OKSİJENSİZ SOLUNUM (Fermantasyon)
Mayalanma olarak da bilinen fermantasyon işlemi, mikroorganizmalar ve bunların salgıladıkları enzimlerin organik maddelerde meydana getirmiş oldukları değişikliklerdir. Fransız kimyageri Louis Pasteur (Lui Pastör) 1857 de fermantasyonu maya hücrelerinde keşfetmiştir. Pastör, fermantasyon çalışmalarıyla pastörizasyonun esaslarını ortaya koymuştu ve bira ve şarapta meydana gelen her değişimin, bunları fermente eden veya bozan mikroorganizmalardan kaynaklandığı biliyordu. Deneylerini ‘’bira veya şarap herhangi bir mikroorganizma içermezse her hangi bir değişikliğe uğramaz.’’ varsayımından yola çıkarak sürdürmüştür.
Pastörün çalışmaları, günümüz gıda teknolojisinde hala yararlanılmakta olan pastörizasyon yönteminin temelini oluşturmaktadır.
Buna göre oksijensiz solunum, organik besinlerin, enzimlerle oksijensiz ortamda etil alkol, laktik asit ve diğer bazı maddelere kadar yıkılması şeklinde tanımlayabiliriz.Oksijensiz solunum, hücrenin sitoplazmasında meydana gelir.Glikoz, sitoplazmada enzimlerle birbirini takip eden seri reaksiyonlar sonucunda yıkılır.Sonuçta 4 ATP molekülünün sentezi yapılır.Reaksiyonların başında 2 ATP molekülü harcandığı için net kazanç 2 ATP molekülüdür.
Fermantasyon reaksiyonlarında, besinlerin parçalanması tam olarak gerçekleşmediği için enerjinin bir kısmı son ürünlerde bulunur. Bu nedenle fermantasyonla açığa çıkan enerji, oksijenli solunuma göre daha azdır.
Oksijensiz solunum yapan bakteriler, yaşamaları için gerekli olan enerjiyi fermantasyonla sağlamanın yanında, insanlara faydalı yönleri de vardır. Örnek olarak etil alkol, asetik asit, laktik asit, aseton, bütanol, sitrik asit, yoğurt ve peynir yapımını verebiliriz. Dolayısıyla oksijensiz solunumun endüstride büyük önem vardır.
Canlılarda oksijensiz solunum (fermantasyon) genelde iki şekilde olmaktadır.
à Etil alkol Fermantasyonu
à Laktik Asit Fermantasyonu
1. Etil Alkol Fermantasyonu
Önceleri fermantasyonun yalnız canlı hücrelerde meydana geldiği biliniyordu.Yapılan çalışmalar sonucu, fermantasyonun canlı hücrelerin dışında da gerçekleştiği ortaya çıkarıldı.Yapılan biyokimyasal çalışmalarda; bazı bakterilerin, maya hücrelerinin ve bitki tohumlarının oksijensiz ortamda enerji ürettiği gözlenmiştir.
Etil alkol fermantasyonunda genellikle glikoz molekülü kullanılır.Bu fermantasyonda; bir molekül glikoz, iki molekül etil alkol ve iki molekül karbondioksit yıkılır, sonuçta 4 ATP sentezlenir.
Alkolik fermantasyonun kısa denklemi aşağıda verilmiştir.
C6H12O6 + 2ATP enzimler 2C2H5OH+ 2CO2+ 4ATP
▬▬▬►
Ancak reaksiyonlar denklemde görüldüğü kadar basit olmayıp detaylı mekanizması aşağıda verilmiştir.
Alkolik mayalanma, 4 bölümde incelenir. Bunlardan ilk 3 bölüm glikoz, 4. bölüm ise son ürünün oluşması için gerçekleşen reaksiyonlardır.(Şekil – 1,1).
I.Bölüm: Glikozun reaksiyona girebilmesi için enerji alarak aktifleşmesi için gerekir (aktivasyon enerjisi).Gerekli olan bu enerji, ATP den sağlanır. Oksijenli solunum reaksiyonlarında da öğrendiğiniz gibi, bir molekül glikozun aktif olabilmesi için 2 molekül ATP ye ihtiyacı vardır. Böylece glikoz, ATP molekülünden enerji alarak enzimlerle önce glikoz fosfata, daha sonra da früktoz difosfata dönüşerek 3 karbonlu moleküllere yıkılır.
II. Bölüm: NAD koenzimi, substratlarda hidrojen çekerek indirgenir. Reaksiyonların devam etmesi için NADH+H gereklidir. NAD olmadan bu reaksiyonlar gerçekleşmez.
III. Bölüm: Bu bölüm ise 4 molekül ATP sentezlenir.Başlangıçta 2 ATP harcandığı için net kazanç 2 ATP’dir.
Bütün fermantasyon tiplerinde ve oksijenli solunumda glikozun pirüvata kadar olan reaksiyonları aynıdır. Buraya kadar olan reaksiyonlara glikoliz reaksiyonları denir.
