Evrimden Ekolojiye Hücresel Solunum ve Fotosentez: Meraklısına Bir Özet

Dünyadaki yaşam, fotosentez ve hücresel solunum arasındaki etkileşimler nedeniyle diğer reaksiyonlarda kullanmak için enerji biriktirebilir. Hidrotermal menfezlere yakın kükürde bağımlı olan canlılar dışında, Dünya üzerindeki yaşamın büyük bir kısmı şeker glikozuna bağlıdır. Fotosentez, glikozun üretildiği süreçtir. Hücresel solunum sırasında glikoz parçalanır ve ortaya çıkan enerji ATP molekülünde depolanır. Bitkiler kendi enerjilerini üretmek için güneş ışığını kullanmanın yanı sıra hücresel solunum yoluyla da ATP üretirler. Hayvanlar, mitokondrilerine ATP yapmak için gereken ham maddeleri sağlamak için bitki şekerlerine güvenmelidir.

Fotosentez Nedir ve Nasıl İşler?

Fotosentez, Dünya'daki yaşamı yönlendiren ana süreçtir. Fotosentez yoluyla, güneşten gelen enerji organik moleküllerin bağlarında tutulur. Bu moleküller, glikoz molekülleri, Dünya üzerindeki tüm yaşamın temelidir. Glikoz, şekerin kovalent bağlarında depolanan kimyasal enerjiyi kullanmak için hücresel solunum işlemi tarafından kullanılacaktır. Fotosentez bitkilerin yaprak ve yeşil kısımlarında gerçekleşir. Bitki hücrelerindeki kloroplast olarak bilinen organeller, ışıkla etkileşime girebilen özel proteinler içerir. Sitokromlar, bir hem grubuna bağlı bu özel proteinlerdir. Heme grupları ayrıca kan hücrelerinde hemoglobine bağlı olarak görülür. Bu heme hücreleri demir yerine magnezyumu bağlar. Heme'nin karmaşık yapısı, içinden geçen ışık fotonları ile etkileşime girer.

Fotosentez reaksiyonu, genellikle Işık reaksiyonları ve Calvin Döngüsü olarak adlandırılan iki bölümden oluşur. Işık ve su kloroplastlarda birleşir ve burada enerji toplayan sitokromlar ve yardımcı pigmentlerden başlayarak protein zincirinde hidrojenler oksijenden ayrılır. Hidrojenler, elektronlar ve ilişkili enerji ADP ve NADP+'ya bağlıdır. Bu moleküller bir hidrojeni, elektronları ve enerjiyi bağlayabilir. Bunu yaparken, hafif reaksiyonların, NADPH ve ATP'nin ana ürünleri haline gelirler. Oksijen yan ürün olarak üretilir. ATP ve NADPH daha sonra, bu elektron taşıyıcıları geri dönüştüren ve glikoz üreten bir dizi reaksiyon olan Calvin Döngüsü içinde kullanılır. İçindeki enerji ve hidrojen molekülleri, döngü boyunca reaksiyonlara enerji vermek için kullanılır. Calvin Döngüsünün üç fazı vardır; karbon fiksasyonu, redüksiyonu ve ribozun rejenerasyonu. Bu reaksiyonlar aşağıdaki resimde görülebilir. Reaksiyonun bir dönüşünde bir karbon dioksit eklenmesinin 3-karbon molekülü 3-fosfogliserat ürettiğine dikkat edin. Bu moleküllerden ikisi daha sonra diğer şeylerin yanı sıra bir glikoz üretmek için birleştirilir.

shoptr4

Hücresel Solunum Nedir ve Nasıl İşler?

