Canlılık ve Enerji & Canlılarda Enerji Dönüşümleri

Canlılık ve Enerji

 Canlılar tarafından yapılan her çeşit iş, enerji gerektirir. Odanızı toplarken, hareket etmek, nefes almak, konuşmak, düşünmek ve hatta rüya görmek için bile enerji gerekir. 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, iş yapabilme ya da bir değişikliğe neden olabilme yeteneği olarak tanımlanır.

Enerji, duran bir nesneyi harekete geçirebilir veya bir molekülün yapısını değiştirebilir. Işık enerjisi, elektrik enerjisi, potansiyel ve kinetik enerji gibi çeşitli enerji biçimleri olduğunu biliyorsunuz. Enerji yok edilemez ve yoktan var edilemez, ancak farklı bir biçime dönüştürülebilir, depolanabilir ve aktarılabilir. Hareket eden nesneler kinetik enerjiye sahiptir. Örneğin koşan bir kişinin kinetik enerjisi vardır.

Nesnelerin konumlarından ya da yapılarından dolayı sahip oldukları enerjiye ise potansiyel enerji denir. Potansiyel enerji, depolanmış enerji demektir. Besinlerde ve diğer organik bileşiklerde bir potansiyel enerji biçimi olan kimyasal enerji bulunur. Kimyasal enerji, atomları bir arada tutan kimyasal bağlarda depolanmıştır ve bu bağlar çözüldüğünde açığa çıkar. Enerji, yeryüzünde bol miktarda bulunmakla birlikte, önemli olan enerjiyi kullanılabilir biçimde elde etmektir.

Yeryüzünde yaşam, canlıların enerjiyi bir biçimden diğerine dönüştürme yeteneği sayesinde devam eder. Enerji yer yüzüne güneşten gelir. Fotosentez yapan canlılar Güneş’in ışık enerjisini hücrenin kullanabileceği enerji biçimi olan kimyasal enerjiye dönüştürür. Kimyasal enerji fotosentezle üretilen organik moleküllerdeki kimyasal bağlarda depolanır.

Canlılık ve Enerji

Canlılık ve Enerji

 

Yediğiniz besinler doğrudan ya da dolaylı olarak bu organik moleküllerden üretilmiştir. Besinlerde depolanmış olan kimyasal enerji vücudunuzdaki hücrelerde açığa çıkarılır. Kimyasal enerji, siz 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 Dönüşümü Canlılar İçin Önemi Nedir

Enerji bir maddeden bir biçime değerine dönüşürken mutlaka bir bölümü ısı enerjisi hâlinde çevreye yayılır. Dolayısıyla enerji dönüşümü asla %100 verimle gerçekleşemez. Isı, atom veya moleküllerin rastgele hareketlerinden dolayı sahip oldukları kinetik enerjidir ve hücre tarafından iş yapmak için kullanılamaz. Sağlıklı bir insanın 36-37 °C olan vücut sıcaklığının kaynağı da hücrelerde gerçekleşen enerji dönüşümleridir. Örneğin spor yaptığınızda ya da hızlı hareket ettiğinizde vücut sıcaklığınız artar.

Bunu biliyor musunuz?

  • Canlılar tarafından kimyasal bir reaksiyon sırasında kimyasal enerjinin ışık enerjisine dönüştürülerek ışık üretilmesi ve yayılmasına “biyolüminesans” denir. Işığın üretileceği hücrede “lusiferin“ adı verilen bir renk maddesinin oksijenle reaksiyona girmesi sonucunda ışık açığa çıkar. Reaksiyon “lusiferaz” enzimi tarafından ATP kullanılarak gerçekleştirilir. Ateş böcekleri, bazı larvalar ve pek çok deniz canlısında biyolüminesans görülür. Biyoluminesans, canlılar tarafından
    cezbetme, üreme, iletişim kurma, avlanma, yiyecek bulma, savunma, korunma ve taklit için kullanılır.

 

Çünkü kaslar kasılırken kimyasal enerji kinetik enerjiye dönüştürülmektedir. Bu sırada kimyasal enerjinin bir bölümü ısı enerjisine dönüşür ve vücut sıcaklığınız yükselir. Bitkilerdeki enerji dönüşümleri sırasında da ısı açığa çıkar.

Canlılar gereken enerjiyi besinlerden karşılar. Besinleri oluşturan organik moleküller bir dizi kimyasal tepkimeyle yıkılarak enerji açığa çıkarılır. Hücrede gerçekleşen kimyasal tepkimelerin hepsine birden metabolizma adı verilir. Metabolizma, yapım ve yıkım reaksiyonlarından oluşur Basit moleküllerden karmaşık yapılı moleküllerin sentezlendiği reaksiyonlara yapım reaksiyonları (anabolizma) denir.

ATP + H2O ADP + Pİ + Enerji

ADP + H2O AMP + Pİ + Enerji

Canlılarda Enerji Dönüşümleri

Canlılarda Enerji Dönüşümleri

 

Amino asitlerden proteinlerin sentezlenmesi bir yapım reaksiyonudur. Karmaşık moleküllerin daha basit moleküllere parçalandığı reaksiyonlar ise yıkım reaksiyonu (katabolizma) olarak adlandırılır. Örneğin glikojenin glikoza ya da glikozun su ve karbondiokside parçalanması yıkım reaksiyonudur. Bütün yaşamsal faaliyetlerde enerji kullanıldığını belirtmiştik. Hücrede iş yapmak için kullanılabilen enerjiye serbest enerji denir. Hücrede gerçekleşen kimyasal tepkimeler serbest enerji değişimine göre iki gruba ayrılır.