IV. Bölüm: Burada pirüvik asitten CO2 ayrılarak asetaldehit oluşur. Asetaldehit ise, NADH+H+ deki hidrojenleri alarak etil alkole dönüşür. Bu reaksiyonlar sonunda serbest kalan NAD ise, glikoliz ve ATP üretimi için gereklidir.(Şekil – 1.3)
Fermantasyon tepkimeleriyle ortamda hidrojen ve pirüvat birikmesi önlenmiş olur.
à Not
Pastörizasyon, gıda sanayisinde, besin maddelerini hastalık yapıcı mikroorganizmalardan arındırmak amacıyla uygulanan ısıtma yöntemidir. İlk kez 1860’larda Fransız bilim adamı Louis Pasteur tarafından geliştirilen ve onun adıyla anılan bu yöntem, mikroorganizmaların ısı yardımıyla tahrip edilmesi esasına dayanır. İçinde enzim ve bakteri bulunan besleyici özelliği olan maddenin 60oC den 100oC dereceye kadar ısıtılarak öldürme veya etkisiz hale getirilme işlemidir.
Ortamda fazla miktarda alkol birikimi (%18’in üzerinde) zehir etkisi yapar, canlıyı öldürebilir.Bundan dolayı fazla alkol, hücre dışına atılarak reaksiyonların devamı sağlanır..Fermantasyon reaksiyonları sonucunda enerji üretiminin yanında; etil alkol, asetik asit, laktik asit, aseton, bütanol ve sitrik asit yapılır.
Hamur yapımında kullanılan mayaların gerçekleştirdiği fermantasyon sonucu açığa çıkan karbondioksit hamurun kabarmasını sağlar. Bu olayı aşağıdaki etkinliği inceleyerek daha iyi kavrayabilirsiniz.Sirke üretimi, üzümden alkol eldesi, gibi olaylar etil alkol fermantasyonuyla gerçekleşir.
2. Laktik Asit Fermantasyonu
Oksijen yetersizliği, çizgili (iskelet) kaslarda ve yoğurt bakterilerinde meydana gelen bir fermantasyon çeşididir.
Laktik asit fermantasyonunda glikoz, 2 molekül laktik aside yıkılır.Sonuçta 4 ATP sentezlenir.(net 2 ATP kazancı vardır).
Laktik asit fermantasyonu ile alkolik fermantasyonun pirüvik asite kadar olan reaksiyonları (glikoliz) birbirinin aynısıdır(Şekil-1.2).
Pirüvik asitten sonraki reaksiyonlarda farklı enzimler kullanıldığından ürünler de farklı olur. Laktik asit fermantasyonunun kısa denklemi aşağıdaki gibidir.
C6H12O6 + 2ATP enzimler 2C3H6O3 + 4ATP
▬▬▬►
Az miktarda laktik asit, kaslarda yumuşama meydana gelir. Bunun sonucu kaslar daha iyi çalışır.Eğer laktik asit fazla miktarda oluşursa, kana geçer ve beyindeki yorgunluk merkezini uyararak yorgunluğun meydana gelmesine neden olur.
Yine yoğurtta yaşayan Lactobacillus vulgaris bakterisi de laktik asit fermantasyonu yapar.Bu yüzden yoğurt yediğimizde uykumuz gelir.Laktik asit, ortam pH’sını düşürerek, sütteki proteinleri çökeltir.Buna sütün kesilmesi denir.
Omurgalıların çizgili kasları, yeterli oksijen bulunamadığı kritik durumlarda laktik asit fermantasyonu ile acil ATP ihtiyaçlarını karşılar. Birkaç dakikalık oksijen yetersizliğinde fermantasyonla sağlanan ATP enerji, hayat kurtarıcı olabilir. Daha sonra oksijen geldiğinde enerji üretimi normale döner.
à Not
Oksijensiz solunumla enerji üretimi; bakterilerin çoğunda, maya mantarlarında, omurgalıların çizgili kaslarında ve bazı tohumlarda gerçekleşir.
İnsanlarda ani ve hızlı kas hareketlerinde laktik asit fermantasyonu, tempolu hareketlerde ise oksijenli solunum meydana gelir. Buna göre, 100 m koşan bir atlet laktik asit fermantasyonu yaparken, maraton koşan atlet daha çok oksijenli solunum yapar.
Çizgili kas hücrelerinde, laktik asit oluşumunu sağlayan reaksiyonlar çift yönlüdür. Yani, oluşan laktik asit yeterli oksijen sağladığında tekrar pirüvik asite dönüşerek enerji elde eder.
Pirüvatın oksijensiz ortamda laktik asit ve etil alkol gibi ürünlere dönüşmesi, ortamdaki NADH+H+ yoğunluğuyla ilgilidir. Glikoliz sırasında üretilen NADH+H+ lerin, tekrar NAD.’ya oksitlenmesi gereklidir.
