METABOLİZMA KONU ANLATIMI

METABOLİZMA

Metabolizma:hücrede gerçekleşen biyokimyasal reaksiyonların tümüdür.
A-Anabolizma: Dış ortamdan alınan veya hücredeki reaksiyonlar sonucu oluşan basit moleküllerden hücrenin ihtiyaç duyduğu kompleks veya diğer moleküllerin sentezlenmesidir.
Örnek:Protein,RNA,Fotosentez,Kemosentez vb.

B-Katabolizma:Dış ortamdan alınan veya hücrede daha önce üretilip işlevlerini kaybetmiş kompleks moleküllerin enerji üretimi veya yapıtaşı üretimi için daha basit moleküllere parçalanmasıdır.
Örnek:Hücre içi ve dışı sindirim,O2 li ve O2 siz solunum
ATP(Adenozintrifosfat):
Yapısı:

• Adenin nucleotid
• Riboz
• 3(Üç) fosforik asit

Özellikleri:

• Yapısında iki yüksek enerjili fosfat bağları bulunur
• Canlının tüm yaşamsal olaylarında kullandığı enerji kaynağıdır
• Kolayca başka enerji formlarına dönüştürülebilir.(Elektrik,ısı,kimyasal bağ ,osmotik,ışık vb.)
• Bütün reaksiyonlara katılabilir
• Her hücre kendi ATP sini kendi sentezler
• Hücrede sitoplazma,mitokondri ve kloroplastlarda sentezlenir
• Hücre yaşamsal olaylarında sitoplazmada veya mitokondride üretilen ATP kullanılır
• Kloroplastlarda sentezlenen ATP organik madde sentezi ve kloroplastlardaki diğer yaşamsal olaylarda kullanılır
• Yüksek enerjili son fosfat bağının kopması ile ortama 7300 cal enerji verilir.

Hücrelerde ADP nin sistemden enerji alarak kendine bir fosforik asit bağlayıp ATP haline gelmesine fosforilasyon denir.

Fosforilasyonda kullanılan enerji kaynağına göre 4 (Dört) tip fosforilasyon vardır.
1-Sübstrat düzeyde fosforilasyon:
a-Bütün canlılarda görülür
b-Sitoplazmik solunum enzimleri kullanılarak organik maddelerin yapısında bulunan bağ enerjisinin ATP enerjisi haline dönüşmesidir

2-Oksidatif-fosforilasyon:
a-Oksijenli solunum enzimi bulunduran canlılarda gerçekleşir
b-Organik maddeler oksijenli solunum enzimleri ile inorganik yapılara dönüştürülürken açığa çıkan H lerin O2 ye aktarılırken gerçekleşir
c- e.t.s. görev alır

3-Foto-fosforilasyon
a-Klorofil taşıyan canlılarda gerçekleşir.
b-Klorofil ve e.t.s etkisi ile güneş ışık enerjisinin dönüşümü ile gerçekleşir
c-Enzim görev almaz

4-Kemosentetik-fosforilasyon:
a-Oksidasyon enzimi taşıyan bakterilerce gerçekleştirilir
b-İnorganik maddelerin (H,Fe,N,NH3 vb.) oksidasyon enzimleri ile oksitlenmesi ile açığa çıkan kimyasal enerji ile gerçekleşir

Canlılar dünyasında iki yöntemle ATP üretimi gerçekleşir.
A-Substrat düzeyde ATP sentezi
Enerji veren egzergonik reaksiyonlarda enerji düzeyi yüksek moleküller kullanılarak, enzimler aracılığı ile ADP nin (enerji düzeyinin yükseltilmesi) ATP ye dönüştürülmesi. Bütün canlılarda görülür.
B-Kemiosmoz yöntemi (Proton pompası) ile ATP sentezi
Zarla ayrılmış iki ortam arasında oluşturulan H+ yoğunluk farkına bağlı olarak ATP sentezlenmesi .Bu yöntemle ATP sentezi ni üçe ayırabiliriz



1-Bakterial ATP sentezi


2-Kloroplast ATP sntezi (Foto-fosforilasyon):

3-Mitokondrial ATP sentezi( Oksidatif-fosforilasyon):

Bütün canlılar güneşin ışık enerjisini kullanırlar.Işık enerjisinin canlıların kullanabileceği enerji formuna dönüşmesinde fotosentez ve solunum mekanizmaları rol alır.

