Ziraat Fakultesi BAHE BTKLER BLM BBB307Bahe Bitkileri Fizyolojisi

Ziraat Fakultesi BAHÇE BİTKİLERİ BÖLÜMÜ BBB-307/Bahçe Bitkileri Fizyolojisi Prof. Dr. Leyla DEMİRSOY

METABOLİZMA FİZYOLOJİSİsolunum-dönüştürüldü BBB-307/Bahçe Bitkileri Fizyolojisi Hafta-4

SOLUNUM • Bitkiler çeşitli yaşamsal etkinlikleri yapmaları ve sürdürebilmeleri için serbest enerjiye ihtiyaç duyarlar. Bu serbest enerji fotosentez yoluyla elde edilen organik maddelerin, bitki tarafından yakılmasıyla (bağlı kimyasal enerjinin serbest hale sokulması) sağlanır. Organik maddelerin yakılmasında havanın serbest oksijeni kullanılır. İşte organik maddelerin oksijenle yakılıp, havaya CO 2 verilmesi olayına SOLUNUM denir. Havanın serbest oksijenini kullanarak yapılan solunuma da AEROBİK SOLUNUM denir. Solunum olayı basit olarak aşağıdaki denklemle formüle edilir: • Solunum, fotosentez olayının ters yönde cereyan etmesidir. Ancak Fotosentezde Asimilasyon, Solunumda Disimilasyon (Parçalama) vardır. Solunum, fotosentezin aksine karanlıkta da sürüp gittiğinden, bitkiler tarafından gündüz ve gece yapılmaktadır. Yalnız gündüz bitki dokusunda solunumla serbest kalan karbondioksit, büyük oranda aynı bitkide fotosentezde kullanıldığından solunumun oluşumu ayırt edilemez. Solunumda kullanılan başlıca organik maddeler karbonhidratlar, yağlar ve çeşitli asitler ve alkollerdir. •

Görüldüğü gibi solunum biyolojik bir oksidasyondur. Olayda şekerler, CO 2 ve suya parçalanır, serbest enerji sağlanır. Açığa çıkan enerjinin bir kısmı ısı olarak kaybedilir. Bu enerjinin önemli bir bölümü ise daha sonra büyüme, iyon birikimi gibi çeşitli yaşamsal olaylarda kullanılmak üzere hücrelerde kimyasal formda depo edilmektedir.

• Besinlerdeki kimyasal enerji, hücrede doğrudan kullanılamaz. Canlı hücrelerinde önce ortak bir enerji şekline dönüştürülür (ATP). Serbest enerjiyi kısa süreli depolayan ATP ihtiyaç hâlinde kullanılır. Canlılarda hareket, aktif taşıma, uyartıların iletimi ve biyosentez gibi faaliyetler, ATP’den sağlanan serbest enerjiyle gerçekleşir. Bu nedenle hücrede öncelikle ATP’nin sentezlenmesi gerekir. • Bir molekül glikoz, karbondioksit ve suya parçalandığı zaman 38 ATP molekülü oluşur.

• Hücre solunumu sayesinde organik moleküller parçalanır ve kimyasal enerji ile ATP sentezlenir (Şekil 1. 2). • Canlılarda ATP fosforilasyon tepkimeleriyle üretilir. ATP üretimi canlılarda substrat seviyesinde fosforilasyon, oksidatif fosforilasyon (Solunumda) ve fotofosforilasyon (Fotosentezde) olmak üzere farklı şekillerde gerçekleşir. • ATP hidroliz olduğunda büyük miktarda serbest enerji açığa çıkar. ATP'nin hidrolizi bu molekülden bir fosfatın ayrılması anlamına gelir.

AEROBİK SOLUNUM EVRELERİ 1. Glikolizis 2. Krebs döngüsü 3. Son Oksidasyon Evresi (Serbest enerjinin sitokrom sistemine aktarılması-elektron taşıma sistemi)

Glikolizis • Glikoliz, hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Glikozun enzim kullanılarak piruvik asite kadar parçalanması ve bu sırada bir miktar ATP’nin üretildiği tepkime dizisine GLİKOLİZ denir (Şekil 1. 4). • Özetle glikolizde iki pirüvik asit, 2 NADH+H+ ve toplam 4 ATP sentezlenir. Tepkimelerin başlangıcında tepkimeyi aktif hâle getirmek için 2 ATP kullanıldığından 1 molekül glikozdan pirüvata kadar net 2 ATP sentezlenmiş olur • Glikolizde açığa çıkan enerji ATP molekülünde tutulmaktadır. Oluşan 2 NADH+H+ molekülü (elektron taşıma sistemine nakledilir) ise solunumun son aşamasında ATP sentezinde rol alır.