Eğer NAD oksitlenmezse glikoliz gerçekleşemez, ATP üretilemez ve bunun sonucunda da kas hücreleri enerjisiz kalacağından ölür (Şekil – 1.3).Gerek alkolik fermantasyonda, gerekse laktik asit fermantasyonunda daha önce de belirttiğimiz gibi net enerji kazancı 2 ATP’dir.
Bu enerji bir molekül glikozdaki toplam enerjinin %2-4’ü kadardır. Az enerji oluşmasından sebebi, enerjinin çoğunun fermantasyon ürünleri olan etil alkol ve laktik asit gibi moleküllerde bulunmasından kaynaklanır.
à Not
Hücre solunumu, enerji veren katabolik yollardır. Bu yollarla besin molekülleri parçalanır(ekzotermik) ve ATP sentezi için enerji sağlanır.
à Not
Hücre metabolizmasında denetim altında tutulur. Eğer hücre yoğun bir çalışmaya girerse solunum hızlanır.İhtiyacı karşılayacak kadar ATP varsa solunum yavaşlar ve organik moleküller başka işlevlerde kullanılır.Bu denetim enzimlerle sağlanır.
Hücre solunumu bizi canlı tutan enerjiyi üretmez, açığa çıkarır. Bizler metabolik faaliyetlerimiz sırasında besinlerde depolanmış olan enerjiyi açığa çıkarırız.
3. Oksijensiz Solunumu Etkileyen Faktörler
Bu reaksiyonlarda; oksijen, karbondioksit ve son ürünler (alkol, laktik asit vb.) önemli rol oynar. Ayrıca fermantasyonda kullanılan ham maddenin miktarının da %5 gibi bir düzeye kadar artırılması fermantasyonu pozitif yönde etkilerken, bu seviyeden sonra artması ise etkilemez.
Fermantasyon yapan canlılar, yüksek yoğunlukta karbondioksite dayanmalarına karşın, oksijen yoğunluğuna karşı genelde hassastırlar.
Fermantasyon reaksiyonları enzimatik reaksiyonlar oldukları için yüksek sıcaklıktan etkilenir.
4. Solunum Çeşitlerinin Karşılaştırılması
Etil alkol ve laktik asit fermantasyonu hücrenin sitoplazmasında gerçekleşir. Olayların gerçekleşmesinde ATP kullanılır ve enzimler görev yapar. Her iki olayda da glikoliz reaksiyonları görülür. Yine eşit sayıda ATP üretilir. Ancak, son ürünler ve meydana geldikleri canlı grupları farklılık gösterir.
Oksijensiz Solunum İle Oksijenli Solunumun Karşılaştırılması
Oksijensiz solunum ve oksijenli solunum, besinlerdeki kimyasal enerjiden ATP üreten metabolik olaylardır. Her iki yolda da glikoz ve diğer organik maddeleri oksitlemek için glikoliz kullanılır. Glikoliz reaksiyonlarında substrat seviyesinde fosforilasyon ile 2 ATP üretilir.
Yine her iki olaydaki glikolizde besinlerden koparılan elektronları tutan NAD+ kullanılır.Aralarındaki temel fark, oksitlenme mekanizmasından kaynaklanır.Fermantasyonda son elektron alıcı pirüvat (laktik asit oluşumu) ya da aset aldehit (alkolik fermantasyon) organik molekülleridir.Buna karşılık oksijenli solunumda NADH+H+dan gelen elektronların son alıcı oksijendir.Böylece glikoliz için gerekli olan NAD+ yeniden oluşturulurken, elektronlarında ETS’de NADH+H+ dan oksijene basamak basamak aktarılması sırasında oksidatif fosforilasyonla ATP üretilir.
Oksijenli solunuma özgü olan Krebs Döngüsünde pirüvatın oksidasyonunda elde edilen ATP miktarı çok fazladır. Oksijen yokluğunda ise pirüvatta depolanmış enerji hücre tarafından kullanılmaz. Bu nedenle oksijenli solunumla her şeker molekülünden fermantasyona oranla çok daha fazla enerji elde edilir. Her glikoz molekülü için oksijenli solunumla elde edilen ATP, fermantasyonla elde edilenin 19 katıdır.
Mayalar ve birçok bakteri oksijenli solunum ya da fermantasyonun her hangi birinin kullanarak yaşamlarını sürdürürler. Bu gibi türler fakültatif anaeroblar olarak adlandırılır. Kas hücrelerimizde hücre düzeyinde fakültatif anaeroblar gibi davranır. Fakültatif anaerob bir hücrede, oksijen yokluğunda pirüvat, krebs döngüsüne girmez.
à Not
Üremeleri sırasında, oksijene olan gereksinimlerini belirlemek amacıyla üç farklı bakteri türü alınmış, özel bir ekim yöntemi kullanılarak üç ayrı deney tüpünde üretilmiştir.
Bu bakteri türlerinin, deney tüplerindeki besiyerinde, üreyebildikleri bölgeler şekilde gösterildiği gibi olmuştur.