KEMİOSMOTİK ATP ÜRETİMİ

Karakter
Archaea
Mor bakteri
Kloroplast
Mitokondri

Enerji kaynağı
Işık
Işık
Işık
NADH
Pompa
Bacteriorhodopsin
Bakteriyel photosystem, sitokrom-b / c
Photosystems I ve II, b sitokrom / f
Kompleksleri I, III ve IV
Ürünler
ATP
ATP
ATP, NADPH, oksijen
ATP, su

ATP nin önemi

1. ATP de, fosfat gruplar arasındaki yüksek enerjili bağ kararsız yapıda olup kolayca hidrolize olabilir.
2. Bu hidrolizi yaklaşık 7.3 kCal enerji açığa çıkar.
3. Bu enerji hücresel faaliyetleri için kullanılır.
4. ATP hidroliz geri çevrilebilir bir reaksiyondur.
5. ATP ,ADP’nin bir inorganik fosfat grubu P (i) bağlanması ile sentezlenir.
6. Bu bir yoğunlaşma reaksiyonu olup yaklaşık 7.3 kCal enerji gerektirir.
7. Bu yoğunlaşması reaksiyon için gerekli enerji; Katabolik tepkimeler ve redoks reaksiyonlarından gelir.
8. ATP sentetaz hem hidroliz ve ATP sentezini (Yoğunlaşma) katalizler.
9. ATP gerektiğinde kullanmak için ideal bir enerji kaynağıdır.

ATP evrensel enerji kaynağı molekülü olarak kabul edilir.

Nedenleri:
1. Tüm hücrelerde ATP’nin varlığı
2. Birçok metabolik (Katabolik veya anabolik) hücresel faaliyetlerinde ATP kullanımı
3.Hücrelerin ATP açlık etkisi – hücrelerde ATP sentezlenmez ise canlılık durur.
4. Farklıda olsa ATP sentezine yönelik aktivitelerin bütün canlılarda olması
5. Bütün canlılarda aynı ATP (prokaryotik ve ökaryotik hücreler) aynı veya farklı olaylarda kullanılır

HÜCRE - Hücre zarı özellikleri ve görevleri

HÜCRE

Hücre zarı özellikleri ve görevleri

• Hücreyi çepe çevre kuşatır
• Yağ-protein ve karbonhidrattan oluşur.Temel yapı yağdır.
• Hücreye şekil verir
• Hücreyi dış etkilerden korur
• Bazı organelleri oluşumunda rol alır(E.R.,Golgi, vb.)
• Madde alış verişini kontrol eder
• Hücrelerin birbirini ve kimyasalları tanımasını sağlar.
• Çok hücrelilerde hücrelerin birbirine bağlanmasını sağlar

Not:Hücre ve organel zarlarında özel enzimler,pigmentler,elektron taşıma sistemi ve taşıyıcı proteinler yer alır.
Hücrelerin yaşamlarının devamı bulundukları ortamdan ihtiyaç duydukları maddeleri alması ve bu ortama metabolik artıklarını vermesine bağlıdır.
Maddelerin sitoplazmik ortam ile dış ortam arasında alış verişinde hücre zarı engelini aşmak gerekir . Hücre zarları seçici geçirgendirler . (Organel zarları da ( E.R. , Golgi , Lizozom , Mitekondri , Kloroplast vb.) seçici geçirgendir.) Bitki , mantar ve bakterilerde ayrıca çeper ve kapsül engeli de bulunur.
Hücre Zarına Bağlı Oluşumlar
A-Hücre Çeperi

• Hücre zarı dışında cansız yapıdır.
• Temel yapı selüloz olup değişik bitkilerde lignin , suberin , pektin de birikebilir.
• Az esnek ve dayanıklıdır. Turgor oluşumuna neden olur.
• Hücreye şekil vererek dış etkilere karşı korur.
• Yüksek bitkilerde geçitler bulundurur.
• Bitki , mantar ve bakterilerde bulunur.
• Pinositoz ve fagositoza engeldir.
• Bitkilerde destek oluşumunu sağlayan en önemli yapıdır
• Hücre bölünmesinden sonra frogmaplastın gelişmesiyle oluşur.
• Geçirgendir.
• Bitki , mantar ve bakterilerde bulunur.

B-Glikokaliks

• Hayvansal hücrelerde bulunur.
• Hücre zarının dış kısmında bulunan karbonhidratlarca oluşturulur.
• Pinositoz ve fagositoza engel değildir.
• Hücrelerin birbirini ve salgıları tanımasını sağlar.
• Virüs reseptörleri olarak iş görür
• Bu yapılarda meydana gelen anormallikler kanserleşmeye neden olur.
• Hücreye antijen özellik kazandırır.Kalıtımın kontrolü altındadır Örn: Kan grupları
• Oluşumunda golgi etkendir

C-Kapsül

• Bakterilerde bulunur.
• Peptidoglikan yapıdadır
• Bakteriyi olumsuz koşullara karşı korur.
• Bakterilerin tutunma kapasitesini arttırır.
• Virüslerin girişini , pinositoz ve fagositozu engeller.

