KİMYASAL ENERJİ 

Canlılar hangi enerji tipine sahip olursa olsun temel enerji kaynağı güneştir. Fotosentez yapabilen hücreler organik madde üretirler,böylece ışık enerjisi organik bileşiklerin yapısındaki atomlar arası bağlarda kimyasal bağ enerjisi şeklinde depo edilmiş olur.

Kimyasal bir bağı yıkmak için gereken enerji ; yapmak için gerekli enerji miktarına eşit olup iki atom arasındaki bağ ne kadar kuvvetli ise açığa çıkan enerji o kadar büyüktür.

Hücre içerisinde yüksek düzeyde enerji dönüşümleri  ve enerji çıkartan olaylar olduğu halde hücre bu durumdan fazla etkilenmez.Etkilenmemesinin nedenleri :

 -Enerji açığa çıkaran olayların kontrollü bir şekilde basamak basamak yürütülmesi.

-Enerji nin ihtiyaç halinde üretilip tekrar tüketilmesi

-Enerji nin tüm vücut hücrelerinde aynı anda değil ihtiyaç duyulan bölgelerde üretilip tüketilmesi.

-Açığa çıkan enerjinin önemli bir kısmının ısı enerjisine dönüştürülmesi.

 

                    ATP ENERJİSİ (Adenozin trifosfat)

ATP, kimyasal bağ enerjisinden sentezlenebilir.ATP’nin temel kaynağı ışık enerjisidir.ATP’de iki adet yüksek enerjili fosfat bağı vardır.

Not : Tüm canlılar metabolik olaylarda ATP enerjisi kullanır ve her hücre kendi ATP’sini üretebilir.Bu nedenle hücreler arası ATP transferi olmaz ve ATP depo edilmez.Ancak ihtiyaç halinde üretilir ve tüketilir.       

Bir tane fosfat bağının koparılması sırasında yaklaşık olarak 7300 kalorilik bir enerji açığa çıkar.Ester bağının koparılması ile ise 3000 kalorilik enerji üretilir.

ATP+H2O                             ADP+Pi+7300 cal (7,3 Kcal)

 

Bir hücrede enerji gerektiren reaksiyonlara endergonik ;Enerji veren reaksiyonlara ekzergonik reaksiyon denir.

ATP ekzergonik bir reaksiyonun başlatılmasında ;Endergonik reaksiyonun yürütülmesinde kullanılır.

Ekzergonik (O2’li Solunum, Fermantasyon,Fotosentez,Kemosentez).

Endergonik (Aktif taşıma,Protein sentezi,Hücre bölünmesi,Sinirsel iletim).

 

                         METABOLİZMA

Vücutta yapım ve yıkım olaylarına metabolizma denir.Yapım olaylarına özümleme (Anabolizma),yıkım olaylarına yadımlama( Katabolizma) denir.

 

Özümleme (Anabolizma=Asimilasyon=Biyosentez) :

Canlıda gerçekleşen yapım olaylarıdır.Önemli özümleme olayları Protein sentezi,Enzim sentezi ve fotosentez olayı.

CO2+H2O                   Besin+O2

Glikoz+Glikoz……                 Glikojen

aa + aa                                    Protein +Su

 

 

Yadımlama(Katabolizma=Disimilasyon=Yıkım )   

Canlıda gerçekleşen yıkım olayıdır.O2’li ve O2’siz solunum,sindirim,ATP hidrolizi.

 

Özümleme =Yadımlama  => Metabolizma dengede.

Özümleme >Yadımlama  =>Metabolizma büyür.

Özümleme < Yadımlama =>Metabolizma yaşlanır.

 

Bazal metabolizma ;

Bir canlının temel canlılık olaylarını devam ettirebilmesi için gereksinim duyduğu minimum düzeydeki enerji miktarına bazal metabolizma denir.Sağlıklı bir insanın bazal metabolizma hızı yemek yedikten en az 12 saat sonra tam dinlenme halinde (uyku) iken birim zamanda tükettiği O2 miktarına veya birim zamanda dışarı verdiği ısı miktarına bakılarak ölçülebilir.

