Hücre içinde ATP, yüksek enerjili fosfat bağlarının hidrolizi ile yıkılır. Bu yıkım sonucunda ADP ve inorganik fosfat (P i) oluşur ve enerji açığa çıkar. Bu enerji, hücre içindeki biyokimyasal reaksiyonlar, fiziksel hareketler ve aktif taşıma gibi çeşitli işlevler için kullanılır.
Örnek olarak, glikozun parçalanması sırasında ATP kullanılır. Glikoz, hücre sitoplazmasında glikoliz adı verilen bir süreçte pirüvata kadar yıkılır. Bu yıkım esnasında 4 mol ATP oluşur, bunun 2 mol ü yıkım için kullanılır. Oluşan pirüvat daha sonra mitokondride oksidatif fosforilasyon yoluyla daha fazla ATP üretir. Bu süreçte ortaya çıkan enerji hücresel faaliyetlerde kullanılır.
3. İnsan vücudunda ATP kazanımı için öncelikle glikoz molekülü parçalanır. Ancak glikoz bir seferde değil kademeli olarak parçalanarak açığa çıkan enerji ATP sentezinde kullanılır. Glikozun kademeli parçalanmasının sebeplerini açıklayınız.
Cevap:
Glikozun kademeli parçalanmasının sebepleri şunlardır:
-
Glikozun kademeli parçalanması, enerji kaybını önlemek için gereklidir. Glikozun bir seferde parçalanması durumunda açığa çıkan enerji çok fazla olacak ve hücre bunu kullanamayacaktır. Bu da enerjinin ısı olarak dışarı atılması anlamına gelir. Glikozun kademeli parçalanması ise enerjinin ATP molekülleri halinde depolanmasını sağlar.
-
Glikozun kademeli parçalanması, metabolik kontrolü sağlamak için gereklidir. Glikozun parçalanması sırasında oluşan ara ürünler, diğer metabolik patikalarda da kullanılır. Örneğin, pirüvat, yağ asidi sentezi veya amino asit sentezi için kullanılabilir. Glikozun kademeli parçalanması, bu ara ürünlerin düzenli bir şekilde üretilmesini ve ihtiyaca göre yönlendirilmesini mümkün kılar.
4. Aşağıda ATP’nin yapısı ve bulundurduğu bağlar A, B ve C şeklinde gösterilmiştir.
a) ATP’nin yapısındaki A, B ve C ile gösterilen bağların adları nedir?
Cevap:
ATP’nin yapısındaki A, B ve C ile gösterilen bağların adları şöyledir:
-
A: Glikozit bağı. Adenin ve riboz arasında bulunur.
-
B: Ester bağı. Riboz ve fosfat arasında bulunur.
-
C: Fosfoanhidrit bağı. Fosfat grupları arasında bulunur. Bu bağlar yüksek enerjili bağlar olarak adlandırılır.
b) ATP, nükleik asit ve yağlarda ortak olan bağ hangisidir? Kısaca açıklayınız.
Cevap:
Nükleik asit ve yağlarda ortak olan bağ ester bağıdır. Ester bağı, bir alkol ve bir karboksilik asit arasında oluşan bir bağdır. Nükleik asitlerde ester bağı, şeker ve fosfat grupları arasında bulunur. Yağlarda ester bağı, gliserol ve yağ asitleri arasında bulunur. Ester bağı, nükleik asit ve yağların yapısını oluşturan fosfodiester ve trigliserit moleküllerinin sentezinde önemlidir.
5. İnsan vücudunda enerji eldesi hücresel solunumla sağlanır.
a) Solunum reaksiyonları ne tür reaksiyonlardır? Bu süreçte hangi fosforilasyon çeşitlerinin görüldüğünü açıklayınız.
Cevap:
a) Solunum reaksiyonları, organik moleküllerin oksijen ile tepkimeye girerek karbondioksit, su ve enerji açığa çıkardığı oksidasyon-reduksiyon reaksiyonlarıdır. Bu süreçte iki tür fosforilasyon görülür: substrat düzeyinde fosforilasyon ve oksidatif fosforilasyon. Substrat düzeyinde fosforilasyon, bir organik molekülden bir fosfat grubunun ADP’ye aktarılmasıyla ATP sentezlenmesidir. Bu olay glikoliz ve Krebs döngüsünde gerçekleşir. Oksidatif fosforilasyon, elektron taşıma zincirinde elektronların enerjilerini kullanarak proton pompalanması ve proton gradyanı oluşturulmasıyla ATP sentezlenmesidir. Bu olay mitokondri iç zarında gerçekleşir.
b) Solunumla elde edilen ATP, endergonik ve egzergonik tepkimeler arasında bir enerji aracısı rolü oynar. Endergonik tepkimeler, enerji gerektiren ve ürünlerin serbest enerjisinin reaktanlardan daha fazla olduğu tepkimelerdir. Egzergonik tepkimeler ise enerji açığa çıkaran ve ürünlerin serbest enerjisinin reaktanlardan daha az olduğu tepkimelerdir. Solunumda organik moleküllerin parçalanması egzergonik bir tepkime olup ATP sentezine kaynak sağlar. ATP’nin hidrolizi ise endergonik bir tepkime olup hücre içindeki enerji gerektiren işlemlere enerji verir. Böylece ATP, solunumda açığa çıkan enerjiyi hücrenin ihtiyaç duyduğu yerlere taşır ve yaşamsal faaliyetlerin devamını sağlar.
6. Beslenme ile yeterli karbonhidrat alınmadığı durumlarda enerji elde etmek için yağ ve protein kullandır.
a) Proteinlerin vücutta enerjiye dönüşmesi nasıl olur? Protein ağırlıklı beslenenlerin neden daha fazla su tüketmesi gerektiğini açıklayınız.
Cevap:
a) Proteinlerin vücutta enerjiye dönüşmesi, amino asitlerin deaminasyon adı verilen bir süreçle amino grubunun ayrılmasıyla olur. Amino grupları karaciğerde üre olarak atılırken, amino asitlerin kalan kısımları glikoneogenez veya beta-oksidasyon yoluyla glikoz veya yağ asitlerine dönüşür. Bu maddeler de solunum yollarına girerek ATP üretir. Protein ağırlıklı beslenenlerin daha fazla su tüketmesi gerektiği, ürenin vücuttan atılması için bol miktarda suya ihtiyaç duymasıdır. Üre, böbreklerde kan plazmasından süzülerek idrarla vücuttan uzaklaştırılır. Bu nedenle protein metabolizması sonucu oluşan ürenin atılabilmesi için yeterli su alınması önemlidir.
b) Uzun süreli açlık durumlarında vücudun canlılığını sürdürmek için gerekli enerjiyi, öncelikle karaciğer ve kaslardaki glikojen depolarını kullanarak sağlar. Glikojen depoları tükendiğinde ise yağ dokusundaki trigliseritler parçalanarak serbest yağ asitleri ve gliserole dönüşür. Serbest yağ asitleri beta-oksidasyon yoluyla asetil-CoA’ya dönüşür ve Krebs döngüsüne girer. Gliserol ise glikoneogenez yoluyla glikoza dönüşür ve glikolize girer. Bu şekilde yağlardan ATP sentezlenir. Açlık çok uzun sürerse, vücut proteinleri de enerji kaynağı olarak kullanmaya başlar. Proteinler deaminasyon yoluyla amino asitlere parçalanır ve amino asitler de glikoneogenez veya beta-oksidasyon yoluyla solunum yollarına girer. Bu şekilde proteinlerden de ATP sentezlenir.