Oksijen varlığında ise, pirüvat, asetil CoA’ya çevrilebilir ve Krebs döngüsü sırasında oksidasyon devam eder. Bu nedenle bir fakültatif anaerob bakterinin, oksijenli solunumla üretilen miktarda ATP’yi fermantasyonla üretebilmek için, fazla miktarda şeker kullanması gerekir.
à Not
Anaerobik arıtma, mikroorganizmaların organik atıkları, serbest oksijensiz bir ortamda, metan, karbondioksit, hücresel ve diğer organik maddelere çevirdiği biyolojik bir işlemdir.
Anaerobik arıtmada enerjinin tüketimi yerine üretimi söz konusudur. Çünkü bu yöntem sonucunda oluşan biyogaz, diğer birçok yakıt kaynağıyla neredeyse aynı verime sahiptir.
Özellikle yüksek konsantrasyonlu artık su arıtımında tesis, kendi ihtiyacını rahatlıkla karşılamakta hatta fazla enerji üretebilmektedir.
Bu durum ayrıca, atık su arıtmanın çok pahalı olduğunu ve enerji gerektiğini düşünen sanayici için dikkat çekici bir husus olmaktadır.
ETKİNLİK 04
Aşağıdaki ifadelerde doğru olanların başına ‘’D’’ yanlış olanların başına ‘’Y’’ harfi yazınız. Yanlışsa kısaca açıklayınız.
1.Glikozun; oksijensiz ortamda etil alkol ve laktik asite yıkılmasına ‘’oksijensiz solunum’’ denir.(D)
2.Oksijen yetersizliğinde, çizgili (iskelet) kaslarda ve yoğurt bakterilerinde alkol meydana gelir.(Y)
Hayır. Laktik asitte meydana gelir.
3.Fermantasyonda, net enerji kazancı 2 ATP’dir.(D),
4.Fermantasyon reaksiyonları yüksek sıcaklıktan etkilenmez.(Y)
Etkiler. Çünkü reaksiyonlar için sıcaklık önemlidri.
5.İnsanlarda ani ve hızlı kas hareketlerinde laktik asit fermantasyonu, tempolu hareketlerde ise oksijenli solunum meydana gelir.(D)
6.Omurgalılar, yeterli oksijen bulunamadığı kritik durumlarda alkolik fermantasyon ile acil ATP ihtiyaçlarını karşılar.(D)
7.Laktik asit fermantasyonu ile alkolik fermantasyonun pirüvik asite kadar olan reaksiyonları (glikoliz) birbirinin aynısıdır.(D)
8.Alkolik fermantasyon yapan canlıların ortamında fazla miktarda alkol birikimi, alkolik fermantasyonu hızlandırır.(Y)
Yavaşlatır.
9.Fermantasyon reaksiyonları sonucunda enerji üretiminin yanında; etil alkol, asetik asit, laktik asit, aseton, bütonal ve sitrik asit yapılır. (D)
10.Fermantasyon reaksiyonlarında, parçalanma tam olmadığından enerjinin bir kısmı son ürünlerde bağlı kalır.(D)
11.Anaerobik bakteriler yaşamaları için gerekli olan enerjiyi oksijensiz solunumla sağlarken, insanlara faydalı yönleri vardır. (D)
12.Oksijenli solunum ve fermantasyon, enerji veren anabolik olaylardır.(Y)
Hayır. Fermantasyon kataboliktir.
13.Pirüvik asit, ortamda oksijen bulunması durumunda alkol veya laktik aside dönüşür.(Y)
Dönüşmez.
14.Oksijenli solunum yapan bir hücrenin enerji verimi %40, oksijensiz solunumda ise hücrenin enerji verimi %2-10 arasındadır.(D)
15.Oksijensiz solunum, bakteri, bitki ve hayvanlarda görülebilir.(D)
16.Oksijensiz solunumu reaksiyonları her hücre çeşidinde gerçekleşir.(Y)
Hayır.
17.Laktik asit sütün pH’sını düşürerek kesilmesine neden olur.(D)
18.Fermantasyon çeşitlerinde son ürünlerin farklı olması farklı sayıda ATP üretiminden kaynaklanır.(Y)
Laktik ve etil alkol fermantasyonunda net 2 ATP elde ediliyor.Son ürünler farklı olsa bile 2 ATP elde edilir.
19.Hücre solunumu her hücrede gerçekleşmez.(Y)
Gerçekleşir. Bazı canlılarda oksijenli solunum, bazılarında canlılarda ise oksijensiz solunum gerçekleşir.
20.Fermantasyon çeşitlerinde ve oksijenli solunumda enzimler görev yapar, ATP enerjisi kullanılır.(D)
ETKİNLİK 05
Adenozin trifosfat (ATP): ATP, hemen hemen DNA zincirinin tek bir nükleotid halkası büyüklüğünde ve karmaşıklığında bir moleküldür.
