1.1 CANLILIK İÇİN ENERJİNİN ÖNEMİ

Canlılarda yaşamsal faaliyetlerin devam edebilmesi için enerjiye ihtiyaç duyulur ve bu enerji besinlerden karşılanır. Canlıların ortak özelliklerinden olan beslenme, canlılık için zorunlu bir süreçtir.

Enerjinin Önemi

Enerji, iş yapabilme yeteneği ya da bir değişikliğe neden olma kapasitesi olarak tanımlanır.

• Bir çocuğun koşması,
• Bir karıncanın yuvasına tohum taşıması,
• Bir kuşun uçması,
• Bir kedinin miyavlaması

gibi pek çok olayda enerji kullanılır. Doğada enerji;

• Isı enerjisi
• Işık enerjisi
• Elektrik enerjisi
• Ses enerjisi
• Hareket enerjisi
• Potansiyel enerji
• Kimyasal enerji
• Nükleer enerji

gibi çeşitli formlarda bulunur. Enerji yok olmaz, bir formdan başka bir forma aktarılabilir veya dönüştürülebilir. Canlı hücreler enerjiyi bir formdan diğerine dönüştürebilme yeteneğine sahiptir.

Resim: Canlılarda Enerji Dönüşümü

Fotosentez yapan bitkilerde ışık enerjisi, besinlerin yapısındaki bağlarda depolanan kimyasal enerjiye dönüştürülür. Tüketici canlılarda ise bu besinlerde depolanan kimyasal enerji, besin zinciri aracılığıyla birbirine aktarılır. Sonuç olarak tüm canlılarda organik besinlerde depolanan kimyasal enerji, ATP (adenozin trifosfat) molekülüne dönüştürülerek yaşamsal faaliyetlerde kullanılır. Canlılarda besinlerden elde edilen bu enerji (ATP) sayesinde;

• Hareket
• Üreme
• Büyüme
• Yıpranan doku ve organların onarılması
• Vücut ısısının korunması

gibi daha pek çok yaşamsal faaliyet gerçekleştirilebilir.

ATP'nin Yapısı ve Enerji Aktarımındaki Rolü

ATP tüm canlılarda yaşamsal faaliyetlerin gerçekleştirilmesi için kullanılan ortak enerji molekülüdür.

• ATP hücre zarından geçemez
• Bir hücreden diğerine aktarılamaz
• Hücre içinde sentezlenir
• Depolanmaz, anlık olarak üretilir ve tüketilir

ATP’de bulunan enerji hücrede elektrik, ısı, hareket gibi farklı enerji formlarına dönüştürülebilir. Nükleotit yapıda olan ATP molekülü; azotlu organik baz olan adenin, bir riboz şekeri ve üç tane fosfat grubundan oluşur.

Adenin bazı ve riboz şekeri arasında glikozit bağı, riboz şekeri ve fosfat grubu arasında ester bağı, fosfatlar arasında ise fosfat bağları bulunur.

ATP, yapı olarak RNA molekülündeki adenin nükleotidine benzer. ATP’nin RNA’da bulunan adenin nükleotidinden farkı, yapısında bir yerine üç tane fosfat grubu bulunmasıdır.

Adenin bazına riboz şekeri bağlanmasıyla adenozin molekülü oluşur. Adenozin molekülüne bir fosfat bağlanması ile adenozin monofosfat (AMP), AMP’ye bir fosfat bağlanması ile adenozin difosfat (ADP), ADP’ye bir fosfat bağlanması ile adenozin trifosfat (ATP) oluşur.

Resim: ATP molekülünün yapısı

ATP molekülünün fosfat grupları arasındaki bağlar hidroliz edildiğinde kopar. Bir molekül ATP’nin hidrolizi sonucunda adenozin difosfat (ADP), inorganik fosfat (Pi) ve serbest enerji açığa çıkar. Açığa çıkan bu enerji çeşitli metabolik faaliyetlerde kullanılır.

Metabolik olayların gerçekleşmesinde enerji açığa çıkaran ve enerjiyi kullanan tepkimeler birlikte yürütülür. Enerjinin açığa çıktığı tepkimelere ekzergonik (enerji veren) tepkimeler adı verilir. Gerçekleşmesi için enerjiye ihtiyaç duyulan tepkimelere endergonik (enerji alan) tepkimeler adı verilir. Hücrede gerçekleşen çoğu yıkım tepkimeleri ekzergonik, yapım tepkimeleri ise endergonik tepkimelere örnektir.

Yenilenebilir bir kaynak olan ATP, ADP’ye fosfat eklenmesiyle yeniden oluşturulabilir. ADP molekülüne enerji ve inorganik fosfat eklenmesiyle ATP sentezlenmesine fosforilasyon denir. Fosforilasyon sırasında su açığa çıkar. ATP’nin su ile hidroliz edilerek yapısından bir fosfat molekülünün koparılması sonucu enerji açığa çıkarılmasına defosforilasyon denir. ATP molekülü, sürekli kullanılan ve yenilenebilen bir moleküldür. ATP molekülünün hücrede metabolik faaliyetlerde kullanılmak üzere yıkılıp yeniden sentezlenmesi ATP döngüsü olarak ifade edilir

Resim: Fosforilasyon ve defosforilasyon olayları

Resim: ATP döngüsü

Video: Canlılık için enerjinin önemi ve ATP yapısı