• Hücre enerji eldesinde ilk önce karbonhidratları kullanır.
• İkinci olarak enerji eldesinde yağlar tercih edilir. Enerji kaynağı için son tercih proteinlerdir.

Fruktoz ve Galaktozun Yıkılması

Galaktoz ve fruktoz glikoza dönüşerek reaksiyona girer.

Aminoasitlerin Yıkılması

Proteinlerin hidrolizi sonucu oluşan aminoasitlerin amin grubu amonyak (NH3) halinde ayrılır. Sonra karbon sayılarına göre bazı aminoasitler pirüvik asite, bazılarıda asetil CoA ya ve bazıları da sitrik asit döngüsünün bir bileşiğine dönüştürülerek solunum reaksiyonlarına katılır.
[ad1]

Yağ Asitleri ve Gliserolün Yıkılması

• Yağların parçalanması ile yağ asitleri ve gliserol oluşur.
• Gliserol (3C lu bileşik) PGAL ye dönüşerek glikolitik yola katılır.
• Yağ asitleri (2 C lu bileşik) Asetil CoA ya dönüştürülerek solunum reaksiyonlarına katılır.
• Yağlar karbonhidratlara göre daha yüksek oranda hidrojen içerdiğinden tam oksitlenmeleri sonucu birim ağırlık başına daha fazla enerji oluşur.
• Yağlar bir gram karbonhidratın verdiği enerjiden daha fazla enerji verirler.

[ad2]

NOT: Aminoasit, yağ asiti ve gliserolün kullanıldığı solunum reaksiyonlarında glikoliz gerçekleşmez.

[biyoloji_1_ygs_lys]

Oksijenli solunumda subrastrat düzeyinde fosforilasyonla ve oksidatif fosforilasyonla ATP sentezlenir.

Substrat Düzeyinde (Enzimatik) Fosforilasyonla ATP Üretimi

Glikolizde 4 ATP sentezlenir.

Krebs çemberinde 1 pirüvattan 1 ATP sentezlenir.
Glikolizde 2 pirüvat oluştuğu için krebs çemberi iki kez gerçekleşir. Buna göre substrat düzeyinde 2 ATP sentezlenmiş olur.

Oksidatif Fosforilasyonla ATP Üretimi

• 
  1 çift hidrojen atomu NAD tarafından ETS ye taşınırsa
• 3 ATP sentezlenir.
• 
  1 çift hidrojen atomu FAD tarafından ETS ye taşınırsa
• 2 ATP sentezlenir. Buna göre,

1 mol glikozun oksijenli solunumla yıkımı sonucunda toplam 40 ATP üretilir. Glikozun glikoliz reaksiyonuna girmesi için başlangıçta 2 ATP harcandığından oksijenli solunum sonucu net ATP kazancı 38 dir.
[ad1]

Oksijenli Solunumda Suyun Oluşumu

Oksijenli solunumda ETS ye aktarılan bir çift hidrojen atomunun O2 ile birleşmesiyle 1 mol H2O oluşur. NAD ve FAD ile ETS ye 24 hidrojen atomu taşınır.
24 hidrojen atomu oksijen ile birleştiğinde 12 mol H2O oluşur. Krebs çemberinde 6 mol H2O harcandığı için oluşan H2O miktarı 6 mol dur.

Oksijenli Solunumda CO2 Oluşumu

Pirüvatın asetil Co–A ya dönüşümü sırasında 1 CO2 çıkışı olur.

Krebs çemberinde,
– 6 C lu sitrik asitten 5 C lu bileşiğin oluşumu sırasında 1 CO2 çıkışı olur.

– 5 C lu bileşikten 4 C lu bileşiğin oluşumu sırasında 1 CO2 çıkışı olur.
– 1 pirüvattan toplam 3 CO2 çıkışı olur. Glikolizde oluşan 2 pirüvat mitokondriye geçtiği için toplam 6 CO2 çıkışı olur.
[m2]

NOT: Ökaryot hücrelerde oksijenli solunumda CO2 çıkışı sadece mitokondride gerçekleşen reaksiyonlarda olur.

[biyoloji_1_ygs_lys]

Organik moleküllerin oksijen varlığında CO2 ve H2O ya kadar parçalanmasıdır. Üç ana safhada incelenir.
1. Glikoliz
2. Krebs çemberi
3. ETS (Elektron taşıma sistemi)

1. Glikoliz

Sitoplazmada meydana gelir. Glikoz 2 pirüvata parçalanır. Bu reaksiyonlarda 2 ATP harcanır, 4 ATP ve 2
NADH2 sentezlenir. Glikolizde kullanılan enzimler tüm canlılarda aynıdır.

2. Krebs Çemberi

Krebs çemberi reaksiyonları ökaryot hücrede mitokondrinin matriksinde gerçekleşir

Sitoplazmada glikoliz reaksiyonlarında oluşan pirüvat oksijen varlığında mitokondriye geçer. Matrikste her bir pirüvattan 1 CO2 ve 2H+ ayrılır. Ayrılan hidrojenleri NAD tutar ve NADH2 oluşur. Olay sonucu 2 C lu 1 molekül asetil CoA oluşur. Bu olayların hepsini mitonkondrideki enzimleri katalizler.