Nikotinamit adenin dinükleotit (NAD): Hücrelerinde bulunan önemli bir Koenzimdir. Elektron taşıyarak indirgenme potansiyelinin moleküller arasında aktarılmasında rol oynar.
Glikoliz:Glikozin enzimlerle pirüvik asite (pirüvat) kadar yıkılması olayıdır. Bütün canlılarda glikoliz reaksiyonları aynı şekilde gerçekleşir.
Pastörizasyon: Gıda sanayisinde, besin maddelerini hastalık yapıcı mikroorganizmalardan arındırmak amacıyla uygulanan ısıtma yöntemidir.
Oksijensiz solunum: Organik besin maddelerinin oksijen kullanımından yıkılarak enerji üretmesine denir. Fermantasyon (oksijensiz solunum) olayının tamamı hücrenin sitoplazmasında meydana gelir.
Etil alkol fermantasyonu: Tüm canlılarda sitoplazmada gerçekleşir. Besinler tam olarak parçalanamaz. Net 2 ATP açığa çıkar.
Laktik asit fermantasyonu: Oksijen yokluğunda bazı bakteri ve hayvan hücrelerinde görülen bir fermantasyon biçimidir. Net 2 ATP açığa çıkar.
Fosforilasyon: Genel olarak ATP üretimi anlamına gelmektedir. Bir moleküle fosforil grubu eklenmesi demektir.
Pirüvat: Metabolizmada önemli rol oynayan pirüvik asit, bazı aminoasitlerin aminin giderilmesi yoluyla proteinlerden ve glikoz yoluyla glikojen ile glikozdan elde edilebilir.
ETKİNLİK 06
Aşağıdaki cümlelerde boş bırakan yerleri doldurunuz.
1.Alkolik fermantasyonla laktik asit fermantasyonu ……... reaksiyonları aynıdır.(glikoz)
2.Pirüvatın laktik asitle etil alkol gibi ürünlere dönüşmesi, ortamdaki …….. varlığıyla ilgilidir.(oksijen)
3. …….. fazla miktarda oluşursa kana geçer ve beyindeki yoğunluk merkezini uyararak yorgunluğun meydana gelmesine neden olur.(laktik asit)
4.Fermantasyon reaksiyonları …….sitoplazmasında gerçekleşir.(hücre)
5.Fermantasyon tepkimelerinde enerjinin çoğu son ……..olarak adlandırılan organik maddelerde bulunur.(ürünler)
6.Hücrelerde ……….enerjisi enzimlerle düşürülerek reaksiyonların vücut sıcaklığında meydana gelmesi sağlanır.(aktivasyon)
7……….solunumunda organik moleküllerin basamak basamak yıkılması esnasında açığa çıkan kimyasal enerji ile ATP sentezlenir.(hücre)
8.Hücrede ……….dönüşüm olayında etkili olan yapılar sitoplazma, mitokondri ve kloroplast şeklindedir.(enerji)
9.Enerji dönüşümlerinde enerjinin bir bölümü ……….olarak canlı sistemlerinden uzaklaştırılır.(ısı)
10. Solunum reaksiyonlarında son ürünlerin farklı olmasında …………etkilidir.(enzimler)
BULMACA
1.Glikozun, iki molekül etil alkol ve iki molekül karbondioksite yıkılıp, sonuçta 4 ATP nin sentezlendiği olay. (alkolik fermantasyon)
2.Hücre glikolizin meydana geldiği ortam.(sitoplazma)
3.Glikozun, oksijensiz ortamda etil alkol, laktik asit ve diğer bazı maddelere kadar yıkılması reaksiyonlarına denir.(oksijensiz solunum)
4.İki atomu veya molekülü bir arada tutan kuvvete denir.(kimyasal bağ)
5.Yüksek enerji bağının bulunduğu element((fosfor)
6.Bağ enerjisinin ölçme birimidir.(kalori)
7.Kimyasal reaksiyonların başlaması için gerekli olan enerji şeklidir.(aktivasyon)
8. Hücrelerde yüksek kimyasal bağ enerjisinin bulunduğu en önemli molekül.(ATP)
9.Glikoliz reaksiyonlarının devamlılığını sağlayan molekül.(NAD)
10.Bütün fermantasyon tiplerinde ve oksijenli solunumda glikozun pirüvata kadar olan reaksiyonlarına verilen ad.(glikoliz)
11.Oksijen yetersizliğinde, çizgili (iskelet) kaslarda ve yoğurt bakterilerinde meydana gelen bir fermantasyon çeşit.(laktik asit)
12.Besinlerdeki enerjinin kaynağı.(güneş)
13.Hücrelerde enerji molekülü olarak görev yapar.(ATP)
14.Canlılığın en temel gereksinimlerinden biri.(enerji)
15.Etil alkol fermantasyonunda ve laktik asit fermantasyonunda net olarak kazanılan ATP miktarı(iki)
16.Enerji dönüşümünde kullanılmayan enerjinin çeşidi.(ısı)
ÇÖZÜMLÜ TEST
1.Aşağıdaki birinci şekilde gibi cıva dolu bir tüpe, çimlenmekte olan ve yeşil olmayan tohumlar yerleştiriliyor. İki gün sonra bu tohumların üzerinde, ikinci şekilde görüldüğü gibi bir gaz toplanıyor.