Krebs Döngüsü • • • Krebs döngüsünde ilk oluşan ürün sitrik asit olduğundan Sitrik asit döngüsü olarak da bilinir. Mitekondride gerçekleşir. Krebs Çemberinde pirüvik asit, CO 2 ve H 2’lere kadar parçalanmış olur. Bu sırada da parçalanmış moleküldeki kimyasal bağ enerjisi canlı sistemde serbest duruma geçmiş olur. 4 CO 2 (atmosfere verilir), 6 NADH+H+, 2 FADH 2 (elektron taşıma sistemine nakledilir)oluşurken substrat düzeyinde fosforilasyonla 2 ATP de sentezlenmiş olur.

Son Oksidasyon Evresi • • Mitokondrilerin iç zarında bulunan ETS'ler aracılığıyla elektronların oksijene taşınması ve ATP sentezlenmesine oksidatif fosforilasyon denir. Solunumda üretilen enerjinin büyük kısmı bu evrede üretilir. Böylece bir glikoz molekülünden toplam 38 ATP sentezlenmiş olur. Glikoz molekülünün bağları arasındaki enerjinin yaklaşık % 40'ı ATP sentezinde kullanılır. Geri kalan % 60'ın az bir kısmı ısı olarak yayılırken diğer kısmı oksijenli solunumun son ürünleri olan H 2 O ve CO 2 moleküllerinin bağlarında kalır.

Glikoliz tepkimelerinden 2 NADH+H+, Krebs döngüsü tepkimelerinden 6 NADH+H+ ve 2 FADH 2 ETS’ye aktarılır. Bu arada toplam 10 NADH+H+ ve 2 FADH 2 ETS'ye iletilince 34 ATP molekülü oksidatif fosforilasyonla sentezlenmiş olur. Glikoliz ve Krebs döngüsünde de toplam 4 ATP, substrat seviyesinde fosforilasyonla sentezlenir. Böylece bir glikoz molekülünden toplam 38 ATP sentezlenmiş olur. Şekil: Bir glikoz molekülünden 38 ATP sentezlenir

Besinlerin Oksijenli Solunuma Katılım Yolları proteinler, karbonhidratlar ve yağlar enerji üretiminde hangi yollarla kullanılmaktadır ? Organik moleküllerin su kullanarak daha küçük yapı taşlarına parçalanması olayına hidroliz denir. Hidroliz tepkimeleri sonucunda karbonhidratlar glikoz ve diğer monosakkaritlere, lipitler gliserol ve yağ asitlerine, proteinler de amino asitlere parçalanır. • • • Polisakkaritler önce glikoza parçalanır. Glikoz Glikoliz ve Krebs döngüsü Lipitler önce gliserol ve yağ asitlerine parçalanır. Gliserol Glikoliz , Yağ asitleri Krebs Döngüsü Proteinlerden Amino asitler Glikoliz veya Krebs Döngüsünden solunum tepkimelerine katılırlar. Solunumda son ürün ? ? Karbonhidrat ve Lipitler kullanıldığında→ CO 2 ve H 2 O Proteinler kullanıldığında →CO 2, H 2 O ve NH 3

Fotosentez ve Solunumun Karşılaştırılması Fotosentez Solunum Yalnız yeşil bitki hücrelerinde olur Her tip hücrede Yalnız ışık altında cereyan eder Işıkta ve karanlıkta hücre yaşamı süresince devam eder Olay sırasında CO 2 ve H 2 O kullanılır Olay sırasında organik gıdalar ve oksijen kullanılır Olay sırasında oksijen açığa çıkar Olay sırasında su ve CO 2 açığa çıkar Güneş enerjisi kimyasal bağlı enerjiye dönüşür Kimyasal bağlı enerji serbest enerjiye dönüşür Olay sırasında ağırlık artışı olur Olay sırasında ağırlık azalması olur Organik gıdalar yapılır Organik gıdalar yakılıp parçalanır

Kaynaklar Vardar, Y. , 1996. Bitki Fizyolojisi. Ege Üniversitesi Yayınları. https: //app. box. com/shared/1 gcdm 7 ej 46. Prof. Burçin Çokuysal, Bitki Fizyolojisi Ders Notları. www. meb. gov. tr/ders_kitaplari/2012/ortaogretim/devlet/. . . /biyoloji_10. pdf. Milli Eğitim Bakanlığı, Biyoloji 10. Sınıf Ders Kitabı.