Bazal metabolizmanın hızı canlının ; yaşı ,Vücut düzeyi(Boy,kilo),cinsiyet  göre değişir.Uyuyan insan,kış uykusuna yatan hayvan,endospor oluşturmuş bakteri ,bitki tohumu bazal metabolizma durumundadır.

Memeli hayvanlarda vücut büyüklüğü ile metabolizma hızı arasındaki ilişki; Vücut büyüklüğü ile ters orantılıdır.

ÖSS sorusu :Bir insanın,belirli bir süre içerisinde,sadece canlılığını sürdürmek için kullandığı enerji miktarını belirlemede,aşağıdakilerden hangisi en uygun yoldur.

Cevap :Dinlenme anında kullanılan oksijenin miktarının ölçülmesi.

           

                 ENZİMLER (BİYOLOJİK  KATALİZÖRLER)

Katalizör :Bir reaksiyona girerek aktivasyon enerjisini düşürüp,reaksiyonun daha düşük sıcaklıkta gerçekleşmesini sağlayan kimyasal moleküllerdir.

Canlılarda her kimyasal reaksiyonun başlangıcı için bir enerji engeli vardır. İşte reaksiyonun başlayabilmesi için gerekli olan en düşük enerji miktarına aktivasyon enerjisi  denir.

Enzimler canlı hücrelerdeki bütün biyokimyasal reaksiyonları hızlandıran ve bu enerji engelini azaltan biyolojik katalizördürler.

Canlı hücrelerin en önemli aktivasyon enerjileri ATP ve sıçaklıktır. Enzimler reaksiyonu başlatmaz,ançak başlamış reaksiyonu hızlandırır.

Substrat olan H2O2 (Hidrojen peroksit),peroksizomda bulunan katalaz enzimi yardımı ile su ve O2’ye ayrıştırılır.

Enzimlerin etki ettiği maddeye substrat denir.Enzim isimlendirilmesinde enzim inaktif durumda substratının sonuna veya katalizlediği tepkimenin sonuna ‘Jen’ eki ile (tripsinojen),enzim aktif durumda ise substratının sonuna   az eki getirilerek yapılır(Selülaz).

 

 

 

Enzimler 2’ye ayrılır:

a-)Basit Enzim :Sadece proteinden oluşmuş enzimlerdir.(Pepsin,Üreaz)

b-)Bileşik Enzim:Proteine ilave olarak koenzim(Vitamin) veya kofaktör (Mineral)  ile çalışırlar.

Apoenzim :

 Enzimin protein yapıdaki kısmına  apoenzim denir.Enzim çeşitliliği apoenzim kısmı ile sağlanır.Dolayısı ile enzimin türünü ve etkileyeceği substrat maddesini apoenzim kısmı belirler.Apoenzim tek başına iş göremez.Enzimin hangi maddeye etki edeceğini protein kısım belirler.

Apoenzim üzerinde substratın bağlanacağı ‘aktif bölge bulunur.Apoenzim yardımcı kısımdan daha büyüktür.

Not : Bir apoenzim sadece bir koenzim ile çalışırken ; Bir koenzim birden fazla apoenzim ile çalışabilir.

Koenzim :Apoenzimin aktifleşerek reaksiyonu gerçekleştirmesini sağlayan ve substratın kimyasal bağlarına etki edecek moleküllerdir.Bunlar NAD,FAD, NADP ve özellikle B grubu vitaminlerdir.

Kofaktör :Apoenzime bağlanan aktifleştirici kısım minarelerden oluşmuş ise kofaktör adını alır.Ca,Mg ,Zn K…..vb.

Holoenzim :

Apoenzim ile koenzimin birlikte oluşturduğu gruba tam enzim anlamına gelen Holoenzim denir.