Bu gazın ne olduğunu anlamak için, aşağıdakilerden hangisini kullanmak gerekir?
A)Kireç suyu B)Tuz asidi C)Oksijenli su
D)Damıtık su E)Tuzlu su
Cevap: A
2.Aşağıdakilerden hangisi, hücrelerde birim zamanında üretilen ATP miltarı ile doğrudan ilişkili değildir?
A)Lizozom B)Sıcaklık C)Mitokondri
D)Glikoliz E)Enzim
Cevap: A
3.Hücrelerde (ökaryot) gerçekleşen enerji dönüşüm olayları şunlardır:
- ADP+P à ATP
- C6H12O6 à 6CO2+ 6H2O + 38 ATP
- C6H12O6 à 2 Laktik asit + 2 ATP
Aşağıdaki olaylardan hangisi bu olaylarla ilgili yanlış bir açıklamadır?
A) ATP sentezi, bir fosforilasyon olayıdır.
B) Mitokondride gerçekleşirler.
C)Aynı hücrede gerçekleşebilirler.
D) NAD yükseltgenmesi görülür.
E) Sitoplazmada görülürler.
Cevap: B
4.Etil alkol fermantasyonu ve laktik asit fermantasyonunun genel reaksiyon denklemleri şöyledir:
C6H12O6 + 2ATP à2C2H5 -OH+ 2CO2+ 4ATP
C6H12O6 + 2ATP à2C3H6O3 + 4ATP
Aşağıdaki verilenlerden hangisi, bu reaksiyonların ortak özelliklerinden değildir?
A) ATP kullanılması ve oluşması
B) Ekzotermik reaksiyonlar olmaları
C) Sitoplazmada meydana gelmeleri
D) Aynı hücrelerde meydana gelmeleri
E) Pirüvata kadar olan reaksiyonların ortak olarak gerçekleşmesi
Cevap: D
5.Hücrelerde gerçekleşen,
I.Bir molekül glikojenin, CO2 ve H2O moleküllerine kadar yıkımı
II. Bir molekül ATP nin, ADP ve fosforik asit moleküllerine yıkımı
III. Bir molekül glikozun, etil alkol ve CO2 moleküllerine kadar yıkımı
IV. Bir molekül glikozun, CO2 ve H2O moleküllerine kadar yıkımı
şeklinde olaylar, aşağıdakilerin hangisinde, en az enerji üretilenden en çok enerji üretilene doğru sıralanmıştır?
A) I-III-IV-II B)I-IV-II-III C)II-III-IV-I
D)III-I-II-IV E)IV-II-III-I
Cevap: C
6.Hücrelerde enerji elde etmede izlenen metabolik yollardan bazıları aşağıda verilmiştir.
I. Glikoliz
II. Fotosentez
III. Etil alkol fermantasyon
Bu metabolik yollardan hangileri hem çizgili kas hücrelerinde hem de geçici anaerob bakterilerde gerçekleşir?
A)Yalnız I B)Yalnız II C)Yalnız III
D)I ve II I ve III
Cevap: A
ÇALIŞMA SORULARI
1.Solunumun canlılık olayıyla ilişkini açıklayınız.
1.Solunum, hücre için gerekli olan enerjiyi sağlamaktır. Enerji, canlılığın temeli olduğu için, doğada bulunan bütün canlılar, gece gündüz solunum yapar. Solunumun amacı yeni yapılacak organik moleküllerin yapıtaşlarını oluşturmaktır.
2.Oksijensiz solunumun özellikleri nelerdir?
2.-Enerji ihtiyacı az olan canlılarda görülür.
-Maya hücrelerinde, bazı bakterilerde ve oksijen yetersizliğinde çizgili kas hücrelerinde görülür.
-Oksijen kullanılmaz.
-Sitoplazmada gerçekleşir.
-ETS görev yapmaz.
3.Hem oksijenli hem de oksijensiz solunum yapan canlılara örnekler veriniz. Bu olayın canlılar için önemini belirtiniz.
3.İnsanlar bu olayın canlılar olayıyla ilişkisi solunumlarını yapmasıdır.
4.Yukarıdaki şekilde bir hedefe ok atılması olayı verilmiştir.
Bu olay sırasında koldaki kas hücrelerinde gerçekleşen enerji dönüşümlerini açıklayınız
4.Laktik asittir. Kimyasal enerjiye dönüşüyor.
5.10 molekül glikozun yıkımıyla gerçekleştirilen fermantasyonda, hücrenin net ATP kazancı ve bu tepkime sonucu çıkan etil alkol ve karbondioksit molekül sayısı nedir?