ORGANELLER
1-Endoplazmik Retikulum :

• Nukleus zarı , golgi ve salgı kofulları oluşumunda rol oynar.
• Hücre bölünmesinde ortadan kalkar bölünme sonunda tekrar oluşur.
• Hücrede asidik ve bazik tepkimeleri birbirinden ayırır.
• Taşıdığı ribozomlarla enzimatik salgıların oluşumunda rol oynar.
• Hücre zarı ile nukleus zarı arasında tek katlı zardan oluşmuş tüplü lamelli yapıdır.
• İyon depolanmasında rol oynar.
• Yağ özellikteki salgıların üretildiği yerdir.
• Madde ve iyonların hücre içinde taşınımında rol oynar.
• Prokaryot , yumurta , embriyonik ve alyuvar hücrelerinde bulunmaz.
• Granüllü ve granülsüz olarak iki çeşittir.

A:Granülsüz E.R. :

• *Üzerlerinde ribozom taşımazlar.
• *Protein olmayan salgıların üretiminde rol oynar.
• *Karaciğer , ovaryum , testis , böbrek üstü bezlerinde çok bulunur.

B:Granüllü E.R. :

• *Üzerlerinde ribozom taşırlar.
• *Nukleus yakınında bulunur.
• *Proteinsel ve enzimatik salgıların üretilmesinde rol oynar.
• *Protein sentezi hızlı olan hücrelerde çok bulunur.

2- Peroksizom :

• Tek katlı zardan oluşurlar.
• Protista , mantar , bitki ve hayvan hücrelerinde bulunur.
• Özellikle karaciğer , kas , böbrek hücrelerinde bulunur.
• İçlerinde katalaz enzimi taşırlar.

Katalaz Enzimi : Hücrede metabolizma sonucu oluşan zehir etkili H2O2 ‘ yi H2O ve O2 ‘ye çevirir.

Katalaz
2 H2O2 2 H2O + O2

3-Golgi Aygıtı :

• Olgunlaşmış eritrosit ve sperm hücreleri ile prokaryot hücrelerde bulunmaz.
• Tek katlı zardan oluşmuş yassı keseler şeklindedir.
• Tomurcuklanma ile içleri salgılarla , enzimlerle dolu keseler oluşturur.
• E.R.’ larda üretilen salgıların depolanması ve paketlenmesinde rol oynar.
• Selüloz , nişasta , glikojen ,glikoprotein,lipoprotein sentezinde rol oynar.
• Hücre zarı yapısına katılan protein ve yağlara karbonhidrat eklenmesinde rol oynar.
• Salgı yapan hücrelerle çok gelişmiştir. (Tükürük , mukus bezleri vb.)
• Bitki hücresinde fragmoplast , hayvan hücresinde glikokaliks oluşumunda rol oynar.
• Lizozomların oluşumunda rol oynar.

4- Lizozom :

• Tek katlı zardan oluşmuş kese şeklindedir.
• İçlerinde kuvvetli sindirim enzimleri taşırlar.
• Pinositoz , fagositoz yapan hücrelerde çok bulunur. Alyuvarlarda bulunmaz.
• Dışarıdan hücreye alınan besinlerin sindirimini sağlar.
• Hücrede işlevini kaybetmiş organel ve yapıların sindirimini sağlar.
• Dışarıdan hücreye giren bakteri ve toksinleri sindirerek etkisiz hale getirir.
• Spermin yumurtayı döllemesinde rol oynar. Döllenmenin oluşumunu sağlar.
• Hücre ölümünde hücre içeriğini sindirerek çürümeyi hızlandırır. (Otoliz)
• Bazı canlılarda başkalaşımda rol oynar. (Kurbağada larval organların yok olması)

5-Ribozom :

• Yapısında r-RNA ve protein bulunur.
• Nukleus ta meydana gelir.
• Hücrede protein sentezini gerçekleştirir.
• Protein sentezi fazla olan hücrelerde çok bulunur.
• Bağımsız metabolizmaya sahip bütün hücrelerde görülür.
• Olgun alyuvarlarda bulunmaz.
• Sitoplazma , E.R. zarında , nukleus zarı , mitekondri ve kloroplastlarda bulunur.
• Sitoplazmada serbest olan ribozom larda yapısal proteinler üretilir.
• Zar sistemine bağlı ribozomlar da enzimatik proteinler üretilir.
• Prokaryot ve eukaryot hücrelerin ortak organelidir.

