2. Bekleme süresi sonunda sırasıyla deney düzeneklerindeki renkli sıvıların hareket yönlerini ve nedenlerini açıklayınız.
Cevap:
Bekleme süresi sonunda sırasıyla deney düzeneklerindeki renkli sıvıların hareket yönleri ve nedenleri şöyledir:
-
Deney düzeneği 1: Renkli sıvı sağdan sola hareket eder. Çünkü:
-
Böcek, solunum yaparak ortama CO2 verir ve O2 alır. Bu nedenle, ortamda CO2 miktarı artar ve O2 miktarı azalır.
-
Sodyum hidroksit, ortamdaki CO2 ile birleşerek sodyum karbonat oluşturur. Sodyum karbonat, sulu çözeltide çözünür ve hacim kaybına neden olur. Bu nedenle, U borusunun sağ tarafındaki sıvı seviyesi düşer.
-
Sıvı seviyesinin düşmesi, U borusunun sol tarafındaki sıvının sağa doğru akmasına neden olur. Bu da renkli sıvının sağdan sola hareket etmesine sebep olur.
-
Deney düzeneği 2: Renkli sıvı soldan sağa hareket eder. Çünkü:
-
Alg hücresi, fotosentez yaparak ortamdaki CO2’yi kullanır ve O2 verir. Bu nedenle, ortamda CO2 miktarı azalır ve O2 miktarı artar.
-
Sodyum hidroksit, ortamdaki CO2 ile birleşerek sodyum karbonat oluşturur. Sodyum karbonat, sulu çözeltide çözünür ve hacim kaybına neden olur. Ancak, alg hücresinin fotosentez yapması nedeniyle ortamdaki CO2 miktarı az olduğu için bu reaksiyon yavaş gerçekleşir. Bu nedenle, U borusunun sağ tarafındaki sıvı seviyesi çok az düşer.
-
Sıvı seviyesinin çok az düşmesi, U borusunun sol tarafındaki sıvının sola doğru akmasına neden olur. Bu da renkli sıvının soldan sağa hareket etmesine sebep olur.
-
Deney düzeneği 3: Renkli sıvının hareket yönü belirsizdir. Çünkü:
-
Böcek ve alg hücresi, solunum ve fotosentez yaparak ortamın CO2 ve O2 miktarını etkilerler. Böcek solunum yaparak CO2 verir ve O2 alır; alg hücresi fotosentez yaparak CO2 kullanır ve O2 verir. Bu nedenle, ortamın CO2 ve O2 miktarında bir denge oluşabilir.
-
Sodyum hidroksit, ortamdaki CO2 ile birleşerek sodyum karbonat oluşturur. Sodyum karbonat, sulu çözeltide çözünür ve hacim kaybına neden olur. Ancak, ortamdaki CO2 miktarının dengeli olduğu varsayılırsa bu reaksiyon da dengede kalır. Bu nedenle, U borusunun sağ tarafındaki sıvı seviyesi değişmez.
-
Sıvı seviyesinin değişmemesi, U borusundaki sıvının hareket etmemesine neden olur. Bu da renkli sıvının hareket yönünün belirsiz olmasına sebep olur.
3. F düzeneğinin kapağı açılıp içeri hava verildikten sonra kapak tekrar kapatılıyor. Bu durumda renkli sıvıda nasıl bir değişim beklersiniz?
Cevap:
F düzeneğinin kapağı açılıp içeri hava verildikten sonra kapak tekrar kapatılıyor. Bu durumda renkli sıvıda soldan sağa doğru bir hareket beklerim. Çünkü:
-
Hava verilmesiyle, ortamdaki CO2 ve O2 miktarı artar. Bu nedenle, böcek ve alg hücresinin solunum ve fotosentez yapması için daha fazla madde bulunur.
-
Böcek, solunum yaparak ortama CO2 verir ve O2 alır. Alg hücresi, fotosentez yaparak ortamdaki CO2’yi kullanır ve O2 verir. Ancak, böcek solunum yaparken alg hücresi fotosentez yapmaktan daha fazla CO2 üretir. Bu nedenle, ortamda CO2 miktarı artar ve O2 miktarı azalır.