5.20 ATP çıkar. Net 20 etil alkol, 10 karbondioksit çıkar.
6.Hücresel solunumda kullanılan ve meydana gelen ürünler nelerdir?
6.C6H12O6 + 2ATP kullanılır, 2C3H6O3 + 4ATP ve 2C3H6O3 + 4ATP açığa çıkar.
7.Oksijenli solunumu, oksijensiz solunumdan ayıran özellikleri belirtiniz.
7.Bazı bakterilerde, protistlerin çoğunda, bitki ve hayvan gibi ökaryot çok hücreli canlılarda görülür.
Enerji ihtiyacı fazla olan canlılarda görülür.
Oksijen kullanılır.
ETS görev yapar.
Enerji verimi %40 civarındadır.
Son elektron alıcısı oksijendir.
Koenzim olarak NAD ve FAD kullanılır.
8.Oksijensiz solunumla oksijenli solunumun ortak yönlerini belirtiniz.
8.Substrat düzeyinde fosforilasyonla ATP sentezlenir.
Başlangıç tepkimelerinde bir glikoz molekülünün aktivasyonu için 2 ATP harcanır.
Glikoliz evresi sitoplazmada gerçekleşir.
Tepkimeler enzimlerin denetiminde gerçekleşir.
Isı açığa çıkar.
9.Oksijensiz solunum olayında NAD molekülünün rolünü açıklayınız.
9.Koenzim olarak rol yapar.
10.Fermantasyon yeterli besin ve canlı olmasına rağmen reaksiyonlar sürekli olarak meydana gelmez.
Bunun nedenini açıklayınız.
10..Enzim yoktur.
11.Fermantasyon teknoloji nedir?
Bununla ilgili geniş bilgi toplayınız.
11. Fermantasyon teknolojisi
çeşitli tarımsal ürünlerden mayalandırma yoluyla sirke alkollü içki turşu boza gibi gıda maddelerinin elde edilmesi için yapılan teknolojidir.
12.Etil alkol fermantasyon ile laktik asit fermantasyonunu karşılaştırınız.
12.Etil alkol sonucunda çıkanlar à 2C3H6O3 + 4ATP
Laktik asit sonucunda çıkanlar à 2C3H6O3 + 4ATP
13. C6H12O6 + 2ATP enzimler ……………….. + ………………
▬▬▬►
Yukarıda etil alkol fermantasyonunun reaksiyonu verilmiştir.
Reaksiyonu tamamlayınız.
13. 2C3H6O3 + 4ATP
14.Bekletilmiş sütte kesilme, yoğurtta ise ekşime görülür.
Bu olayın nedenini açıklayınız.
14.Oksijensiz solunumdur.
15.5 molekül glikozun kullanıldığı fermantasyon olayında tepkimelerin başlayabilmesi için gerekli olan ATP miktarı ne kadardır?
15.10 ATP miktarı.
16.Sporcular müsabakalara çıkmadan önce hafif egzersiz hareketleri yapar.
Bunun nedenini açıklayınız?
17.Çizgili kaslarda laktik asit sağlandığı için sporcular da laktik asidin iyi sağlanması için egzersiz yaparlar.
TARAMA TESTİ – 3
1.Canlılarda görülen oksijensiz solunum çeşitlerinden biri de laktik asit fermantasyonudur.
Laktik asit fermantasyonu ile ilgili olarak aşağıdakilerden hangisi yanlıştır?
A)Çizgili kas hücrelerinde ve bazı bakterilerde görülür.
B)Kaslarda laktik asit birikmesi canlıya yorgunluk hissi verir.
C)Oluşan laktik asit, karaciğerde glikoza dönüştürülür.
D)Az miktarda oluşan laktik asit, kasların yumuşamasını sağlar.
E)Bir hücre alkolik ve laktik asit fermantasyonu birlikte gerçekleşir.
Cevap: E
2.Oksijensiz solunumda (fermantasyon) kullanılan enzimlere göre farklı son ürünler oluşur.
farklı fermantasyon olayları dikkatle alındığında aşağıdaki moleküllerden hangisi reaksiyonlarda ortak olarak görülür?
A)Pirüvat B)Laktik asit
C)Etil alkol D)Asetik asit
E)Sitrik asit
Cevap: A
3.Etil alkol ve laktik asit fermantasyonu ile ilgili aşağıda verilenlerden hangisi ortak değildir?
A) CO2 nin açığa çıkması
B) Organik maddelerin meydana gelmesi
C) Enzimlerin rol oynaması
D) Sitoplazmada gerçekleşmesi
E) Reaksiyon başlangıcında ATP kullanılması
Cevap: A
4.Oksijensiz solunum çeşitleriyle ilgili olarak;
I.ATP sentezlemesi
II. CO2 nin açığa çıkarılması
III. Sitoplazmada gerçekleşmesi
IV. Enzimlerin kontrolünde gerçekleşmesi
özelliklerden hangileri ortaktır?