6-Sentrozom :

• Dokuz adet ipliksi proteinin silindirik organizasyonuyla oluşur. İki sentroil den oluşur.
• Silindirik protein ipliklerin ortasında kendine özgü matrix vardır.
• Nukleus yakınında bulunur.
• Sil ve kamçı oluşumu ve hareketinde rol oynar.
• Bazı protista , ilkel bitkiler ve hayvansal hücrelerde bulunur.
• Yumurta ve alyuvar hücrelerinde bulunmaz.
• Hücre bölünmeden önce kendini eşler.
• Yapısında DNA olduğu varsayılmaktadır.
• Zigot sentrozomu sperm hücresinden alır.
• hücreden hücreye kalıtlanır

7- Mitokondri :

• İki katlı zardan meydana gelmiştir. Dış zar düz , iç zar kıvrımlıdır.
• İç zar kıvrımlarına krista denir. Üzerinde solunum enzimleri taşır.
• O2 ‘ li solunum yapan bütün eukaryotik hücrelerde bulunur. Alyuvarlarda bulunmaz.
• Enerji ihtiyacı fazla olan hücrelerde sayısı fazladır. (Karaciğer , kas sinir , böbrek h.)
• İç zarın içi matrixle doludur. Matrixle DNA , RNA , ribozom özel proteinler bulunur.
• Mitokondri de solunumla üretilen ATP hücrenin bütün yaşamsal olaylarında kullanılır.
• Mitokondri ler bölünmez tomurcuklanma ile çoğalırlar.
• Döllenme sonunda oluşan zigotta yumurtaya ait mitokondri ler bulunur. (Eşeyli üreyen canlılarda mitokondri ler anneden alınmıştır. Sentrozom ise babadan alınmıştır.)
• Mitokondri zarları ileri derecede seçici geçirgen zardır.

NOT: O2’li solunum yapan bakterilerde mitokondri yerine mesezom bulunur.
NOT : O2’ solunum

Enzim
C6H12O6 + 6 O2 ------------- 6CO2 + 6H2O + 38ATP

9-Plastidler :
A) Kloroplast:

• İki katlı zardan oluşmuştur.
• Bazı protista ve bitkilerde bulunur.
• İç zar içinde özel plazma olan stroma ve üzerinde klorofil bulunan granumlar bulunur.
• Stromada kendine özgü DNA , RNA , ribozom , protein ve mineraller bulunur.
• Protoplastlardan veya leucoplastlardan gelişir.
• Hücrede bölünerek sayısını artırabilir.
• Işık enerjisini ATP enerjisine çevirerek organik madde sentezi gerçekleştirir. (Üretilen ATP hücredeki diğer yaşamsal olaylarda kullanılmaz.)
• Bitkinin toprak üstü ışık olan genç kısımlarda bulunur.
• İşlevlerini kaybedince kromoplasta dönüşür.
• Bitkilerde fotosentez gerçekleştiren organeldir.

NOT : Fotosentez

Işık
6 CO2 + 6 H2O ---------------- C6H12O6 + 6 O2
kl .

B-Kromoplast :

• Bitkinin toprak altı ve toprak üstü kısımlarında bulunabilir.
• Fotosenteze yardımcıdırlar.
• Vitamin sentezinde rol oynarlar.
• Likopin (kırmızı) , karoten (turuncu) , ksantofil (sarı) ,rengi oluşturan pigment taşırlar.
• Meyve , çiçek ve yapraklarda renk oluşumunu sağlarlar. Üremeyi kolaylaştırır.

C-Leukoplast :

• Işık almayan toprak altı depo yapılarda bulunur. Renksizdirler.
• Işık alınca kloroplasta dönüşürler.
• Fotosentezde oluşan glikozun nişasta halinde depolanmasını sağlarlar.

10 Kofullar :

• Hücre zarı , E.R. ve golgi den meydana gelirler.
• Tek katlı zara sahiptirler.
• İçlerinde su , tuz , alkoloid , karbonhidrat ve diğer organik molekül bulundururlar.
• Kofullar sahip oldukları içerikle osmoz olayında etkili olurlar.
• Yaptıkları işe göre 4 (dört) çeşit koful vardır.

A-Besin Sindirim Kofulu

• Bazı protista ve akyuvarlarda görülür.
• Endositoz la besin alınmasıyla oluşur.
• Koful içeriği lizozom enzimleriyle sindirilir.
• Sindirim artıkları eksositozla dışa atılır.

B-Boşaltım Kofulu

• Tatlı sularda yaşayan tek hücrelilerde görülür.
• Hücreye giren fazla suyu dışa atarak hücreyi hemolizden korur.

C-Salgı Kofulu

• Golgi tarafından oluşturulur.
• İçinde özel salgı maddeleri taşır.
• Salgı yapan hücrelerde çok gelişmiştir.

D-Depo Kofulu

• Bitki hücrelerinde oldukça büyüktür.
• Bitkilerde koful zarına tonoplast denir.
• Su , hava ve artıkların depolanmasında rol oynar.
• Genç hücrelerde küçük , yaşlı hücrelerde büyüktür