-
Sodyum hidroksit, ortamdaki CO2 ile birleşerek sodyum karbonat oluşturur. Sodyum karbonat, sulu çözeltide çözünür ve hacim kaybına neden olur. Bu nedenle, U borusunun sağ tarafındaki sıvı seviyesi düşer.
-
Sıvı seviyesinin düşmesi, U borusunun sol tarafındaki sıvının sağa doğru akmasına neden olur. Bu da renkli sıvının soldan sağa doğru hareket etmesine sebep olur.
4. Hangi deney düzeneklerinde kireç sularının berraklığını kaybederek bulanmasını beklersiniz? Gerekçeleriyle açıklayınız.
Cevap:
Deney düzeneklerinde kireç sularının berraklığını kaybederek bulanmasını beklediğim düzenekler şunlardır:
-
Deney düzeneği 1: Bu düzenekte, böcek solunum yaparak ortama CO2 verir. Bu CO2, kireç suyu ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonat oluşturur. Kalsiyum karbonat, sulu çözeltide çözünmeyen beyaz bir katıdır. Bu nedenle, kireç suyu bulanıklaşır.
-
Deney düzeneği 3: Bu düzenekte, böcek ve alg hücresi solunum ve fotosentez yaparak ortamın CO2 ve O2 miktarını etkilerler. Böcek solunum yaparak CO2 verir ve O2 alır; alg hücresi fotosentez yaparak CO2 kullanır ve O2 verir. Ancak, böcek solunum yaparken alg hücresi fotosentez yapmaktan daha fazla CO2 üretir. Bu nedenle, ortamda CO2 miktarı artar. Bu CO2, kireç suyu ile reaksiyona girerek kalsiyum karbonat oluşturur. Kalsiyum karbonat, sulu çözeltide çözünmeyen beyaz bir katıdır. Bu nedenle, kireç suyu bulanıklaşır.
Deney düzeneklerinde kireç sularının berraklığını koruyarak bulanmamasını beklediğim düzenek şu şekildedir:
-
Deney düzeneği 2: Bu düzenekte, alg hücresi fotosentez yaparak ortamdaki CO2’yi kullanır ve O2 verir. Bu nedenle, ortamda CO2 miktarı azalır ve O2 miktarı artar. Bu durumda, kireç suyu ile reaksiyona girecek yeterli CO2 bulunmaz. Bu nedenle, kireç suyu berraklığını korur.
5. Oksijen atomları işaretli glikoz moleküllerinin kullanıldığı nişasta ile beslenen bir canlının hücrelerinde gerçekleştirilen oksijenli solunum reaksiyonları sonucunda işaretli oksijen moleküllerine hangi molekülün yapısında rastlanır? Gerekçeleriyle açıklayınız.
Cevap:
Oksijen atomları işaretli glikoz moleküllerinin kullanıldığı nişasta ile beslenen bir canlının hücrelerinde gerçekleştirilen oksijenli solunum reaksiyonları sonucunda işaretli oksijen moleküllerine su (H2O) molekülünün yapısında rastlanır. Gerekçeleri şöyledir:
-
Nişasta, glikoz moleküllerinin polimeridir. Nişasta ile beslenen bir canlı, nişastayı sindirim enzimleriyle glikoza parçalar ve glikozu hücrelerine alır.
-
Hücrelerde, glikoz oksijenli solunum reaksiyonlarıyla enerjiye dönüştürülür. Oksijenli solunum reaksiyonlarının genel denklemi şöyledir:
C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + ATP
-
Burada C6H12O6 glikoz, O2 oksijen, CO2 karbondioksit, H2O su ve ATP adenozin trifosfat (enerji taşıyıcı molekül) anlamına gelir.
-
Bu denkleme göre, glikoz ve oksijen molekülleri karbondioksit, su ve ATP moleküllerine dönüşür. Glikozun yapısındaki oksijen atomları, karbondioksit ve su moleküllerinin yapısına geçer. Oksijenin yapısındaki oksijen atomları ise sadece su molekülünün yapısına geçer.
-
Eğer glikozun yapısındaki oksijen atomları işaretli ise, oksijenli solunum reaksiyonları sonucunda oluşan karbondioksit ve su moleküllerinin yapısında da işaretli oksijen atomları bulunur. Eğer oksijenin yapısındaki oksijen atomları işaretli ise, sadece su molekülünün yapısında işaretli oksijen atomları bulunur.