Glikoz, kloroplastlar tarafından oluşturulduktan sonra, hücre içindeki diğer reaksiyonları yürütmek için kullanılabilir. Ayrıca organizma içindeki diğer hücrelere de ihraç edilebilir. Hücresel solunum sürecinin devreye girdiği yer burasıdır. Hücresel solunum, ATP oluşumunu sağlayan 4 farklı sürece sahiptir. Bu ATP, bir dizi hücresel reaksiyonda kullanılabilir ve enzimlerin görevleri tamamlamasına yardımcı olmak için aktivasyon enerjisi sağlar. Hücresel solunum, kloroplastlara benzer küçük bir organel olan mitokondride gerçekleşir. Kloroplastlar sadece bitkilerde bulunurken, mitokondri yaşayan tüm ökaryotlarda bulunur. Bitkiler, hücrelerinin ihtiyaç duyduğu tüm glikozu ve daha fazlasını sağlar. Bu ekstra glikozu nişasta ve kompleks şekerler olarak depolarlar. Hayvanlar ve aslında tüm besin zinciri, bitkiler tarafından üretilen glikoza dayanır.

Hücresel solunumun ilk süreci olan glikoliz, tam olarak adından da anlaşılacağı gibidir. "Gliko-" glikozu ifade eder, burada "-lizis" bir şeyin ikiye bölünmesi veya ikiye bölünmesi anlamına gelir. Glikoliz, hücrenin sitozolünde, mitokondri dışında gerçekleşir. Bu süreçte, 6 karbonlu glikoz molekülü, iki piruvat molekülüne bölünür. Bu 3-karbon molekülleri daha sonra bir sonraki adımda Asetil CoA'ya dönüştürülür. Bu molekül, Krebs döngüsünün önemli bir parçası olacaktır. Asetil CoA ayrıca Krebs döngüsü ve oksidatif fosforilasyonun gerçekleşeceği mitokondriye transfer olabilir.

Krebs döngüsü, sürekli olarak elektron ve ATP üretimini yönlendirmek için belirli molekülleri geri dönüştürmesi bakımından Calvin döngüsüne benzer. Elektronlar daha sonra iç mitokondriyal zara geçirilir. Bu zar, elektronların potansiyel gradyanlarından aşağı geçişinden elde edilen enerjiyi aktarabilen özel proteinlerle yüklüdür. Bu elektron taşıma zinciri, gevşek fosfat gruplarının ADP'ye bağlanmasında uzmanlaşmış bir dizi elektron tahrikli enzim kullanır. Bunu yaparken, bu moleküller arasındaki bağda enerji depolar ve bir ATP oluştururlar. Bu ATP molekülleri daha sonra mitokondriden ihraç edilir ve diğer reaksiyonlarda enerji sağlamak için hücre boyunca kullanılabilir. Örneğin ATP, sinir reaksiyonları için gerekli olan elektrik potansiyelini yaratarak hücrelerden iyonları pompalamak için kullanılır. Sayısız başka örnek var.

yenibiyoloji.com

ETS (Elektron Taşıma Sistemi) Nedir ve Nasıl İşler?

Bu, glikoliz ve Krebs'ten gelen hidrojenlerin transferi yoluyla ATP sentezinin gerçekleştiği aşamadır. En yüksek ATP sentezlenen evredir. ATP, oksidatif fosforilasyon yoluyla üretilir. Oksijen molekülü son elektronu alır.Hidrojen molekülü elektronları çıplak olarak taşımaz. Su molekülünü oluşturmak için oksijen ve hidrojen birleşir. ETS, NADH ile başlarsa daha fazla ATP üretir, ancak FADH ile başlarsa daha az ATP üretir. Ökaryotlarda mitokondrinin kristasında, prokaryotlarda ise plazma zarının kıvrımlarında ETS tepkimeleri meydana gelir. ETS bileşenleri kemiosmotik hipoteze dayanmaktadır. ATP çarklarının çalışması ve ATP sentezi, mitokondrinin iki zarı arasında proton pompası yoluyla meydana gelen potansiyel fark nedeniyle gerçekleşir.

BioNinja

Hücresel Solunum, Fotosentez ve Evrim:

Evrim Teorisi'nde, Dünya'daki yaşamın kökenleri büyük ölçüde kanıtlanmamıştır. Bununla birlikte, tüm yaşamın ortak bir ataya sahip olduğu gerçeğine işaret eden çok sayıda kanıt vardır. Bu ata daha sonra, yüz milyonlarca yıl boyunca, bugün Dünya'da gördüğümüz milyonlarca türe ayrıldı. Endosimbiyoz süreci bu karmaşıklığı açıklayabilir. En basit organizmalar olan bakteriler, muhtemelen yaşamın ilk formunun oldukça değişmemiş bir versiyonunu temsil ediyor. Bakterilerin organelleri yoktur ve metabolizma için ihtiyaç duydukları tüm reaksiyonları tek bir bölmede tamamlarlar. Birçok bakteri, onlara enerji sağlayabilen glikolizi tamamlayabilir. Diğerleri, ilkel tek hücreli bitkiler gibi fotosentez yapabilir.