 

Enzimlerin özellikleri :

1-)Enzimler genellikle spesifiktirler.Yani her enzim belli bir reaksiyonu katalizler.Enzimin etki ettiği maddeye ‘substrat’ denir.Her enzim ançak bir çeşit substrata etki edebilir.Enzim substrat ilişkisi anahtar kilit uyumuna benzer.

 

2-)Enzimler genellikle çift yönlü çalışırlar.Yani tersinirdirler.

ADP+P+ATPaz                   ATP+H2O+ATPaz

3-)Enzimler reaksiyondan etkilenmezler,girdikleri gibi çıkarlar.Bu yüzden tekrar tekrar kullanılırlar.

4-)Enzimler etkinliklerini maddenin dış yüzeyinden başlatırlar.(Bu yüzden kıyılmış et aynı miktar parça et den daha kolay sindirilir.

5-)Enzimler hücre içi ve hücre dışında da etkilidir.

6-)Enzimler genellikle takım halinde çalışırlar.

7-)Her enzim belli bir koenzim ile çalışır.Ançak koenzimler farklı enzimler ile çalışabilir.

8-)Etki ediği maddenin sonuna ‘az’ eki getirilir.

9-)Her hücrede tepkime çeşidi kadar enzim çeşidi vardır.

 

 

 

 

Enzimatik Tepkimelerin hızına etki eden faktörler :

a-)Sıçaklık

Enzimler 0 C derece altında ve 55 C derece’nin üstünde çalışamazlar. Yüksek Sıçaklıkta proteinin yapısı bozulur (Denatürasyon). 0 C derecenin altında enzimin yapısı bozulmaz sadece işlevi dondurulur.En ideal  20-40 C derece ‘de çalışırlar.

b-)  pH 

Her enzimin en iyi çalıştığı bir pH aralığı vardır.Aşırı asidik ve bazik ortamlardan etkilenirler.Örneğin ;Midedeki pepsin pH=2 de çalışırken,ince bağırsaktaki tripsin pH=8,5’de işgörür.Genellikle nötr ortamlarda çalışırlar.

 

 

c-)SU

Enzimlerin iş görebilmesi için ortamdaki su miktarı %15’den fazla olması gerekir.Eğer %15’in altında ise enzimler çalışmaz.Reçel ve pekmez buna örnektir.

d-)Aktivatörler

Enzim reaksiyonlarını hızlandıran maddelere aktivatör  denir. Koenzim ve kofaktörlerdir.(B grubu vitaminler, Optimum Sıçaklık ve pH)

e-)İnhibitörler

Enzim realsiyonlarını yavaşlatan veya engelleyen maddelere inhibitör denir.(Bazı ilaçlar ve zehirler).

f-)Enzim/Substrat yoğunluğu

     1-Ortamda yeterli substrat varsa enzim yoğunluğu arttıkça tepkimenin hızı da artar.

     2-Enzim miktarının sabit tutulduğu bir ortamda substrat yoğunluğu arttıkça tepkimenin hızı bir noktaya kadar artar sonra sabit gider.

            3-Substrat Yüzeyi ; Enzim etkinliği substratın dış yüzeyinden başladığı için substart yüzeyi arttıkça tepkimenin hızı da artar.

 

Gen-Enzim ilişkisi ;Her enzim bir gen tarafından sentezlenir.

 

 

Enzimatik reaksiyonlar dizisi sonucu oluşan son ürünler,belli bir konsantrasyona erişince enzim faaliyeti durur.Ortamda aşırı miktarda ürün olduğunda bu ürün enzim ile reaksiyona girerek (Feed-Back) reaksiyonu durdurur.

Tek hücre proteini :

Tek hücre proteini alg, bakteri,maya ve küflerin büyük miktarda üretilmesi ve bu canlı hücrelerin kurutulması ile elde edilir.Tek hücre proteini,insan besinlerinden çorbalarda,hazır yemeklerde,vitamin ve diyet yiyeceklerinde katkı maddesi olarak kullanılır.