-
Dolayısıyla, oksijen atomları işaretli glikoz moleküllerinin kullanıldığı nişasta ile beslenen bir canlının hücrelerinde gerçekleştirilen oksijenli solunum reaksiyonları sonucunda işaretli oksijen moleküllerine su (H2O) molekülünün yapısında rastlanır.
6. Glikoz molekülündeki atomların hangi moleküllerin yapısına katıldığını solunum denklemi üzerinde farklı işaretler kullanarak belirtiniz.
Cevap:
Glikoz molekülündeki atomların hangi moleküllerin yapısına katıldığını solunum denklemi üzerinde farklı işaretler kullanarak belirtmek için şöyle yapabiliriz:
-
Glikoz molekülünün yapısındaki karbon atomlarını © bir yıldız (*) ile, hidrojen atomlarını (H) bir artı (+) ile, oksijen atomlarını (O) bir eksi (-) ile işaretleyelim.
-
Oksijen molekülünün yapısındaki oksijen atomlarını ise bir çarpı (x) ile işaretleyelim.
-
Solunum denklemi şöyle olur:
C6H+12O-6 + 6Ox2 --> 6CO-2 + 6H+2O-x + ATP
-
Bu denkleme göre, glikozun yapısındaki karbon atomları karbondioksit moleküllerinin yapısına, hidrojen atomları su moleküllerinin yapısına, oksijen atomları ise hem karbondioksit hem de su moleküllerinin yapısına katılır. Oksijenin yapısındaki oksijen atomları ise sadece su moleküllerinin yapısına katılır.
7. İnsan hücrelerindeki oksijenli solunum reaksiyonlarında enerji eldesinde hangi organik moleküller kullanılır? Oluşacak son ürünler hep aynı olur mu? Hangi molekülde farklılık olmasını beklediğinizi gerekçeleri ile açıklayınız.
Cevap:
İnsan hücrelerindeki oksijenli solunum reaksiyonlarında enerji eldesinde glikoz, yağ asitleri ve amino asitler gibi organik moleküller kullanılır. Oluşacak son ürünler hep aynı olmaz. Hangi molekülde farklılık olmasını beklediğimi şöyle açıklayabilirim:
-
Oksijenli solunum reaksiyonlarında, organik moleküller oksijenle yakılarak enerji, karbondioksit ve su üretir. Ancak, kullanılan organik molekülün cinsi ve yapısına göre, reaksiyonun denklemi, hızı ve verimi değişir.
-
Glikoz kullanıldığında, reaksiyonun denklemi şöyledir:
C6H12O6 + 6O2 --> 6CO2 + 6H2O + ATP
-
Bu reaksiyonda, bir glikoz molekülü 6 karbondioksit, 6 su ve 38 ATP molekülüne dönüşür. Bu reaksiyonun verimi yaklaşık %40’tır.
-
Yağ asitleri kullanıldığında, reaksiyonun denklemi şöyledir:
(CH2)n + (3/2)n O2 --> n CO2 + n H2O + ATP
-
Burada n, yağ asidinin karbon sayısını temsil eder. Bu reaksiyonda, bir yağ asidi molekülü n karbondioksit, n su ve yaklaşık 129 ATP molekülüne dönüşür. Bu reaksiyonun verimi yaklaşık %60’tır.
-
Amino asitler kullanıldığında, reaksiyonun denklemi şöyledir:
R-CH(NH2)-COOH + 3O2 --> R-COOH + CO2 + H2O + ATP + NH3
-
Burada R, amino asidin yan zincirini temsil eder. Bu reaksiyonda, bir amino asit molekülü R-COOH (karboksilik asit), CO2, H2O, ATP ve NH3 (amonyak) moleküllerine dönüşür. Bu reaksiyonun verimi yaklaşık %50’dir.
-
Görüldüğü gibi, kullanılan organik molekülün cinsi ve yapısına göre, reaksiyonun denklemi, hızı ve verimi değişir. Oluşacak son ürünler de hep aynı olmaz. Özellikle, amino asitler kullanıldığında ek olarak amonyak da üretilir. Amonyak, hücre için toksik bir madde olduğu için böbrekler tarafından üre şeklinde atılır. Bu nedenle, hangi molekülde farklılık olmasını beklediğim amonyaktır.