Endosimbiyotik teoriye göre, bu eski bakteriler etkileşime girmeye başladı ve evrim süreçleri onları çevre içinde farklı nişlere sürükledi. Bazıları güneş ışığından yararlanırken, diğerleri bunlarla beslenirdi. Sonunda, yırtıcı bakterilerin bir kısmı oldukça büyüdü. Bu nedenle, büyük miktarlarda daha küçük bakteri alabilirler. Onları sindirmek yerine onlara güvenli bir alan yaratarak daha fazla enerji üretmelerine yardımcı oldular. Böylece, daha küçük endosimbiyotik bakteriler ilk organeller haline geldi. Bu teori, kloroplastların başlangıçta fotosentetik bakteriler olduğunu ve mitokondrilerin başlangıçta oksidatif fosforilasyon yapabilen bakteriler olduğunu öne sürer. Daha büyük bakteriler ökaryotlar haline geldi ve diğer organelleri geliştirdi. Bu teori, hem kloroplastların hem de mitokondrilerin, ataların yutma sürecinin sözde bir kalıntısı olan çift zarlarla çevrelendiğine dair kanıtlarla destekleniyor. Ayrıca, hem mitokondri hem de kloroplast, bakterilerde bulunana benzer dairesel DNA parçaları içerir. Bu DNA, çekirdekte bulunan ana DNA'dan ayrı olarak kopyalanır.

Agora Bilim Pazarı

Globe Dünya Küresi: Yeşil, 26 cm, Işıksız

Yeryüzündeki tüm ülkeleri, sınırlarını, başkentlerini, önemli şehirlerini gösteren Globe Green, baktıkça doğanın güzelliğini hissettirecek hem gerçek bir eğitim materyali hemde şık bir aksesuar görünümündedir.

• Harita Türü: Siyasi
• Çap: 26 santimetre
• Işık Durumu: Işıksız

Devamını Göster

₺973.00

Satın Al Tüm Ürünler

Hücresel Solunum, Fotosentez ve Ekoloji:

Organellerin bu bölünmesinden yüz milyonlarca yıl sonra ve evrim bize bugün gördüğümüz şeyi verdi. Bitkiler, fotosentetik bakterilerle ilgili olan alglerle ilgilidir. Hayvanlar, fotosentetik endosimbiyontlar almayan ve bunun yerine diğer organizmaları tüketmeye dayanan eski organizmalarla akrabadır. Besin zincirinin en altında fotosentetik organizmalar bulunur. Yalnızca aldıkları güneş ışığı, besinler ve su miktarı ile sınırlı olarak, Dünya üzerindeki en büyük biyokütleyi oluştururlar. Bitkilerin ve alglerin bir adım ötesinde, otçullar bitkilerin ürettiği bolluktan yararlanır. Fil gibi dünyanın en büyük hayvanlarından bazıları tamamen otçuldur. Ancak, çekirge ve küçük böceklere kadar her boyutta otçul var. Bir otçul büyümek için çok sayıda fotosentetik organizma tüketmek zorunda olduğundan, besin zincirinin bu seviyesinde çok daha az organizma vardır. Aynı şekilde, otoburlardan çok daha az etobur vardır, çünkü büyümek ve üremek için yaşamları boyunca birçok küçük organizma ile beslenmeleri gerekir. Bu şekilde, genel olarak tüm besin zinciri ve ekoloji tamamen fotosentez ve hücresel solunum süreçlerine dayanmaktadır. Ekoloji aynı zamanda çeşitli organizmaların bu reaksiyonları gerçekleştirirken birbirleriyle nasıl etkileşime girdiğinin incelenmesidir.