzeyinde bir molekül ATP oluşur ATP oluşumundan hemen sonra FAD ve NAD ikişer molekül H alarak 4C'lu oksalo asetik asiti oluşturur Oksaloasetik asit yeni bir asetil - koenzim - A ile birleşerek tekrar krebs safhasına girer şeklinde reaksiyondan çıkar

Şekil: 65 Oksijenli Solunum Reaksiyonları

Not :

alma indirgenme (redüklenme)
verme yükseltgenme (oksitlenme)

623 Elektron Taşıma Sistemi (ETS)

Enerjinin ATP olarak en yoğun üretildiği safhadır Oksijenli solunumun glikoliz ve krebs çemberinde oluşturulan NADH2 ve FADH2 lerdeki H atomlarına ait elektronlar ETS'den geçerken ATP üretilir Elektronlar ETS sonunda O2 ile birleşerek su molekülleri oluştururlar ETS yolu ile ATP elde edilmesine koyu oksidatif fosforilasyon denir
1 NADH2= 3 ATP
1 FADH2 = 2 ATP kazandırır

624 Oksijenli Solunumda Enerji Veriminin Hesabı

1 molekül glikozun oksijenli solunumla yakılması ile toplam 40 ATP sentezlenir 2ATP glikolizin başlaması için kullanıldığından net kazanç 38 ATP dir
- Glikolizde sentezlenen :
- Glikoliz ® 4 ATP
- Glikolizdeki NADH2 nin ETS'den geçmesiyle :
2 NADH2 ® 6 ATP
- Piruvik asit Asetil CoA'ya dönüşürken :
2NADH2 ® 6ATP
- Krebs devrinde oluşan 6 NADH2'den :
6 NADH2 ® 18 ATP
- Krebs devrindeki 2 FADH2 'den : 2 FADH2 ® 4 ATP

- Krebs devrinden direk sentezlenen :
Krebs devri ® 2 ATP olmak üzere toplam 40 ATP sentezlenir
- Glikolizde 2 ATP harcanır
Net kazanç 40 - 2 = 38 ATP dir

63 OKSİJENLİ SOLUNUM VE FERMENTASYONUN KARŞILAŞTIRILMASI

O2 li Solunum Fermentasyon
1 O2 kullanılır O2 kullanılmaz
2 Son ürünler CO2 ve Son ürünler CO2

H2O dur laktik asit ve etil alkoldür
3 40 ATP üretilir 4 ATP üretilir
4 Sitoplazmada başlar Sitoplazmada başlar
mitokondride biter sitoplazmada biter