A)I ve II B) II ve III C) II ve IV
D) I, III ve IV D)I, II, III ve IV
Cevap: D
5.Aşağıda glkozun bazı dönüşüm reaksiyonları verilmiştir.
I. Glikoz ----- Fruktoz difosfat
II. Glikoz ----- Etil alkol
III. Glikoz ----- Pirüvat
IV. Glikoz ----- Yağ asiti
Bu olaylar sırasında enerji harcanan ve enerji oluşanlar aşağıdakilerden hangisinde verilmiştir?
Enerji harcanan Enerji oluşan
A) I ve II III ve IV
B) I ve III II ve IV
C) II ve III I ve IV
D) I, II, III ve IV II ve III
E) I, II, III ve IV I, III ve IV
Cevap: D
6.Aşağıda alkolik fermantasyon sırasında gerçekleşen bazı olaylar verilmiştir.
I.ATP kullanılması
II. Fosfogliserik asit oluşumu
III. Pirüvat oluşumu
IV. Etil alkol oluşumu
V. CO2 çıkışı
VI. NADH2 meydana gelmesi
Bu olayların gerçekleşme sırası aşağıdakilerden hangisinde verilmiştir?
A) I-II-III-IV-V-VI
B) VI-V-IV-III-II-I
C) I-II-VI-III-V-IV
D) I-VI-II-III-V-IV
E) VI-V-III-II-I-IV
Cevap: D
7.Aşağıda hücre solunumuyla ilgili bazı maddeler verilmiştit.
I. CO2
II. Pirüvat
III. ATP
IV. NAD
V.Laktik asit
Bunlardan hangisi etil alkol fermantasyonu gerçekleşirken meydana gelmez?
A) I B)II C)III D)IV E)V
Cevap: E
8.Aşağıda hücre solunumu ile ilgili biyolojik bir reaksiyon verilmiştir.
Pirüvat + NADH2 à ………. + NAD
Reaksiyonda boş bırakılan yere;
I. Laktik asit
II. Etil alkol
III. Glikoz
IV. Fosfogliser aldehit
Şeklinde moleküllerden hangileri yazılabilir?
A) I ve II B) I ve III C) II ve III
D) I,II ve IV E)II, III ve IV
Cevap: A
9.Hücre solunumu, temel besin maddelerinin oksijenle tepkimeye girerek, besinlerdeki kimyasal enerjiden ATP sentezlemesi olayıdır. Ancak aynı ortamda bulunan glikozla oksijen molekülünün kendiliğinden birleşmesi görülemez.
Bunun nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
A) Oksijenin glikoza temas edememesi
B) Gerekli aktivasyon enerjisinin bulunmaması
C) Enzimlerin takım halinde çalışmaması
D) Ortam pH2ın farklı olması
E) Oksijen yoğunluğunun düşük olması
Cevap : B
10.Şekildeki reaksiyonlarda bazı mikroorganizmalarda görünen etil alkol fermantasyonu özetlenmiştir.
Bu reaksiyonlarla ilgili olarak, aşağıda belirtilenlerden hangisi yanlıştır?
A)Net enerji kazancı 2ATP’dir
B)NAD hem indirgenir, hem de yükseltgenir.
C)Son üründe bir miktar enerji bulunur.
D)Reaksiyonlar, enzimlerin kontrolünde gerçekleşirler.
E)Pirüvata kadar olan reaksiyonlar hücrelerde farklılık gösterir.
Cevap: E
11.Şekilde görülen etkinlikte, şişe içine şekerli su ve bir tatlı kaşığı hamur mayası koyup, ağzına balon geçirilip oda sıcaklığında bir müddet bekletildiğinde balonun şiştiği gözlenmiştir.
Aşağıdakilerden hangisi bu etkinlikle ilgili yanlış bir açıklamadır?
Cevap: D
12.Oksijensiz solunumun enerji üretiminin yanında, insanlara faydalı yönleri de vardır.
Aşağıdakilerden hangisi, oksijensiz solunumun belirtilen özelliği ile ilgili yanlış bir açıklamadır?
A)Hamurun mayalanması
B)Peynir yapımı
C)Yakıt olarak kullanılan gazların üretimi
D)Karbondioksit molekülünün meydana gelmesi
E)Çeşitli meyvelerden sirke yapımı
Cevap: D
13.4 molekül glikozun O2’li solunumla net X ATP, aynı sayıda glikozun O2’ siz ortamda parçalamasından ise net Y kadar ATP üretiliyor.
Buna göre X/Y ‘nin sonucu aşağıdakilerden hangisidir?
A) 4 B) 8 C) 19 D) 32 E) 64
Cevap: D
14.Bazı enzimler her hücrede bulunduğu halde bazı enzimler sadece bazı hücrelerde bulunur.
Aşağıdaki moleküllerden hangisiyle ilgili enzimler bütün hücrelerde bulunmaz?
A) ATP sentezi B) Glikoliz
C) ATP’nin hidrolizi D) NAD sentezi
E) FAD sentezi
Cevap: E