• Asetil–CoA nın 4 C lu oksalo asetik asitle birleşmesi ile krebs devri başlar ve 6 C lu sitrik asit (sitrat) oluşur.
• Sitrik asitten bir molekül CO2 ve iki hidrojen atomu ayrılması yla 5 C lu bileşik oluşur. Ayrılan hidrojenleri NAD tutar ve NADH2 oluşur.
• Bu 5 C lu bileşikten bir molekül CO2 ve iki hidrojen atomunun ayrılmasıyla 4 C lu bileşik ve NADH2 oluşur.
• En son oluşan 4 C lu molekül bir kaç defa ortama H+ verdikten sonra tekrar başlangıçtaki 4 C lu moleküle (oksaloasetik asit) dönüşür.
• Bu reaksiyonlar sırasında 4 hidrojen atomu açığa çıkar.
• Bunlardan 2H+ yi FAD, tutar ve FADH2 oluşur.
• Diğer 2 tane H+ yi de NAD tutar ve NADH2 oluşur.
• 4 C lu bileşik başka bir 4 C lu bileşiğe dönüşürken substrat düzeyinde fosfarilasyonla 1 ATP sentezlenir.

[ad1]
Glikoliz sonucu 2 pirüvat oluşur. 2 pirüvat molekülünün her biri asetil – CoA ya dönüşür.

Buna göre krebs devri reaksiyonlarında 2 molekül
asetil – CoA dan,

6 NADH2

2 FADH2

4CO2

2ATP

3. Oksidatif Fosforilasyon Evresi(ETS – Elektron Taşıma Sistemi)

Elektron taşıma sisteminde NAD, FAD, Koenzim Q ve sitokrom b, sitokrom c, sitokrom a ve sitokrom a3 molekülleri bulunur. Bu moleküller elektron çekme özelliğine göre dizilir. ETS elemanları mitokondrinin iç zarında (krista) bulunur.
Glikoliz ve krebs çemberi reaksiyonlarında açığa çıkan elektron ve protonlar ETS de taşınır. Bu evrede yükseltgenme (oksitlenme) ve indirgenme (redüklenme) reaksiyonları
gerçekleşir. Burada elektronların son alıcısı oksijendir. Bir hidrojen atomunda bir proton (H+) ve bir elektron vardır. Enerjinin açığa çıkması bu elektronların aktarılması
sırasında gerçekleşir.ETS de elektronların enerjileri kademe kademe serbest bırakılır. Serbest kalan elektronların enerjilerinden ATP sentezlenir.ETS de hidrojen elektronları ilk önce ETS elemanlarından NAD ye aktarılır. Elektronlar NAD de iken enerji seviyeleri en fazladır. NAD den oksijene doğru aktıkçaelektronların enerji seviyesi azalır.En son kademede elektronlar oksijen atomuna taşınır,orada protonlarla birleşerek hidrojen atomunu oluşturur.

Sonuçta 2H+,oksijenle birlikte su molekülünü oluşturur.Hidrojenler ETS ye NAD ile aktarılırsa 2 hidrojene karşılık 3 ATP, FAD ile aktarılırsa 2 hidrojene karşılık 2 ATP sentezlenir.
[m2]
NOT: Elektron alan molekül indirgenir (redüklenir), elektron veren molekül yükseltgenir (oksitlenir).

NOT: Solunumda ATP nin en fazla üreildiği evre ETS dir. Enerji ATP ye kademe kademe dönüşürken enerjinin bir kısmı ısı şeklinde kaybolur.

NOT: Oksijen dışındaki ETS elemanları tekrar tekrar kullanılır. Oksijen substrata doğrudan etki etmez, ETS elemanı olarak görev yapar.

NOT: Prokaryot canlılarda mitokondri yoktur. ETS enzimleri hücre zarının sitoplazmaya doğru yaptığı mezozom denilen kıvrımlar üzerindedir.

[biyoloji_1_ygs_lys]

(Anaerob Solunum = Fermantasyon)

• Organik moleküllerin oksijen kullanılmadan yıkılarak enerji üretilmesine oksijensiz solunum denir.
• Oksijensiz solunum reaksiyonlarının hepsi sitoplazmada gerçekleşir. Oksijensiz solunum sonucu oluşan son ürünler canlıdan canlıya farklılık gösterir.
• Bazı bakteriler, maya mantarları, bazı tohumlar, omurgalıların çizgili kasları oksijensiz solunum yapar.

Oksijensiz solunum,
1. Glikoliz
2. Son ürün oluşumu
olmak üzere iki kademede gerçekleşir. Canlılarda gerçekleşen en önemli fermantasyon çeşitleri;

1. Laktik asit fermantasyonu
2. Etil alkol fermantasyonu

• Bu iki fermantasyon çeşidinde de ilk önce glikoliz evresi gerçekleşir. Son ürün oluşumu evresinde farklı enzimler görev aldığı için son ürünler de farklı olur.

