Hücre Solunumu

Hücre Solunumu

Organik besin yapı taşlarının oksijen kullanarak ya da kullanmadan daha küçük moleküllere yıkımına hücre solunumu denir.

• A. Oksijensiz (Anaerobik) Solunum

Glikozun oksijensiz ortamda parçalanıp enerji elde edilmesi olayına fermantasyon denir. Olaya anaerobik solunum ve mayalanma gibi isimler de verilir. Bu olay hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Canlıların çoğu glikozu fermantasyona uğratabilirler. Bu olay sonucu glikoz, etil alkol, laktik asit gibi çeşitli organik bileşiklere kadar parçalanır.

Glikozun fermantasyona uğrayabilmesi için 2 ATP harcanır. Sonuçta 4 ATP elde edilir. Glikoz molekülü aktifleşince enzimler yardımıyla pirüvik asite parçalanır. Bütün canlılarda buraya kadar olan reaksiyonlar, fermantasyonda ve oksijenli solunumda aynı olup glikoliz adını alır.

Farklı canlılarda farklı enzim sistemleri bulunduğu için pirüvik asit molekülleri değişik son ürünlere parçalanır. Enerji kazancı ise hep aynıdır. 

1. Alkol Fermantasyonu

Maya hücrelerinde ve bazı bir hücreli canlılarda görülen fermantasyon şeklidir. 

Glikoliz ürünü olan pirüvik asit molekülleri bir diğer ürün olan NADH₂ nin hidrojenlerini alarak indirgenir ve etil alkole dönüşür. 

2. Asit Fermantasyonu

Pirüvat, omurgalıların iskelet kaslarında ve yoğurt bakterilerinde laktik asit'e, sirke bakterilerinde asetik asit'e parçalanır. Bu olayda da pirüvik asit hidrojen tutarak indirgenir. Ancak yan ürün olarak CO₂ oluşmaz.

• B. Oksijenli (Aerobik) Solunum

Çeşitli enerji verici organik besin maddelerinin oksijen varlığında birbirini takip eden kimyasal reaksiyonlarla CO2 ve H2O ya kadar parçalanması ve bağlarındaki enerjinin ATP'nin yapısına aktarılmasına oksijenli solunum denir.

Oksijenli solunum reaksiyonları üç basamakta gerçekleşir ve genel denklemi şu şekildedir:

C₆H₁₂O₆ + 6O₂ -----› 6CO₂ + 6H₂O + 38ATP + Isı 

1. Glikoliz Reaksiyonları

Glikozun iki molekül pirüvata yıkılması ile sonuçlanan, sitoplazmadaki reaksiyonlar dizisine glikoliz denir.

2. Krebs Devri

Krebs çemberi reaksiyonları ökaryot hücrelerde mitokondri içinde meydana gelir. Reaksiyonlarda iş gören enzimler mitokondri sıvısında bulunur. Pirüvik asit CO₂ ve H+ iyonları vererek parçalanır. 

3. ETS Reaksiyonları

Glikoliz ve krebs çemberi reaksiyonlarında açığa çıkan elektron ve protonların bir seri enzim sisteminde taşınması olayıdır. Elektronlar, elektron taşıma sisteminde indirgenme – yükseltgenme şeklinde taşınır. Burada elektronların en son alıcısı oksijendir. Oksijen elektronları alır, indirgenir ve hidrojenle birleşerek su açığa çıkar.

Oksijenli solunum tepkimelerindeki oksidasyon basamaklarının tümünde ilk oksitleyiciler (yükseltgeyiciler) koenzimlerdir. Elektron taşıma sisteminin elemanları NAD, FAD, Koenzim Q ve Sitokromlardır. Bunlar elektron çekme kabiliyetlerine göre sıralanır. Hidrojenler, NAD molekülünden reaksiyona girerse 3 ATP, FAD molekülünden girerse 2 ATP kazanılır.

Sonuçta, glikolizde 4 ATP, krebs devrinde 2 ATP ve ETS de 34 ATP olmak üzere toplam 40 ATP sentezlenir. Bunun 2 tanesi başlangıçta harcandığı için kazanç 38 ATP dir.