İçerik
Aerobik solunum, anaerobik solunum ve fermantasyon canlı hücrelerin besin kaynaklarından enerji üretme yöntemleridir. Tüm canlı organizmalar bu işlemlerden birini veya daha fazlasını yürütürken, yalnızca belirli bir organizma grubu yapabilir fotosentez güneş ışığından yiyecek üretmelerini sağlar. Bununla birlikte, bu organizmalarda bile, fotosentez ile üretilen yiyecekler, hücresel solunum yoluyla hücresel enerjiye dönüştürülür.
Fermantasyon yollarına kıyasla aerobik solunumun ayırt edici bir özelliği, oksijen ve glikoz molekülü başına daha yüksek enerji verimi için ön koşuldur.
Glikoliz
Glikoliz, glikozun kimyasal enerjiye parçalanması için hücrelerin sitoplazmasında yürütülen evrensel bir başlangıç yoludur. Her bir glikoz molekülünden salınan enerji, iki adenosin trifosfat molekülünün (ATP) ve ilave bir NADH molekülünün üretilmesi için dört adenosin difosfat molekülünün (ADP) her birine bir fosfat eklemek için kullanılır.
Fosfat bağında depolanan enerji diğer hücresel reaksiyonlarda kullanılır ve genellikle hücrenin enerji "para birimi" olarak kabul edilir. Bununla birlikte, glikoliz iki ATP molekülünden enerji girişi gerektirdiğinden, glikolizden elde edilen net verim glikoz molekülü başına sadece iki ATP molekülüdür. Glikozun kendisi glikoliz sırasında piruvatta parçalanır.
Aerobik Solunum
Aerobik solunum, mitokondrilerde oksijen varlığında meydana gelir ve işlem yapabilen organizmalar için enerjinin çoğunu verir. Piruvat, mitokondri içine taşınır ve sitrik asit döngüsünün ilk aşamasında sitrik asit üretmek için daha sonra oksaloasetat ile birleştirilen asetil CoA'ya dönüştürülür.
Takip eden seri sitrik asidi tekrar oksaloasetata dönüştürür ve NADH ve FADH olarak adlandırılan yolla birlikte enerji taşıyan moleküller üretir2.
Krebs döngüsünün her bir dönüşü, elektron taşıma zinciri boyunca bir ATP molekülü ve ilave bir 17 ATP molekülü üretme yeteneğine sahiptir. Glikoliz, Krebs döngüsünde kullanılmak üzere iki piruvat molekülü verdiğinden, aerobik solunum için toplam verim, glikoliz sırasında üretilen iki ATP'ye ek olarak glikoz molekülü başına 36 ATP'dir.
Elektron taşıma zinciri sırasında elektronlar için terminal kabul edici oksijendir.
fermantasyon
Anaerobik solunumla karıştırılmaması için, fermentasyon, hücrelerin sitoplazması içindeki oksijenin yokluğunda meydana gelir ve glikolizi sürdürmek için gereken enerjiyi taşıyan molekülleri üretmek için piruvatı bir atık ürüne dönüştürür. Fermantasyon sırasında üretilen tek enerji glikolizden geçtiğinden, glikoz molekülü başına toplam verim iki ATP'dir.
Enerji üretimi esasen aerobik solunumdan daha az olmakla birlikte, fermantasyon, oksijenin yokluğunda yakıtın enerjiye dönüştürülmesine izin verir. Fermantasyon örnekleri, insanlarda ve diğer hayvanlarda laktik asit fermantasyonunu ve maya ile etanol fermantasyonunu içerir. Atık ürünler, organizma aerobik bir duruma tekrar girdiğinde geri dönüşür veya organizmadan çıkarılır.
Anaerobik Solunum
Seçilmiş prokaryotlarda bulunan anaerobik solunum, aerobik solunum gibi bir elektron taşıma zincirini kullanır ancak oksijeni bir terminal elektron alıcısı olarak kullanmak yerine, diğer elementler kullanılır. Bu alternatif alıcılar nitrat, sülfat, kükürt, karbon dioksit ve diğer molekülleri içerir.
Bu süreçler, topraktaki besin maddelerinin döngüsüne katkıda bulunan ve bu organizmaların diğer organizmaların yaşayamayacağı alanları kolonileştirmesine izin veren önemli faktörlerdir.
Fotosentez
Çeşitli hücresel solunum yollarının aksine, fotosentez, bitkiler, algler ve bazı bakteriler tarafından metabolizma için gerekli gıdaları üretmek için kullanılır. Bitkilerde fotosentez, kloroplast adı verilen özel yapılarda meydana gelirken, fotosentetik bakteriler tipik olarak plazma zarının membranöz uzantıları boyunca fotosentez gerçekleştirir.
Fotosentez iki aşamaya ayrılabilir: ışığa bağlı reaksiyonlar ve ışıktan bağımsız reaksiyonlar.
Işığa bağlı reaksiyonlar sırasında, sudan çıkarılan elektronlara enerji vermek ve bir enerji üretmek için ışık enerjisi kullanılır. proton gradyanı sırayla ışıktan bağımsız reaksiyonları besleyen yüksek enerjili moleküller üretir. Elektronlar su moleküllerinden sıyrıldığında, su molekülleri oksijen ve protonlara ayrılır.
Protonlar proton gradyanına katkıda bulunur, ancak oksijen serbest kalır. Işıktan bağımsız reaksiyonlar sırasında, ışık reaksiyonları sırasında üretilen enerji, Calvin Cycle adı verilen bir işlemle karbondioksitten şeker molekülleri üretmek için kullanılır.
Calvin Cycle, her altı karbon dioksit molekülü için bir şeker molekülü üretir. Işığa bağlı reaksiyonlarda kullanılan su molekülleri ile birleştirildiğinde, fotosentez için genel formül 6 H2O + 6 CO2 + hafif → C6'H12Ö6 +6 O2.