1. Laktik Asit Fermantasyonu

• Pirüvik asit, glikolizde oluşan NADH2 lerin hidrojenlerini alarak laktik asite dönüşür. Bu sırada NADH2 ler yükseltgenerek NAD+ a dönüşür.

• Laktik asit fermantasyonu yoğurt bakterilerinde, oksijen yetersizliğinde omurgalıların çizgili kaslarında gerçekleşir.
• Çizgili kasta oluşan laktik asitin bir kısmı difüzyonla kana geçerek beyinde yorgunluk merkezini uyarır.
• Yeterli miktarda oksijen geldiğinde laktik asitin bir kısmı pirüvata dönüşerek oksijenli solunum tepkimelerine katılır.
• Laktik asitin bir kısmı kana geçerek karaciğere taşınır.
• Karaciğerde glikoza dönüştürülerek glikojen şeklinde depo edilir.

UYARI: Laktik asit fermantasyonunda CO2 çıkışı olmaz.

2. Etil Alkol Fermantasyonu (Alkolik Fermantasyon)

• Glikolizde oluşan pirüvatların her birinden 2 CO2 çıkışı sonucu 2 C lu asetaldehit oluşur.
• NADH2 lerin yükseltgenmesi ile açığa çıkan hidrojenlerin asetaldehite bağlanmasıyla etil alkol oluşur.
• Etil alkol fermantasyonu sonucu ortamda CO2 miktarı artar.

• Sirke bakterileri etil alkol fermantasyonu sonucu oluşan etil alkolü oksijen varlığında asetik asite dönüştürür.

NOT:
Fermantasyonun son ürün evresinde ATP sentezlenmez

Ortamda pirüvik asit birikimi önlenerek zararlı etkisine karşı canlı korunur.

NADH2 molekülleri yükseltgenerek NAD molekülünün tekrar tekrar kullanılması sağlanır.

[biyoloji_1_ygs_lys]

• Solunum organik besinlerin yapıtaşlarının yıkılarak hücre için gerekli olan enerjinin sentezlenmesidir.
• Organik bileşiklerdeki kimyasal bağ enerjisi ATP molekülündeki yüksek enerjili fosfat bağlarına aktarılır. Bu olay sırasında çevreye bir miktar ısı yayılır.
• Solunum sonucunda açığa çıkan enerji, hücrede metabolizma faaliyetlerinin gerçekleşmesinde kullanılır.

Besinlerin yıkımı sırasında oksijen kullanılıp kullanılmamasına göre iki çeşit solunum vardır.
1. Oksijensiz Solunum (Anaerob)
2. Oksijenli Solunum (Aerob)
Hem oksijenli solunumda hem de oksijensiz solunumda ilk önce glikoliz denilen evre gerçekleşir.

Glikoliz Evresi

• Oksijenli ve oksijensiz solunumun ortak evresidir.
• Glikoliz, ATP harcanarak aktişeştirilen bir molekül glikozun iki molekül pirüvik asite (pirüvat) parçalanması olayıdır.
• Solunumda karbonhidratlar kullanıldığında gerçekleşir.
• Protein ve yağlar solunum reaksiyonlarına katıldığında glikoliz gerçekleşmez.
• Glikoliz bütün canlılarda sitoplazmada meydana gelir
• Glikoliz evresinde gerçekleşen olaylar;
• 
  Sitoplazmada ATP nin defosforilasyonu sonucu açığa çıkan fosfatın glikoza bağlanmasıyla glikoz monofosfat oluşur. Glikoz bu şekilde aktişeştirilmiş olur.
• 
  Glikoz monofosfat enzimlerin etkisi ile fruktoz monofosfata dönüşür.
• 
  Bir ATP nin daha defosforilasyonu sonucu açığa çıkan fosfatın fruktoz monofosfata bağlanmasıyla fruktoz difosfat oluşur.
• 
  6 C lu fruktoz difosfat enzimlerin yardımıyla parçalanır ve iki molekül 3 C lu fosfogliseraldehit (PGAL) oluşur.
• 
  Hidrojen tutucu molekül olan NAD nin PGAL den iki hidrojen atomu alması sonucu 2 molekül NADH + H+ (NADH2) oluşur. Bu sırada reaksiyona dışardan inorganik fosfat girer ve difosfogliserik asit (DPGA) oluşur.
• 
  DPGA nın yapısındaki fosfatın ayrılmasıyla fosfogliserik asit (PGA), PGA daki fosfatın ayrılmasıyla pirüvik asit (pirüvat) oluşur.
• 
  Moleküllerden ayrılan fosfatların her biri ADP ye bağlanır. Böylece substrat düzeyinde 4 ATP sentezlenmiş olur.
• Bütün canlılarda glikoliz evresinde kullanılan enzimler aynıdır.

NOT: Bütün canlılarda glikoliz evresinde kullanılan enzimler aynıdır.

NOT: Glikolizde;

• 
  2 ATP harcanır.
• 
  Substrat düzeyinde fosforilasyonla 4 ATP sentezlenir.
• 
  2 NADH2 oluşur

[biyoloji_1_ygs_lys]