Enerji açığa çıkaran reaksiyona ekzergonik reaksiyon denir. Bunun aksine, eğer bir reaksiyonunun gerçekleşmesi için enerji gerekiyorsa buna endergonik reaksiyon adı verilir. Yıkım reaksiyonları ekzergonik, yapım reaksiyonları ise endergonik reaksiyonlardır. Bunun yanında hücrede gerçekleşen bütün biyosentez reaksiyonları, kasların kasılmasını, aktif taşımayı, hücre bölünmesini ve sinirsel iletimi sağlayan reaksiyonlar endergoniktir. Hücre, endergonik reaksiyonlar için gerekli olan enerjiyi ekzergonik reaksiyonlardan sağlar.

Canlılarda Enerji Dönüşümleri Konu Anlatımı

Canlılarda Enerji Dönüşümleri Konu Anlatımı

 

Ancak ekzergonik reaksiyonlarla açığa çıkarılan enerji hücrede doğrudan kullanılamaz. Bu enerji adenozin trifosfat (ATP) molekülü içerisinde depolanır. ATP enerjiyi depolayabilen ve aktarabilen bir moleküldür. Hücrede enerji gerektiren bütün faaliyetlerde ATP molekülünde depolanmış olan enerji kullanılır. ATP evrensel bir enerji molekülüdür. Tek hücrelilerden karmaşık yapılı organizmalara kadar bütün canlılar temel enerji molekülü olarak ATP’yi kullanır. Her hücre de kendi ATP’sini sentezler ve kullanır.

Besinleri oluşturan organik moleküllerde depolanmış olan kimyasal enerjinin miktarı çok yüksektir. Bu enerjinin tamamı tek seferde ortaya çıkarılsaydı hücreye zarar verirdi. Ancak hücre, organik moleküllerdeki enerjiyi adım adım ortaya çıkararak daha küçük birimler hâlinde ATP molekülünün yapısında depolar ve enerji gerektiren tüm faaliyetlerde ATP’yi kullanır.ATP’nin enerjiyi depolama ve aktarma yeteneği yapısal özelliklerinden kaynaklanmaktadır. ATP molekülü azotlu bir baz (adenin), beş karbonlu birşeker (riboz) ve birbirine bağlı 3 fosfat grubundan oluşur.

Canlılarda Enerji Dönüşümleri Biyoloji

Canlılarda Enerji Dönüşümleri Biyoloji

 

Kimyasal enerji, ATP’nin fosfat grupları arasındaki bağlarda depolanır. ATP su ile tepkimeye girdiğinde fosfat grupları arasındaki bağlar çözülür (hidroliz) ve büyük miktarda enerji açığa çıkar. Bu nedenle ATP’deki fosfat bağları “yüksek enerjili bağlar” olarak adlandırılır. ATP’nin fosfat bağlarının en önemli özelliği çok kırılgan olmalarıdır. Her biri negatif yüklü olan fosfat grupları birbirine çok yakın konumda bulunmaktadır. Aynı işaretli yüklerin birbirini itmesi nedeniyle zincirin sonunda yer alan fosfat grubu kolayca koparılabilir ve başka bir moleküle aktarılabilir.

ATP’den bir fosfat grubu ayrıldığında adenozin difosfat (ADP) oluşur ve enerji açığa çıkar. ADP’den bir fosfat grubu ayrıldığında ise adenozin monofosfat (AMP) oluşur. Bu sırada açığa çıkan enerji miktarı daha azdır. ATP’den bir fosfat grubu ayrıldığında adenozin difosfat (ADP) oluşur ve enerji açığa çıkar. ADP’den bir fosfat grubu ayrıldığında ise adenozin monofosfat (AMP) oluşur. Bu sırada açığa çıkan enerji miktarı daha azdır.

Bir organik moleküle fosfat grubu bağlanmasına fosforilasyon denir. Hücrede ATP sentezi fosforilasyon reaksiyonlarıyla gerçekleşir. ATP sentezinde kullanılan enerjinin kaynağına göre dört çeşit fosforilasyon vardır:

  • Substrat düzeyinde fosforilasyon: Yapısında fosfat bulunan bir substrattan ADP’ye bir fosfat grubu aktarılarak ATP sentezlenir.
  • Oksidatif fosforilasyon: Organik moleküllerden ayrılan hidrojenlerin yüksek enerjili elektronlarının oksijene taşınması sırasında açığa çıkan enerji ile ATP sentezlenir.
  • Fotofosforilasyon: Fotosentez sırasında ışık enerjisi kullanarak ATP sentezlenir.
  • Kemosentetik fosforilasyon: Bazı bakterilerin inorganik moleküllerden kimyasal reaksiyonlar yoluyla elde ettikleri enerjiyle ATP sentezlenir

Makaleyi okumayı bitirdiğine göre hemen bir yere gitme, bir önceki yazımız olan Windows 10 PRO RTM Full Türkçe MSDN ISO başlıklı makalemizde Windows 10 hakkında bilgiler verilmektedir.

  1. Pingback: Canlılık ve Enerji & Canlılarda Enerji Dönüşümleri | Guncel Teknoloji Haberleri

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

İletişim - RSS - Sitemap - Ping Gönder Pasulya © 2015 Tüm hakları saklıdır. İçeriklerin izinsiz kopyalanması yasaktır.